Реферат Основные направления работы в городском хозяйстве
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Содержание
Введение 3
1. Электроснабжение городского хозяйства 4
2. Система теплоснабжения 18
3. Системы и схемы водоснабжения 36
Заключение 43
Список литературы 46
Введение
Наружные инженерные сети являются одним из важных элементов инженерного благоустройства городских территорий. Инженерные сети предназначены для комплексного и полного обслуживания нужд населения, культурно-бытовых предприятий и потребностей промышленности.
Инженерные коммуникации бывают подземными, наземными и надземными.
Инженерное обеспечение представляет собой совокупность систем водоснабжения, канализации, электро-, газо и теплоснабжения, призванных обеспечить функционирование и дальнейшее развитие города.
К подземным инженерным сетям относятся трубопроводы, кабели и коллекторы.
В подземном хозяйстве города используют трубопроводы различного назначения: трубопроводы, сети водоснабжения (хозяйственно-питьевые, противопожарные, горячего и промышленного водоснабжения, поливомоечные).; трубопроводы канализации (бытовых, дождевых и промышленных вод); трубопроводы тепло- и газоснабжение.
Кабельные сети включают в себя электрические сети высокого и низкого напряжения, предназначенные для электроснабжения (в том числе наружное освещение и обеспечение электротранспорта), и кабели слабого тока для телеграфной и телефонной связи, радиовещания и сигнализации специального назначения.
Основную сеть трубопроводов, каналов и кабелей размещают под улицами и площадями городов (населенных пунктов), и они образуют сложные подземные системы. Подземные инженерные сети проектируются комплексно, с учетом начертания улично-дорожной сети города. По заданной категории дороги устанавливают параметры элементов проектируемой улично-дорожной сети, под которой размещаются инженерные сети.
1. Электроснабжение городского хозяйства
Электрическими станциями называют комплекс взаимосвязанных инженерных сооружений, оборудования и коммуникаций, предназначенный для превращения природных энергоресурсов в электроэнергию. Процесс производства электроэнергии отличается однородностью и массовостью продукции. Однородность продукции открывает путь к типизации основных видов электростанций и серийности выпуска небольших типоразмеров унифицированного оборудования: котлоагрегатов, турбин, генераторов и трансформаторов. Важной особенностью современных электростанций является установка небольшого количества (4-6) очень крупных агрегатов - энергетических блоков единичной мощностью от 200 до 1200 МВт. Концентрация энергопроизводства ведет к снижению единовременных затрат и ежегодных расходов на электростанциях. Массовость, огромные масштабы производства электроэнергии, делают особенно важным повышение эффективности использования первичных энергоресурсов. При массовом производстве даже очень небольшие изменения экономичности дают существенную экономию народнохозяйственных затрат.
Для электростанций является неизбежным переменный режим работы, так как процесс производства электроэнергии должен непрерывно и точно следовать за процессом ее потребления. Эта особенность условий работы электростанций существенно отличает их от предприятий других отраслей промышленности.
Отмеченные особенности электрических станций определяют основные требования, которые сводятся к требованиям высокой надежности и экономичности энергопроизводства. Эти требования должны рассматриваться неразрывно, но при этом надежность энергообеспечения потребителей имеет приоритет. Прежде всего потому, что перерыв в подаче электроэнергии ведет к прекращению работы ее потребителей, уменьшению выпуска и к массовому браку продукции, а в некоторых случаях и к аварии основного оборудования потребителей. По этим причинам среди всех мер обеспечения надежности специфическими для энергетики являются обязательное требование наличия резервов мощности, дублирование основных агрегатов и коммуникаций, а также объединение электростанций в энергосистемы.
Районные энергетические системы представляют собой совокупность электростанций, повышающих и понижающих подстанций, связанных линиями электропередачи. Дальнейшая централизация достигается объединением при помощи межсистемных линий электропередачи районных энергосистем в объединенную энергосистему, на базе которых формируется единая энергетическая система страны.
По назначению электростанции разделяются на городские, снабжающие энергией города и населенные пункты, промышленные, обеспечивающие энергией технологические нужды производства, и районные, снабжающие электроэнергией всех потребителей, расположенных на больших территориях. В настоящее время основным видом электростанций являются государственные районные электростанции (ГРЭС).
В зависимости от вида используемого природного энергоресурса различают следующие типы электростанций.
Тепловые (ТЭС), использующие химически связанную энергию органического топлива, которая высвобождается в процессе горения топлива, а полученная теплота используется для превращения в механическую работу и далее в электрическую энергию.
Атомные (АЭС), на которых в качестве источника энергии используется процесс деления ядер атомов изотопов урана-235, плутония-239, сопровождающийся выделением большого количества теплоты. Полученная теплота отводится через систему охлаждения реактора, а затем используется так же, как и на обычных тепловых электростанциях.
Гидравлические (ГЭС), использующие потенциальную энергию напора воды речных стоков или приливов и отливов.
Ветровые (ВЭС), использующие в качестве источника кинетическую энергию движения воздушного потока. Особенностями ВЭС является малая мощность агрегатов и зависимость выработки электроэнергии от наличия и скорости ветра.
Солнечные (ГелиоЭС), использующие энергию излучения солнца для прямого преобразования в электроэнергию с помощью фотоэлектрических элементов, а также для получения теплоты, которая затем превращается в электроэнергию по схеме обычных тепловых электростанций.
Геотермические электростанции, использующие теплоту земной коры в районах активного проявления вулканической деятельности с последующим преобразованием в электроэнергию по технологии тепловых электростанций.
В настоящее время основным типом электростанций является ТЭС, на долю которых приходится около 80% общей выработки электроэнергии в нашей стране. Тепловые электростанции подразделяются на конденсационные (КЭС), вырабатывающие только электроэнергию, и теплофикационные (ТЭЦ), на которых осуществляется комбинированное производство электрической и тепловой энергии в виде пара или горячей воды для теплоснабжения потребителей. Тепловые электростанции различаются и по первичному двигателю, используемому для привода электрического генератора. В настоящее время в качестве первичных двигателей на тепловых электростанциях используют: 1) двигатели внутреннего сгорания -бензиновые, дизельные или газовые, мощностью от нескольких киловатт до 50 МВт, с КПД выработки электроэнергии от 30 до 50%, а при утилизации теплоты - до 85%; 2) газовые турбины, использующие смесь продуктов сгорания топлива и воздуха, мощностью от 200 кВт до 200 МВт, с КПД от 20 до 40%, а при утилизации теплоты до 80-85%; 3) паровые турбины, рабочим телом в которых является пар под давлением до 240 бар и температурой до 560°С, мощностью от 0,75 до 1200 МВт, с КПД до 40%, а при утилизации теплоты отработанного пара до 80-85%. На современных ТЭС основным видом первичного двигателя являются паровые турбины.
Осуществление непрерывного процесса превращения теплоты в работу с использованием ограниченного объема рабочего тела возможно лишь при осуществлении круговых процессов (циклов) изменения его состояния.
Сущность рабочего процесса на ТЭС составляет последовательность энергетических превращений. Для каждой стадии этого процесса справедлив закон сохранения вещества и энергии, т. е. соответствие между подведенной энергией, полезной составляющей и потерями энергии.
Термический КПД идеального кругового процесса будет зависеть от относительной величины (Готв/Гподв), теоретически неизбежных при данной форме и параметрах цикла потерь теплоты в «холодный источник».
В рабочем процессе ТЭС в качестве подведенной энергии рассматривается химическая энергия сожженного топлива (Оюдв ~ В <2н)-Конечным продуктом этого процесса на КЭС является электроэнергия (бшл = 860 W), а на ТЭЦ - электроэнергия и теплота, отпущенная из регулируемых отборов турбин потребителям (Qnon ~ 860 W + Qr).
Состав потерь в рабочем процессе ТЭС является вполне определенным:
• теоретически неизбежные потери в холодный источник, величина которых определяется термическим КПД процесса, составляющим 40-60%;
• дополнительные потери в холодный источник вследствие отклонения реальных процессов от идеальных, величина которых определяется внутренним относительным КПД турбин, равным 82-87%;
• потери теплоты в котлоагрегатах, величина которых определяется КПД энергетических котлов, равным 87-92%;
• механические и электрические потери, которые играют
скромную роль в тепловом балансе, так как механический КПД
турбин и электрический КПД генераторов составляют 97-99%
каждый;
• потери рассеивания теплоты в окружающей среде характеризуются величиной КПД теплового потока, равной 97-99%;
• потери вследствие затрат электроэнергии и теплоты на
собственные нужды ТЭС составляют 5-10%.
