2. Расчет численности населения проектируемого района. Расчет потребления газа
Расход газа на коммунально-бытовые и теплофикационные нужды города зависит от числа жителей. Если число жителей точно не известно, то приближенно его можно определить следующим образом.
По плотности населения на один гектар газифицируемой территории
N = FP ∙ m, (2.1)
где FP - площадь района в га, полученная в результате замеров по плану застройки;
m - плотность населения , чел/га.
N = 400 ∙ 200= 80000 чел.
Городские системы газоснабжения не имеют аккумулирующих емкостей, расположенных у потребителей, а ёмкость самих газовых сетей очень мала (не более 3-4 % от максимально часовой пропускной способности). Поэтому пропускную способность газовых сетей необходимо рассчитывать на пиковые, максимальные часовые расходы газа, которые определяются как доля годового расхода по формуле:
(2.2)
где Qг - годовое потребление газа, м3/год;
- коэффициент часового максимума (коэффициент перевода годового потребления к максимально часовому расходу газа).
=1/m, (2.3)
где m - число часов использования максимума и определяет количество часов, за которое весь годовой расход газа был бы израсходован с равномерным расходом, равным максимально часовому расходу.
Коэффициент часового максимума учитывает неравномерность потребления газа различными потребителями газа. Неравномерность потребления зависит от многих факторов и может быть сезонная, недельная, суточная. Так наибольшая суточная неравномерность присуща бытовым и другим потребителям, использующим газ для приготовления пищи и горячей воды. Наименьшая - промышленным предприятиям с непрерывным технологическим процессом.
Для бытовых потребителей коэффициент часового максимума зависит от численности населения или газовых приборов. Чем больше число жителей, тем меньше вероятность совпадения единичных максимумов потребления, тем, следовательно, равномернее потребление газа, тем меньше коэффициент часового максимума.
Для бытового потребления газа следует принимать отдельно для каждого квартала в зависимости от численности населения квартала, коммунально-бытовых потребителей и промышленных предприятий в зависимости от сменности работы предприятия.
Годовые расходы газа на приготовление пищи и горячей воды в квартирах, а также на хозяйственно - бытовые и коммунальные нужды общественных зданий, предприятий общественного питания и предприятий определяем по нормам.
2.1 Определение годовых расходов теплоты
Расход газа на различные нужды зависит от расходов теплоты необходимой, например, для приготовления пищи, стирки белья, выпечки хлеба, выработки того или иного изделия на промпредприятии т. п.
Точный расчет расхода газа на бытовые нужды сделать очень сложно, так как расход газа зависит от целого ряда факторов, которые не поддаются точному учету. Поэтому потребление газа определяют по усредненным нормам расхода теплоты, полученным на основании статистических данных. Обычно эти нормы определяются в расчете или на одного человека, или на один завтрак иди обед, или на одну тонну белья, или на единицу выпускаемой продукции промпредприятием. Расход теплоты измеряют в МДж или в кДж.
2.1.1 Определение годового расхода теплоты при потреблении газа
в квартирах.
Расчётная формула для определения годового расхода теплоты (МДж/год) при потреблении газа в квартирах записывается в виде:
QK = YK ∙ N ∙ (q K1 ∙ Z 1 + q K2 ∙ Z 2 + q K3 ∙ Z 3), (2.4)
где YK - степень охвата газоснабжением города (определяется заданием);
N - число жителей;
Z 1 - доля людей, проживающих в квартирах с централизованным горячим водоснабжением;
Z 2 - доля людей, проживающих в квартирах с горячим водоснабжением от газовых водонагревателей;
Z 3 - доля людей, проживающих в квартирах без централизованного горячего водоснабжения и не имеющих газовых водонагревателей;
q К1, q К2, q К3 - нормы расхода теплоты на одного человека в год в квартирах с соответствующим Z [10].
Для населения, пользующегося газом
Z 1 + Z 2 + Z 3 = 1.
QK = 1 ∙ 80000 ∙ (2800 ∙ 0,4 + 8000 ∙ 0,4 + 4600 ∙ 0,2) = 419200000 МДж/год.
2.1.2 Определение годового расхода теплоты при потреблении газа
на предприятиях бытового обслуживания.
