книги из ГПНТБ / Кулоян, Л. Т. Тепло- и холодоснабжение в условиях теплого климата (на примере Армянской ССР)

их сооружение и эксплуатацию. Кроме этого, появляется воз­ можность более рационально перераспределить расход воды между отдельными питательными линиями в соответствии с заданным режимом работы теплоснабжающей системы, зна­ чительно уменьшить потери сетевой воды при аварийных си­ туациях и т. д.

Основной отличительной чертой рассматриваемой систе­ мы является независимое присоединение через установленные в ЦТП водоводяные подогреватели отопительных установок. Если присоединение установок горячего водоснабжения также выполняется по независимой схеме (т. е. через подогревате­ ли), то зависимая система теплоснабжения называется закры­ той (рис. 2—56), [Л. 32]). В открытой независимой системе горячее водоснабжение осуществляется путем непосредствен­ ного водоразбора из тепловой сети (рис. 2—5а), [Л. 31]).

Очевидно, что в условиях сложного рельефа, когда раз­ ность геодезических отметок у абонентов заданного энерго­

всей системы теплоснабжения, как и р е г у л и р у е м у ю с п о ­

со б н о с т ь последней [Л. 34, 35,36].

Вусловиях весьма сложного рельефа определенный инте­ рес представляет независимая пароводяная система центра­ лизованного теплоснабжения. В этом случае сложность релье­ фа энергорайона преодолевается за счет давления пара, кото­ рый по транзитному трубопроводу поступает в тепловые пунк­ ты, где и используется для подготовки сетевой воды.

На размещение и выбор целесообразной мощности теп­ ловых пунктов определенное влияние может оказать и слож­ ность рельефа. При всех остальных равных условиях для обеспечения надежной работы водяной распределительной се­ ти чем сложнее рельеф, тем меньшей должна быть мощность тепловых пунктов.

Целесообразность применения этой системы была прове­ рена на примере одного из новых жилых районов г. Еревана, отличающегося сложным рельефом (разница геодезических уровней порядка 100 м при средней отметке района 1300 м). Расчетная нагрузка на отопление и вентиляцию составила

около 24 Гкал'ч, а среднечасовая нагрузка горячего водоснаб­ жения — 8,7 Гкал!ч.

В соответствии с условиями профиля предусматривается создание 4-х тепловых пунктов (один из них в котельной). Сравнение двух вариантов независимой системы теплоснабже­ ния пароводяной и водоводяной (при одном и том же темпе-

9 2

ратурном графике отопительной системы, равном 150/70°С) показало, что наиболее экономичной является пароводя­ ная система. Разница в годовых расчетных затратах состави­

ла 3 —3; = (132—126,5) 103 = 5,5 тыс. руб., хотя удельные ка­ питаловложения на сооружение паровых котельных (руб/Гкал) оказались почти в 2,4 раза больше, чем для водогрейных.

Расчеты, выполненные для г. Кафана (Арм. ССР), отли­ чающегося значительно более сложным рельефом и резко до­ минирующим значением промышленных потребителей тепла, также показали целесообразность осуществления независимой

Рис. 2—5. Принципиальная схема независимой системы теплоснабжения- а) открытая, б) закрытая (двухступенчатое последовательное

включение подогревателей горячего водоснабжения). 1.—станционный насос; 2.—станционный подогреватель; 3.—подогреватель

отопления ЦТП; 4.—верхняя ступень подогревателя горячего водоснабжения; 5.—нижняя ступень подогревателя горячего водоснабжения; 6.—водоразборный кран; 7 .—отопительный прибор; 8.—элеватор; 9.—насос абонентского контура; 10.—регулятор температуры; 11.—регулятор расхода; 12.—обратный клапан.

соответственно пропускной способности. Известно, что с уве­ личением диаметра трубопровода значительно уменьшаются тепловые потери, следовательно и затраты на их компенсацию, а также расходы на амортизацию, текущий ремонт, расходы на перекачку теплоносителя и т. п.

Таким образом, дальний транспорт тепла и концентрация

тепловых нагрузок по существу взаимосвязаны. Поэтому для создания системы дальнего теплоснабжения на базе сравни­ тельно мощного источника тепла города и поселки, благопри­ ятно расположенные вокруг намечаемого транзитного тепло­ провода, должны иметь достаточно большие тепловые нагруз­ ки. Целесообразный радиус теплоснабжения зависит как от достигнутой сравнительной экономии затрат при строитель­ стве крупного источника тепла взамен мелких (или дополни­ тельных затрат, необходимых для реконструкции существую­ щих источников энергоснабжения), так и особенно от затрат на сооружение тепловых сетей (до квартала).

