1. Зависимые схемы

Зависимые схемы – теплоноситель в отопительные приборы поступает непосредственно из тепловых сетей. Таким образом, один и тот же теплоноситель циркулирует как в тепловой сети, так и в отопительной системе. Вследствие этого давление в местных системах отопления определяется режимом давлений в наружных тепловых системах. Поэтому зависимые местные системы отопления используются в условиях, когда давление в тепловых сетях не превышает прочности отопительных при- боров (0,6 МПа для чугунных радиаторов; 1,0 МПа – для стальных конвекторов).

При высокой температуре сетевой воды (tс.в) требуется применение специальных смесительных устройств для понижения температуры, т. к. в жилых домах в отопительных приборах допускается tс.в ≤ 95 °C, на предприятиях tс.в ≤105÷115 °С.

Применяются три зависимые схемы: без смешения; с элеватором; со смесительным насосом (СНС).

Рис. 1 Зависимая схема без смешения

Рис. 2 Зависимая схема с элеватором

Рис. 3 Зависимая схема с насосным смешением

Зависимые схемы без смешения (рис. 1). Схема может применятся в случае, когда температура сетевой воды в подающей линии тепловой сети не превышает 90 °С.

Используется, когда в качестве источника применяется небольшая котельная с низкими выходными параметрами теплоносителя в трех- и четырехтрубных сетях (t1 = t3).

Зависимая схема с элеватором, зависимая схема с насосным смешением применяется в системах централизованного теплоснабжения, работающих по температурному графику 130/70 °С или 150/70 °С при низких температурах наружного воздуха (tн.в), температура сетевой воды в подающей линии тепловой сети tс.в > 90 °С, поэтому на тепловом пункте (ТП) следует предусматривать специальные смесительные устройства для понижения температуры воды перед системой отопления.

2. Независимые схемы

В независимых схемах присоединения теплоноситель из тепловой сети поступает в подогреватель, в котором его тепло используется для нагревания воды, заполняющей местную систему отопления. Сетевая вода и вода в местной системе отопления разделена поверхностью нагрева и, таким образом, сеть и система отопления полностью гидравлически изолированы друг от друга. Гидравлическая изоляция теплоносителей на абонентском вводе используется для защиты местных установок от завышенного или заниженного давления в тепловых сетях, при которых возможно разрушение нагревательных приборов или опорожнение местных систем отопления.

Рис. 4 Независимая схема: ПСО – подогреватель системы отопления (водово- дяной); ЦН – циркуляционный насос системы отопления; ППН – подпиточный насос системы отопления; РТ – авторегулятор температуры воды в системе.

3. Открытые тепловые сети

В открытых тепловых сетях осуществляется непосредственный водоразбор из тепловых сетей на ГВС

Рис. 5 Схема включения системы ГВС

4. Закрытые тепловые сети

В закрытых системах дополнительно устанавливаются водоводяные подогреватели ГВС. На предприятиях возможна установка пароводяных подогревателей ГВС. В систему ГВС поступает водопроводная (питьевая) вода после подогревателя. Подогреватели ГВС могут быть включены в соответствии с одной из трех схем:

Рис. 6 Схемы подключения систем отопления и горячего водоснабжения к тепловым сетям: а – параллельная схема включения установки горячего водоснабжения и отопительной установки по зависимой схеме со струйным смешением; б – смешанная двухступенчатая схема; в – последовательная двухступенчатая схема.

Параллельная схема

При такой схеме расход сетевой воды на абонентском вводе определяется суммой расходов воды на отопление и горячее водоснабжение. Расход сетевой воды на отопление является постоянной величиной и поддерживается на расчетном уровне регулятором расхода РР. Расход сетевой воды на горячее водоснабжение является резко переменной величиной. Регулятор РТ изменяет этот расход в соответствии с нагрузкой ГВС.

Двухступенчатая смешанная схема

Особенностью схемы является двухступенчатый подогрев воды для ГВС. В нижней ступени подогрева (ПН) холодная вода предварительно подогревается за счет тепла воды, возвращаемой из отопительной системы, благодаря чему уменьшается тепловая производительность подогревателя верхней ступени (ПВ) и снижается расход сетевой воды на горячее водоснабжение.

Двухступенчатая последовательная схема

Эта схема разработана совместно ВТИ, МЭИ и Теплосетью Мосэнерго. Одним из методов выравнивания тепловой нагрузки жилых зданий без установки аккумуляторов горячей воды является применение связанного регулирования. В этом случае с помощью РР поддерживается постоянный расход сетевой воды на удовлетворение суммарной тепловой нагрузки отопления и горячего водоснабжения. В качестве теплового аккумулятора используется строительная конструкция отапливаемого здания. В период повышенной нагрузки ГВС уменьшается отдача тепла на отопление. Недополученное системой отопления тепло компенсируется в период малых нагрузок ГВС. В том случае, когда после нижней ступени температура подогретой водопроводной воды достаточна для удовлетворения потребителей ГВС, подогрев ее в верхней ступени не производится. При этом режиме сетевая вода в подогреватель ПВ не поступает, а весь поток воды из подающей линии сети проходит через РР.

Вопрос № 27. Преимущества и недостатки открытых и закрытых тепловых сетей.

В открытых тепловых сетях осуществляется непосредственный водоразбор из тепловых сетей на ГВС.

В закрытых системах дополнительно устанавливаются водоводяные подогреватели ГВС. На предприятиях возможна установка пароводяных подогревателей ГВС. В систему ГВС поступает водопроводная (питьевая) вода после подогревателя. Подогреватели ГВС могут быть включены в соответствии с одной из трех схем.

Параллельная схема:

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

Расход сетевой воды на отопление является постоянной величиной и поддерживается на расчетном уровне регулятором расхода РР. Расход сетевой воды на горячее водоснабжение является резко переменной величиной. Регулятор РТ изменяет этот расход в соответствии с нагрузкой ГВС.

