2. Водяные системы теплоснабжения

Водяные системы различают по числу теплопроводов, передающих воду в одном направлении: однотрубные, двухтрубные и многотрубные.

Однотрубная система может быть применена в том случае, если теплоноситель полностью используется у потребителей и не должен возвращаться в районную котельную или на ТЭЦ. Примером такой системы может служить централизованное снабжение горячей водой на бытовые цели (горячее водоснабжение).

Двухтрубные системы с тепловой сетью, состоящей из двух тепло­проводов— подающего и обратного, являются самыми распростра­ненными. В этом случае по подающему теплопроводу вода подается к потребителям, а по обратной линии от потребителей охлажденная вода подается на ТЭЦ или в районную котельную. Применение в основном двухтрубных систем вызывается тем, что они пригодны для снабжения теплом однородных потребителей, т. е. систем отопления и вентиляции, работающих по одинаковым режимам. При этом вся тепловая энергия подается одного потенциала, т. е. вода одинаковой температуры при заданной температуре наружного воздуха.

Соединение двухтрубной системы теплоснабжения на нужды отоп­ления и вентиляции с однотрубной системой горячего водоснабжения приводит к трехтрубной системе теплоснабжения.

Если система горячего водоснабжения имеет также два теплопровода, причем второй применяется как вспомогательный, для создания циркуляции с целью устранения остывание воды при малом водоразборе, вся система теплоснабжения вместе с двумя теплопроводами на отопление и вентиляцию будет называться четырёхтрубной.

Трехтрубные или четырёхтрубные системы применяются в про­мышленных районах, где рациональней в ряде случаев выделить горя­чее водоснабжение и технологические установки на третью трубу, так как источником теплоснабжения для горячего водоснабжения и технологии могут быть отдельные бойлерные группы или утилизацион­ные установки по использованию отбросного тепла.

Водяные системы теплоснабжения по способу присоединения си­стем горячего водоснабжения разделяются на две группы: закрытые и открытые системы. В закрытых системах вода, циркулирующая в теп­ловой сети, используется только в качестве греющей среды, т. е. как теплоноситель, но из сетей потребителем не разбирается. В откры­тых— вода, циркулирующая по тепловым сетям, может частично или полностью разбираться у потребителей горячего водоснабжения.

2.1 Закрытые системы

Число параллельных линий в за­крытой системе должно быть не меньше двух, так как после отдачи тепла в абонентских установках теплоноситель должен быть возвра­щен на станцию. На рис.1 показа­на закрытая двухтрубная водяная система. По подающей линии I теп­ловой сети горячая вода поступает в абонентские установки, а по об­ратной линии II охлажденная вода возвращается на станцию.

В зависимости от характера або­нентской установки и режима рабо­ты тепловой сети выбираются схемы присоединения абонентских устано­вок к тепловой сети. На рис. 1 приведены различные схемы присо­единения абонентов к водяной теп­ловой сети. Схемы а, б, в, г, показы­вают присоединение отопительных установок; схемы д, е — присоеди­нение установок горячего водоснаб­жения; а схемы з, ж, и, к — пока­зывают совместное присоединение в одном узле (на одном абонент­ском вводе) отопительной установ­ки и установки горячего водоснаб­жения. На практике находят при­менение две принципиально различ­ные схемы присоединения — зависимая и независимая. При первой схе­ме присоединения вода из тепловой сети непосредственно поступает в приборы абонентской установки. При второй схеме вода из тепловой сети проходит через теплообменник, в котором нагревает вторичный теплоноситель, используемый в або­нентской установке.

Рис.1. Закрытая двухтрубная водя­ная система: схемы присоединения: а—в — зависимые схемы присоединения отопительной уста­новки соответственно без смешения, со струйным смешением и с насосным сме­шением; г — независимая схема присоеди­нения отопительной установки; д — схема присоединения установки горячего водо­снабжения с верхним аккумулятором; е — схема присоединения установки горячего водоснабжения с нижним аккумулятором; ж — параллельная схема присоединения установки горячего водоснабжения и зави­симая отопительной установки; з — двух­ступенчатая смешанная схема присоедине­ния установки горячего водоснабжения и зависимая отопительной установки; и— двухступенчатая последовательная схема присоединения установки горячего водо­снабжения и зависимая отопительной уста­новки; к — предвключённая схема присое­динения установки горячего водоснабже­ния и зависимая отопительной установки; л — двухступенчатая последовательная схема присоединения установки горячего водоснабжения и независимая отопительной установки; м — двухступенчатая смешанная схема присоединения уста­новки горячего водоснабжения и независимая отопительной установки; 1 — аккумулятор горячей воды; 2 — воздушный кран; 3 — водоразборный кран; 4 — отопительный прибор; 5 — обратный кла­пан; 6 — подогреватель; 7—9 — подогреватели верхней, нижней ступеней и отопительный; 10 — рас­ширительный резервуар; 11—регулятор давления; «после себя»; 12—14 — регуляторы расхода, температуры и отопления; 15 — элеватор; 16 — насос.