Расход теплоты для данных потребителей учитывает расход газа на стирку белья в прачечных, на помывку людей в банях, на санитарную обработку в дезкамерах. Очень часто в городах и посёлках прачечные и бани объединяются в одно предприятие. Поэтому расход теплоты для них должен быть также объединён
QБ-П = QБ + QП (2.5)
Расход теплоты в банях определяется по формуле:
QБ = Z Б ∙ YБ ∙ N ∙ 52 ∙ q Б, (2.6)
Где Z Б - доля населения города, пользующегося банями;
YБ - доля бань города, использующих газ в виде топлива;
q Б - норма расхода теплоты на помывку одного человека;
Все q принимаются по таблицам [10].
В формуле заложена частота посещения бань, равная одному разу в неделю
Z Б = 0,4, YБ = 0,8, q Б = 50 МДж,
Q Б = 0,4 ∙ 0,8 ∙ 80000 ∙ 52 ∙ 50 =66560000 МДж/год,
Расход теплоты на стирку белья в прачечных определяется по формуле:
Q П = 100 ∙ (Z П ∙ YП ∙ N) / 1000 ∙ q П, (2.7)
где Z П - доля населения города, пользующегося прачечными;
YП - доля прачечных города, использующих газ в виде топлива;
q П - норма расхода теплоты на 1 тонну сухого белья. [10]
В формулу заложена средняя норма поступления белья в прачечные, равная 100 тоннам на 1000 жителей
Z П = 0,4;
YП = 0,8;
q П = 18800 МДж;
Q П = 100 ∙ (0,4 ∙ 0,8 ∙ 60000) / 1000 ∙ 18800 = 36096000 МДж/год,
QБ-П = QБ + QП = 102656000 МДж/год.
2.1.3 Определение годового расхода теплоты при потреблении газа на предприятиях общественного питания.
Расход теплоты на предприятиях общественного питания учитывает расход газа на приготовление пищи в столовых, кафе и ресторанах.
Считается, что на приготовление завтраков и ужинов расходуется одно и то же количество теплоты. Расход теплоты на приготовление обеда больше, чем на приготовление завтрака или ужина. Если предприятие общественного питания работает весь день, то расход теплоты здесь должен быть и на завтрак, и на ужин, и на обед. Если предприятие работает полдня, то расход теплоты составляется из расходов теплоты на приготовление завтрака и обеда, или обеда и ужина.
Расход теплоты на предприятиях общественного питания определяется по формуле:
Q П.ОП = 360 ∙ Z П.ОП ∙ Y П.ОП ∙ N ∙ q П.ОП, (2.8)
где Z П.ОП - доля населения города, пользующегося предприятиями общественного питания (задаётся);
Y П.ОП - доля предприятий общественного питания города, использующих газ в виде топлива (задается);
q П.ОП - объединённая норма расхода теплоты на приготовление завтраков, обедов и ужинов
q П.ОП = q З + q О + q У, (2.9)
где q З, q О, q У - нормы расхода теплоты на приготовление одного завтрака, обеда, ужина.
Считается, что из числа людей, постоянно пользующихся столовыми, кафе и ресторанами, каждый человек посещает их 360 раз в году.
Все q принимаются [10] .
Z П.ОП = 0,2,
Y П.ОП = 0,8,
q П.ОП = 2,1 + 4,2 + 2,1 = 8,4 МДж,
Q П.ОП = 360 ∙ 0,2 ∙ 0,8 ∙ 80000 ∙ 8,4 =38707200 МДж/год.
2.1.4 Определение годового расхода теплоты при потреблении газа
в учреждениях здравоохранения.
При расходе газа в больницах и санаториях следует учитывать, что их общая вместимость должна составлять 7 коек на 1000 жителей города. Расход теплоты в учреждениях здравоохранения необходим для приготовления пищи больным, для санитарной обработки белья, инструментов, помещений.
