II. Раздел. Расчёт расходов тепловой энергии на бытовые и технологические нужды городских потребителей.

В разделе II курсового проекта необходимо определить:

• максимально-часовые (расчетные) расходы теплоты для отопления и вентиляции жилых, общественных и промышленных зданий;

• среднечасовые расходы тепловой энергии для горячего водоснабжения в жилищно-коммунальном хозяйстве и промышленности города в зимний и летний периоды;

• среднемесячные расходы тепловой энергии на бытовые нужды городских потребителей;

• годовые расходы тепловой энергии на бытовые и технологические нужды города.

Рассчитанные часовые расходы теплоты (тепловые нагрузки) являются основой для проектирования схемы централизованного теплоснабжения города.

При выполнении расчетов следует пользоваться данными методическими указаниями, приведенными в них справочными материалами я рекомендованными учебными пособиями. В расчетах расходов тепловой энергии в целом по городу целесообразно применять крупные единицы измерения — гигаджоули (ГДж) и гигакалории (Гкал). Для перевода расходов тепловой энергии из одной системы единиц измерения в другую можно пользоваться соотношением 1 Гкал = 4,19 ГДж.

Расчет часовых расходов тепловой энергии в жилищно-коммунальном хозяйстве (ЖКХ) целесообразно начинать с определения количества жителей города N_o и N_г, пользующихся теплоснабжением от централизованных источников - ТЭЦ и районных котельных установок. Это количество жителей определяется на основе исходных данных о проектной численности населения города с учетом коэффициентов охвата жилого фонда централизованным отоплением, m_o, и горячим водоснабжением, m_г.

Максимально-часовой (расчетный) расход теплоты на отопление жилых и общественных зданий Q^р_о следует определять по удельным теплопотерям на 1 м³ наружного объема этих зданий по формуле:

Q^р_о = (U_ж · q_ж + U_о · q_о)·(t^р_в – t^р_н.о.)·10^-6 [ГДж/ч]

где U_ж — кубатура жилых зданий, отапливаемых от централизованных источников

теплоснабжения, м³. Рассчитывается на основе исходных данных к проекту;

U_о — кубатура общественных зданий, м³.

q_ж, q_о — отопительная характеристика (удельные теплопотери) соответственно жилых и

общественных зданий, кДж/м³·ч·С;

t^р_в — расчетная температура воздуха внутри помещения. Принимается 18°С;

t^р_н.о — расчетная температура наружного воздуха для систем отопления, °С.

Определяется по климатическим характеристикам района расположения города

(табл. 2).

В свою очередь U_о, U_ж рассчитываются по следующей формуле:

U_о = (0,2÷0,25) · U_ж [м³]

где U_ж — кубатура жилых зданий, отапливаемых от централизованных источников

теплоснабжения, м³.

U_ж = N · f · k · m_о [м³]

где N — проектная численность населения, тыс. чел.;

f — средняя жилищная обеспеченность населения, м² жил.пл./чел.;

k — объемный коэффициент для жилых зданий, м³/м² жил.пл.;

m_о — коэффициент охвата жилого фонда теплоснабжением от централизованных

источников (для отопления).

Расчёты:

U_ж = N · f · k · m_о [м³]

U_ж = 80 · 10³ · 11 · 5,7 · 0,8 = 4 012 800 [м³]

U_о = (0,2÷0,25) · U_ж [м³]

U_о = 0,2 · 4012800 = 802 560 [м³]

Q^р_о = (U_ж · q_ж + U_о · q_о)·(t^р_в – t^р_н.о.)·10^-6 [ГДж/ч]

Q^р_о = (4012800 · 2,2 + 802560 · 1,7)·(18 + 39)·10^-6 = 580,97 [ГДж/ч]

Расход тепловой энергии на вентиляцию помещений рассчитывается только для общественных зданий, оборудованных механическими системами вентиляции. В жилых зданиях расход теплоты для проветривания помещений учитывается в отопительной характеристике q_ж.

