5.6. Застосування відцентрових насосів для регулювання системи опалення

Для нормальної роботи елеваторів ІТП необхідний найбільший перепад тиску мережевої води перед елеватором. Для цього можна використовувати таку схему ІТП, щоб забезпечувалося достатнє змішування мережевої води при більш низьких перепадах тиску в ІТП. Такою схемою є схема з насосним змішуванням, що застосовується в тих випадках, коли при перепаді тиску на ІТП елеватор не забезпечує коефіцієнт змішування особливо для великих будинків з великою втратою напору. Нерідко для підвищення тиску в лінії, що подає, ІТП чи для зниження тиску в зворотній лінії виникає потреба в обладнанні ІТП насосним змішуванням. Встановлення насоса в ІТП з працюючим елеватором дозволяє підвищити коефіцієнт змішування і знизити температуру мережевої води, яка подається в систему опалення з теплопроводу теплових мереж.

За схемою на рис 5.5 насос встановлюють між подавальним і зворотним теплопроводом в ІТП у тому випадку, коли елеватор не забезпечує достатнє змішування, тобто коефіцієнт змішування занадто малий. При цьому коефіцієнт змішування підраховується по формулі

(5.17)

де U - коефіцієнт змішування; t_пв - температура перегрітої мережної води до елеватора, °С; t_п - температура мережної води після елеватора, °С; t_о - температура мережної води після системи опалення, °С.

За даною схемою насосного змішування мережева вода перекачується зі зворотного теплопроводу рівно стільки, скільки необхідно, щоб знизити t_пв до необхідної для системи опалення (+95 °С). Якщо в зворотному теплопроводі на виході мережевої води із системи опалення дуже високий тиск мережевої води, встановлюють насос на зворотному теплопроводі (рис. 5.6). Іноді виникає така ситуація, коли в подавальному теплопроводі, ІТП дуже низький тиск мережевої води. Для збільшення тиску мережевої води на подавальному теплопроводі, ІТП установлюють насос на перемичці для подачі охолодженої мережевої води в подавальний теплопровід (рис 5.7).

Рис. 5.3. Встановлення насоса на перемичці

1 - зворотний теплопровід; 2 - подавальний теплопровід; 3 - елеватор; 4 - система опалення; 5 - насос; 6 – перемичка.

Рис. 5.4. Встановлення насоса на додатковій перемичці для зниження тиску в зворотному теплопроводі

1 - зворотний теплопровід; 2 - подавальний теплопровід; 3 - елеватор; 4 - система опалення; 5 - насос; 6 - додаткова перемичка з насосом; 7 – перемичка.

Рис. 5.5. Встановлення насоса на додатковій перемичці з метою змішення води і підвищення тиску в теплопроводі, що подає

1. - зворотний теплопровід; 2 - подавальний теплопровід; 3 - елеватор; 4 - система опалення; 5 - насос; 6 - додаткова перемичка

Рис. 5.6. Схема змішувальної установки за допомогою перемички з насосом

Для систем опалення групи чи будинків на ЦТП для регулювання гідравлічного режиму теплових мереж, систем опалення будинків і зниження високотемпературної води до припустимої для нормальної роботи системи опалення застосовують змішувальні установки. Високотемпературну воду і зворотну охолоджену воду змішують за допомогою насосів. При цьому кількість високотемпературної води (G_пв, у кг/год, для змішування із зворотною водою із системи опалення підраховують по формулі

(5.18)

де (Q_со - витрата теплоти для системи опалення будинку чи групи будинків, кДж/год (ккал/год.); t_пв - температура мережної води в подавальному теплопроводі, до змішування, °С (приймається встановлена температура в даному місці. Вона може бути + 150°С, 130°С,115°С); t_о - температура мережевої води в зворотному теплопроводі після системи опалення, °С (приймається для розрахунку +70 °С).

У цьому випадку величина Q_со буде тим менше, чим вище буде t_пв. Коефіцієнт змішування тоді можна буде підрахувати по формулі:

(5.19)

де t_пв - температура мережевої води, що подається у систему опалення після змішування. Ця величина для розрахунку приймається +95 °С.

Розглянемо схеми змішувальних установок. За схемою змішувальної установки, показаної на рис 5.7, насос з'єднаний із подаючим і зворотним теплопроводами перемичкою АБ. Насос на перемичці працює в сприятливих умовах: до насосу надходить охолоджена вода із системи опалення з t_о. Насос перекачує охолоджену воду в точку змішування А.

