Выбор диаметров труб тепловых сетей: Методические указания

Выбор диаметров труб
водяных тепловых сетей
Издательство
Иркутского государственного технического университета
2006
Министерство науки и образования РФ
Иркутский государственный технический университет
Выбор диаметров труб
водяных тепловых сетей
Методические указания к курсовому и дипломному проектированию
для студентов специальностей
«Промышленная теплоэнергетика»,
«Тепловые электрические станции» и
«Теплогазоснабжение и вентиляция»
для очной, заочной и вечерней форм обучения
Издательство
Иркутского государственного технического университета
2006
Выбор диаметров труб водяных тепловых сетей. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. Разработал Ермаков Р.Л.
Иркутск, ИрГТУ, 2006, 49 с.
Приведена методика гидравлического расчета для выбора диаметров
труб и параметров сетевых, подпиточных и подкачивающих насосов в разветвленных водяных тепловых сетях. Гидравлический расчет включает в себя
определение расчетных расходов сетевой воды для выбора диаметров труб, а
также проверку выбранных диаметров на обеспечение допустимых давлений
в сети путем построения и анализа пьезометрического графика.
Предназначены для студентов специальностей «Промышленная теплоэнергетика», «Тепловые электрические станции» и «Теплогазоснабжение и
вентиляция» для очной, заочной и вечерней форм обучения.
Методические указания также окажутся полезными работникам проектных и эксплуатационных организаций в системах централизованного теплоснабжения жилищно-коммунального хозяйства и промышленных предприятий.
Библиография: 6 назв., илл. 5, табл. 8
Компьютерный набор: Елисеева А.А.
Рецензенты:
Буйнов Н.Е. – к.т.н., доцент кафедры теплоэнергетики энергетического
факультета ИрГТУ;
Айзенберг И.И. – к.т.н., доцент кафедры теплогазоснабжения, вентиляции и охраны воздушного бассейна факультета строительства и городского
хозяйства ИрГТУ.
Оглавление
1.
2.
3.
3.1.
3.2.
4.
4.1.
4.2.
4.3.
5.
6.
6.1.
6.2.
6.3.
7.
8.
Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Общие методические положения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Основные исходные данные и варианты курсового проекта . . . . .
Определение расчетных расходов сетевой воды и подготовка
расчетной схемы тепловой сети . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Определение расчетных расходов сетевой воды для потребителей
теплоты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Определение расчетных расходов сетевой воды на участках сети
и подготовка расчетной схемы сети . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Предварительный выбор диаметров труб . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Выбор главной расчетной магистрали (ГРМ). . . . . . . . . . . . . . . . . .
Выбор диаметров труб на ГРМ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Выбор диаметров труб на ответвлениях от ГРМ. . . . . . . . . . . . . . . .
Расчет потерь давления при переменных гидравлических режимах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Построение пьезометрического графика (ПГ) . . . . . . . . . . . . . . . . .
Подготовка ПГ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Построение предварительного ПГ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Корректировка ПГ для обеспечения допустимых давлений в сети
Подготовка рекомендаций для окончательного выбора диаметров
труб . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Определение основных параметров насосов . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Приложения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
4
6
7
10
12
12
15
18
18
19
21
22
25
26
26
33
34
35
37
39
49
Предисловие
Учебными планами подготовки инженеров по специальностям «Промышленная теплоэнергетика», «Тепловые электрические станции» и «Теплогазоснабжение и вентиляция» предусмотрено изучение ряда дисциплин,
учебные программы которых предусматривают выполнение курсовых проектов, включающих в себя гидравлический расчет водяных тепловых сетей для
определения диаметров труб и параметров насосов.
К таким дисциплинам в настоящее время относятся:
- «Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий»
для специальности «Промышленная теплоэнергетика» (ТЭ);
- «Проектирование и эксплуатация систем централизованного теплоснабжения» для специальности «Тепловые электрические станции» (ЭСТ);
- «Теплоснабжение» для специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция», (ТГВ).
Настоящие методические указания (далее – Указания) предназначены
для выполнения курсового проекта, который включает в себя основной гидравлический расчет (ОГР) разветвленной водяной тепловой сети для определения диаметров трубопроводов и параметров сетевых, подкачивающих и
подпиточных насосов.
Курсовой проект (КП) представляет собой самостоятельную работу студента, целью которой является закрепление теоретических знаний по вышеуказанным дисциплинам и формирование у студентов умений и навыков по
применению этих знаний в практической работе по проектированию и эксплуатации систем централизованного теплоснабжения (СЦТ).
Указания могут быть использованы при решении задач на практических
занятиях по вышеуказанным дисциплинам, а также при дипломном проектировании по специальностям ТЭ, ЭСТ и ТГВ.
Кроме учебных целей ОГР выполняется при разработке проектов сооружения новых и реконструкции существующих водяных тепловых сетей, при
наладке гидравлических режимов тепловых сетей перед началом отопительного периода, а также при определении необходимости увеличения пропускной способности действующих водяных тепловых сетей при подключении к
этим сетям новых потребителей. Поэтому Указания могут быть полезными и
для специалистов проектных, наладочных и эксплуатационных организаций.
Для успешного выполнения ОГР необходимы знания по следующим
дисциплинам:
1) по разделам физики, относящимся к физическому смыслу таких параметров как расход жидкости, давление (абсолютное, избыточное, разрежение), тепловая мощность, тепловая нагрузка, количество тепловой энергии;
2) по разделам гидравлики, относящимся к закономерностям движения
воды в трубах при ламинарном и турбулентном режимах, к способам определения потерь давления на прямолинейных участках сети и в местных сопротивлениях, к способам определения коэффициента гидравлического трения
при различных режимах движения воды;
4
3) по разделам вышеуказанных специальных дисциплин, относящимся к
принципиальным схемам водяных тепловых сетей, к схемам присоединения
местных систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения к тепловым сетям, к способам определения расходов сетевой воды при различных
способах регулирования отпуска теплоты, к допустимым диапазонам изменения давлений сетевой воды в различных узлах сети и в местных системах
теплопотребления.
Особую важность имеют знания систем единиц измерения давлений и
напоров в сети, расходов теплоты и умение пользоваться при ОГР как международной системой единиц СИ, в которой давление измеряется в паскалях,
а тепловая нагрузка в мегаваттах, так и практической системой единиц, широко применяемой в практике, в которой давление измеряется в атмосферах и
в метрах водяного столба, а тепловая нагрузка - в Гкал/ч.
Для углубленного изучения инженерно-технических и методических вопросов ОГР, кроме настоящих Указаний, следует использовать также учебное пособие «Основной гидравлический расчет тепловых сетей» [1], разработанное на кафедре теплоэнергетики и выпущенное издательством ИрГТУ в
2005 г.
Автор с благодарностью примет замечания и предложения, которые будут учтены в дальнейшей работе при переиздании данных Указаний. Все
предложения по исправлению и дополнению Указаний просим направлять
автору на кафедру теплоэнергетики энергетического факультета ИрГТУ.
5
Введение
Расчет для определения диаметров трубопроводов водяных тепловых сетей является одним из важнейших этапов проектирования этих сетей. Этот
расчет, в результате которого определяются оптимальные диаметры трубопроводов и параметры сетевых, подпиточных и подкачивающих насосов, в
[1] назван основным гидравлическим расчетом (ОГР). На основе результатов
ОГР выбираются строительные и механические конструкции тепловых сетей,
разрабатывается схема расстановки подвижных и неподвижных опор, а также
компенсаторов температурных удлинений, определяются параметры теплоизоляционных конструкций трубопроводов. На основе пьезометрического
графика давлений, построение которого входит в состав ОГР, выбираются
схемы присоединения потребителей к тепловой сети и разрабатываются способы автоматизации гидравлических режимов водяных сетей.
В настоящих Указаниях излагается методика ОГР, которая многие годы
применяется в проектных организациях для «ручных» расчетов, т.е. без применения экономико-математических методов оптимизации параметров водяных тепловых сетей, основанных на использовании ЭВМ.
Эта методика основана на определении диаметров труб по заданной ве-

опт

личине оптимальной удельной линейной потери давления Δp л
на главной расчетной магистрали (ГРМ), которая рассчитана при определенном соотношении между показателями стоимости электроэнергии, потребляемой на
перекачку сетевой воды, и удельных капиталовложений на сооружение тепловых сетей.
Опыт изучения и практического выполнения ОГР показал, что освоение
такого «ручного» ОГР с учетом большого числа влияющих факторов поможет студентам глубоко изучить инженерно-техническую, экономическую и
методическую суть ОГР. И после накопления опыта таких «ручных» расчетов молодые специалисты-исполнители ОГР смогут успешно осваивать и совершенствовать методику расчета оптимальных параметров водяных тепловых сетей, основанную на использовании экономико-математических методов оптимизации и современных ЭВМ.
В настоящих Указаниях приведена методика ОГР для ограниченного
числа вариантов двухтрубных магистральных тепловых сетей при центральном регулировании отпуска теплоты от теплоисточников по отопительному
температурному графику, перечисленных в главе 2. Методические указания
для ОГР разнообразных распределительных, магистральных и транзитных
тепловых сетей при различных способах регулирования отпуска теплоты от
теплоисточников приведены в [1].
6
1. Общие методические положения
1.1. Задача ОГР формулируется следующим образом. Для заданных:
трассировки тепловых сетей от теплоисточника до концевых узлов, к которым присоединены потребители теплоты; расчетных тепловых нагрузках потребителей; расчетном температурном графике тепловой сети и способе центрального регулирования отпуска теплоты от теплоисточника; располагаемых напорах в узлах присоединения потребителей теплоты; высотах местных
систем теплопотребления; определить диаметры трубопроводов на всех
участках сети, построить и проанализировать пьезометрические графики
давлений в главной расчетной магистрали и в ответвлениях и определить параметры сетевых, подкачивающих и подпиточных насосов.
1.2. Решение задачи ОГР состоит из следующих этапов.
1) Подготовка исходных данных.
2) Определение расчетных расходов сетевой воды (СВ) для потребителей теплоты.
3) Определение расчетных расходов СВ на участках сети и подготовка
расчетной схемы сети.
4) Предварительный выбор диаметров труб на ГРМ и на ответвлениях.
5) Расчет потерь давления при переменных гидравлических режимах ТС.
6) Построение предварительного пьезометрического графика (ПГ).
7) Корректировка ПГ для обеспечения допустимых давлений в тепловой
сети и в местных системах теплопотребления.
8) Подготовка рекомендаций для окончательного выбора диаметров
труб.
9) Определение основных параметров насосов.
1.3. В курсовом проекте по настоящим Указаниям рассчитываются магистральные двухтрубные тупиковые водяные тепловые сети с одновременной
подачей теплоты на отопление, вентиляцию, бытовое горячее водоснабжение.
1.4. Как известно из теории гидравлики, диаметры трубопроводов тепловых сетей определяются по двум основным параметрам – расчетному расхоp
ду сетевой воды G Σ и оптимальной удельной линейной потере давления
 