Он определяется по формуле:
Q ЗД = (7 ∙ YЗД ∙ q ЗД) / 1000 ∙ N, (2.10)
где YЗД - степень охвата газоснабжением учреждений здравоохранения города (задаётся);
q ЗД - годовая норма расхода теплоты в лечебных учреждениях;
q ЗД = q П + q Г, (2.11)
где q П, q Г - нормы расхода теплоты на приготовление пищи и приготовлении горячей воды в лечебных учреждениях.
Все q принимаются [10]
YЗД = 0,8,
q ЗД = 3200 + 9200 = 12400 МДж,
Q ЗД = (7 ∙ 0,8 ∙ 12400) / 1000 ∙ 80000 = 5555200 МДж/год.
2.1.5 Определение годового расхода теплоты при потреблении газа
на хлебозаводах и пекарнях.
При выпечке хлеба и кондитерских изделий, составляющих основной вид продукции данных потребителей газа, следует учитывать разницу в потреблении тепла на разные виды продукции. Норма выпечки хлеба в сутки на 1000 жителей принимается в размере 0,6 тоны. В эту норму входит выпечка и чёрного и белого хлеба, а так же выпечка кондитерских изделий. Норма выпечки батона и булочек в сутки на 1000 жителей принимается в размере 0,3 тоны. Выпечка кондитерских изделий поражённых и тортов в размере 0,1 тонны на 1000 жителей в сутки.
При расчёте расхода газа следует учитывать охват газоснабжением хлебозаводов и пекарен. Общий расход теплоты на хлебозаводы и пекарни определяются по формуле:
QХЗ = YХЗ∙N∙[(0,3)∙q ЧХ+(0,3)∙q БХ+0,3∙q б +0,1∙q КИ]∙365/1000, (2.12)
где YХЗ - доля охвата газоснабжением хлебозаводов и пекарен (задаётся);
q чХ - норма расхода теплоты на выпечку 1 тонны чёрного хлеба
q БХ - норма расхода теплоты на выпечку 1 тонны белого хлеба
q Б - норма расхода теплоты на выпечку 1 тонны булочек и батонов.
q КИ - норма расхода теплоты на выпечку 1 тонны кондитерских изделий [10]
YХЗ = 0,8,
q ЧХ = 2500 МДж,
q БХ = 5450 МДж,
qБ = 7750 МДж,
q КИ = 7750 МДж,
QХЗ=0,8 ∙ 60000 ∙ [0,3 ∙ 2500 + 0,3 ∙ 5450 + 0,3 ∙ 7750+ 0,1 ∙ 7750] ∙ 365 / 1000=230160000 МДж/год.
2.1.6 Определение годового расхода теплоты на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение жилых и общественных зданий.
Годовой расход теплоты на отопление и вентиляцию жилых и общественных зданий вычисляют по формуле:
Q ОВ=(q ОВ∙F∙nО/ h О)∙[(tВН-tСР.О)/(tВН-t РО)]∙[24∙(1+K)+Z∙K1∙K], (2.13)
где tВН, tСР.О, tРО - температуры соответственно внутреннего воздуха отапливаемых помещений, средняя наружного воздуха за отопительный период, расчётная наружная для данного района строительства по [2], °С.
К, К1 - коэффициенты, учитывающие расходы теплоты на отопление и вентиляцию общественных зданий К = 0,25 и K 1 = 0,4;
Z - среднее число часов работы системы вентиляции общественных зданий в течение суток Z=16;
n О - продолжительность отопительного периода в сутках;
F - общая площадь отапливаемых зданий, м2;
q ОВ - укрупненный показатель максимального часового расхода теплоты на отопление жилых зданий, МДж/ч.∙м2;
hО - коэффициент полезного действия отопительной котельной hО=0,8;
tВН =20 °С, tСР.О=-5,9 °С, tРО=-35 °С, nО=213 сут, q ОВ=0,88 МДж/ч.∙м2,
Вычисляем F по схеме
F= 18·80000·0,4 = 576000 м2,
Q ОВ=(0,88 ∙432000∙ 213/0,8) ∙ [(20+5,9)/(20+35)] ∙ [24∙(1+0,25)+16∙0,4∙0,25]=
= 1506191501 МДж/год.