Рис. 5.7. Змішувальна установка з перемичкою й встановленням насоса на зворотному теплопроводі

Рис. 5.8. Змішувальна установка з перемичкою й встановленням насоса на подальшому теплопроводі

Кількість охолодженої мережної води G у кг/год. підраховують по формулі

(5.20)

Насос, встановлений на зворотному подавальному теплопроводах, (рис. 5.7, 5.8), перекачує всю мережеву воду, необхідну для циркуляції в системі опалення. Насос, встановлений на подавальному теплопроводі, працює не тільки для змішення, але і для посилення циркуляції мережевої води в системі опалення висотних будинків. У цьому випадку змішувальний насос додатково виконує функції підвищення тиску. Змішувальний насос, розташований на зворотному теплопроводі, (див. рис. 5.8) встановлюють у тому випадку, коли в зворотній лінії системи опалення одного чи групи будинків спостерігається підвищення тиску. Ця схема дозволяє більш надійно підтримувати необхідний тепловий режим.

Питання для контрольної перевірки

1. Які задачі регулювання системи теплопостачання.

2. В чому полягає регулювання джерела теплопостачання.

3. В чому полягає регулювання теплових мереж.

4. Дати схему гідравлічного режиму теплових мереж.

5. В чому полягає регулювання системи опалення житлової будівлі.

6. Для чого встановлюють металеві шайби перед запірною арматурою.

7. Використання відцентрових насосів для регулювання системи опалення будинку.

Розділ 6 Децентралізоване теплопостачання

У централізованій системі теплопостачання для передачі теплоносія від джерела до споживача використовується теплова мережа - споруда досить мате­ріаломістка, дорога і не завжди надійна. На сьогодні розвиток систем централізо­ваного теплопостачання у деяких випадках увійшов у протиріччя з низьким рівнем експлуатаційної надійності теплових мереж і зі значними тепловими втратами в них. Майже 50 % теплових мереж, які знаходяться в експлуатації. повністю відпра­цювали свій ресурс, а 15% знаходяться в аварійному стані і потребують негайної заміни. Порушення роботи теплових мереж внаслідок різних аварій пов'язане з небезпекою для людей, оскільки в багатьох випадках необхідне відключення спо­живачів. Ремонти теплопроводів можуть вплинути на транспортне забезпечення оточуючих територій і вимагають високих матеріальних витрат. За різними оцінка­ми 15-20% виробленого тепла втрачається на шляху від джерела до споживача. Будівництво теплових мереж значної довжини і складної топології можливе лише із застосуванням спеціальної автоматики, яка практично повсякчас відсутня або знаходиться в неробочому стані.

Проаналізувавши світову тенденцію сучасного будівництва; слід відзначити. Що увесь час зростає частка споруд у три - чотири поверхи на декілька сімей і котеджів на одну сім'ю.

У зв'язку з цим поряд із використанням традиційних схем теплопостачання (централізованих систем) необхідні нові підходи в теплопостачанні: децентралізо­вані системи на одну споруду або на групу споруд.

Значне зростання вартості призвело до пошуків технологій більш раціо­нального використання палива. Крім цього, у результаті економічної кризи були значно скорочені кошти на реконструкцію існуючих систем теплопостачання і їх розвиток. У результаті такої політики практично в усіх регіонах України зростає дефіцит теплових потужностей і відсоток систем теплопостачання, які знаходяться в аварійному стані. До того ж, з'явилася нова економічна формація, яка прагне незалежності від свавілля теплопостачальних організацій і, що найбільш важливо, почала змінюватися ідеологія інвесторів. Якщо раніше замовника цікавили тільки одноразові витрати при будівництві, то тепер більшість інвесторів почала розуміти, що протягом 80 - 100 років експлуатації споруди витрати на теплопостачання мо­жуть перевищити вартість самої споруди в декілька разів. У такій ситуації надзви­чайно важливими стають усі аспекти теплопостачання - ефективне виробництво тепла, його транспортування й раціональне споживання. У зв'язку з цим постала проблема ефективного генерування тепла і його раціонального використання, і одне з її вирішень - децентралізовані системи із застосуванням газових модульних котельних установок. Модульні котельні по розташуванню поділяються на прибудовані, вбудовані і надбудовані.