На рис. 1 отопительные уста­новки а, б, в, з, ж, и, к, присоедине­ны к тепловой сети по зависимой схеме, отопительная установка г - по независимой схеме.

В закрытых системах теплоснаб­жения установки горячего водоснаб­жения присоединяются к тепловой сети только через водоводяные подо­греватели, т. е. по независимой схеме.

При зависимых схемах присоеди­нения давление в абонентской уста­новке зависит от давления в тепло­вой сети. При независимых схемах присоединения давление в местной системе не зависит от давления в тепловой сети.

Оборудование абонентского вво­да при зависимой схеме присоедине­ния проще и дешевле, чем при неза­висимой схеме. При зависимой схе­ме присоединения может быть полу­чен больший перепад температур се­тевой воды в абонентской установке, чем при независимой схеме. Увели­чение перепада температур воды в местной системе уменьшает рас­ход теплоносителя в сети, что при­водит к снижению диаметров сети и экономии на начальной стоимости тепловой сети и на эксплуатацион­ных расходах.

В тех случаях, когда при зави­симой схеме нельзя обеспечить до­пустимый уровень давлений в або­нентской установке, применяются независимые схемы присоединения.

Схема а показывает зависимое присоединение отопительной уста­новки. Вода из подающей линии тепловой сети поступает через регу­лятор расхода 12 непосредственно

в отопительную систему здания, проходит через отопительные при­боры 4 и отдает в них тепло окру­жающему воздуху. Охлажденная вода поступает в обратную линию тепловой сети.

По такой схеме присоединяются к тепловой сети системы водяного отопления промышленных предприятий.

В том случае, когда максималь­ная температура воды в подающей линии тепловой сети не превышает 95°С, по этой схеме присоединяются также отопительные системы жилых и общественных зданий.

В большинстве случаев отопи­тельные системы жилых и общест­венных зданий присоединяются к водяным тепловым сетям по зависимой схеме со смесительным устройством (схемы б и в). Объяс­няется это тем, что по санитарным нормам максимальная температура воды, поступающей в приборы ото­пления жилых и общественных зданий, не должна превышать 95°С, :в то время как максимальная темпе­ратура воды в подающей линии теп­ловой сети обычно выше указанной величины. В городских теплофика­ционных установках макси­мальная температура воды в подаю­щей линии принимается в большин­стве случаев равной 130—150° С, причем имеется тенденция к даль­нейшему повышению температуры воды в сети.

В качестве смесительных устройств на абонентских вводах применяют­ся струйные и центробежные на­сосы.

На узле б (рис. 1) показана зависимая схема присоединения со струйным насосом (элеватором). Вода из подающей линии тепловой сети поступает после регу­лятора расхода 12 через патру­бок в элеватор 15. Через патрубок в элеватор подсасывается часть охлажденной воды, возвращающей­ся из отопительной установки в об­ратную линию тепловой сети. Сме­шанная вода подается элеватором в отопительную систему.

В тех случаях, когда на абонент­ском вводе отсутствует разность напоров достаточной величины, в качестве смесительного устрой­ства применяются центробежные насосы.

Зависимая схема со смеситель­ным насосом показана на узле в (рис.1). Насос 16 забирает охлажденную воду из обратной линии отопительной установки и подает ее на смешение с горячей водой, по­ступающей через регулятор расхо­да 12 из подающей линии. Работа центробежного насоса требует по­стоянного обслуживания, что услож­няет эксплуатацию. Поэтому смеси­тельные насосы применяются срав­нительно редко, когда располагае­мый напор на абонентском вводе недостаточен, обычно в концевых точках тепловой сети.

Для поддержания постоянного расхода воды из тепловой сети в отопительную систему на або­нентских вводах а, б, в установле­ны регуляторы расхода 12. Им пульсом для работы этих регулято­ров является перепад давлений в каком-либо дроссельном органе — шайбе или сопле элеватора.

На узле г показана независимая схема присоединения отопительной установки к водяной тепловой сети.

Вода из подающей линии тепловой сети поступает в водоводяной теплообменник 9, в кото­ром она через стенку нагревает вто­ричную воду, циркулирующую в ото­пительной установке абонента. Охлажденная сетевая вода возвращается в обратную ли­нию тепловой сети. Циркуляция воды в местной отопительной уста­новке осуществляется насосом 16. Давление в приборах местной ото­пительной установки определяется высотой расположения расширитель­ного резервуара, который обычно устанавливается в верхней точке здания.

