Анализ надежности системы теплообеспечения зданий микрорайона

Система теплообеспечения зданий микрорайона представляет комплекс технических средств, предназначенных для использования тепловой энергии, поступающей из наружной тепловой сети на отопление зданий. Она состоит из оборудования и устройств внутриквартирного теплообеспечения (ЦТП, разводящая тепловая сеть отопления) и домовых систем отопления.

Задачей функционирования системы является поддержание в помещениях зданий благоприятных температурных условий в течении отопительных периодов на протяжении всего срока службы зданий.

Система отопления здания должна удовлетворять определенным требованиям:

_Ø возмещать потери теплоты через наружные ограждения помещений и поддерживать в них установленную нормами температуру (t_в).

Ø быть индустриальной при изготовлении ее деталей и монтаже.

Ø экономичность в эксплуатации.

Успешное выполнение этой задачи возможно при условии достаточно надежной работы системы.

Определяем τ_н (t_н^р.от). Лимитированное время на устранение отказа τ_н (t_н) определяется с учетом температуры наружного воздуха t_н и теплоустойчивости здания, исходя из допустимости кратковременного понижения температуры воздуха в оталиваемых помещениях на 6 ⁰С от расчетного значения этой температуры t_в^р.

t_н^р.от= - 24 ⁰С - для г.Гомеля

Для определения τ_л (t_н^р.от) и τ_н (t_н) строим график понижения температуры воздуха в представительном помещении здания в результате аварийного прекращения теплообеспечения здания. Температура воздуха в помещении через время τ после прекращения теплоснабжения здания:

где ⁰С - расчетная температура внутреннего воздуха для угловых комнат;

- условная температура наружного воздуха, учитывающая бытовые теплопоступления помещения,

где - удельная величина бытовых теплопоступлений, принята в размере 21 Вт на 1м² площади помещения;

- площадь представительного помещения, принимаем 21,1 м²;

- удельные теплопотери помещения, принимаем 48 Вт/⁰С.

Коэффициент А определяем по формуле:

где - темп охлаждения нагревательного прибора системы отопления (радиатор чугунный);

- показатель теплоустойчивости помещения;

K_t= 0,93 - коэффициент, учитывающий особенности конвективно-лучистого теплообмена в помещении.

Тогда при расчете получаем:

Для построения графиков изменения температуры расчет производим через интервалы времени 4ч (до 32ч) при ; ^оС.

Рассчитаем при :

Остальные расчеты представим в виде матрицы, которая показывает значения при других температурах, и была рассчитана с использованием MathCAD.

На графике (рисунок 6) представлена зависимость температуры воздуха в помещении от времени после прекращения теплоснабжения здания.

Рисунок 6 – График падения температуры

Таким образом:

t_в(τ,-5)=32,45 ч; t_в(τ,-10)=21,10 ч; t_в(τ,-24)=9,24 ч; t_в(τ,-30)=7,01 ч; t_в(τ,-35)=5,70 ч.

С учетом времени восстановления работоспособности элементов, принимаем способ устранения отказа или резервирования элементов.

Таблица 3 – Способ устранения отказа или резервирования элементов

Вероятность безотказной работы системы, состоящей из m последовательно соединенных элементов, подсчитываем по формуле:

где - вероятность безотказной работы i-го элемента за отопительный период.

Продолжительность отопительного периода принимаем по СНБ 2.04.02-2000 “Строительная климатология”.

для города Гомеля составляет 125 суток.

В рассматриваемый период могут иметь место как внезапные, так и износовые отказы элементов в системе. Эти отказы являются независимыми и несовместимыми событиями. Поэтому вероятность безотказной работы любого элемента системы определяется произведением вероятностей безотказной работы при износовых и внезапных отказах.

.

С учетом интенсивности внезапных отказов элемента , 1/год, принимаемой по таблице 4,

Таблица 4 – Интенсивность внезапных отказов элементов

Расчет производим по форме таблицы 6.

Таблица 5 – Расчет вероятности безотказной работы элемента

Элемент	а, лет-1
Теплообменник	4,1х10-3	0.342	0,599
Задвижка	4,3х10-3	0.342	0,584
Обратный клапан	3х10-2	0.342	0,024
Насос	4х10-2	0.342	0,007
Трубопроводы в здании	2х10-3	0.342	0,779
Отопительный прибор	1,8х10-3	0.342	0,799
Трубопроводы капитальной сети	5х10-3	0.342	0,535

,

,

,

,

,

,

.

Далее производим расчет вероятности безотказной работы элементов при износовых отказах. По заданному в исходных данных ряду распределений величины срока службы до замены каждого элемента системы определяем его средний срок службы и среднеквадратическое отклонение .

где - конкретные значения сроков службы элементов здания, зафиксированные в результате обследования;

- число элементов, имеющих данный срок службы;

- общее число обследованных элементов.

Среднеквадратическое отклонение срока службы

,

где - дисперсия, т. е. мера отклонения конкретного значения срока службы его среднего значения,

;

- статическая вероятность конкретного значения срока службы элемента системы.

Таблица 6 – Расчет среднеквадратического отклонения срока службы элементов

, , ,

Вероятность исправной работы системы за отопительный период

.

Для i-го элемента системы

,

где , .

Расчет производим по форме таблицы 7.

Таблица 7 – Расчет вероятности исправной работы системы за отопительный период

Элемент
Теплообменник	0,0144	0,0031	0,0057	0,0012	0,767
Задвижка	0,0126	0,0027	0,0050	0,0011
Обратный клапан	0,0127	0,0027	0,0051	0,0011
Насос	0,0175	0,0038	0,0070	0,0015
Трубопроводы в здании	0,0214	0,0047	0,0085	0,0019
Отопительный прибор	0,0217	0,0047	0,0087	0,0019
Трубопроводы квартальной сети	0,0126	0,0027	0,0050	0,0011

Вывод: после произведенных расчетов на анализ надежности системы теплообеспечения здания были получены следующие значения Что означает 93,1% срока эксплуатации инженерных систем теплообеспечения будет обеспечена их безотказная работа.

Список литературы

1. Васильев А.А. Оценка физического износа жилых и общественных зданий: практ.пособие/ А.А.Васильев, С.В.Дзирко. – Гомель, 2009. – 124с.

2. Сборник №28 укрупненных показателей восстановительной стоимости жилых, общественных зданий и здания и сооружения коммунально-бытового назначения для переоценки основных фондов. – М.:Строймздат, 1970. – 120с.

3. СНБ 4.02.01-03 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. – Минскстройархитектура Республики Беларусь, 2003.

4. Бойко М.Д. техническое обслуживание и ремонт зданий и мооружений: справ.пособие/ М.Д.Бойко. – М.:Стройиздат, 1993. – 208с.

5. Васильев А.А. Техническая эксплуатация жилых и общественных зданий: учебно-метод. Пособие/ А.А.Васильев. – Гомель: БелГУТ, 2009. – 43с.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: