Автоматизация теплового пункта гражданского здания

- обеспечивать давление теплоносителя в трубопроводах в пределах, допустимых для элементов систем и самого теплового пункта;

- гарантировать заполнение систем теплоносителем и защищать их от опорожнения;

- обеспечивать невскипание перегретого теплоносителя в верхних точках систем теплопотребления;

- при необходимости ограничивать предельный расход теплоносителя;

- осуществлять автоматическую гидравлическую балансировку тепловых сетей.

Поскольку системы вентиляции в настоящем дипломном проекте не рассматриваются, узел присоединения систем вентиляции также не будет рассмотрен.

Узел присоединения системы ГВС (V)

Способ приготовления горячей воды для хозяйственно-питьевых нужд определяется принятой в регионе схемой централизованного теплоснабжения.

При закрытой системе теплоснабжения нагрев водопроводной воды для ГВС производится, как правило, в скоростных водоподогревателях. В качестве водоподогревателей в современных системах горячего водоснбжения рекомендуется использовать пластинчатые водоподогреватели, которые производит фирма «Danfoss». Для небольших зданий, а также в целях обеспечения гарантированного запаса горячей воды (по требованию заказчика) допускается применение емкостных водоподогревателей.

Скоростные водоподогреватели могут присоединяться к системе теплоснабжения по одноступенчатой параллельной или двухступенчатой смешанной схеме. При двухступенчатой схеме в холодный период года водопроводная вода сначала подогревается обратным теплоносителем после системы отопления в первой ступени, а затем доводится до требуемой температуры во второй ступени первичным теплоносителем из тепловой сети. В теплый период года водопроводная вода нагревается только за счет сетевого теплоносителя, который в это время проходит последовательно через обе ступени водоподогревателя.

Узел присоединения системы отопления (VI)

Контур отопления на принципиальной схеме приведенной на рисунке 2.4 присоединен к внешней тепловой сети по зависимой схеме.

Зависимая схема присоединения системы отопления — самая распространенная в настоящее время. По требованиям нормативных документов она является приоритетной. Эта схема присоединения применяется, прежде всего, при одинаковом графике регулирования температуры теплоносителя в тепловой сети и в системе отопления. Основным критерием ее использования в других случаях является предписание теплоснабжающей организации.

Зависимая схема не требует использования дорогого тепломеханического оборудования. Главным ее элементом является насос, который необходим при автоматизации узла, а также при применении радиаторных терморегуляторов в системе отопления. Гидроэлеватор в качестве побудителя циркуляции не рассматривается как устройство, создающее недостаточные напоры и не поддающееся автоматизации.

Насос рекомендуется устанавливать в контуре системы отопления на подающем или обратном трубопроводе. Он подбирается на расчетный расход теплоносителя в системе отопления и при напоре, соответствующем суммарным потерям давления в ней с запасом в 10 %.

Автоматизация зависимо присоединенной к тепловой сети системы отопления осуществляется с помощью электронных регуляторов температуры (погодных компенсаторов).

2.2.1 Расчет тепловых нагрузок здания для выбора технологического оборудования отопительного теплового пункта

В настоящем дипломном проекте в качестве отапливаемого здания рассматривается пятиэтажное жилое здание с габаритными размерами 10х60х15 м. Поскольку отапливаемое здание является жилым, помимо нагрузки отопления в нем имеется нагрузка горячего водоснабжения. Количество жильцов равно 350 человек. Для выбора технологического оборудования отопительного теплового пункта необходимо вычислить расчетные расходы теплоты на отопление, а также среднечасовой расчетный и максимально часовой расходы теплоты на горячее водоснабжение, суммарную тепловую мощность систем отопления и ГВС.

По СНиП 2.04.07-86 наименьшей температурой воды в подающем трубопроводе для закрытых систем теплоснабжения, необходимым для подогрева воды, поступающей в системы горячего теплоснабжения потребителей должно быть не менее 70 °С, в нашем случае температура равна 95 °С.

