ВВЕДЕНИЕ • СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99* от 01.01.2013; • СП (Свод правил) 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003 от 01.07.2013; • СП 60.13330.2012 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Актуализированная редакция СНиП 41-01-2003 от 01.01.2013. Основная задача - обеспечение микроклимата в жилых, общественных и производственных зданиях, распределение теплоты и газа в населенных пунктах и на промышленных предприятиях, защита воздушной среды. Для решения этих задач существуют системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, котельные установки, системы тепло-, газоснабжения и санитарной очистки вентиляционных и технологических выбросов. Устройство этих систем и их отдельных элементов характеризуется высокой степенью сложности: большим разнообразием схем, использованием сложных механизмов и приборов для регулирования и контроля их работы. Решение задач теплоснабжения в нашей стране усложняется исключительным разнообразием климата на ее территории. Отопление в России необходимо повсеместно, и срок пользования им больше, чем во многих других странах. Известно, что на теплоснабжение гражданских и производственных зданий расходуется более одной трети всего добываемого в нашей стране органического топлива. В дальнейшем будет происходить постоянный рост стоимости всех видов топлива. Связано это как с переходом к условиям рыночной экономики, так и с усложнением добычи топлива при освоении глубоких месторождений в новых отдаленных районах. В связи с этим все более актуальным и значимым в масштабах страны становится решение задач экономного расходования теплоты на всех этапах — от ее выработки до потребления. Основными среди теплозатрат в зданиях являются затраты на отопление. Поэтому для создания и поддержания теплового комфорта в помещениях здания требуются технически совершенные и надежные отопительные устройства. Системы водяного отопления ранее устраивались с естественной циркуляцией, а с появлением электричества для побуждения циркуляции воды стали использовать насосы. Они выполнялись на базе местных отопительных котельных, размещаемых, как правило, в подвалах зданий, а с развитием теплофикации — при теплоснабжении от крупных отдельно стоящих котельных и ТЭЦ. В России все производственные и жилые здания, гостиницы, больницы, детские учреждения, школы оборудуются установками горячего водоснабжения. Широко применяется централизованная система горячего водоснабжения, когда нагретая в 1 одном месте вода подводится по трубам в многочисленные пункты потребителей. Наряду с этим используется децентрализованное приготовление горячей воды в газовых колонках и других нагревателях. Потребности промышленности в тепле для производственных процессов, как правило, удовлетворяются паром, а отопление и вентиляция промышленных зданий в основном централизованы и осуществляются от собственных промышленных и общих для района ТЭЦ или котельных. Централизованное теплоснабжение большого числа зданий от крупных котельных получило свое начало в конце XIX в. в США. Укрупнение источников теплоснабжения значительно снижает их стоимость, увеличивает тепловую экономичность, сокращает количество обслуживающего персонала, повышает возможности эффективного использования, облегчает и удешевляет механизацию процессов, уменьшает загрязнение городов и их воздушных бассейнов золой и дымовыми газами. В начале XX в. в качестве источников теплоснабжения начали применять теплоэлектроцентрали — электростанции, на которых одновременно с производством электроэнергии в паровых турбогенераторах вырабатывалось тепло для теплоснабжения городов и промышленности. Такой процесс комбинированной выработки двух видов энергии дает значительную экономию топлива при сохранении всех преимуществ централизованного теплоснабжения. Наряду с централизованным теплоснабжением в настоящее время широко применяется децентрализованное (автономное). Автономное теплоснабжение наиболее целесообразно и экономически выгодно устраивать при строительстве зданий в районах, где исчерпаны резервы централизованного теплоснабжения или прокладка тепловых сетей технически невозможна. Такие системы практически не имеют потерь теплоты и способствуют улучшению экологической обстановки в районе расположения вследствие снижения количества газовых выбросов мелкими котельными. Использование газа для централизованного удовлетворения потребностей людей в высокопотенциальной тепловой энергии получило свое развитие в начале XIX в. Природный и искусственный газы применялись для освещения улиц, затем они стали проникать в быт и на производство. В настоящее время наиболее надежной считают схему энергоснабжения городов с двумя энергетическими вводами в жилые и общественные здания – электрическим и тепловым. Более широкое использование электроэнергии для теплоснабжения намечается с помощью тепловых насосов при децентрализованном теплоснабжении преимущественно в южных районах страны, где они могут быть использованы в летнее время для охлаждения воздуха. 