Как сделать схему теплотрассы
Мир инженера
информация для инженеров и проектировщиков
Схемы тепловых сетей
Приветствую Вас, дорогие и уважаемые читатели сайта “world-engineer.ru”. Схема тепловой сети определяется наличием источника теплоснабжения, их тепловой мощностью, а также размещением источников теплоснабжения относительно потребителей теплоты. Также выбор схем тепловых сетей зависит от величин тепловых нагрузок потребителей теплоты, от характера тепловых потребителей и от вида теплоносителя. Схема тепловой сети должна обеспечивать надежность подачи теплоты и точность ее распределения между потребителями. Протяженность тепловой сети должна быть минимальна, а конфигурация должна быть по возможности простой и экономична в эксплуатации.
Наиболее простой и часто применяемой является радиальная схема (тупиковая) тепловой сети.
Принципиальная схема радиальная
1 – потребители теплоты
3 – источник теплоснабжения (котельная, ТЭЦ)
Радиальные тепловые сети характеризуются постепенным уменьшением диаметров трубопровода по мере удаления от источника теплоснабжения и снижения расхода сетевой воды. На трубопроводах тепловых сетей размещаются секционирующие задвижки на расстоянии от 1000 до 1500 м друг от друга. Секционирующие задвижки также устанавливаются на ответвлениях потребителей теплоты. Назначение секционирующей задвижки – это локализация места аварии тепловой сети и отключение потребителей. Радиальные тепловые сети наиболее просты и требуют больших капитальных и эксплуатационных затрат.
Главный недостаток радиальных тепловых сетей – отсутствие резервирования, т.е. при аварии на одном из участков, например, на схеме участок “Б-Г”, прекращается подача теплоты всем потребителям, расположенным после точки (участка) ”Г”.
Повышение надежности радиальных тепловых сетей возможны следующими методами:
Однако повышение надежности радиальных тепловых сетей приводит к их значительному удорожанию и должно быть обосновано технико-экономическим расчетом.
Непрерывность подачи теплоты потребителям достаточно хорошо обеспечивается кольцевой схемой тепловой сети.
Принципиальная схема кольцевой тепловой сети
В кольцевых тепловых сетях предусматривается прокладка дублирующих магистральных участков (”А-А’-Г’-Е’-Ж”), а также предусматривается прокладка перемычек (например, ”В-В’; Г-Г’; Д-Д’; Е-Е’ ”). И в случае аварии на одном из участков потребитель будет получать тепловую энергию по дублирующей магистрали участкам через перемычки.
Кольцевание повышает надежность тепловых сетей, но приводит к значительному увеличению капитальных и эксплуатационных затрат. Выбор схема тепловой сети определяется технико-экономическим обоснованием с обязательным учетом надежности обеспечения потребителей тепловой энергией.
Потребители теплоты по надежности теплоснабжения разделяются на 3 категории:
При авариях на тепловых сетях или на источнике теплоснабжения снижение подачи теплоты потребителям 2 и 3 категории приведено в таблице.
Допустимое снижение подачи теплоты потребителям 2 и 3 категории при аварийном режиме теплоснабжения
показателя
Расчетное время ликвидации аварии и полного восстановления теплоснабжения составляет от 15 до 54 часов (в зависимости от места возникновения аварии и сложности повреждения).
Согласно СНиП 41-02-2003 ”Тепловые сети”. Все тепловые сети населенных пунктов и промышленных предприятий подразделяются на:
Принципиальные схемы магистральной, распределительной и квартальной тепловых сетей.
Принципиальная схема тепловых сетей жилых микрорайонов
1 — потребители теплоты (здания)
2 – источники теплоснабжения
3 – участки магистральной тепловой сети
4 – распределительные тепловые сети
5 – квартальные тепловые сети
6 – центральные тепловые пункты
Принципиальная схема тепловых сетей с индивидуальными тепловыми пунктами
На рисунках приведены схемы радиальная магистральная распределительная и квартальная тепловых сетей для 2-х жилых районов при наличии 2-х источников теплоснабжения.