Установки горячего водоснабже­ния присоединяются к тепловой сети через водоводяные теплообменники (схемы д и е). Сетевая вода из по­дающей линии тепловой сети через регулятор температуры 12 проходит в водоводяной подогреватель 6, и котором она через стенку нагре­вает воду, поступающую из водопро­вода. Охлажденная сетевая вода по­сле подогревателя поступает в об­ратную линию тепловой сети. Им­пульс для регулятора 13 берется от температуры водопроводной воды после подогревателя.

В схеме д холодная вода посту­пает из водопровода через регуля­тор давления «после себя» 11 , задачей которого является поддер­жание заданного постоянного давле­ния водопроводной воды на або­нентском вводе; проходит через по­догреватель , в котором она на­гревается сетевой водой, и затем поступает в местную систему горячего водоснабжения. В схеме е регулятор давления отсутствует.

У абонентов, потребляющих боль­шое количество горячей воды (бани, прачечные, промышленные пред­приятия) и имеющих неравномерный график нагрузки горячего водоснаб­жения, обычно устанавливаются ак­кумуляторы горячей воды. Задачей аккумуляторов является выравнива­ние графика тепловой нагрузки, а также создание запаса горячей воды на случай внезапного переры­ва в работе тепловой сети.

В периоды малой нагрузки горя­чего водоснабжения аккумулятор заряжается горячей водой. В перио­ды пиковых нагрузок или при пре­кращении подачи тепла из тепловой сети горячая вода, запасенная в ак­кумуляторе, используется для горя чего водоснабжения.

В схеме д аккумулятор горячей воды 1 расположен в верхней точке установки; в схеме е аккумулятор 1 расположен внизу. При верхней установке аккумулятора зарядка его производится под напором водопровода, а разрядка — под статическим напором самого акку­мулятора. Циркуляция воды в местной системе осуществляется насо­сом 16.

При нижней установке аккуму­лятора зарядка его производится насосом , а разрядка — водопроводным напором. В этой схеме насос 16 постоянно находится в работе. При малом водоразборе из системы го­рячего водоснабжения под дейст­вием напора насоса 16 происходит циркуляция воды через аккумуля­тор 1 и через замкнутый контур ме­стной системы горячего водоснабже­ния: насос — подогреватель — мест­ная система — обратный клапан — насос. Подогретая в водоводяном подогревателе водопроводная во­да поступает сверху в аккумулятор 1 и вытесняет из его нижней части холодную воду, которая забирается насосом 16 и подается в подогрева­тель 6. Одновременно происходит также циркуляция воды в контуре местной системы горячего водоснаб­жения. При малом водоразборе в местную систему горячего водо­снабжения поступает через насос 16 и подогреватель 6 больше горячей водопроводной воды, чем потребляют абоненты. Поэтому часть горячей воды, поступающей в местную си­стему горячего водоснабжения, вы­тесняет из местной системы остыв­шую воду, которая проходит через обратный клапан 5 и поступает во всасывающую линию циркуляци­онного насоса 16.

При увеличении водоразбора из местной системы горячего водоснаб­жения ослабляется создаваемая на­сосом 16 циркуляция воды через ак­кумулятор и контур местной систе­мы горячего водоснабжения. При большом водоразборе изменяется направление движения воды через аккумулятор.

Холодная вода поступает из во­допровода одновременно во всасы­вающую линию насоса и в акку­мулятор. Холодная вода поступает снизу в аккумулятор 1 и вытесняет из его верхней части горячую воду, которая поступает в водоразбор со­вместно с подогретой водопровод­ной водой из подогревателя 6.

При этих режимах в местной си­стеме горячего водоснабжения после подогревателя 6 устанавливается более низкое давление, чем на вса­сывающей стороне насоса 16, так как потеря давления в подогревате­ле превышает напор, развиваемый насосом. В результате возникшей отрицательной разности давлений обратный клапан 5 закрывается и прекращается циркуляция воды в замкнутом контуре: насос — подо­греватель — система горячего водо­снабжения — насос. Вода, посту­пающая в систему горячего водо­снабжения, идет только в водо­разбор.

Схемы а, б, в, г, д, е показывают присоединение к тепловой сети або­нентов с одним видом тепловой на­грузки — отопление или горячее во­доснабжение.

На схемах з, ж, и, к показано присоединение абонентов, имеющих два вида тепловой нагрузки, потреб­ляющих одновременно тепло для отопления и горячего водоснабже­ния. Такое сочетание двух видов тепловой нагрузки характерно для современных жилых домов, обору­дованных отоплением и горячим во­доснабжением.

На схеме ж показано параллель­ное присоединение на одном або­нентском вводе горячего водоснаб­жения и отопительной установки.