2 1 Системы теплоснабжения Теплоснабжением называется совокупность установок и устройств, служащих для получения и использования тепловой энергии. Потребителями такой теплоты являются процессы отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, бытового и технологического горячего водоснабжения, пароснабжения. Потребителями тепла системы теплоснабжения являются: • теплоиспользующие санитарно-технические системы зданий (системы отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, горячего водоснабжения); • технологические установки. По режиму потребления тепла в течение года различают две группы потребителей: • сезонные, нуждающиеся в тепле только в холодный период года (например, системы отопления); • круглогодичные, нуждающиеся в тепле весь год (системы горячего водоснабжения). В зависимости от соотношения и режимов отдельных видов теплопотребления различают три характерные группы потребителей: • жилые здания (характерны сезонные расходы тепла на отопление и вентиляцию и круглогодичный — на горячее водоснабжение); • общественные здания (сезонные расходы тепла на отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха); • промышленные здания и сооружения, в том числе сельскохозяйственные комплексы (все виды теплопотребления, количественное отношение между которыми определяется видом производства) 1.1 Классификация систем теплоснабжения Основным признаком классификации систем теплоснабжения является вид источника теплоты. По этому признаку различают теплоснабжение: децентрализованное — от местных тепловых установок и домовых и групповых котельных; централизованное, которое в свою очередь разделяется: 1) на районное теплоснабжение от квартальных и районных котельных; 2) на теплофикацию от теплоэлектроцентралей (ТЭЦ). В централизованных системах теплоснабжения один источник теплоты обслуживает теплоиспользующие устройства ряда потребителей, расположенных отдельно друг от друга, поэтому передача теплоты от источника до потребителей осуществляется по специальным теплопроводам —тепловым сетям. 3 Централизованное теплоснабжение состоит из трех взаимосвязанных и последовательно протекающих стадий: подготовки, транспортировки и использования теплоносителя, т. е. основными элементами систем теплоснабжения являются источник теплоты (теплоэлектроцентраль, котельная), тепловые сети и потребители теплоты. Рисунок 1 – Основные элементы системы теплоснабжения: 1 – источник тепла; 2 – тепловые сети; 3 – тепловые пункты; 4 – здания с местными системами потребителей тепла В децентрализованных системах собственный источник теплоты. теплоснабжения потребитель имеет По виду теплоносителя системы теплоснабжения разделяются на водяные и паровые. Водяные системы применяют в основном для теплоснабжения сезонных потребителей и горячего водоснабжения, а в некоторых случаях и для технологических процессов. В нашей стране водяные системы теплоснабжения по протяженности составляют около 48% от общей длины всех тепловых сетей. Паровые системы теплоснабжения распространены главным образом на промышленных предприятиях, где требуется высокотемпературная тепловая нагрузка. Для транспортирования теплоты на большие расстояния применяются два теплоносителя: вода и водяной пар. Как правило, для удовлетворения сезонной нагрузки и нагрузки горячего водоснабжения в качестве теплоносителя используется вода, для промышленной технологической нагрузки — пар. Если сравнить по основным показателям воду и пар, можно отметить следующие преимущества их друг перед другом. Преимущества воды: 1) сравнительно низкая температура, а следовательно, температура поверхности нагревательных приборов; 2) возможность транспортирования на большие расстояния без уменьшения ее теплового потенциала; 3) возможность центрального регулирования тепловой отдачи систем теплопотребления; 4 4) возможность ступенчатого подогрева на ТЭЦ с использованием низких давлений пара и увеличения таким образом выработки электрической энергии на тепловом потреблении; 5) простота присоединений водяных систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения к тепловым сетям; 6) сохранение конденсата греющего пара на ТЭЦ или в районных котельных; 7) большой срок службы систем отопления и вентиляции 8) вода изменяет плотность, объем и вязкость в зависимости от температуры, а температуру кипения - в зависимости от давления, способна сорбировать или выделять растворимые в ней газы при изменении температуры и давления. Недостатки: – значительный расход металла и большое гидростатическое давление в системах – тепловая инерция воды замедляет регулирование теплоотдачи отопительных приборов Преимущества пара: 1) возможность применения не только для тепловых потребителей, но также для силовых и технологических нужд; 2) быстрый прогрев и быстрое остывание систем парового отопления, что представляет собой ценность для помещений с периодическим обогревом; 3) пар низкого давления (обычно применяемый в системах отопления зданий) имеет малую объемную массу (примерно в 1650 раз меньше объемной массы воды); это обстоятельство в паровых системах отопления позволяет не учитывать гидростатическое давление и создает возможность применять пар в качестве теплоносителя в многоэтажных зданиях. Паровые системы теплоснабжения по тем же соображениям могут применяться при самом неблагоприятном рельефе местности теплоснабжаемого района; 4) более низкая первоначальная стоимость паровых систем ввиду меньшей поверхности нагревательных приборов и меньших диаметров трубопроводов; 5) простота начальной регулировки вследствие самораспределения пара; 6) отсутствие расхода энергии на транспортирование. К недостаткам пара можно отнести дополнительно: 1) повышенные потери теплоты паропроводами из-за более высокой температуры пара; 2) срок службы паровых систем отопления значительно меньше, чем водяных, из-за интенсивной коррозии внутренней поверхности конденсатопроводов. 