CC BY
35
ИССЛЕДОВАНИЕ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК ПОТРЕБИТЕЛЕЙ С УЧЕТОМ ДИНАМИКИ ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВА ГОРОДА
КАРАГАНДА
С.М. Хасенова, магистрант
Карагандинский государственный технический университет (Казахстан, г. Караганда)
DOI: 10.24411/2500-1000-2020-10404
Аннотация. Основной целью данной работы является прогнозирование тепловых нагрузок потребителей с учетом динамики перспективного градостроительства г.Караганды. Определение оптимальных технических решений по выбору источников тепловой энергии и тепловых сетей для покрытия существующих мощностей и возрастающих тепловых нагрузок на расчетный срок, позволяющих повысить качество, надежность и эффективность системы теплоснабжения с минимальными финансовыми затратами на реализацию этих решений.
Ключевые слова: теплоснабжение, теплоноситель, потребители энергии, горячее водоснабжение, тепловые сети.
Процесс создания комфортных условий для человека достигается устройством и эксплуатацией отопительной и вентиляционной техники и приборов, приготовлением холодной и горячей воды и подачей их в жилые помещения, водоотведением стоков в канализацию. Для целей приготовления пищи и обогрева людей в дома вводятся доступные населению энергоносители - электрическая и тепловая энергия, природный газ, дрова и т.д. В общем виде этот процесс энергофикации решает важнейшие социальные задачи общества -обеспечение и непрерывное поддержание жизненных условий для населения. Любое нарушение в нем приводит к ухудшению качества жизни, а подчас и к гибели людей. Рост числа и численности городов требует от города и его систем соответствующего развития, направленного на обеспечение потребностей человека и общества, в том числе энергией различного вида.
Задача обеспечения надежного и устойчивого теплоснабжения потребителей г. Караганды, расположенного в зоне резко континентального климата с холодной зимой (расчетная температура наружного воздуха для отопления равна минус -28,9°С), имеет ярко выраженную социальную направленность.
Город Караганда является крупнейшим индустриальным центром страны. Промышленность является главной движущей силой экономики региона. Концепция долгосрочного развития г. Караганды определена как формирование современного промышленного, научно-инновационного, информационно-консалтингового и делового центра региона со значительным экс-портоориентированным и научно-информационным потенциалом, высоким уровнем сервисно-технологических услуг и адекватной социальной инфраструктурой.
Прирост тепловых нагрузок в зоне центрального теплоснабжения г. Караганды в период до 2030 г. обусловлен планируемым строительством жилых районов в соответствии с решениями утвержденного Генерального плана города и разработанных в последние годы проектов детальной планировки. Главная идея нового генплана заключается в создании единого города, объединяющего Старый и Новый. Юго-восточный район Караганды, где началось интенсивное строительство, станет местом формирования современного центра города.
Суммарный прирост тепловых нагрузок в зоне центрального теплоснабжения г. Караганды по перспективной застройке в период до 2030 года ожидается
388 Гкал/ч. Основная доля прироста перспективного потребления тепловой энергии приходится на жилые объекты.
Теплоснабжение г. Караганды в настоящее время осуществляется от двух основных теплоисточников ТЭЦ-1 и ТЭЦ-3. ТЭЦ-1 рассчитана на потребителей части Нового Города. ТЭЦ-3 осуществляет теплоснабжение: частично Нового Города, Нового Майкудука, Пришахтинска, ст. Караганда-Сортировочная.
Централизованное теплоснабжение с комбинированной выработкой тепловой и электрической энергии на ТЭЦ - наиболее рациональный способ использования топливных ресурсов для теплоснабжения. Благодаря существенным экономическим, экологическим и социальным преимуществам, эта система стала доминирующей системой теплоснабжения в крупных городах Казахстана, в том числе и в г. Караганде.
Для обеспечения теплом вновь осваиваемые территории города в перспективе до 2030 года предлагается реконструкция и расширение источников тепловой энергии с увеличением мощности оборудования. Теплоснабжение проектируемой жилой застройки предполагается
осуществлять централизованно - от ТЭЦ-3.
Для подачи тепла в системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха предпочтение отдается горячей воде, при которой поступление тепла поддается центральному качественному регулированию. Система теплоснабжения г. Караганды -открытая, двухтрубная. Теплоноситель для нужд отопления, вентиляции и горячего водоснабжения перегретая вода с параметрами: Т1=120°С; Т2=70°С.Так как по тепловым сетям одновременно подается теплота на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, от источника тепла требуется оптимальное регулирование отпуска тепла потребителям. Построение графика центрального качественного регулирования отпуска теплоты по отопительной нагрузке основано на определении зависимости температуры сетевой воды в подающей и обратной магистралях от температуры наружного воздуха. Для зависимых схем присоединения отопительных установок к тепловым сетям температуру
воды в подающей Г и обратной Г магистралях в течение отопительного периода рассчитываем по выражениям [1]:
Т^ = t; + At
f Л«,8
<t -1, ^
Vtl - to J
+ (Ar- 0,50) ;
t -t
Т = t; + At
f \0,8 't - t, A
V t - to J
t -t - 0,50-—;
t -t
l o
где Д - температурный напор нагревательного прибора:
. тэ +Т2 At = э 2
2
95 + 70 10 -t, =--18 = 64,5
0С,
(1) (2)
(3)
2
- расчетная температура наружного воздуха для расчета систем отопления и вентиляции, принята в соответствии с СП РК 2.04-01-2017 «Строительная климатология», для г. Караганда равняется -28,9 0С (средняя температура наиболее холодной
пятидневки); Гэ -температура воды в подающем трубопроводе системы
¿0 =-28,9
отопления после элеватора при 0
0С, равна 950С; Г2 - температура воды в обратном трубопроводе после системы
L =-28,9
' 0C, равна 700С;
где
Т
отопления при Дт^-Гз = 120-70 = 50 ос-
температура воды в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети при расчет-
ной температуре наружного воздуха; 0 - Задаваясь различными значениями ^, в
расчетный перепад температур воды в ме- пределах от +80С до -28,90С, определяем стной системе отопления,
-95-70-25 ^. Полученные результаты сводим в
э 2 0С. таблицу.
