теплоснабжения жилого дома ЖК «Bright Star», расположенного в г.Нур-Султан.. теплоснабжения жилого дома ЖК «Bright Star», расположенного в г.. Значения температур в различных помещениях определено в сниПах, касательно отопления и вентиляции
 Скачать 2.04 Mb.
|
|
АННОТАЦИЯ В дипломном проекте рассматривалось проектирование системы теплоснабжения жилого дома ЖК «Bright Star», расположенного в г.Нур-Султан. Задачей устанавливаемого автоматизированного теплового пункта является поддерживать температуры рабочего тела системы отопления в необходимых значениях, для создания комфортных условий проживания жителей дома, при любых значениях температуры наружного воздуха. В экономической части дипломного проекта были определены материальные затраты на приобретение устройств и установок автоматизированного теплового пункта и рассчитан срок окупаемости проекта, который составил 6 месяцев. ВВЕДЕНИЕ Многоквартирные жилые комплексы являются высотными зданиями и предназначены для проживания большого количества людей. Обеспечение необходимым микроклиматом внутри помещения считается основной задачей системы теплоснабжения. Под микроклиматом помещения подразумевается поддержание требуемой температуры и влажности воздуха для комфортного нахождения в нем человека. Значения температур в различных помещениях определено в СНиПах, касательно отопления и вентиляции. Присоединения жилых зданий к тепловой сети обычно осуществляют по параметрам теплоносителя на вводе в здание, а также по характеристикам внутренних систем здания. Параметры теплоносителя на вводе в тепловой пункт здания задаются теплоснабжающей организацией. Основными параметрами непосредственно являются давление в подающей и обратной магистрали тепловых сетей, давление статическое, а также разница при колебаниях этих давлений, и естественно, расчетный температурный график тепловой сети. Характеристики внутренних систем здания определяют по проекту жилого здания, или по необходимым показаниям измерительных приборов. Централизованное теплоснабжение осуществляется от двух источников тепла: ТЭЦ и районных котельных. Как известно, ТЭЦ снабжает не только электрической, но и тепловой энергией, т.е. комбинированно вырабатывает два вида энергии. Теплоноситель, т.е. горячая вода, подается к потребителям по подающему трубопроводу в тепловой пункт, где нагревает своей теплотой воду системы отопления жилого здания, а затем вновь возвращается по обратному трубопроводу к источнику теплоты. Чтобы теплоноситель циркулировал между источником теплоты и потребителем в работе находится насосная станция. Протяженность современных тепловых сетей города составляет десятки километров, а диаметр трубопровода достигает 1,4 метра. Тепловые сети или магистрали состоят не только из теплопроводов (труб), туда входят и компенсаторы, которые воспринимают тепловые удлинения, отключающее, регулирующее, предохранительное оборудование, насосные станции, тепловые пункты. Большая часть тепла из тепловой сети расходуется на отопление. Отопительная нагрузка меняется в соответствии с температурой наружного воздуха. Обеспечение теплом для отопления жилых зданий является сезонной нагрузкой, горячего водоснабжения – круглогодичной. В жилых зданиях не устраивают специальной приточной вентиляции, так как свежий воздух может поступать через открытые окна или неплотности в наружных ограждениях. Проектирование и расчет централизованного теплоснабжения осуществляют при нахождении максимальных часовых расходов тепла по отдельным видам тепловой нагрузки. Осуществляя выбор схем присоединения жилого здания к системе централизованного теплоснабжения рассматривают работоспособность системы отопления с учетом изменений гидравлического режима тепловой сети, а также с возможностью модернизации самой системы отопления здания. Т.е. при увеличении потребителей, применении современных систем отопления с количественным регулированием наблюдаются колебания давления в тепловой сети. Это явление предусматривает техническую защиту систем отопления потребителя. Важнейшим этапом при проектировании системы отопления жилого здания является расчет тепловых потерь. Чтобы определить максимальную тепловую мощность системы отопления при самой низкой температуре наружного воздуха, необходимо знать теплопотери здания при этой температуре. Теплопотери здания определяются в соответствии с теплозащитными качествами ограждающих конструкций здания, коэффициентами теплообмена на поверхностях стен, расчетными наружными и внутренними условиями. Развитие города Нур-Султан обусловлено строительством новых жилых многоквартирных комплексов, и соответственно, подключением этих домов к централизованному теплоснабжению. 