4.2. Схема тепловых пунктов
4.2.1 Тепловые пункты с теплоносителем - горячаявода
Технологические схемы наиболее часто применяемых ТП представлены на рис.4.4; 4.5; 4.6
Рис. 4.4. Схема ТПЦ Промышленного предприятия с водяным носителем
1-задвижка: 2- грязевик; 3- дроссельная шайба; 4- приборы КИП-а; 5- подогреватель горячего водоснабжения; 6- регулятор температуры; 7- подмешивающий насос; 8- обратный клапан; 9- трехходовой кран; 10- регулятор расхода; 11- кран для спуска воздуха и слива воды; 12- водосчетчик; 13- сливной вентиль.
Рис. 4.5. Схема местного теплового пункта с двухступенчатым подогревателем горячего водоснабженияи зависимым присоединением отопительной системы
1- задвижки отделяющие тепловой пункт от сети; 2 – грязевики; 3- регулятор температуры; 4 – подогреватель ступени II; 5 – регулятор расхода; 6 – элеватор; 7- подогреватель ступени I; циркуляционный насос; 9 – регулятор подпора; 10 – водомер; 11- потребители горячей воды; 12 – воздухоотводчик
В представленной схеме рис. 4.5 регулирование температуры теплоносителям в системе отопление осуществляется элеватором 6. Поддержанием циркуляции воды в системе при отключенных потребителях осуществляется через циркуляционный трубопровод насосом 8.
Рис 4.6. Схема местного теплового пункта при открытой системе теплоснабжения
1 – смесители горячего водоснабжения; 2 – разводящая линия; 3 – циркуляционная линия.
Для примера рассмотрим подробную работу некоторых представленных ТП.
На рис. 4.4 схематически изображен тепловой пункт, работающий с температурой теплоносителя в наружной сети 150-70 ºС, в местной системе отопления СО 85 – 65 ºС.
Расчет максимального часового расхода теплоносителя для нужд горячего водоснабжения ГВ делается по графику температур для значений 70-30 ºС ; 65-25 ºС или 60-25 ºС (стр. 7.). Для горячего водоснабжения в качестве примера показана закрытая схема с параллельным присоединением одноступенчатого водо-водяного подогревателя (5).
Как уже было сказано, работу систем отопления и горячего водоснабжения необходимо автоматизировать. В настоящее время в системах отопления и вентиляции применяются хорошо проверенные расходы типа РР. При автоматизации управления работы систем горячего водоснабжения в качестве датчика импульса используются хорошо испытанные биметаллические терморегуляторы ТРБ (6) и в качестве исполнительного устройства регулятор расхода типа РР (10). Когда температура горячей воды в подогревателе достигает заданного значения (50, 55, 60 или 65 °С), регулятор РР прекращает доступ теплоносителя в подогреватель. При падении температуры горячей воды на 3-5°С регулятор РР снова открывает доступ теплоносителя -горячей воды и нагрев воды в подогревателе возобновляется. Температуру горячей воды вместо 50, 55, 60 или 65°С можно при необходимости отрегулировать на любое другое значение, допускаемое действующими нормами и обеспечиваемое параметрами теплоносителя и регулятором температуры РТ (6).
Регулирование температуры теплоносителя подаваемого в систему отопления осуществляется смесительным насосом 7.
Режим работы которого задается регулятором температуры РТ. В рассматриваемой схеме водоструйный элеватор также эффективно использует избыток распологаемого давления (см. II и III)
Δр=0,75-0,41=0,34МПа>0,25МПа= Δрмин
На рис. 4.5 и 4,7 схематически изображен тепловой пункт, работающий с температурой теплоносителя в наружной сети 150—70°С, для подачи тепла в местную отопительную систему, в вентиляционную систему и в систему горячего водоснабжения. Горячее водоснабжение решается по закрытой схеме с установкой двухступенчатых водо-водяных подогревателей 14. Теплоноситель обратного трубопровода 19 с t =70-42°С аправляется в подогреватель первой ступени и нагревает водо-роводную воду до 25-50°С в зависимости от температуры теплоносителя, расхода нагреваемой и греющей воды и мощности подогревателя. Предварительно подогретая вода при необходимости дополнительно подогревается до нужной в системе горячего водоснабжения температуры 50-65°С за счет теплоносителя 150-70°С подающего трубопровода 16 в подогревателе второй ступени, подключенного по параллельной или последовательной схеме.