Δp  на участках ГРМ. Поэтому основными методическими вопросами
опт
л
при выполнении ОГР являются способы определения этих величин.
p
1.4.1. В настоящих Указаниях величину G Σ рекомендуется определять
при центральном регулировании отпуска теплоты по нагрузке отопления жилых зданий, т.е. по отопительному температурному графику.
p
При определении G Σ на каждом участке сети расход сетевой воды на
горячее водоснабжение рекомендуется принимать по максимально-часовому
расходу сетевой воды в подающем трубопроводе в часы максимума нагрузки
7
горячего водоснабжения, т.е. в режиме начала-конца отопительного периода
при минимальной температуре сетевой воды в подающих трубопроводах.
При этом предполагается, что расчетные расходы сетевой воды в системах отопления и вентиляции поддерживаются при всех режимах, кроме зоны
излома температурного графика, постоянными за счет установки регуляторов
постоянства расхода перед этими системами, а потребители теплоты не имеют баков-аккумуляторов горячей воды.
1.4.2. При расчетах величины удельной потери давления следует учитывать, что в настоящих указаниях используются следующие способы обозначения близких по смыслу гидравлических параметров воды в тепловой сети:
- давление Р, Па;
- напор Н, м.вод.ст.;
- удельная линейная потеря давления Δp л , Па/м;
- удельная линейная потеря напора Δh л , мм вод.ст./м.
Величины Р и Н связаны соотношением:
P
H ,
γ
где Н – высота столба жидкости, перекачиваемой по трубопроводу, который создает давление на свое основание, равное Р, м; γ - удельный вес перекачиваемой по трубе жидкости, Па/м.
Таким образом в водяных тепловых сетях величина Н измеряется в метрах водяного столба. Напомним из курса физики, что 1 мм вод.ст. = 9,8 Па.
опт
При проектировании водяных тепловых сетей величина Δp л на
участках ГРМ в 60-70-х годах прошлого века принималась по рекомендациям
норм проектирования, разработанных на основе технико-экономических исследований, выполнявшихся в головных институтах по проектированию водяных тепловых сетей.
В этих исследованиях учитывалось, что при увеличении Δp л уменьшались диаметры труб (при заданных расходах сетевой воды) и стоимость прокладки тепловой сети, но увеличивались напоры сетевых и подкачивающих
насосов и затраты на перекачку сетевой воды.
На основе таких исследований были разработаны рекомендации, по коопт
торым величина Δp л на участках ГРМ принималась около 80 Па/м.
В 1986 г. были введены СНиП по тепловым сетям, из которых были исопт
ключены конкретные численные значения Δp л , и вместо них было вклюопт
чено требование о том, что величина Δp л должна определяться на основании технико-экономических расчетов. Однако в связи с тем, что во многих
проектных организациях методика «ручных» расчетов для определения
8
Δpопт
л отсутствует, на практике для настоящего времени во многих случаях
опт
принимают Δp л
около 80 Па/м.
В связи с вышеизложенным, в настоящих Указаниях рекомендуется слеопт
дующий методический подход к определению Δp л . Если отсутствуют какие-либо новые рекомендации по численным значениям этого параметра, рекомендуется принимать Δp л около 80 Па/м на всех участках ГРМ.
В [1] приводятся методические рекомендации о том, в каких случаях целесообразно принимать значения Δp л на ГРМ, отличные от 80 Па/м в большую или меньшую сторону.
1.5. При выполнении ОГР используются следующие формулы гидравлики для определения величины падения давления сетевой воды в трубопроводах, которая равна сумме падения давления на прямолинейных участках сети
(линейное падение давления) и падения давления в местных сопротивлениях
(местное падение давления).
1.5.1. Линейное падение давления (Па) на прямолинейном участке с
неизменным диаметром линейное падение давления определяется по формуле
ΔPл  Δp л  L ,
(1.1)
где Δp л - удельное линейное падение давления, равное падению давления на прямолинейном участке длиной 1 м с неизменным диаметром, Па/м;
L – длина прямолинейного участка, м.
Многолетний опыт проектирования и эксплуатации разветвленных водяных тепловых сетей показал, что наиболее экономичный режим работы таких сетей имеет место при турбулентном режиме в зоне квадратичного закона падения давления. При этом режиме величина Δp л для стальных труб зависит от абсолютной эквивалентной шероховатости внутренней поверхности
трубы Кэ, которая принимается, согласно [4], равной 0,0005 м. Для этих
условий величина Δp л определяется по формуле [6]:
Δp л  0,0133
G2
ρ  D5,25
,
(1.2)
где G – расход сетевой воды, кг/с ;  - плотность воды, кг/м3; D – внутренний диаметр трубы, м.
Эта формула для определения диаметра трубы принимает вид
D  0,435
G 0,38
(р л  ρ)
9
0,19
.
(1.3)
1.5.2. Местное падение давления в настоящих указаниях рекомендуется
определять по формуле
ΔPм  αм  L  Δp л ,
(1.4)
где α м - коэффициент местных потерь, принимается по таблице в приложении 1.
Если диаметр труб не известен, то для определения α м может потребоваться итерационная процедура, т.е. следует предварительно задаваться величиной D с последующим уточнением α м .
1.5.3. Суммарное падение давления на участке сети, равное сумме линейного и местного падения давления, определяется по формуле
ΔP  Δp л  L(1  αм )
(1.5)
где величина L(1  αм ) - приведенная длина участка, равная сумме прямолинейного участка и эквивалентной длины местных сопротивлений; понятие об эквивалентной длине местных сопротивлений приведено в [1, 3, 6].
1.6. По результатам ОГР в КП должна быть подготовлена пояснительная записка, в которой приводятся:
1) введение, содержащее формулировку задачи, перечень и источники
основных исходных данных;
2) материалы ОГР по всем этапам, перечисленным в п. 1.2;
3) заключение, содержащее анализ полученных результатов и области их
применения;
4) список использованной литературы.
К пояснительной записке прикладывается графическая часть, которая
содержит:
- расчетную схему ТС;
- ПГ по ГРМ и ответвлениям.
Пояснительная записка к КП должна быть оформлена в соответствии со
стандартом на оформление курсовых и дипломных проектов (СТП ИрГТУ).
Особое внимание должно быть уделено строгому выполнению требований
разделов, относящихся к тексту, формулам и графикам.
2. Основные исходные данные и варианты курсового проекта
В настоящих указаниях предусмотрено 50 вариантов ОГР.
2.1. Расчетная схема магистральной ТС одинакова для всех вариантов и
приведена на рис. 2.1. Эта схема составляется по плану трассы сети от теплоисточника до потребителей теплоты.
10
П5
П1
6
П6
5
П7
2
0
1
П4
3
П2
П3
4
Рис. 2.1 Расчетная схема тепловой сети
Рис. 2.1. Расчетная схема тепловой сети
Источник теплоты находится в узле О. К ТС присоединены потребители
в конечных узлах (П1 – П7). В качестве потребителей могут быть отдельные
жилые микрорайоны (ЖМ), общественные центры городского значения (ОЦ)
и промышленные предприятия (ПП).
Данные о протяженности участков ТС и об уклонах трассы на каждом
участке для всех вариантов приведены в приложении 3.
Уклон трассы на участке принимается равным тангенсу угла наклона
трассы к горизонтальной оси. Знак + перед значением уклона означает подъем трассы по ходу воды в подающем трубопроводе, знак – соответственно
понижение трассы.
2.2. Виды потребителей теплоты, присоединенных к концевым узлам ТС,
расчетные тепловые нагрузки этих потребителей, необходимые располагаемые напоры в концевых узлах ТС и максимальные высоты местных систем
зданий, присоединенных к сети, приведены в приложении 4.
2.3. Для четных вариантов принять открытую систему теплоснабжения, а
для нечетных вариантов – закрытую систему с одноступенчатой параллельной схемой подогревателей горячего водоснабжения для общественных центров и промышленных предприятий и с двухступенчатой смешанной схемой
подогревателей горячего водоснабжения для жилых и общественных зданий
в жилых микрорайонах.
В целях упрощения расчетов тепловые нагрузки на отопление и горячее
водоснабжение общественных зданий в жилых микрорайонах учитываются в
сумме с этими нагрузками жилых зданий. Поэтому в данных указаниях принято допущение, что для общественных зданий в жилых микрорайонах при
закрытой системе схема подогревателей горячего водоснабжения принимается такая же как для жилых зданий, т.е. двухступенчатая смешанная схема.
11
2.4. Для всех вариантов принять зависимую схему присоединения систем
отопления с элеватором смешения.
2.5. Расчетную температуру сетевой воды в подающем трубопроводе
принять:
- для вариантов 1 – 20
р
t под
= 150 0С;
- для вариантов 21 – 40
р
t под
= 130 0С;
р
- для вариантов 41 – 50 t под = 170 0С.
2.6. Для определения коэффициента местных потерь αм для всех вариантов принять П-образные компенсаторы с крутоизогнутыми или сварными отводами.
2.7. Построение графиков температур сетевой воды и все расчеты выполнить для климатических условий следующих городов:
- варианты 1 – 10, 21 – 30 и 31 – 40 – для г. Иркутска;
- варианты 11 – 20 – для г. Краснодара;
- варианты 41 – 50 – для г. Якутска.
3. Определение расчетных расходов сетевой воды и подготовка
расчетной схемы тепловой сети
3.1. Определение расчетных расходов сетевой воды для потребителей теплоты
р
Величины G потр для каждого потребителя определяются как сумма
расчетных расходов сетевой воды для местных систем теплопотребления
определяемых по формулам:
а) на отопление и вентиляцию при зависимой схеме присоединения к
тепловой сети
р
G от.в.


р
Qот.в.

,
р
р
c t под
 t от.обр
(3.1)
р
где Q от.в. - расчетная тепловая нагрузка систем отопления и вентиляции
(см. исходные данные);
с - удельная теплоемкость воды;
р
t под
- расчетная температура сетевой воды в подающем трубопроводе
тепловой сети – (см. п. 2.5);
р
t от.обр
- расчетная температура сетевой воды после систем отопления и
вентиляции, принимаемая, как правило, равной 70 0С;
б) на горячее водоснабжение при открытой системе
12
р
ср
G c.г 
Q гв  K c  K ч

p
р
c t гв  t х

(3.2)
,
cp
где Qсг - среднечасовая за отопительный период тепловая нагрузка горячего водоснабжения (см. исходные данные); K c - коэффициент суточной
неравномерности в течение недели нагрузки горячего водоснабжения (см.
ниже); KЧ - коэффициент часовой неравномерности в течение суток нагрузки
р
горячего водоснабжения (см. ниже); t х - расчетная температура холодной
p
водопроводной воды, равная +5 0С; t гв - расчетная температура воды в местной системе горячего водоснабжения, принимается, в соответствии с нормами [5], в диапазоне 60-75 0С при открытой и 50÷75 0С при закрытой системе.
Величина KС в зависимости от вида потребителей теплоты может быть
определена по рекомендациям [6; табл. 7.2]. В курсовом проекте, в целях
упрощения расчетов, допускается принимать:
- для жилых и общественных зданий в жилых микрорайонах KС =1,2;
- для общественных центров и промышленных предприятий KС = 1,0.
Величина KЧ для общественных и производственных зданий определяется, в зависимости от вида здания, по данным [6; табл. 7.2]. В курсовом проекте допускается принимать значения KЧ равными:
- для общественных центров - 4,0;
- для промышленных предприятий - 9,0.
Величину KЧ для общественных и жилых зданий в жилых микрорайонах
рекомендуется определять по графику на рис. 3.1 в зависимости от числа
жителей в жилых зданиях (m). Величину m , при отсутствии данных, рекоcp
мендуется определять по заданной величине Qгв для жилых зданий и по величине удельного, среднего за отопительный период, расхода тепла на горячее водоснабжение на 1 чел. в жилых зданиях, который можно принять равным 305 Вт/чел при среднем суточном расходе горячей воды 105 литров на 1
чел. [5].
в) на горячее водоснабжение при закрытой системе с одноступенчатыми
параллельными подогревателями у потребителей
р
G c.г

