Защита бесканальных трубопроводов от увлажнения

Защита тепловой изоляции от увлажне­ния и труб от наружной коррозии может быть обеспечена двумя способами: внутрен­ним, относящимся к самой теплоизоляцион­ной конструкции, и внешним, относящимся к прокладке в целом.

Снижение влажности и активности кор­розионных процессов внутри самой тепло­изоляционной конструкции может быть до­стигнуто за счет применения гидрофобных и теплоизоляционных материалов, имеющих щелочную реакцию и высокое омическое со­противление, прочного сцепления изоляции с поверхностью трубы, монолитного стыка в конструкциях заводского изготовления.

Опыт эксплуатации показывает, что одновременно решить задачу защиты от увлажнения и добиться снижения активности коррозионных процессов только за счет вну­тренних факторов практически невозможно.

Возможность увлажнения тепловой изо­ляции и коррозионная активность могут быть значительно уменьшены за счет сниже­ния влажности окружающего грунта и глав­ное — прекращения действия капиллярных сил. Попутный дренаж даже при наличии под теплопроводами гравийной постели не обеспечивает защиты от увлажнения, так как влага поступает к трубопроводу из зоны грунтовых вод с боковых сторон прокладки (рис. 4.26).

Рис. 4.26. Схема увлажнения изоляции бес­канального трубопровода:

1 — зона грунтовых вод; 2 — зона верховых вод; 3 — зона капиллярного поднятия грунтовых вод; 4— уровень грунтовых вод до понижения; 5 —линия депрессии; 6 — дренажная постель; 7 — за­щитный фильтр; 8 — дренажная труба

Как видно из рис. 4.26, зона грунтовых вод ограничена линией депрессии и дренаж­ной постелью. Однако действие капил­лярных сил на линии депрессии не прекра­щается. Возможность увлажнения капилляр­ной влагой за счет поступления ее с боковых сторон определяется высотой капиллярного поднятия, которая зависит от типа грунта (табл. 4.5).

При прокладке в песках мелких фракций и глинистых грунтах при недостаточной ширине дренажной постели вода может посту­пать к изоляционной конструкции из зоны пониженного уровня грунтовых вод. Кроме того, значительное количество воды посту­пает с поверхности земли за счет осадков. В зависимости от типа грунта, окружающего трубопровод, будут иметь место различные условия для проникновения влаги к изоля­ционной конструкции трубопровода.

Если трубопровод проложен в хорошо фильтрующих грунтах с большими порами, в которых не действуют капиллярные силы, то верховая вода не задерживается грунтом. В этом случае увлажнение возможно за счет смачивания поверхности свободной водой, которая выпадает непосредственно над тру­бопроводом. Если скорость впитывания изо­ляционного материала (или защитной обо­лочки) невелика, то количество влаги, проникающей в изоляционный слой, будет небольшим.

Если грунт хорошо фильтрующий, но с более мелкими порами, в которых сказы­вается действие капиллярных сил (например, песок), то часть верховой влаги удерживается в порах грунта. Количество влаги, удержи­ваемое грунтом и поступающее к трубопро­воду, зависит от размера пор.

Из данных табл. 4.5 следует, что при крупности частиц песка 0,5—1,0 мм возмож­ность увлажнения ограничена; она сильно возрастает в песках с крупностью частиц 0,05 — 0,1 мм. Если грунт содержит много мелких фракций (пылевые пески, супесь), то капиллярные силы в основном определяются содержанием этих фракций и возможность увлажнения в таких песках значительно больше.

В грунтах, способных к набуханию (глины, суглинки), сосредоточивается боль­шое количество влаги. Эта влага не только подтягивается со значительного расстояния к трубопроводам, но за счет осмотического давления выдавливается через неплотности в гидроизоляционном слое в поры тепловой изоляции. Небольшие отверстия в гидроза­щитной оболочке под действием давления жидкости постепенно увеличиваются, при­водя в конечном итоге к растрескиванию и разрушению гидроизоляционного покрытия. Если обсыпать трубопровод песчаным грун­том крупных фракций, то поступления влаги из массива грунта происходить не будет. Из всего сказанного можно сделать следующие рекомендации по внешним способам за­щиты.

