2015-03-20
8297
Среди многих отраслей современной техники, направленных на повышение уровня жизни людей, благоустройства населенных мест и развития промышленности, теплогазоснабжение и вентиляция занимает большое и почетное место.
Современные города требуют больших затрат топлива на бытовые и промышленные нужды. Наиболее совершенным видом топлива для жилищно-коммунального хозяйства и промышленности является газообразное топливо. По сравнению с твердым топливом газообразное топливо имеет ряд преимуществ:
1) оно, как правило, более экономично;
2) улучшает санитарно-гигиеническое состояние городов (отсутствие выброса в атмосферу угольной пыли, золы и вредных сернистых газов;
3) облегчает труд человека в быту и на производстве;
4) освобождает внутригородской транспорт от перевозок топлива и территорию города от складов топлива и отвалов золы и шлака.
1.1. Цель, задачи, структура и логика изучения дисциплины
Дисциплина “Теплогазоснабжение и вентиляция” дает обучаемым знания, которые потребуются в дальнейшей службе при выполнении строительных работ. Изучение дисциплины базируется на знаниях по учебным дисциплинам: “Физика”, “Механика жидкости и газа”, “Водоснабжение и водоотведение”, “Инженерное оборудование и электроснабжение” и изучается в комплексе с дисциплиной “Безопасность жизнедеятельности”.
В результате изучения дисциплины выпускник должен иметь представления о работе теплогазоснабжения и вентиляции города и промышленного объекта, основах их расчета. Знать принципиальное устройство теплогазоснабжение и вентиляцию, характерные аварии, возможные разрушения и повреждения на них. Иметь навыки в организации работ по эксплуатации теплогазоснабжения и вентиляции.
Дисциплина “Теплогазоснабжение и вентиляция” изучается в течение V семестра.
Общее время учебных занятий по расписанию 48 часов. На самостоятельную подготовку отводится еще 60 часов.
Структурно дисциплина состоит из пяти разделов:
I раздел - Основы технической термодинамики и теплопередачи;
II раздел - Отопление зданий;
III раздел - Центральное теплоснабжение зданий;
IV раздел - Вентиляция и кондиционирование воздуха;
V раздел - Газоснабжение зданий;
После изучения всех разделов дисциплины обучаемые сдают экзамен.
Основными видами учебных занятий являются лекции и практические занятия, а также самостоятельные работы под руководством преподавателя. Лекции составляют основу теоретической подготовки и читаются в составе потока с использованием технических средств обучения.
Практические занятия проводятся в классе с использованием технических средств обучения, с целью углубления теоретических знаний, полученных на лекциях. На них широко используются ПЭВМ.
Практические занятия предназначены для закрепления и углубления знаний, получаемых на лекциях и в ходе самостоятельной работы, а также выработки умений применять их для решения практических задач.
Выполнение курсовой работы имеет целью самостоятельно применять обучаемыми полученные знания для решения конкретных практических задач, привить навыки самостоятельного проектирования, производства расчетов, проведения и обоснования принимаемых решений. Курсовая работа выполняется в часы, отведенные на изучение дисциплины.
В установленное расписанием время обучаемые представляют работу в текстовой и графической частях и защищают её.
Самостоятельные работы под руководством преподавателя проводятся для обучения навыкам работы с литературой, контрольно-измерительными приборами, нормативными и руководящими документами.
Контрольные работы проводятся с целью проверки остаточных знаний обучающимися в ходе изучения разделов дисциплины. Форма проведения контрольных работ предусматривается как в устном, так и в тестовом опросе по пройденному материалу.
Знания обучающегося по итогам промежуточного контроля и защиты курсовой работы оцениваются по пятибалльной системе.
1.2 Общие сведения о теплоснабжении, вентиляции и газоснабжении
Теплоснабжение представляет собой комплекс инженерных сооружений, предназначенных для снабжения теплом жилых, общественных и промышленных зданий и сооружений с целью обеспечения коммунально-бытовых потребностей (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение) и технологических нужд потребителей.
Различают местное (МТ) и централизованное теплоснабжение (ЦТ). Система МТ (печное, центральное) обслуживает часть здания, полностью все здание или несколько зданий, система ЦТ - жилой или промышленный район.
Централизованное теплоснабжение по сравнению с местным имеет целый ряд преимуществ:
значительное снижение расхода топлива и эксплуатационных затрат за счет автоматизации котельных установок и повышения их КПД;
уменьшение степени загрязнения воздушного бассейна и улучшение санитарного состояния населенных пунктов благодаря применению современных устройств по очистке дымовых газов;
возможность использования низкосортных видов топлива;
снижение стоимости строительства сооружений;
сокращение площадей, занятых котельными и складами топлива;
уменьшение пожарной опасности.