Недостатки схемы: при параллельном присоединении отопления и ГВС 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 ГВС, поскольку t гвс, подаваемой в систему горячего водоснабжения, обычно не превышает 55÷60 °С. При рассматриваемой схеме вся тепловая нагрузка ГВС удовлетворяется за счет тепла сетевой воды, поступающей в водоводяной подогреватель непосредственно из подающей линии тепловой сети. Поэтому получается завышенный расход воды в городских сетях. Это вызывает увеличение диаметров тепловых сетей и рост начальных затрат на их сооружение, а также увеличение расхода электрической энергии на перекачку теплоносителя.

Но независимое регулирование тепла на горячее водоснабжение исключает снижение расхода тепла на отопление при максимальных водоразборах. Поэтому параллельные присоединения подогревателей применяется при значительной доле тепловой нагрузки на горячее водоснабжение Q^г_max/Q'₀ ≥1,2, а также в зданиях с небольшим суммарным расходом тепла (до 230 кВт), когда простота приготовления горячей воды и затраты на оборудование экономически выгоднее перерасхода теплоносителя.

Двухступенчатая смешанная схема

Особенностью схемы является двухступенчатый подогрев воды для ГВС. В нижней ступени подогрева (ПН) холодная вода предварительно подогревается за счет тепла воды, возвращаемой из отопительной системы, благодаря чему уменьшается тепловая производительность подогревателя верхней ступени (ПВ) и снижается расход сетевой воды на горячее водоснабжение. ПН включен последовательно, а ПВ – параллельно по отношению к отопительной системе.

Преимуществом двухступенчатой смешанной схемы по сравнению с параллельной схемой является меньший расчетный расход сетевой воды благодаря частичному удовлетворению нагрузки ГВС за счет тепла воды, возвращаемой из системы отопления.

При отсутствии аккумуляторов горячей воды расход сетевой воды на ГВС при смешанной схеме, так же как и при параллельной схеме, должен рассчитываться по максимальной нагрузке ГВС. Двухступенчатая последовательная схема

Эта схема разработана совместно ВТИ, МЭИ и Теплосетью Мосэнерго. Одним из методов выравнивания тепловой нагрузки жилых зданий без установки аккумуляторов горячей воды является применение связанного регулирования. В этом случае с помощью РР поддерживается постоянный расход сетевой воды на удовлетворение суммарной тепловой нагрузки отопления и горячего водоснабжения. В качестве теплового аккумулятора используется строительная конструкция отапливаемого здания. В период повышенной нагрузки ГВС уменьшается отдача тепла на отопление. Недополученное системой отопления тепло компенсируется в период малых нагрузок ГВС. В том случае, когда после нижней ступени температура подогретой водопроводной воды достаточна для удовлетворения потребителей ГВС, подогрев ее в верхней ступени не производится. При этом режиме сетевая вода в подогреватель ПВ не поступает, а весь поток воды из подающей линии сети проходит через РР. Если температура водопроводной воды после ПН ниже требуемой, РТ открывает клапан, на ПВ ответвляется часть воды, поступающей на абонентский ввод из подающей линии тепловой сети.

При любом положении РТ расход сетевой воды на абонентском вводе остается практически постоянным. Это обеспечивается РР, поддерживающим практически постоянный перепад давлений в сопле элеватора, через которое проходит весь расход сетевой воды, поступающей на абонентский ввод. При увеличении расхода воды через ПВ РР прикрывается, а при снижении расхода сетевой воды через ПВ РР открывается.

В часы максимальной нагрузки ГВС часть сетевой воды или вся сетевая вода пропускается через ПВ. Так как в ПВ температура сетевой воды снижается, то снижается также температура воды, поступающей в элеватор, и в результате уменьшается отдача тепла на отопление здания. Тепло, недоданное на отопление в период большой нагрузки ГВС, компенсируется в периоды малой нагрузки ГВС, когда в элеватор поступает поток воды повышенной температуры.

В летний период, когда отопительная система отключена, ПВ и ПН включаются помимо отопительной системы (с помощью специальной перемычки, не показанной на схеме).

Преимущество двухступенчатой последовательной схемы по сравнению с двухступенчатой смешанной схемой заключается в выравнивании суточного графика тепловой нагрузки и лучшем использовании теплоносителя, что приводит к дополнительному снижению расхода воды в сети.

Недостатком двухступенчатой последовательной схемы по сравнению с двухступенчатой смешанной схемой является усложнение регулирования ЦТП или абонентских вводов, т.к. приходится проводить дополнительное местное регулирование у абонентов, у которых отношение нагрузки ГВС к отоплению отличается от типового отношения нагрузок, по которому ведется центральное регулирование.

Для качественного теплоснабжения всех потребителей в районах с разнородной тепловой нагрузкой одного центрального регулирования недостаточно. Необходимо в дополнение к центральному регулированию осуществлять местное регулирование всех видов тепловой нагрузки. Выбор импульса для местных регулирующих устройств зависит от типа установок.

В качестве импульса в установках ГВС обычно используют температуру воды в подающей линии системы ГВС. В вентиляционных установках – температуру нагретого воздуха после калориферов. При местном регулировании отопительных установок целесообразно использовать в качестве импульса температуру воздуха в отапливаемых помещениях.

1. Способы теплоснабжения. Состав системы теплоснабжения.

Система теплоснабжения состоит из следующих функциональных частей:

источник производства тепловой энергии (котельная, ТЭЦ);

транспортирующие устройства тепловой энергии к помещениям (тепловые сети);

теплопотребляющие приборы, которые передают тепловую энергию потребителю (радиаторы отопления, калориферы).