Бесканальные трубопроводы, имеющие гидрозащитную оболочку, при прокладке их в глинистых или мелкопесчаных грунтах с большим капиллярным поднятием должны обсыпаться средне- или крупнозернистым песком. Эти обсыпки должны распростра­няться и на гидрофобную изоляцию, если в последней в процессе эксплуатации обра­зуются трещины, или отсутствует сцепление изоляции с трубой, или тепловая изоляция имеет кислую реакцию. Обсыпка песком производится независимо от того, проклады­ваются ли трубопроводы с попутным дрена­жем или без него.

В глинистых грунтах независимо от уровня грунтовых вод должен быть органи­зован отвод влаги с помощью продольного дренажа. В противном случае траншея будет заполняться водой, выдавливаемой из окру­жающего глинистого грунта.

Обсыпка трубопровода будет способ­ствовать снижению сил трения, сохранению гидрозащитного и защитно-механического слоев, снижению нагрузок на опоры.

При выборе конструкции и разработке защитных мероприятий необходимо прини­мать во внимание климатические факто­ры — количество выпадающих осадков, испа­ряемость их и др. Условия эксплуатации прокладок в южных районах с небольшим количеством осадков, хорошей испаряе­мостью, наличием песчаных грунтов являют­ся более благоприятными, чем в северных, северо-западных и северо-восточных районах страны.

На рис. 4.27 дан примерный вариант конструкции обсыпки песчаным грунтом в суглинках и глинах.

1 — песок обсыпки с коэффициентом фильтрации не менее 5 м/сут; 2 — песок основания дренажа с коэффициентом фильтрации не менее 20 м/сут; 3 — щебень основания, втрамбованный в грунт; 4 — трубофильтр керамзитостеклянный ТКС-15; 5 — рабочий дренаж из щебня; 6 — трубопроводы в гидрозащитной оболочке

 

Для долговечности работы бесканального трубопровода наибольшее значение в его конструкции имеет внешнее гидроизо­ляционное покрытие, поскольку именно от него зависит предохранение теплоизоляцион­ного слоя от увлажнений и трубы от на­ружной коррозии. Такое покрытие, помимо водонепроницаемости (по А.Н. Крашенин­никову воздухонепроницаемости) должно об­ладать: хорошей адгезией к теплоизоля­ционному материалу; достаточной температуроустойчивостью (в пределах 60 — 70°С); высокой стойкостью к ударным нагрузкам; незначительным водопоглощением; стой­костью к агрессивным и биологическим сре­дам.

В качестве материалов для выполнения гидроизоляционных покрытий бесканальных трубопроводов применяются рулонные мате­риалы (изол, бризол, стеклоткани), битумные мастики, полимерные ленты, полиэтилен.

Изол — материал, состоящий (ГОСТ 10296-71) из резиновой крошки (регенера­тивные отходы перемолотых покрышек) — 20-25%, битума дорожного БНД-40/60-28 — 30%, битума строительного БН-1 — 25-30%, асбеста 7-го сорта 12-25%, масла (креозотного или антраценового) — 1 %, кумароновой смолы — 1 — 2 %.

Изол обладает повышенной термостой­костью, поэтому рекомендован для исполь­зования в качестве антикоррозионного мате­риала для трубопроводов тепловых сетей канальных прокладок с температурой тепло­носителя до 150°С.

Бризол — материал, подобный изолу. В зависимости от марки состоит из битума БН — IV — 52 — 38 %, резиновой крошки — 22-20%, асбеста 7-го сорта 12-20%, озоке­рита—1—5%. В бризол марки Бр-М вво­дится полиизобутилен в количестве 5%, а в бризол марки БР-П — полиэтилен, благо­даря чему они обладают пониженной хруп­костью при отрицательных температурах. Бризол обладает меньшей термостойкостью (до 110°С).

Оберточно-гидроизоляционный мате­риал (ПДБ) изготовляется трех марок для эксплуатации в температурных интервалах: ПДБ-1 — от —40 до +50°С; ПДБ-2 - от - 40 до + 40 °С; ПДБ-3 - от -30 до +50°С.

Стеклоткани применяются марки Э, стеклосетки СС-1, СС-8Р, стеклохолсты ВВ-Г. Наиболее пригодными являются стеклосетки, так как в этом случае обеспечивается наибольшее проникновение мастики в армировочный материал
Стеклоткани должны изготовляться из стеклошариков алюмоборосиликатного со­става с гарантийным содержанием оксидов щелочных материалов не более 0,5% (ТУ 6-11-76-72).