При этой схеме расход сетевой воды на абонентском вводе опреде­ляется арифметической суммой рас­ходов воды на отопление и горячее водоснабжение.

Расход сетевой воды на отопле­ние является постоянной величиной и поддерживается на расчетном уровне регулятором расхода 12. Расход сетевой воды на горячее водоснабжение является резко пере­менной величиной. Регулятор 13 изменяет этот расход в соответствии с нагрузкой горячего водоснаб­жения.

Расчетный расход сетевой воды на горячее водоснабжение опреде­ляется по максимальной величине этой нагрузки и при минимальной температуре воды в подающей ли­нии тепловой сети. Расчетный рас­ход сетевой воды на горячее водо­снабжение можно снизить при вклю­чении в схему аккумулятора горячей воды для выравнивания графика нагрузки горячего водоснабжения.

При параллельном присоедине­нии отопления и горячего водоснаб­жения сетевая вода используется на абонентском вводе недостаточно ра­ционально. Обратная сетевая вода, возвращаемая из отопительной уста­новки с температурой порядка 40— 70 °С , не используется для подогре­ва холодной водопроводной воды, имеющей на вводе температуру по­рядка 5 °С, хотя теплом обратной воды после отопления можно по­крыть значительную долю нагрузки горячего водоснабжения, поскольку температура горячей воды, подавае­мой в систему горячего водоснабже­ния, обычно не превышает 60—65 °С.

При рассматриваемой схеме вся тепловая нагрузка горячего водоснабжения удовлетворяется за счет тепла сетевой воды, поступающей в водоводяной подогреватель из подающей линии тепловой сети.

Вследствие нерационального использования теплоносителя на абонентском вводе и удовлетворения нагрузки горячего водоснабжения по максимуму суточного графика при рассматриваемой схеме присо­единения получается завышенный расчетный расход воды в городских тепловых сетях. Это вызывает уве­личение диаметров тепловых сетей и рост начальных затрат на их соору­жение, а также увеличение расхода электрической энергии на перекачку теплоносителя.

Расчетный расход воды несколь­ко снижается при двухступенчатой смешанной схеме з присоединения установки горячего водоснабжения и отопительной установки.

Преимуществом схемы з по срав­нению со схемой ж является двух­ступенчатый подогрев воды для го­рячего водоснабжения. В нижней ступени подогрева 8 холодная во­да предварительно подогревается за счет тепла обратной воды, благода­ря этому уменьшается тепловая про­изводительность подогревателя верх­ней ступени 7 и расход сетевой воды на покрытие нагрузки горячего водоснабжения.

Подогреватель нижней ступени 8 включен последовательно, а по­догреватель верхней ступени 7 па­раллельно по отношению к отопи­тельной системе.

При отсутствии аккумуляторов горячей воды расход сетевой воды на горячее водоснабжение при схе­ме з, так же как и при схеме ж, определяется по максимальной на­грузке горячего водоснабжения. Расход сетевой воды для удовлетво­рения горячего водоснабжения рез­ко снижается при схеме двухступен­чатого последовательного присоеди­нения установки горячего водоснаб­жения и отопительной установки. Такое присоединение приведено на схеме и.

Сетевая вода, поступающая из подающей линии тепловой сети, раз­ветвляется на два потока. Один поток проходит через регулятор рас­хода 12, другой — через водоводя­ной подогреватель 7.

Сетевая вода, прошедшая через подогреватель 7, смешивается за­тем с потоком воды, прошедшим че­рез регулятор 12, и общий поток воды поступает через элеватор 15 в отопительную установку. Обрат­ная вода после отопительной уста­новки предварительно проходит че­рез водоводяной подогреватель ниж­ней ступени 8, в котором она подо­гревает холодную воду, поступаю­щую из водопровода. Подогретая водопроводная вода после нижней ступени проходит через водоводяной подогреватель верхней ступени 7 и направляется в местную систему горячего водоснабжения.

В том случае, когда после ниж­ней ступени температура подогре­той водопроводной воды достаточна для удовлетворения потребителей горячего водоснабжения, подогрев ее в верхней ступени не производится.

При этом режиме сетевая вода в подогреватель верхней ступени 7 не поступает, а весь поток воды из подающей линии сети проходит че­рез регулятор расхода 12.

Если температура водопроводной воды после нижней ступени подо­грева 8 ниже требуемой, регулятор температуры 13 открывает задвиж­ку и на подогреватель верхней сту­пени 7 ответвляется часть воды, поступающей на абонентский ввод из подающей линии тепловой сети. Этой сетевой водой водопроводная вода нагревается в подогревателе 7 до требуемой температуры.