Способы теплоснабжения

Система централизованного теплоснабжения от районных котельных

Рис. 2.1. Система централизованного теплоснабжения от районных котельных (РК): 1 – источник тепла – районная котельная (паровая или водогрейная); 2 – тепловые сети (трубопроводы, запорно-регулирующая арматура, подкачивающие насосные станции); 3 – тепловые потребители (промышленные, жилищно-коммунальные, сельскохозяйственные)

Особенность работы этой системы теплоснабжения – раздельный способ производства тепловой и электрической энергии.

Теплофикационная система

Рис. 2.3. Теплофикационная система теплоснабжения

Источник тепла и электрической энергии – ТЭЦ. Особенность ра- боты системы теплоснабжения – комбинированный способ производст- ва тепловой и электрической энергии теплофикационными турбинами на ТЭЦ. Схема производства, транспортировки и потребления двух видов энергии этим способом представлена на рис

Система децентрализованного теплоснабжения

Схема децентрализованного теплоснабжения приведена на рис. 2.4. Местным источником тепла (МИТ) могут являться:

 индивидуальные домовые котельные и поквартирное отопление;

 квартальные котельные;

 микрорайонные котельные;

 заводские котельные.

Особенность работы децентрализованной системы теплоснабжения – раздельный способ производства тепловой и электрической энергии. Тепловая энергия (Q) вырабатывается на МИТ и передается по тепло- вым сетям потребителям, присоединенным к источнику теплоснабже- ния. Тепловые сети, как правило, только трубопроводы. В случае домо- вых котельных и поквартирного отопления тепловые сети отсутствуют. Электрическая энергия вырабатывается на КЭС, ТЭЦ или дизельных электростанциях.

Особенностью централизованных систем является наличие протя- женных тепломагистралей, насосных подстанций, центральных тепло- вых пунктов, что усложняет работу сети и не всегда обеспечивает тре- буемое количество тепла.

Децентрализованные системы обеспечивают более высокую на- дежность теплоснабжения, снижаются потери тепла в тепловых сетях, но ограничен вид топлива, обеспечивающий высокий КПД источника теплоты и методы очистки дымовых газов от вредных выбросов. Ус- ложняется контроль над выбросами

11. Виды тепловых нагрузок.

Виды тепловых нагрузок

В системах централизованного теплоснабжения тепло расходуется на отопление зданий, нагревание приточного воздуха в установках вен- тиляции и кондиционирования, на горячее водоснабжение, а также тех- нологические процессы промышленных предприятий.

В системах отопления и вентиляции тепло расходуется не непре- рывно в течение года, а только при сравнительно низких температурах наружного воздуха. Таких потребителей тепловой энергии принято на- зывать сезонными, а их тепловые нагрузки – сезонными тепловыми на- грузками.

Тепловая энергия в системах горячего водоснабжения и в технологи- ческих процессах промышленных предприятий расходуется непрерывно в течение года и мало зависит от температуры наружного воздуха.

Тепловые нагрузки на горячее водоснабжение и технологические нужды считаются круглогодовыми тепловыми нагрузками.

При проектировании систем теплоснабжения для существующих городов и поселков расчетные данные о сезонных тепловых нагрузках следует принимать из проектов отопления и вентиляции. При перспек- тивном строительстве расчетные расходы тепла рекомендуется прини- мать из типовых проектов с соответствующей корректировкой по кли- матическим условиям района строительства.

При отсутствии проектных данных отопительные тепловые нагруз- ки зданий определяются одним из следующих методов:

1) расчетом теплопотерь через элементы ограждающих конструк- ций и добавления потерь на нагрев инфильтрационного воздуха [6];

2) расчетом теплопотерь по укрупненным показателям [6, 26];

3) определением теплообмена установленного в здании отопитель- но- вентиляционного оборудования [10].

Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции выполняется при необходимости более точного определения тепловых потерь, на- пример, при расчетах, требующих составления теплового баланса зда- ния и отдельных его помещений.

При отсутствии проектных данных отопительные тепловые нагруз- ки, как правило, определяются по укрупненным показателям.

Конечной целью расчетов теплового потребления является опреде- ление тепловых нагрузок (максимальных, текущих) объектов системы теплоснабжения на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, расчет и построение графиков тепловых нагрузок (суточных, годовых и по продолжительности).

21. Параллельная схема установки горячего водоснабжения и ото- пительной установки по зависимой схеме со струйным смешением

Схемы подключения систем отопления и горячего водоснабжения к тепловым сетям: а – параллельная схема включения установки горячего водоснабжения и отопительной установки по зависимой схеме со струйным смешением;

При такой схеме расход сетевой воды на абонентском вводе опре- деляется суммой расходов воды на отопление и горячее водоснабжение:

Расход сетевой воды на отопление является постоянной величиной и поддерживается на расчетном уровне регулятором расхода РР. Расход сетевой воды на горячее водоснабжение является резко переменной ве- личиной. Регулятор РТ изменяет этот расход в соответствии с нагрузкой ГВС.

Недостатки схемы: при параллельном присоединении отопления и ГВС обратная сетевая вода, возвращаемая из отопительной установки с температурой порядка 40÷70 °С, не используется для подогрева хо- лодной водопроводной воды, имеющей на вводе температуру порядка 5 °С, хотя теплом обратной воды после отопления можно покрыть зна- чительную долю нагрузки ГВС, поскольку tгвс, подаваемой в систему горячего водоснабжения, обычно не превышает 55÷60 °С. При рассмат- риваемой схеме вся тепловая нагрузка ГВС удовлетворяется за счет те- пла сетевой воды, поступающей в водоводяной подогреватель непо- средственно из подающей линии тепловой сети. Поэтому получается за- вышенный расход воды в городских сетях. Это вызывает увеличение диаметров тепловых сетей и рост начальных затрат на их сооружение, а также увеличение расхода электрической энергии на перекачку тепло- носителя (см. рис. 2.19).

Но независимое регулирование тепла на горячее водоснабжение исключает снижение расхода тепла на отопление при максимальных во- доразборах. Поэтому параллельные присоединения подогревателей применяется при значительной доле тепловой нагрузки на горячее водо- снабжение , а также в зданиях с небольшим суммарным расходом тепла (до 230 кВт), когда простота приготовления горячей во- ды и затраты на оборудование экономически выгоднее перерасхода теп- лоносителя.