Qср
гв  K c  K ч
,
р
c t мин

t
под
г.в.обр


(3.3)
мин
cp
где Qгв , KС, KЧ, с – см. пояснения к формуле (3.2); t под - минимальная
температура сетевой воды в подающем трубопроводе тепловой сети в начале
(конце) отопительного периода, которая принимается при закрытой системе
на 10 0С выше расчетной температуре воды на горячее водоснабжение;
13
Кч
5,0
4,5
4,0
14
3,5
3,0
2,5
2,0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20 m, тыс. чел.
Рис 3.1 Значения коэффициента часовой неравномерности Кч при
различном числе жителей (m) в жилых зданиях по данным [6, табл. 7.3]
р
- расчетная температура сетевой воды после подогревателя горяt г.в.обр
чего водоснабжения, которая в практике проектирования [6], принимается
равной 30 0С.
г) на горячее водоснабжение при закрытой системе с двухступенчатой
смешанной схемой подогревателей у потребителей
р
G c.г

p
пр 
 t г.в
Qср

t
гв  K c  K ч
г.в 
  р
,
мин
мин
c t под  t от.обр  t г.в  t рх 


(3.4)
мин p
р
cp
где - Qгв , KС, KЧ, с, t под , t г.в , t х - см. пояснения к формулам (3.2 и
пр
3.3); t г.в - промежуточная температура водопроводной воды на горячее водоснабжение после 1-й ступени подогрева в точке излома температурного
мин
графика; t от.обр - минимальная температура сетевой воды после системы
отопления в точке излома температурного графика.
пр
мин
Величины t г.в и t от.обр могут быть определены путем построения
упрощенного прямолинейного температурного графика (рис. 3.2). Это построение следует производить с учетом следующих указаний проектных
нормативов [4]:
- температура наружного воздуха в начале (конце) отопительного перион
да t н принимается равной +10 0С при t н.от ≤ -30 0С, и +8 0С при t н.от > -30 0С;
- усредненная температура внутреннего воздуха в жилых и общественр
ных зданиях t вн
принимается равной +20 0С при t н.от ≤ -30 0С, и +18 0С при
t н.от > -30 0С.
Величина расчетной температуры наружного воздуха t н.от принимается
для заданного города по данным [3,6].
пр
Величину t г.в в формуле (3.4) рекомендуется принимать на 10 0С ниже
t мин
от.обр .
3.2. Определение расчетных расходов сетевой воды на участках сети
и подготовка расчетной схемы сети
Расчетная схема 2-х трубной тепловой сети в КП является заданной
(см. рис. 2.1).
На схеме должны быть приведены данные о протяженности всех участков ТС. Участком сети является элемент тепловой сети между соседними узлами, на котором расход сетевой воды один и то же.
15
Рис. 3.2. Упрощенный прямолинейный отопительный температурный
р
р
график при t г.в = 60 0С, t вн
= 20 0С и t нн = 10 0С (ЗС – закрытая система, ОС –
открытая система).
16
Для двухтрубных ТС при совместной подаче теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение действующие нормы проектирования [4]
рекомендуют принимать одинаковые диаметры для подающих и обратных
трубопроводов, поэтому расчетную схему можно составлять в однолинейном
изображении.
На расчетной схеме следует указать расчетный расход сетевой воды для
каждого участка G Р , который при центральном регулировании отпуска
 
теплоты по отопительному графику определяется по формуле
р
р
р
Р
G р  G ОТ.В.
 G С.Г.
 G С.Г.
,
  G С.Г.



оц 
 

пп.
жм
(3.5)
р
где G ОТ.В.
- суммарный расчетный расход сетевой воды на отопление и

вентиляцию всех потребителей, получающих теплоту от рассчитываемого

р
участка сети; G С.Г.
 , G
оц
р
С.Г.
 и G
пп
р
С.Г.

жм
- суммарные расчетные
расходы сетевой воды на горячее водоснабжение общественных центров,
промышленных предприятий и жилых микрорайонов, получающих теплоту
на горячее водоснабжение для бытовых целей от рассчитываемого участка
сети.
Все величины, входящие в формулу (3.5), определяются по формулам
(3.1 - 3.4).

р
р
G
Величины G ОТ.В.
,
С.Г.


 , G
оц
р
С.Г.
 определяются суммировапп
нием соответствующих расчетных расходов сетевой воды для отдельных потребителей. Такое суммирование рекомендуется начинать с концевых участков с использованием 1-го закона Кирхгофа для гидравлических цепей, по
которому расход воды подводимой к узлу, равен сумме расходов воды, отводимой от узла. В настоящих указаниях принято, что величина KЧ для общественных центров и промышленных предприятий не зависит от количества
этих потребителей, получающих теплоту от рассчитываемого участка сети.
р
При определении величины G С.Г.
для участков сети суммировать эти



жм
величины для нескольких жилых микрорайонов с использованием 1-го закона Кирхгофа нельзя, т.к. количество жителей в жилых зданиях, получающих
теплоту на горячее водоснабжение, и величина KЧ на разных участках сети
будут разными. Величина KЧ будет уменьшаться при приближении участков
р
сети к теплоисточнику. Поэтому величину G С.Г.
следует определять



жм
для каждого участка сети по формулам (3.2 и 3.4) по суммарным значениям
ср
величин Q гв для каждого участка. При этом величина KС для каждого
участка принимается постоянной, а величину KЧ следует определять по графику на рис. 3.1 в зависимости от численности населения в жилых микрорайонах, получающих теплоту на горячее водоснабжение по рассчитываемо17

р
му участку сети. Поэтому значения величин G С.Г.


P
жм
и G Σ на участках
сети, подающих теплоту жилым микрорайонам, не будут подчиняться 1-му
закону Кирхгофа.
P
Результаты расчетов по определению величины G Σ по участкам сети
рекомендуется представить в виде таблицы 3.1.
Таблица 3.1
Расчетные расходы сетевой воды по участкам сети
Расчетные расходы сетевой воды, кг/с
Участки
сети
1
наиболее
удаленный
участок
- // - // - // - // головной
участок
р
G ОТ.В.

2

р
G С.Г.

 G
оц
3
р
С.Г.
 G
пп
р
С.Г.
4

жм
5
G PΣ
6
4. Предварительный выбор диаметров труб
4.1. Выбор главной расчетной магистрали (ГРМ)
В соответствии с теорией ОГР, разработанной Б.Л. Шифринсоном и излагаемой в учебниках для ВУЗов [3], в качестве ГРМ принимается магистраль от теплоисточника до одного из концевых узлов сети, на которой величина удельной потери напора Δh л будет минимальна. Если заданные рас-


полагаемые напоры ΔHпотр для всех потребителей, присоединяемых в
концевых узлах сети, одинаковы, то ГРМ будет от теплоисточника до наиболее удаленного потребителя.
При расчете магистральных сетей в данном КП потребителями теплоты
являются группы различных зданий с разной суммарной расчетной нагрузкой и с разной протяженностью распределительных сетей у этих потребителей. В таких сетях значения ΔHпотр в концевых узлах магистральных тепловых сетей тоже будут разными. В этих случаях необходимо для всех маги18
стралей от теплоисточника до каждого потребителя определить величину
Δh л (мм вод.ст./м) по формуле
Δh ол п 
где
ΔHо  ΔHпотр 103
2 L1  α м 
(4.1)
,
ΔHо - располагаемый напор в начальном узле сети, т.е. на выходе
из теплоисточника, м вод.ст.; ΔHпотр - заданный располагаемый напор в


