Зависимые схемы присоединения систем отопления.

Системы отопления, подключенные по зависимым схемам, работают под давлением, близким к давлению в обратном трубопроводе тепловой сети. Циркуляция в системе отопления 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;

- сокращается 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 параметрами системы отопления. Для присоединения жилых зданий тепловая сеть должна иметь температуру сетевой воды не более 95 ºС (105 ºС), для производственных зданий – не более 150 ºС).

Эта схема применяется для подключения промышленных зданий и жилого сектора к котельным с чугунными водогрейными котлами, отпускающими сетевую воду 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 0,15÷0,25, поэтому для создания перепада давления в системе отопления надо иметь до элеватора располагаемый напор в 8÷10 раз больше, чем сопротивление системы отопления;

- постоянство коэффициента смешения элеватора, что приводит к перегреву помещений в теплый период отопительного сезона, т.к. нельзя изменить соотношение между количествами прямой 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.

       Рассмотрим конструкцию и принцип действия элеватора:

1 – сопло; 2 – камера всасывания; 3 – камера смешения; 4 – диффузор.

Сетевая вода поступает в суживающееся сопло и на выходе приобретает значительную скорость, благодаря срабатыванию перепада давления в сопле от Р₁ до Р₀. В результате давление в камере всасывания становится ниже Р₂, и рабочая струя захватывает пассивные массы окружающей воды, передавая им часть своей энергии. Таким образом, происходит подсос воды из обратной линии. В камере смешения скорость потока выравнивается с некоторым возрастанием давления к концу камеры (примем это давление условно постоянным ввиду незначительности его повышения). В диффузоре поток тормозится, скорость снижается, а давление возрастает до Р₃.

Основной характеристикой элеватора является коэффициент смешения (инжекции) – отношение количества инжектируемой воды G₂ к количеству воды, поступающей из тепловой сети G₁:

.

       Чаще применяется другое соотношение, выводимое из уравнения теплового баланса элеватора:

.

       При условии, что G₃ = G₂ + G₁.,

.

       Если тепловая сеть работает по графику 150 – 70⁰С, а система отопления по графику 95 - 70⁰С, то коэффициент смешения элеватора должен быть

U = .

       Это означает, что на каждую единицу массы высокотемпературной сетевой воды должно приходиться при смешении 2,2 массы охлажденной обратной воды после системы отопления.

Схемы с элеватором уже не отвечают возросшим условиям надежности, качества и повышения экономичности систем теплоснабжения в целом. Кроме того, ограничивается возможность автоматического регулирования систем отопления.

Если для надежной работы элеватора перепад давлений между подающей и обратной линиями на абонентском вводе недостаточен, то применяют смесительные насосы. Они снижают температуру воды, подаваемой в систему отопления, и обеспечивают циркуляцию.

Схема с насосом на перемычке.

 

 

Применяется:

1) при недостаточном перепаде давлений на абонентском вводе;

2) если давление в обратном трубопроводе близко к предельному (60 м), тогда насос будет его немного снижать;

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

4) при достаточном перепаде давлений, но если давление в обратном трубопроводе превышает статическое давление системы отопления менее чем на 5 м вод. ст.;

При аварийном отключении тепловой сети насос осуществляет циркуляцию воды в отопительной установке, что предотвращает ее размораживание в течение относительно длительного периода (8 – 12 часов). 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 или современные насосы фирм Wilo или Grundfoss, которые обладают  более высокой надежностью. 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 применяется как для ЦТП, так и для ИТП.