Тепловые нагрузки принимают по проектным данным, если в результате обследования установлено соответствие проектам систем отопления и горячего водоснабжения. При отсутствии проектов или их несоответствии фактическим данным тепловые нагрузки для жилых зданий – по удельным характеристикам [5].

Расчетные расходы теплоты (Гкал/ч) на отопление жилых зданий определяют по укрупненным показателям:

, Гкал/ч,                (2.4)

где q – удельная отопительная характеристика здания при tн.р= минус 30 0С,

кал/(м3*ч*0С), q = 0,40 ккал/(м3*ч*0С);

a - поправочный коэффициент, учитывающий климатические условия и применяемый в случаях, когда расчетная температура наружного воздуха отличается от 30 0С, a = 0,95;

V – объем здания по наружному обмеру, м3, V = 10*60*15 = 9000м3;

tв – расчетная температура внутри здания, 0С, tв = 20 0С;

tн.р – расчетная температура наружного воздуха, 0С, tн.р = минус 33 0С;

Qот = 0,95×0,40×9000×(20-(-33)) ×10-6=0,18126 Гкал/ч = 210.03 кВт.

Расход воды на отопление рассчитывается по формуле:

,                           (2.5)

где -расход на отопление, ;

-тепловая нагрузка на отопление, Гкал/ч;

-температура в падающем и обратном трубопроводах, 0С

(95 – 70 0С соответственно).

.

Расходы теплоты системы горячего водоснабжения

Расход горячей воды среднечасовой за сутки наибольшего потребления определяется по формуле:

,         (2.6)

где N - число потребителей равно 350 человек;

A - норма расхода горячей воды на одного потребителя, 120л;

Gсрг – среднечасовой расход воды на горячее водоснабжение, м3/ч;

10-3 – коэффициент перевода расхода воды из л/ч в м3/ч.

Максимально часовой расход горячей воды:

,        (2.7)

где Gсрг – среднечасовой расход воды на горячее водоснабжение, м3/ч;

Gмаксг – максимально часовой расход воды на горячее водоснабжение, м3/ч;

к - коэффициент часовой неравномерности (при N=350, к=3,55).

Среднечасовой расход горячей воды:

,                       (2.8)

где -температура холодной воды, 5 0С;

-температура горячей воды для закрытых, 55 0С.

Среднечасовой расчетный и максимально часовой расходы теплоты на горячее водоснабжение (Гкал/ч) определяют по формулам:

,                            (2.9)

Qгcp = 1.75 х 50 х 0.001 = 0.0875 Гкал/ч = 101,5 кВт,

,                       (2.10)

Qгмакс = 6,2125 * 50 * 0,001 = 0,310625 Гкал/ч = 360,325 кВт,

где 55 – принятая температура горячей воды;

-температура холодной воды, 5 0С;

Gсрг – среднечасовой расход воды на горячее водоснабжение, м3/ч;

Gгмакс- максимально часовой расход горячей воды, м3/ч.

Суммарный расход теплоты на системы отопление и горячего водоснабжения жилого здания можем рассчитать по формуле:

,      (2.11)

где Qå - суммарный расход теплоты на отопление и ГВС, Гкал/ч;

Qотср - расход теплоты на отопление, Гкал/ч;

Qгмакс - расход теплоты на горячее водоснабжение, Гкал/ч.

2.2.2 Выбор технологического оборудования автоматизированного теплового пункта

2.2.2.1 Выбор регулятора перепада давления для систем отопления и горячего водоснабжения

Автоматические регуляторы перепада давления – устройства, стабилизирующие располагаемое давление регулируемого участка на заданном уровне. Регуляторы перепада давления имеют многообразное конструктивное исполнение, позволяющее применять их для любых проектных решений по стабилизации давления теплоносителя. Они могут быть с внутренней или наружной резьбой, с фланцами, с приварными патрубками. Каковы бы ни были конструктивные отличия регуляторов перепада давления все они основаны на одном принципе работы – начальном уравновешивании давления пружины настройки 10 и давления теплоносителя, передаваемого через гибкую диафрагму (мембрану) 7 (рисунок 2.6).

