Теплоснабжение жилого района в г.Актобе

Введение 

    Теплоснабжение  является крупной отраслью народного  хозяйства. В условиях ограниченных топливных ресурсов рациональное и  экономичное расходование их представляет задачу большой государственной  важности. Значительная роль в решении  этой задачи отводится централизованному теплоснабжению и теплофикации, которые тесно связаны с электрификацией и энергетикой.

    Централизованное  теплоснабжение базируется на использовании  крупных районных котельных РК, характеризующихся  значительно большими КПД, чем мелкие отопительные установки. Теплофикация, т.е. централизованное теплоснабжение на базе комбинированной выработки тепла и электроэнергии, является высшей формой централизованного теплоснабжения. Она позволяет сократить расход топлива на 20-25%. Кроме экономии топлива централизация теплоснабжения имеет большое социальное значение, способствуя повышению производительности труда, вытесняя малоквалифицированные профессии, улучшая условия труда и повышая культуру производства.

    Для централизованного теплоснабжения используются два типа источников тепла: теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) и районные котельные (РК).

    На  ТЭЦ осуществляется комбинированная  выработка тепла и электроэнергии, обеспечивающая существенное снижение удельных расходов топлива при получении  электроэнергии. При этом тепло рабочего тела - водяного пара – используется для получения электроэнергии при расширении пара в турбинах, а затем оставшееся тепло отработанного пара используется для нагрева воды в теплообменниках, которые составляют теплофикационное оборудование ТЭЦ. Горячая вода применяется для теплоснабжения. Таким образом, на ТЭЦ тепло высокого потенциала используется для выработки электроэнергии, а тепло низкого потенциала – для низкого потенциала – для теплоснабжения. В этом состоит энергетический смысл комбинированной выработки тепла и электроэнергетики. При раздельной их выработке электроэнергию получают на конденсационных станциях (КЭС), а тепло – в котельных. В конденсаторах паровых турбин на КЭС поддерживается глубокий вакуум, которому соответствуют низкие температуры (15-200С), и охлаждающую воды не используют. В результате на теплоснабжение расходуют дополнительное топливо.

    Преимущества  теплофикации и централизованного  теплоснабжения наиболее ярко проявляются  при концентрации тепловых нагрузок, что характерно для современных развивающихся городов.

    Отечественная теплофикация базируется на районных ТЭЦ общего пользования и на промышленных ТЭЦ в составе предприятий, от которых теплота отпускается  как промышленным предприятиям, так  и расположенным поблизости городам и населенным пунктам. Для удовлетворения отопительно-вентиляционной и бытовой нагрузок жилых и общественных зданий, а также промышленных предприятий используется главным образом горячая вода.

    Применение  горячей воды в качестве теплоносителя позволяет использовать для теплоснабжения теплоту отработавшего пара низкого давления, что повышает эффективность теплофикации благодаря увеличению удельной выработки электрической энергии на базе теплового потребления. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.1 Характеристика объекта теплоснабжения

    В данной дипломной работе объектом теплоснабжения является жилой район г. Актобе, количество кварталов в котором 19. 

Таблица 1. Средняя этажность застроек жилого района 

    Для расчета системы теплоснабжения жилого района г.Актобе необходимы следующие  данные:

    1) Расчетная температура наружного  воздуха для проектирования систем  отопления: ;

    2) Расчетная температура наружного  воздуха для проектирования систем  отопления:  ;

    3) Продолжительность отопительного  периода – 4872 часов. 
 
 
 
 
 

1.2 Описание системы теплоснабжения

    Централизованные  системы теплоснабжения обеспечивают потребителей теплом низкого и среднего потенциала (до 350⁰), на выработку которого затрачивается около 25% всего добываемого в стране топлива.

    Тепло, как известно, является одним из видов энергии, поэтому при решении  основных вопросов энергосбережения отдельных объектов и территориальных районов теплоснабжения должно рассматриваться совместно с другими энергообеспечивающими системами – электроснабжением и газоснабжением.

    Система теплоснабжения состоит из следующих  основных элементов: источника тепла, тепловых сетей, абонентских вводов и местных систем теплопотребления.

    В централизованных системах теплоснабжения в качестве теплоносителя используются вода и водяной пар, в связи с чем различают водяные и паровые системы теплоснабжения.

    Вода  как теплоноситель имеет ряд  преимуществ перед паром; некоторые из этих преимуществ приобретают особо важное значение при отпуске тепла от ТЭЦ. К последним относится возможность транспортирования воды на большие расстояния без существенной потери её энергетического потенциала, то есть её температуры. Энергетический потенциал пара – его давление – уменьшается при транспортировании более значительно. Таким образом, в водяных системах давление пара в отборах турбин может быть очень низким (0,06-0,2 МПа), тогда как в паровых системах оно должно составлять до 1-1,5 МПа. Повышение же давления пара в отборах турбин приводит к увеличению расхода топлива на ТЭЦ и уменьшению выработки электроэнергии на тепловом потреблении.

    К другим достоинствам воды как теплоносителя относятся: меньшая стоимость присоединений к тепловым сетям местных водяных систем отопления, при открытых системах ещё и местных систем горячего водоснабжения; возможность центрального регулирования отпуска тепла потребителя изменением температуры воды; простота эксплуатации – отсутствие у потребителей неизбежных при паре конденстатоотводчиков и насосных установок по возврату конденсата.

