5. Трасса тепловой сети

На плане жилого района нанести трассу тепловой сети от источника теплоснабжения до каждого квартала. Рекомендуется применять радиальную схему тепловой сети. При трассировке следует стремиться к наименьшей протяженности сети и двухсторонней нагрузке магистралей. В каждый квартал следует предусматривать по одному вводу и только в отдельные крупные кварталы допускается по два ввода. Подключение противолежащих кварталов целесообразно осуществлять в одной точке.

Рекомендации по выбору трассы и способам прокладки тепловых сетей приведены в [1, 2, 4, 7, 9].

В пределах городской застройки прокладку тепловых сетей по архитектурным условиям следует принять подземную канальную. По территории вне городской черты прокладку тепловой сети студент может выбрать по своему усмотрению подземную или надземную на низких опорах.

6. Гидравлический расчет тепловой сети

Задачей гидравлического расчета является определение диаметров труб и потерь давления в них.

Расчетный расход сетевой воды для определения диаметров труб в водяных тепловых сетях следует определять отдельно для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения с последующим суммированием этих расходов [2,7].

Расчетный расход сетевой воды, кг/ч, для определения диаметров труб в водяных тепловых сетях при качественном регулировании отпуска теплоты следует определять отдельно для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения по формулам:

а) на отопление

; (2.40)

б) на вентиляцию

; (2.41)

в) на горячее водоснабжение в открытых системах теплоснабжения:

среднечасовой

; (2.42)

максимальный

; (2.43)

г) на горячее водоснабжение в закрытых системах теплоснабжения:

среднечасовой, при параллельной схеме присоединения водоподогревателей

; (2.44)

максимальный, при параллельной схеме присоединении водоподогревателей

; (2.45)

среднечасовой, при двухступенчатых схемах присоединения водоподогревателей

; (2.46)

максимальный, при двухступенчатых схемах присоединения водоподогревателей

; (2.47)

В формулах (2.40 - 2.47) расчетные тепловые потоки приведены в Вт,

теплоёмкость с принимается равной 4,198 кДж/(кг С).

Суммарные расчетные расходы сетевой воды, кг/ч, в двухтрубных тепловых сетях в открытых и закрытых системах теплоснабжения при качественном регулировании отпуска теплоты следует определять по формуле

. (2.48)

Коэффициент k_3, учитывающий долю среднечасового расхода воды на горячее водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления, следует принимать по таблице 4. При регулировании по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения коэффициент k₃ принимается равным нулю.

_{Таблица 4 – Значения коэффициента k}3

Система теплоснабжения	Значение коэффициента k3
Открытая с тепловым потоком, МВт:
100 и более	0.6
менее 100	0.8
закрытая с тепловым потоком, МВт
100 и более	1.0
менее 100	1.2

Для проведения гидравлического расчета составляется расчетная схема сети, на которой показывается источник теплоснабжения, трасса тепловой сети и подсоединяемые к ней ЦТП или узловые камеры кварталов. Трассу разбивают на расчетные участки, указывая на каждом номер, длину и расход теплоносителя.

Рис.3. Расчётная схема тепловой сети (пример).

Расход сетевой воды по жилым кварталам распределяют пропорционально их тепловой нагрузке (или площади).

В целях сокращения однотипных расчетов разрешается выполнить гидравлический расчет магистрального направления (от источника до самого удаленного квартала) и одного ответвления трассы.

Для предварительного расчета удельные потери давления (R_Λ) могут быть приняты для участков магистрального направления до 80 Па/м, для участков ответвления трассы до 300 Па/м.

Расчет начинают с головного участка, т.е. от источника до первого ответвления. По расчетному расходу теплоносителя на участке и предварительно принятым удельным потерям давления по номограмме для гидравлического расчета, согласно приложения 5 данного учебного пособия, а также по таблицам и номограммам [1,2,3,7] находят диаметр трубопровода. По таблицам 3.4 и 3.7[4] «Трубы стальные» выбирают стандартный диаметр трубы близкий к предварительно полученному по номограмме. Для стандартной трубы уточняют удельные потери давления и скорость движения теплоносителя. Для рассматриваемого участка разрабатывают монтажную схему, на которой указывают трубопроводы, арматуру, неподвижные опоры, компенсаторы, углы поворота, переходы. Выделяют виды местных сопротивлений и подсчитывают эквивалентную длину участка [2, приложение 17 или 3, приложение 15]. Расчеты сводят в таблицу 5.