Наличие затрат энергии на собственные нужды ТЭС вызывает необходимость рассматривать две категории показателей тепловой экономичности станций:
• брутто, исчисляемые по выработке энергии;
• нетто, определяемые по отпущенной энергии.
Технология производства электроэнергии на ТЭС включает в себя несколько взаимосвязанных процессов: 1) топливоснабжения; 2) водоснабжения и водоотведения; 3) производство теплоты; 4) преобразования энергии в механическую работу; 5) генерирования электроэнергии; 6) утилизации и удаления отходов энергопроизводства.
Функционирование современных мощных ТЭС требует большого количества топлива, воздуха, воды и других ресурсов. Так, конденсационная ТЭС мощностью 2400 МВт сжигает 1060 т/ч антрацита, при этом используется 820 т/ч кислорода и образуется 10 млн м3/ч дымовых газов, содержащих 2350 т двуокиси углерода, 25 т паров воды, 34 т двуокиси серы, 9 т окислов азота, 2 т летучей золы. Кроме того, из топок котлов удаляется 34,5 т/ч шлаков, а из бункеров электрофильтров 193,5 т/ч золы. Расход воды на ТЭС связан как с компенсаций потерь рабочего тела, так и охлаждением пара в конденсаторе. Особенно значителен расход охлаждающей воды. Так, на конденсационной станции мощностью 2400 МВт этот расход соответствует 300-400 тыс. м3/ч.
Система топливоснабжения современной ТЭС представляет собой комплекс инженерных сооружений, коммуникаций и оборудования, предназначенных для разгрузки, складирования, подготовки и подачи топлива в котлоагрегаты. Твердое и жидкое топливо доставляются на ТЭС, как правило, железнодорожным транспортом. Поступающие на ТЭС железнодорожные составы твердого топлива автоматически взвешиваются на вагонных весах. Затем вагоны поступают в приемно-разгрузочное устройство, оборудованное эстакадами для приема саморазгружающихся вагонов или вагоно-прокладывателями со щелевыми бункерами и лопастными питателями. Для приема жидкого топлива (мазута) подъездные пути ТЭС имеют специальную эстакаду, оборудованную системой разогрева, слива и перекачки мазута. Природный газ на ТЭС подается по газопроводу в газораспределительную станцию.
Из приемно-распределительного устройства топливо подается на склад и в систему топливоподачи. Твердое топливо во избежание самовозгорания хранят в штабелях, уплотненных путем укатки. Хранение мазута производят в специальных резервуарах, которые могут быть наземными, полуподземными и подземными. Топливные склады ТЭС должны вмещать запасы топлива на 15-20 суток работы станции. Транспортировка твердого топлива по территории ТЭС и в котельную осуществляется ленточными транспортерами (конвейерами), жидкого и газообразного - по трубопроводам.
В системе топливоподачи твердого топлива предусматриваются установки и оборудование, обеспечивающие предварительное измельчение, подсушку и размол топлива в тончайшую пыль, которая вместе с воздухом подается в топку котлоагрегатов. Система топливоподачи мазута включает в себя фильтры, подогреватели и насосы, обеспечивающие подачу топлива к форсункам котлоагрегатов. Система газоснабжения включает в себя газораспределительные пункты и трубопроводы, обеспечивающие снижение давления, очистку и подачу природного газа на горелки котлоагрегатов.
Воздух, необходимый для горения топлива, подается при помощи дутьевых вентиляторов из верхней части помещения котельного цеха в воздухоподогреватели котлоагрегатов. Весь расход воздуха делится на две части: 1) первичный воздух, который подается в топку вместе с топливом через систему пылеприготовления, где он выполняет роль сушильного и транспортного агента и 2) вторичный воздух, который подается непосредственно в топку котла. При сжигании жидкого топлива воздух подается в форсунки, при сжигании газа - в горелки, а при необходимости и в топку котла.
Система водоснабжения ТЭС включает четыре взаимосвязанных подсистемы:
• подготовки питательной воды и конденсата, в состав которой входят трубопроводы, подогреватели низкого и высокого давления, питательный бак, деаэратор, конденсатные и питательные
насосы;
• охлаждения конденсаторов, в состав которой входят конденсаторы, водоводы, циркуляционные насосы, пруды-охладители или градирни, обеспечивающие охлаждение и конденсацию пара, отработанного в турбинах;
• восполнения добавочной воды, в состав которой входят трубопроводы, насосы сырой и добавочный воды, фильтры химводоочистки и деаэратор химочищенной воды;
• подпитки тепловой сети, в состав которой входят трубопроводы, сетевой деаэратор и подпиточные насосы.
Кроме того, вода на ТЭС используется для охлаждения: 1) масла и воздуха, используемых в турбогенераторах; 2) подшипников мельниц, дымососов и других механизмов, а также для удаления золы и шлаков.
Вода как рабочее тело поступает в экономайзер котлоагрегата, а затем в барабан и по спускным трубам в распределительные коллектора и экранные поверхности нагрева. При сгорании топлива в топке котла выделяется большое количество теплоты, часть которого путем теплообмена передается воде, которая испаряется. В пароперегревателе влажный пар перегревается и направляется в турбину, которая служит приводом электрического генератора.
Полученная электроэнергия передается через главное распределительное устройство, трансформаторы и линии электропередачи к потребителям. Часть выработанной электроэнергии через распределительное устройство собственных нужд направляется для электроснабжения самой ТЭС.
| |
Тепловой схемой электростанции называют чертеж, на котором показаны в условном изображении оборудование и коммуникации, которые используются в технологическом процессе преобразования тепловой энергии пара в электрическую энергию.
Современная электроэнергетика базируется на трехфазном переменном токе с частотой 50 Гц и стандартным напряжением: 127, 220, 380, 660 В и 3, 6, 10, 20, 35, ПО, 150, 220, 330, 500, 750 кВ. Применение трехфазного переменного тока объясняется экономической эффективностью установок и сетей, возможностью трансформации и передачи электроэнергии на большие расстояния, а также применения надежных, простых и экономичных асинхронных электродвигателей.
Электрическая часть каждой электростанции характеризуется схемой электрических соединений, на которой условными обозначениями нанесены все агрегаты, аппараты и электрические соединения между ними. Схемы электрических соединений разделяются на две части: 1) главные схемы, или первичные цепи, по которым электроэнергия передается от генераторов к электроприемникам, и 2) схема вторичных цепей, которые используются для соединения и питания релейной защиты, автоматики, приборов учета, контроля и управления.
Главные схемы электростанций выполняются, как правило, однолинейными, для одной фазы, что упрощает и придает им наглядность. На однолинейных схемах все элементы первичной цепи показываются в обесточенном состоянии. При выборе схемы электрических соединений электростанций руководствуются следующими соображениями. Если более 75% мощности станции передается в энергосистему, тогда целесообразно применение схемы блока «генератор-трансформатор», при которой генератор соединяется непосредственно с трансформатором без промежуточных звеньев.
В блочных схемах мощность трансформаторов должна быть равна мощности генераторов, а их количество равно числу генераторов. В установках свыше 150 кВт к одному трансформатору могут быть подключены два генератора станции.
Если нагрузка потребителей местного района и собственных нужд станции превышает 25% установленной мощности генераторов, тогда целесообразна схема, имеющая сборные шины генераторного напряжения, которые служат для приема и распределения электроэнергии от всех генераторов электростанции. В этом случае для связи с системой предусматривается установка двух трансформаторов суммарной мощностью, равной или несколько большей передаваемой в систему мощности.
Для генерации электроэнергии на тепловых электростанциях применяют синхронные генераторы трехфазного переменного тока, первичным двигателем которых могут служить двигатели внутреннего сгорания, паровые и газовые турбины.
Во время работы синхронного генератора его обмотки нагреваются. Для того чтобы температура нагрева не превышала допустимых значений, все турбогенераторы выполняются с искусственным охлаждением. Существуют две системы охлаждения: 1) поверхностное, при котором охлаждающий газ (воздух или водород) с помощью вентилятора подается внутрь генератора через воздушный зазор и вентиляционные каналы и не соприкасается с обмотками статора и ротора; 2) внутреннее, при котором охлаждающее вещество (газ или жидкость) непосредственно соприкасается с проводниками обмоток генератора. Отечественные турбогенераторы выпускаются с воздушным, водяным и водородным охлаждением. Чем эффективней система охлаждения, тем больше может быть мощность генератора при тех же габаритах. Так, переход от воздушного охлаждения к водяному позволяет увеличить мощность генератора в 4 раза.