концевом узле, т.е. у потребителя, м вод.ст.;  L 1  αм - сумма приведенных длин всех участков на магистрали от теплоисточника до потребителя, м.
Величина H о перед началом ОГР неизвестна; поэтому для выбора ГРМ
необходимо задаться значением ΔHо . В [2] показано, что значение ΔHо не
влияет на выбор ГРМ, т.к. для всех магистралей значение ΔHо одно и то же.
Поэтому следует задаться любым значением ΔHо так, чтобы оно было больше максимального из заданных величин ΔHпотр .
Способ определения коэффициента местных сопротивлений α м описан в
п. 1.5.2. Например, по известным расходам сетевой воды на каждом участке
сети следует, задаваясь величиной Δp л около 80 Па/м, предварительно определить диаметры труб по таблицам гидравлического расчета, приведенным в
приложении 2, выбрать из таблицы в приложении 1 значение α м и затем, при
необходимости, уточнить это значение.
4.2. Выбор диаметров труб на ГРМ
В соответствии с методом ОГР, описанным в п. 1.4, выбор диаметров труб
P
на участках ГРМ производится по известным расходам сетевой воды G Σ и по
опт
величине оптимальной удельной линейной потери давления - Δp л
. Величи-
опт
ну Δp л , в соответствии с указаниями в п.1.4.2, рекомендуется принимать
равной 80 Па/м.
P
Определение диаметров труб D при известных величинах G Σ и
Δpопт
л возможно 3-мя способами:
1) по формуле (1.3);
2) по таблицам, приведенным в [6] и в приложении 2;
3) по номограммам, приведенным в [3].
19
опт
Для обеспечения однозначного выбора D по заданной величине Δp л
рекомендуется выбирать такое значение D, чтобы величина Δp л была как
опт
можно ближе к Δp л . В этих таблицах для каждого значения условного
прохода труб приводится по два значения внутреннего диаметра. Рекомендуется принимать значение Δp л по наименьшему внутреннему диаметру для
обеспечения запаса по напору сетевых и подкачивающих насосов.
При таком способе расчета из-за дискретности шкалы стандартных диаопт
метров труб появляется некоторое отклонение от величины Δh л . Однако
это, как правило, не приводит к существенному снижению экономичности
сети из-за пологости кривой суммарных расчетных затрат в тепловую сеть в
опт
области оптимальных значений Δp л . Например, если Δp л > Δp л , то возрастут затраты на перекачку сетевой воды, но уменьшатся диаметры труб и
стоимость сооружения тепловой сети.
Результаты предварительного гидравлического расчета приводят в виде
таблицы 4.1.
Таблица 4.1
Предварительный гидравлический расчет тепловой сети
Номера
участков
сети
1
Расчетные
расходы
воды,
кг/с
2
Длина
участка,
м
Коэфф.
местных потерь
напора,
Внутренний
диаметр
труб,
D, м
D у , мм
αм
Удельная
потеря:
- давления
ΔР Па/м;
- напора Δh
мм вод.ст/м
3
4
5
6
Главная расчетная магистраль (ГРМ)
Суммарная
потеря напора на
участке
(для одной трубы)
ΔH , м вод.ст.
7
Ответвление…
Ответвление…
Участки ГРМ в таблице 4.1 следует расположить последовательно, начиная с наиболее удаленных от теплоисточника участков. Величину H (столбец 7) рекомендуется определить по формуле (1.5), в которую вместо Δp л
следует подставить величину Δh л .
20
4.3. Выбор диаметров труб на ответвлениях от ГРМ
Основное отличие способа определения диаметров труб на ответвлениях
от такого определения на участках ГРМ состоит в том, что если для участков
опт
ГРМ величина Δp л определяется путем технико-экономических расчетов
(см. об этом п. 1.4.2) и для ОГР по настоящим Указаниям должна быть известна, то для ответвлений от ГРМ величина Δp л определяется расчетом по
значениям располагаемых напоров в узлах ответвлений ΔH отв. .
Для определения диаметров труб на ответвлениях возможны два методических подхода.
При первом подходе величины ΔH отв. определяются по ранее найденным
значениям потерь напора на участках ГРМ и по заданному располагаемому
напору у потребителя в конце ГРМ, т.е. без предварительного построения
пьезометрического графика (ПГ).
Выбранные при этом диаметры труб на ответвлениях будут неизменными в том случае, когда при дальнейшем построении ПГ не выявится необходимость сооружения на ГРМ насосных подкачивающих станций (НПС) или
узлов дросселирования напора (УДН). Если на ГРМ появятся НПС и УДН и
величины ΔH отв. в отдельных узлах ГРМ изменятся, то может потребоваться
пересчет ранее выбранных диаметров труб на ответвлениях в этих узлах.
При втором подходе необходимо построить ПГ по результатам расчета
ГРМ и, в случае необходимости, выбрать места сооружения НПС и УДН, которые будут неизменными, если они не будут влиять на величины ΔH отв. в
узлах ГРМ. После выбора мест сооружения НПС и УДН выбираются диаметры ответвлений по значениям ΔH отв. , определенным из ПГ.
При обоих вышеуказанных методических подходах при сооружении
НПС и УДН на ГРМ для окончательного выбора параметров водяной тепловой сети необходимо выполнение технико-экономических расчетов, методика которых приведена в [1]. В курсовом проекте, выполняемом по настоящим
Указаниям, для упрощения и сокращения объема расчетов для выбора диаметров трубопроводов на ответвлениях рекомендуется использовать 1-й методический подход.
Способ определения Δp л для ответвлений зависит от их вида, которые
могут быть либо простыми, состоящими из одного участка, либо сложными,
состоящими из нескольких участков с ответвлениями. Порядок расчета Δp л
для ответвлений от ГРМ приведен для ТС на рис. 2.1. Допустим, что ГРМ является магистраль от теплоисточника до концевого узла П7 (напомним, что в
разных вариантах КП в качестве ГРМ могут быть магистрали до других концевых узлов). Расчет следует начинать с наиболее удаленного от теплоисточника
ответвления от узла 5. В начале следует выбрать ГРМ для этого сложного ответвления аналогично выбору ГРМ для всех сети. Для этого определяют Δh л
21
от начального узла 5 до концевых узлов П5 и П6 по формуле (4.1), в которой
вместо ΔH 0 подставляют располагаемый напор в узле 5, т.е. ΔH5 . Величина
ΔH5 определяется как сумма заданной величины ΔH П7 и потери напора в
подающем и обратном трубопроводах на участке 5-П7, т.е. ΔH5 П7 . Величина ΔH5 П7 определяется по формуле (1.5), в которую подставляется удвоенная длина участка 5-П7, т.е. протяженность подающего и обратного трубопровода. По минимальному значению Δh л из двух значений Δh 5 П6 и Δh 5 П5
выбирают диаметр трубы на головном участке 5-6 сложного ответвления таким образом, чтобы величина Δh л при выбранном D не превышала этого минимального значения. После выбора D головного участка сложного ответвления определяют потерю напора на этом участке вышеописанным способом,
т.е. ΔH5 6 и располагаемый напор в узле 6, т.е. ΔH 6 , который определяется
как разность величин ΔH5 и ΔH5 6 . Величина Δh л для простых ответвлений (6-П5, 6-П6, 1-П1) определяется по известным располагаемым напорам в
начальных и концевых узлах этих ответвлений с использованием формулы
(4.1). Напомним, что величина ΔH1 определяется как сумма заданной величины ΔH П7 и величин падения давления в подающих и обратных трубопроводов на участках 5-П7, 2-5 и 1-2.
При выборе диаметров труб на ответвлениях следует учитывать, что по
требованиям [4] внутренний диаметр труб на ответвлениях должен быт не менее 0,032 м.
В итоге необходимо еще раз отметить принципиальную разницу между
выбором диаметров на ГРМ и на ответвлениях. Например, если на участках
ГРМ будут ошибочно выбраны такие D, для которых значения Δh л , будут
опт
больше Δh л , то это приведет только к экономическим последствиям из-за
больших затрат электроэнергии на перекачку сетевой воды. Аналогичная
ошибка при выборе D для ответвлений приведет уже к техническим последствиям из-за того, что не будут обеспечены заданные располагаемые напоры
у потребителей, из-за заниженных диаметров труб на ответвлении.
5. Расчет переменных гидравлических режимов
Расчет переменных гидравлических режимов заключается в определении
потерь давления (напора) в трубопроводах при выбранных на предыдущем
этапе ОГР предварительных диаметрах труб и при максимальных и минимальных расходах сетевой воды в подающих и в обратных трубопроводах,
которые имеют место при различных режимах водоразбора. Основная цель
таких расчетов – определить диапазоны изменения давления в сети и разработать мероприятия (установка насосных подкачивающих или дросселиру22
ющих станций в сети) для обеспечения допустимых давлений в сети и в
местных системах теплопотребления. На основе расчетов переменных режимов будут разрабатываться пьезометрические графики давлений в тепловой
сети.
В данных Указаниях, предназначенных для «ручных» расчетов, приведена упрощенная методика определения максимальных и минимальных расходов сетевой воды, основанная на способах автоматизации тепловых пунктов потребителей теплоты, описанных в п. 1.4.1. Кроме режима при расчетных расходах сетевой воды, одинаковых для подающего и обратного трубопроводов, по которым рассчитываются диаметры труб, необходимо определить потери напора при максимальных и минимальных, в течение отопительного периода, расходах сетевой воды в тепловой сети. При центральном регулировании отпуска теплоты по отопительному графику эти расходы, рекомендуется определять по видоизмененной формуле (3.5) для каждого участка
сети
Р
Р
Р
G реж
 G отΣ
 G вентΣ
 К реж[(G с.г.Σ
) оц 
Σ
Р
Р
 (G с.г.Σ
) пп  (G с.г.Σ
) жм ]
(5.1)
где К реж - коэффициент, зависящий от режима работы системы горячего
водоснабжения, который рекомендуется принимать, по таблице 5.1; все
остальные величины в этой формуле были определены при расчетах по формуле (3.5).
Таблица 5.1
Значения коэффициента Kреж в формуле (5.1)
Расходы сетевой воды
Трубопроводы Коэффициент
на участках тепловой сети
тепловой сети
Kреж
Закрытая система
Максимальные расходы
1
Подающий и
обратный
Минимальные расходы
0
Открытая система
Максимальные расходы при водоразборе
Подающий
1
только из подающего трубопровода
Обратный
0
Минимальные расходы при водоразборе
Подающий
0
только из обратного трубопровода
Обратный
-1
Физический смысл значений коэффициента Креж, принимаемого по таблице 5.1, заключается в следующем. При закрытой системе максимальные
расходы сетевой воды при Креж = 1 равны расчетным расходам для выбора
диаметров и имеют место при минимальной температуре сетевой воды в по23
дающем трубопроводе, т.е. в начале (конце) отопительного периода. Минимальные расходы сетевой воды при закрытой системе при Креж = 0 имеют
место при отсутствии водоразбора. При открытой системе величина
G макс
под при Креж = 1 показывает максимальный расход сетевой воды в подающем трубопроводе, который имеет место в начале (конце) отопительного