Диафрагма – измерительный элемент. Она воспринимает импульсы давления с обеих сторон и сопоставляет их разницу с заданной величиной, устанавливаемой посредством соответствующего сжатия пружины рукояткой настройки 9. Каждому числу оборотов рукоятки настройки соответствует автоматически поддерживаемый перепад давления. При наличии рассогласования образующаяся активация диафрагмы передается на шток 5 и перемещает затвор клапана 2 относительно регулирующего отверстия. Импульс давления попадает в подмембранное и надмембранное пространство, образуемое крышками 6 и 8, через перепускное отверстие 12 и штуцер 11.

Выбор регулятора осуществляют по его максимальной пропускной способности. Следует стремиться к тому, чтобы требуемая пропускная способность регулятора была ниже максимальной пропускной способности, но не более чем на 70 %. Требуемый автоматически поддерживаемый перепад давления, либо автоматически поддерживаемое давление регулятором должно находиться примерно в середине регулируемого им диапазона. Установку регулятора на требуемый перепад давления, либо на давление осуществляют соответствующим поворотом гайки настройки.

Исходной величиной для выбора перепада давлений на регулирующих клапанах теплового пункта является перепад давлений в трубопроводах тепловой сети на вводе в здание (на узле ввода теплового пункта) ΔРс. В соответствии с требованиями нормативных документов этот перепад должен быть не менее 1,5 бар. Обычно перепад давлений на вводе в здание принимается по официальным данным теплоснабжающей организации с запасом 10 % (0,9ΔРс) [8].

Регулятор перепада давления для систем отопления и горячего водоснабжения выбирается программой «Danfoss SAC Selector» версии 1.1 (#"OLE_LINK2">«Heat Exchanger Calculation Tool» производства фирмы «Danfoss». В программу вводится максимально часовая мощность системы горячего водоснабжения, расход горячей воды и температуры входящей и выходящей из теплообменника сетевой воды. Пользовательский интерфейс программы приведен на рисунке 2.7. Технические параметры выбранного теплообменника приведены в таблице 2.7. Габаритные размеры теплообменника показаны на рисунке 2.8.

Таблица 2.7 – Параметры теплообменника для системы ГВС

A – 76 мм. B – 158 мм. C – 65 мм. D - 235 мм. E - 188 мм. F – 460 мм. Lmax – 500мм.

T11 на входе греющего контура

T12 на выходе греющего контура

T21 на входе нагреваемого контура

T22 на выходе нагреваемого контура

2.2.2.4 Выбор циркуляционных насосов для контуров отопления и горячего водоснабжения

Насос является основным элементом водяной инженерной системы здания. Его работа полностью взаимосвязана со всем оборудованием системы, в том числе и запорно-регулирующей арматурой. От их совместной работы зависит эффективность функционирования всей системы. Особенно это касается систем с переменным гидравлическим режимом, где регулирование расходом теплоносителя приводит к изменению гидравлических и электрических параметров насоса.

Подбирают насос по расчетному расходу и потерям давления в системе при частично закрытых терморегуляторах

Для системы отопления следует выбрать насос с расчетным расходом теплоносителя более 7,2524 м3/ч. и напором насоса больше 9 м. Допустимая температура перекачиваемой среды насоса до 1000С.

Параметры циркуляционного насоса Wilo TOP-S 30/10 EM достаточны для применения его в системе отопления. Внешний вид насоса Wilo TOP-S 30/10 EM показан на рисунке 2.9.

Циркуляционный насос с резьбовым соединением Wilo TOP-S 30/10 EM применяется в системах охлаждения, водяного отопления, кондиционирования.