3) не отвечает санитарно-гигиеническим требованиям, его температура высока и постоянна при данном давлении, что затрудняет регулирование теплопередачи приборов 4) движение пара в трубах сопровождается шумом 5 Принимая во внимание сказанное, несмотря на некоторые преимущества пара как теплоносителя, последний применяется для систем теплоснабжения и отопительных систем значительно реже воды и то лишь для тех помещений, где нет долговременного пребывания людей. Строительными нормами и правилами паровое отопление разрешается применять в торговых помещениях, банях, прачечных, в промышленных зданиях. В жилых зданиях паровые системы не применяются. B системах воздушного отопления и вентиляции любых зданий разрешается применение пара в качестве первичного (нагревающего воздух) теплоносителя. Применять его также можно для нагревания водопроводной воды в системах горячего водоснабжения. По способу подачи воды на горячее водоснабжение (ГВС) водяные системы теплоснабжения бывают двух типов: закрытые (замкнутые) и открытые (разомкнутые). В закрытых системах воду, циркулирующую в тепловой сети, используют как греющую среду для нагревания в подогревателях поверхностного типа водопроводной воды, поступающей затем в местную систему горячего водоснабжения; из теплосети вода не отбирается. В открытых системах теплоснабжения горячая вода к водоразборным приборам местной системы ГВС поступает непосредственно из тепловой сети. В зависимости от количества линий, используемых для теплоснабжения данной группы потребителей, водяные системы делятся на одно-, двух-, трех– и многотрубные. Минимальное число линий для открытой системы равно одной, а для закрытой системы — двум. Наиболее простой и применимой для транспорта на большие расстояния является однотрубная бессливная система теплоснабжения. Ее можно применить в том случае, когда обеспечивается равенство расходов сетевой воды, требующихся для удовлетворения отопительно-вентиляционной нагрузки и для горячего водоснабжения абонентов данного города или района. Для теплоснабжения городов в большинстве случаев применяются двухтрубные водяные системы, в которых тепловая сеть состоит из двух линий: подающей и обратной. По подающей линии горячая вода подводится от станции к абонентам, по обратной линии охлажденная вода возвращается на станцию. Преимущественное применение в городах двухтрубных систем объясняется тем, что эти системы по сравнению с многотрубными требуют меньших начальных вложений и дешевле в эксплуатации. Двухтрубные системы применимы в тех случаях, когда всем потребителям района требуется теплота примерно одного потенциала. Такие условия создаются в городах, где вся тепловая нагрузка 6 (отопление, вентиляция и горячее водоснабжение) может быть удовлетворена в основном теплотой низкого потенциала. В промышленных районах, где имеется технологическая тепловая нагрузка повышенного потенциала, могут применяться трехтрубные системы, в которых две линии используются как подающие, а третья линия является обратной. К каждой подающей линии присоединяются однородные по потенциалу и режиму тепловые нагрузки. В промышленных районах обычно к одной подающей линии присоединяются отопительные и вентиляционные установки (сезонная нагрузка), а к другой — технологические установки и установки горячего водоснабжения. При таком решении упрощаются методы регулирования отпуска теплоты от ТЭЦ. По способу подключения системы отопления к системе теплоснабжения: • зависимые (теплоноситель, нагреваемый в теплогенераторе и транспортируемый по тепловым сетям, поступает непосредственно в теплопотребляющие приборы); • независимые (теплоноситель, циркулирующий по тепловым сетям, в теплообменнике нагревает теплоноситель, циркулирующий в системе отопления). По способу обеспечения потребителей тепловой энергией различаются одноступенчатые и многоступенчатые системы теплоснабжения. 7 В одноступенчатых системах теплоснабжения потребители тепла присоединяют непосредственно к тепловым сетям (рис. 2). Рисунок 2 – Схема одноступенчатой системы теплоснабжения: 1 – магистральные трубопроводы; 2 – ответвления; МТП – местный тепловой пункт; ТП – теплофикационный подогреватель; ПК – пиковый котел; СН – сетевой насос Узлы присоединения потребителей тепла к тепловым сетям называют абонентскими вводами. На абонентском вводе каждого здания устанавливают подогреватели горячего водоснабжения, элеваторы, насосы, арматуру, контрольноизмерительные приборы для регулирования параметров и расходов теплоносителя по местным отопительным и водоразборным приборам. Поэтому часто абонентский ввод называют местным тепловым пунктом (МТП). Если абонентский ввод сооружается для отдельной, например технологической установки, то его называют индивидуальным тепловым пунктом (ИТП). Непосредственное присоединение отопительных приборов ограничивает пределы допустимого давления в тепловых сетях, так как высокое давление, необходимое для транспорта теплоносителя к конечным потребителям, опасно для радиаторов отопления. В силу этого одноступенчатые системы применяют для теплоснабжения ограниченного числа потребителей от котельных с небольшой длиной тепловых сетей. Непосредственное присоединение отопительных приборов ограничивает пределы допустимого давления в тепловых сетях, так как высокое давление, необходимое для транспорта теплоносителя к конечным потребителям, опасно для радиаторов отопления. В силу этого одноступенчатые системы применяют для теплоснабжения ограниченного числа потребителей от котельных с небольшой длиной тепловых сетей. В многоступенчатых системах (рис. 