периода при максимальном водоразборе из подающего трубопровода, и который равен сумме расчетных расходов сетевой воды для систем отопления,
макс
вентиляции и горячего водоснабжения. Величина G обр при Креж = 0 показывает максимальный расход сетевой воды в обратном трубопроводе, который имеет место в начале (конце) отопительного периода при водоразборе
только из подающего трубопровода либо при отсутствии водоразбора. Велимин
чина G под при Креж = 0 показывает минимальный расход сетевой воды в
подающем трубопроводе, который имеет место в максимально-зимнем режиме при водоразборе только из обратного трубопровода при любых режимах горячего водоснабжения. Наличие регуляторов постоянства расхода сетевой воды перед системами вентиляции и отопления обеспечит постоянное
мин
значение величины G под в максимально-зимнем режиме как при максимальном водоразборе, так и при его отсутствии. Кроме того, величины
макс
G мин
под и G обр численно равны между собой, так как при отсутствии водо-
разбора расходы сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах одимин
наковы. Величина G обр при Креж = -1 показывает минимальный расход сетевой воды в обратном трубопроводе, который имеет место в максимальнозимнем режиме в часы максимального водоразбора только из обратного трубопровода и который равен разности между расчетным расходом воды на системы отопления и вентиляции и максимальным расходом воды на горячее
водоснабжеие.
Для целей ОГР для подающего трубопровода достаточно определить
только максимальные расходы воды, которые, как указано выше, равны расчетным расходам.
После определения расходов сетевой воды при переменных режимах
определяют потери давления на участках сети при этих расходах и при известных диаметрах труб. Определение удельных потерь напора может производиться по таблицам в приложении 2.
Для упрощения расчетов допускается не учитывать возможные изменения коэффициента гидравлического трения в режимах с минимальными расходами воды. Незначительная погрешность, которая может возникнуть при
использовании таблиц в приложении 2, не повлияет на результаты ОГР.
Суммарные потери давления на участках сети при переменных режимах
определяются вышеописанным способом с использованием формулы (1.5).
24
Результаты расчетов потерь давления при переменных режимах привомакс
Р
дятся в таблице 5.2. Данные для режима при G под  G Σ переписываются из
таблицы 4.1.
Таблица 5.2
Расчет переменных гидравлических режимов
Номера
Длина
участучастка,
ков сем
ти
1
2
Коэфф.
местных
потерь
напора,
αм
3
Внутренний диаметр
труб,
D, м
Расходы воды
по режимам,
кг/с
D у , мм
4
5
6
Главная расчетная магистраль
G макс.
под.
мм вод.ст./м 
Суммарная
потеря
напора на
участке
(для одной
трубы)
ΔH ,м вод.ст.
7
8
Удельная потеря напора
Δh л ,
Па/м
G макс.
обр.
G мин.
обр.
G макс.
под.
G макс.
обр.
G мин.
обр.
Ответвление …
-------
В таблице 5.2, подготовленной для открытой системы, для каждого
макс.
макс.
мин.
участка приведены 3 строки: G под. , G обр. , G обр. . В аналогичной таблице
для закрытой системы для каждого участка следует привести по 2 строки:
G макс. и G мин. , т.к. расходы воды в подающем и обратном трубопроводах в
закрытой системе одинаковы.
6. Построение пьезометрического графика (ПГ)
Основная цель построения ПГ это увязка давлений во всех узлах сети и в
местных системах теплопотребления присоединенных к сети потребителей
теплоты для обеспечения допустимых давлений во всех элементах системы
теплоснабжения по условиям прочности оборудования и трубопроводов и
защиты от недопустимых гидравлических режимов (опорожнение местных
25
систем, вскипание сетевой воды, подсосы воздуха в трубы и т.п.). ПГ строится для расчетного режима, по которому определяются диаметры трубопроводов (см. табл. 4.1), и для переменных гидравлических режимов с максимальными и минимальными расходами сетевой воды (см. табл. 5.2).
6.1. Подготовка ПГ
Прежде всего необходимо построить рельеф поверхности земли на трассе сети по материалам геодезических изысканий. В КП рельеф трассы строят
по данным об уклонах трассы по участкам сети, приведенным в приложении 3.
Для нанесения рельефа трассы на чертеже необходимо выбрать масштаб
по горизонтальной оси ПГ. Точная длина трассы в масштабе откладывается
непосредственно по линии рельефа трассы с различным уклоном, а по горизонтальной оси ПГ откладывается проекция рельефа трассы на эту ось. Поэтому равномерной шкалы длины сети на этой оси не будет, на ней можно
указать цифровые данные о протяженности отдельных участков сети.
На вертикальной оси ПГ откладывается высота точек сети над некоторым «нулевым» уровнем и пьезометрические напоры в сети в м вод.ст. За
этот «нулевой» уровень, т.е. за нуль на вертикальной оси, рекомендуется
принимать геодезическую отметку самой низкой точки трассы сети, которая
является одной из характерных точек трассы. В число таких точек входят
также самая высокая и самая удаленная точка трассы тепловой сети.
Для выбора масштаба по вертикальной оси ПГ рекомендуется определить максимальный напор сетевого насоса на теплоисточнике
ΔHсн  . Ве-
личина ΔHсн определяется по результатам гидравлического расчета ГРМ,
приведенным в таблице 4.1, по формуле
ΔHсн  ΔHгрм  ΔHпотр  ΔHист ,
(6.1)
где ΔH грм - суммарная потеря напора в подающем и обратном трубопроводах на всех участках ГРМ; ΔH потр - заданный располагаемый напор в
конечном узле ГРМ; ΔHист - потеря напора в насосно-подогревательной
установке источника тепла, которую рекомендуется, в данном случае, принять равной 25÷30 м вод.ст.
В концевых узлах сети следует показать в масштабе вертикальной оси
максимальные высоты местных систем теплопотребления (см. исходные данные в таблице приложения 4).
6.2. Построение предварительного ПГ
6.2.1. Построение ПГ (см. рис. 6.1) начинают с ПГ обратного трубопровода. Прежде всего следует выбрать напор в обратном коллекторе источника
тепла (точка 0  на рис. 6.1). Этот напор должен быть минимально допусти26
мым по условию защиты обратных трубопроводов от снижения давления в
них ниже атмосферного, т.е. от недопустимого подсоса воздуха через неплотности трубопровода, а также для предотвращения кавитации сетевых
мин
насосов. Величина H обр для точки 0  , как и для всех точек обратного трубопровода, должна быть не менее 5 м вод.ст. Построение ПГ для обратного
трубопровода необходимо для всех переменных гидравлических режимов,
рассмотренных в предыдущем параграфе. Так как давление в обратном коллекторе на теплоисточнике при всех режимах поддерживается постоянным
при помощи автоматического регулятора подпитки, ПГ обратного трубопровода при всех режимах выходят из точки 0  . Процесс построения ПГ по значениям суммарных потерь давления на каждом участке сети для всех режимов одинаков и показан на рис. 6.1. для участков 0-1 и 1-П2 обратного трубопровода и для участка 1-П2 подающего трубопровода при расчетном режиме.
На рис. 6.1 приведен ПГ на ГРМ до концевого узла П2. ПГ ответвления
от ГРМ до потребителя П1 приведен на рис. 6.2.
Из этих рисунков видно, что при открытой системе теплоснабжения ПГ
обратного трубопровода при расчетном режиме имеет наибольший наклон,
т.к. расчетный расход в этом трубопроводе больше максимального. Это объясняется принятием, в соответствии с рекомендацией норм проектирования
тепловых сетей, диаметра обратного трубопровода такого же как для подающего (см. п. 3.2).
При разработке ПГ необходимо учитывать следующие три требования к
величинам давления (напора) в обратных трубопроводах.
Первое требование состоит в том, что, как уже говорилось выше, величина Hобр должна быть не менее 5 м вод.ст. для защиты от подсоса воздуха в
тепловую сеть и от кавитации насосов. Это требование проверяют по режиму
с минимальным расходом сетевой воды и, прежде всего, для обратного коллектора источника тепла и наиболее высокорасположенных точек трассы и
местных систем теплопотребления, присоединенных к сети по зависимой
схеме. Если в наиболее высокой точке трассы или местной системы окажется, что Нобр < 5 м вод.ст., то необходимо повысить Нобр до минимальнонеобходимой величины в этой точке одним из 2-х способов:
1) увеличение Нобр в точке 0  и параллельный перенос ПГ вверх по оси
напоров на необходимую величину;
2) установка регулятора давления «до себя» (регулятора подпора) на обратном трубопроводе за точкой сети (по ходу движения воды), в которой
Нобр недопустимо мало (далее «аварийная» точка).
27
Н,
м вод. ст.
160
Варианты 1.1, 1.2
макс
р
G под = G ?
140
120
Вариант 1.3
100
П2 рпод
?Н1-П2
?НП2
р
G?
80
60
40
20
G макс
обр
?H0l H вст
П1
0
1
0
Вариант
1.2 и 1.3
РА
А Hн
ст
0
G мин
обр
П2
L, км
П1
Вариант 1.3
НПС
1
РД
СН
РП
ПН
НПС
П2
А
1
Вариант 1.2 и 1.3
Рис. 6.1 Пьезометрический график магистрали О - 1 - П2
28
Н,
м вод.ст.
160
Варианты 1.1, 1.2
Вариант 2.3
140
120
Вариант 2.1
100
в
H ст.
РБ
80
60
П1
H нст.
1
40
Б
20
П2
0
L, км
Вариант 2.3
П1
1
РД
СН
Б
Вариант 2.3
1
РП
ПН
Рис. 6.2 Пьезометрический график магистрали О - 1 - П1
29
П2
Второе требование к величине Нобр состоит в том, что напор в обратном
трубопроводе должен обеспечить заполнение водой всех местных систем
теплопотребления, присоединенных к сети по зависимой схеме, т.е. величина
Hобр во всех узлах присоединения к сети отдельных зданий должна быть
больше высоты местных систем теплопотребления этих зданий. Это требование по гидравлической сути близко к вышеописанному первому требованию,
и его проверяют по режиму с минимальным расходом сетевой воды и, прежде всего, для зданий, располагаемых наиболее близко к теплоисточнику, для
наиболее высокорасположенных по трассе зданий и для наиболее высоких
зданий. Если местные системы этих зданий окажутся заполненными не полностью, то необходимо увеличить значение Нобр в узлах их присоединения к
тепловой сети. Это увеличение возможно теми же 2-мя способами, которые
описаны выше для выполнения первого требования. Кроме того, возможен
3-й способ – присоединение местных систем зданий по независимой схеме.
Третье требование к величине Нобр состоит в том, что она не должна
превышать допустимое значение для оборудования местных отопительных
систем. Наиболее слабым звеном в местных системах являются отопительные приборы и калориферы систем вентиляции. По данным [6] расчетное избыточное давление равно 0,6 МПа для отопительных систем с чугунными
радиаторами или ребристыми трубами, а также со стальными панелями,
0,8 МПа – для калориферов и 1,0 МПа – для отопительных систем со стальными конвекторами или гладкими трубами.