Если в качестве каркаса гидроизоля­ционного покрытия используются изол, бризол, стеклосетки, пленки ПБД, то в качестве склеивающего материала наибольшее приме­нение находят битумные мастики, так как они имеют достаточную температуроустойчивость.

Битумно-резиновые мастики представ­ляют собой сплав нефтяных или строи­тельных битумов с наполнителями. В каче­стве наполнителя используется резиновая крошка, получаемая из использованных ав­топокрышек.

Для устройства гидроизоляции предпочтительнее битумы марки БНИ (изоля­ционные), так как обладают большей эла­стичностью. Однако используются и строительные (БН), и кровельные битумы (БНК).

 

Значительно увеличивается вязкость ма­стики при введении в нее до 5 — 7% пласти­фикаторов из полиизобутилена П-6, П-8, П-20. Это позволяет применять мастику при низких температурах.

Зимние мастики с содержанием 5% пла­стификаторов применяются до — 15°С, при более низкой температуре содержание пла­стификатора увеличивается до 7%, соответ­ственно снижается содержание битума.

Полимерные ленты получают из раз­личных термопластических материалов — полиэтилена, поливинилхлорида, полипро­пилена и др. Поливинилхлоридные, поли­амидные, полиэтиленовые, полипропилено­вые липкие изоляционные ленты предназна­чены для изоляции стальных газо- и нефте­проводов в трассовых условиях. Липкие ленты применяются в качестве гидроизоляционного покрытия трубопроводов. Конст­рукция изоляционного покрытия на основе полимерных лент должна определяться про­ектом с учетом погрузочных, транспортных и монтажных работ. Для бесканальных тру­бопроводов количество защитных поли­мерных слоев должно быть не менее двух. В отдельных случаях для защиты гидроизо­ляционного покрытия из полимерных лент от механических повреждений может нано­ситься дополнительный слой из пленки ПДБ, стеклохолста, бризола и других материалов.

В случае применения в качестве арми­рующего слоя бризола предусматривается защитно-механическое покрытие из асбесто-цементной штукатурки по металлической сетке, состав штукатурки: 70% портландце­мента марки 400 и 30% асбеста 7-го сорта, слой рекомендуется в 15 — 20 мм.

Применяются два способа нанесения по­лиэтиленовых покрытий: для труб диамет­ром до 300 мм — в виде сплошной непре­рывной оболочки, для труб диаметром выше 300 мм — путем склеивания лент из полиэти­лена горячим способом.

Исходным материалом для получения гидроизоляционного покрытия является по­лиэтилен.

Полимерные покрытия из полиэтилена высокого давления (ГОСТ 16337-77) и низ­кого давления (ГОСТ 16338-77) обладают высокой водостойкостью, низкой воздухо­проницаемостью, достаточной механической прочностью и температуроустойчивостью при температурах на поверхности слоя 70 — 80 °С. Для повышения механической прочности в полиэтилен добавляют 8 — 10% сажи. Полиэтиленовая оболочка в виде не­прерывного бесшовного чулка изготовляется из полиэтилена высокого давления марок, пригодных для экструзионной переработки с помощью кольцевой насадки. Такой чулок достаточной толщины может быть наиболее надежным гидроизоляционным покрытием.

Прогрессивным способом изоляции сты­ков является их замоноличивание. Для этого применяются фенольный поропласт, газо­бетон и пенокерамзитобетон естественного твердения и обычные легкие бетоны.

Кроме технологических достоинств, ва­риант монолитного стыка имеет эксплуата­ционные преимущества, особенно при приме­нении материалов, идентичных материалам, применяемым на линейных участках.

Особое внимание следует уделить тща­тельной гидроизоляции выполненного моно­литного стыка.

Опыт эксплуатации бесканальной про­кладки в армопенобетоне показывает, что наиболее уязвимыми участками в отношении активности коррозии являются участки по­дающего трубопровода при входе в стену камеры и на расстоянии 0,5—1,5 м от нее.

Причины коррозии в этих местах сле­дующие:

§ появление сквозных отверстий в гидро­защитной оболочке в местах прохода ее че­рез камеру вследствие механических разру­шений при монтаже, а также осадки и температурных удлинений теплопровода во время эксплуатации. Вероятность разруше­ний в этих местах намного больше, чем на линейных участках трассы;

§ наличие открытых концов в камерах, через которые происходит поступление воз­духа в зону коррозионных процессов.