В то же время необходимо отметить, что в некоторых конкретных случаях МТ могут оказаться более технологичными и экономичными, например в системах с использованием местных электронагревательных устройств (электроотопление, электронагрев воды). В этом случае отпадает необходимость в прокладке теплотрасс и строительстве ряда устройств. Такие системы нашли широкое применение в Финляндии.
Система ЦТ включает источник тепла, тепловую сеть, тепловые пункты и теплопотребляющие здания, сооружения и промышленные установки (рисунок 1).
Источниками тепла при ЦТ могут быть теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), на которых осуществляется комбинированная выработка электрической и тепловой энергии (теплофикация); котельные установки большой мощности, вырабатывающие только тепловую энергию; устройства для утилизации тепловых отходов промышленности; установки для использования геотермальных источников.
В системах МТ источниками тепла служат печи, водогрейные котлы, различные водонагреватели, использующие избыточное тепло промышленных предприятий, солнечную энергию и т.п.
Размещение источника тепла на территории города осуществляется с учетом ряда факторов:
- исключение заноса сернистых газов и летучей золы в жилые зоны города;
- расположения относительно центра тепловых нагрузок (это расстояние должно быть наименьшим); в этом случае радиус подачи тепла потребителям будет наикратчайшим;
- удобства доставки топлива; должны использоваться или существующие, или вновь построенные железнодорожные пути;
- возможности дальности действия систем теплоснабжения: при современных технических средствах удаление паровых систем от центров потребления паровых систем теплоты не должно превышать 5...6 км (при давлении 1,5...2,0 МПа), систем горячего водоснабжения - 30...40 км (насосные станции в этом случае проектируются на падающих и обратных трубопроводах) системы подачи теплоты от районных котельных -5...6 км.
Обычно при выборе площадки источника теплоты сравнивают несколько вариантов. Окончательный выбор осуществляется с учетом экономических и санитарных условий.
Теплоносителями в системах ЦТ обычно является перегретая вода с температурой до 2000 С и давлением Ру £ 2,5 МПа и пар с температурой t £ 4400 С и давлением до Ру £ 6.2 МПа. Вода обычно служит для обеспечения коммунально-бытовых, а пар - технологических нагрузок. Выбор температуры теплоносителя определяется экономическими расчетами и требованиями потребителей. С увеличением дальности транспортирования тепла рекомендуется повышать параметры теплоносителя.
Использование теплоты в системах теплоснабжения связано с сезонами года. Часть потребителей теплоты зависит от климатических условий (системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха), а часть не зависит (системы бытового горячего водоснабжения, технологического пароснабжения и горячего водоснабжения). От преобладания тех или иных тепловых потоков зависит во многом выбор систем и схем теплоснабжения.
В некоторых системах теплоснабжения на общую тепловую сеть могут работать несколько источников тепла, что повышает надежность работы системы (с точки зрения обеспечения потребителей теплом), ее маневренность и экономичность, но в некоторой степени усложняет работу ее гидравлически: увеличивается вероятность возникновения гидравлических ударов при изменении направления движения потоков теплоносителя в трубопроводах.
Потребление энергии в нашей стране, как и во всем мире, неуклонно возрастает и, прежде всего, для теплообеспечения зданий и сооружений. Известно, что на теплоснабжение гражданских и производственных зданий расходуется более 1/3 всего добываемого органического топлива. Между тем, добыча топлива обходится все дороже и дороже в связи с освоением глубоких месторождений в новых отдаленных районах. Поэтому при дальнейшем развитии народного хозяйства страны необходима её экономия.
Для достижения данной цели разработано, как генеральное направление, дальнейшее развитие централизованного теплоснабжения на базе совместной выработки тепловой и электрической энергии (от ТЭЦ). В отдельных больших городах предусматривается централизованное теплоснабжение от атомных теплостанций (от АС).
Распространено теплоснабжение зданий и сооружений от небольших теплорегенерирующих установок (местных котельных, печей). На основе действующей энергетической программы страны несовершенные установки постоянно заменяются более совершенными, а также крупными тепловыми станциями (ТС).
Основными среди теплозатрат на коммунально-бытовые нужды в зданиях (топление, вентиляция, кондиционирование воздуха, горячее водоснабжение) являются затраты на отопление. Это объясняется условиями эксплуатации зданий в холодное время года на большей части территории страны, когда теплопотери через ограждающие конструкции зданий значительно превышают внутренние тепловыделения.