3) между источником тепла и потребителями размещают центральные тепловые пункты (ЦТП) или контрольнораспределительные пункты (КРП), в которых параметры теплоносителя могут изменяться по требованию местных потребителей. ЦТП и КРП оборудуются 8 насосными и водонагревательными установками, регулирующей и предохранительной арматурой, контрольно-измерительными приборами, предназначенными для обеспечения группы потребителей в квартале или районе теплом необходимых параметров. С помощью насосах или водонагревательных установок магистральные трубопроводы (первая ступень) соответственно частично или полностью гидравлически изолируются от распределительных сетей (вторая ступень). Из ЦТП или КРП теплоноситель с допустимыми или установленными параметрами для местных потребителей по общим или отдельным трубопроводам второй ступени подается в ИТП каждого здания. При этом в МТП производятся лишь элераторное подмешивание обратной воды из местных отопительных установок, местное регулирование расхода воды на горячее водоснабжение и учет расхода тепла. Рисунок 3 – Схема двухступенчатой системы теплоснабжения: 1 –магистральные трубопроводы; 2 – ответвления; 3 – распределительные сети; 4, 5 – ответвления к зданиям на отопление и вентиляцию; 6 – ответвление на технологические процессы ТП различаются по количеству и типу подключенных к ним систем теплопотребления, индивидуальные особенности которых определяют тепловую схему и характеристики оборудования ТП, а также по типу монтажа и особенностям размещения оборудования в помещении ТП. Различают следующие виды ТП: Индивидуальный тепловой пункт (ИТП). Используется для обслуживания одного потребителя (здания или его части). Как правило, располагается в подвальном или техническом помещении здания, однако, в силу особенностей обслуживаемого здания, может быть размещён в отдельностоящем сооружении. Центральный тепловой пункт (ЦТП). Используется для обслуживания группы потребителей (зданий, промышленных объектов). Чаще располагается в отдельностоящем сооружении, но может быть размещен в подвальном или техническом помещении одного из зданий. Блочный тепловой пункт (БТП). Изготавливается в заводских условиях и поставляется для монтажа в виде готовых блоков. Может состоять из одного или нескольких блоков. Оборудование блоков монтируется очень компактно, как правило, на одной раме. Обычно используется при необходимости экономии места, в 9 стесненных условиях. По характеру и количеству подключенных потребителей БТП может относиться как к ИТП, так и к ЦТП. Полная гидравлическая изоляция тепловых сетей первой и второй ступени является важнейшим мероприятием повышения надежности теплоснабжения и увеличения дальности транспорта тепла. Многоступенчатые системы теплоснабжения с ЦТП и КРП позволяют в десятки раз уменьшить число местных подогревателей горячего водоснабжения, циркуляционных насосов и регуляторов температуры, устанавливаемых в МТП при одноступенчатой системе. В ЦТП возможна организация обработки местной водопроводной воды для предупреждения коррозии систем горячего водоснабжения. Наконец, при сооружении ЦТП и КРП сокращаются в значительной мере эксплуатационные затраты и затраты на содержание персонала для обслуживания оборудования в МТП. В промышленных системах главной составляющей тепловой нагрузки являются технологические нужды, которые в основном удовлетворяются паром давления 0,6 1 МПа и выше. Для обеспечения теплом систем отопления и приточной вентиляции промышленные системы чаще всего используют горячую воду. В коммунальных системах, потребителями в которых являются жилые и общественные здания, в качестве единого теплоносителя применяется горячая вода. Наиболее часто крупные системы теплоснабжения имеют смешанный характер потребителей: от одного источника тепла (чаще всего ТЭЦ) получают тепло и промышленные предприятия и жилищнокоммунальный сектор города. Таким образом, классификация крупных систем теплоснабжения по признаку принадлежности потребителей может быть сделана только условно. Как правило, источниками тепла для крупных промышленных предприятий с большим расходом тепла являются ТЭЦ, от которых одновременно получают тепло и прилегающие жилые кварталы. 1.2 Источники теплоснабжения На современном уровне развития теплоснабжения источниками тепла являются: 1) теплоэлектроцентрали (ТЭЦ); 2) тепловые конденсационные электростанции (КЭС); 3) районные котельные; 4) групповые котельные (обслуживающие ряд предприятий, ряд жилых кварталов города); 5) квартальные котельные; 6) индивидуальные котельные отдельных промышленных предприятий; 7) индивидуальные котельные отдельных зданий; 8) индивидуальные котлы или печи отдельных квартир. Кроме перечисленных источниками тепла могут служить атомные электростанции (АЭС и АТЭЦ), геотермальные источники пара и воды, вторичные 10 энергоресурсы металлургических, стекольных, цементных, кирпичных, известковых и прочих промышленных печей, а также разных других установок. Системы теплоснабжения, обеспечиваемые теплом от ТЭЦ, КЭС и районных котельных, называются централизованными. Современной теорией и практикой доказано, что экономически наиболее выгодным методом теплоснабжения является централизованное теплоснабжение от ТЭЦ и районных котельных, несмотря на отсутствие должной автоматизации регулирования, телемеханизации и диспетчеризации работы систем. Для успешного осуществления централизации теплоснабжения необходимо в каждом конкретном случае сделать правильный выбор источника тепла. Теплоэлектроцентрали