Для снижения интенсивности коррозии следует предусматривать монолитную изо­ляцию также на участках теплопроводов, проходящих через стены камер.

Наиболее действенным способом защи­ты по предложению ЛенЗНИИЭП является заключение участка трубопровода в месте прохода его через стену камеры в металличе­ский герметичный футляр (рис. 4.28).

Рис. 4.28.Металлический футляр (ЛенЗНИИЭП) для прохода через стену камеры:

1 — труба; 2 — стальная манжета; 3 — сварка; 4 — тепловая изоляция; 5 — стена камеры; 6 — гидро­изоляция; 7 — фланец; 8 — прокладки из гетинакса и болты

Сооружение бесканальных трубопрово­дов требует тщательного выполнения строи­тельно-монтажных работ. Нельзя допускать перекопки траншей, необходимо обеспечить плотную подбивку песком под смонтиро­ванный трубопровод. Для уменьшения про­садки трубопроводы рекомендуется на под­ходах к камерам укладывать на гравийное основание. В слабых грунтах трубопроводы укладывают на бетонное основание (плиты).

Для создания свободной осадки трубо­проводов по всей длине трассы в конструк­циях неподвижных щитовых опор в стенах камер и зданий должен предусматриваться кольцевой зазор шириной до 10 см.

При этом трубопровод должен поме­щаться в верхней части зазора, что позволит ему при осадках свободно перемещаться вниз по вертикали. Кольцевые зазоры в стенах образуются посредством закладных ме­таллических гильз. На рис. 4.29 изображена конструкция такой гильзы для труб Ø 50 — 450 мм, разработанная ЛО ТЭП.

Рис. 4.29. Закладная металлическая гильза для прохода стен трубопроводами диамет­ром 50-450 мм:

1 - стальной лист; 2 - круглая сталь; 3 - набивка из просмоленного каната; 4 - петли для соеди­нения двух полуколец проволокой; 5 — тепло­изоляционная конструкция; 6 — труба; 7 — стена

В камерах, в которых устанавливаются металлические каркасы неподвижных опор, предусматривают набор металлических стальных пластин общей толщиной 50-60 мм между корпусом компенсатора (тру­бой) и нижним ригелем каркаса.

Компенсацию температурных удлинений при бесканальной прокладке наиболее пред­почтительно проводить с помощью сальни­ковых или волнистых компенсаторов, ко­торые следует применять по плавающей схеме (рис. 4.30).

Рис. 4.30. Схема установки осевых компенсаторов при бесканальной прокладке:

а — обычная схема; б — «плавающая» схема

При прокладке внутри мик­рорайонов компенсаторы необходимо уста­навливать в подвалах зданий. При вынуж­денном применении П-образных компенсато­ров при подземной прокладке целесообразно отказываться от использования прилегаю­щих свободных плеч. Во всех случаях применения участков канальной прокладки необхо­димо предусматривать выпуск воды из них (за исключением сухих песчаных грунтов). Сопряжение бесканальных участков с ка­нальными является слабым местом и должно выполняться тщательно.

При отсутствии грунтовых вод в пес­чаных грунтах сопряжение бесканального участка с канальным может быть выполнено по рис. 4.31 (конструкция Мосинжпроекта). В глинистых грунтах и на участках с высо­ким уровнем стояния грунтовых вод соеди­нение бесканального участка с канальным рекомендуется выполнять по рис. 4.32.

Рис. 4.31. Сопряжение бесканального участ­ка с канальными конструкциями (Мосинжпроект):

1 — труба, проложенная бесканально; 2 — канал; 3 — щебень (гравий) обсыпки

 

Рис. 4.32. Сопряжение бесканального участка с канальным: 1 —бетон; 2 — закладная гильза; 3 — теплоизоля­ционная конструкция трубопровода; 4 - сальник из просмоленной пряди (каната); 5 — теплоизоляцион­ная конструкция канального трубопровода; 6 — канал

Дренажные узлы

Для спуска воды и воздуха из тепловых сетей при ремонтных работах используются дренажные узлы.

Пример условного обозначения спускника, выполняемого по варианту 1, для трубопроводов D _у = 450 мм, р_у = 1,8 МПа, t =200°С и штуцера D _у2 = 150 мм: спускник Т121.34 (1,6) [[Image:]]200-1.