К основным достоинствам можно отнести простой монтаж, надежность в работе, три ступени частоты вращения. Насос состоит из чугунного корпуса, вала из нержавеющей стали и рабочего колеса, изготовленного из композитных материалов. Допустимые перекачиваемые жидкости: вода систем отопления и водогликолевая смесь. Данные циркуляционного насоса Wilo TOP-S 30/10 EM для контура отопления получены из сайта #"#">#"1.files/image017.gif">                                    (4.1)

где ЕН – нормируемая минимальная освещенность, лк (определяется по таблице). Работу оператора, в соответствии с этой таблицей, можно отнести к IV разряду зрительной работы, следовательно, минимальная освещенность будет Е = 300 Лк при газоразрядных лампах;

kз- коэффициент запаса, учитывающий уменьшение светового потока лампы в результате загрязнения светильников в процессе эксплуатации (его значение определяется по таблице коэффициентов запаса для различных помещений и в нашем случае k = 1,3);

S - площадь освещаемого помещения ( в нашем случае s = 28 м2 );

z - отношение средней освещенности к минимальной (обычно принимается равным 1,2-1,5 , пусть z = 1,2);

n - коэффициент использования, (выражается отношением светового потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп и исчисляется в долях единицы; зависит от характеристик светильника, размеров помещения, окраски стен и потолка, характеризуемых коэффициентами отражения от стен (Рс) и потолка (Рп)). Значение n определим по таблице коэффициентов использования различных светильников. Для этого вычислим индекс помещения по формуле:

i = AB/[h(A+B)],                                        (4.2)

где А – длина помещения теплового пункта, м;

В – ширина помещения теплового пункта, м;

h – высота помещения теплового пункта, м.

подставив значения, получим i =1,018.

Зная индекс помещения i, Рс, Рр и Рп, по таблице находим n = 0,33. Подставим все значения в формулу для определения светового потока Ф:

Для обеспечения световым потоком помещение теплового пункта равным 9927,3 Лм, необходимо выбрать четыре люминесцентные лампы мощностью 80 Вт. При выборе осветительных приборов используем светильники типа ОД. Выбранные светильники с лампами рекомендуется установить на потолке помещения теплового пункта в два ряда, по два светильника в каждом ряду, поскольку такое освещение гарантирует равномерное и достаточное освещение для зрительной работы IV разряда.

4.4 Пожарная безопасность

Причинами пожара и возгораний в помещении теплового пункта являются:

- неправильное устройство и неисправность или нарушение режима работы аппаратуры узла учета, электронного регулятора теплопотребления;

- неисправность и перегрузка технологического оборудования блочного теплового пункта (двигатели циркуляционных насосов контуров отопления и ГВС, редукторные электроприводы);

- перегрузка электрических сетей, износ изоляции электропроводки и короткое замыкание;

- неправильное заземление электрооборудовании;

- несоблюдение рабочим персоналом правил пожарной безопасности;

- неосторожное обращение с огнем (курение в неположенных местах, небрежное и неосторожное проведение газо- сварочных работ на тепловом пункте).

Горючими элементами могут быть:

- перегородки, двери;

- составляющие части блочного теплового пункта, такие как

ластиковые корпуса редукторных электроприводов, резиновые прокладки между фланцевыми соединениями;

- панель электронного регулятора теплопотребления;

- изоляция электропроводки;

- шумоизоляционные пластиковые, полимерные материалы теплового

пункта;

- скопившийся мусор.

Для ликвидации пожара возникшего в помещении теплового пункта в начальной стадии применяются первичные средства пожаротушения: сухой песок, асбестовые одеяла, кошмы, внутренние пожарные водопроводы, огнетушители ручные и передвижные.

Большое значение для защиты от пожаров является правильный выбор огнетушащего вещества. Поскольку аппаратура узла учета, электронный регулятор теплопотребления и редукторные электроприводы являются дорогостоящими, в случае пожара применение воды и пены в качестве огнегасящего средства должно быть совсем исключено. В этом случае используются порошковые огнетушители типа ОП-2, ОП-10, ОПС-10.

Необходимо оснастить помещение теплового пункта автоматизированной системой оповещения пожара и установить централизованную систему сигнализации, которая при возникновении пожара сигнализируется на пульте диспетчера пожарной службы.