Для преобразования напряжения трехфазного электрического тока на электростанциях устанавливают силовые трансформаторы, которые изготавливаются понижающими и повышающими напряжение, двух- и трехобмоточными, трех- и однофазные. Наибольшее распространение получили трехфазные двухобмоточные трансформаторы, у которых мощность из первичной обмотки низкого напряжения (НН) электромагнитным путем передается в обмотку высокого напряжения (ВН), при этом происходит увеличение напряжения. Повышение напряжения обеспечивает передачу электроэнергии на большие расстояния с минимальными потерями. Поэтому такие трансформаторы устанавливаются в линиях связи электростанций с энергосистемой и в блоках «генератор-трансформатор».
Конструкция силовых трансформаторов во многом определяется системой охлаждения обмоток. Большинство трансформаторов имеет масляное охлаждение - естественное, с дутьем и естественной циркуляцией, с дутьем и принудительной циркуляцией масла через радиаторы, развитая поверхность которых обеспечивает эффективный отвод тепла. Чем эффективней система охлаждения, тем больше может быть мощность трансформатора. Трансформаторы характеризуются следующими параметрами: 1) номинальное напряжение первичной и вторичной обмотки - это напряжение между выводами при холостом ходе трансформатора; 2) номинальная мощность - это мощность нагрузки при номинальной температуре охлаждающей среды и максимальным превышением температуры обмоток над охлаждающей средой не более 65°С; 3) номинальный ток любой обмотки трансформатора определяется по ее номинальной мощности и номинальному напряжению.
Кроме силовых трансформаторов, на электростанциях устанавливаются понижающие трансформаторы для питания собственных нужд (ТСН), а также измерительные трансформаторы тока (ТТ) и напряжения (ТН), которые служат для питания контрольно-измерительных приборов и схем релейной защиты и автоматики. Эти трансформаторы снижают напряжение, отделяют цепи высокого и низкого напряжения, что обеспечивает их безопасное обслуживание.
Соединение аппаратов в электрической установке станции между собой осуществляется неизолированными проводами и шинами, изолированными проводами и кабелями. В распределительных устройствах электростанций благодаря простоте монтажа, высокой экономичности и надежности наибольшее распространение получили жесткие и гибкие шины. В установках генераторного напряжения в зависимости от расчетного тока нагрузки применяют жесткие одно-, двух- и трехполосные алюминиевые шины. В открытых распределительных устройствах применяют гибкие шины, выполненные из алюминиевых или сталеалюминиевых проводов. Для крепления шин и изоляции их от заземленных частей применяются опорные, проходные и подвесные изоляторы, выполненные из электроизоляционного фарфора или специальных полимеров. Изоляторы для наружной установки имеют развитую ребристую поверхность, благодаря чему сохраняется необходимая электрическая прочность при атмосферных осадках,
Для соединения отдельных элементов на электростанциях широко используют трех- и четырехжильные кабели. Кабели имеют токоведущие жилы (одно- или многопроволочные) из меди или алюминия, изолированные бумажными лентами, резиной или поли-винилхлоридной оболочкой. Кабели, как правило, имеют общую поясную изоляцию, оболочку или бронирование стальной лентой.
В электроустановках напряжением свыше 1000 В цепи присоединяются к сборным шинам через разъединители и выключатели высокого напряжения. Выключатели служат для включения и отключения электрических цепей высокого напряжения под нагрузкой, а также для их отключения в аварийных режимах, например, при коротких замыканиях. Они должны за минимальное время отключить цепь при коротких замыканиях, чтобы не допустить развития аварии. Поэтому основной характеристикой выключателя является его отключающая способность, т. е. наибольший ток, который он способен надежно отключить. По конструкции и способу гашения электрической дуги различают воздушные, масляные боковые, маломасляные, вакуумные и элегазовые выключатели. В сетях 6-10 кВ наибольшее распространение получили маломасляные и вакуумные, а в сетях свыше 10 кВ - элегазовые выключатели. Контактная система каждой фазы выключателя вместе с гасительной камерой, как правило, помещается в бак цилиндрической формы с трансформаторным маслом или в специальную камеру, которая заполняется газовой смесью или в ней создается вакуум. Здесь масло, вакуум или газ служат для гашения электрической дуги за 0,015-0,025 с, что гарантирует сохранность оборудования и ЛЭП при возникновении аварийных ситуаций. Отключение выключателя происходит под действием релейной защиты с помощью специального механизма. Достоинствами этих выключателей являются небольшой вес и размеры, надежность и удобство эксплуатации.
Кроме выключателей в цепях высокого напряжения устанавливаются разъединители, которые предназначены для отключения и включения цепей при отсутствии в них тока. По конструкции разъединители напоминают рубильники и в отключенном состоянии создают видимый разрыв цепи тока, обеспечивая тем самым безопасность проведения ремонтных работ в электроустановках свыше 1000 В. На отходящих линиях электропередачи, кроме шинных, устанавливаются и линейные разъединители, отключение которых не позволяет подать напряжение к месту работы по линии электропередачи. Для защиты линий электропередачи собственных нужд электростанций предназначены предохранители. Основным элементом предохранителя является плавкая вставка, включаемая в рассечку с защищаемой цепью, сгорание которой при перегрузке или коротком замыкании приводит к отключению поврежденного элемента. Для облегчения гашения дуги плавкая вставка выполняется из ряда параллельных проволок малого сечения или тонких медных пластин, помещенных в фарфоровый корпус и засыпанных кварцевым песком.
Бесперебойное снабжение потребителей может быть обеспечено только при правильно выбранной схеме электростанции. Основными требованиями, предъявляемыми к схемам, являются надежность работы установок, гибкость схемы, удобство оперативных переключений и вывода в ремонт оборудования, что обеспечивает экономичность и надежность работы электростанций.
Расчет и выбор основного оборудования ТЭС
Представление о рабочем процессе и оборудовании, используемом на ТЭС, дают принципиальные технологические схемы. В зависимости от назначения, существующих нагрузок, количества вырабатываемой энергии, вида и параметров теплоносителя производится расчет тепловой схемы и выбор основного и вспомогательного оборудования электростанции. Тепловые схемы станций разрабатываются в нескольких вариантах, окончательный выбор производится на основании технико-экономических расчетов.
При проектировании и сопоставлении тепловых схем необходимо исходить из следующих положений. Одной из главных характеристик, определяющих выбор оборудования, является коэффициент теплофикации, отражающий степень использования регулируемых отборов турбин.
Любая ТЭЦ и целесообразность ее сооружения определяются, прежде всего, количеством произведенной электроэнергии по теплофикационному циклу. Соотношение объемов электроэнергии, вырабатываемой по теплофикационному и конденсационному циклам, определяет величину основных технико-экономических показателей эксплуатации ТЭЦ. Поэтому для выбора турбин используется метод энергетических характеристик. Для этого необходимо и достаточно знать обобщенные энергетические характеристики турбин. Расчеты, выполняемые с использованием этих характеристик, дают достаточную степень точности для проектных и технико-экономических расчетов.
Наиболее экономичными для покрытия тепловых нагрузок является использование турбин с противодавлением, обеспечивающих 100%-ю выработку электроэнергии по теплофикационному циклу с наименьшим расходом топлива (Ьэ =
Технико-экономические показатели работы ТЭС
При проектировании систем энергоснабжения необходимо технико-экономическое сопоставление вариантов. Расчет технико-экономических показателей ТЭС выполняется в определенной последовательности.
Стоимость единицы установленной мощности определяется на основании сметно-финансовых расчетов. Предварительно капитальные вложения могут быть определены по укрупненным показателям сметной стоимости строительства ТЭС. Эксплуатационные расходы определяются по соответствующим сметам затрат на производство электро- и теплоэнергии.
2. Система теплоснабжения
Необходимость создания систем теплоснабжения обусловлена следующими основными причинами:
• суровыми климатическими условиями основных районов
страны, когда в течение 200-360 дней в году необходимо отопление
жилых, общественных и производственных зданий;
• невозможностью осуществления многих технологических
процессов без затрат теплоты, например, производство электроэнергии, варка и сушка материалов, стирка белья и др.;
• необходимостью удовлетворения санитарно-гигиенических
нужд населения в горячей воде для мытья посуды, уборки помещений и других процессов.
В настоящее время удельный вес городов в теплопотреблении страны составляет примерно 70%. Структура теплового баланса в городах достаточно стабильна и выглядит следующим образом: доля затрат теплоты в системах отопления и вентиляции составляет 55-60%, технологическое потребление тепла - 35-40%, бытовое горячее водоснабжение - 5-20% от общего объема потребления теплоты. Расход топлива на теплоснабжение превосходит его потребление на электроснабжение и составляет около 30% общего потребления топливно-энергетических ресурсов в стране.
