Пути повышения эффективности централизованного теплоснабжения

Теплоснабжение Архангельской области.

Теплоснабжение городов Архангельска и Северодвинска осуществляется от ТЭЦ ОАО «Архэнерго», кроме того г. Архангельск отапливают более 50 муниципальных и 16 ведомственных котельных. В области всего насчитывается 1086 котельных, из них 66 работают на природном газе, 485 – на каменном угле, 51 – на жидком топливе, 274 – на дровах и 181- на смешанных видах топлива. Суммарная установленная тепловая мощность всех котельных составляет 10500 Гкал/час. В области 12 ТЭЦ и блок-станций обеспечивают выработку 37% тепловой энергии. Установленная электрическая мощность ТЭЦ ОАО «Архэнерго» 1057,8 МВт, блок-станций – 641 Мвт.

По предприятиям ЖКХ области в декабре 2000г. среднесуточный расход угля составлял: 1340 т, мазута – 66т. По ОАО «Архэнерго» в тот же период расход угля был 2673 т/сут. мазута– 3547 т/сут.

По области структура потребления тепловой энергии следующая: коммунально-бытовые потребители – 44,5%, производственные потребители – 36,5 %, бюджетная сфера – 8%, другие потребители – 11%.

       В Архангельской области протяженность магистральных тепловых сетей к 2003г. составляет 2206 км в двухтрубном исчислении. Около 70% из них требуют капитального ремонта. Тепловые потери в сетях превышают нормативные, в отдельных сельских районах достигают 40-50%. Ежегодная замена изношенных участков сетей должна составлять 2-5% от их протяженности, в зависимости от материала трубопроводов. Фактически она составляет 0,3-0,8%, что ведет к увеличению аварийных ситуаций и снижению надежности.

 

Основные причины отказов и аварий в тепловых сетях:

- наружная коррозия из-за высокого уровня грунтовых вод и неисправностей в дренажной системе;

- внутренняя коррозия из-за несоблюдения водно-химического режима почти во всех системах водоснабжения. В результате средний срок службы составляет в среднем 10 лет, вместо 30 лет по нормам.

Тепловые сети, как правило, имеют завышенные диаметры трубопровода (якобы для улучшения циркуляции); умышленно устанавливаются насосы с увеличенной производительностью, что приводит к повышенному расходу электроэнергии.

       Регулировка и наладка гидравлических режимов тепловых сетей в большинстве сетей не производится, что приводит к неравномерному прогреву отдельных частей систем и зданий. Значительные утечки теплоносителя приводят к подпитке сетей неподготовленной водой, что ускоряет внутреннюю коррозию труб и вызывает рост отложений на поверхностях нагрева в теплообменниках и водогрейных котлах.

Тепловое потребление

Виды тепловых нагрузок

Различают две основные категории потребления тепла.

1. Для создания комфортных условий труда и быта (коммунально-бытовая нагрузка). Сюда относят потребление воды на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение (ГВС), кондиционирование.

2.  Для выпуска продукции заданного качества (технологическая нагрузка).

       По уровню температуры тепло подразделяется на:

- низкопотенциальное, с температурой до 150 ⁰С;

- среднепотенциальное, с температурой от 150 ⁰С до 400 ⁰С;

- высокопотенциальное, с температурой выше 400 ⁰С.

Коммунально-бытовая нагрузка относится к низкопотенциальным процессам.

Максимальная температура в тепловых сетях не превышает 150 ⁰С (в прямом трубопроводе), максимальная – 70 ⁰С (в обратном).

       Для покрытия технологической нагрузки, как правило, применяется водяной пар с давлением до 1.4 МПа.

       В качестве источников тепла применяются теплоподготовительные установки ТЭЦ и котельных. На ТЭЦ осуществляется комбинированная выработка тепла и электроэнергии на основе теплофикационного цикла. Раздельная выработка тепла и электроэнергии осуществляется в котельных и на конденсационных электростанциях. При комбинированной выработке суммарный расход топлива ниже, чем при раздельной. (новая вставка)

    В системах централизованного теплоснабжения тепловая энергия расходуется на отопление зданий, нагрев приточного воздуха в установках вентиляции и кондиционирования, горячее водоснабжение, а также в технологических процессах промышленных предприятий. По характеру протекания во времени различают сезонную и круглогодовую нагрузки. Сезонные нагрузки зависят от климатических условий (температуры наружного воздуха, направления и скорости ветра, солнечного излучения, влажности воздуха). Основную роль играет температура наружного воздуха. К сезонной нагрузке относятся отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха. Эта нагрузка имеет сравнительно постоянный суточный и переменный годовой временные графики. Круглогодовыми являются технологическая нагрузка и горячее водоснабжение (ГВС). График технологической нагрузки зависит от профиля предприятия и режима его работы. График нагрузки ГВС определяется уровнем благоустройства жилых и общественных зданий и демографическими факторами. Он имеет неравномерный характер, как в течение суток, так и в течение недели.