№№ вопросов 6, 16, 26

6. Показать схему двухступенчатой системы теплоснабжения. Ее преимущества и недостатки.

Рисунок 1 – Схема двухступенчатой системы теплоснабжения

1 – магистральные трубопроводы; 2 – ответвления; 3 – распределительные сети; 4,5 – ответвления к зданиям на отопление и вентиляцию; 6 – ответвления на технологические процессы

В двухступенчатых системах между источником тепла и потребителями размещают центральные тепловые пункты (ЦТП) или контрольно-распределительные пункты (КРП), в которых параметры теплоносителя могут изменяться по требованию местных потребителей. ЦТП и КРП оборудуются насосными, водонагревательными установками, регулирующей и предохранительной арматурой, контрольно-измерительными приборами, предназначенными для обеспечения группы потребителей в квартале или районе теплом необходимых параметров. С помощью насосных или водонагревательных установок магистральные трубопроводы (первая ступень) соответственно частично или полностью гидравлически изолируются от распределительных сетей (вторая ступень). Из ЦТП или КРП теплоноситель с допустимыми или установленными параметрами для местных потребителей по общим или отдельным трубопроводам второй ступени подается в МТП каждого здания. При этом в МТП производятся лишь элеваторное подмешивание обратной воды из местных отопительных установок, местное регулирование расхода воды на горячее водоснабжение и учет расхода тепла.

Полная гидравлическая изоляция тепловых сетей второй ступени является важнейшим мероприятием повышения надежности теплоснабжения и увеличения дальности транспорта тепла.

Многоступенчатые системы теплоснабжения с ЦТП и КРП позволяют в десятки раз уменьшить число местных подогревателей горячего водоснабжения, циркуляционных насосов и регуляторов температуры, устанавливаемых в МТП при одноступенчатой системе. В ЦТП возможна организация обработки местной водопроводной воды для предупреждения коррозии систем горячего водоснабжения. Наконец, при сооружении ЦТП и КРП сокращаются в значительной мере эксплуатационные затраты и затраты на содержание персонала для обслуживания оборудования в МТП.

16. Однотрубные и многотрубные водяные системы. Преимущества и недостатки.

Различают следующие типы водяных систем в зависимости от числа теплопроводов: одно-, двух-, трех- и многотрубные.

Однотрубная система. Наиболее простой и перспективной для транспортировки тепловой энергии на большие расстояния является однотрубная бессливная система теплоснабжения.

В этой системе необходимо, чтобы вся сетевая вода разбиралась в точках водопотребления. Имеются варианты схем однотрубных систем дальнего теплоснабжения.

Однотрубная система распространяется от удаленной от города ТЭЦ до пикового источника, расположенного вблизи города, с прокладкой в районе теплопотребления обычных двухтрубных распределительных сетей.

Однотрубная сеть от ТЭЦ до городских распределительных сетей предназначена для транзитной передачи тепла и подпитки городских тепловых сетей. Подпитка распределительных сетей идет непрерывно и регулируется регулятором расхода РР, установленным в ПРК. Неравномерное потребление горячей воды из распределительных сетей регулируется установкой аккумуляторов для слива в них избытков воды и регуляторов подпитки и слива.

Многотрубные системы теплоснабжения являются самыми надежными. Циркуляционный трубопровод ГВС обеспечивает циркуляцию горячей воды, тем самым предотвращается охлаждение воды в период пониженного водоразбора.

Преимущество многотрубных систем состоит в том, что отпадает надобность в дорогостоящих ЦТП.

Но повышение надежности многотрубных систем требует двойного увеличения затрат в сооружение тепловых сетей. Эти затраты сопоставимы или даже превышают затраты в источник теплоснабжения. Поэтому многотрубные длительной протяженностью от ТЭЦ не проектируются, а проектируются сети небольшой протяженности от небольших местных котельных и сельскохозяйственных комплексов.

26. Методы центрального регулирования отпуска теплоты.

Режим регулирования водяных систем теплоснабжения зависит от многочисленных факторов, но основным является вид тепловой нагрузки и схемы узлов вводов абонентов. Регулирование отпуска тепла значительно упрощается при однородной тепловой нагрузке.

В этих случаях можно ограничиться только центральным регулированием тепловой нагрузки.

Центральное регулирование отопительной нагрузки применяют в системах теплоснабжения с децентрализованным горячим водоснабжением. В таких системах отопление является основной тепловой нагрузкой. Центральное регулирование осуществляется в соответствии с потребностью тепла для отопления зданий при различных наружных температурах воздуха.

Различают качественное и количественное центральное регулирование отпуска теплоты.

При качественном регулировании задача расчета состоит в определении температуры воды в зависимости от тепловой нагрузки. Расход воды остается постоянным в течение всего отопительного сезона.

Постоянный расход воды при центральном качественном регулировании упрощает эксплуатацию системы, поэтому этот метод регулирования нашел применение в существующих системах теплоснабжения от районных котельных.

При количественном регулировании температура сетевой воды в подающем трубопроводе постоянна. Регулирование тепловой нагрузки осуществляется изменением расхода воды. Задачей расчета является определение расхода и температуры обратной воды в зависимости от величины отопительной нагрузки.

Основным достоинством количественного регулирования является сокращение расхода электроэнергии на перекачку теплоносителя. Это преимущество может быть использовано в магистральных трубопроводах двухступенчатых сетей, к которым абоненты присоединены по независимым схемам или с помощью смесительных насосных подстанций. При снижении расхода сетевой воды в магистральных сетях смесительные насосы, работающие с переменным коэффициентом смешения, увеличивают подачу воды из обратной магистрали. Благодаря этому в системах отопления сохраняется необходимый расход воды и тем самым устраняется основной недостаток количественного регулирования – разрегулировка отопительных систем.