Для удовлетворения потребностей города в теплоте создаются специальные системы теплоснабжения, представляющие собой комплекс инженерных сооружений, специального оборудования и коммуникаций для генерирования, транспорта и потребления теплоты. В системах теплоснабжения выделяют три основных элемента:
• источники теплоты или теплогенерирующие установки, с
помощью которых топливно-энергетические ресурсы преобразуются в теплоту;
• теплопроводы или тепловые сети в виде системы труб и каналов, предназначенных для транспорта и распределения теплоносителя между потребителями;
комплекс инженерного оборудования и коммуникаций для
эффективного использования теплоты потребителями.
Системы теплоснабжения классифицируются по источникам теплоты, мощности, потребителям, теплоносителю, способам и схемам присоединения, количеству трубопроводов и другим признакам.
Различают централизованные и местные системы теплоснабжения. Системы местного теплоснабжения обслуживают часть или все здание на базе печного отопления или домовой котельной установки. Централизованные системы теплоснабжения - один или несколько районов города. Поэтому они включают в себя источники теплоснабжения (котельные, ТЭЦ), тепловые сети, тепловые пункты и системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения зданий. Централизованное теплоснабжение большого числа потребителей возможно:
• от крупных квартальных или районных котельных, тепловая
мощность которых превышает 20 МВт, а радиус действия составляет 5-
• теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) мощностью 100-500 МВт и
радиусом действия 10-
Системы теплоснабжения характеризуются мощностью или расчетной тепловой нагрузкой, дальностью (радиусом) передачи теплоты и числом потребителей. Тепловая нагрузка - это максимально-часовой суммарный расход теплоты на нужды отопления, вентиляции, технологии и горячего водоснабжения с учетом потерь в сетях и собственных нужд источника теплоты.
По виду потребителя системы теплоснабжения можно разделить на промышленные, промышленно-отопительные и отопительные. В промышленных системах теплоснабжения главной составляющей тепловой нагрузки является расход теплоты на технологические нужды, в отопительных - коммунально-бытовые нагрузки жилых и общественных зданий, а в промышленно-отопительных от одного источника теплоту получают как промышленные предприятия, так и жилищно-коммунальный сектор города.
По виду теплоносителя системы теплоснабжения подразделяются на паровые и водяные. Вода как теплоноситель позволяет: 1) сохранить конденсат пара на ТЭЦ или в котельной; 2) осуществлять ступенчатый подогрев; 3) централизованно регулировать отпуск теплоты. Вода обладает повышенной аккумулирующей способностью, что позволяет передавать теплоту на большие расстояния с малыми потерями. Недостатками воды как теплоносителя можно считать: 1) большие затраты электроэнергии на перекачку; 2) малую гидравлическую устойчивость водяных сетей; 3) значительную массу; 4) большую чувствительность к авариям, так как утечки пара по массе в 20-40 раз меньше, чем воды. Пар как теплоноситель обладает большей гидравлической устойчивостью, но его использование требует дорогого и сложного конденсатного хозяйства. Поэтому паровые системы применяют для теплоснабжения промышленных предприятий, где требуются повышенные параметры теплоносителя. В городских системах теплоснабжения рекомендуется использовать в качестве теплоносителя воду, нагретую до температуры 95-150°С.
Водяные системы теплоснабжения делятся:
• по способу подачи теплоты на горячее водоснабжение - за
крытые и открытые;
• по схемам присоединения абонентских систем отопления и
вентиляции - зависимые и независимые;
• по количеству трубопроводов - одно-, двух-, трех- и четырехтрубные.
Водяные системы теплоснабжения бывают двух типов: открытые или закрытые. В открытых системах вода частично или полностью разбирается потребителями непосредственно из сети на нужды горячего водоснабжения. В закрытых системах вода используется только как теплоноситель и из сети не отбирается.
В настоящее время применяют две принципиально различные схемы присоединения установок абонентов к тепловым сетям:
• зависимую, когда вода из тепловой сети поступает непосредственно в приборы абонентской установки;
• независимую, когда вода из тепловой сети проходит через
промежуточный теплообменник, в котором нагревает вторичный
теплоноситель, используемый в установках потребителя.
По числу трубопроводов системы подразделяют на однотрубные, применяемые в тех случаях, когда вода полностью используется потребителями и обратно не возвращается, двухтрубные - теплоноситель полностью или частично возвращается в источник теп лоты для повторного нагрева, многотрубные - при необходимости подачи теплоносителя с различными параметрами. В городских системах теплоснабжения преимущественно используются двухтрубные системы, обеспечивающие экономию капитальных затрат и эксплуатационных расходов по сравнению с многотрубными системами.
Каждая из названных систем теплоснабжения имеет свою область применения. Основными факторами, определяющими выбор той или иной системы теплоснабжения, являются климатические условия, величина и плотность тепловых нагрузок, стоимость оборудования, коммуникаций, топлива и других ресурсов, необходимых для сооружения и эксплуатации данных систем. Выбор производится путем технико-экономического сравнения конкурирующих вариантов. Очевидно, что чем больше плотность нагрузки, тем, при прочих равных условиях, выгоднее централизация теплоснабжения. Плотность тепловой нагрузки зависит от типа домов, этажности застройки и принятых условий благоустройства. При небольшой плотности нагрузок и рассредоточенности потребителей предпочтительнее, чтобы каждый из них имел собственный источник теплоты. Наиболее эффективным способом теплоснабжения является теплофикация, обеспечивающая значительную экономию топлива и других ресурсов за счет совместной выработки электрической и тепловой энергии. Однако теплофикация требует значительных капитальных вложений и, следовательно, будет эффективна при больших объемах потребления теплоты и значительной плотности тепловых нагрузок.
Тепловые пункты в системах теплоснабжения предназначены для присоединения систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологических установок потребителей к тепловым сетям. Тепловые пункты подразделяются на индивидуальные для присоединения одного здания и центральные - для двух и более зданий.
В системе теплоснабжения тепловые пункты выполняют следующие основные функции:
• присоединения местных систем отопления, вентиляции и
горячего водоснабжения зданий к центральной системе теплоснабжения;
• юридической границы раздела ответственности между теплоснабжающей организацией и потребителем теплоты;
• защиты местных систем от повышенного давления и температуры греющего теплоносителя;
• автоматического поддержания и регулирования параметров
и расхода теплоносителя в соответствии с изменением температуры
наружного воздуха и требованиями потребителя;
• приготовления и аккумулирования горячей воды с требуемыми параметрами;
коммерческого учета отпуска теплоты потребителям.
Правильное функционирование тепловых пунктов определяет экономичность использования теплоносителя и теплоты потребителям. Для выполнения основных функций тепловые пункты оснащаются специальным оборудованием, арматурой, контрольно-измерительными приборами и автоматикой (КИПиА). Схемы и оборудование тепловых пунктов выбираются с учетом:
• характеристики источника теплоты;
• параметров теплоносителя и режима отпуска теплоты;
• гидравлической характеристики внешней тепловой сети;
• технических характеристик местных систем теплоснабжения.
При проектировании тепловых пунктов основным вопросом
является выбор между открытой и закрытой системой теплоснабжения и между зависимой и независимой схемой присоединения потребителей. Исторически сложилось так, что в Российской Федерации применяются две принципиально различные схемы теплоснабжения потребителей:
• открытая, с зависимым присоединением систем отопления
и вентиляции зданий и непосредственным водоразбором на нужды
горячего водоснабжения;
• закрытая, с независимым присоединением систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения потребителей через теплообменники.
В настоящее время наибольшее применение имеют зависимые схемы присоединения как более простые. В этом случае система отопления здания гидравлически связана с тепловой сетью и работает под давлением, близким давлению в обратной магистрали внешней сети. Циркуляция воды обеспечивается за счет разности давлений в подающем и обратном трубопроводе тепловой сети. Простейшей из зависимых является схема с непосредственным присоединением, при которой вода из тепловой сети без смешения поступает в систему отопления. Это возможно, если расчетные параметры систем теплоснабжения и отопления совпадают. Например, при работе системы теплоснабжения с максимальной температурой теплоносителя 95°С.
В городских системах теплоснабжения температура теплоносителя, как правило, достигает 150°С. Поэтому большинство зданий подключено по зависимой схеме с элеватором, в котором теплоноситель из подающего трубопровода попадает в сопло, где из-за уменьшения диаметра резко увеличивается скорость потока при одновременном снижении давления, что обеспечивает подсос остывшего теплоносителя из обратного трубопровода и его смешение с более горячим теплоносителем. Работа элеватора выполняется за счет перепада давлений в системе теплоснабжения. Преимуществом этой схемы является низкая стоимость и высокая степень надежности элеватора как смесительного насоса.