сооружаются в тех случаях, когда рассматриваемому городу, району или крупному промышленному предприятию требуется в достаточно большом количестве как тепло, так и электрическая энергия. По материалам ТЭП и ВНИПИэнергопрома сооружение ТЭЦ рационально при минимальной тепловой мощности 2000—2500 ГДж/ч, т. е. только для сравнительно крупных городов с количеством жителей не менее 200 тыс. чел. или для крупных промышленных предприятий с круглогодичным потреблением тепла на технологические нужды. При этом следует отметить, что приведенное определение мощности ТЭЦ в перспективе может измениться в зависимости от особенностей технико-экономического развития страны. Районные котельные сооружаются в тех случаях, когда рассматриваемому городу, поселку, совхозному или колхозному центру требуется относительно большое количество тепла и малое — электрической энергии. Максимально-часовой отпуск тепла из современных районных котельных в настоящее время составляет 100- 3000 ГДж/ч. Районные котельные сооружаются как источники тепла централизованного теплоснабжения районов, не получающих тепло от ТЭЦ. При централизации теплоснабжения небольших городов и сельской застройки сооружение ТЭЦ экономически не оправдано, и поэтому возникает необходимость ориентироваться в основном на строительство районных котельных. Групповые и квартальные котельные сооружаются в тех случаях, когда расходы тепла потребителями небольшие, застройка рассматриваемого района некомпактна и рассредоточена по отдельным кустам, а также когда эти источники тепла являются временными. Рассмотрим принципиальную схему теплоснабжения от районной водогрейной котельной (рис. 4). 11 Рисунок 4 - Принципиальная схема теплоснабжения от районной котельной с водогрейными котлами: 1-водогрейные котлы; 2-рециркуляционный насос; 3–регулирующий клапан; 4,5–соответственно подающий и обратный теплопроводы; 6–сетевые насосы; 7– перемычка из обратной линии в подающую; 8–подпиточный насос; 9– химводоочистка(ХВО); А и Б– система отопления с зависимым и независимым присоединением соответственно; В–система горячего водоснабжения Вода до требуемой для теплоносителя температуры (t=150°C) нагревается в водогрейных котлах 1 за счет сжигания топлива. Основная масса воды циркулирует за счет сетевых насосов 6 по подающему трубопроводу к потребителям теплоты А, Б, В, а по обратному трубопроводу - от потребителей теплоты к насосам и снова в котлоагрегаты. Котельной установкой называется комплекс устройств, предназначенных для выработки тепловой энергии в виде горячей воды или пара. Главной частью этого комплекса является котел. В зависимости от того, для какой цели используется тепловая энергия, котельные подразделяются на энергетические, отопительнопроизводственные и отопительные. Часть нагретой в котлах воды подаётся рециркуляционными насосами 2 в обратную линию перед котлами для предотвращения низкотемпературной коррозии трубчатой нагревательной поверхности котлов. Для регулирования температуры воды в подающем теплопроводе по перемычке 7 из обратного теплопровода подмешивается холодная вода, количество которой регулируется клапаном 3 по температуре нагретого воздуха. Восполнение потерь сетевой воды осуществляется подпиточным насосом 8 из ХВО 9. Наиболее совершенным методом централизованного теплоснабжения является теплофикация, т.е. централизованное теплоснабжение на базе комбинированной выработки теплоты и электроэнергии, осуществляемой на теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). Рассмотрим схему теплоснабжения от ТЭЦ (рис. 5). Из парового котла 1 перегретый пар с давлением 13МПа и t=565°С поступает в турбину 2, где происходит расширение пара и преобразование его энергии в кинетическую на лопатках турбины, затем в механическую на её валу. Вал турбины и ротора электрогенератора 3 соединены соосно и вращаются синхронно (с одинаковой скоростью). При вращении ротора - электромагнита образуется электромагнитное поле, а в 12 обмотках статора, пересекаемого этим магнитным полем, согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, наводится переменная ЭДС и вырабатывается электроэнергия. После турбины, где пар расширяется при совершении работы, а его давление уменьшается до 0,003-0,004 МПа, пар поступает в конденсатор 6, где конденсируется, отдавая охлаждающей воде скрытую теплоту фазового превращения. Конденсатным насосом 17 конденсат подаётся через подогреватель низкого давления (ПНД) 18 в деаэратор 19, где удаляются газы (О2 и СО2), вызывающие коррозию. Сюда же поступает подпиточная вода через подпиточный насос 26 после ХВО 24 для восполнения утечек пара и конденсата. Для повышения КПД ТЭЦ питательная вода, кроме ПНД подогревается в подогревателях высокого давления (ПВД) 21 и перекачивается питательными насосами 22 в паровой котёл и цикл повторяется. В конденсатор поступает из турбины не весь пар, часть его с Р= 0,06-0,25 МПа отбирается с промежуточных ступеней турбины и используется для централизованного теплоснабжения. В приведенной схеме осуществляется четырёхступенчатый подогрев воды, поступающей на нужды теплоснабжения. Сначала вода подаётся бустерными насосами 9 в первую ступень - встроенный в конденсатор теплофикационный пучок 5, затем, пройдя грязевик 14, во вторую ступень - подогрев сетевой воды нижней ступени 7а и в третью ступень - подогреватель сетевой воды верхней ступени 7б. Таким образом можно нагревать воду до t=110°-120°С. В подогревателях 7а и 7б сетевая вода нагревается паром из теплофикационныхотбо ров турбины. В холодные дни года, когда требуется больше теплоты, чем могут дать турбины, сетевая вода догревается до 150°С в четвёртой ступени - пиковом водогрейном котле 8. В теплосеть вода подаётся сетевыми насосами 10. Подпитка воды в теплосеть производится деаэрированной водой из деаэратора 11 подпиточными насосами 12 через регулятор подпитки 13 на всасывание бустерных насосов 9. 