Расход теплоты на отопление

    Основная задача отопления состоит в поддержании внутренней температуры помещений на заданном уровне, что достигается путем сохранения равновесия между теплопритоком и тепловыми потерями здания. Тепловые потери здания возникают из-за теплопередачи через наружные ограждения, инфильтрации за счет проникновения холодного воздуха через неплотности наружных ограждений и др. причин. Теплоприток в здание складывается из подвода теплоты через отопительную систему и внутренних тепловыделений. Источником внутренних тепловыделений являются люди, приборы для приготовления пищи, осветительные приборы и др. Эти тепловыделения носят случайный характер и не поддаются регулированию по времени.

       Для определения тепловых нагрузок систем отопления используют несколько методик в зависимости от целей расчета, требуемой точности и объема исходных данных. Наиболее точным является детальный расчет тепловых потерь всех помещений здания. Он обычно производится при проектировании системы отопления здания. Для этого необходимо знать подробные характеристики объекта: материал наружных ограждений, ориентацию по сторонам света, планы помещений и разрезы здания. Требуется большой объем вычислений.

Наиболее распространенные методы расчета тепловых нагрузок при проектировании тепловых сетей основаны на укрупненных показателях. В этих случаях необходимо ограниченное число исходных данных.

       При проектировании тепловых сетей часто отсутствуют данные по конкретным зданиям. В этом случае расчет производится в соответствии со СНиП 2.04.07-86  (41-02-2003) «Тепловые сети».

Максимальный тепловой поток на отопление жилых и общественных зданий согласно СНиП определяется по формуле:

,             (1.1)

где q_o – укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м² общей площади, Вт/м²;

       А – общая площадь жилых зданий, м²;

       К₁ – коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных                зданий (при отсутствии данных принимается К₁=0,25).

Значения q_o  принимаются по приложению 2 СНиП 2.04.07-86 в зависимости от расчетной температуры наружного воздуха, этажности здания, времени постройки (до 1985г. или после), с учетом проведения энергосберегающих мероприятий. Например, в городе Архангельске для типовых зданий постройки после 1985г. и числе этажей 5 и более q_o =87 Вт/м².

     Если известны некоторые данные по зданиям, например, объем здания, назначение, материал стен, то максимальная расчетная тепловая нагрузка на отопление определяется по формуле:

,           (1.2)

где q_ov – удельная тепловая характеристика зданий (отопительная характеристика) –показывает тепловые потери через наружные ограждения единицы объема здания при разности внутренней и наружной температур Δ t= 1 ºС;

       V – объем здания по наружному обмеру, м³;

       t _{в p} – усредненная температура внутреннего воздуха в отапливаемом помещении;

       t _но – расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления;

       β – поправочный коэффициент на температуру наружного воздуха отличную от  -30ºС (поправка вводится только для жилых зданий); приведенная ниже формула может использоваться только при t_{в p} =18⁰С, в остальных случаях поправка берется по таблице.

.                  (1.3)

       Определение расхода теплоты на отопление проводят не по минимальному значению наружной температуры, а  по расчетному значению t_но, равному средней температуре наиболее холодных пятидневок, взятых из восьми наиболее холодных зим за 50- летний период (расчетный параметр Б). Следует учесть, что значения наружной температуры приведены в СП 131.13330.2012 (Актуализированная версия СНиП 23-01-99 «Строительная климатология») в двух вариантах, соответствующих различной обеспеченности, а именно 0,92 и 0,98. За исключением особо ответственных объектов при проектировании следует использовать только значения, соответствующие обеспеченности 0,92.

Удельные тепловые потери жилых и общественных зданий с наружным объемом более V >3000 м³, сооруженных по новым проектам после 1985, а также более утепленных зданий, сооруженных ранее, в районах с наружной температурой t_но = –30 ^оС могут быть определены ориентировочно по формуле:

,                            (1.4)

где а= 1,85 Дж/(м^2,5∙с∙К) = 1,72 ккал/(м^2,5∙ч∙К).