Разность напоров теплоносителя перед тепловым пунктом была не менее
Большие возможности по регулированию отпуска теплоты имеют схемы присоединения систем отопления с насосами. Наиболее распространенной является схема включения насоса на перемычке между прямой и обратной трубами теплового пункта, что дает экономию электроэнергии. Установка насосов на прямой и обратной линии рекомендуется в случае необходимости создания дополнительной разности напоров для циркуляции воды в местных системах. Наличие насоса в схеме присоединения позволяет проводить более совершенное регулирование отпуска теплоты в систему теплоснабжения в зависимости от температуры наружного воздуха, по специально заданному временному графику с применением регуляторов расхода или частотных регуляторов электропривода насоса. Необходимым условиям для применения этих схем является применение компактных, надежных и бесшумных насосов.
При открытой системе теплоснабжения установки горячего водоснабжения присоединяются через смесители, регуляторы температуры воды. Экономичная и надежная работа таких пунктов возможна только при наличии надежной работы авторегулятора температуры воды.
Все преимущества открытой системы теплоснабжения сводятся к упрощению и удешевлению абонентских вводов потребителей и в меньшей степени - повышению долговечности внутридомовых систем горячего водоснабжения. Вместе с тем при открытой системе теплоснабжения стоимость источника теплоты увеличивается на 20-25% за счет усложнения системы водоподготовки. Одновременно возрастают эксплуатационные затраты, что обусловлено, во-первых, перерасходом воды, реагентов и электроэнергии на подготовку и подачу горячей воды потребителям, во-вторых, низкой надежностью открытых систем теплоснабжения вследствие высокой коррозийной активности теплоносителя. Это ведет к росту затрат, связанных с ликвидацией аварий, восполнением утечек и сливов теплоносителя, ремонтом и заменой сетей, арматуры и оборудования. Дополнительные потери возникают из-за невозможности в переходные периоды года поддерживать температуру теплоносителя менее 70°С при температурах воздуха выше 0°С, что ведет к «перетопу», т. е. необоснованному увеличению расхода теплоты на отопление зданий.
В связи с этим необходимо рассмотреть преимущества и недостатки закрытых систем теплоснабжения, в которых вода используется только как средство доставки теплоты и из сетей не отбирается. При проектировании тепловых пунктов для закрытой системы теплоснабжения основным вопросом является схема присоединения подогревателей горячего водоснабжения. Выбор схемы присоединения ГВС определяется расчетным расходом воды, режимом регулирования и производится на основании технико-экономического сравнения параллельной и смешанной схем. Данные схемы могут дополняться баками аккумуляторами, с помощью которых выравнивается график нагрузки горячего водоснабжения и обеспечивается резерв на случай непродолжительного перерыва теплоснабжения. Объем аккумуляторного бака должен быть равен 4-6-часовому расходу горячей воды. В этом случае расчет и выбор оборудования ведется по среднечасовому расходу горячей воды, и, следовательно, уменьшается поверхность нагрева подогревателей и стоимость теплового пункта.
В последнее время появилась возможность перехода на закрытую систему теплоснабжения с независимым присоединением и систем отопления зданий. В этом случае система отопления присоединяется к тепловой сети через поверхностный теплообменник. В качестве подогревателей в закрытых независимых системах рекомендуется устанавливать пластинчатые теплообменники, нагревающая поверхность которых состоит из набора пластин с каналами для прохода греющей и нагреваемой жидкостей. Пластины изготавливаются из нержавеющей стали и закрепляются между неподвижной и подвижной плитами или спаиваются. Необходимое число и параметры пластин определяются с помощью ЭВМ в соответствии с физическими свойствами, расходами и параметрами жидкостей. Пластины гофрированы, что способствует турбулизации потока. Поэтому пластинчатые теплообменники имеют высокий коэффициент теплопередачи, что обеспечивает теплообмен при разности температур в 3-5°. При одинаковой тепловой мощности пластинчатые теплообменники в 3-5 раз меньше по габаритам и в 6 раз по массе, чем кожухотрубные.
В связи с этим основным элементом современных систем теплоснабжения должны стать индивидуальные высокоэффективные тепловые пункты моноблочного исполнения. В состав этих блоков входят пластинчатые теплообменники, бесфундаментные и бесшумные насосные установки, контрольно-измерительные приборы, системы учета и автоматического регулирования теплоотпуска.Усложнение и удорожание оборудования индивидуальных тепловых пунктов закрытых независимых систем теплоснабжения компенсируется за счет экономии капитальных вложений и эксплуатационных затрат в других элементах системы. В частности, за счет упрощения схемы и уменьшения производительности системы водоподготовки можно на 20% снизить капитальные вложения в источник теплоснабжения. Благодаря гидравлической изолирован ности внешней и внутренней систем теплоснабжения обеспечивается стабильное качество горячей воды и высокий уровень комфортности отапливаемых помещений. Экономия теплоты за счет автоматического регулирования теплоотпуска может составить 15-20%. Существенно сокращается расход теплоносителя, так как прекращается непосредственный водоразбор из тепловой сети. Одновременно уменьшаются затраты на подготовку воды и перекачку теплоносителя.
Зависимость потребления теплоты от климатических условий требует постоянного и целенаправленного регулирования отпуска теплоты, что обеспечивает высокое качество и эффективность теплоснабжения потребителей.
Поэтому в системах теплоснабжения применяют три метода регулирования отпуска теплоты:
• качественное, при котором отпуск теплоты регулируется за
счет изменения температуры теплоносителя при постоянном его
расходе;
• количественное, когда отпуск теплоты регулируется изменением расхода теплоносителя при постоянной температуре;
• количественно-качественное, при котором измеряется как
температура, так и расход теплоносителя.
Для двухтрубных водяных тепловых сетей рекомендуется применять центральное качественное регулирование по отопительному графику, которое дополняется групповым регулированием в центральных (рис. 6.2) и индивидуальных тепловых пунктах, а также местным регулированием непосредственно у отдельных тепло-использующих установок потребителей. Центральное регулирование осуществляется в источнике теплоснабжения за счет изменения параметров теплоносителя. Групповое и местное регулирование должно осуществляться автоматически регуляторами расхода, давления, температуры и напора.
В основе регулирования отпуска теплоты лежит температурный график сети - зависимость температуры теплоносителя в прямой и обратной магистралях от температуры наружного воздуха. Этот график строится для преобладающей отопительной нагрузки, а затем корректируется в зависимости от требований других потребителей.
В основе всех расчетов по регулированию отпуска теплоты на отопление лежит три уравнения теплового баланса здания:
• количество теплоты, теряемое зданием;
• количество теплоты, передаваемое от приборов отопления к
воздуху;
• количество теплоты, передаваемое от теплоносителя приборам отопления.
Для поддержания постоянной температуры внутри помещений при изменении температуры наружного воздуха необходимо соблюдать тепловое равновесие
Зависимость между температурами воды в подающих трубопроводах тепловой сети и местных систем, подсоединенных через смесительное устройство, устанавливается расчетным коэффициентом смешения
Групповое и местное регулирование всех видов тепловой нагрузки рекомендуется проводить количественным методом. В качестве импульса для регулирующего устройства следует использовать температуру наружного или внутреннего воздуха отапливаемых помещений. Дополнение центрального качественного регулирования отпуска теплоты групповым (местным) обеспечивает комфортность проживания и экономию энергии в системах теплоснабжения.
Нарушение режима отпуска теплоты, как правило, проявляется в отклонении температуры воды в подающей линии тепловой сети от расчетных значений. Это приводит к изменению температуры в подающем и обратном трубопроводах отопительной системы и, следовательно, температуры воздуха в отапливаемых помещениях
В результате нарушается тепловлажностный режим эксплуатации ограждающих конструкций зданий, что проявляется в увеличении влажности строительных материалов, глубине промерзания конструкций, повышении теплопроводности материалов и росте теплопотерь здания в 1,5-2 раза. Кроме того, замерзание и оттаивание влаги в порах строительных материалов ведет к ускоренному физическому износу и сокращению долговечности ограждающих конструкций зданий. Чем больше переходов через 0°С, выше скорость замерзания и ниже температура, тем больше напряжения в материале и меньше срок службы ограждающих конструкций здания.
При проектировании тепловых сетей решаются следующие вопросы:
• рациональной трассировки с учетом размещения источников и потребителей теплоты;
• гидравлического и теплового расчета с учетом расчетных
тепловых нагрузок и расходов воды в тепловой сети;
• выбора метода и типа прокладки тепловых сетей.