Автоматизированный дренажный агрегат (рис. 4.33) предназначен для периодической автоматической откачки дренажных вод из ЦТП или других инженерных сооружений. Агрегат состоит из консольного насоса (обычно ЦНШ-80), установленного вертикально на металлической конструкции, где размещены маг­нитный пускатель электродвигателя насоса, полупроводниковый блок автоматики и датчики уровня. Вся конструкция крепится к полу ЦТП. Агрегат снабжен тремя поплавковыми датчи­ками уровня. Средний датчик, установленный на уровне насоса, дает команду на его вклю­чение. Нижний датчик, установленный несколь­ко выше всасывающего патрубка, дает команду на выключение насоса. Верхний датчик, распо­ложенный несколько выше среднего датчика, посылает аварийный сигнал в схему сигна­лизации при отказе дренажного насоса или аварийной ситуации, когда поступление дренаж­ных вод превышает производительность насоса

 

Рис. 4.33. Автоматизированный дренажный агре­гат:

НУ — датчик нижнего уровня; ВУ — датчик верхнего уровня; МП — магнитный пускатель

Устройство автоматического удаления воз­духа УВ-1 предназначено для удаления воздуха из систем центрального отопления и предупреждения воздушных пробок. Устройство УВ-1 предназначено для работы в зданиях с теплыми чердаками при температуре окружающей среды от 4 до 35 °С. Питание устройства осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В. Давление водо-воздушной смеси в приборе до 6 кгс/см² (0,6 МПа) при температуре до 90 °С. Габаритные размеры: 169 x 112 x 274 мм; масса 2,13 кг.

Рис. 4.34. Удалитель воздуха автоматический

1 — геркон; 2 — магнит; 3 — поплавок; 4 — соленоид

Устройство состоит из корпуса, поплавка с магнитом, геркона и соленоидного клапана (рис. 4.34). УВ-1 устанавливают в верхней точке проточных воздухосборников или маги­страли системы отопления в вертикальном положении. При отсутствии в системе воздуха (устройство заполнено водой) поплавок нахо­дится в верхней части корпуса, контакт геркона разомкнут, обмотка клапана обесточена, клапан закрыт. При попадании воздуха в систему отопления поплавок опускается в нижнюю часть корпуса, геркон замыкается и дает команду на открытие соленоидного клапана. Воздух через клапаны и сливной штуцер выходит из системы отопления. После удаления воздуха поплавок всплывает, клапан обесточивается, удаление воздуха (водо-воздушной смеси) из системы прекращается. Изготавливает УВ-1 объедине­ние «Мосжилпромкомплект».

Скапливающуюся в камерах тепловой сети воду непрерывно или периодически удаляют с помощью стационарных или передвижных средств. Дренажи необходимо содержать в пол­ной исправности, регулярно прочищать и ремонтировать. В процессе эксплуатации необходимо постоянно следить за планировкой и состоянием поверхности земли по всей трассе тепловой сети. Систематический контроль за утечками тепло­носителя производится в зависимости от вели­чины подпитки тепловых сетей. При утечке теп­лоносителя, превышающей установленные нор­мы, следует принять срочные меры к обнару­жению места утечки и устранению неплотностей.

Тепловые пункты

Схемы тепловых пунктов

В общей системе теплоснабжения тепло­вой пункт имеет важное значение как для тепловой сети (распределение теплоносителя), так и для внутренних систем потребителя (регулирование температуры и расхода).

Правильность функционирования обору­дования теплового пункта определяет эконо­мичность использования и подаваемой потре­бителю теплоты, и самого теплоносителя. Тепловой пункт является юридической грани­цей, что предполагает необходимость его оборудования набором контрольно-измерительных приборов, позволяющих определить взаимную ответственность сторон. Схемы и оборудование тепловых пунктов необходимо определять в соответствии не только с тех­ническими характеристиками местных систем теплопотребления, но и обязательно с харак­теристиками внешней тепловой сети, режимом работы ее и теплоисточника.

В разделе 2 рассмотрены схемы присоеди­нения всех трех основных видов местных систем. Рассматривались они раздельно, т. е. считалось, что они присоединены как бы к общему коллектору, давление теплоносите­ля в котором постоянно и не зависит от расхода. Суммарный расход теплоносителя в коллекторе в этом случае равен сумме расходов в ветвях.

Однако тепловые пункты присоединяют­ся не к коллектору теплоисточника, а к тепловой сети, и в этом случае изменение расхода теплоносителя в одной из систем неизбежно отразится на расходе теплоноси­теля в другой.