       Для районов с другой расчетной наружной температурой для систем отопления, в формулу (1.4) вводятся следующие поправочные коэффициенты:

       t_но, ^о С……….– 10 – 20  – 30  – 40 – 50

       β ……………... 1,3 1,1  1,0 0,9 0,85

       При определении тепловой нагрузки вновь застраиваемых районов и отсутствии данных о типе и размерах намечаемых к сооружению общественных зданий можно ориентировочно принять расчетный расход теплоты на отопление общественных зданий равным 25% от расчетного расхода теплоты на отопление жилых зданий района.

       Значения q_ov промышленных зданий различного объема и назначения приведены в приложении 4 [1]. Ими можно пользоваться при ориентировочных расчетах по укрупненным показателям во всех климатических районах, т. е. поправка β не вводится.

       Рассмотрим влияние величины удельной тепловой характеристики на общие тепловые потери зданий:

1) усиление теплоизоляции стен незначительно понижает q_ov, но ее уменьшение приводит к резкому росту q_ov;

2) дополнительная теплозащита оконных проемов заметно снижает q_ov, поэтому целесообразно увеличивать сопротивление теплопередаче окон, то есть утеплять их;

3) большое влияние на q_ov оказывает форма здания, а именно ширина. Чем площадь здания ближе к квадрату, тем меньше q_ov.

 

При расчете нагрузки на отопление промышленных зданий следует учитывать ряд дополнительных факторов, влияющих на величину тепловых потерь. Особенностями производственных помещений является: уменьшение толщины стен, очень развитые поверхности окон, наличие световых и вентиляционных фонарей и особенности работы оборудования (внутренние тепловыделения). Большие поверхности остекления приводят к проникновению значительного количества наружного воздуха через неплотности оконных рам и переплетов, а также через щели в воротах и дверях. Инфильтрацией называется проникновение воздуха через щели и неплотности оконных рам, ворот и т.д.

Теплопотери инфильтрацией учитываются коэффициентом инфильтрации:

,

       Q_и – потери теплоты инфильтрацией;

       Q_т – общие тепловые потери через наружное ограждение.

       Для определения коэффициента инфильтрации можно пользоваться формулой

,

где h – свободная высота здания, м;

       Т_н и Т_в – наружная и внутренняя температура воздуха, К;

       в – постоянная инфильтрации, представляет собой долю увеличения  теплопотерь зданий на 1м/с скорости инфильтрации, с/м;

,

       Постоянная инфильтрации в прямопропорциональна площади сечения неплотностей, приходящаяся на 1м³ здания F/ V, и обратнопропорциональна удельной тепловой характеристике здания q_ov. Для ориентировочных расчетов можно принимать:

для отдельно стоящих промышленных зданий с большими световыми проемами:

в=(35÷40)^.10^-3 с/м;

для общественных зданий с двойным остеклением при сплошной застройке кварталов:

в=(8÷10)^.10^-3 с/м.

Тогда расчетные тепловые потери промышленных зданий с учетом инфильтрации будут определяться по формуле

.

       Для экономного использования топлива большое значение имеет выбор начала и конца отопительного периода. Обычно он регламентируется местными органами власти.

По СНиП 23-01-99 «Строительная климатология» продолжительность отопительного периода определяется по числу дней с устойчивой среднесуточной температурой +8^оС и ниже. Переход к рыночной экономике снимает какие-либо ограничения в назначении продолжительности отопительного периода. Эту продолжительность определяет потребитель тепловой энергии. В то же время для энергоснабжающей организации важно знать продолжительность периода, в течение которого будет иметь место спрос на теплоту. Нормы СНиП должны применяться при решении проектных, а не эксплуатационных задач.

 

Системы теплоснабжения.

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.

 

 

Открытые тепловые сети.

Отопительные установки присоединяются к тепловой сети по тем же схемам, что и в закрытых системах.

Схемы присоединения систем ГВС значительно проще. Не требуется установка подогревателей.

Экономичная и надежная работа систем ГВС может быть обеспечена лишь при наличии и надежной работы авторегулятора температуры горячей воды.

 

а) Схема с терморегулятором (типовая).