Таблица 5 – Гидравлический расчет водяной тепловой сети

№ уч-ка	Расход воды, G, л/с (т/ч)	Длина уч-ка, l, м	Диаметр трубы, dНxS, мм	Удельные потери давления,RΛ, Па/м	Скорость воды, W, м/с	Эквивалентная длина, lЭ, м	Суммар-ная длина l+lЭ, м	Потери давления на участке, ΔP, Па	Суммарные потери давления, ΣΔP, Па
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

Трубопроводы тепловой сети на схеме показываются двумя параллельными линиями и обозначаются Т1 и Т2. Подающий трубопровод Т1 располагается обязательно справа по ходу теплоносителя от источника. Все точки ответвлений закрепляются неподвижными опорами и обозначаются УТ – узлы трубопроводные. На ответвлениях тепловой сети устанавливается запорная арматура – стальные задвижки, для обслуживания которых предусматриваются тепловые камеры [приложение 16 данного учебного пособия].

Для опирания трубопроводов по теплотрассе устанавливаются подвижные опоры, расстояния между которыми указаны в [7, с. 29]. Тип и конструкции подвижных опор приведены в [2, 4,6,7,19].

Расстояние между двумя УТ (в начале и конце расчетного участка) разбивается неподвижными опорами на компенсационные участки. Расстояние между неподвижными опорами принимается в зависимости от диаметра трубопровода и типа компенсирующих устройств и не должно превышать указанного в приложении 6 данного учебного пособия. Между двумя неподвижными опорами должно быть предусмотрено компенсирующее устройство. На участке от источника до жилого района целесообразно применять П-образные компенсаторы, по территории жилого района - сальниковые. Углы поворота трассы от 90 до 130 градусов должны быть использованы для самокомпенсации тепловых удлинений. Если между двумя УТ имеется угол поворота трассы, то первоначально закрепляют неподвижными опорами плечи угла, суммарная длина плеч не должна превышать расстояния указанного в приложении 6 данного учебного пособия. Плечи угла могут быть как равными по величине, так и различными. Углы поворота больше 130 градусов закрепляются неподвижными опорами.

От источника по трассе тепловой сети должны быть предусмотрены секционирующие задвижки, места, установки которых указаны в [9, п. 10.17]. Учитывая рельефные условия, в отдельных УТ необходимо предусматривать трубопроводы и арматуру для спуска воды и выпуска воздуха из труб тепловой сети [9, п. 10.22, п. 10.23].

7. Пьезометрический график

График выполняют по результатам гидравлического расчета на листе миллиметровой бумаги размером формат А4. В нижней части листа наносят в масштабе развернутый план главной магистрали трассы. Слева проводят вертикальную ось, на которой в выбранном масштабе наносится шкала напоров Н в м. Над планом трассы строят рельеф местности на основании отметок горизонталей, указанных на плане района города и ТЭЦ. На рельефе местности показывают 5-9 этажные здания.

На оси Н, в точке расположения ТЭЦ откладывают от рельефа местности 10-25 м – это напор перед сетевыми насосами. От этой точки проводят горизонтальную линию до конца первого расчетного участка и вертикально вверх откладывают величину потерь напора на первом участке. Полученную точку соединяют с точкой напора перед сетевыми насосами на оси Н. Построенная линия характеризует изменение напора на данном расчетном участке. Для последующих участков построение проводится аналогично. В результате получают ломанную прямую линию изменения величины напора в обратном трубопроводе тепловой сети. В конечной точке сети следует отложить вверх величину располагаемого напора для квартала. В закрытой системе теплоснабжения располагаемый напор на ЦТП рекомендуется в размере 25-30 м, в открытой системе располагаемый напор в узловой камере квартала должен быть 20-25 м. Полученная точка характеризует величину напора в подающем трубопроводе перед ЦТП или узловой камерой. От этой точки строят линию напора в подающем трубопроводе путем зеркального отображения линии напора обратного трубопровода. От точки, характеризующей величину напора в подающем трубопроводе на выходе из ТЭЦ, следует отложить потери напора в тепло подготовительной установке источника в размере 10-15 м.

Линия статического напора строится в соответствии с [9, п. 8.7, 8.9]. Величина статического напора должна быть выше напора местных систем теплопотребления не менее чем на 5 метров, обеспечивая их защиту от «оголения», и в то же время должна быть ниже на 10 или более метров величины максимального рабочего напора для местных систем, обеспечивая их защиту от «раздавливания». Величина максимального рабочего напора местных теплопотребляющих систем составляет: для систем отопления с чугунными радиаторами – 60 метров; для систем отопления со стальными нагревательными приборами и для калориферов – 80 м; для независимых схем присоединения систем отопления с поверхностными теплообменниками – 100 м.

Следует также учитывать, что напор в подающих трубопроводах водяных тепловых сетей при работе сетевых насосов должен обеспечить «невскипание» воды при её максимальной температуре [2].

Рис.4. Пьезометрический график (пример)