189-ая улица находится на правом берегу реки Ишим, в районе, подключенным к централизованному теплоснабжению от ТЭЦ-1 АО «Астана-Энергия». Каждая новостройка требует увеличения тепловой мощности источника теплоснабжения, т.е. ТЭЦ, поэтому в данной работе при проектировании системы теплоснабжения, необходимо определить тепловую нагрузку здания на отопление и горячее водоснабжение, и рассчитать схему подключения жилого дома к магистрали тепловой сети от ТЭЦ-1, а также проверить способность ТЭЦ, обеспечить теплом, вновь подключаемый жилой дом. 1 Проектирование системы теплоснабжения жилого многоквартирного дома Описание рассматриваемого многоквартирного жилого комплекса Рассматриваемый многоквартирный жилой комплекс «Bright Star» находится в городе Нур-Султан, в районе Сарыарка, по адресу 189-я улица.  Рисунок 1.1 – Расположение ЖК «Bright Star» на карте ЖК «Bright Star» - это новостройка в современном стиле с 1- и 2-комнатными квартирами комфорт класса, с удобными функциональными планировками площадью от 26 до 72 м2. В доме 135 квартир, с высотой потолков – 2,7 метра. В доме предусмотрен подземный паркинг на 78 автомобилей. Жилой комплекс состоит из 4-х секций, 7 этажей. Дом кирпичный с толщиной стены 60 см, утепление – 10 сантиметровый слой минеральной ваты, фасад – декоративная штукатурка под травертин, окна панорамные, с энергосберегающим остеклением. В квартирах предусмотрены просторные лоджии с панорамным остеклением, через которые ежедневно поступает достаточное количество естественного света. Большие окна, с двухкамерными стеклопакетами в металлопластиковых переплетах гарантируют высокие показатели энергоэффективности жилья. На первых этажах жилого комплекса расположены коммерческие помещения, в которых можно расположить магазины и различные офисы для обслуживания населения дома.  Рисунок 1.2 - Вид жилого комплекса «Bright Star» 1.2 Нормативы для проектирования системы отопления Отопление предназначено для искусственного обогрева помещений, чтобы возместить все тепловые потери через остекление окон, дверные проемы и наружные стены, а также поддержания на заданном уровне внутренней температуры воздуха. Для грамотного проектирования и составления проектной документации необходимо держать ориентир на нормативы, указанные в СНиПах, с указанием необходимых значений температур в различных видах помещений. В соответствии с этими значениями температур проектируют отопление жилых и общественных зданий. Согласно действующему СНиП внутренняя температура воздуха в жилых комнатах будет составлять +(20 – 22) °C, на кухне и в санузлах + (19 – 21) °C, в ванной комнате + (24 – 26) °C, в подъезде и кладовках + (16 – 18) °C. Чтобы спроектировать систему теплоснабжения многоэтажного дома нужно соблюдать данные нормативы по температурам внутри помещения, тем самым обеспечить хороший микроклимат для жителей дома. Для обеспечения теплом нового построенного дома, необходимо подключение дома к источнику теплоты, т.е. к существующей ТЭЦ. Теплофикация района рассчитывается на расчетную температуру наружного воздуха, для города Нур-Султан температура составит -35 0С. Температурный график тепловой сети составит 150-70 0С, температура воды в системе отопления жилого дома находится в пределах 60-80 0С, в системе вентиляции 130-70 0С и в системе горячего водоснабжения – 70 0С. Для сохранения тепла внутри помещения разрабатываются ограждающие конструкции в виде нескольких слоев различных материалов. Теплопоступления и теплопотери, от которых зависит температурный режим в помещениях и соответственно, комфортное самочувствие людей, непосредственно зависят от физических свойств строительных материалов, таких как теплопроводность, термическое сопротивление, коэффициент излучения (радиационная характеристика) поверхности ограждающей конструкции, коэффициент конвективной теплоотдачи ограждающей поверхности теплоемкость материала