Вода из подающего и обратного трубопроводов смешивается в терморегуляторе. Давление за терморегулятором сети ГВС близко к давлению в обратном трубопроводе, поэтому циркуляционная линия ГВС присоединяется за местом отбора воды после дроссельной шайбы. Диаметр шайбы выбирается из расчета создания сопротивления, соответствующего перепаду давления в системе горячего водоснабжения. Максимальный расход воды в подающем трубопроводе, по которому определяется расчетный расход на абонентский ввод, имеет место при максимальной нагрузке ГВС и минимальной температуре воды в тепловой сети, т.е. при режиме, когда нагрузка ГВС целиком обеспечивается из подающего трубопровода.

б) Комбинированная схема с водоразбором из обратной линии.

Схема предложена и реализована в Волгограде В.А. Малафеевым. Применяется для снижения колебаний переменного расхода воды в сети и колебаний давления с целью стабилизации гидравлического режима в подающей линии тепловой сети.

Подогреватель включается в подающую магистраль последовательно.

Вода на горячее водоснабжение берется из обратной линии и при необходимости догревается в подогревателе. При этом сводится к минимуму неблагоприятное влияние водоразбора из тепловой сети на работу систем отопления, а снижение температуры воды, поступающей в систему отопления, должно быть компенсировано повышением температуры воды в подающем трубопроводе теплосети по отношению к отопительному графику. Применяется при соотношении нагрузок  и скорректированном температурном графике.

 

в) Комбинированная схема с отбором воды из подающей линии.

При недостаточной мощности источника водоснабжения и водоподготовки на ТЭС и для снижения температуры обратной воды, возвращаемой на станцию, применяют эту схему. Когда температура обратной воды после системы отопления примерно равна 70ºС, водоразбора из подающей линии нет, горячее водоснабжение обеспечивается водопроводной водой. Такая схема применяется в городе Екатеринбурге. По их данным схема позволяет уменьшить объем водоподготовки на 35 - 40%  и снизить расход электроэнергии на перекачку теплоносителя на 20%. Стоимость такого теплового пункта больше, чем при схеме а), но меньше, чем для закрытой системы. При этом теряется основное преимущество открытых систем – защита систем горячего водоснабжения от внутренней коррозии.

 

 

Добавка водопроводной воды будет вызывать коррозию, поэтому циркуляционную линию системы ГВС нельзя присоединять к обратному трубопроводу тепловой сети. При значительных отборах воды из подающего трубопровода сокращается расход сетевой воды, поступающей в систему отопления, что может привести к недогревам отдельных помещений. Этого не происходит в схеме б), что и является ее преимуществом.

 

Присоединение двух видов нагрузки в открытых системах.

 

       Подключение двух видов нагрузки по принципу несвязанного регулирования показано на рисунка А).

 

 

В схеме несвязанного регулирования установки отопления и горячего водоснабжения работают независимо друг от друга. Расход сетевой воды в системе отопления поддерживается постоянным с помощью регулятора расхода РР и не зависит от нагрузки горячего водоснабжения. Расход воды на горячее водоснабжение изменяется в весьма широком диапазоне от максимальной величины в часы наибольшего водоразбора до нуля в период отсутствия водоразбора. Регулятор температуры РТ регулирует соотношение расходов воды из подающей и обратной линий, поддерживая постоянной температуру воды на горячее водоснабжение. Суммарный расход сетевой воды на тепловой пункт равен сумме расходов воды на отопление и горячее водоснабжение. Максимальный расход сетевой воды имеет место в периоды максимального водоразбора и при минимальной температуре воды в подающей линии.

В этой схеме имеет место завышенный расход воды из подающей магистрали, что приводит к увеличению диаметров тепловой сети, росту начальных затрат и удорожает транспорт теплоты. Расчетный расход можно снизить установкой аккумуляторов горячей воды, но это усложняет и удорожает стоимость оборудование абонентских вводов. В жилых домах аккумуляторы обычно не ставятся.

В схеме связанного регулирования (Рис. Б) регулятор расхода устанавливается до подключения системы горячего водоснабжения и поддерживает постоянным общий расход воды на абонентский ввод в целом, приблизительно равным расходу на отопление. Применяется при скорректированном температурном графике регулирования.

 В часы максимального водоразбора снижается подача сетевой воды на отопление, а, следовательно, и расход теплоты. Чтобы не происходила гидравлическая разрегулировка отопительной системы, на перемычке элеватора включается центробежный насос, поддерживающий постоянный расход воды в системе отопления. Недоданная теплота на отопление компенсируется в часы минимального водоразбора, когда большая часть сетевой воды направляется в систему отопления. В этой схеме строительные конструкции здания используются в качестве теплового аккумулятора, выравнивающего график тепловой нагрузки.

