Помощь студентам в учебе
Совершенствование системы теплоснабжения жилого района г. Омска
|
АННОТАЦИЯ
ВВЕДЕНИЕ
1 ОБОСНОВАНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМЫ
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ЖИЛОГО РАЙОНА ГОРОДА ОМСКА
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ПЕРЕДОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ
4 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ РАЙОНА
Расчет тепловой нагрузки на отопление здания по проекту, расчет тепловой нагрузки на ГВС по укрупненным показателям, тепловой расчет котла
5 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Энергоэффективность здания, энергосбережение автономного источника теплоснабжения
6 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ
7 АВТОМАТИЗАЦИЯ
8 ЭКОНОМИКА
STEEP - анализ внешних факторов необходимости разработки данного проекта, качественный анализ вариантов проектных решений, сравнительная экономическая эффективность проектов, планирование целей проекта в дереве целей, оценка движущих и сдерживающих сил и ресурсов разработки проекта, график Ганта
9 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ВВЕДЕНИЕ
1 ОБОСНОВАНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМЫ
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ЖИЛОГО РАЙОНА ГОРОДА ОМСКА
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ПЕРЕДОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ
4 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ РАЙОНА
Расчет тепловой нагрузки на отопление здания по проекту, расчет тепловой нагрузки на ГВС по укрупненным показателям, тепловой расчет котла
5 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Энергоэффективность здания, энергосбережение автономного источника теплоснабжения
6 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ
7 АВТОМАТИЗАЦИЯ
8 ЭКОНОМИКА
STEEP - анализ внешних факторов необходимости разработки данного проекта, качественный анализ вариантов проектных решений, сравнительная экономическая эффективность проектов, планирование целей проекта в дереве целей, оценка движущих и сдерживающих сил и ресурсов разработки проекта, график Ганта
9 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
В выпускной квалификационной работе поставлена задача обеспечения тепловой энергией нового жилого фонда г. Омска. Температура жилого помещения - одна из базовых характеристик, определяющих комфортность проживания в нем. Выход температуры из комфортных пределов всего на 1 -2 градуса делает пребывание в помещении неприятным, а при более существенном нарушении нормального температурного режима проживание в помещении становится и вовсе невозможным.
Централизованные системы снабжения тепловой энергии сегодня не всегда в состоянии удовлетворить требования всех потребителей тепла.
Эксплуатация тепловых сетей сопровождается тепловыми потерями от внешнего охлаждения в размере 12 - 20 % тепловой мощности (нормируемое значение 5 %) и с утечками теплоносителя от 5 до 20 % расхода в сети (при нормируемом значении потерь с утечками до 0,5 % от объема теплоносителя в системе теплоснабжения, с учетом объема местных систем). Эксплуатационные затраты электроэнергии на перекачку теплоносителя составляют 6—10 %, а затраты на химводоподготовку 15 - 25 % от стоимости отпускаемой тепловой энергии. Значительное превышение нормативных потерь связано с высокой степенью износа оборудования централизованных систем теплоснабжения и особенно тепловых сетей - до 70 % и более. Поэтому именно тепловые сети являются самым ненадежным элементом системы централизованного теплоснабжения, на который приходится более 85 % отказов по системе в целом.
В большинстве городов России с централизованным теплоснабжением наблюдаются систематические нарушения температурного режима работы тепловых сетей.
Решением этих проблем может стать использование автономных источников теплоснабжения сравнительно небольшой мощности, достаточной для покрытия тепловых нагрузок микрорайона или отдельных зданий. При их вводе в эксплуатацию, например, для обеспечения теплом новостроек в местах плотной застройки, где тепловой мощности централизованной системы не хватает для новообразовавшихся нагрузок, будет решено сразу несколько проблем. Во- первых, не придется увеличивать расход топлива на центральном источнике тепла, а значит, не ухудшится экономическая и экологическая ситуация. Во- вторых, не возникнут новые гидравлические нагрузки на уже перегруженные тепловые сети, сократятся потери теплоносителя и теплоты по пути от источника до потребителя.
Специалисты, в частности, академик РААСН С.А. Чистович, заявляют, что полная модернизация крайне запущенных систем централизованного теплоснабжения в городах России с целью обеспечения возможности работы в расчетном режиме с температурой теплоносителя 150 °С в течение ближайших 20-30 лет практически неосуществима. Они предлагают ориентировать систему централизованного теплоснабжения на покрытие базовой тепловой нагрузки с минимальной температурой теплоносителя на выходе из ТЭЦ 100 - 110 °С и дополнить ее строительством децентрализованных автономных источников тепла.
Под децентрализованными автономными системами условно понимаются малые системы с установленной тепловой мощностью не более 23 МВт, к ним следует отнести как поквартирные системы отопления и горячего
водоснабжения, так и домовые, включая многоэтажные здания с крышной или пристроенной автономной котельной.