Автоматизация приготовления горячей воды по одно- и двухступенчатой схемам в настоящее время осуществляется применением регуляторов типа РР, устанавливаемых в качестве исполнительного устройства, и ТРБ - в качестве датчика импульса.
В тех случаях, когда тепловая нагрузка жилищно-коммунального сектора превышает 65% нагрузки всего района централизованного теплоснабжения, применяется двухступенчатая последовательная схема подключения обоих подогревателей горячего водоснабжения, требующая повышенного графика температур, сетевой воды. Такая схема помимо колебаний параметров теплоносителя в местных системах приводит иногда к "перетопу" потребителей, имеющих относительно небольшую нагрузку горячего водоснабжения, и к ненормальной работе систем вентиляции. Двухступенчатая схема установки подогревателей наиболее целесообразна в системах теплоснабжения от ТЭЦ, где к сетевому подогревателю на ТЭЦ следует подводить теплоноситель с возможно низкой температурой.
Рис.4.7 Тепловой пункт здания, расходующего тепло на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение
1-задвижка или вентиль; 2-грязевик; 3-манометр; 4- термометр; 5 -регулятор расхода типа РР; 6-фильтр; 7- импульсная трубка; 8- трубопровод холодной воды; 9- аппаратура учета тепла; 10-дроссельная шайба; 11- терморегулятор ТРБ; 12- обратный клапан; 13- водомер; 14-водо-водяной подогреватель; 15- смесительный насос; 16- подающий трубопровод из источника тепла; 17- обратный трубопровод к источнику тепла; 18- трубопровод к отопительной системе; 19- трубопровод из отопительной системы: 20- трубопровод к сети горячего водоснабжения; 21- трубопровод к калориферу системы вентиляции; 23- трубопровод от калорифера системы вентиляции; I-XII -места расположения расчетных флажков
Иначе обстоит дело в районных котельных, оборудованных водогрейными котлами, в которых температура теплоносителя, вводимого в котел, должна быть не менее 70°С. Для поддержания этой минимальной температуры теплоносителя в котельной установлены рециркуляционные насосы, перекачивающие нагретый теплоноситель из подающего трубопровода в обратный. Поэтому двухступенчатая схема подключения подогревателей может оказаться недостаточно выгодной при малых радиусах действия системы теплоснабжения.
При увеличении мощности и радиуса действия системы теплоснабжения двухступенчатая схема становится более выгодной, поскольку помимо снижения расхода электроэнергии на сетевые насосы уменьшаются диаметры трубопроводов, а следовательно, и металловложения в тепловые сети. Поэтому окончательный выбор между одноступенчатой или двухступенчатой схемами любой системы необходимо осуществлять на основе технико-экономических расчетов. На рис.4.7.показана возможность обеспечить системе отопления параметры теплоносителя 130-70°С установкой специального смесительного насоса 15, применяемого в случае малого коэффициента смешения элеватора или недостатка располагаемого давления для установки элеватора.
Применение смесительных насосов может оказаться целесообразным также для обслуживания сравнительно немногих, далеко расположенных от источника тепла потребителей, поскольку это дает возможность снизить давление сетевых насосов всей системы приблизительно на Δр==0,1 МПа (примерно 10м вод.ст.) и получить в итоге весьма значительный экономический эффект.
На рис.4.8 схематически изображен тепловой пункт ТП, в котором температуры теплоносителя в наружной сети, в местной системе отопления, в системе вентиляции и в подогревателе первой ступени системы кондиционирования воздуха одинаковы и равны 150-70°С, а горячее водоснабжение осуществлено по открытой схеме. Теплоносителем для калорифера кондиционера второй ступени нагрева воздуха является вода с постоянной температурой нагрева 40°С. Ее приготовляет по независимой схеме специальный водо-водяной подогреватель. Движение теплоносителя в системе второй ступени нагрева воздуха осуществляет циркуляционный насос.
Горячее водоснабжение при открытой схеме не требует подогревателя в ТП. Пока температура теплоносителя в обратном трубопроводе превышает или равняется 60-65 °С, горячая вода подается потребителям из обратного трубопровода после обеспечения теплом системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Если температура теплоносителя в обратном трубопроводе становится ниже 60-65°С, то к горячей воде, подаваемой потребителю, по мере надобности подмешивается вода из подающего трубопровода с температурой 150-70°С. Смешивание воды обратного и подающего трубопроводов и автоматическое регулирование температуры горячей воды, подаваемой потребителю, в настоящее время выполняется жидкостными терморегуляторами типа ТРЖ, сравнительно недорогими, простыми и хорошо испытанными на практике приборами.