Для каждого жилого района предусматривается подача теплоты от любого источника теплоснабжения (посредством переключения задвижек на магистральной и распределительной тепловых сетях). Магистральные тепловые сети и распределительные тепловые сети транспортируют теплоноситель для всех видов теплового потребления, т.е. в одном трубопроводе находится сетевая вода и для отопления, и для вентиляции, и для горячего водоснабжения и возможно даже для технологических нужд потребителей теплоты.
Магистральные тепловые сети и распределительные тепловые сети прокладываются, как правило, 2-х трубными, квартальные и межцеховые сети транспортируют теплоноситель для каждого вида теплового потреблении по отдельности, т.е. отдельно прокладываются сети для отопления (так называемые отопительные тепловые сети), отдельно прокладываются сети для горячего водоснабжения (сети горячего водоснабжения), также на промышленных предприятиях могут прокладываться сети для покрытия технологической тепловой нагрузки.
Квартальные и межцеховые тепловые сети прокладываются либо 4-х трубные, либо много трубные, при наличии жилых районов или на промышленных предприятиях, индивидуальных тепловых пунктах практически стираются отличия между распределительными и квартальными тепловыми сетями, т.е. распределительные тепловые сети в этом случае прокладываются в самих жилых кварталах, или между цехами в промышленных предприятиях.
ПОСТРОЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ
Построение расчетной схемы состоит в определенной последовательности действий. С начала определяем направление теплоносителя от котельной, после этого на тепловую трассу размещаем камеры (количеством 10 шт) определяем длины каждого участка (в м), затем определяем тепловую нагрузку (кВт) и расход (т/ч) каждого участка. Все построение выполняется в соответствии с масштабом 1: 2500.
ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА СПОСОБА ПРОКЛАДКИ И ТИПА КАНАЛОВ
Трассы тепловых сетейне могут быть сделаны произвольно, по субъективному желанию, они выполняются в соответствии с указаниями СНиП 41-02-2003, СНиП 3.05.03-85 и строго регламентированы.
Современные способы прокладки и возведения тепловых сетей классифицируют следующим образом:
1 Бесканальная прокладка тепловых сетей в грунте. Для тепловых сетей условным диаметром Dу меньше или равно 400 мм следует предусматривать преимущественно бесканальную прокладку;
2 Совмещенная многотрубная прокладка теплопроводов в общей траншее совместно с другими коммуникациями;
3 Прокладка тепловых сетей в подземных непроходных каналах – раздельно или совмещенно с другими коммуникациями;
4 Совмещенная прокладка теплопроводов в подземных проходных коллекторах и технических подпольях здания;
5 Надземная – воздушная прокладка теплопроводов.
Для своей теплотрассы в курсовом проекте выбираем подземный способ прокладки в непроходных каналах, т.к он является наиболее экономичным способом сооружения теплосетей, обеспечивающая меньшие объемы земляных и строительно-монтажных работ, экономию сборного железобетона, снижение трудоемкости строительства и повышение производительности труда.
При качественных и долговечных индустриальных конструкциях теплопроводов и материалах и надлежащем выполнении монтажных и изоляционно-сварочных работ способ обеспечивает расчетную долговечность подземных коммуникаций (более 30 лет) и необходимую защиту от коррозии.
ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ
На теплотрассе в основном размещают теплофикационные камеры, компенсаторы, опоры, которые и являются основным оборудованием тепловой сети.
Теплофикационные камеры – это капитальные подземные сооружения, предназначенные для организаций ответвлений и установки арматуры, имеющие стандартные размеры: 1500 х 2000 мм. В камере предусматриваются монтажные отверстия согласно проекту, для прокладки трубопроводов или для их вывода. Высота камеры в основном 2 м.
РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО УДЛИНЕНИЯ
Тепловым удлинением называется нагрузка которая действует на трубопровод, под действием которой увеличивается его размеры. Тепловое удлинение зависит от коэффициента линейного удлинения, от материала, от температуры нагретой трубы и от длины трубы. Тепловое удлинение опасно тем, что могут быть разрывы ни только тепловой изоляции, но и самого трубопровода, в следствие чего могут возникнуть течи.
В тепловых сетях должна быть обеспечена надежная компенсация тепловых удлинений трубопроводов, для чего применяются: гибкие компенсаторы труб (П-образные) с предварительной растяжкой при монтаже; углы поворотов от 90 до 130 о С (самокомпенсация); сильфонные, линзовые, сальниковые и манжетные компенсаторы.
Компенсаторы предназначены для восприятия температурных удлинений трубопроводов и разгрузки труб от температурных напряжений и деформаций.
Выносим схему расчетного участка в масштабе из расчетной схемы
Рисунок 1 – Схема расчетного участка
Определяем тепловое удлинение участка № 3 по формуле, мм
Lуч – длина участка.
Определяем расчетное тепловое удлинение всего участка по формуле, мм
где Е – коэффициент релаксации стали (0,5);
ОБОСНОВАНИЕ ПОСТРОЕНИЯ МОНТАЖНЫХ СХЕМ И ПЛАНОВ КАНАЛОВ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ
Компенсаторы устанавливаются с вылетом направо по ходу движения теплоносителя, закрепляемые с двух сторон неподвижными опорами.
На участке 1 через 2 метра от котельной устанавливаю неподвижную опору (Н1), при диаметре равном 273 мм рекомендуемая длина для установки компенсатора – 120 м, у меня остается 56 м, т.к. перед УТ1 я так же установил неподвижную опору (Н2) отступив 2 метра. Устанавливаю компенсатор (К1) с плечами равными каждый по 28 метров.
Участок 2 начинается с теплофикационной камеры (УТ1), через 2 метра устанавливаю неподвижную опору (Н4), так же устанавливаю угол поворота (УП1) между неподвижными опорами (Н4 и Н5) так чтобы выполнялось условие что рекомендуемая длина меньше или равно 60% от Lрек = 120 м, (тогда максимально допустимое расстояние равно 72 м), плечи будут равны по 15 метрам, условие выполнено, а значит угол поворота (УП1) является компенсатором (К3). Перед УП1 устанавливаю компенсатор (К2) с плечами по 29 м каждое. И после УП1 устанавливаю компенсатор с плечами по 31 м каждое.
Участок 3 в длину всего 25 метров, на нем будет достаточно одного компенсатора (К5) с плечами по 12,5 м каждое.
На участке 4 устанавливаю компенсатор (К6) с соблюдением правила Lрек = 120 м, при диаметре 219, с плечами по 23 метра каждое.
Участок 5 в длину всего 25 метров, и как и на третьем участке будет достаточно одного компенсатора (К7) с плечами по 12,5 м каждое.
На участке 6 устанавливаю компенсатор (К8) между неподвижными опорами (Н9 и Н10) с плечами по 56,25 метра каждое.
На участке 7 устанавливаю компенсатор (К9) и закрепляю его с обеих сторон неподвижными опорами, плечи компенсатора равны 12,5 метров каждое.
На участке 8 устанавливаю компенсатор (К9) и закрепляю его с обеих сторон неподвижными опорами, плечи компенсатора равны 31,25 метров каждое.
На участке 9 устанавливаю компенсатор (К11) и закрепляю его с обеих сторон неподвижными опорами, плечи компенсатора равны 12,5 метров каждое.
На участке 10 устанавливаю компенсатор (К12) и закрепляю его с обеих сторон неподвижными опорами, плечи компенсатора равны 37,5 метров каждое.
На участке 11 устанавливаю компенсатор (К13) и закрепляю его с обеих сторон неподвижными опорами, плечи компенсатора равны 12,5 метров каждое.
На участке 12 устанавливаю компенсатор (К14) и закрепляю его с обеих сторон неподвижными опорами, плечи компенсатора равны 27 метров каждое.