13 Рисунок 5 – Схема теплоснабжения от ТЭЦ: 1 – паровой котел; 2 – турбина; 3 – электрогенератор; 4 – основной турбинный пучок конденсатора; 5 – встроенный теплофикационный пучок конденсатора; 6 – конденсатор; 7а и 7б – подогреватели сетевой воды нижней и верхней ступеней; 8 – пиковый котел; 9 – бустерный насос; 10 – сетевой насос; 11- деаэратор подпиточной воды; 12 – подпиточные насосы; 13 – регулятор давления; 14 – грязевик; 15 – обратный трубопровод; 16 – подающий трубопровод; 17 – конденсатный насос; 18 – водонагреватель конденсата низкого давления; 19 – деаэратор питательной воды; 20 – редукционно-охладительная установка; 21 – водонагреватель питательной воды высокого давления; 22 – питательный насос; 23 – испаритель воды; 24 – ХВО; 25 – насос ХВО; 26 – подпиточный насос станции Выбор типа источника тепла должен осуществляться на основании техникоэкономических расчетов, выполняемых при разработке схем теплоснабжения городов и поселков и определяющих оптимальный его вариант. На генеральном плане города или поселка групповую или квартальную котельную следует располагать с учетом возможности ее дальнейшего расширения и превращения в перспективе в районную котельную. На первом этапе развития централизованного теплоснабжения некоторые котельные могут оказаться временными, подлежащими ликвидации после сооружения постоянного районного источника тепла (районных котельных или ТЭЦ). При решении вопросов теплоснабжения новостроек промышленности или при реконструкции системы теплоснабжения существующего предприятия выбор источника тепла может производиться по предлагаемой ниже схеме: 14 1. В первую очередь следует проверить, не находится ли строительство, нуждающееся в тепле, в зоне действующей ТЭЦ или другой районной системы централизованного теплоснабжения. В этом случае строительство подлежит подключению к данной системе посредством сооружения необходимых тепловых сетей. Источник тепла при необходимости может быть расширен. 2. Если строительство ведется в районе, в, котором отсутствует система централизованного теплоснабжения, следует проверить возможность и техникоэкономическую целесообразность получения тепла от ближайшей заводской котельной. В этом случае индивидуальная котельная должным образом расширяется и превращается в групповую или квартальную котельную. Таким образом, делается первый, простейший шаг в направлении централизации теплоснабжения. 3. Если поблизости от строительства нет ни районной, ни групповой, ни квартальной, ни индивидуальной котельной со свободной мощностью или допускающей расширение, возникает необходимость строительства собственной котельной в составе проектируемого объекта. При значительной потребности объекта в тепле целесообразно запроектировать котельную, соответствующую по мощности первой очереди развития районного источника тепла, особенно в тех случаях, когда стоимость такого источника тепла мало отличается от стоимости индивидуальной котельной. Создание каждой новой районной системы теплоснабжения является серьезным шагом вперед по пути централизации теплоснабжения. Если расход тепла на проектируемом объекте незначителен и создать на основе технико-экономических расчетов районный источник тепла не удается, то в этом случае следует проектировать сооружение групповой или квартальной котельной с перспективой ее дальнейшего расширения. Создание такой групповой или квартальной котельной надо рассматривать как промежуточный этап на пути развития централизации теплоснабжения. 4. Включение в систему централизованного теплоснабжения объекта с небольшим тепловым потреблением, расположенного в стороне от существующей или перспективной застройки города, или предприятия (водозаборные сооружения, насосные станции, электроподстанции и т. п.), не всегда является целесообразным. В таких условиях теплоснабжение объекта возможно от индивидуальной котельной или на базе электроэнергии. Окончательное решение о выборе варианта принимается на основе технико-экономических расчетов. На практике случаи полной оторванности отдельных зданий от городской или сельской застройки и применение в них электроотопления встречаются весьма редко. Технические решения по теплоснабжению на базе нескольких вариантов должны приниматься на основе технико-экономических расчетов, оптимальный вариант которых находится путем сравнения возможных решений. В качестве важных и часто встречающихся вопросов, для изыскания оптимального решения которых прибегают к технико15 экономическим расчетам, следует назвать: 1) выбор источника тепла и состава его оборудования; 2) выбор применяемого топлива; 3) выбор открытой или закрытой, зависимой или независимой схемы теплоснабжения; 4) ликвидация индивидуальных котельных путем подключения потребителя к районному источнику тепла. 