При любом положении регулято­ра 13 расход сетевой воды на або­нентский ввод остается практически постоянным. Это обеспечивается ре­гулятором расхода 12, поддержи­вающим практически постоянный перепад давлений в сопле элевато­ра 15, через которое проходит весь расход сетевой воды, поступающий на абонентский ввод.

При увеличении регулятором 13 расхода сетевой воды через подо­греватель 7 регулятор 12 прикры­вается, а при снижении расхода се­тевой воды через подогреватель 7 регулятор 12 открывается.

В летний период, когда отопи­тельная установка отключена, подо­греватели верхней и нижней ступени (7 и 8) включаются в работу по­следовательно, помимо отопитель­ной установки, с помощью специ­альной перемычки (не показанной на схеме). Сетевая вода поступает из подающей линии, проходит после­довательно через подогреватели верхней и нижней ступени и отво­дится в обратную линию тепловой сети. Схема движения водопровод­ной воды через подогреватель остается неизменной зимой и летом.

При двухступенчатом последовательном присоединении температура обратной сетевой воды, возвращае­мой на ТЭЦ, получается ниже, чем при параллельном присоединении. Это позволяет использовать на ТЭЦ для подогрева сетевой воды отрабо­тавший пар более низкого давления, отчего возрастает удельная комби­нированная выработка электриче­ской энергии.

При малой доле нагрузки горяче­го водоснабжения по сравнению с отопительной нагрузкой для упро­щения оборудования абонентского ввода иногда отказываются от уста­новки подогревателя нижней ступе­ни 8 и применяют одноступенчатую последовательную схему присоеди­нения установки горячего водоснаб­жения и отопительной установки. Такая схема приведена на рис. 1,к. Эта схема называется предвключенная схема присоединения горяче­го водоснабжения.

При предвключенной схеме к, также как и при последовательной двухступенчатой схеме и, имеет ме­сто выравнивание суточного графи­ка тепловой нагрузки благодаря использованию аккумулирующей способности строительной конструк­ции здания.

Однако тепло обратной воды при одноступенчатой схеме не исполь­зуется для предварительного подо­грева холодной водопроводной воды, подаваемой в систему горячего во­доснабжения абонента, поэтому при одних и тех же расчетных нагруз­ках горячего водоснабжения и отоп­ления при одноступенчатой схеме требуется больший расчетный рас­ход сетевой воды на ввод, чем при двухступенчатой системе.

Благодаря тому что в односту­пенчатой последовательной схеме к при максимальной нагрузке горяче­го водоснабжения через подогрева­тель горячего водоснабжения прохо­дит весь расход сетевой воды, пода­ваемой на ввод, при этой схеме при всех прочих равных условиях требуется меньшая поверхность на­грева подогревателя, чем при одно­ступенчатой параллельной схеме ж.

2.2 Открытые системы

Основным типом открытых си­стем теплоснабжения является двух­трубная система. Такая система по­казана на рис. 2.

Горячая вода поступает со стан­ции к абонентам по линии I. Обрат­ная вода возвращается на станцию по линии II.

Отопительные установки (а, б, в, г) присоединяются к тепловой сети по тем же схемам, что и в за­крытых системах теплоснабжения. Схемы присоединения установок горячего водоснабжения (д и е) принципиально отличны от ранее рассмотренных схем. Горячее водо­снабжение абонентов удовлетво­ряется водой, забираемой непосред­ственно из тепловой сети.

Вода из подающей линии тепло­вой сети поступает через регулятор температуры 13 в смеси­тель 18. В этот же смеситель посту­пает вода из обратной линии сети. Регулятор 13, регулируя расход воды из подающей линии, поддерживает в смесителе 18 посто­янную температуру смеси обычно порядка 60°С. Из смесителя вода поступает в местную систему горя­чего водоснабжения. На трубе установлен обратный клапан 5, препятствующий перетеканию воды из подающей линии сети в обрат­ную. Для выравнивания графика на­грузки горячего водоснабжения в схеме д устастановлен верхний аккуму­лятор, в схеме е уснановлен нижний аккумулятор.

Рис. 2. Открытая двухтрубная водяная система:

а—г — то же, что и на рис. 1, схемы присоединений; д — установки горячего водоснабжения с верхним аккумулятором; е — установки горячего водоснабжения с нижним аккумулятором; ж — зависимая отопительной установки и установки горячего водоснабжения при несвязанном регули­ровании; з—зависимая отопительной установки и установки горячего водоснабжения при связан­ном регулировании; и — зависимая отопительной установки без регулятора и установки горячего водоснабжения с регулятором; к — независимая отопительной установки и установки горячего водоснабжения при несвязанном регулировании; 17 — пусковое устройство насоса; 18 — смеситель; 19 — постоянное сопротивление; остальные обозначения те же, что и на рис. 1.