На участке 13 устанавливаю угол поворота (УП2) между неподвижными опорами (Н16 и Н17) так чтобы выполнялось условие что рекомендуемая длина меньше или равно 60% от Lрек = 70 м, (тогда максимально допустимое расстояние равно 42 м), плечи будут равны по 23 метрам, условие выполнено, а значит угол поворота (УП2) является компенсатором (К15).
На участке 14 устанавливаю угол поворота (УП3) между неподвижными опорами (Н18 и Н19) так чтобы выполнялось условие что рекомендуемая длина меньше или равно 60% от Lрек = 100 м, (тогда максимально допустимое расстояние равно 60 м), плечи будут равны по 37,5 метрам, условие выполнено, а значит угол поворота (УП3) является компенсатором (К17), устанавливаю компенсатор (К16) и закрепляю его с обеих сторон неподвижными опорами, плечи компенсатора равны 26 метров каждое, устанавливаю компенсатор (К18) и закрепляю его с обеих сторон неподвижными опорами, плечи компенсатора равны 38,5 метров каждое.
На участке 15 при диаметре 108 Lрек = 80м, а длина участка 137,5 м, значит требуется установить два компенсатора. Устанавливаю компенсаторы (К19 и К20) с плечами по 35 м и 33,75 м соответственно.
На участке 16 при диаметре 89 Lрек = 80м, а длина участка 125 м, значит требуется установить два компенсатора. Устанавливаю компенсаторы (К21 и К22) с плечами по 30 м и 32,5 м соответственно.
На участке 17 при диаметре 89 Lрек = 80м, а длина участка 137,5 м, значит требуется установить два компенсатора. Устанавливаю угол поворота (УП4) между неподвижными опорами (Н26 и Н27) так чтобы выполнялось условие что рекомендуемая длина меньше или равно 60% от Lрек = 80 м, (тогда максимально допустимое расстояние равно 48 м), плечи будут равны по 35,5 метрам, условие выполнено, а значит угол поворота (УП4) является компенсатором (К25). Так же устанавливаю компенсаторы (К23 и К24) с плечами по 31,25 м и 25 м соответственно.
На участке 18 при диаметре 89 Lрек = 80м, а длина участка 35,5 м, значит могу установить один компенсатор. Устанавливаю компенсатор (К26) с плечами по 17,75 каждое.
Проектирование наружных тепловых сетей: состав проекта, нормы и правила при разработке
Энергия – это основной продукт, который научился создавать человек. Он необходим как для бытовой жизнедеятельности, так и для промышленных предприятий. В этой статье мы расскажем о нормах и правилах проектирования и строительства наружных тепловых сетей.
Что такое теплосеть
Это совокупность трубопроводов и устройств, которые занимаются воспроизведением, транспортировкой, хранением, регулированием и обеспечением всех пунктов питания теплом посредством горячей воды или пара. От источника энергии она попадает в линии передачи, а затем распределяется по помещениям.
Что входит в конструкцию:
Также проект теплоснабжения здания может содержать дополнительное оборудование внутри инженерной системы отопления и подачи горячей воды. Так проектирование делится на две части – наружная и внутренняя теплосеть. Первая может идти от центральных магистральных трубопроводов, а может – от теплового узла, котельной. Внутри помещения также есть системы, которые регулируют количества тепла в отдельных комнатах, цехах – если вопрос касается промышленных предприятий.
Классификация теплосетей по основным признакам и основные методы проектирования
Есть несколько критериев, по которым может различаться система. Это и способ их размещения, и назначение, и район теплоснабжения, их мощность, а также множество дополнительных функций. Проектировщик в момент проектирования системы теплоснабжения обязательно узнает у заказчика какой объем энергии ежесуточно должна транспортировать линия, сколько выходных отверстий иметь, какие условия эксплуатации будут – климатические, метеорологические, а также как не испортить городскую застройку.