Внедрение системы дальнего теплоснабжения в южных районах даст возможность также удалить источники тепло­ снабжения от тех городов, для которых по климатическим и другим условиям загрязнение окружающей их среды особен­ но нежелательно. Внедрение однотрубной системы теплоснаб­ жения окажется более рациональным именно для этих райо­ нов главным образом по той причине, что в силу местных при­ родных условий значительно легче будет добиться выполнения

ние и вентиляция и горячего водоснабжения.

Схема однотрубной системы теплоснабжения в наиболее упрощенном виде представлена на рис. 2—6. В соответствии с обозначениями, указанными на схеме, после небольших упро­ щающих допущений можно записать следующие уравнения

Расход сетевой воды Gc обычно принимается равным

среднечасовому (за неделю) расходу на горячее водоснабже­ ние GBB‘. Однако, если в зависимости от тепловых нагрузок

температура сетевой воды tc оказывается выше допускаемого

предельного значения (например 200°С), приходится соответ­ ственно увеличивать расход Gc.

95.

Уравнения теплового баланса можно записать и в относи­ тельных величинах.

Так, если расход воды в магистральной сети считать за­ данным или известным и обозначить

то из (2—24) и (2—25) получим для температуры сетевой воды

А—аккумулятор горячей воды; В—воздушный кран; С—смеситель; РТ—регулятор температуры; О—отопительный прибор; К—водоразборный кран; Н—насос; ИС—источник теплоснабжения.

для температуры воды перед отопительным прибором

(1 — UrB) tc -1- Uo6 t2

(2 -27)

Uqt

Для узла горячего водоснабжения при отборе воды после системы отопления и из тепловой сети уравнения материаль­ ного и теплового балансов примут вид:

96

Для выравнивания суточного графика нагрузки горячего водоснабжения в систему однотрубного теплоснабжения вклю­ чается аккумулятор горячей воды. Его роль окажется весьма

важной для южных городов из-за низкой аккумулирующей способности зданий, особенно во вновь застраиваемых и ре­ конструируемых районах -этих городов. При всех условиях равенство среднесуточных расходов воды в сети и на горячее водоснабжение Gccc = GBBC тем труднее поддерживать, чем

ниже температура наружного воздуха. Так как суточный рас­ ход воды в тепловых сетях одновременно обеспечивает суточ­ ную нагрузку отопления (отнесенные к одному человеку), то можно записать:

рах сетевой воды. При этом имеется в виду, что одновременно должное развитие получит централизованное горячее водо­ снабжение. Развитие горячего водоснабжения в городах и поселках южных районов еще значительно отстает от достиг­ нутого уровня городского строительства и общего благососто­

яния в целом. Фактически оно осуществляется в основном газовыми колонками и широко охватывает лишь жилые поме­ щения. Потребление горячей воды в общественных, админи­ стративных, торговых, спортивных и других зданиях даже в жарких районах составляет незначительную долю суммар­ ной нагрузки горячего водоснабжения.

Стремление к дальнейшему улучшению уровня повсемест­ ного комфорта, несомненно, приведет к постепенному широко­ му внедрению централизованного горячего водоснабжения и на этой основе — к полному удовлетворению возрастающих нужд в горячей воде.

Как известно, при централизованном горячем водоснаб­ жении расход воды в расчете на одного жителя увеличивается

97

7—917

по сравнению с децентрализованной подготовкой горячей во­ ды почти в пять раз. Однако следует учесть, что развитие горячего водоснабжения в жилищно-коммунальном секторе имеет свои р а ц и о н а л ь н ы е г р а н и ц ы и удельная сред­ несуточная норма расхода горячей воды вряд ли может до­

горячей воды.

Широкое использование в промышленности вместо пара горячей воды в качестве основного теплоносителя для всех низкотемпературных процессов (в том числе и технологичес­ ких) создаст благоприятные условия для централизации теп­ лоснабжения, что в свою очередь облегчит внедрение одно­ трубной системы дальнего теплоснабжения. Очевидно, что при достаточно развитом горячем водоснабжении внедрение си­ стемы однотрубного теплоснабжения не потребует примене­ ния слишком высоких расчетных температур воды в магист­