При повышенной нагрузке горячего водоснабжения у большинства абонентов, что характерно для новых жилых районов, часто отказываются от установки регуляторов расхода на абонентских вводах, ограничиваясь только установкой регулятора температуры в узле присоединения горячего водоснабжения. Роль регуляторов расхода выполняют постоянные гидравлические сопротивления (шайбы) или регуляторы давления, устанавливаемые на тепловом пункте при начальной регулировке. Эти постоянные сопротивления рассчитываются так, чтобы получить одинаковый закон изменения расхода сетевой воды у всех абонентов при изменении нагрузки горячего водоснабжения.

 

Пьезометрический график

    По результатам гидравлического расчета строится пьезометрический график. График напоров позволяет решать важнейшие вопросы при проектировании, строительстве, наладке и эксплуатации всех элементов системы теплоснабжения. К таким вопросам относятся:

1) проверка правильности выбора диаметров после гидравлического расчета тепловой сети;

2) выбор сетевых и подпиточных насосов;

3) выявление необходимости сооружения насосных станций для повышения давления в сети;

4) определение располагаемого давления на вводах у абонентов и выбор схемы присоединения потребителей;

5) определение давлений в любой точке сети при разных режимах работы и этапах развития системы теплоснабжения;

6) проверка соответствия предельных давлений прочности элементов системы теплоснабжения.

График строится для двух режимов работы системы: статического и динамического. Статический режим характеризуется давлениями в сети при неработающих сетевых, но включенных подпиточных насосах. Динамический режим характеризует давления, возникающие в сети при работающих сетевых и подпиточных насосах и при движении теплоносителя. Графики разрабатываются для основной магистрали теплосети и для протяженных ответвлений. При построении графиков используются величины давления, выраженные  в линейных единицах (м вод.ст.), поэтому график называется пьезометрическим.

Изобразим принципиальную схему тепловой сети в масштабе, для которой построим пьезометрический график.

На координатную сетку в масштабе наносят профиль поверхности земли по трассе тепловой сети от источника до последнего потребителя. Все отсчеты производят от уровня, соответствующего отметке сетевых насосов, принимаемой за геодезическую отметку нуль. От нее откладывают по вертикали профиль сети и высоты зданий. Высшее положение воды в отопительной системе совпадает с верхней отметкой здания. Условно принимаем, что ось трубопроводов и нагревательные приборы на первом этаже совпадают с отметкой земли.

По трассе отмечают начальные и конечные точки каждого участка сети согласно схеме гидравлического расчета. Точка 1 характеризует местоположение источника теплоснабжения, вернее, сетевого насоса. Точка 3 соответствует расположению последнего потребителя, высота отопительной системы которого в вертикальном масштабе равна 3Д. В точке 2 сети имеется ответвление к потребителю С, высота отопительной системы которого 4С.

Строим линию давлений в обратной магистрали.

Наносим точку О1, соответствующую давлению теплоносителя в обратном трубопроводе у источника. Точку О1 выбираем так, чтобы давление в обратном трубопроводе было достаточным для преодоления сопротивления на  всасе сетевых насосов и обеспечивало бы необходимое давление в расположенных поблизости от источника 5-9 этажных домах. Можно принять 20-30 м вод.ст. Минимальное давление в точке О1 для предупреждения кавитации в сетевом насосе 5-10 м вод.ст. (5 м вод.ст. предотвращает вскипание теплоносителя с температурой не более 110ºС).

По данным гидравлического расчета строим линию падения давления в обратной магистрали. Откладываем от точки О1 потери напора по участкам главной магистрали, начиная от источника до последнего потребителя.

Требования к линии напоров в обратной магистрали:

1) условие залива систем отопления: напор в обратной магистрали должен перекрывать верхние точки отопительных систем, присоединенных по зависимой схеме, не менее чем на 5 м.

2) Условие прочности чугунных радиаторов: линия О1-О3 не должна быть выше 60 м по условиям прочности чугунных радиаторов и других нагревательных приборов, рассчитанных на это давление. Если линия О1-О3 не удовлетворяет обоим требованиям, ее положение изменяют, поднимая или опуская ее в зависимости от рельефа, высоты зданий и т.п.

В некоторых случаях требуется сделать линию О1-О3 более пологой или более крутой, для этого надо увеличить или соответственно уменьшить диаметры трубопроводов и произвести заново гидравлический расчет.