Для разработки схемы теплоснабжения необходимо подготовить план города с указанием источников теплоты, нумерацией кварталов и условным обозначением перспективных максимально-часовых расходов теплоты потребителями района. Источник тепла должен размещаться по возможности в промышленной зоне или за городской чертой с учетом господствующих ветров. Вместе с тем источник тепла должен быть расположен как можно ближе к центру тепловых нагрузок. В этом случае радиус действия тепловых сетей будет кратчайшим, а расходы на транспортировку будут минимальными.
Тепловые сети, соединяющие источник теплоты с потребителями, подразделяются следующим образом:
• магистральные — главные теплопроводы от источника теплоты до каждого микрорайона или крупного потребителя;
• распределительные - межквартальные, ответвляющиеся от
магистральных тепловых сетей и обеспечивающие теплотой отдельные кварталы города, ЦТП и предприятия средней величины;
• внутриквартальные - тепловые сети, отходящие от распределительных или магистральных сетей, ЦТП и заканчивающихся в
индивидуальных тепловых пунктах (ИТГТ) потребителей.
При выборе трассы тепловых сетей следует учитывать ряд технико-экономических рекомендаций:
• прокладка тепловых сетей должна совмещаться с другими
инженерными сетями города;
• трассы магистральных сетей должны быть максимально короткими и проходить вблизи центров тепловых нагрузок;
• тепловые сети должны быть дешевыми в сооружении и надежными в эксплуатации, а их прокладка и архитектурное оформление должны отвечать требованиям ремонтопригодности, безопасности движения и эстетического восприятия.
После разработки тепловой карты города составляется схема гидравлического расчета тепловой сети (рис. 6.3), на которой в произвольном масштабе изображаются источник теплоты, трассы магистральных, распределительных и внутриквартальных сетей. Все рас четные участки тепловой сети нумеруют в направлении от источника к потребителям. Расчетным считается участок трубопровода между двумя смежными ответвлениями. Далее на схему наносят в виде флажков значения тепловых нагрузок (Q, Гкал/ч), расхода (G, т/ч) и скорости {V, м/с) теплоносителя, а также длину расчетного участка (/, м) и удельные потери давления в трубопроводе (ЛЯ, Па/м).
В задачу гидравлического расчета тепловых сетей входит:
• определение диаметров трубопроводов, потерь давления и
конечных параметров теплоносителя в различных точках сети при
заданных расходах и начальных параметрах теплоносителя;
определение пропускной способности трубопроводов, падения давления в сети при известном диаметре трубопроводов и заданной потере давления.
Гидравлический расчет радиальных тупиковых сетей выполняется при помощи номограмм и таблиц, а сложных и кольцевых - на ЭВМ по специальным программам. Критерием для определения оптимального диаметра тепловых сетей являются удельные потери давления и скорость движения воды в трубопроводах.
Гидравлический расчет выполняется в следующей последовательности:
• выбирается основная расчетная магистраль до наиболее
удаленного потребителя;
• принимаются удельные потери давления на трение для магистральных сетей А/г < 8 кг/(м -м);
• по таблицам (номограммам) для гидравлического расчета
определяются диаметры трубопроводов и уточняются действительные удельные потери давления на трение и скорость по участкам
основной расчетной магистрали, которая не должна превышать V =
= 2,5...3 м/с.
Результаты гидравлического расчета представляются в табличной форме, на расчетной схеме и в виде пьезометрического графика (рис. 6.4). Они являются исходной базой для:
• определения объема работ и капитальных вложений в тепловые сети;
• выяснения условий и режимов эксплуатации тепловых сетей;
• установления характеристик и выбора сетевых и подпиточных насосов;
• определения схем подключения индивидуальных тепловых
пунктов потребителей.
Тепловой расчет выполняется с целью определения тепловых потерь, падения температуры теплоносителя и выбора конструкции тепловой изоляции теплопровода. При расчете потерь теплоты необходимо учитывать: способ прокладки, глубину заложения, температуру и свойства грунта, расстояние между трубопроводами, температуру теплоносителя.
Тепловые сети - это инженерные сооружения, которые включают в себя изолированные трубопроводы, опоры, компенсаторы, запорно-регулирующую арматуру, контрольно-измерительную аппаратуру, каналы, камеры и павильоны, дюкеры, мачты и эстакады, насосные и дренажные станции.
Существующие способы прокладки тепловых сетей можно разделить на три группы:
1) надземная;
2) подземная в каналах (коллекторах);
3) бесканальная в грунте.
Надземную прокладку тепловых сетей выполняют на низких или высоких опорах, мачтах и эстакадах, а также по пролетам строений мостов и наружным стенам промышленных зданий. В конструктивном отношении надземная прокладка теплопроводов является наиболее простой, доступной для профилактического осмотра и ремонта. Для наземной прокладки теплопроводов используют низкие, отдельно стоящие опоры высотой 0,9-
Подземная прокладка тепловых сетей выполняется открытым способом в траншеях или каналах. В водонасыщенных грунтах тепловые сети рекомендуется прокладывать в каналах или коллекторах. Различают непроходимые, полупроходимые (Я <
Современные строительные конструкции тепловых сетей - каналы, камеры, опоры, эстакады, колодцы дренажных устройств -выполняются из сборного железобетона, что удешевляет изготовление и монтаж. Так, разработаны три типа непроходных каналов: КЛ, состоящий из лотка и плиты; КЛп - плиты днища и лотка; КЛс -из двух лотков. Полупроходные каналы собираются из днищ, стеновых блоков и плит перекрытия.
В сухих грунтах более целесообразной является бесканальная прокладка тепловых сетей, которая обеспечивает сокращение земляных и строительно-монтажных работ, экономию сборного железобетона, снижение трудоемкости строительных работ и, следовательно, уменьшение сметной стоимости строительства на 20-25% по сравнению с канальной.
Для тепловых сетей применяют трубы из углеродистых и низколегированных сталей. Выбор марки стали для труб производится в зависимости от давления и температуры теплоносителя. В строительстве тепловых сетей с давлением до 1,6 МПа (< 16 кг/см") и температурой до ЗОО°С применяют электросварные трубы из стали ВСтЗсп5 с диаметром условного прохода Dy 50, 80, 100, 120, 150+
Трубы и фасонные части теплопроводов соединяются электросваркой. Для соединения трубопроводов с арматурой применяют соединительные части (фитинги) с резьбовыми соединениями или фланцы. Трубопроводная запорная и регулирующая арматура (задвижки, вентили, клапаны) для тепловых сетей применяются преимущественно стальные с ручным и механическим приводом. Арматура с ручным приводом управляется вращением маховика, насажанного на шпиндель, или через редуктор. Приводная арматура снабжается электроприводом.
Для укладки трубопроводов тепловых сетей применяют подвижные и неподвижные опоры. Подвижные опоры в зависимости от способа прокладки и диаметров труб могут быть скользящими, нартовыми и др. При подземной прокладке трубопроводов в непроходных каналах используют скользящие опоры на бетонных подушках, при надземной - катковые. Неподвижные опоры закрепляют отдельные участки, точки трубопровода и воспринимают усилия, возникающие при тепловых удлинениях. Как правило, неподвижные опоры устанавливаются в камерах для фиксации положения арматуры и в местах ответвлений трубопроводов, а также на прямых участках для обеспечения правильной работы компенсаторов тепловых удлинений.
Если в трубопроводах не будет компенсации температурных удлинений, тогда при нагревании в трубах могут возникнуть опасные для прочности напряжения. Для компенсации температурных удлинений трубопроводов используются естественные повороты, специальные П-образные, одно- и двухсторонние сальниковые, линзовые и сильфонные компенсаторы.
Для защиты трубопроводов от воздействия окружающей среды и снижения потерь теплоты применяются специальные строительно-изоляционные конструкции. Они подразделяются на следующие основные типы:
1) набивные;
2) оберточные (изоляция под сетку);
3) сборные (из скорлуп и сегментов);
4) мастичные;
5) засыпные (минеральные и органические);
6) литые (индустриально-монолитные).