Рис.4.35. Графики расхода теплоносителя:

а — при подключении потребителей непосредст­венно к коллектору теплоисточника; б — при под­ключении потребителей к тепловой сети

На рис. 4.35 графически показано изме­нение расходов теплоносителя в обоих слу­чаях: на схеме рис. 4.35, а системы отопле­ния и горячего водоснабжения присоеди­нены к коллекторам теплоисточника раздель­но, на схеме рис. 4.35,б те же системы (и с тем же расчетным расходом тепло­носителя) присоединены к наружной тепловой сети, имеющей значительные потери давления. Если в первом случае суммарный расход теплоносителя растет синхронно с расходом на горячее водоснабжение (режимы I, II, III), то во втором, хотя и имеет место рост расхода теплоносителя, одновременно авто­матически снижается расход на отопление, в результате чего суммарный расход тепло­носителя (в данном примере) составляет при применении схемы рис. 4.35,б 80% расхода при применении схемы рис. 4.35,а. Степень сокращения расхода воды определяет соотно­шение располагаемых напоров: чем больше соотношение, тем больше снижение суммар­ного расхода.

Магистральные тепловые сети рассчиты­ваются на среднесуточную тепловую нагруз­ку, что существенно снижает их диаметры, а следовательно, затраты средств и металла. При применении в сетях повышенных гра­фиков температур воды возможно и дальней­шее снижение расчетного расхода воды в теп­ловой сети и расчет ее диаметров только на нагрузку отопления и приточной венти­ляции.

Максимум горячего водоснабжения мо­жет быть покрыт с помощью аккумулято­ров горячей воды либо путем использо­вания аккумулирующей способности отапливаемых зданий. Поскольку применение акку­муляторов неизбежно вызывает дополнитель­ные капитальные и эксплуатационные затра­ты, то их применение пока ограничено. Тем не менее в ряде случаев применение крупных аккумуляторов в сетях и при групповых тепловых пунктах (ГТП) может быть эффективно.

При использовании аккумулирующей способности отапливаемых зданий имеют место колебания температуры воздуха в по­мещениях (квартирах). Необходимо, чтобы эти колебания не превышали допустимого предела, в качестве которого можно, напри­мер, принять +0,5°С. Температурный режим помещений определяется рядом факторов и поэтому трудно поддается расчету. Наиболее надежным в данном случае является метод эксперимента. В условиях средней полосы РФ длительная эксплуатация показывает возможность применения этого способа по­крытия максимума для подавляющего боль­шинства эксплуатируемых жилых зданий.

Фактическое использование аккумули­рующей способности отапливаемых (в основ­ном жилых) зданий началось с появления в тепловых сетях первых подогревателей горячего водоснабжения. Так, регулировка теплового пункта при параллельной схеме включения подогревателей горячего водо­снабжения (рис. 4.36) производилась таким образом, что в часы максимума водоразбора некоторая часть сетевой воды недодавалась в систему отопления. По этому же принципу работают тепловые пункты при открытом водоразборе. Как при открытой, так и закрытой системе теплоснабжения наиболь­шее снижение расхода в отопительной системе имеет место при температуре сете­вой воды 70 °С (60 °С) и наименьшее (нуле­вое) - при 150°С.

Рис. 4.36. Схема теплового пункта жилого дома с параллельным включением подогре­вателя горячего водоснабжения:

1 — подогреватель горячего водоснабжения; 2 — эле­ватор; 3 — регулятор температуры воды; 4 — цир­куляционный насос; 5 — регулятор температуры от датчика наружной температуры воздуха

Возможность организованного и заранее рассчитанного использования аккумулирую­щей способности жилых зданий реализо­вана в схеме теплового пункта с так называемым предвключенным подогревате­лем горячего водоснабжения (рис. 4.37).

 

Рис. 4.37. Схема теплового пункта жилого дома с предвключенным подогревателем го­рячего водоснабжения: 1 — подогреватель; 2 — элеватор; 3 — регулятор температуры воды; 4 - регулятор расхода; 5 - циркуляционный насос

Преимуществом предвключенной схемы является возможность работы теплового пункта жилого дома (при отопительном графике в тепловой сети) на постоянном расходе теплоносителя в течение всего отопи­тельного сезона, что делает гидравлический режим тепловой сети стабильным.