Согласно этим данным можно выбрать один из типов прокладки. Рассмотрим классификации.
По типу укладки
Применяется такое решение не слишком часто из-за трудностей монтажа, сервисного обслуживания, ремонта, а также из-за неприглядного вида таких мостов. К сожалению, проект обычно не включает декоративные элементы. Это обусловлено тем, что коробы и другие конструкции для маскировки часто препятствуют доступу к трубам, а также мешают своевременно увидеть проблему, например, протеку или трещину.
Решение проектирования воздушных теплосетей принимают после инженерных изысканий на предмет обследования районов с сейсмической активностью, а также высоким уровнем залегания грунтовых вод. В таких случаях нет возможности копать траншеи и проводить наземную укладку, так как это может быть непродуктивно – природные условия могут повредить обшивку, влажность повлияет на ускоренную коррозию, а подвижность грунтов приведет к изломам трубы.
Еще одна рекомендация для проведения надземных конструкций – это плотная жилая застройка, когда просто нет возможности копать ямы, или в случае, когда на этом месте уже существует одна или несколько линий действующих коммуникаций. При проведении земельных работ в этом случае велик риск повредить инженерные системы города.
Монтируются воздушные теплосети на металлические опоры и столбы, где крепятся на обручи.
Они, соответственно, прокладываются под землей или на ней. Существует два варианта проекта системы теплоснабжения – когда укладка осуществляется канальным способом и бесканальным.
В первом случае прокладывается бетонный канал или тоннель. Бетон армируется, могут использоваться заранее заготовленные кольца. Это защищает трубы, обмотку, а также облегчает процесс проверки и обслуживания, так как вся система находится в чистоте и сухости. Защита происходит одновременно от влаги, грунтовых вод и подтоплений, а также от коррозии. В том числе такие меры предосторожности помогают предотвратить механическое влияние на линию. Каналы могут быть монолитной заливки бетоном или сборные, их второе название – лотковые.
Бесканальный способ менее предпочтителен, но он занимает гораздо меньше времени, трудозатрат и материальных средств. Это экономически эффективный способ, но сами трубы используются не обычные, а специальные – в защитной оболочке или без нее, но тогда материал должен быть из поливинилхлорида или с его добавлением. Затрудняется процесс ремонта и монтажа, если предполагается реконструкция сети, расширение теплосети, так как нужно будет вновь совершать земельные работы.
По типу теплоносителя
Транспортироваться могут два элемента:
Она передает тепловую энергию и может попутно служить в целях водоснабжения. Особенность в том, что такие трубопроводы не укладываются в одиночку, даже магистральные. Их необходимо проводить в количестве, кратном двум. Обычно это двухтрубные и четырехтрубные системы. Это требование обусловлено тем, что нужна не только подача жидкости, но и ее отвод. Обычно холодный поток (обратка) возвращается на тепловой пункт. В котельной происходит вторичная обработка – фильтрация, а затем нагрев воды.
Это более трудные в проектировании теплосети – пример их типового проекта содержит условия защиты труб от сверхгорячих температур. Дело в том, что паровой носитель гораздо горячее, чем жидкость. Это дает увеличенный КПД, но способствует деформации трубопровода, его стенок. Это можно предотвратить, если использовать качественные стройматериалы, а также регулярно следить за возможными изменениями в давлении напора.
Также опасно еще одно явление – образование конденсата на стенках. Необходимо сделать обмотку, которая будет отводить влагу.
Опасность также подстерегает в связи с возможными травмами при обслуживании и прорыве. Ожог паром очень сильный, а так как вещество передается под давлением, то может привести к значительным повреждениям кожных покровов.
По схемам проектирования
Также эту классификацию можно назвать – по значению. Различают следующие объекты:
Они имеют одну только функцию – транспортировка на длительные расстояния. Обычно это передача энергии от источника, котельной, до распределительных узлов. Здесь могут находиться теплопункты, которые занимаются разветвлением трасс. Магистрали имеют мощные показатели – температура содержимого до 150 градусов, диаметр труб – до 102 см.