Надбудовані котельні, тобто розташовані на даху або на технічному повер­сі, мають переваги з таких міркувань: звільняються підвальні приміщення; підвищується пожежна безпека споруди, порівняно з іншими варіантами установки; зникає ризик загазованості нижніх поверхів споруди і, таким чином, відпадає необхідність механічної вентиляції котельні; усувається необхідність влаштування високих димових труб і т.д.

Для впровадження дахових котелень потрібно розвивати нормативну базу, яка б регламентувала їх проектування та експлуатацію. З урахуванням світової практики потрібно переглянути обмеження по поверховості споруд стосовно за­стосування дахових котелень. Потрібно пропагувати та впроваджувати вбудовані котельні, у тому числі розташовані у підвалі.

На даний час існує декілька тисяч споруд з котельнями в підвалах і цоко­льних поверхах. У 80~х роках було прийняте рішення про ліквідацію таких коте­лень Однак, спираючись на досвід інших країн, більш доцільно було б не ліквіду­вати такі котельні, а модернізувати їх шляхом встановлення надійного й економіч­ного у роботі сучасного обладнання. Не вирішені й проблеми, які виникають при експлуатації. Основний споживач тепла дахових котелень сьогодні - це мешканці будинків. Розмір оплати за комунальні послуги (у тому числі за опалення і гаряче водопостачання) встановлений державою. У цій ситуації, з урахуванням того, що вартість тепла, яке виробляється даховою котельнею, на 30-35 % нижча, порівня­но з тепловими мережами, мешканці не відчують різниці у розмірі оплати за опа­лення і гарячу воду.

До системи децентралізованого теплопостачання можна, наприклад, від­нести газові каскадні котли PROTHERM, які можуть при необхідності скласти опа­лювальні каскади до 2400 кВт. На рис 6.1 наведена схема приєднання модулів котлів PROTHERM до опалювальної системи з можливістю постачання також га­рячої води; на рис. 6.2 - схема технологічного гарячого водопостачання.

Котли для автономних систем теплопостачання розроблені в інституті газу Національної академії наук України (рис. 6.3, 6.4).

На рис. 6.3 представлений агрегат опалювальної серії АОМ, який характе­ризується значною інтенсифікацією теплообміну у радіаційній зоні за рахунок установки вторинних випромінювачів із жаростійких керамічних елементів і вико­ристання багатоходових пучків із біметалевих оребрених труб. Це дозволило сут­тєво знизити малогабаритні характеристики котлів. Котли виготовлені у вертика­льному та горизонтальному виконанні, що дає проектантам можливість вибору розташування котлів у будинках та приміщеннях.

На рис. 6.4 наведений комбінований поверхнево-контактний водогрійний котел серії КАОМ. Цей котел сполучає нагрів води крізь трубчасті поверхні топкової камери з прямим контактом зворотної води з гарячими продуктами горіння. За принципом дії він аналогічний конденсаційним котлам, які отримали в останній час розповсюдження за кордоном. Різниця полягає в тому, що конденсація пари з продуктів горіння відбувається в контактній насадці в контактній камері 6.

При спалюванні 1 кг природного газу утворюється 2 кг води за рахунок окислення водню, метану. Точка роси для продуктів горіння природного газу при теоретичному відношенні газ/повітря складає 53 °С. При температурі зворотної мережевої води близько 50 °С відбувається конденсація водяної пари з продуктів горіння і тим самим реалізується вища теплота горіння газу.

Різниця між нижньою та вищою теплотою горіння становить приблизно 11 %. ККД конденсаційних установок по вищій теплоті горіння складає 94-96 %, а віднесений до нижньої теплоти горіння понад 100 %.

Технічні характеристики котлів наведені у табл. 6.1

Рис. 6.1. Схема приєднання модулів котлів PROTHERM до опалювальної системи з виробленням гарячої води

1 - модуль котла PROTHERM; 2 - бойлер для гарячої води; 3 - опалювальні прилади; 4 - триходовий вентиль з електроприводом; 5 - магістраль подачі газу; 6,7 - відповідно магістралі гарячої та холодної води.

Водонагрівачі можуть також використовуватися для групового опалення системах, обладнаних бойлерними: у тих випадках, коли в систему необхідно подавати воду під тиском та температурою понад 100°С.

При переході на автономні джерела енергії потрібно враховувати екологічний аспект. Одним із основних несприятливих факторів впливу на довкілля при переході на децентралізовані системи теплопостачання є рівень забруднень повітря шкідливими компонентами продуктів спалювання від котлів. Тому перехід на автономні децентралізовані джерела тепла не завжди виправданий і потреб виваженості.