На схемах ж, з, и и к показано при­соединение к тепловой сети жилых зданий, имеющих обычно два вида тепловой нагрузки — отопление и горячее водоснабжение. На схеме ж отопительная установка и установка горячего водоснабжения присоеди­нены к тепловой сети по принци­пу несвязанного регулиро­вания на вводе. При этом принципе регулирования обе уста­новки работают независимо друг от друга. Расход сетевой воды на отопительную установку поддержи­вается постоянным с помощью регу­лятора расхода 12 и не зависит от нагрузки установки горячего водо­снабжения. Расход сетевой воды на горячее водоснабжение изменяется в весьма широком диапазоне: от ма­ксимальной величины, в часы наи­большего водоразбора, до нуля, в пе­риод отсутствия водоразбора. Тре­буемое соотношение расходов воды на горячее водоснабжение из подаю­щей и обратной линий, зависящее от температур сетевой воды на або­нентском вводе, устанавливается ре­гулятором 13.

Суммарный расход сетевой воды из подающей линии тепловой сети равен сумме расходов воды из по­дающей линии на отопление и горя­чее водоснабжение. При установке на абонентских вводах двух регуля­торов (РР и РТ), как показано на схеме ж, максимальный расход воды из подающей линии, по которому определяется расчетный расход в подающей линии сети, имеет место при максимальной нагрузке горяче­го водоснабжения и минимальной температуре воды в подающей ли­нии, т. е. при режиме, когда нагруз­ка горячего водоснабжения целиком удовлетворяется водой из подающей линии.

Подача воды от абонентских вво­дов в обратную линию тепловой сети, определяющая расход воды в этой линии, равна разности расхо­да сетевой воды на отопление и рас­хода воды из обратной линии на го­рячее водоснабжение.

Максимальный расход воды в об­ратной линии равен расходу на отоп­ление. Такой режим устанавливает­ся тогда, когда расход воды на го­рячее водоснабжение полностью от­сутствует, например, в ночное время, или при удовлетворении нагрузки горячего водоснабжения полностью водой из подающей линии тепловой сети, что имеет место при минималь­ной температуре воды в подающей линии тепловой сети, равной 60° С.

При включении на абонентских вводах жилых зданий отопительной установки и установки горячего во­доснабжения по принципу несвязан­ного регулирования получается за­вышенный расчетный расход воды в подающей линии тепловой сети, что приводит к увеличению диаме­тров тепловой сети, росту началь­ных затрат на ее сооружение и удо­рожанию транспорта тепла.

Расчетный расход воды в город­ских тепловых сетях заметно сни­жается при присоединении на або­нентских вводах отопительных уста­новок и установок горячего водоснабжения по принципу свя­занного регулирования. Та­кое присоединение показано на схе­ме з. В этом случае регулятор рас­хода 12, установленный на общей подающей линии абонентского вво­да, поддерживает постоянный рас­ход воды из подающей линии на абонентский ввод. В часы большого расхода воды из подающей линии на горячее водоснабжение снижает­ся подача сетевой воды на отопи­тельную систему и отопительная си­стема недополучает тепло. Недодан­ное тепло компенсируется в часы малого водоразбора из подающей линии, когда большая часть или вся сетевая вода, поступающая на або­нентский ввод, направляется в ото­пительную систему. Таким образом, при присоединении абонентских установок по принципу связанного регулирования строительная кон­струкция отапливаемых зданий используется в качестве теплового аккумулятора, выравнивающего не­равномерности суточного графика тепловой нагрузки абонентского ввода.

При соответствующем темпера­турном режиме подающей линии тепловой сети, когда снижение рас­хода сетевой воды на отопление компенсируется повышением темпе­ратуры этой воды таким образом, чтобы при любой наружной тем­пературе среднесуточная отдача тепла на отопление была равна теплопотерям зданий, расчетный расход воды в подающей линии тепловой сети равен расчетному расходу сете­вой воды на отопление.

Расчетный расход воды в обрат­ной линии также должен быть ра­вен расчетному расходу воды на отопление, так как в часы отсутст­вия водоразбора вся сетевая вода, прошедшая через отопительные си­стемы, должна быть возвращена по обратной линии на ТЭЦ.

При повышенной гидравлической устойчивости тепловой сети и наличии нагрузки горячего водо­снабжения у большинства абонен­тов, рас­ход сетевой воды изменяется в тече­ние суток примерно по одному и тому же закону у всех абонентов. В этих условиях можно отказаться от установки регуляторов расхода на абонентских вводах, ограни­чиваясь только установкой регуля­торов температуры. Такое при­соединение показано на схеме и.