В конструкцию входят:
1) антикоррозионный слой из стеклоэмали, кремнийорганических и других красок, наносимый непосредственно на поверхность труб;
2) основной слой тепловой изоляции из материалов, обладающих низкой теплопроводностью (минеральная вата, битумоперлит, армопенобетон, пенопо-лиуритан и др.);
3) покровный слой (гидрозащитное покрытие) из рулонных материалов (изола, бризола и др.), полимерной пленки, стеклоткань на битуморезиновой или битумополимерной мастике, а также трубы из полиэтилена низкого давления. Например, трубопроводы с изоляцией из битумоперлита имеют защитное покрытие из стеклоэмали, теплоизоляцию из битумоперлита и гидрозащитное покрытие из экструдированной полимерной оболочки толщиной 0,5-
Наиболее надежными гидрозащитными покрытиями являются трубы из полиэтилена низкого давления и кожух из оцинкованной стали. Из всех теплоизоляционных материалов лучшими защитными свойствами обладает пенополиуритан, теплопроводность которого примерно в 3 раза меньше теплопроводности армопенобетона. Поэтому будущее за теплопроводами в защитной полиэтиленовой трубе с теплоизоляцией из пенополиуритана, расчетный срок службы которых 25 лет, что на 10 лет больше гарантии завода-изготовителя армопенобетонных изоляционных конструкций трубопроводов тепловых сетей.
Стоимость сооружения тепловых сетей определяется сметно-финансовым расчетом, учитывающим вид прокладки, глубину заложения, стоимость земляных, монтажных и изоляционных работ, а также испытаний с учетом накладных расходов. При укрупненных технико-экономических расчетах допускается определение объема капитальных вложений по удельным капительным вложениям (&гС) и материальной характеристике тепловой сети (Мтс)
Важнейшими технико-экономическими показателями работы тепловой сети являются:
• тепловые потери, которые определяются расчетом или по
результатам тепловых испытаний и не должны превышать 5% годового объема отпуска теплоты;
• расход воды, связанный с восполнением непроизводительных
утечек и сливов воды в системе (не более 0,25% объема сети в час);
• расход энергии на перекачку теплоносителя, который зависит от параметров теплоносителя, гидравлического и теплового ре
жима эксплуатации тепловых сетей, совершенства сетевой насос
ной установки и колеблется от 8 до 16 кВтч/Гкал;
себестоимость транспорта теплоты, которая складывается из
следующих составляющих: 1) отчислений на амортизацию основных
фондов; 2) расходов на обслуживание сетей (заработная плата персонала с начислениями); 3) расходов на текущий ремонт; 4) стоимости
восполнения утечек теплоносителя; 5) стоимости тепловых потерь;
6) затрат на перекачку теплоносителя и 7) прочих расходов.
3. Системы и схемы водоснабжения
Системой водоснабжения называют комплекс взаимосвязанных инженерных сооружений и установок, предназначенных для забора и подъема воды из природных источников, улучшения ее качества, создания требуемого напора, хранения, транспортирования и подачи потребителям.
Строительство систем водоснабжения продиктовано тем, что без воды невозможна жизнь людей и производство практически всех видов промышленной и сельскохозяйственной продукции. Системы водоснабжения должны обеспечивать потребителя водой заданного качества, в требуемом количестве и под необходимым напором.
Системы водоснабжения классифицируются:
По виду источника:
• с поверхностными источниками (реки, озера, водохранилища);
• с подземными источниками (грунтовые воды, ключи, артезианские воды);
со смешанными источниками (поверхностными и подземными).
• самотечные или гравитационные;
• нагнетательные с механической подачей воды, с использованием насосов;
• комбинированные (самотечно-насосные).
По назначению:
• хозяйственно-питьевые, обслуживающие бытовые нужды
населения;
• производственные, удовлетворяющие технологические нужды промышленных предприятий;
• противопожарные, предназначенные для подачи воды во
время тушения пожаров;
• объединенные, для подачи воды всем перечисленным потребителям.
По видам обслуживаемых объектов:
• городские (поселковые);
• промышленные;
• сельскохозяйственные и др.
По территориальному охвату потребителей:
• местные или локальные, обеспечивающие водой отдельные
объекты;
• централизованные, предназначенные для подачи воды всем
потребителям, расположенным в данном городе;
• групповые или районные, служащие для снабжения водой
нескольких населенных пунктов.
По характеру, способу использования воды:
• прямоточные, в которых вода после однократного использования выпускается в канализацию;
• с повторным или каскадным использованием воды несколькими потребителями;
• оборотные с многократным использованием воды в замкнутом технологическом процессе.
По надежности, степени обеспеченности подачи воды: 1-я категория - допускает снижение подачи воды на хозяйственно-питьевые нужды на 30% расчетного расхода и на производственные нужды до установленного аварийного резерва на время до трех суток и перерыв в подаче воды не более 10 минут;
2-я категория - допускает снижение подачи воды не более 30% до 10 суток, а перерыв не более 6 часов;
3-я категория - допускает снижение подачи воды не более 30% до 15 суток, а перерыв не более 24 часов.
В общем случае в систему водоснабжения входят сооружения и установки для забора, подъема, очистки и транспортирования воды, а также для создания постоянного напора и хранения запаса воды. Системы водоснабжения устраиваются по определенной схеме. Схемой системы водоснабжения называют конкретные решения расположения всех сооружений и устройств на плане города, увязанные с местоположением объектов и рельефом местности. Факторами, определяющими вид схемы водоснабжения, являются:
• тип, мощность источника водоснабжения;
• качество воды в природном источнике;
• виды потребителей и требования, предъявляемые ими к воде;
• объем и режим водопотребления;
• рельеф местности и др.
В начальной стадии проектирования составляются несколько вариантов схем водоснабжения. После технико-экономического сравнения выбирают наиболее выгодный вариант. При этом необходимо, чтобы выбранная система водоснабжения надежно снабжала всех потребителей водой надлежащего качества, в заданном количестве, с необходимым напором и при минимальных затратах на строительство и эксплуатацию всех инженерных сооружений.
Возможные схемы водоснабжения города бывают разные: место расположения водонапорной башни выбирается в зависимости от рельефа местности, величины требуемых напоров и протяженности сети. В свою очередь, от наличия и места расположения водонапорной башни зависят режим работы, диаметр труб, стоимость сооружения и эксплуатации водопровода.
При использовании в качестве источника подземных вод схема водоснабжения может претерпеть различные изменения. Как правило, особенностью таких систем является наличие большого числа трубчатых колодцев (скважин) или шахтных колодцев, водосборных галерей и других сооружений. Она может включать в себя те же самые инженерные сооружения для подъема, перекачки, очистки, хранения и транспортирования воды потребителям, что и предыдущая. Представленная схема может быть значительно упрощена, если качество воды в источнике соответствует требуемому. В этом случае очистные сооружения, резервуары, насосные станции II подъема могут отсутствовать.
В ряде случаев оказывается технически и экономически целесообразным разделение централизованной системы водоснабжения на две или несколько «высотных» зон.
Такие зонные водопроводы устанавливаются в случае значительной разности геодезических отметок обслуживаемой территории или при транспортировании воды на большие расстояния. В этом случае при параллельном водоснабжении нижняя и верхняя зоны питаются самостоятельными водоводами, а при последовательном - вода подается в резервуар, который для нижней зоны служит напорным устройством, а для верхней - источником водоснабжения.
Схема водоснабжения выбирается в процессе технико-экономического сопоставления вариантов, сформированных исходя из санитарно-гигиенических, технологических, противопожарных и других требований. При этом рассматриваются варианты различных решений по всем инженерным сооружениям и устройствам. Окончательное решение принимается исходя из стоимости сооружения и эксплуатации той или иной схемы водоснабжения. Уменьшение затрат, как правило, приводит к перерасходу эксплуатационных затрат, связанных с подачей воды потребителям. На сооружение очистных сооружений требуется 5-25% от общей стоимости системы водоснабжения. Величина этих затрат тем больше, чем хуже качество исходной воды.
Точно так же изменяются и эксплуатационные затраты, связанные с очисткой воды. Сооружение водозаборов из поверхностных источников в 2-2,5 раза дешевле, чем для подземных вод. Остальные затраты примерно одинаковы и не зависят от источника водоснабжения.
В результате деятельности человека возможно нарушение взаимосвязи между живым миром и окружающей средой. Особенно опасные последствия для жизни и здоровья людей имеют загрязнения, тем или иным способом попадающие в источники поверхностных или подземных вод. Поэтому для каждой системы водоснабжения необходимо предусматривать специальные зоны санитарной охраны, проект которых согласовывается с Государственной санитарной инспекцией и утверждается местной администрацией.
Основной задачей зоны санитарной охраны является выделение территории, в пределах которой создается особый режим, исключающий или ограничивающий возможность загрязнения водоисточника и водопроводных сооружений. В зависимости от степени санитарной ответственности элемента устройства системы водоснабжения предусматривается либо строгий санитарный режим (первый пояс), либо ограниченный (второй пояс).