Кроме того, применяется центральное качественно-количественное регулирование отпуска теплоты.

При качественно-количественном регулировании осуществляется изменение расхода и температуры сетевой воды в зависимости от величины отопительной нагрузки.

18.Схемы присоединения систем отопления бывают зависимыми и независимыми. В зависимых схемах теплоноситель в отопительные приборы поступает непосредственно из тепловой сети. Один и тот же теплоноситель циркулирует как в тепловой сети, так и в системе отопления, поэтому давление в системах отопления определяется давлением в тепловой сети. В независимых схемах теплоноситель из тепловой сети поступает в подогреватель, в котором нагревает воду, циркулирующую в системе отопления. Система отопления и тепловая сеть разделены поверхностью нагрева теплообменника и, таким образом, гидравлически изолированы друг от друга.

Могут применяться любые схемы, но следует правильно выбирать вид присоединения систем отопления, чтобы обеспечить надежную их работу.

Независимая схема присоединения систем отопления

Применяется в следующих случаях:

1. для подключения высоких зданий (более 12 этажей), когда давления в тепловой сети недостаточно для заполненияотопительных приборов на верхних этажах;

2. для зданий, требующих повышенной надежности работы систем отопления (музеи, архивы, библиотеки, больницы);

3. здания, имеющие помещения, куда нежелателен доступ постороннего обслуживающего персонала;

4. если давление в обратном трубопроводе тепловой сети выше допустимого давления для систем отопления (больше 60 м.вод.ст. или 0,6 МПа).

РС – расширительный сосуд, РД – регулятор давления, РТ – регулятор температуры: ОК – обратный клапан.

Сетевая вода из подающей линии поступает в теплообменник и нагревает воду местной отопительной системы. Циркуляция в системе отопления осуществляется циркуляционным насосом, который обеспечивает постоянный расход воды через нагревательные приборы. Система отопления может иметь расширительный сосуд, в котором содержится запас воды для восполнения утечек из системы. Он обычно устанавливается в верхней точке и подключается к обратной линии на всас циркуляционного насоса. При нормальной работе системы отопления утечки незначительны, что дает возможность заполнять расширительный бак раз в неделю. Подпитка производится из обратной линии по перемычке, выполняемой для надежности с двумя кранами и сливом между ними, или с помощью подпиточного насоса, если давления в обратной линии недостаточно для заполнения расширительного сосуда. Расходомер на линии подпитки позволяет учитывать водоразбор из тепловой сети и правильно производить оплату. Наличие подогревателя позволяет осуществлять наиболее рациональный режим регулирования. Это особенно эффективно при плюсовых температурах наружного воздуха и при центральном качественном регулировании в зоне излома температурного графика.

Наличие в схеме подогревателей, насоса, расширительного бака увеличивает стоимость оборудования и монтажа, и увеличивает размеры теплового пункта, а также требует дополнительных затрат на обслуживание и ремонт. Использование теплообменника увеличивает удельный расход сетевой воды на тепловой пункт и вызывает повышение температуры обратной сетевой воды на 3÷4ºС в среднем за отопительный сезон.

Зависимые схемы присоединения систем отопления.

В этом случае системы отопления работают под давлением, близким к давлению в обратном трубопроводе тепловой сети. Циркуляция обеспечивается за счет перепада давлений в подающем и обратном трубопроводах. Этот перепад ∆Р должен быть достаточен для преодоления сопротивления системы отопления и теплового узла.

Если давление в подающем трубопроводе превышает необходимое, то оно должно быть снижено регулятором давления или дроссельной шайбой.

Достоинства зависимых схем по сравнению с независимой:

• проще и дешевле оборудование абонентского ввода;

• может быть получен больший перепад температур в системе отопления;

• сокращен расход теплоносителя,

• меньше диаметры трубопроводов,

• снижаются эксплуатационные расходы.

Недостатки зависимых схем:

• жесткая гидравлическая связь тепловой сети и систем отопления и, как следствие, пониженная надежность;

• повышенная сложность эксплуатации.

Различают следующие способы зависимого подключения:

• схема непосредственного присоединения;

• схема с элеватором;

• схема с насосом на перемычке;

• схема с насосом на обратной линии;

• схема с насосом на подающей линии;

• схемы с насосом и элеватором.

Схема непосредственного присоединения систем отопления

Она является простейшей схемой и применяется, когда температура и давление теплоносителя совпадают с параметрамисистемы отопления. Для присоединения жилых зданий на абонентском вводе должна быть температура сетевой воды не более95ºС, для производственных зданий – не более 150ºС).

Эта схема может применяться для подключения промышленных зданий и жилого сектора к котельным с чугунными водогрейными котлами, работающими с максимальными температурами 95 – 105ºС или после ЦТП.

Здания присоединяются непосредственно, без смешения. Достаточно иметь задвижки на подающем и обратном трубопроводах системы отопления и необходимые КИП. Давление в тепловой сети в точке присоединения должно быть меньше допустимого. Наименьшей прочностью обладают чугунные радиаторы, для которых давление не должно превышать 60 м.вод.ст. Иногда устанавливают регуляторы расхода.

Схема с элеватором

Применяется, когда требуется снизить температуру теплоносителя для систем отопления по санитарно-гигиеническим показателям (например, со 150ºС до 95ºС). Для этого применяют водоструйные насосы (элеваторы). Кроме того, элеватор является побудителем циркуляции.

По этой схеме присоединяется большинство жилых и общественных зданий. Преимуществом этой схемы является ее низкая стоимость и, что особенно важно, высокая степень надежности элеватора.

РДДС – регулятор давления до себя; СПТ – теплосчетчик, состоящий из расходомера, двух термометров сопротивления и электронного вычислительного блока.