Расчет максимально-часового расхода тепловой энергии для вентиляции общественных зданий Q^р_в осуществляется по формуле:

Q^р_в = U_в · m · c_в ·(t^р_в – t^р_н.в.)·10^-6 [ГДж/ч]

где U_в — объем вентилируемых зданий, м³;

m — кратность обмена воздуха в помещения, 1/ч. Принимается 0,8÷1 раз в час;

с_в — удельная теплоемкость воздуха, кДж/м³·°С. Принимается в среднем 1,З кДж/м³·°С;

t^р_н.в. — расчетная температура наружного воздуха для систем вентиляции, °С. Принимается

по климатическим характеристикам района расположения города (табл. 2).

В свою очередь U_в рассчитывается по следующей формуле:

U_в = (0,7÷1) · U_о [м³]

где U_о — кубатура общественных зданий, м³;

Расчёты:

U_в = (0,7÷1) · U_о [м³]

U_в = 0,8 · 802560 = 642048 [м³]

Q^р_в = U_в · m · c_в ·(t^р_в – t^р_н.в.)·10^-6 [ГДж/ч]

Q^р_в = 642048 · 0,8 · 1,3 ·(18 + 24)·10^-6 = 28,04 [ГДж/ч]

При расчете тепловых нагрузок, составляющих основу для проектирования схемы теплоснабжения города, учитывается среднечасовой расход тепловой энергии на горячее водоснабжение потребителей. Этот расход теплоты в жилищно-коммунальном хозяйстве (ЖКХ) принимается постоянным в течение зимнего (отопительного) периода и определяется по формуле:

Q^ср_г.з. = (а · N_г · c ·(t_г – t_х.з.))/24 · 10^-6 [ГДж/ч]

где а — среднесуточный удельный расход горячей воды, л/чел. Принимается по заданию;

N_г — количество жителей, пользующихся горячим водоснабжением от централизованных

источников, чел. Рассчитывается на основе исходных данных к проекту;

с — удельная теплоемкость воды, кДж/кг·°С. Принимается равной 4,19 кДж/кг·°С;

t_г — температура горячей воды, °С. Принимается равной 65°С;

t_х.з. — температура холодной водопроводной воды в зимний период, °С.

Принимается равной 5°С;

24 — продолжительность работы систем горячего водоснабжения в течение суток, ч.

N_г = N · m_г [тыс.чел.]

где N — проектная численность населения, тыс. чел.;

m_г — коэффициент охвата жилого фонда теплоснабжением от централизованных

источников (для горячего водоснабжения).

Среднечасовой расход тепловой энергии на горячее водоснабжение в летний период О^ср_г.л. меньше зимнего на 30÷35%. Это вызвано уменьшением численности населения города в летний период снижением расхода горячей воды и повышением температуры холодной водопроводной воды до 15°С. Таким образом, О^ср_г.л. = 0,65÷0,7·Q^cp_г.з..

Q^ср_г.л. = (0,65÷0,7) · Q^ср_г.з. [ГДж/ч]

где Q^ср_г.з. — среднечасовой расход тепловой энергии на горячее водоснабжение в летний

период, ГДж/ч.

Расчёты:

N_г = N · m_г [тыс.чел.]

N_г = 80 · 10³ · 0,5 = 40 000 [тыс.чел.]

Q^ср_г.з. = (а · N _г · c ·(t _г – t _х.з.))/24 · 10^-6 [ГДж/ч]

Q^ср_г.з. = (100 · 40 · 10³ · 4,19 ·(65 – 5))/24 · 10^-6 = 42 [ГДж/ч]

Q^ср_г.л. = (0,65÷0,7) · Q^ср_г.з. [ГДж/ч]

Q^ср_г.л. = 0,7 · 42 = 29,4 [ГДж/ч]

Расчетно-часовые расходы тепловой энергии на отопление вентиляцию и горячее водоснабжение в курсовом проекте необходимо определить по городу в целом с учетом промышленных потребителей. Данные о размерах тепловых нагрузок промышленных предприятий приводятся в задании к курсовому проекту.

• Расчетно-часовой расход тепловой энергии на отопление у промышленных потребителей.