Первый пояс охватывает территорию в месте забора воды и расположения головных сооружений водопроводных станций (водозабор, насосные сооружения, очистные сооружения, резервуары). Границы этого пояса в месте забора воды из открытых водоисточников рекомендуется устанавливать не менее чем на
Границы второго пояса зон санитарной охраны охватывают сам водоисточник, питающие его притоки и грунтовые воды, а также соответствующую территорию с населенными пунктами, зданиями и сооружениями. Обычно зону ограничений по ширине определяют границами водосборного бассейна для данного водоема. Размеры его устанавливаются с учетом топологических, геодезических и санитарных данных. Протяженность зон санитарной охраны рассчитывается исходя из условий обеспечения самоочищения водоема. Так, бактериальное очищение воды в средней полосе Российской Федерации происходит в течение 3-5 суток. Следовательно, при известной скорости движения воды можно определить протяженность зоны.
В границах второго пояса санитарной охраны осуществляются общеоздоровительные мероприятия по охране окружающей среды:
• вводятся ограничения на хозяйственную деятельность с целью защиты источника от загрязнения;
• запрещается вырубка и сплав леса;
• запрещается применение ядохимикатов;
• строительство, использование земельных участков для любых нужд допускается только с особого разрешения органов Государственной санитарной инспекции.
При повышенных санитарных требованиях предусматривается третий пояс санитарной охраны, так называемая зона наблюдения в границах всего бассейна верховьев реки и ее притоков, где органами здравоохранения ведется учет инфекционных заболеваний, переносимых водой. Санитарная защита площадок водопроводных сооружений и водоводов устанавливается в виде границ шириной не менее
Зона санитарной охраны водоводов предусматривается в виде полосы, ширина которой в обе стороны от крайних трубопроводов составляет:
• при отсутствии грунтовых вод и d <
d> 1000 мм-
• в случае движения грунтовых вод - не менее
По застроенной территории ширину полосы санитарной защиты допускается уменьшать до пределов, диктуемых местными условиями. Санитарными нормами запрещается прокладка водоводов по территориям промышленных предприятий, свалок, полей орошения, кладбищ, животноводческих ферм и скотомогильников.
Заключение
Инженерное обеспечение представляет собой совокупность систем водоснабжения, канализации, электро-, газо и теплоснабжения, призванных обеспечить функционирование и дальнейшее развитие города.
К подземным инженерным сетям относятся трубопроводы, кабели и коллекторы.
Электрическими станциями называют комплекс взаимосвязанных инженерных сооружений, оборудования и коммуникаций, предназначенный для превращения природных энергоресурсов в электроэнергию. Процесс производства электроэнергии отличается однородностью и массовостью продукции. Однородность продукции открывает путь к типизации основных видов электростанций и серийности выпуска небольших типоразмеров унифицированного оборудования: котлоагрегатов, турбин, генераторов и трансформаторов.
Концентрация энергопроизводства ведет к снижению единовременных затрат и ежегодных расходов на электростанциях. Массовость, огромные масштабы производства электроэнергии, делают особенно важным повышение эффективности использования первичных энергоресурсов. При массовом производстве даже очень небольшие изменения экономичности дают существенную экономию народнохозяйственных затрат.
Для электростанций является неизбежным переменный режим работы, так как процесс производства электроэнергии должен непрерывно и точно следовать за процессом ее потребления. Эта особенность условий работы электростанций существенно отличает их от предприятий других отраслей промышленности.
При проектировании систем энергоснабжения необходимо технико-экономическое сопоставление вариантов. Расчет технико-экономических показателей ТЭС выполняется в определенной последовательности.
Стоимость единицы установленной мощности определяется на основании сметно-финансовых расчетов. Предварительно капитальные вложения могут быть определены по укрупненным показателям сметной стоимости строительства ТЭС. Эксплуатационные расходы определяются по соответствующим сметам затрат на производство электро- и теплоэнергии.
Для удовлетворения потребностей города в теплоте создаются специальные системы теплоснабжения, представляющие собой комплекс инженерных сооружений, специального оборудования и коммуникаций для генерирования, транспорта и потребления теплоты.
Системы теплоснабжения характеризуются мощностью или расчетной тепловой нагрузкой, дальностью (радиусом) передачи теплоты и числом потребителей. Тепловая нагрузка - это максимально-часовой суммарный расход теплоты на нужды отопления, вентиляции, технологии и горячего водоснабжения с учетом потерь в сетях и собственных нужд источника теплоты.
Тепловые пункты в системах теплоснабжения предназначены для присоединения систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологических установок потребителей к тепловым сетям. Тепловые пункты подразделяются на индивидуальные для присоединения одного здания и центральные - для двух и более зданий.
Зависимость потребления теплоты от климатических условий требует постоянного и целенаправленного регулирования отпуска теплоты, что обеспечивает высокое качество и эффективность теплоснабжения потребителей.
Тепловые сети - это инженерные сооружения, которые включают в себя изолированные трубопроводы, опоры, компенсаторы, запорно-регулирующую арматуру, контрольно-измерительную аппаратуру, каналы, камеры и павильоны, дюкеры, мачты и эстакады, насосные и дренажные станции.
Системой водоснабжения называют комплекс взаимосвязанных инженерных сооружений и установок, предназначенных для забора и подъема воды из природных источников, улучшения ее качества, создания требуемого напора, хранения, транспортирования и подачи потребителям.
Строительство систем водоснабжения продиктовано тем, что без воды невозможна жизнь людей и производство практически всех видов промышленной и сельскохозяйственной продукции. Системы водоснабжения должны обеспечивать потребителя водой заданного качества, в требуемом количестве и под необходимым напором.
В результате деятельности человека возможно нарушение взаимосвязи между живым миром и окружающей средой. Особенно опасные последствия для жизни и здоровья людей имеют загрязнения, тем или иным способом попадающие в источники поверхностных или подземных вод. Поэтому для каждой системы водоснабжения необходимо предусматривать специальные зоны санитарной охраны, проект которых согласовывается с Государственной санитарной инспекцией и утверждается местной администрацией.
Основной задачей зоны санитарной охраны является выделение территории, в пределах которой создается особый режим, исключающий или ограничивающий возможность загрязнения водоисточника и водопроводных сооружений.
Список литературы
1. Конституция РФ. – М.,1993.
2. Жилищный кодекс РСФСР. – М.: Спарк, 1995.
3. Об основах Федеральной жилищной политики. Ведомости Съезда народных депутатов РФ. №3. 1993.
4. О реформе жилищно-коммунального хозяйства в Российской Федерации. Указ Президента РФ №425 от 28.04.97.
5. Энергосбережение в России. Постановление Правительства РФ от 24.04.98 № 80.
6. Борковская В.Г. Ценообразование в жилищном хозяйстве. // Жилищно-коммунальное хозяйство. №6. 2000.
7. Корсакова К.М. Особенности формирования отдельных показателей бухгалтерской отчетности организаций.// Жилищно-коммунальное хозяйство. №12. 2000.
8. Маликова И.П. Бухгалтерский учет начислений на суммы льгот и субсидий.// Жилищно-коммунальное хозяйство. №10. 2000.
9. Маликова И.П. Порядок бюджетного финансирования возмещения убытков при работе с регулирующим тарифом.// Жилищно-коммунальное хозяйство. №12. 2000.
10. Назаренко М.Н. Совершенствовать финансово-экономическую систему ЖКХ.// Жилищно-коммунальное хозяйство. №10. 2001.
11. Предприятия ЖКХ: для руководителей. Бухгалтеров и контролирующих органов предприятий ЖКХ. - М: Современная экономика и право, 2000.
12. Станкевич Н.О. Бюджетные ассигнования на покрытие убытков.// Жилищно-коммунальное хозяйство. №10. 2000.
13. Таги-Заде Ф.Г. О задачах новой тарифной политики в коммунальном хозяйстве.// Жилищно-коммунальное хозяйство. №12. 2000.
14. Таги-Заде Ф.Г. Налоговая система с саморегулирующим механизмом.// Жилищно-коммунальное хозяйство. №3. 2000.
15. Федин П.И. Совершенствование системы финансирования ЖКХ.// Жилищно-коммунальное хозяйство . №11. 2001.
16. Худякова Г.А.. Молотков А.И. Реальный путь снижения издержек.// Жилищно-коммунальное хозяйство. №10. 2001.
17. Чернышев Л.Н. Ценовая и тарифная политика в ЖКХ: комментарии, практические рекомендации, нормативные документы. – М.: Книжный мир, 1998.
18. Чупин В.Д. Шлафман В.В. Нормирование и тарифообразование в сфере коммунальных услуг. // Жилищно-коммунальное хозяйство. №3. 2000.