ограждения. Интенсивность теплового потока, проходящего через крышу, стены или пол, зависит от так называемого коэффициента общей теплопередачи ограждающей конструкции. Теплопотери через наружные ограждения зависят также от скорости ветра и от состояния воздуха в помещении, контактирующего с внутренними поверхностями ограждений. Внутренние поверхности ограждающих конструкций зимой обычно имеют более низкую температуру, чем воздух в помещении. Вследствие конвекции теплый воздух соприкасается с более холодной поверхностью стены и нагревает ее. Температура наружного воздуха зимой ниже, чем температура наружной поверхности стены. При ветре стена охлаждается, что приводит к увеличению теплопотерь. Таким образом, воздух в помещении и наружный воздух обладают собственными коэффициентами термического сопротивления. От значений этих коэффициентов зависит теплоотдача с поверхности ограждений в воздушную среду. Неподвижный воздух имеет лучшие теплоизоляционные свойства, чем воздух при наличии ветра. Правильно устроенные воздушные прослойки в стенах, перекрытиях и полах здания помогут значительно снизить теплопотери. Расход энергии в зданиях сильнее всего зависит от типа остекления; это объясняется теплопередачей через поверхность стекол, притоком инсоляционного тепла и инфильтрацией наружного воздуха. Теплопередача через стекло происходит гораздо интенсивнее, чем через самую непрозрачную перегородку. У большинства подвальных помещений площадь соприкосновения с наружным воздухом не настолько велика, чтобы это вызывало тепловые потери за счет конвекции. Поэтому потери тепла через пол обычно невелики, а температура в подпольном помещении лишь незначительно колеблется в течение года. Грунт является хорошим приемником тепла и может поглотить большое его количество, практически не меняя при этом своей температуры. 1.3 Система отопления здания Прежде чем вода попадет в систему отопления здания, необходимо ее нагреть в специальных теплообменниках, где греющей средой является вода из тепловых сетей города от источника теплоснабжения. В здании имеется тепловой пункт, в котором размещены подогреватели воды для системы отопления, узел приготовления воды для горячего водоснабжения. Также в тепловых пунктах имеются различная запорно-регулирующая арматура, контрольно-измерительные приборы, приборы учета тепла и погодные компенсаторы. Системы отопления обычно бывают одно- и двухтрубными, в зависимости от исполнения трубной разводки. При однотрубной системе отопления горячий теплоноситель проходит последовательно все радиаторы и после крайнего радиатора поступает в обратную магистраль. Существенным недостатком такой системы отопления является то, что в каждый последующий радиатор поступает вода с температурой ниже предыдущего. Поэтому в крайнем радиаторе вода будет существенно охлажденной и соответственно помещение, в котором находится этот радиатор не будет получать требуемое количество теплоты для соблюдения требований микроклимата внутри помещения и поддержания требуемой для помещения внутренней температуры. При двухтрубной системе отопления теплоноситель будет возвращаться в обратную магистраль после каждого радиатора. Но при такой организации движения теплоносителя будут более высокие затраты. Зато достигается высокая эффективность отопления жилого помещения, так как температура теплоносителя перед радиаторами будет во всех помещениях одинаковой. Чтобы все квартиры в доме получали необходимые объемы тепловой энергии, сеть должна иметь качественную систему регулировки. Регулировка системы теплоснабжения обеспечивается путем монтажа труб разного диаметра. От размера трубы зависит скорость прохождения через сеть нагретого теплоносителя. В подвальных помещениях многоквартирных домов принято устанавливать трубы наибольшего диаметра, примерно 100 мм. Для передачи тепловой энергии по подъездам используются диаметры трубы составят от 50 до 75 мм. Через эти трубы теплоноситель поступает к общим стоякам системы отопления здания. Диаметр труб стояка обычно составляет от 20 до 35 мм, при этом на концах труб установлены специальные шаровые краны, расположенные на небольшом расстоянии от крайних стояков. Описанный способ распределения тепловой энергии по квартирам является самым простым из всех вариантов, но имеет существенные недостатки. Это сложность в выравнивании давлений на всех элементах и участках сети. Т.