Таким образом, в открытых си­стемах теплоснабжения при приме­нении связанного регулирования на абонентских вводах, а при повышен­ной гидравлической устойчивости тепловой сети и равномерном рас­пределении нагрузки горячего водо­снабжения и без установки регуля­торов расхода на вводах удов­летворение нагрузки горячего водо­снабжения может производиться без дополнительного увеличения расчет­ного расхода воды в сети или с не­значительным увеличением расхода воды по сравнению с отопительным расходом.

Однотрубные системы теплоснабже­ния различных модификаций используют всю сете­вую воду после отопительной уста­новки для горячего водоснабжения, что позволяет отказаться от обрат­ного теплопровода, благодаря чему резко снижаются начальные затра­ты на сооружение тепловых сетей.

На рис. 3 показана принципи­альная схема однотрубной водяной тепловой сети; а и б — схемы або­нентских вводов, имеющих отопи­тельные установки и установки го­рячего водоснабжения.

Рис. 3. Однотрубная водяная система:

схема присоединений: а — зависимая отопительной установки и установки горячего водоснабжения: 6 — независимая отопительной установки и установки горячего водоснабжения; в — установки го­рячего водоснабжения; 20 — регулятор давления; остальные обозначения те же, что и на рис. 1.

На схеме в показан изолированный абонентский ввод горячего водоснабжения. Сете­вая вода после отопительной установки в схеме а и после подогрева­теля отопительной установки в схе­ме б направляется в установку го­рячего водоснабжения. В смеситель­ном узле установки горячего во­доснабжения с помощью регулятора температуры 13 поддерживается постоянная температура путем под­мешивания к обратной воде после отопительной системы некоторого количества воды непосредственно из тепловой сети. На случай недоста­точного поступления сетевой воды в смеситель, что может иметь ме­сто при высокой температуре сете­вой воды и низкой тепловой нагруз­ке отопительной установки, в схе­ме б предусмотрен подвод в узел воды из водопровода. Выравнивание суточного графика нагрузки горяче­го водоснабжения осуществляется аккумуляторами горячей воды, уста­новленными на абонентских вводах. При изолированном присоединении установки горячего водоснабжения (схема в) постоянная температура в смесительном узле поддержи­вается с помощью регулятора темпе­ратуры 13, подмешивающего к сете­вой воде холодную воду из водо­провода.

Возможность применения одно­трубных систем в современных го­родах весьма ограничена, так как обычно при оборудовании жилых зданий всеми видами благоустройства потребность в горячей воде для бытовых нужд составляет в среднем только 40—50% от расчетного рас­хода сетевой воды на отопление. Сливать же неиспользованную горя­чую воду после отопительных уста­новок в канализацию экономически не рентабельно. Однотрубные систе­мы в принципе могут быть исполь­зованы только в районах с большой относительной нагрузкой горячего водоснабжения, когда у всех или у подавляющего большинства або­нентов среднесуточный расход воды на горячее водоснабжение равен или превышает расчетный расход воды на отопление. Такие условия могут иметь место в некоторых южных го­родах с большой концентрацией ку­рортов, санаториев и лечебных учреждений.

Более широкие возможности имеет использование однотрубной сети только для транзитного транс­порта тепла при сохранении распре­делительной системы двухтрубной. В этом случае транзитная и распре­делительная тепловые сети могут работать по различным температур­ным и гидравлическим режимам. Распределительная сеть может ра­ботать как обычная двухтрубная си­стема и удовлетворять абонентов теплом при любом соотношении на­грузок горячего водоснабжения и отопления. Транзитная линия должна выполнять функцию подпиточной линии системы. Расход воды в тран­зитной линии должен быть равен расходу воды на горячее водоснаб­жение.

Температурный режим транзит­ной линии определяется тепловой мощностью ТЭЦ и расходом воды в транзитной линии.

Принципиальная схема этой системы теплоснабжения показана на рис. 4.

Рис. 4. Водяная система с однотрубной транзитной и двухтрубной распределитель­ной сетью:

а, б — зависимая и независимая схемы присоединений отопительных установок и установок го­рячего водоснабжения; 20 – регулятор слива; 21 — подпиточный насос; 22 — пиковая котельная ТЭЦ; 23—пиковая котель­ная района; 24 — регулятор подпитки; остальные обозначения те же, что и на рис. 1

Горячая вода подается от ТЭЦ в район теплоснабжения по одно­трубной транзитной линии I. В кон­це транзитной линии установлен ре­гулятор расхода 12, поддерживаю­щий в ней постоянный расход воды, равный среднесуточному расходу на горячее водоснабжение.

В районе работает двухтрубная распределительная тепловая сеть, состоящая из подающей линии II и обратной III. Циркуляция воды в районной сети осуществляется на­сосной подстанцией 16. По подаю­щей линии II горячая вода посту­пает на абонентские вводы а и б, проходит через отопительные систе­мы, частично используется для горя­чего водоснабжения и затем по об­ратной линии III возвращается на насосную станцию. На насосной станции имеется подпиточное устрой­ство, состоящее из подпиточного на­соса 21 и аккумулятора горячей воды 1.

