Телефон: +7 (383)-202-16-86

Статья опубликована в рамках: Научного журнала «Студенческий» № 39(83)

Рубрика журнала: Технические науки

Секция: Энергетика

Скачать книгу(-и): скачать журнал часть 1, скачать журнал часть 2, скачать журнал часть 3, скачать журнал часть 4, скачать журнал часть 5, скачать журнал часть 6, скачать журнал часть 7

Библиографическое описание:
Рог Т.С., Рахимова Ю.И., Горшенин А.С. ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ В СЕВЕРНЫХ РАЙОНАХ // Студенческий: электрон. научн. журн. 2019. № 39(83). URL: https://sibac.info/journal/student/83/160976 (дата обращения: 13.12.2019).

ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ В СЕВЕРНЫХ РАЙОНАХ

Рог Татьяна Сергеевна

студент, теплоэнергетический факультет, Самарский государственный технический университет,

РФ, г. Самара

Рахимова Юлия Игоревна

канд. пед. наук, доц., теплоэнергетический факультет, Самарский государственный технический университет,

РФ, г. Самара

Горшенин Андрей Сергеевич

канд. техн. наук, доц., теплоэнергетический факультет, Самарский государственный технический университет,

РФ, г. Самара

АННОТАЦИЯ

В статье описаны особенности проектирования котельных и тепловых сетей в северных районах России. Рассмотрели теплоносители, которые используются для отопления зданий в период низких температур.

 

Ключевые слова: теплоснабжение; районы крайнего севера; вечная мерзлота, теплосети.

 

Территории северных районов характеризуются суровыми климатическими условиями (низкая температура, сильные ветры и снег), наличием многолетней мерзлоты и длительным отопительным периодом. В связи с вышеперечисленными особенности вопросы теплоснабжения в северных городах актуальны.

Проектирование и строительство котельных в северных районах отличается из-за сурового климата. Котельные в северном исполнении разрабатываются для расчетной зимней температуры наружного воздуха менее – 31,0 °C. Особенности строительства и проектирования таких котельных описаны в Разделе 19 СП 89.13330.2012: «Дополнительные требования к строительству в особых природных условиях. Строительство в Северной строительно-климатической зоне и в районах вечной мерзлоты».

Согласно СП в котельных должны применяться модульные конструкции с максимальной сборностью перевозных деталей. Это даст возможность легко производить монтаж здания котельной в любое время года.

Помимо модульных конструкций необходимо предусматривать следующее:

  • стены и крыши целесообразно выполнять из сэндвич-панели толщиной 200 мм;
  • для поддержание определённой температуры (12-18°С) в котельной предусматривается входной тамбур с тепловой завесой;
  • использование низколегированной конструкционной стали 09Г2С для создания опорной вертикальной фермы дымовой трубы и каркаса котельной (детали из стали 09Г2С рассчитаны на длительную эксплуатацию в условиях различных деформаций при температурах от -70°С до + 425°С) ;
  • на трубопроводах в котельных необходимо устанавливать стальную регулирующую и запорную арматуру;
  • обязательно выполнять теплоизоляцию дымовой трубы и внешних газоходов (для исключения полностью или же существенного ограничения прогревания грунтов);
  • все вводы и выводы трубопроводов рекомендуется расположить в небольшом количестве мест. 

Еще одна особенность теплоснабжающих устройств в районах крайнего севера связана с использованием теплотрасс и водопроводов. Из-за транспортировки природных вод с низкими показателями pH и высоким содержанием железа, что обуславливается заболоченным ландшафтом, стальные трубы сильно зарастают и служат намного меньше указанного срока. Поэтому, при использовании воды, как теплоносителя, необходимо тщательно её отчищать.

Также стоит отметить, что в северных областях к воде подмешивают 27-процентный раствор хлористого кальция, что предотвращает промерзание труб[3] .Вместе с тем гидравлические и тепловые расчеты инженерных систем здания выполняются для воды, а достаточно высокие концентрации раствора в теплоносителе существенно изменяют его наиболее важные физические свойства, такие как:

- вязкость;

- теплоемкость;

- плотность;

- теплопроводность;

- коэффициент объемного расширения и др.

Эксплуатацию трубопроводов так же сильно осложняет наличие многолетней мерзлоты. Нестабильность мерзлоты,  низкая несущая способность талых грунтов и глубина слоя сезонного протаивания. Всё это заставляет прокладывать практически все трубопроводы над поверхностью грунта – на опорах или по эстакадам. Такие трубопроводы будут более чувствительны перепадам температуры, чем при подземной прокладке. В сильные зимние холода положение может стать критичным, ведь тепловые потери с поверхности труб возрастают до недопустимых значений, и угроза их замерзания становится более чем реальной. В связи с этим появляется необходимость в теплоизоляции труб, строительстве промежуточные котельные на водоводах, прокладке водопроводов с теплоспутниками и т.п. Все эти меры требуют больших затрат, к тому же не обеспечивают гарантии безаварийности установки. Любая остановка подачи воды в зимний период может обернуться аварией с тяжелыми последствиями, связанными с размораживанием труб и выходом их из строя.

Возможен и другой способ: в Норильске все трубы проходят на глубине 6 м под землей. Коллекторы располагают в дали от домов, чтобы избежать передачу тепла мерзлым грунтам под зданиями. Дорогу, под которой установлены трубы, чистят от снега особенно тщательно, чтобы ветер остужал землю.

Подземные теплопроводы нужно устанавливать в зависимости от изменения физико-механических свойств мерзлых грунтов при оттаивании [1]. Возможны два принципа использования вечномерзлых грунтов в качестве оснований:

1 принцип – вечномерзлые грунты используются в мерзлом состоянии, сохраняемом в процессе строительства и в течение всего заданного периода эксплуатации. Имеет место в случае, когда оттаивании грунта характеризуется значительными осадками и влияет на устойчивость расположенных вблизи зданий и сооружений.

2 принцип – вечномерзлые грунты  используются в оттаивающем и оттаявшем состоянии. Следует принимать, когда грунты характеризуются незначительными осадками на всю расчетную глубину оттаивания.

Одна из основных инженерных задач при проектировании тепловых сетей  –  выбор мероприятий по сохранению устойчивости трубопроводов на основе расчетов зоны оттаивания мерзлого грунта и общего прогноза изменения мерзлотно-грунтовых условий определённой территории. Именно для этого необходимо предусматривать выход сетей на расстоянии 6 м от стены здания. Так же требуется планировка земли для отвода горячей воды при возникновении аварийной ситуации.

Что бы влияние тепловых сетей на грунт было минимальным – их изолируют.  Для снижения теплопотерь применяют специальные готовые «скорлупы» – теплоизоляцию из каменной ваты, либо используют трубы заводской изоляции, при укладке изолируя только стыки. [2] Добиться снижения теплопотерь можно так же с помощью оптимизации гидравлических режимов, температуры теплоносителя и гидравлической балансировки теплосетей

При выполнении всех вышеперечисленных мероприятий трубопроводов будет служить не менее 30 лет. При техническом диагностировании существующих сетей срок службы определяется расчетно-аналитическими процедурами.

 

Список литературы:

  1. Колодкин Д.М. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА // Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. LXXIII междунар. студ. науч.-практ. конф. № 1(72).
  2. «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» ФЗ № 261 от 23 ноября 2009 г.
  3. С. Е. Беликов, С. А. Зубов, Н. Н. Турбанов. Некоторые вопросы применения незамерзающих теплоносителей // Аква-Терм. 2001. Май.

Оставить комментарий