1.3 Подключение абонентов Теплопотребляющие системы присоединяют к тепловым сетям в тепловых пунктах, основное назначение которых заключается в подготовке теплоносителя определенной температуры и давления, их регулировании перед подачей в местные системы, поддержании постоянного расхода, учете потребления теплоты. Из-за неправильной наладки и работы тепловых пунктов возможно нарушение подачи тепла потребителям. В тепловых пунктах предусматривается размещение оборудования, арматуры, приборов контроля, управления и автоматизации, посредством которых осуществляется: - преобразование вида теплоносителя или его параметров; - контроль параметров теплоносителя; регулирование расхода теплоносителя и распределение его по системам потребления теплоты; отключение систем потребления теплоты; - защита местных систем от аварийного повышения параметров теплоносителя; - заполнение и подпитка систем потребления теплоты; - учет тепловых потоков и расходов теплоносителя и конденсата; - сбор, охлаждение, возврат конденсата и контроль его качества, аккумулирование теплоты; - водоподготовка для систем горячего водоснабжения. В тепловом пункте, в зависимости от его назначения и конкретных условий присоединения потребителей, могут осуществляться все перечисленные функции или только их часть. Тепловые пункты подразделяются на: 1) индивидуальные тепловые пункты (ИТП); 2) центральные тепловые пункты (ЦТП). Допускается устройство ЦТП для присоединения систем теплопотребления одного здания, если для этого здания требуется устройство нескольких ИТП. 16 ИТП служит для присоединения систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологических теплоиспользующих устройств одного здания или его части. ЦТП – то же для двух и более зданий. Основное оборудование теплопунктов состоит из элеваторов, центробежных насосов, теплообменников, смесителей, аккумуляторов горячей воды, приборов контроля и учета теплоты, устройств защиты от коррозии и образования накипи. Главным элементом теплопунктов является элеватор, основными частями которого являются (рис. 6): сопло 1, камера всасывания 2, камера смешения 3 и диффузор 4. Рисунок 6 – Схема элеватора: 1 – сопло; 2 – камера всасывания; 3 – камера смешения; 4 – диффузор Работа элеватора основана на использовании энергии воды, выходящей из сопла со значительной скоростью. При этом её статическое давление становится меньше, чем давление в обратной магистрали, вследствие чего охлажденная вода из обратной магистрали подсасывается в камеру всасывания, образовавшийся поток воды поступает в камеру смешивания, где выравнивается температура, а давление постоянно. В диффузоре скорость потока уменьшается по мере увеличения его сечения, а статическое давление увеличивается. За счет разности гидростатического давления в конце диффузора 4 и в камере всасывания 2 создается циркуляционное давление, необходимое для действия системы отопления. Присоединение теплопотребляющих систем к теплоносителям осуществляется по двум принципиально отличным схемам – зависимой и независимой. При зависимой схеме (рис. 7) вода из теплосети поступает непосредственно в системы абонентов. При независимой схеме вода из сети поступает в теплообменный аппарат, где нагревает вторичный теплоноситель, используемый в системах. 17 Рассмотрим схему ИТП (рис. 7) для системы отопления. Рис. 7 - Схема индивидуального теплового пункта (ИТП) с зависимым присоединением системы отопления: 1,5,6,9 - задвижки; 2,7 - грязевики; 3 - регулятор расхода; 4 – водоструйный элеватор; 8 водомер; СО – система отопления Эта схема применяется как при открытых системах теплоснабжения, так и при закрытых и является самой распространенной схемой присоединения систем отопления. Главный элемент ИТП – водоструйный элеватор, который осуществляет снижение температуры сетевой воды перед системой отопления с 130 - 150°С до 95°С путем подмешивания охлажденной обратной воды после системы отопления. Схема ИТП зависимая, так как есть гидравлическая связь системы отопления с теплосетью через элеватор. Задвижки 5 и 6 служат для отключения системы отопления от теплосети, а задвижки 1 и 9 - для отключения ИТП от теплосети. Грязевик 2 защищает систему отопления от попадания загрязнений из теплосети, а грязевик 7 - для защиты водомера 8. Регулятор расхода 3 обеспечивает постоянный расход сетевой воды. Местные тепловые пункты Местные тепловые пункты (МТП) сооружаются для отдельных зданий. Схема МТП зависит от присоединенной тепловой нагрузки (например, только отопление, или отопление с вентиляцией, или отопление, вентиляция и горячее водоснабжение). Пример МТП с одной отопительной нагрузкой приведен на рис. 8, 9. Две пары задвижек (1 и 7) служат для отключения теплового пункта от тепловых сетей и местной системы от теплового пункта для независимых гидравлических испытаний сети, теплового пункта и отопительной системы. 18 Рисунок 8. Схема местного теплового пункта с зависимым (элеваторным) присоединением отопительной нагрузки: 1 - задвижки, отделяющие тепловой пункт от наружной тепловой сети; 2 – грязевик; 3 – регулятор расхода; 4 – термометр; 5 – манометр; 6 – элеватор; 7 - задвижки, отделяющие тепловой пункт от отопительной системы; 8 – продувочный вентиль; 9 – водомер; 10 – регулятор давления «до себя» Рисунок 9 - Схема местного теплового пункта c независимым присоединением отопительной системы Наличие водосчетчика позволяет производить учет расхода сетевой воды. Грязевики предназначены для защиты отопительной системы и водомера от зашламления. При недостаточных давлениях воды в обратной линии, вызывающих опорожнение отопительных приборов, может быть предусмотрена установка 19 регулятора давления «до себя» 10. Для контроля давления и температуры воды устанавливают манометры и термометры. Применение терморегуляторов имеет большое практическое значение, так как они не только поддерживают необходимую