Это требование проверяют по режиму с максимальным расходом сетевой воды и, прежде всего, для наиболее удаленных от теплоисточника и для
наиболее низкорасположенных по трассе сети зданий.
Если такое требование для отдельных зданий не выполняется, то величину Нобр в узлах присоединения этих зданий можно снизить одним из следующих способов:
1) применение независимой схемы присоединения систем отопления и
вентиляции через водо-водяные подогреватели;
2) сооружение насосной подкачивающей станции на обратном трубопроводе тепловой сети, подающей теплоту зданию (или нескольким зданиям)
с недопустимо высоким значением Нобр (см. рис. 6.1).
6.2.2. Построение ПГ для подающего трубопровода начинают с графика
давлений для расчетного режима, по которому определяются диаметры труб.
От точки ПГ в обратном трубопроводе для расчетного режима в конечном
узле ГРМ откладывают вверх по оси напоров в масштабе заданную величину
ΔHпотр для этого узла и от полученной таким образом точки (точка
p
П2 под
на рис. 6.1) строят ПГ в подающем трубопроводе, аналогично обратному трубопроводу, по участкам сети. При таком построении ПГ подающего
трубопровода при расчетном режиме будет зеркальным отображением ПГ
обратного трубопровода при этом режиме, т.к. расчетные расходы на участках сети для этих трубопроводов одинаковы.
30
Как указывалось выше (глава 5) режим с максимальными расходами сетевой воды для подающего трубопровода совпадает с расчетным режимом.
Построение ПГ для подающего трубопровода для режима с минимальными расходами сетевой воды для решения задач ОГР необязательно, т.к.
для проверки обеспечения допустимых значений Нпод. достаточно построить
ПГ для расчетного режима с максимальными расходами сетевой воды.
При построении ПГ необходимо учитывать следующие три требования к
величинам давления (напора) в подающих трубопроводах.
Первое требование состоит в том, что величина Нпод должна обеспечить невскипание сетевой воды с максимальной температурой. Это требование проверяют по режиму с максимальными расходами сетевой воды и для
наиболее удаленных от теплоисточника и наиболее высокорасположенных
точек трассы и местных систем теплопотребления, присоединенных к тепловой сети по зависимой схеме без смешения (в основном, это системы вентиляции и воздушного отопления, присоединяемые к ТС до элеваторов систем
отопления).
Если Нпод в отдельных точках сети или местных систем с зависимой
схемой присоединения окажется недостаточным для обеспечения невскипания сетевой воды, то выбирают наиболее эффективный из следующих способов:
1) увеличение давления подпиточной воды в точке 0  , т.е. параллельный перенос всего ПГ вверх по оси напоров; если такой перенос ПГ не приведет к недопустимому увеличению Нобр;
2) сооружение насосной подкачивающей станции на подающем трубопроводе для увеличения давления на участках сети с недостаточным значением Нпод.
Второе требование состоит в том, что величина Нпод должна обеспечить заданный располагаемый напор в концевых узлах рассчитываемой тепловой сети
ΔHпотр . Это требование выполняется при правильном расчете
отв
диметров ответвлений от ГРМ, когда при определении величины Δh л
для
ответвлений принимают заданные значения ΔH потр , а диаметры труб выбирают так, чтобы значение
Δh л для выбранного диаметра не превышала
Δh отв
л (см. п. 4.3).
Согласно третьему требованию, величина Нпод не должна превышать
допустимое давление для стальных труб, применяемых в тепловых сетях.
макс
По данным [6], для трубопроводов тепловых сетей при t под  2000 С
максимальное рабочее давление принимается равным 1,6 либо 2,5 МПа. За
рабочее давление в трубопроводах тепловых сетей следует принимать максимальное давление в подающем трубопроводе при работающих сетевых
31
насосах с учетом рельефа по трассе и без учета потерь давления в сети, т.е.
по горизонтальной линии, выходящей из точки с максимальным напором в
подающем трубопроводе на выходе из теплоисточника. Это требование проверяют для наиболее низких по трассе точек сети.
Если величина Нпод для отдельных точек трассы превышает 150 либо
240 м вод.ст, то выбирают наиболее эффективный из следующих способов:
1) переход с труб на Ру = 1,6 МПа на трубы на Ру = 2,5 МПа;
2) уменьшение напора сетевых насосов на теплоисточнике и сооружение
насосных подкачивающих станций на подающем трубопроводе.
6.2.3. Разработка статического режима и построение линии статического
давления (ЛСД) производится с учетом следующих условий.
Статический режим имеет место при отсутствии циркуляции в тепловой
сети при аварийной или плановой остановке сетевых насосов СН. Так как
при отсутствии циркуляции падение давления в сети не происходит, ПГ статического режима для подающего и обратного трубопровода представляет
собой горизонтальную линию. Давление в сети при статическом режиме поддерживается подпиточным насосом ПН и автоматическим регулятором давления в узле подпитки (РП). Чаще всего подпитка осуществляется в обратный трубопровод перед сетевыми насосами, т.к. в этом случае потребуется
минимальный напор подпиточных насосов (см. рис. 6.1).
При выборе давления (напора) в статическом режиме (Hст) необходимо
соблюдать требования, аналогичные требованиям к величине давления в обратных трубопроводах. Величина Hст должна обеспечить заполнение всех
высокорасположенных точек трассы сети и местных систем теплопотребления, присоединенных к тепловой сети по зависимой схеме, а также не превышать величину допустимого давления для оборудования местных систем
теплопотребления.
Действующие нормы проектирования рекомендуют не увеличивать величину Hст для обеспечения невскипания сетевой воды при аварийной остановке сетевых насосов и сохранении в работе подпиточных насосов в режиме
с температурой сетевой воды выше 1000 С.
Выбор величины Hст и построение ЛСД начинают с источника тепла.
Соблюдая все вышеуказанные требования к Hст , следует стремиться, чтобы
эта величина была как можно ближе к напору в точке 0  (см. рис.6.1). В идеале ЛСД должна выходить из точки 0  , т.к. в этом случае схема узла подпитки тепловой сети будет наиболее простой, т.к. для всех режимов достаточно иметь одну группу подпиточных насосов и один регулятор подпитки
РП, который должен поддерживать одно и то же давление как в динамическом, так и в статическом режиме. Такие случаи возможны, когда источник
тепла расположен в верхней зоне трассы сети, которая подает теплоту малоэтажным зданиям. Однако такие случаи встречаются сравнительно редко и
величину Hст приходится принимать выше избыточного напора в точке 0  .
При этом, если разница между Hст и напором в точке 0  будет больше 20-25
32
м вод. ст., то кроме основных подпиточных насосов и регулятора подпитки
для поддержания постоянного давления на всасе работающих сетевых насосов, следует устанавливать дополнительные подпиточные насосы со своим
регулятором давления «после себя» для работы в статическом режиме.
В тепловых сетях при сложном рельефе трассы, т.е. при значительной
разнице геодезических отметок между высокими и низкими точками на ГРМ
и на ответвлениях, а также когда к тепловой сети присоединены многоэтажные здания, не удается обеспечить все требования к статическому режиму
при одной ЛСД. В таких случаях возможны два варианта технических решений. Если величина Hст при одной ЛСД недопустимо мала или высока для
небольшого числа зданий, то для таких зданий необходим переход на независимую схему присоединения местных систем теплопотребления. При большом числе таких зданий следует предусматривать деление (рассечку) тепловых сетей при статическом режиме на независимые зоны, путем автоматической рассечки сети по подающему и обратному трубопроводам при остановке сетевых насосов. Поддержание статического давления в отсеченных зонах
следует предусматривать в узлах рассечки сети специальными подпиточными устройствами и использованием для подпитки сетевой воды из смежных
зон, подпитка которых в статическом режиме осуществляется от теплоисточника. Пьезометрические графики с двумя ЛСД в одной сети, технологические
схемы с оборудованием для автоматизации узлов рассечки сети в статических режимах приведены и описаны в [1].
6.2.4. Построение ПГ для ответвлений ведется аналогично построению
ПГ для ГРМ. Напоры в начальном узле ответвления принимают равными
напорам в узловых точках ГРМ. ПГ для ответвлений и для ГРМ, в принципе,
можно строить на одном чертеже. Однако, для большей наглядности, рекомендуется эти ПГ строить на отдельных чертежах. На рис. 6.2 показан ПГ
для ответвления от узла 1 к потребителю П1. Рекомендации по выбору
наиболее эффективных способов обеспечения допустимых значений давления Нобр, Нпод и Hст приведены в следующей главе 7.
6.3. Корректировка ПГ для обеспечения допустимых давлений
в сети
Способы корректировки приведены для ПГ на рис. 6.1 и 6.2. Из рис. 6.1
видно, что давление в местных системах отопления зданий, присоединенных
к концевому узлу П2, в режимах с максимальным расходом сетевой воды в
обратном трубопроводе может превышать допустимую величину для отопительных приборов. Для защиты местных отопительных систем от недопустимо высоких давлений сооружается насосная подкачивающая станция (НПС)
на обратном трубопроводе участка 1-П2. Регулятор давления (РД) поддерживает постоянное давление РА перед подкачивающим насосом (ПН) при всех
режимах. Регулирующий клапан этого регулятора должен устанавливаться
после ПН для обеспечения устойчивой работы насосов.
Из рис. 6.2 видно, что напор в обратном трубопроводе Нобр на участке 1П1даже при режиме с G макс.
обр. ниже высоты местных отопительных систем
33
зданий, присоединенных к узлу П1, а при режиме с G мин.
обр. величина Нобр не
обеспечивает избыточного давления в трубе, т.е. ПГ «уходит под землю».
Для обеспечения заполнения отопительных систем зданий и избыточного
давления в обратном трубопроводе на участке 1-П1 необходимо установить
регулятор давления «до себя» (РД) на обратном трубопроводе этого участка
(клапан подпора). Этот РД будет при всех режимах поддерживать постоянное
давление РБ, необходимое для заполнения отопительных систем зданий, присоединенных к узлу П1.
В местах установки клапана подпора (рис. 6.2) и НПС (рис. 6.1) размещается оборудование (на рисунках не показано) для поддержания статического напора более высокого ( H вст на рис. 6.2) и более низкого ( H нст на рис.
6.1) по сравнению со статическим напором Нст, который поддерживается на
теплоисточнике. Выше указывалось, что схемы такого оборудования для