    По  способу подачи воды на горячее водоснабжение  водяные системы делятся на закрытые и открытые.

    В закрытых водяных системах теплоснабжения воду из тепловых сетей используют только как греющую среду для нагревания в подогревателях поверхностного типа водопроводной воды, поступающей затем в местную систему горячего водоснабжения.

    По  количеству трубопроводов различают  однотрубные, двухтрубные и многотрубные системы теплоснабжения. Наиболее экономичные однотрубные (разомкнутые) системы целесообразны только тогда, когда среднечасовой расход сетевой воды, подаваемой на нужды отопления и вентиляции, совпадает со среднечасовым расходом воды, потребляемой для горячего водоснабжения. Но для большинства районов нашей страны, кроме самых южных, расчетные расходы сетевой воды, подаваемой на нужды отопления и вентиляции, оказываются больше расхода воды, потребляемой для горячего водоснабжения. При таком дебалансе указанных расходов неиспользованную для горячего водоснабжения воду приходится отправлять в дренаж, что является очень неэкономичным. В связи с этим наибольшее распространение получили двухтрубные системы теплоснабжения. Преимущественное применение в городах двухтрубных систем объясняется тем, что эти системы по сравнению с многотрубными требуют меньших начальных вложений и дешевле в эксплуатации. Двухтрубные системы применимы в тех случаях, когда всем потребителям района требуется теплота примерно одного потенциала.

    Двухтрубные водяные системы бывают закрытыми  и открытыми. Различаются эти  системы технологией приготовления  воды для местных систем горячего водоснабжения. В закрытых системах для горячего водоснабжения используется водопроводная вода, которая подогревается в поверхностных теплообменниках водой из тепловой сети. В открытых системах воду для горячего водоснабжения берут непосредственно из тепловой сети.

    В закрытых системах теплоснабжения сам  теплоноситель нигде не расходуется, а лишь циркулирует между источником тепла и местными системами теплопотребления. Для закрытых систем теоретически справедливо равенство , т.е. количество уходящей от источника и приходящей к нему воды одинаково. В реальных же системах всегда . Часть воды теряется из системы через имеющиеся в ней неплотности: через сальники насосов, компенсаторов, арматуры и т.п. Эти утечки воды из системы невелики и при хорошей эксплуатации не превышают 0,5% объема воды в системе. Практическая неизбежность утечек позволяет исключить из оборудования водяных систем теплоснабжения расширительные сосуды, так как утечки воды из системы всегда превышают возможное приращение объема воды при повышении ее температуры в течение отопительного периода. Пополнение системы водой для компенсации утечек происходит у источника тепла.

    Для открытых систем даже при отсутствии утечек характерно неравенство  . Количество подпиточной воды в открытых системах значительно больше, чем в закрытых. Если в закрытых системах подпиточная вода покрывает только утечки воды из системы, то в открытых системах она должна компенсировать еще и предусмотренный отбор воды.

    Отсутствие  на абонентских вводах открытых систем теплоснабжения поверхностных теплообменников горячего водоснабжения и замена их дешевыми смесительными устройствами является основным преимуществом открытых систем перед закрытыми. Основной же недостаток открытых систем заключается в необходимости иметь у источника тепла более мощную, чем в закрытых системах, установку по обработке подпиточной воды во избежание появления коррозии и накипи в нагревательных установках и тепловых сетях.

    В зависимости от характера тепловых нагрузок абонента и режима работы тепловой сети выбираются схемы присоединения абонентских установок к тепловой сети.

    На  практике находят применение две  принципиально различные схемы  присоединения теплопотребляющих  установок абонентов к тепловой сети – зависимая и независимая. По первой схеме присоединения вода из тепловой сети поступает непосредственно в приборы абонентской установки, по второй  - проходит через теплообменник, в котором нагревает вторичный теплоноситель, используемый в абонентской установке.

    В дипломной работе рассматривается  централизованная водяная двухтрубная закрытая система теплоснабжения. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.3 Расчет тепловых нагрузок 

    Потребителями тепла системы централизованного  теплоснабжения являются:

      А) теплоиспользующие санитарно-технические  системы зданий (системы отопления,  вентиляции, кондиционирования воздуха, горячего водоснабжения);

      Б) различного рода технологические  установки, использующие тепло  низкого потенциала (до  ).

    По  режиму потребления тепла в течение  года различают две группы потребителей:

    1) сезонные потребители, нуждающиеся в тепле только в холодный период года, с зависимостью расхода тепла в основном от температуры наружного воздуха;

    2) круглогодовые потребители, нуждающиеся  в тепле весь год, со слабо  выраженной в большинстве случаев  зависимостью расхода тепла от температуры наружного воздуха.

    К первой группе относятся системы  отопления, вентиляции и кондиционирования  воздуха, ко второй – системы горячего водоснабжения и технологические  установки. Если для систем кондиционирования  воздуха искусственный холод в теплый период года вырабатывается на основе использовании тепловой энергии абсорбционным или эжекторным методами, то такие системы входят во вторую группу.