Рис.4.8. Тепловой пункт здания, расходующего тепло на отопление, вентиляцию, кондиционирование воздуха и горячее водоснабжение.
1-задвижка или вентиль; 2- грязевик; 3- манометр; 4- термометр; 5-регулятор расхода типа РР; 6- фильтр; 7- импульсная трубка; 8- в сеть горячего водоснабжения; 9-аппаратура учета тепла; 10- дроссельная шайба; 11 — подающий трубопровод из источника тепла; 12- обратный трубо-провод к источнику тепла; 13- трубопровод в систему отопления; 14-водо-водянои подогреватель; 15- трубопровод из системы отопления; 16- циркуляционный насос; 17- кондиционер воздуха; 18- калорифер первой степени подогрева воздуха; 19- калорифер второй ступени; 20 -расширительный сосуд или вантуз; 21- терморегулятор ТРЖ, 22-трубопровод к калориферу системы вентиляции; 23- трубопровод из калорифера системы вентиляции
Необходимое располагаемое давление в этом ТП минимально и сам он весьма прост. В нем нет элеватора, вызывающего значительные потери давления (Δр = 0,14 МПа), нет также водо-водяного подогревателя на обратном трубопроводе с потерей давления Δр=0,01— 0,04 МПа. Дополнительная потеря давления в этой схеме вызвана установкой на подающем трубопроводе второй аппаратуры учета расхода теплоносителя с Δр < 0,03 -0,05 МПа.
На рис.4.9 схематически изображен центральный тепловой пункт (ЦТП), предназначенный для теплоснабжения одного сооружения или группы зданий по независимой схеме. Расчетный перепад температур теплоносителя в наружной сети первого контура между подогревателем независимой схемы отопления и в подогревателе горячей воды второй ступени равен 150-70°С. Температура теплоносителя в независимом втором контуре системы отопления в любом случае ниже температуры теплоносителя первого контура наружной сети. Минимальная разница температур греющей и нагреваемой воды в подогревателе Δt=5°С. В связи с этим значение температур во втором контуре независимых схем можно выбирать в пределах от t = 85-65 °С до t =145-65°C.
Рис.4.9. Центральный ТП зданий . присоединенных по независимой схеме
1- задвижка или вентиль; 2- грязевик; 3-манометр; 4-термометр; 5- регулятор расхода РР; 6- подпиточный насос; 7- импульсная трубка; 8-подогреватель независимой схемы; 9- аппаратура учета тепла; 10- подающий трубопровод из источника тепла; 11- терморегулятор ТРБ; 12-обратный клапан; 13- водомер; 14- водо-водяной подогреватель; 15- обратный трубопровод к источнику тепла; 16- циркуляционный насос; 17-холодная вода; 18- трубопровод к сети горячего водоснабжения; 19-циркуляционный трубопровод системы горячего водоснабжения; 20-трубопровод подпитки отопительной системы
Для подпитки системы теплоснабжения второго контуры требуется автоматизация. Подпитка системы в случае, когда давление в обратном трубопроводе первого контура ниже давления подающего трубопровода второго контура, осуществляется подпиточными насосами. Тепловые пункты независимых схем отличаются некоторой технологической сложностью, их строительство и эксплуатация требуют дополнительных затрат. В ТП должны дополнительно работать насосы для циркуляции воды в системах отопления, горячего водоснабжения, а иногда и для подпитки отопительной системы, постоянно расходующие электроэнергию. Тепловые пункты нуждаются в регулярном обслуживании, и кроме того, в них размещается много исполнительных механизмов и приборов автоматики. Поэтому применение таких схем ЦТП обычно оправдано только при осуществлении теплоснабжения зданий со следующими характеристиками:
1) высотой не менее 12 этажей. По независимой схеме такие здания присоединяются полностью или только их верхние этажи;
2) расположенных в наибольшем отдалении от районного источника тепла, если это дает возможность понижения давления в подающем трубопроводе всей системы централизованного теплоснабжения;
3) если рельеф местности подавлению теплоносителя не допускает применения зависимых схем присоединения;
4) из-за особенностей графика давления сетевой воды (пьезометрического графика).