Для этой цели рекомендуется оборудовать помещение датчиками дыма и термодатчиками.

Аудитория имеет площадь 28 м2. Так как аудитория занимает площадь менее 200 м2, то в помещении предусматривается один эвакуационный выход. Проходы в помещении, коридоры и рабочие места не следует загромождать различными предметами.

При возникновении пожара в помещении теплового пункта необходимо производить эвакуацию людей согласно плану, изображенного на рисунке 4.2.

Стрелками показано предполагаемое направление движения людей при экстренной эвакуации.

	Во двор

5. Промышленная экология

В разделе промышленной экологии рассмотрены вопросы негативного влияния оборудования, применяемого для автоматизации систем отопления и горячего водоснабжения. В основе автоматизации системы отопления с зависимым присоединением к тепловым сетям лежит электронный регулятор «ECL Comfort-300», термоэлектрические сопротивления и другие электронно-измерительные приборы, а также в качестве исполнительного механизма в системе регулирования отпуском теплоты применяется редукторные электропривода. Целью настоящего раздела является описания вредного влияния ЭМИ и ЭМП, излучаемые от вышеперечисленных оборудований на организм человека и на окружающую среду, а также определение мер по защите от вредного влияния ЭМИ И ЭМП на здоровье человека и на окружающую среду.

В процессе жизнедеятельности человек постоянно находится в зоне действия электромагнитного (ЭМ) поля Земли. Такое поле, называемое фоном, считается нормальным и не наносит здоровью людей никакого вреда.

Электромагнитное поле (ЭМП) - физическое поле движущихся электрических зарядов, в котором осуществляется взаимодействие между ними. Частные проявления ЭМП - электрическое и магнитное поля. Поскольку изменяющиеся электрическое и магнитное поля порождают в соседних точках пространства соответственно магнитное и электрическое поля, эти оба связанных между собой поля распространяются в виде единого ЭМП [14].

Экспериментальные данные свидетельствуют о высокой биологической активности ЭМП во всех частотных диапазонах. При относительно высоких уровнях облучающего ЭМП современная теория признает тепловой механизм воздействия. При относительно низком уровне ЭМП (к примеру, для радиочастот выше 300 МГц это менее 1 мВт/см2) принято говорить о нетепловом или информационном характере воздействия на организм. Многочисленные исследования в области биологического действия ЭМП позволят определить наиболее чувствительные системы организма человека: нервная, иммунная, эндокринная и половая. Эти системы организма являются критическими. Реакции этих систем должны обязательно учитываться при оценке риска воздействия ЭМП на население.

Люди длительное время подвергающиеся электромагнитному излучению в большей степени подвергаются психологическим стрессам, функциональным нарушениям центральной нервной системы, болезням сердечно-сосудистой системы. По результатам исследований можно сделать выводы и о вероятности гормональных сдвигов и нарушений иммунного статуса человека.

Электронный регулятор при выполнении своих функций излучает на окружающую среду электромагнитное излучение. Продолжительная работа с электронным регулятором влечет за собой появление головных болей, болезненные ощущения в области мышц лица и шеи, ноющие боли в позвоночнике, резь в глазах, слезоточивость, нарушение четкого видения, боли при движении рук. Электронный регулятор и встроенный дисплей является источником:

- электромагнитного поля;

- электростатического поля;

- слабых электромагнитных излучений в низкочастотном и высокочастотном диапазонах (2 Гц – 400 кГц);

- рентгеновского излучения;

- ультрафиолетового излучения;

- инфракрасного излучения;

- излучения видимого диапазона.

В результате исследований о влиянии электронной техники на организм человека были накоплены данные о неблагоприятном действии магнитных и электромагнитных полей на организм человека и окружающую среду. Работами ученых было установлено, что, во-первых, нервная система человека, особенно высшая нервная деятельность, чувствительна к ЭМП, и, во-вторых, что ЭМП обладает так называемым информационным действием при воздействии на человека в интенсивностях ниже пороговой величины теплового эффекта.

Страницы: 1, 2, 3, 4