Достоинства элеватора:

• простота и надежность работы;

• нет движущихся частей;

• не требуется постоянное наблюдение;

• производительность легко регулируется подбором диаметра сменного сопла;

• большой срок службы;

• постоянный коэффициент смешения при колебаниях перепада давления в тепловой сети (в определенных пределах);

• вследствие большого сопротивления элеватора повышается гидравлическая устойчивость тепловой сети.

Недостатки элеватора:

• низкий КПД, равный 0,25÷0,3, поэтому для создания перепада давления в системе отопления надо иметь до элеватора располагаемый напор в 8÷10 раз больший;

• постоянство коэффициента смешения элеватора, что приводит к перегреву помещений в теплый период отопительного сезона, т.к. нельзя изменить соотношение между количествами сетевой воды и подмешиваемой;

• зависимость давлений в системе отопления от давлений в тепловой сети;

• при аварийном отключении тепловой сети прекращается циркуляция воды в отопительной установке, в результате чего создается опасность замерзания воды в системе отопления.

Схема с насосом на перемычке

Применяется:

1. при недостаточном перепаде давлений на абонентском вводе ;

2. при достаточном перепаде давлений, но если давление в обратном трубопроводе превышает статическое давление системы отопления не более чем на 5 м вод. ст.;

3. требуемая мощность теплового узла велика (более 0,8МВт) и выходит за пределы мощности выпускаемых элеваторов.

При аварийном отключении тепловой сети насос осуществляет циркуляцию воды в отопительной установке, что предотвращает ее размораживание в течение относительно длительного периода (8 - 12часов). Такая схема установки насоса обеспечивает наименьший расход электроэнергии на перекачку, т.к. насос подбирается по расходу подмешиваемой воды.

При установке смесительных насосов в жилых и общественных зданиях рекомендуется применять бесшумные бесфундаментные насосы типа ЦВЦ производительностью от 2,5 до 25 т/час. Более высокой надежностью обладают насосы импортного производства, которые в настоящее время начинают использоваться на тепловых пунктах.

Замена элеваторов насосами является прогрессивным решением, т.к. позволяет примерно на 10% снизить расход сетевой воды и уменьшить диаметр трубопроводов.

Недостаток – шум насосов (фундаментных) и необходимость их обслуживания.

Схема широко применяется для ЦТП.

Схема с насосом на подающей линии.

Данная схема применяется при недостаточном давлении в подающей магистрали, т.е. когда это давление ниже статического давления системы отопления (в зданиях повышенной этажности).

Расчетный напор насоса должен соответствовать недостающему напору, а производительность выбирается равной полному расходу воды в отопительнойустановке. Залив системы отопления обеспечивается регулятором подпора РД, причем разность напоров между подающей и обратной линиями дросселируется в регулировочном клапане на перемычке (ДК – дроссельный регулировочный клапан). С его помощью устанавливается необходимый коэффициент подмешивания. При нестабильном гидравлическом режиме тепловой сети обратный клапан на подающей линии заменяют регулятором давления после себя (РДПС), на который подается импульс при остановке подкачивающих насосов.

Схема с насосом на обратной линии

Данная схема применяется при недопустимо высоком давлении в обратной линии. Наиболее часто применяется на концевых участках, когда давление в обратке повышено, а перепад недостаточен. Насосы работают в режиме «подмешивание-подкачка», при этом снижается давление в обратной линии и увеличивается перепад между подающим и обратным трубопроводами. Регулятор подпора на обратной лини необходим при статическом режиме, когда насосы работают в качестве циркуляционных.  В этом случае регуляторы давления на подающей и обратной линиях принудительно закрываются, и происходит отсечка абонентского ввода от тепловой сети. Для регулирования сниженного давления в обратной линии на перемычке устанавливается дроссельный регулировочный клапан (ДК), с помощью которого регулируется коэффициент подмешивания.

При использовании насосного смешения на тепловых пунктах наряду с рабочим насосом необходимо устанавливать резервный. Кроме того, требуется повышенная надежность в электроснабжении, так как отключение насоса приводит к поступлению перегретой воды из тепловой сети в местную отопительную систему, что может привести к ее повреждению. В случае аварии в тепловой сети, чтобы сохранить воду в местной системе отопления дополнительно устанавливаются обратный клапан на подающей линии и регулятор давления на обратном трубопроводе.

Схемы с насосом и элеватором

Отмеченные недостатки устраняются в схемах с элеватором и центробежным насосом. В этом случае выход из строя центробежного насоса приводит к снижению коэффициента смешения элеватора, но не снизит его до нуля, как при чисто насосном смешении. Эти схемы применимы если разность напоров перед элеватором не может обеспечить необходимого коэффициента смешения, т.е. она меньше 10÷15 м вод. ст., но больше 5 м вод. ст. В действующих тепловых сетях такие зоны обширны. Схемы позволяют вести ступенчатое температурное регулирование в зоне высоких температур наружного воздуха. Установка центробежного насоса с нормально работающим элеватором при включении насоса позволяет увеличить коэффициент смешения и снизить температуру воды, подаваемой в систему отопления.

Возможны 3 схемы включения насоса по отношению к элеватору:

Схема 1.

Схема 1 применяется, если потери напора в остановленном насосе невелики и не могут заметно снизить коэффициент смешения элеватора. Если это условие не выполняется, применяют схему 2.

Схема 2

При малых перепадах давления необходимо прикрывать задвижку 1 в схеме 3.

Схема 3

Другой схемой, которая может обеспечить двухступенчатое регулирование в зоне высоких температур наружного воздуха, является схема с двумя элеваторами.

Схема 4

Отключение одного элеватора ведет к снижению расхода сетевой воды и повышению коэффициента смешения. Каждый элеватор может быть рассчитан на 50% расхода воды, либо один на 30-40%, а другой на 70-60%.