Можно привести в пример следующие достоинства одного из видов автономного источника теплоснабжения, крышной котельной: небольшая протяженность теплотрассы от котельной до потребителя, уменьшение
теплопотерь при доставке тепла потребителю; возможность оперативного реагирования на изменения погодных условий; отсутствие необходимости в дополнительных площадях на устройство котельных; отсутствие необходимости в проектировании и монтаже отдельной системы молниезащиты; не требуется сооружения высокой трубы для отвода продуктов сгорания; отсутствие необходимости установки дополнительного оборудования для обеспечения подачи к котловым горелкам воздуха; высокая автоматизация котельных позволяет им обходиться продолжительное время без оператора;
котельные могут работать целый год, без остановки на профилактический сервис.
При децентрализации возможно достичь не только снижения капитальных вложений за счет отсутствия тепловых сетей, но и переложить расходы на стоимость жилья (т.е. на потребителя). Именно этот фактор в последнее время и обусловил повышенный интерес к децентрализованным системам
теплоснабжения для объектов нового строительства жилья. Организация автономного теплоснабжения позволяет осуществить реконструкцию объектов в городских районах старой и плотной застройки при отсутствии свободных мощностей в централизованных системах. Децентрализация на базе
высокоэффективных теплогенераторов последних поколений (включая
конденсационные котлы) с системами автоматического управления позволяет в полной мере удовлетворить запросы самого требовательного потребителя.
Централизованные системы снабжения тепловой энергии сегодня не всегда в состоянии удовлетворить требования всех потребителей тепла.
Эксплуатация тепловых сетей сопровождается тепловыми потерями от внешнего охлаждения в размере 12 - 20 % тепловой мощности (нормируемое значение 5 %) и с утечками теплоносителя от 5 до 20 % расхода в сети (при нормируемом значении потерь с утечками до 0,5 % от объема теплоносителя в системе теплоснабжения, с учетом объема местных систем). Эксплуатационные затраты электроэнергии на перекачку теплоносителя составляют 6—10 %, а затраты на химводоподготовку 15 - 25 % от стоимости отпускаемой тепловой энергии. Значительное превышение нормативных потерь связано с высокой степенью износа оборудования централизованных систем теплоснабжения и особенно тепловых сетей - до 70 % и более. Поэтому именно тепловые сети являются самым ненадежным элементом системы централизованного теплоснабжения, на который приходится более 85 % отказов по системе в целом.
В большинстве городов России с централизованным теплоснабжением наблюдаются систематические нарушения температурного режима работы тепловых сетей.
Решением этих проблем может стать использование автономных источников теплоснабжения сравнительно небольшой мощности, достаточной для покрытия тепловых нагрузок микрорайона или отдельных зданий. При их вводе в эксплуатацию, например, для обеспечения теплом новостроек в местах плотной застройки, где тепловой мощности централизованной системы не хватает для новообразовавшихся нагрузок, будет решено сразу несколько проблем. Во- первых, не придется увеличивать расход топлива на центральном источнике тепла, а значит, не ухудшится экономическая и экологическая ситуация. Во- вторых, не возникнут новые гидравлические нагрузки на уже перегруженные тепловые сети, сократятся потери теплоносителя и теплоты по пути от источника до потребителя.
Специалисты, в частности, академик РААСН С.А. Чистович, заявляют, что полная модернизация крайне запущенных систем централизованного теплоснабжения в городах России с целью обеспечения возможности работы в расчетном режиме с температурой теплоносителя 150 °С в течение ближайших 20-30 лет практически неосуществима. Они предлагают ориентировать систему централизованного теплоснабжения на покрытие базовой тепловой нагрузки с минимальной температурой теплоносителя на выходе из ТЭЦ 100 - 110 °С и дополнить ее строительством децентрализованных автономных источников тепла.
Под децентрализованными автономными системами условно понимаются малые системы с установленной тепловой мощностью не более 23 МВт, к ним следует отнести как поквартирные системы отопления и горячего
водоснабжения, так и домовые, включая многоэтажные здания с крышной или пристроенной автономной котельной.
Можно привести в пример следующие достоинства одного из видов автономного источника теплоснабжения, крышной котельной: небольшая протяженность теплотрассы от котельной до потребителя, уменьшение
теплопотерь при доставке тепла потребителю; возможность оперативного реагирования на изменения погодных условий; отсутствие необходимости в дополнительных площадях на устройство котельных; отсутствие необходимости в проектировании и монтаже отдельной системы молниезащиты; не требуется сооружения высокой трубы для отвода продуктов сгорания; отсутствие необходимости установки дополнительного оборудования для обеспечения подачи к котловым горелкам воздуха; высокая автоматизация котельных позволяет им обходиться продолжительное время без оператора;
котельные могут работать целый год, без остановки на профилактический сервис.