 Наносим потери давления в тепловом пункте у последнего потребителя О3–П3. Необходимо обеспечить располагаемый перепад давлений в ИТП не менее требуемого для работы элеваторного узла (10 – 15 м),  при этом расчетные потери напора в отопительной системе не должны превышать (15 – 20) кПа или (1,5 – 2) м вод. ст.. При подключении систем отопления без элеватора располагаемый напор на вводе должен быть не менее удвоенных расчетных потерь напора в местной системе, но не менее 10 м вод. ст. Для ГТП принимается располагаемый напор   25 м, при непосредственном присоединении систем отопления   ≥ 5 м.

По данным гидравлического расчета наносим линию падения давления в подающем трубопроводе П3-П1. В закрытой системе линия падения давления в подающем трубопроводе имеет вид зеркального изображения линии О1-О3.

Проверяют соответствие  линии П3-П1 обязательным условиям:

       1) условие невскипания, т.е. линия П3-П1 должна быть выше линии, соединяющей верхние концы отрезков, которые выражают избыточные давления, предотвращающие вскипание воды в точках наивысшего положения воды в сети. Эта условная пограничная линия следует за геодезическими отметками положения воды в системе. Если температура воды в сети 150ºС, то для исключения ее вскипания давление в сети должно быть более 40 м. В связи с неравномерным нагреванием воды в отдельных трубках водогрейных котлов температура воды для определения давления, обеспечивающего невскипание, принимается на 30 ºС выше расчетной температуры сетевой воды;

         2 ) условие предельных давлений: давления в подающей линии сети не должны превышать допустимые для отдельных элементов системы;  максимальный напор в подающем трубопроводе ограничивается прочностью труб и всех водоподогревательных установок; допустимое избыточное давление для водогрейных котлов, бойлеров, труб и арматуры тепловых сетей 160 – 250 м вод. ст.; для скоростных подогревателей типа МВН 100 м вод. ст.; для стальных конвекторов 90 м вод.ст; для калориферов 80 м вод. ст.;

    3) ни в одной из точек системы линия П3-П1 не должна быть ниже линии статического давления;

Наносим потери давления в источнике теплоты П1-К. Потери давления в пароводяных подогревателях, водогрейных котлах, приборах учета и трубопроводах источника составляют 25-40 м. В бойлерной установке котельной можно принимать 10-20 м, в зависимости от вида применяемого оборудования.

Наносим линию статического давления Н_ст. Оно устанавливается в сети, когда не работают сетевые насосы, а давление, равное статическому, поддерживается постоянно действующими подпиточными насосами. Циркуляции в сети нет, то есть давления в подающей и обратной линиях одинаковы. К линии статического давления применяются те же требования, что и к линии давления в обратном трубопроводе:

а) линия должна проходить не менее чем на 5 м выше перекрытия верхнего этажа зданий, расположенных на самой высокой отметке и присоединенных по зависимой схеме с тем, чтобы их местные системы отопления всегда были заполнены водой и в них не подсасывался воздух;

б) линия должна находиться на высоте, не превышающей 60 м над полом первого этажа зданий, расположенных в самых низких отметках района и присоединенных по зависимой схеме.

При невозможности обеспечения всего района централизованного теплоснабжения единой линией статического давления, следует предусматривать деление водяных сетей на независимые зоны, каждая из которых обеспечивает работоспособность и надежность системы своей зоны. Для зданий повышенной этажности можно использовать независимую схему присоединения отопительных установок к тепловой сети, т.к. в них создаётся статический напор, не зависящий от статического напора в тепловой сети.

Линия статического давления может пересекать линию давлений в обратном трубопроводе, но не может быть ниже точки О1.

Строим падение давления в ответвлении С. Для этого от места ответвления (точка 2) откладывают потери напора по участкам ответвления, т.е. от точек О2 и П2 откладываем потери давления на участке 2-4. Располагаемый напор абонента на ответвлении не должен быть меньше располагаемого напора у последнего абонента.

По пьезометрическому графику можно определить:

- располагаемый напор сетевых насосов ;

- напор, развиваемый подпиточными насосами в динамическом режиме: ;

- в статическом режиме:   ;

- располагаемый напор у потребителя Д: ;

- в произвольной точке сети 5: ;

- потери в подающей магистрали: ;

- потери в обратной магистрали: ;

- полные потери в тепловой сети: .

 

 

Примеры гидравлической разрегулировки сети при различных

Переключениях

Отключение абонента.

При частичном прикрытии запорной арматуры на вводе или полном отключении абонента 3 характеристика сопротивле