Разработаны элеваторы с регулируемым соплом. Путем введения иглы изменяется сечение сопла и соответственно коэффициент смешения. Это позволяет в теплый период снизить расход сетевой воды и увеличить коэффициент смешения, сохраняя постоянным расход в системе отопления. Как бы ни была совершенна конструкция элеватора, погрешность и маневренность при зависимом присоединении от этого не повысятся. В последние годы в связи с увеличением строительства зданий повышенной этажности растет использование независимых схем присоединения систем отопления через водо-водяные подогреватели. Переход на независимые схемы позволяет широко применять автоматизацию и повысить надежность теплоснабжения. Целесообразно применять независимое присоединение систем отопления в сетях с непосредственным водоразбором, что позволяет ликвидировать основной недостаток этих систем, а именно, низкое качество воды, идущей на горячее водоснабжение.

8. Тепловая схема ТЭЦ с теплофикационной турбиной Т-100-130.

Тепловая схема ТЭЦ с теплофикационной турбиной Т100-130: 1 - паровой котел; 2, 3 и 4 - соответственно части высокого, среднего и низкого давления турбины; 5 - электрический генератор; 6 - конденсаторы; 7 - встроенные в конденсатор пучки для подогрева сетевой воды; 8 и 9 - подогреватели сетевой воды; 10 - водогрейный (пиковый) котел; 11 и 12 - сетевые насосы первого и второго подъема; 13 - химическая водоподготовка; 14 - насос; 15 - деаэратор; 16 - подпиточный насос; 17 и 18 - коллекторы подаваемой и возвращаемой воды

(9. В) Теплоснабжение промышленных предприятий

Теплоснабжение. Промышленные предприятия потребляют тепло в виде пара или горячей воды на нужды технологии, отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Каждое предприятие имеет паровые или водяные тепловые сети. На многих производствах для технологического процесса требуется тепло в виде пара различных давлений и температуры. Иногда для технологических надобностей применяется вода, нагретая до температуры 150— 200°С (пищевая, химическая промышленность) . Отопление, вентиляция и горячее водоснабжение осуществляется паром и горячей водой; в первом случае применяют паровые отопительно-вентиляционные системы, во втором— водяные. В качестве греющего теплоносителя в системе горячего водоснабжения можно применять и пар, и горячую воду независимо от типа отопительно-вентиляционных систем. Теплоснабжение промышленных предприятий решается устройством паровых (для технологических целей) и водяных (для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения) тепловых сетей. Источниками получения тепла могут быть: ТЭЦ (теплоэлектроцентрали), расположенные на промышленной территории (теплофикация); центральные котельные, расположенные на промышленной площадке; районные или городские тепловые сети (паровые и водяные). В последнем случае теплю подается от городской или районной ТЭЦ, снабжающей теплом и электроэнергией промышленные предприятия и жилые здания города. При сооружении ТЭЦ или центральной котельной на промышленной площадке тепло и энергия от них может подаваться и на вблизи расположенные предприятия и жилые поселки. В состав системы теплоснабжения входят кроме ТЭЦ или центральной котельной: тепловые сети (паровые или водяные); тепловые вводы в цех, системы внутреннего пароенабжсния, внутренние системы отопления и вентиляции и системы горячего водоснабжения. Схема тепловой сети определяется размещением ТЭЦ (центральной котельной) и тепловых потребителей, характером теплового потребления и видом теплоносителя. При теплоносителе-паре наиболее экономичным и достаточно надежным решением является прокладка однотрубного паропровода. Конденсат возвращается к источнику тепла по конденсатопроводу. Дублирования водяных тепловых сетей не требуется, так как потребители тепла допускают кратковременные остановки благодаря теплоаккумулирующей способности отапливаемых зданий. При прокладке сетей (водяных и паровых) от одного источника теплоснабжения выбирается, как правило, схема тепловых сетей минимальной протяженности с постепенным уменьшением диаметра трубопроводов по мере удаления от ТЭЦ или центральной котельной и снижением тепловой нагрузки. Такая сеть является наиболее дешевой по начальным затратам, требует наименьшего расхода металла и проста в эксплуатации. Трасса теплопровода выбирается с учетом концентрации тепловых нагрузок, рельефа местности, существующих и проектируемых надземных и подземных сооружений, данных о характеристике грунтов и высоте стояния грунтовых вод. Следует стремиться к прокладке трассы трубопроводов по району наиболее плотной тепловой нагрузки. Выбор прокладки теплопровода (подземная или надземная) решается по местным условиям. Для паропроводов с давлением пара более 22 кг/см2 применяется только надземная прокладка на эстакадах или высоких опорах. В остальных случаях трубопроводы сооружаются подземного типа. 'Не допускается прокладка тепловых сетей в каналах или подземных тоннелях совместно с кислородопроводами, трубопроводами сжатого воздуха, легковоспламеняющихся и ядовитых жидкостей, а также с трубопроводами фекальной и ливневой канализации. Для предупреждения затопления подземного теплопровода следует предусматривать дренаж; дренируемая вода должна отводиться из камеры теплопровода в водостоки, канализацию и другие места сброса. Камеры обслуживания сооружают только в пунктах, требующих особого надзора (места расположения сальниковых компенсаторов, задвижек, дренажей, авторегуляторов и т. п.). Конструкции подземных теплопроводов разделяются на канальные и бесканальные. Проходные каналы применяют на основных направлениях трассы и на выводах от ТЭЦ или центральной котельной. Через каждые 150—200 м по длине канала делаются люки, оборудованные лестницами или скобами. Каналы, проходящие вблизи производственных корпусов, имеют ответвления для соединения с корпусами. На ответвлениях каналы устраивают непроходными. Для удешевления прокладки в отдельных случаях могут сооружаться полупроходные каналы с габаритами, достаточными для прохода по ним в полусогнутом положении (высота в свету не менее 1,2 м). На территории промышленных предприятий допускается прокладка тепловых сетей на стенах зданий снаружи или внутри, если при этом не нарушаются условия техники безопасности, нормы освещенности и не требуется усиления строительных конструкций. Насосные подстанции при водяных сетях располагают или в специальных зданиях, или в отгороженных помещениях внутри цехов поблизости от трассы водяных теплопроводов. Размеры насосной подстанции в плане обуславливаются габаритами насосных агрегатов и их размещением. Иногда находят применение заглубленные насосные станции, оборудованные в увеличенной камере обслуживания. Аккумуляторы горячей воды применяются в случаях значительной нагрузки горячего водоснабжения для выравнивания графика нагрузки. Их выполняют металлическими и устанавливают на открытом воздухе. Тепловые вводы в цеховые отопительно-вентиляционные системы должны выполняться в огороженных помещениях цехов или предусматриваться в зданиях помещений бытового обслуживания при производственных корпусах.