Годовой расход теплоты (МДж/год) на централизованное горячее водоснабжение от котельных и ТЭЦ определяют по формуле:
QГВ=24∙qГВ∙NГВ∙[nО+(350-nО)∙(60-tХЛ)/(60-tХЗ)∙ b]∙1/hО, (2.14)
где q ГВ - укрупненный показатель среднечасового расхода теплоты на горячее, МДж/чел.∙ч;
N ГВ - число жителей города, пользующихся горячим водоснабжением от котельных или ТЭЦ, чел.;
b - коэффициент учитывающий снижение расхода горячей воды в летний период b=0,8;
t ХЗ, t ХЛ - температуры водопроводной воды в отопительный и летний периоды, °С , при отсутствии данных принимают t ХЛ = 15, t ХЗ = 5.
q ГВ = 0,88 МДж/чел∙ч, N ГВ = 80000∙0,4 = 32000.
QГВ=24 ∙ 0,88 ∙ 32000 ∙ [213+(350-213) ∙ (60-15)/(60-5) ∙ 0,8] ∙ 1/0,8 = 191773440 МДж/год.
2.1.7 Определение годового расхода теплоты при потреблении газа на нужды торговли, предприятий бытового обслуживания населения, школ и ВУЗов.
В школах и вузах города газ может использоваться для лабораторных работ. Для этих целей принимают средний расход теплоты на одного учащегося иди студента в размере 50 МДж/год ∙ чел.:
Q Ш = 0,3 ∙ N ∙ 50, (2.15)
где N - количество жителей, чел, коэффициент 0,3 - доля населения школьного возраста и младше,
Q Ш = 80000∙ 0,3 ∙ 50 = 1200000 МДж/год.
2.1.7 Определение годовых и часовых расходов газа различными потребителями.
Годовой расход газа в м3/год для любого потребителя города или района определяется по формуле:
Vi ГОД = Qi ГОД / Q Н Р , (2.16)
где Qi ГОД - годовой расход теплоты соответствующего потребителя газа;
Q НР - низшая теплота сгорания МДж/м3, определяется по химическому составу газа.
Потребление газа в городе различными потребителями зависит от многих факторов. Каждый потребитель имеет свои особенности и потребляет газ по-своему. Между ними существует определенная неравномерность в потреблении газа. Учет неравномерности потребления газа осуществляется путем введения коэффициента часового максимума, который обратно пропорционален периоду, в течение которого расходуется годовой ресурс газа при максимальном его потреблении:
Km = 1 / m, (2.17)
где m - количество часов использования максимума нагрузки в году, ч/год.
С помощью Km определяется часовой расход газа для каждого потребителя города (м3/ч):[3]
Vi час = Vi год ∙ Km = Vi год / m I, (2.18)
Количество часов использования максимума для отопительных котельных определяется по формуле:
m КОТ = 24 ∙ n О ∙ [(t ВН - t СР.О) / (t ВН - t Р.О)], (2.19)
m КОТ = 24 ∙ 213 ∙ [(20 + 5,9) / (20 + 35)] = 2407 ч / год.
Итоговые сведения по расходу газа городом представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Итоговые сведения по расходу газа городом
| №
п/п |
Потребитель |
Годовой расход теплоты,
QГОД, МДж/год |
Годовой расход газа,
VГОД, м3/год |
Кол-во часов использования макс. Нагрузки, m, час/год | Часовой расход газа,
VЧ, м3/ч |
| 1 | Квартиры | 419200000 | 10141935 | 2600 | 3900 |
| 2 | Бани | 66560000 | 1610322 | 2700 | 596 |
| 3 | Прачечные | 36096000 | 1164387 | 2900 | 401 |
| 4 | Предприятия
общепита |
38707200 | 936464 | 2000 | 468 |
| 5 | Учреждения
здравоохранения |
5555200 | 134400 | 2700 | 50 |
| 6 | Хлебозаводы | 230160000 | 7424516 | 6000 | 1237 |
| 7 | Отопление и вентиляция | 150619150 | 4858682 | 2407 | 2018 |
| 8 | Горячее водснабжение | 191773440 | 6186240 | 2407 | 2570 |
| 9 | Котельная | 2407 | 7543288 | ||
| 10 | Школы и д/с | 1200000 | 29032 | 2000 | 14,5 |