е. температура в квартирах на верхних этажах будет намного ниже, чем в других, это при нижней разводке. При верхней разводки наоборот температура в квартирах на нижних этажах будет ниже, чем на других этажах. Данная проблема решается установкой специальных циркуляционных насосов и автоматизированных систем регулирования давления. Они устанавливаются в коллекторах каждого многоквартирного дома. В рассматриваемом жилом многоквартирном жилом комплексе проектируется двухтрубная горизонтальная система отопления. В качестве радиаторов выбраны панельные отопительные радиаторы производства ТОО «Сантехпром».  Рисунок 1.3 – Двухтрубная система отопления с верхней разводкой Так как здание только сдается в эксплуатацию, как жилой комплекс современного типа, необходимо предусмотреть энергосберегающие мероприятия, такие как: - установить терморегулирующую арматуру у нагревательных приборов и датчиков температуры – для обеспечения комфортных условий в помещениях, а также экономии энергопотребления в системах отопления и вентиляции; - установить приборы учета тепла на вводе в здание, при этом снизить потери тепла за счет применения теплоизоляции для трубопроводов; - установить электронные регуляторы для регулирования работы систем отопления от датчика температуры наружного воздуха. 2 Расчет системы теплоснабжения 2.1 Исходные данные для проектирования системы теплоснабжения Район строительства – г.Нур-Султан, район Сарыарка. Расчетные зимние температуры наружного воздуха: - температура самой холодной пятидневки t5 = -35C - температура самых холодных суток tc = -21C Наружные стены толщиной 0,6 м. Расчетная температура внутреннего воздуха в помещениях здания: tвср.ж=20 0С; tвуг.ж=22 0С; tкух=18 0С; tл.к.=16 0С; tмус.=5 0С Расчетное значение относительной влажности внутреннего воздуха: в=55 % Средняя температура наиболее холодной пятидневки: t= -32 0С Средняя температура отопительного периода: t=-10,3 0С Средняя температура наиболее холодного месяца: t=-22,4 0С Относительная влажность наружного воздуха для самого холодного месяца: н=66 % Расчетная скорость ветра для холодного периода года: =3,2 м/с На первом этаже жилого дома расположены магазины и офисные помещения. Таблица 2.1 Теплофизические свойства ограждающих конструкций
Теплотехнический расчет выполняется по СНиП РК2.04-03-2002 «Строительная теплотехника» Тепловая нагрузка любой отопительной установки складывается из полезной нагрузки, т.е. того количества тепла, которое должно быть доставлено в обогреваемые помещения, и неизбежных потерь тепла при его транспортировании от мест выработки к местам потребления. Потери тепла при транспортировании составляют сравнительно малую часть общей теплопроизводительности установки и обычно оцениваются некоторой долей полезной нагрузки. В зданиях и сооружениях с постоянным тепловым режимом в течении отопительного сезона для поддержания температуры на заданном уровне сопоставляют тепловые потери и теплопоступления в расчетном установившемся режиме, когда возможен наибольший дефицит теплоты. Тепловая мощность отопительной установки помещения Qпот для компенсации дефицита теплоты равна:  (2.1)где  ,  – тепловые потери и тепловые выделения в помещении в заданный момент времени.Тепловые потери в помещениях в общем виде слагаются из тепловых потерь через ограждающие конструкции тепловых затрат на нагревание наружного воздуха, поступающего через открываемые ворота, двери и другие проемы и щели в ограждениях,  , а также на нагревание поступающих снаружи материалов, оборудования и транспорта  .Тепловые затраты могут также быть при испарении жидкости в других эндотермических технологических процессах, при подаче воздуха для вентиляции с пониженной температурой по сравнению с температурой помещения  , Вт. (2.2)Тепловыделения в помещениях в общем виде составляются из теплоотдачи людьми  , теплопроводов и нагревательного технологического оборудования  , тепловыделений источниками искусственного освещения и работающим электрическим оборудованием  , нагретыми материалами и изделиями , теплопоступлений от экзотермических технологических процессов  и солнечной радиации  , т.