19.

НЕЗАВИСИМАЯ СХЕМА

:Вода из подающего трубопровода поступает в обратный, по дороге отдавая энергию теплообменнику. Вода, повторимся, не используется для нужд отопления и ГВС. В тот же теплобменник, но в другой его контур подается питьевая вода из водопровода. Она нагревается и поступает в систему отопления. Ее же можно использовать для хознужд. Собственно, нами исчерпывающе описана независимая схема присоединения системы отопления. Так выглядит принципиальная схема этого подключения.

Источник

Преимущества и недостатки независимой системы отопления

Преимущества: возможность гибкой регулировки температурного режима в помещениях (теплоноситель изолирован от котла теплоносителя системы отопления) путем поддерживания необходимого давления; возможность применения различного химического состава теплоносителя; получение эффекта энергосбережения, экономия тепла от 10 до 40%; возможность эффективной организации системы теплоснабжения при значительном удалении и территориальному разбросу потребителей; система отопления показывает высокий уровень надежности; улучшается качество воды горячего водоснабжения.

Недостатки: требуются огромные затраты на обслуживание; трудоемкий и дорогостоящий ремонт

(15.В) Классификация паровых систем теплоснабжения

Системы парового отопления подразделяют: по на­личию связи с атмосферой, по величине начального дав­ления пара, способу возврата конденсата в котел или в тепловую сеть, месту расположения паропровода и схе­ме стояков. В настоящее время применяют открытые (сообщающиеся с атмосферой) системы отопления.

По величине давления, подаваемого в систему отоп­ления, различают системы отопления высокого ( ), низкого ( ) давления и ва­куум-паровые ( ). Вакуум-паровые систе­мы и нашей стране не применяют.

По способу возврата конденсата системы парового отопления подразделяются па замкнутые (конденсат благодаря наклону трубопроводов самотеком возвраща­ется из отопительных приборов в котел или в тепловую сеть) иразомкнутые (конденсат поступает сначала в конденсаторный бак, а затем перекачивается насосом в котел или в тепловую сеть).

По месту расположения паропровода и схеме стоя­ков системы парового отопления можно выполнять так же, как и системы водяного отопления, т.е. с верхним, нижним и промежуточным распределением пара при однотрубной и двухтрубной схемах обслуживания ото­пительных приборов.

Переходим к рассмотрению отдельных схем. На рис. 9.1 показана схема замкнутой системы парового отоп­ления низкого давления с верхним распределением па­ра. Пар из котла по главному стояку 1, вследствие раз­ности давлений в котле и в отопительных приборах, поднимается в магистральный паропровод 2 и далее по паровым стоякам 3 и ответвлениям 4, снабженным вен­тилями, доходит до отопительных приборов. Здесь пар конденсируется, отдавая в отапливаемое помещение че­рез стенки приборов скрытую теплоту парообразова­ния. Образующийся при этом конденсат по конденсатным стоякам 5 и сборному конденсатопроводу 6, прокла­дываемому с уклоном (не меньше 0,005) в направлении его движения, самотеком возвращается в котел, нахо­дящийся значительно ниже отопительных приборов, с тем, чтобы столб конденсата к уравновешивал дав­ление пара в котле. Например, при давлении пара в котле   столб конденсата к должен быть не менее 2 м.

Для нормального удаления воздуха из системы диа­метр конденсатопровода в рассматриваемой схеме дол­жен быть таким, чтобы стекающий конденсат заполнял не больше половины диаметра трубы. Соблюдение это­го условия позволяет воздушное пространство конден­сатопровода с помощью трубы 7 сообщить с атмосфе­рой 9. Место присоединения трубы 7 к конденсатопро­воду должно быть выше уровня воды II—II (см. рис. 9.1) не менее чем на 250 мм; запорную арматуру на ней е устанавливают. При этом условии магистральный конденсатопровод никогда полностью не будет запол­няться водой. Такие системы называются системами па­рового отопления с «сухим» конденсатопроводом.

(25.В) Тепловые характеристики теплообменных аппаратов

В проектных расчетах теплообменников применяются уравнение теплопередачи

 (2.3)

и уравнение теплового баланса

 или   (2.4)

В уравнении (2.3)

 (2.5)

Если  , то можно пользоваться среднеарифметической разностью температур.  . (2.6)

Для целей расчета регулирования тепловой нагрузки уравнение (2.3) неудобно, т.к. заранее величина Dt неизвестна. Поэтому удобнее пользоваться максимальной разностью температур.

 (2.7)

где  - максимальная разность температур сред. Пользуясь (2.5), можно получить аналитические выражения для D только для прямотока и противотока. Для более сложных схем этого сделать не удается. Поэтому пользуются приближенным выражением.

Dt=D-adt_м - bdt_б. (2.8)

Если вычислять Dt по (2.5), то b=0.65 для всех схем, 0.35 < a < 0.65 в зависимости от схемы.

Если вычислять Dt по (2.6), то a=b=0.5.

Тепловая нагрузка, отнесенная к максимальной разности температур, называется удельной теплопроизводительностью.

 , или

28В. Схемы и конфигурации тепловых сетей. Их классификация.