При отсутствии автоматического регули­рования в тепловых пунктах стабильность гидравлического режима явилась убедитель­ным аргументом в пользу применения двухступенчатой последовательной схемы включения подогревателей горячего водо­снабжения. Возможности применения этой схемы (рис. 4.38) по сравнению с предвклю­ченной возрастают из-за покрытия определен­ной доли нагрузки горячего водоснабжения за счет использования теплоты обратной воды. Однако применение данной схемы в основном связано с внедрением в тепловых сетях так называемого повышенного графика температур, с помощью которого и может достигаться примерное постоянство расходов теплоносителя на тепловом (например, для жилого дома) пункте.

 

Рис. 4.38. Схема теплового пункта жилого дома с двухступенчатым последовательным включением подогревателей горячего водо­снабжения:

1,2 — подогреватели первой и второй ступеней; 3 — элеватор; 4 — регулятор температуры воды; 5 — регулятор расхода; 6 — перемычка для переклю­чения на смешанную схему; 7 — циркуляционный насос; 8 — смесительный насос

Как в схеме с предвключенным подогре­вателем, так и в двухступенчатой схеме с последовательным включением подогрева­телей имеет место тесная связь между отпуском теплоты на отопление и горячее водоснабжение, причем приоритет обычно отдается второму.

Более универсальной в этом отношении является двухступенчатая смешанная схема (рис. 4.39), которая может применяться как при нормальном, так и при повышенном отопительном графике и для всех потреби­телей независимо от соотношения нагрузок горячего водоснабжения и отопления. Обяза­тельным элементом обеих схем являются смесительные насосы.

 

Рис. 4.39. Схема теплового пункта жилого дома с двухступенчатым смешанным вклю­чением подогревателей горячего водоснабже­ния:

1,2 — подогреватели первой и второй ступеней; 3 — элеватор; 4 — регулятор температуры воды; 5 — циркуляционный насос; 6 — смесительный на­сос; 7 — регулятор температуры

Минимальная температура подаваемой воды в тепловой сети со смешанной тепло­вой нагрузкой составляет около 70 °С, что требует ограничения подачи теплоносителя на отопление в периоды высоких темпе­ратур наружного воздуха. В условиях средней полосы РФ эти периоды достаточно продолжительны (до 1000 ч и более) и пере­расход теплоты на отопление (по отноше­нию к годовому) из-за этого может достигать до 3 % и более. Так как современные системы отопления достаточно чувствитель­ны к изменению температурно-гидравлического режима, то для исключения пере­расхода теплоты и соблюдения нормальных санитарных условий в отапливаемых поме­щениях необходимо дополнение всех упомя­нутых схем тепловых пунктов устройствами для регулирования температуры воды, посту­пающей в системы отопления, путем установки смесительного насоса, что обычно и при­меняется в групповых тепловых пунктах. В местных тепловых пунктах при отсутст­вии бесшумных насосов как промежуточное решение может применяться также элеватор с регулируемым соплом. При этом надо учитывать, что такое решение неприемлемо при двухступенчатой последовательной схеме. Необходимость в установке смесительных насосов отпадает при присоединении систем отопления через подогреватели, так как их роль в этом случае выполняют циркуля­ционные насосы, обеспечивающие постоянст­во расхода воды в отопительной сети.

При проектировании схем тепловых пунк­тов в жилых микрорайонах при закрытой системе теплоснабжения основным вопросом является выбор схемы присоединения по­догревателей горячего водоснабжения. Вы­бранная схема определяет расчетные расходы теплоносителя, режим регулирования и пр.

Выбор схемы присоединения прежде всего определяется принятым температурным режи­мом тепловой сети. При работе тепловой сети по отопительному графику выбор схемы присоединения следует производить на основе технико-экономического расчета — путем сравнения параллельной и смешан­ной схем.

Смешанная схема может обеспечить более низкую температуру обратной воды в целом от теплового пункта по сравне­нию с параллельной, что помимо снижения расчетного расхода воды для тепловой сети обеспечивает более экономичную выработку электроэнергии на ТЭЦ. Исходя из этого в практике проектирования при теплоснаб­жении от ТЭЦ (а также при совместной работе котельных с ТЭЦ), предпочтение при отопительном графике температур от­дается смешанной схеме. При коротких тепло­вых сетях от котельных (и поэтому отно­сительно дешевых) результаты технико-экономического сравнения могут быть и дру­гими, т. е. в пользу применения более простой схемы.