При децентрализации возможно достичь не только снижения капитальных вложений за счет отсутствия тепловых сетей, но и переложить расходы на стоимость жилья (т.е. на потребителя). Именно этот фактор в последнее время и обусловил повышенный интерес к децентрализованным системам
теплоснабжения для объектов нового строительства жилья. Организация автономного теплоснабжения позволяет осуществить реконструкцию объектов в городских районах старой и плотной застройки при отсутствии свободных мощностей в централизованных системах. Децентрализация на базе
высокоэффективных теплогенераторов последних поколений (включая
конденсационные котлы) с системами автоматического управления позволяет в полной мере удовлетворить запросы самого требовательного потребителя.
В выпускной квалификационной работе по существующему архитектурному проекту были рассчитаны сопротивления теплопередачи и коэффициенты теплопередачи ограждающих конструкций строящегося девятиэтажного здания в г. Омске, для которого требовалось выбрать источник теплоснабжения. После этого был составлен теплоэнергетический баланс здания, найдены тепловые потери всего двухсекционного здания, которые составили Q3d = 259176 Вт. Тепловая нагрузка на ГВС по укрупненным показателям на рассматриваемый многоквартирный дом согласно расчетам составляет Qrec = 90807 Вт. Общая тепловая нагрузка источника теплоснабжения для строящегося здания составляет Q^=349,983 кВт. В связи с дефицитом тепловой мощности централизованных сетей в данном районе г. Омска было принято решение об использовании автономного источника теплоснабжения. Но здание возводится в районе плотной застройки, что приводит к необходимости использования крышной котельной в качестве автономного источника теплоснабжения для рассматриваемого объекта. По суммарной тепловой нагрузке были выбраны и рассчитаны водогрейные жаротрубные котлы Riello RTQ 203 с максимальной полезной мощностью 202,7 кВт каждый. В котельной устанавливаются три котла, из которых два всегда в работе и один в резерве. Котлы во избежание быстрого износа и выхода из эксплуатации работают на 86% максимальной мощности. В ходе теплового расчета котлов была получена температура выхода газов из котла, которая составляет 160 °С.
В работе были приведены неоспоримые преимущества установки крышной котельной с точки зрения энергосбережения, в частности отсутствие потерь тепловой энергии и теплоносителя в тепловых сетях. Также определен класс энергоэффективности здания, который является высоким «А», благодаря тепловой защите ограждающих конструкций здания. Удельная тепловая характеристика здания согласно проведенным расчетам составила 0,16 Вт/м3-оС при базовой характеристике 0,319 Вт/м3-оС.
В результате экономического расчета был вычислен срок окупаемости крышной котельной, который составил 0,93 года, а также себестоимость 1 ГДж тепла при внедрении данного проекта, которая составила 187,7 руб, что дешевле в 2,07 раза, чем стоимость тепла, отпускаемого централизованными сетями г. Омска.
Произведен поверочный расчет дымовой трубы с габаритами ^=0,2м и Л=4м, в результате которого была вычислена величина максимальной приземной концентрации выбросов оксидов азота в окружающую среду С^^ ) = 0,0000018 мг/м3 .
В разделе «Безопасность жизнедеятельности» описаны меры пожарной безопасности и аварийной автоматизации, а в разделе «Автоматизация» разработана схема автоматизации котельной с учетом отсутствия постоянного нахождения в ней обслуживающего персонала.
В работе были приведены неоспоримые преимущества установки крышной котельной с точки зрения энергосбережения, в частности отсутствие потерь тепловой энергии и теплоносителя в тепловых сетях. Также определен класс энергоэффективности здания, который является высоким «А», благодаря тепловой защите ограждающих конструкций здания. Удельная тепловая характеристика здания согласно проведенным расчетам составила 0,16 Вт/м3-оС при базовой характеристике 0,319 Вт/м3-оС.
В результате экономического расчета был вычислен срок окупаемости крышной котельной, который составил 0,93 года, а также себестоимость 1 ГДж тепла при внедрении данного проекта, которая составила 187,7 руб, что дешевле в 2,07 раза, чем стоимость тепла, отпускаемого централизованными сетями г. Омска.
Произведен поверочный расчет дымовой трубы с габаритами ^=0,2м и Л=4м, в результате которого была вычислена величина максимальной приземной концентрации выбросов оксидов азота в окружающую среду С^^ ) = 0,0000018 мг/м3 .
В разделе «Безопасность жизнедеятельности» описаны меры пожарной безопасности и аварийной автоматизации, а в разделе «Автоматизация» разработана схема автоматизации котельной с учетом отсутствия постоянного нахождения в ней обслуживающего персонала.