поддержания статического давления выше (или ниже) Нст, поддерживаемого
на теплоисточнике, и способы автоматизации этого оборудования приведены
и описаны в [1].
7. Подготовка рекомендаций для окончательного выбора
диаметров труб
В тепловых сетях небольшой протяженности при ровном рельефе местности, когда не возникает необходимости в сооружении насосных подкачивающих или дросселирующих станций, диаметры труб, определенные на
этапе предварительного выбора, описанного в главе 4, принимаются окончательными без их уточнения.
В тех случаях, когда в результате анализа пьезометрического графика,
который строится на основе результатов расчетов для предварительного выбора диаметров, будет выявлена необходимость сооружения насосных или
дросселирующих станций, могут измениться располагаемые напоры в узлах
ГРМ и, вследствие этого, диаметры труб на ответвлениях от ГРМ. В этих
случаях окончательный выбор диаметров труб производится после дополнительного анализа возможных вариантов технических решений и, в случае
необходимости, технико-экономических расчетов.
В настоящей главе приведены рекомендации по отбору вариантов для
окончательного выбора диаметров труб и параметров насосов. Эти рекомендации приведены для ПГ на рис. 6.1 и 6.2.
В тепловой сети, для которой построены эти ПГ, имеются следующие
случаи выхода давлений сетевой воды за допустимые пределы и варианты
соответствующих технических решений.
Случай 1. Давление в обратном трубопроводе участка 1-П2 выше допустимого для отопительных систем зданий, присоединенных к узлу П2. В этом
случае возможны следующие варианты обеспечения допустимых значений
Робр на участке 1-П2.
34
Вариант 1.1. Присоединение местных систем отопления зданий по независимой схеме. Этот вариант будет эффективен при небольшом числе зданий, для которых величина Нобр недопустимо высока. В этом варианте диаметры труб на всех участках сети и параметры сетевых насосов не изменяются.
Вариант 1.2. Сооружение НПС на обратном трубопроводе участка 1-П2
(см. рис. 6.1). Напор сетевых насосов не изменяется, а за счет увеличения
сверх заданного располагаемого напора в концевом узле П2 появляется возможность уменьшить диаметры труб на участке 1-П2.
Вариант 1.3. Сооружение НПС на обратном трубопроводе участка 1-П2
как в варианте 1-2. Напор сетевого насоса уменьшается на величину напора
НПС. Диаметры труб не изменяются, но возникает необходимость сооружения НПС на подающем трубопроводе ответвления 1-П1.
Случай 2. Давление в обратном трубопроводе участка 1-П1 ниже допустимого по условиям заполнения местных систем отопления и обеспечения
избыточного давления в обратном трубопроводе.
Вариант 2.1. Присоединение зданий по независимой схеме. Этот вариант по экономической эффективности аналогичен варианту 1-1.
Вариант 2.2. Установка регулятора давления «до себя» на обратном
трубопроводе участка 1-П1 (см. рис. 6.2). Из-за уменьшения располагаемого
напора в узле П1 необходимо увеличение напора сетевых насосов. При этом
появляется возможность уменьшить диаметры труб на участках 0-1 и 1-П2.
Вариант 2.3. Установка регулятора давления как в варианте 2-2. Сохранение напора сетевых насосов и сооружение НПС на подающем трубопроводе на участке 1-П1 (в месте установки регулятора давления на обратном трубопроводе) для обеспечения заданного располагаемого напора в узле П1.
Вышеуказанные варианты технических решений для обеспечения допустимых значений Нпод, Нобр и Нст являются локальными, на основе которых
необходимо отобрать общие варианты. Понятия о локальных и общих вариантах тепловой сети приведены в [1].
На рис. 6.2 приведены ПГ только для локальных вариантов 1.1 и 1.2.
После отбора общих вариантов выполняется их технико-экономическое
сравнение по критерию минимума расчетных затрат. В настоящем КП студенты должны только указать на возможные локальные варианты для каждого случая выхода напоров в сети за допустимые пределы.
Отбор общих вариантов и их технико-экономическое сравнение в объем
КП не входят. Такую работу рекомендуется выполнить во время дипломного
проектирования. Методика выполнения этой работы приведена в [1].
8. Определение основных параметров насосов
После корректировки ПГ и окончательного выбора диаметров труб производится выбор сетевых, подкачивающих и подпиточных насосов.
35
В КП необходимо определить только 2 основных параметра, по которым
выбирают насосы:
- расчетная производительность насоса ( G PH );
- напор насоса (Нн), равный разности напоров (давлений) в нагнетательном и всасывающем патрубках, т.е. «после» и «до» насоса.
Выбор типа и числа насосов производится по вышеуказанным основным
параметрам по номенклатурным справочникам заводов-изготовителей насосов и в задачу КП не входит.
8.1. Определение расчетной производительности насосов
Величина G PH для сетевых и подкачивающих насосов (СН и ПН) принимается равной максимальному расходу сетевой воды, проходящей через
насос. При способе центрального регулирования отпуска теплоты, принятом
в настоящих указаниях, величину G PH для СН следует принимать равной
суммарному расчетному расходу сетевой воды для выбора диаметров труб
( G PΣ ) для головного участка сети на выходе из теплоисточника, определяемому по формуле (3.5).
P
Для ПН на подающем трубопроводе величина G H , так же как и для СН,
P
принимается равной G Σ для участка сети, на котором установлены насосы.
P
Для ПН на обратных трубопроводах величина G H зависит от системы
горячего водоснабжения. Для закрытых систем величина G PH ПН на обратных трубопроводах равна этой величине для ПН на подающих трубопроводах. Для открытых систем величина G PH для ПН на обратных трубопроводах
макс
принимается равной величине G обр , приведенной в таблице 5.1 для соответствующего участка сети и определенной по формуле (5.1) при Креж = О
(см. главу 5).
Величина G PH для подпиточных насосов в закрытых системах принимается равной расчетному расходу для компенсации аварийных утечек сетевой
Р
Р
воды ( G ут ). Величина G ут в т/ч принимается, в соответствии с практикой
проектирования, равной 0,75 % объема воды в трубопроводах СЦТ (VСЦТ).
Величину VСЦТ в закрытых системах допускается принимать равной 65 м3 на
1МВт суммарной расчетной тепловой нагрузки потребителей, присоединенных к тепловой сети.
Величина G PH для подпиточных насосов, подающих подпиточную воду
Р
в баки-аккумуляторы в открытых системах, равна сумме величины G ут и
среднечасового расхода воды на горячее водоснабжение за сутки максимальср макс
ного потребления горячей воды ( G гв )
36
.
ср макс
Величина ( G гв )
определяется по формуле
ср макс
( G гв )
ср
= Кс  G гв
(8.1)
ср
Способы определения величин Кс и G гв приведены при описании формулы (3.2) в п. 3.1 настоящих указаний.
ср макс
Величину ( G гв )
по формуле (8.1) следует принимать как сумму таких величин для жилых микрорайонов, общественных центров и промышленных предприятий, т.к. значения Кс для этих потребителей различны.
При определении VСЦТ в открытых системах следует принимать 70 м3 на
1 МВт суммарной расчетной тепловой нагрузки потребителей.
9.2. Определение напоров насосов
Напор сетевых насосов для работы в течение отопительного периода был
определен по формуле (6.1) при подготовке предварительного пьезометрического графика (см. п. 6.1). При установке в сети подкачивающих насосов
предварительная величина НСН уменьшается на величину напора таких
насосов, который принимается по ПГ после его корректировки.
Напор подкачивающих насосов определяется из ПГ после его корректировки (см. п. 6.3) при максимальных расходах сетевой воды в подающем и
обратном трубопроводах с учетом потерь напора в оборудовании насосных
подстанций, которые, при отсутствии данных, допускается принимать равными 15 м вод.ст.
Напор подпиточных насосов должен обеспечивать поддержание постоянного давления в обратном коллекторе источника теплоты в динамическом
и статическом режимах. Подробнее о выборе напоров подпиточных насосов
см. п. 6.2.1 настоящих Указаний.
Заключение
Настоящие Указания предназначены, в первую очередь, для первоначального изучения методики ОГР студентами ВУЗов во время курсового
проектирования. Учитывая сжатые сроки выполнения курсовых проектов, в
Указаниях методика ОГР приведена с некоторыми упрощениями и только
для одной разновидности водяных тепловых сетей, т.е. для двухтрубной магистральной тупиковой тепловой сети без смесительных насосных станций
при центральном регулировании по отопительному температурному графику.
На дальнейших этапах изучения методики ОГР во время дипломного
проектирования и в практической работе рекомендуется продолжать изучение этих вопросов для следующих разновидностей водяных тепловых сетей:
1) многотрубные сети;
37
2) двухтрубные сети при центральном регулировании по совместной
нагрузке отопления и горячего водоснабжения жилых зданий, т.е. по
скорректированному температурному графику;
3) сети с оптимальной величиной hл по ГРМ больше и меньше 80 Па/м;
4) кольцевые сети.
Кроме того, рекомендуется изучить методику выбора оптимальных диаметров труб для тепловых сетей с насосными подкачивающими станциями
как «ручными» способами, так и с применением компьютерных программ
оптимизации параметров водяных тепловых сетей, основанных на использовании методов математического моделирования.
В процессе углубленного изучения ОГР будут выявлены и другие
направления освоения и практического применения методов оптимизации
параметров водяных тепловых сетей.
38
Приложение 1
Ориентировочные значения коэффициента
местных потерь давления α м (по данным [6, табл. 9.9])
Типы
компенсаторов
1
Сальниковые
П-образные с
гнутыми отводами
П-образные с
крутоизогнутыми
или сварными
отводами
Условные
проходы труб Ду,
мм
2
До 400
450 - 1400
До 150
175 - 200
250 - 300
175 - 200
300 - 350
400 - 500
600 - 1400
39
3
--0,2
-----
Магистральные и
распределительные
сети
4
0,3
0,4
0,3
0,4
0,3
--0,5
0,7
1,0
0,6
0,6
0,8
0,9
1,0
Транзитные
сети
Приложение 2
Удельная линейная потеря давления в стальных трубах
в квадратичной зоне при КЭ = 0,0005 м и при температуре воды 1000 С
(по данным [6, табл. 9.6, 9.6а-9.6д])
Расход
воды, кг/с
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
0,12
0,14
0,16
0,18
0,20
0,22
0,24
0,26
0,28
0,30
0,32
0,34
0,36
0,38
0,40
0,45
0,50
0,55
0,60
0,65
0,70
0,75
0,80
0,85
0,90
0,95
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
25
0,026
7,9
11,3
15,2
19,8
24,9
30,6
43,7
59,1
77,0
110
136
165
196
230
267
307
349
394
442
492
545
-
0,028
5,4
7,7
10,4
13,5
17,0
20,8
29,8
40,3
52,4
66,0
91,5
111
132
155
179
206
234
264
296
330
366
463