Следовательно, отоплением называется искусственное обогревание помещений здания с возмещением теплопотерь для поддержания в них температур на заданном уровне, определяемом условиями теплового комфорта для находящихся там людей и требованиями протекающего технологического процесса. Для этого предусматривают отопительную установку.
Известно три вида отопления: водяное, паровое и воздушное.
Водяное отопление выполнялось на базе отопительных котельных (в подвалах зданий), а затем с развитием теплофикации - при теплоснабжении от ТЭЦ.
Паровое отопление используется только в производственных зданиях при наличии пара, предназначенного для технологических нужд.
В схему теплофикации входят следующие элементы: котельная, турбина, генератор, конденсатор, конденсатный насос, регенератор, химическая водоподготовка, потребители тепла, тепловые пункты, задвижки.
Вентиляцией называется совокупность мероприятий и устройств, направленных на организацию такой воздушной среды в помещениях, которая обеспечивала бы нормальное пребывание в них людей и положительно влияла на технологический процесс производства.
Гигиенические задачи вентиляции сводятся к поддерживанию в помещениях таких параметров воздушной среды, которые исключают скопление в воздухе помещения излишков вредных выделений (повышенной температуры, избытков тепла, влаги, газов, пыли и пр.) и создают нормальные условия для пребывания в них и работы людей.
Технологические задачи вентиляции обширны, разнообразны и в основном должны быть направлены на организацию воздушной среды, способствующей повышению производительности труда рабочих и увеличению выпуска продукции. Примером одной из технологических задач вентиляции можно назвать искусственное увлажнение воздуха в прядильно-ткацком производстве. Создание необходимой степени влажности воздуха в значительной степени сокращает обрывы нитей основ пряжи и тем самым способствует повышению производительности труда.
Следует иметь в виду, что во многих случаях решение технологических задач с помощью вентиляции приводит к разрешению гигиенических задач, а использование вентиляции для разрешения гигиенических задач попутно позволяет решать задачи технологического порядка. Так, снижение пыли в воздухе, проведенное с гигиеническими целями, предохраняет от преждевременного износа трущиеся части машин и станков, в результате чего службы технологического оборудования возрастает.
Газоснабжением называется комплекс инженерных сооружений и устройств, предназначенных для снабжения потребителей газообразным топливом под необходимым давлением.
Развитие газовой промышленности и газоснабжения городов, поселков и промышленных предприятий на базе природных газов в нашей стране началось с середины 40-х годов. Пуск в 1946 г. газопроводов Саратов - Москва, производительностью 1,4 млн. м куб/сут, диаметром 300 мм и длиной 740 км, явился началом широкой газификации страны. В дальнейшем газовая промышленность превратилась в важную отрасль народного хозяйства, а газотранспортные системы - в крупные топливоснабжающие системы страны.
Базой для широкого развития газовой промышленности являются значительные запасы природного газа в нашей стране.
Рациональное использование газообразного топлива с наибольшей реализацией его технологических достоинств позволяют получить значительный экономический эффект, который связан с повышением КПД агрегатов и сокращением расхода топлива, более легким регулированием температурных полей и состава газовой среды в рабочем пространстве печей и установок, в результате чего удается значительно повысить интенсивность производства и качество получаемой продукции. Применение газа для промышленных установок улучшает условия труда и способствует росту его производительности. Исследования показали, что использование природного газа в промышленности позволяет осуществить принципиально новые, прогрессивные и экономически эффективные технологические процессы.
Из анализа достоинств природного газа следует, что применение его в качестве топлива позволяют значительно улучшить условия быта населения, повысить санитарно-гигиенический уровень производства и оздоровить воздушный бассейн в городах и промышленных центрах. Нет ни одной отрасли народного хозяйства, где бы газ не использовался в самых различных установках. Для газификации квартир, коммунальных и промышленных предприятий построены десятки тысяч километров подземных газопроводов, на которых оборудовано большое количество установок по регулированию давления газа и для защиты от коррозии.
Газовое хозяйство городов и других населенных мест стало объемным и сложным. Основой его являются газовые сети с установками для регулирования давления и для использования газа. Даже в небольших населенных пунктах протяженность подземных газопроводов составляет десятки километров, а число газопотребляющих установок исчисляется многими тысячами.
Вопросы для самопроверки:
1. Понятие “система теплоснабжения”.
2. Виды теплоснабжения.
3. Классификация систем отопления.
4. Классификация систем центрального теплоснабжения.
5. Понятие “вентиляция”.
6. Задачи вентиляции.
7. Понятие “газоснабжение”.