Q^ср_о.п = Q^р_о *0,15 [ГДж/ч]

• Расчетно-часовой расход тепловой энергии на вентиляцию у промышленных потребителей.

Q^ср_в.п = Q^р_в *0,3 [ГДж/ч]

• Расчетно-часовой расход тепловой энергии на горячее водоснабжение у промышленных потребителей.

Q^ср_в.п = Q^р_в *0,4 [ГДж/ч]

• Бытовая нагрузка города.

Q^р_быт =( Q^ср_о.п + Q^р_о) +( Q^ср_в.п + Q^р_в) + (Q^ср_в.п + Q^р_в)

Расчёты:

Q^р_быт =580,97*1,15+28,04*1,3+42*1,4=763,37 [ГДж/ч]

Среднемесячные расходы теплоты для бытовых нужд городских потребителей (отопление, вентиляция и горячее водоснабжение) Q_j, рассчитываются по формулам:

а) для летнего периода

Q_j = Q^ср_г.л. · n_гj [ГДж/мес]

б) для зимнего (отопительного) периода

Q_j = Q^р_о ·(t^р_в – t_ср.j)/(t^р_в – t^р_н.о.)· n_oj + Q^р_в ·(t^р_в – t_ср.j)/(t^р_в – t^р_н.в.)· n_вj + Q^ср_г.з. · n_гj [ГДж/мес]

где Q^ср_г.л., Q^ср_г.з. — суммарный среднечасовой расход тепловой энергии на горячее

водоснабжение по городу в целом (с учетом промышленных

предприятий) соответственно в летний и зимний периоды, ГДж/ч;

Q^р_о, Q^р_в — суммарный максимально-часовой расход теплоты по городу в целом (с

учетом промышленных предприятий) соответственно на отопление и

вентиляцию, ГДж/ч;

t_ср.j — среднемесячная температура наружного воздуха за каждый месяц

отопительного сезона, °С. Принимается по данным таблицы 3.

n_оj, n_вj, n_гj — продолжительность работы систем отопления, вентиляции и горячего

водоснабжения в течение каждого j-ro месяца, ч. Принимается для систем

отопления и горячего водоснабжения круглосуточная работа, а для

вентиляции - в среднем 12 часов в сутки.

Расчёты:

1. для летнего периода.

Q^ср_г.л. = Q^ср_г.л. · 1,4 [ГДж/ч]

Q^ср_г.п. = 29,4 · 1,4 = 41,16 [ГДж/ч]

Q_май =41,16*24*31=30 623 [ГДж/мес]

Q_июнь =41,16*24*15=14 817,6 [ГДж/мес]

Q_июль =41,16*24*31=30 623 [ГДж/мес]

Q_август =41,16*24*31=30 623 [ГДж/мес]

Q_сен =41,16*24*30=29 635,2 [ГДж/мес]

2. для зимнего (отопительного) периода.

Q^р_о = Q^р_о *1,15=668,12 [ГДж/ч]

Q^р_в = Q^р_в *1,3=36,45 [ГДж/ч]

Q^ср_г.з = Q^ср_г.з *1,4=58,8 [ГДж/ч]

Q_янв. = 668,12*(18+19)/(18+39)*24*31+36,45*(18+19)/(18+24)*12*31+58,8*24*31

=381347,94 [ГДж/мес]

Q_фев. = 668,12*(18+17,2)/(18+39)*24*28+36,45*(18+17,2)/(18+24)*12*28+58,8*24*28

=329608,89 [ГДж/мес]

Q_март =305615,89 [ГДж/мес]

Q_апрель =202159,19 [ГДж/мес]

Q_окт. =194298,89 [ГДж/мес]

Q_нояб. =286927,29 [ГДж/мес]

Q_дек. =362186,81 [ГДж/мес]

Годовой расход тепловой энергии на технологические нужды промышленных предприятий в курсовом проекте рассчитывается как произведение максимальной тепловой нагрузки для технологии производства Q^р_т и продолжительности работы предприятий с этой нагрузкой в течение года h^т_мах (по заданию).

Расчёты:

Q^год_тех = Q^р_т * h^т_max =430*5600=2 408 000 [ГДж]