При повышенном графике температур в закрытых системах теплоснабжения схема присоединения может быть смешанной или последовательной двухступенчатой.

Сравнение, выполненное различными ор­ганизациями на примерах автоматизации центральных тепловых пунктов, показывает, что обе схемы в условиях нормальной работы источника теплоснабжения примерно равноэкономичны.

Небольшим преимуществом последова­тельной схемы является возможность работы без смесительного насоса в течение 75 % продолжительности отопительного сезона, что давало прежде некоторые обоснования отказаться от насосов; при смешанной схеме насос должен работать весь сезон.

Преимуществом смешанной схемы яв­ляется возможность полного автоматического выключения систем отопления, что невоз­можно получить в последовательной схеме, так как вода из подогревателя второй сту­пени попадает в систему отопления. Оба указанных обстоятельства не являются ре­шающими. Важным показателем схем являет­ся их работа в критических ситуациях.

Такими ситуациями могут быть снижение температуры воды в ТЭЦ против графика (например, из-за временного недостатка топ­лива) либо повреждение одного из участ­ков магистральной тепловой сети при нали­чии резервирующих перемычек.

В первом случае схемы могут реагиро­вать примерно одинаково, во втором — по-разному. Имеется возможность 100%-го резервирования потребителей до t_н= –15 °С без увеличения диаметров тепловых магистралей и перемы­чек между ними. Для этого при сокра­щении подачи теплоносителя на ТЭЦ одно­временно соответственно повышается темпе­ратура подаваемой воды. Автоматизирован­ные смешанные схемы (при обязательном наличии смесительных насосов) на это прореагируют сокращением расхода сетевой воды, что и обеспечит восстановление нор­мального гидравлического режима во всей сети. Такая компенсация одного параметра другим полезна и в других случаях, так как позволяет в определенных пределах проводить, например, ремонтные работы на тепловых магистралях в отопительный сезон, а также локализовать известные несоот­ветствия температуры подаваемой воды по­требителям, расположенным в разном удале­нии от ТЭЦ.

Если автоматизация регулирования схем с последовательным включением подогре­вателей горячего водоснабжения предусмат­ривает постоянство расхода теплоносителя из тепловой сети, возможность компен­сации расхода теплоносителя его темпера­турой в этом случае исключается. Не приходится доказывать всю целесообразность (в проектировании, монтаже и особенно в эксплуатации) применения единообразной схе­мы присоединения. С этой точки зрения несомненное преимущество имеет двухступен­чатая смешанная схема, которая может применяться независимо от графика температур в тепловой сети и соотношения нагрузок горячего водоснабжения и отопления.

Рис. 4.40. Схема теплового пункта жилого дома при открытой системе теплоснабжения:

1 — регулятор (смеситель) температуры воды; 2 — элеватор; 3 — обратный клапан; 4 — дроссельная шайба

Схемы присоединения жилых зданий при открытой системе теплоснабжения значи­тельно проще описанных (рис. 4.40). Эконо­мичная и надежная работа таких пунктов может быть обеспечена лишь при наличии и надежной работе авторегулятора темпера­туры воды, ручное переключение потреби­телей к подающей или обратной линии не обеспечивает необходимой температуры воды. К тому же система горячего водо­снабжения, подключенная к подающей линии и отключенная от обратной, работает под давлением подающего теплопровода. При­веденные соображения о выборе схем тепло­вых пунктов в одинаковой степени относятся как к местным тепловым пунктам (МТП) в зда­ниях, так и к групповым, которые могут обеспечивать теплоснабжение целых микро­районов.

Чем больше мощность теплоисточника и радиус действия тепловых сетей, тем прин­ципиально более сложными должны стано­виться схемы МТП, поскольку вырастают абсолютные давления, усложняется гидравли­ческий режим, начинает сказываться тран­спортное запаздывание. Так, в схемах МТП появляется необходимость применения на­сосов, средств защиты и сложной аппара­туры авторегулирования. Все это не только удорожает сооружение МТП, но и услож­няет их обслуживание. Наиболее рациональ­ным способом упрощения схем МТП является сооружение групповых тепловых пунктов (в виде ГТП), в которых и должно разме­щаться дополнительное сложное оборудова­ние и приборы. Этот способ наиболее применим в жилых микрорайонах, в которых характеристики систем отопления и горячего водоснабжения и, следовательно, схемы МТП однотипны.