572
-
Условный проход труб Dу, мм
32
40
Внутренний диаметр труб Dвн, м
0,032
0,034
0,039
5,3
3,9
6,8
5,0
8,5
6,3
10,5
7,7
15,0
10,9
5,4
20,2
14,8
7,3
26,2
19,2
9,5
33,1
24,2
11,9
40,7
29,7
14,6
49,0
36,8
17,6
58,2
42,6
20,9
75,5
49,8
24,4
87,5
57,6
28,3
100
72,6
32,4
114
82,6
36,8
129
93,2
41,4
145
105
46,3
161
116
55,8
179
129
61,8
226
163
78,3
279
202
96,7
338
244
117
402
390
139
163
190
218
247
279
313
349
387
557
-
40
50
0,041
4,2
5,6
7,3
9,2
11,3
13,6
16,1
18,9
21,8
25,0
28,4
32,0
35,8
39,8
44,0
59,9
74,0
89,5
107
125
145
166
189
214
240
267
296
426
-
0,051
5,2
6,1
7,1
8,1
9,2
10,3
11,6
12,8
14,2
17,9
22,0
26,5
31,5
39,0
45,2
51,8
59,0
66,6
74,7
83,2
92,2
133
181
236
299
369
446
531
Продолжение приложения 2
Расход
воды, кг/с
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
2,6
2,8
3,0
3,2
3,4
3,6
3,8
4,0
5
6
7
8
9
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
45
50
55
60
65
70
65
0,070
4,3
6,1
8,3
10,7
13,5
16,7
23,9
33,4
43,7
55,3
68,2
82,6
98,3
115
134
154
175
197
221
246
273
426
614
-
Условный проход труб Dу, мм
100
125
150
Внутренний диаметр труб Dвн, м
0,082
0,100
0,125
0,150
7,3
10,5
14,2
5,1
18,5
6,6
23,8
8,3
29,4
10,3
35,6
12,4
42,4
14,7
49,7
17,3
5,4
57,7
20,1
6,2
66,2
23,1
7,2
75,3
26,3
8,1
85,0
29,7
9,2
95,3
33,3
10,2
106
37,1
11,4
118
41,1
12,6
4,9
184
64,1
19,7
7,6
265
92,4
28,3
10,8
360
126
38,6
14,7
470
164
50,4
19,2
208
63,7
24,3
257
78,7
30,0
369
113
43,2
503
154
58,8
201
76,8
255
97,2
315
120
381
145
453
173
532
203
235
270
307
347
389
433
480
80
41
175
0,184
5,1
6,6
8,3
10,2
14,7
20,0
26,1
33,0
40,8
49,4
58,7
68,9
80,0
91,8
104
118
132
147
163
207
255
308
367
431
500
Продолжение приложения 2
Расход
воды,
кг/с
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
Условный проход труб Dу, мм
200
250
300
Внутренний диаметр труб Dвн, м
0,207
0,211
0,259
0,263
0,309
0,315
5,6
5,1
7,9
7,1
10,7
9,7
14,0
12,7
4,4
4,1
17,8
16,0
5,4
5,0
21,9
19,8
6,7
6,2
26,5
24,0
8,1
7,5
31,6
28,5
9,7
8,9
37,0
33,5
11,4
10,5
43,0
38,8
13,2
12,2
49,3
44,6
15,1
14,0
5,9
5,4
67,1
60,7
20,6
19,0
8,1
7,4
87,7
79,3
26,9
24,8
10,6
9,6
111
100
34,1
31,4
13,5
12,2
137
124
42,1
38,8
16,6
15,0
166
150
50,9
46,9
20,1
18,2
197
178
60,6
55,9
23,9
21,6
231
209
71,1
65,6
28,1
25,4
268
243
82,4
76,0
32,6
29,4
308
279
94,6
87,3
37,4
33,8
351
317
108
99,3
42,5
38,4
444
401
136
126
53,8
48,7
548
495
168
155
66,5
60,1
204
188
80,4
72,7
242
223
95,7
86,5
284
262
112
102
330
304
130
118
379
349
150
135
431
397
170
154
486
449
192
174
545
502
215
194
240
217
266
240
293
265
322
291
352
318
383
346
415
375
449
406
484
438
521
471
42
Продолжение приложения 2
Расход
воды,
кг/с
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
220
240
260
280
300
320
340
360
380
400
450
500
550
600
650
700
750
800
850
900
950
Условный проход труб Dу, мм
350
400
500
Внутренний диаметр труб Dвн, м
0,359
0,367
0,408
0,414
0,512
0,518
4,8
4,3
7,5
6,7
10,9
9,7
5,6
5,1
14,8
13,2
7,6
7,0
19,3
17,2
9,8
9,1
24,5
21,8
12,5
11,6
30,2
26,9
15,3
14,3
36,6
32,6
18,6
17,3
43,5
38,8
22,2
20,6
51,1
45,5
26,0
24,2
59,2
52,7
30,2
28,0
68,0
60,6
34,7
32,2
10,6
9,9
77,4
68,9
39,5
36,6
12,0
11,3
87,3
77,8
44,6
41,3
13,6
12,6
97,9
87,2
50,0
46,3
15,2
14,3
109
97,2
55,7
51,6
16,9
15,9
121
108
61,7
57,2
18,8
17,6
146
130
74,7
69,9
22,7
21,4
174
155
88,9
82,3
27,0
25,4
204
182
104
96,6
31,7
29,8
237
211
121
112
36,8
34,6
272
242
139
129
42,2
39,7
309
276
158
146
48,0
45,2
349
311
178
165
54,2
51,0
392
349
200
185
60,7
57,2
436
389
223
206
67,7
63,7
483
431
247
229
75,0
70,6
612
545
313
289
95,0
89,3
386
357
117
110
467
432
142
133
556
515
169
159
198
189
230
216
264
248
300
282
330
319
380
357
423
398
43
Продолжение приложения 2
Расход
воды,
кг/с
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
750
800
850
900
950
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2200
2400
2600
2800
3000
3200
3400
600
0,610
7,5
11,8
16,9
22,9
30,0
37,9
46,8
56,7
67,4
79,1
91,8
105
120
135
151
169
184
227
270
317
367
421
480
541
-
Условный проход труб Dу, мм
700
800
Внутренний диаметр труб dвн м
0,618
0,698
0,706
0,796
0,806
7,0
10,9
5,8
5,4
15,7
8,3
7,8
21,4
11,3
10,7
5,7
5,3
28,0
14,9
13,9
7,4
6,9
35,4
18,7
17,6
9,4
8,4
43,7
23,1
21,8
11,6
10,9
52,9
28,0
26,4
14,1
13,2
63,0
33,0
31,4
16,7
15,7
73,0
39,0
36,8
19,7
18,4
85,7
45,3
42,7
22,8
21,4
98,4
52,0
49,0
26,2
24,5
112
59,2
55,8
29,8
27,5
126
66,8
63,0
33,6
31,5
142
74,9
70,6
37,7
35,3
158
83,5
79,7
42,0
39,3
175
92,5
87,1
46,5
43,6
212
112
105
56,3
52,7
252
133
125
67,0
62,8
296
156
147
78,6
73,6
343
181
171
91,2
85,4
394
208
196
105
98,0
449
237
223
119
112
506
267
252
134
126
300
282
150
141
334
315
168
157
370
349
186
174
448
427
225
211
532
501
268
251
314
295
365
342
415
392
476
446
538
504
44
Окончание приложения 2
Расход
воды,
кг/с
500
600
700
800
900
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
3000
3200
3400
3600
3800
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8500
9000
9500
10 000
11 000
12 000
13 000
14 000
900
0,892
6,4
9,2
12,6
16,4
20,8
25,6
36,9
50,3
65,7
83,1
103
124
148
173
201
231
263
296
332
370
410
519
-
0,904
5,9
8,6
11,7
15,3
19,4
23,9
34,4
46,9
61,2
77,5
95,7
116
138
162
188
215
245
276
310
345
383
484
-
Условный проход труб Dу, мм
1000
1200
Внутренний диаметр труб Dвн, м
0,990
1,004
1,188
1,202
5,4
4,9
7,3
6,8
9,5
8,8
12,0
11,2
14,9
13,8
5,7
5,4
21,4
19,9
8,3
7,8
29,2
27,1
11,3
10,6
38,1
35,4
14,7
13,8
48,2
44,8
18,6
17,5
59,5
55,3
23,0
21,1
72,0
66,9
27,8
26,1
85,7
79,6
33,1
31,1
101
93,4
38,8
36,5
117
108
45,0
42,3
134
124
51,7
48,6
152
142
58,8
55,3
172
160
66,4
62,4
193
179
74,4
70,0
215
200
82,9
78,0
238
221
91,8
86,4
301
280
116
109
372
346
144
135
450
418
174
163
536
498
207
194
243
220
281
265
323
304
367
346
415
390
465
437
518
487
574
540
-
45
1400
1,388
5,0
6,5
8,3
10,2
12,3
14,7
17,2
20,0
22,9
26,1
29,5
33,0
36,8
40,8
51,6
63,7
77,1
91,8
108
125
143
163
184
206
230
255
308
367
431
499
1,400
4,8
6,2
7,9
9,7
11,8
14,0
16,5
19,1
21,9
25,0
28,2
31,6
35,2
39,0
49,3
60,9
73,7
87,7
103
119
137
156
176
197
220
244
295
351
412
478
Приложение 3
Протяженность участков сети на рис. 2.1 и уклоны трассы по участкам
Варианты
ОГР
Участки
сети
0-1
1-2
2-5
5-6
2-3
3-4
1-П1
3-П4
4-П2
4-П3
6-П5
6-П6
5-П7
1
11
21
31
41
2
12
22
32
42
3
13
23
33
43
Протяженность участка, км
Уклон трассы на участке
4
5
6
7
14
15
16
17
24
25
26
27
34
35
36
37
44
45
46
47
1,0
 0,1
1,1
 0,15
2,2
0
1,2
 0,15
1,5
 0,2
1,6
 0,2
1,8
 0,2
1,3
 0,1
1,1
 0,1
1,4
 0,15
1,2
 0,1
1,4
 0,2
1,9
0
1,2
 0,1
1,3
0
2,1
0
1,4
 0,2
1,6
 0,1
1,4
0
1,9
 0,2
1,5
 0,2
1,4
 0,2
1,2
 0,1
1,6
 0,2
1,1
 0,2
2,0
 0,1
1,4
 0,2
1,6
 0,1
2,2
0
1,7
0
1,1
 0,1
1,5
 0,1
2,0
 0,2
1,9
 0,1
1,6
 0,1
1,8
 0,2
2,0
 0,1
1,8
 0,3
2,3
 0,1
1,9
 0,1
1,2
 0,1
1,7
 0,1
2,0
 0,15
1,9
 0,1
2,1
0
2,2
 0,2
2,0
 0,1
1,3
 0,2
1,7
 0,15
1,9
 0,2
2,1
 0,1
2,5
 0,2
1,4
 0,15
1,6
 0,1
1,0
 0,1
1,9
0
2,1
0
2,5
 0,1
1,4
 0,2
2,5
 0,1
2,0
 0,3
1,7
 0,2
1,4
 0,15
1,8
 0,3
2,0
 0,1
46
1,6
 0,2
1,4
 0,1
2,4
 0,15
2,2
0
1,8
0
2,2
 0,1
2,1
 0,3
1,7
 0,3
1,5
 0,2
1,4
 0,3
1,7
 0,3
1,3
 0,2
2,1
 0,2
1,8
 0,1
1,5
0
3,0
0
1,0
 0,1
1,4
 0,1
2,4
0
2,3
 0,2
1,8
 0,2
2,0
 0,3
1,6
 0,15
1,5
 0,2
1,6
 0,1
2,3
 0,2
8
18
28
38
48
9
19
29
39
49
10
20
30
40
50
2,0
0
1,7
 0,2
2,8
0
1,3
 0,1
1,3
 0,1
2,1
 0,15
2,5
 0,2
2,1
 0,2
1,9
 0,3
1,9
 0,2
1,4
 0,25
1,7
 0,3
2,4
 0,2
1,7
 0,1
2,0
 0,1
2,6
0
1,9
 0,2
1,7
 0,1
2,0
0
2,4
 0,3
2,2
 0,1
1,7
 0,15
2,1
 0,2
2,1
 0,3
1,9
 0,3
2,0
 0,2
1,3
0,2
1,9
 0,1
2,1
0
2,1
 0,1
1,5
 0,1
1,7
 0,1
1,5
 0,1
2,3
 0,1
1,8
 0,2
1,3
 0,3
2,2
 0,2
2,0
 0,1
1,6
 0,1
Приложение 4
Характеристики потребителей теплоты
на схеме сети (см. рис. 2.1)
Характеристики потребителей по вариантам КП
1
1. Вид потребителей:
1.1. Варианты 1-20
1.2. Варианты 21-40
1.3. Варианты 41-50
2. Расчетные тепловые нагрузки, МВт
2.1. Отопление жилых и общественных
зданий в жилых микрорайонах
2.2. Горячее водоснабжение жилых и
общественных зданий в жилых микрорайонах
2.3. Вентиляция общественных зданий в
жилых микрорайонах
2.4. Отопление общественных центров
2.5. Вентиляция общественных центров
2.6. Горячее водоснабжение общественных центров
2.7. Отопление промышленных предприятий
2.8. Вентиляция промышленных предприятий
2.9. Горячее водоснабжение на бытовые нужды промышленных предприятий
Потребители теплоты
П1
П2
П3
П4
П5
П6
П7
2
3
4
5
6
7
8
ЖМ
ПП
ОЦ
ОЦ
ПП
ЖМ
ЖМ
ПП
ОЦ
ЖМ
ОЦ
ПП
ПП
ЖМ
ОЦ
ОЦ
ЖМ
ПП
ПП
ЖМ
ОЦ
20
15
18
22
16
19
23
6
4,5
5,2
6,7
4,5
5,3
6,7
1
0,7
0,8
1,1
0,6
0,9
1,1
3
3,5
2
1,8
1,2
1,8
2,4
2,5
3
1,5
1,2
0,8
0,9
1,1
1,0
0,8
0,6
0,5
0,4
0,5
0,4
10
12
11
13
9
14
15
6
6,5
5
7
4
7
7,5
3
3,5
3,2
4
3
4,5
5
47
Окончание приложения 4
1
3. Располагаемые
напоры у потребителей теплоты, м
вод.ст.
3.1. Жилые микрорайоны
3.2. Общественные
центры
3.3. Промышленные
предприятия
4. Максимальная высота местных систем
теплопотребления, м
4.1. Жилые микрорайоны
4.2. Общественные
центры
4.3. Промышленные
предприятия
2
3
4
5
6
7
8
40
35
30
25
28
32
38
20
18
25
24
22
23
24
30
28
29
25
28
30
33
25
20
22
24
23
18
16
20
18
22
19
21
20
19
18
19
22
21
16
18
20
Примечания:
1. В таблице приведены данные по расчетным тепловым нагрузкам (п. 2)
и по располагаемым напорам у потребителей теплоты (п. 3) для вариантов 1 –
10. Для других вариантов КП эти данные таблицы умножаются на коэффициент К, значение которого принимается:
- для вариантов 11 – 20 К = 0,7;
- для вариантов 21 – 30 К = 0,85;
- для вариантов 31 – 40 К = 1,15;
- для вариантов 41 – 50 К = 1,3;
2. Данные по максимальным высотам местных систем теплопотребления
(п. 4) для всех вариантов одинаковы.
3. Тепловая нагрузка горячего водоснабжения задается в виде среднечасовой нагрузки за отопительный период.
48
Литература
1. Ермаков Р.Л. Основной гидравлический расчет водяных тепловых сетей, - Иркутск. Издательство ИрГТУ, 2005. – 118 с.
2. Ермаков Р.Л., Мелкоступова С.С. Совершенствование методики гидравлического расчета водяных тепловых сетей, излагаемой при подготовке
инженеров - теплоэнергетиков. Сборник докладов Всероссийской научно –
практической конференции «Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири», - Иркутск, 2002.-с. 139-141.
3. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. - М.: Издательство
МЭИ, 2001.- 472 с.
4. СНиП 41-02-2003. Тепловые сети. - М.: Госстрой России, 2004.- 37 с.
5. СНиП 2.04.01-85. Внутренний водопровод и канализация зданий. - М.:
Стройиздат, 1986.- 56 с.
6. Водяные тепловые сети. Справочное пособие по проектированию.
/Под ред. Н.К. Громова, Е.П. Шубина. - М.: Энергоатомиздат, 1988.-375 с.
49