е. (2.3)Определяем термическое сопротивление материала: R0=Rв+Rк+Rн (2.4) где l - расчётный коэффициент теплопроводности [1]. Условия эксплуатации - А. Сопротивление тепловосприятию Rв, м2С/Вт: Rв=1/aв (2.5) Rв =1/8,7=0,115 где aв – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций. Сопротивление теплоотдаче Rн, м2С/Вт: Rн=1/aн (2.6) Rн =1/23=0,043 где aн – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции. Термическое сопротивление Rк: Rк=R1+R2+R3 (2.7) Rк =d1/l1+d2/l2+d3/l3 (2.8) Rтр=n(tв-tн)/Dtн ав (2.9) где n=1 – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху (табл.3, [1]). tв= +18 0С – расчетная температура внутреннего воздуха, принимаемая согласно [1]. Dtн = 4,5 – нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции (табл.2, [1]). ав = 8,7 Вт/м2*0С – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, (табл.4, [1]). tн – расчетная зимняя температура наружного воздуха. Тогда R0 тр=1·(+18-(-26))/4,5·8,7=1,12 R0= Rтр Термически сопротивления R м2С/Вт, многослойны ограждающей конструкций определяют по формуле R=/l. а) Кирпич керамический красный пористый R=/l (2.10) R1 = 0,6/0,44=1,36 б) Утеплитель «минеральная вата» R2 =0,1/0,054=1,85 в) Декоративная штукатурка под травертин R3 =0,15/1,2=0,125 R0=R1+R2+R3 (2.11) R0 =1,36 + 1,85 + 0,125 = 3,335 Полученный результат сравниваем R0 тр R0тр =1,12 < R0 =3,335 Запроектированная многослойная ограждающая конструкция отвечает требованиям. Теплопередача через ограждения помещений при наличии разности температур между внутренним и наружным воздухом происходит в результате трех видов переноса теплоты: конвекции, теплового излучения и теплопроводности. Тепловые потери через наружные ограждения здания при заданном тепловом режиме определяются величиной теплового потока и зависят от архитектурно-планировочного решения здания. Таким образом, правильный выбор теплозащитных качеств наружных ограждений и хорошо продуманная строительная часть здания позволяют получить экономичную расчетную тепловую нагрузку на отопительную установку. Влияние ветра учитывают добавками к расчетным тепловым потерям. Тепловые потери через ограждающие поверхности конструкции помещений  складываются из теплопотерь через отдельные ограждения помещения, Вт: (2.12)где  – коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/м2К,   – сопротивление теплопередачи ограждения, Км2/Вт; – температура внутри помещения, 0С; – температура наружного воздуха проектная для отопления, 0С; – коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху; – коэффициент добавочных тепловых потерь.Коэффициент теплопередачи для каждой зоны равна: для наружных стен (1 зона) - 2,1, для следующей полосы (2 зона) - 4,3, для третьей полосы (3 зона) - 8,6, для остальной площади пола в глубине помещений (4 зона) - 14,2 Км2/Вт Добавочные теплопотери через ограждающие конструкции помещений, зданий и сооружений определяют в долях от основных теплопотерь, рассчитанных по формуле (1.12) при β = 0. Добавка на ориентацию ограждений по сторонам горизонта - принимают на всех наружных вертикальных и наклонных ограждений, обращенных на север, восток, северо-восток и северо-запад в размере 0,10, на запад и юго-восток - 0,05 от основных теплопотерь через эти ограждения. Добавка в угловых помещениях общественных зданий, административно-бытовых и производственных зданий и сооружений –принимают в размере 0,05 основных теплопотерь. Добавка на высоту помещений жилых, общественных зданий принимается в размере 0,02 на каждый 1 м высоты сверх 4 м. Результаты расчетов тепловых потерь через ограждающие конструкции сведены в таблицу 1.2. В доме 4 секции, по площади равные друг с другом, планировка квартир со 2 по 7 этажи одинакова, расчеты тепловых потерь имеют одинаковые значения, поэтому проведем расчет на 1 секцию. Таблица 2.2 Теплопотери через ограждающие поверхности (подвал)
 Рисунок 2.1 - Добавки на ориентацию по сторонам света Расчет определения тепловых потерь жилого дома представлены в Приложении 1. Так как планировка квартир одинакова по всем этажам, следовательно, с 3 по 7 этаж принимаем также, как и на втором этаже. Тогда общие тепловые потери через ограждение по одной секции составит, Вт:  (2.13) Удельный расход тепла на отопление 1 м2 общей площади здания, Вт/м2:  (2.14) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
, Вт