Это менее значительные линии, цель которых – доставить горячую воду или пар к жилым зданиям и промышленным предприятиям. По сечению они могут быть различные, его выбирают в зависимости от проходимости энергии в сутки. Для многоквартирных домов и заводов используют обычно максимальные значения – они не превышают 52,5 см в диаметре. В то время как для частных владений жители обычно подводят небольшой трубопровод, который может утолить их нужды в тепле. Температурный режим обычно не превышает 110 градусов.
Это подтип распределительных. Они обладают теми же техническими характеристиками, но служат цели распределения вещества по зданиям одной жилой застройки, квартала.
Они предназначены для соединения магистрали и теплопункта.
По источнику тепла
Исходная точка теплоотдачи – это крупная станция обогрева, которая питает весь город или большую его часть. Это могут быть ТЭЦ, большие котельные, атомные станции.
Они занимаются транспортированием от небольших источников – автономных теплопунктов, которые могут снабжать только маленькую жилую застройку, один многоквартирный дом, конкретное промышленное производство. Автономные источники питания, как правило, не нуждаются в участках магистралей, так как они находятся рядом с объектом, сооружением.
Этапы составления проекта теплосети
Заказчик предоставляет техническое задание проектировщику и самостоятельно или посредством сторонних организаций составляет список сведений, которые понадобятся в работе. Это количество теплоэнергии, которая требуется в год и ежесуточно, обозначение точек питания, а также условия эксплуатации. Здесь же могут находиться предпочтения по максимальной стоимости всех работ и используемые материалы. Первым делом в заказе должно быть указано, для чего необходима теплосеть – жилые помещения, производство.
Работы проводятся как на местности, так и в лабораториях. Затем инженер заполняет отчеты. В систему проверок включена почва, свойства грунта, уровень грунтовых вод, а также климатические и метеорологические условия, сейсмическая характеристика района. Для работы и оформления отчетности понадобится связка GEODirect + ZWCAD Professional + Geonium. Эти программы обеспечат автоматизацию всего процесса, а также соблюдение всех норм и стандартов.
На этой стадии составляются чертежи, схемы отдельных узлов, выполняются расчеты. Настоящий проектировщик всегда использует качественный софт, например, ИНЖКАД. Программное обеспечение предназначено для работы с инженерными сетями. С его помощью удобно проводить трассировку, создавать колодцы, указывать пересечения линий, а также отмечать сечение трубопровода и делать дополнительные отметки.
Нормативные документы, которыми руководствуется проектировщик – СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети» и СНиП 41-03-2003 «Тепловая изоляция оборудования и приборов».
На этом же этапе оформляется строительная и проектная документация. Чтобы соблюсти все правила ГОСТ, СП и СНиП, необходимо пользоваться программой VetCAD++ или СПДС GraphiCS. Они автоматизируют процесс заполнения бумаг по стандартам законодательства.
Сначала макет предлагают заказчику. В этот момент удобно использовать функцию 3D-визуализации. Объемная модель трубопровода нагляднее, в ней видны все узлы, которые не заметны на чертеже человеку, которые не знаком с правилами черчения. А для профессионалов трехмерный макет необходим, чтобы внести коррективы, предусмотреть нежелательные пересечения. Такой функцией обладает программа ZWCAD 2018 Professional. В ней удобно составлять всю рабочую и проектную документацию, чертить и производить базовые расчеты, используя встроенный калькулятор.
Затем согласование должно пройти в ряде инстанций городской управы, а также пройти экспертную оценку независимым представителем. Удобно использовать функцию электронного документооборота. Особенно это актуально, когда заказчик и исполнитель находятся в разных городах. Вся продукция компании «ЗВСОФТ» взаимодействует с распространенными инженерными, текстовыми и графическими форматами, поэтому команда проектировщиков может использовать данное программное обеспечение для обработки данных, полученных из разных источников.