В периоды большого водоразбора, когда расход воды на горячее водоснабжение превышает поступ­ление воды в систему (по однотруб­ному теплопроводу I), снижается давление на перемычке сетевого на­соса 16. Это вызывает открытие регулятора подпитки 24, и подпиточный насос 21 подает воду из аккумулятора 1 в систему тепло­снабжения. В периоды малого водоразбора, когда расход воды на го­рячее водоснабжение делается меньше подачи воды по теплопроводу I, повышается давление на пе­ремычке сетевого насоса 16. Ре­гулятор подпитки 24 закрывается, а регуля­тор слива 20 открывается, и избы­точное количество воды сливается из сети в аккумулятор 1. Аккуму­лятор 1 выравнивает суточный гра­фик нагрузки горячего водоснаб­жения.

Благодаря наличию аккумуля­тора 1 подача воды по однотруб­ному теплопроводу может произ­водиться по среднесуточному рас­ходу на горячее водоснабжение. Чем меньше доля нагрузки горяче­го водоснабжения по сравнению с отопительной нагрузкой, тем вы­ше должна быть температура во­ды в однотрубной сети, так как в этом случае заданный расход теп­ла должен подаваться от ТЭЦ при меньшем расходе воды. При силь­ном повышении температуры воды в тепловой сети (выше 190—200 °С) усложняется техника транспорта тепла в связи со значительным рос­том внутреннего давления в сети.

Температура воды в однотруб­ной сети может быть снижена при размещении части тепловой мощно­сти не на ТЭЦ, а в районе тепло­снабжения. Такое решение показа­но на рис. 4. Часть тепловой мощ­ности в виде пиковой котельной района 23 включена после сете­вого насоса на подающей линии II двухтрубной тепловой сети. Вода, поступившая по однотрубному теп­лопроводу и имеющая высокую тем­пературу, смешивается с обратной сетевой водой, имеющей более низ­кую температуру. Смешанная вода поступает в пиковую котельную района, где нагревается до требуемой температуры.

При имеющих обычно место со­отношениях нагрузок горячевого во­доснабжения и отопления в одно­трубной транзитной линии должна поддерживаться более высокая тем­пература воды, чем в подающей ли­нии двухтрубных тепловых сетей. Это вызвано тем, что расход воды в однотрубной линии, равный среднему расходу воды на горячее водоснабжение, как правило, мень­ше, чем в двухтрубной сети, где расход воды равен или больше рас­четного расхода воды на отопление.

Повышение температуры воды в однотрубной линии приводит к уменьшению выработки электри­ческой энергии на базе теплофика­ции вследствие увеличения давле­ния пара в отборах турбин. Однако выигрыш от удешевления транзит­ной сети и снижения эксплуатаци­онных расходов по транспорту теп­ла в ряде случаев значительно пере­крывает экономические потери, свя­занные с недовыработкой электро­энергии на ТЭЦ на базе теплового потребления.

Основной особенностью откры­тых систем теплоснабжения являет­ся непосредственный разбор воды из тепловой сети для горячего водо­снабжения. Это позволяет исполь­зовать для горячего водоснабжения в больших количествах отходящие теплые воды с температурой 15 — 30 °С, имеющиеся на электростанци­ях (охлаждающая вода конденса­торов турбин, охлаждающая вода топочных панелей) и на многих промышленных предприятиях. В за­крытых системах теплоснабжения возможность использования этой воды весьма ограниченна, так как величина подпитка, для которого эта вода может быть применена, обычно не превышает 0,5—1 % от расхода циркулирующей воды.

Использование отходящей теп­лой воды в открытых системах дает экономию топлива и удешевляет стоимость горячего водоснабжения.

При открытых системах упроща­ется оборудование абонентских вводов и абонентских установок горя­чего водоснабжения, так как от­падает необходимость установки на вводах водоводяных подогревате­лей. Вместо них на абонентских вводах должны быть поставлены смесители, из которых смешанная вода, отобранная из обратной и по­дающей линий тепловой сети, посту­пает в местную установку горяче­го водоснабжения.

Производительность подпиточного устройства в открытых системах должна быть значительно больше, чем в закрытых. В закрытых систе­мах производительность подпиточ-ного устройства обычно равна 1— 2% расхода циркулирующей воды. В открытых системах подпиточное устройство должно быть рассчита­но, кроме восполнения утечек из-за неплотности системы, на расход во­ды на горячее водоснабжение.

Производительность подпиточного устройства в открытых систе­мах теплоснабжения может дости­гать 40—50% от расхода циркули­рующей воды.