Таблица. Температура сетевой воды в подающем и обратном теплопроводах
tH Температура наружного воздуха, 0С
т, 0С 8 5 -5 -10 -15 -20 -25 -28,9
т1 44,7 51,9 72,9 83,1 93,1 102,9 112,6 120
т2 34,1 37,6 48,3 53,2 57,9 62,4 66,7 70
По полученным значениям стрюим график (рис. 1).
+8 +5 -10 -20 -28,9 "С
Рис. 1. Расчетный температурный график теплосети
Минимальная температура сетевой воды в подающей магистрали открытых систем теплоснабжения принимается
равной 60 0С.Как видно из рисунка 1
*
г2 = 60 0С при ** =_2° 0С. Следовательно, в интервале температур наружного воздуха -20...-28,9 0С, когда г2 > 60 0С водораз-бор на горячее водоснабжение осуществляется только из обратного трубопровода.
Важнейшей функцией системы центрального теплоснабжения является доведение произведенной на теплоисточниках теплоты до потребителей наиболее надежным и экономичным образом. Исходя из прироста тепловых нагрузок предлагается развитие транспортировки тепла за счет
строительства новых тепловых сетей. Ввиду широкого распространения открытых систем теплоснабжения, основным в перспективе станет двухтрубная система теплоснабжения, с автоматизированными индивидуальными тепловыми пунктами. Автоматизированные тепловые пункты предназначены для поддержания в системах теплоснабжения потребителей стабильных гидравлических и температурных режимов.
Диаметры подающего и обратного трубопроводов двухтрубных водяных тепловых сетей при совместной подаче тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение должны приниматься одинаково согласно МСН 4.02-02-2004 «Тепловые
сети». Критерием для определения оптимального диаметра тепловых сетей являются удельные потери давления на трение в трубопроводе, максимальное значение которых допускается для участков водяных тепловых сетей от источника тепла до наиболее удаленного потребителя до 78 Па/м [2]. Условный диаметр трубопроводов тепловой сети, при расчетном расходе теплоносителя равном 388 Гкал/ч, принят Ду - 1000 мм. Для повышения надежности и сокращения тепловых потерь при транспортировке тепла рекомендуется бесканальная прокладка теплопроводов с пенополиуретановой изоляцией в полиэтиленовой оболочке и системой контроля увлажнения изоляции, а также и другие виды изоляции, не уступающие пенопо-лиуретановой по качеству. Применение новых конструкций теплопроводов дает возможность увеличить срок службы до 30-40 лет; снизить тепловые потери,
уменьшить время прокладки; исключить влияние блуждающих токов, исключить аварийность, благодаря обязательной установке системы оперативного дистанционного контроля, снизить капитальные, эксплуатационные и ремонтные затраты.
Будущая застройка расположена в селитебном районе г. Караганды. Территория в настоящее время свободна от застройки. В районе будущей застройки проходит теп-ломагистраль М-10, которая представляет собой систему трубопроводов по которой осуществляется теплоснабжение части Юго-Восточного жилого района. Тепловые сети в зависимости от рельефа поверхности земли города приняты от ТЭЦ-3 по промзоне и вдоль населенных пунктов. Пьезометрический график для теплопровода от источника тепла до конечного потребителя с учетом принятых параметров теплоносителя, рельефа трассы представлен на рисунке 2.
Рис. 2. Пьезометрический график тепловой сети
Согласно пьезометра для обеспечения гидравлического режима сетей теплоснабжения жилых массивов г. Караганды от ТЭЦ-3 до врезки в тепломагистраль М-5 необходимо предусмотреть строительство 4 зданий насосных.
Теплоснабжение города имеет большое социальное значение, повышение ее надежности, качества и экономичности является безальтернативной задачей.
Библиографический список
1. Теплоснабжение и вентиляция. Курсовое и дипломное проектирование / Под ред. проф. Б.М. Хрусталева. - М.: Изд-во АСВ, 2008. - 784 с.
2. Ширакс З.Э. Теплоснабжение: пер. с латыш. - М.:Энергия, 1979. - 256 с.
RESEARCH AND FORECASTING OF BUILDINGS ENERGY CONSUMPTION, TAKING INTO ACCOUNT THE DYNAMICS OF PERSPECTIVE URBAN PLANNING
OF KARAGANDA
S.M. Khassenova, Graduate Student Karaganda State Technical University (Kazakhstan, Karaganda)
Abstract. The aim of the article is the development of a long-term plan for providing heat to facilities under the general construction plan of the city of Karaganda. Identify the best technical solutions for selecting heating energy sources and heating networks to cover existing capacity and increasing heat loads over the estimated period of time, allowing for improved quality, reliability and efficiency of the heating system with minimal financial cost to implement these solutions.
Keywords: heating system, heat carrier, energy consumers, water heating, heating networks.