Рис. 6.2. Схема технологічного гарячого водопостачання на базі котла PROTHERM 80 KLO

1 - котел PROTHERM 80 KLO 80 кВт; 2 - помпа циркуляційна; 3 - грязьовик; 4 - технологічна система споживання гарячої води; 5 - мембранний бак (на 80 л); 6 - запобіжний клапан (250 кПа); 7 - повітрозбірник; 8 - вентиль; 9 - зворотний клапан; 10 - вузол хімічної підготовки води MUV100; 11 - водонапірний бак; 12 - кульовий кран; 13 - редуктор (шафа П1 ЩМ); 14 - кульовий кран; 15 - електромагнітний клапан з датчиком загазованості приміщення (СГБ-1 - сигналізатор газу); 16 - фільтр; 17 - лічильник газу; 18 - кнопковий кран; 19 - манометр 400 м.бар; 20 - вентиль Ду20; 21 – свічка.

Рис. 6.3. Агрегат опалювальний серії АОМ.

1 - блочний газовий пальник; 2 - водоохолоджувальна камера згорання; 3 - проміжний випромінювач; 4 - водотрубний конвективний пучок; 5 - вихлопний патрубок; 6 - патрубок для виходу води; 7 - патрубок для виходу нагрітої води; 8 - газовий патрубок.

Таблиця 6.1.

Характеристика котлів серії АОМ та КАОМ

Котел	Корисна теплова потужність, МВт	Маса, т	Габарити, LxBxH, мм
АОМ-0,16	0,16	0,5	700 х 700 х 2000
АОМ-0,25	0,25	0,65	930 х 830 х 2200
АОМ-0,315	0,315	0,75	2900 х 900 х 950
АОМ-0,5	0,5	0,9	2900 х 1100 х 1150
КАОМ-0,5	0,5	1,2	1600 х 900 х 2000
КАОМ-1,0	1,0	1,6	1200 х 1200 х 3300

Рис. 6.4. Контактний водогрійний агрегат КАОМ.

1 - блочний газовий пальник; 2 - патрубок нагрітої води; 3 - водоохолоджувальна камера; 4 - циркуляційна помпа; 5 - водяний бак; 6 - контактна камера; 7 - патрубок для виходу води; 8 - вихлопний патрубок.

Розгляд екологічного аспекту тенденції розвитку децентралізованого теплопостачання дозволяє дати такі рекомендації щодо вибору джерел тепла для дахових котелень:

1) враховуючи складні умови розсіювання в атмосферному повітрі шкідливих речовин продуктів згоряння при децентралізованому теплопостачанні, вибрані котли повинні мати мінімальні паспортні показники токсичності викидів,

2) запобігати використанню котлів і газових блоків з інжекційними пальниками та природною тягою, для яких через їх конструкції характерними особ­ливостями є: неможливість режимного та екологічного налагодження пальникових пристроїв; реалізації технічних заходів по зменшенню утворення оксидів азоту й оксиду вуглецю та викиду їх в атмосферу; ускладнені умови регулювання режиму горіння й коефіцієнта надлишку повітря пальника; зниження теплотехнічних та екологічних показників роботи котлів при зміні умов вентилювання приміщень котельних; погіршення показників роботи котлів при зміні метеорологічних параметрів зовнішнього повітря:

3) необхідно впроваджувати котли з максимальною величиною ККД і мінімальною температурою викидних газів і коефіцієнта надлишку повітря. Це забезпечить максимальну економію палива для теплопостачання;

4) котлоагрегат повинен забезпечувати широкий діапазон регулювання теплової потужності в межах зміни теплового навантаження при існуючих пе­репадах температур зовнішнього повітря в опалювальний період;

5) система регулювання котельної повинна забезпечувати економічну роботу систем опалення в усьому діапазоні зміни теплової потужності;

6) котлоагрегат повинен бути захищений від конденсації водяної пари з про­дуктів згоряння, що відбувається при зменшенні його теплової потужності.

Питання для контрольної перевірки

1. В яких випадках доцільно використовувати децентралізоване теплопостачання.

2. Дати схему децентралізованого теплопостачання.

3. Розміщення котелень при децентралізованому теплопостачанні будівель.

4. Екологічні умови при влаштуванні дахових котелень.

Розділ 7 Несправності в роботі системи теплопостачання та їх усунення