роны, для мощных теплофикационных агрегатов на повышен­ ные параметры пара некоторое увеличение давления в отборе (вызванное повышением значения tc) заметно не отразится на энергетической эффективности ТЭЦ. Кроме этого, возмож­ ным увеличением числа ступеней нагрева питательной воды, в том числе и путем использования в этих целях конденсатора турбины, можно свести к минимуму отрицательное влияние повышения t c на экономичность источника теплоснабжения. Переход к высоким температурам сетевой воды оказывается экономически более выгодным для транзитных темплопроводов значительной протяженности. Освоением этих же темпе­ ратур в городской тепловой сети (путем внедрения независи­ мого присоединения отопительных установок к тепловой сети) можно значительно улучшить экономические показатели' транспорта тепла в целом. При выборе оптимального значе­ ния температуры t c следует, кроме уже указанных факторов, учитывать, что при ее значительных величинах потребуются дополнительные затраты на сооружение и работу промежуточ­ ных насосных станций, поддерживающих давление в сети (верхняя граница которой ограничена условиями прочности, труб) на уровне, исключающем вскипание воды.

98

В этом аспекте для южных районов определенное значе­ ние имеет также и такой природный фактор, как сложность

рельефа.

Расчеты, выполненные на примере Армянской ССР, пока­ зывают, что необходимость разбивки на зоны с различными статическими давлениями и сооружения промежуточных подкачивающих станции (во избежание явления вскипания! оказывается еще более ощутимой.

Определенного эффекта можно достигнуть и путем выбора для районов теплого климата более рационального темпера­ турного графика отопительной системы. Так, например, одно­ временно с увеличением температуры сетевой воды до 180°С возможное увеличение расчетного значения температуры во­ ды, поступающей в отопительные приборы 1л.р, приведет к не­ которому снижению расхода теплоносителя и окажет положи­ тельное влияние на экономику дальнего теплоснабжения. Как указано было еще В. К. Дюскиным [Л. 37], для южных райо­ нов, ввиду незначительной продолжительности расчетной на­ ружной температуры (например для г. Еревана 8 ч.) повыше* ние ti.p до 110—115°С, видимо, допустимо.

Наиболее уязвимым для системы дальнего теплоснабже­ ния являются значительные дополнительные затраты, связан­ ные со сливом избыточной части сетевой воды в канализацию. Они складываются из затрат, необходимых для: увеличения производительности канализационных и водопроводных соору­ жений, предварительного охлаждения сливаемой воды до до­ пускаемой для канализационных сетей температуры (около 50°С), увеличения производительности водоподготовительных устройств (для тепловых сетей) и т. д.

Из-за непрерывно возрастающей напряженности водного баланса южных районов значительный слив сетевой воды ока­ жется недопустимым независимо от величины вышеупомяну­ тых затрат. Однако для большинства южных городов, расчет­ ная наружная температура которых колеблется в пределах —10°С-----15°С, удельная расчетная величина слива окажется

.почти в два раза меньше, чем для городов среднеевропейской части (t(P = —2 5 ----30°С).

Для многих городов южных районов слив в годичном разрезе оказывается незначительным [Л. 38]. Слив появляет­

ся, когда нарушено балансовое уравнение (2—29), т. е. начи­ ная с той температуры наружного воздуха, при которой

X0TV'(tB—

среднечасовой расход сетевой воды на отопление---------- ;------

tc — Ц

оказывается больше принятой удельной нормы расхода воды па горячее водоснабжение, G^n4 л/чел. ч. Имея кривые G^4 —

f(t«), легко определить величину слива при заданных значе-

99

ниях t H и G ' b4 и в зависимости от заданной температуры сете­ вой воды tc (т. е. при режиме отпуска тепла, когда tc = const). Так, для Еревана и Араратской долины вообще согласно ба­ лансового уравнения (2—29) и принимая, что в среднем хот = 0,38 ккал\мг • град ■ч., v' = 54 м3/чел. и t|j = —18°С, получаем

для оценки ожидаемого слива следующие данные. При приня­ том сейчас температурном графике отопительной системы

95/70 и tc = 150°С (рис. 2—7) слив появляется при t„ = —5°С,

Рис. 2—7. Расчет величины слива для природных условий г. Еревана.

когда G)'B' =4 л/чел • ч и при t H —9°С, когда G^B4 =5 л!чел-ч~

Слив полностью прекращается при tc порядка 190°С и G^ 4 =5

100

При t c = 150°C слив появляется при —5,6°С, когда G^4 = 4 л/чел-ч и при t „ ^ —Ю°С, когда GJB4=5 л/чел-ч. Слив пре­

кращается только при GcrB4 =5 л/чел.ч, когда tc =200 С.

101