температуру в помещениях, но и экономят тепло, не допуская «перетопа» помещений. Регулирование давления. Давление в подающем трубопроводе наружной сети практически находится в пределах 0,6-1,4 МПа (60-140 м вод. ст.), в обратном трубопроводе - от 0,2 до 0,55 МПа (20-55 м вод. ст.). Давление в подающем трубопроводе наружной сети превышает предел прочности радиаторов, калориферов и других нагревательных приборов. Нагревательные приборы из обычного чугуна выдерживают рабочее давление р=0,6 МПа (60 м вод. ст.), стальные нагревательные приборы — р=0,6-1,0 МПа (60-100 м вод. ст.). Поэтому давление в каждом тепловом пункте при проектировании должно снижаться до значений, обеспечивающих каждой местной системе необходимую безопасность для радиаторов и требуемое располагаемое давление (разницу давлений в подающем и обратном трубопроводах). Необходимые потери давления в различных местных системах обычно следующие: для систем отопления ∆р= =0,01 МПа (1 м вод. ст.), вентиляции и кондиционирования воздуха ∆р=0,01-0,05 МПа (1-5 м вод. ст.), горячего водоснабжения и технологии ∆р=0,02-0,04 МПа (2-4 м вод. ст.), не считая потерь давления, вызываемых установленной аппаратурой регулирования расхода и давления теплоносителя. Если располагаемое давление в каждой отдельной системе не отрегулировано точно до необходимого значения, то исправная работа этой системы нарушается. Когда располагаемое давление в местной системе будет меньше необходимого, количество тепла, получаемое потребителем, уменьшится, поскольку уменьшится расход теплоносителя в системе. Когда располагаемое давление будет больше необходимого, работа системы окажется разрегулированной. Нагревательные приборы при тупиковой схеме системы отопления, расположенные ближе к тепловому пункту, получат больше тепла, чем необходимо, и наоборот, более удаленные получат его в недостаточном количестве. Если потери давления в местной системе не отрегулированы в тепловом пункте, то потребуется их отрегулировать в каждом отдельном стояке и у каждого нагревательного прибора. Это весьма сложно. Более правильно осуществлять основное регулирование давления в тепловом пункте, выполняя в местных системах только дополнительную, мелкую подрегулировку, необходимую также для устранения неточностей в расчете и монтаже системы. При недостаточном располагаемом напоре на вводе применяют насосы на перемычке или на подающей линии. Такие тепловые пункты используют в жилых и общественных зданиях без централизованного горячего водоснабжения. 20 Типовые схемы МТП с централизованным горячим водоснабжением (рис. 10) имеют дополнительные элементы – подогреватели первой и второй ступени 3 и 2 и циркуляционный насос 1. Соответствующие переключения запорной арматуры а и б обеспечивают работу подогревателей по последовательной и смешанной схемам. Рисунок 10 - Схема местного теплового пункта с двухступенчатым подогревателем горячего водоснабжения и зависимым элеваторным присоединением отопительной системы 21 Типовая схема МТП при открытой системе теплоснабжения показана на рис. 11. В смеситель 1 подается сетевая вода из подающей и обратной линий. МТП сооружают в подвальных помещениях теплофицируемых зданий. Если в МТП предусматривается установка циркуляционных или других насосов, то они должны проектироваться в выносных помещениях, например в пристройке к техническому подполью здания, что значительно удорожает строительную часть. Рисунок 11 - Схема местного теплового пункта при открытой системе теплоснабжения: 1 – смеситель горячего водоснабжения;2 - разводящая линия; 3 – циркуляционная линия. Центральные тепловые пункты Допускается устройство центральных тепловых пунктов (ЦТП) для присоединения систем теплопотребления одного здания, если для этого здания требуется устройство нескольких ИТП. Для промышленных и сельскохозяйственных предприятий при теплоснабжении от внешних источников теплоты и числе зданий более одного устройство ЦТП является обязательным, а при теплоснабжении от собственных источников теплоты необходимость сооружения ЦТП следует определять в зависимости от конкретных условий теплоснабжения. Мощность ЦТП не регламентируется. Центральный тепловой пункт (ЦТП) сооружают для нескольких зданий квартала или микрорайона, что позволяет вынести циркуляционные насосы систем горячего водоснабжения и весь узел приготовления горячей воды из подвалов домов в отдельно стоящее здание. Отопительные системы в каждом здании присоединяют к квартальной сети через элеваторы или через групповые водонагреватели. Применение ЦТП позволяет снизить давление в тепловых сетях после ЦТП, освобождает значительное число обслуживающего персонала и улучшает качество 22 обслуживания, сокращает количество автоматических регуляторов. Для жилых и общественных зданий необходимость устройства ЦТП определяется конкретными условиями теплоснабжения района строительства на основании техникоэкономических расчетов. В закрытых системах теплоснабжения рекомендуется предусматривать один ЦТП на микрорайон или группу зданий с расходом теплоты в пределах 12 - 35 МВт (по сумме максимального теплового потока на отопление и среднего теплового потока на горячее водоснабжение). При теплоснабжении от котельных мощностью 35 МВт и менее рекомендуется предусматривать в зданиях только ИТП. Теплоснабжение промышленных и сельскохозяйственных предприятий от ЦТП, обслуживающих жилые и общественные здания, предусматривать не рекомендуется. В состав проекта теплового пункта включается технический паспорт. Рассмотрим схему центрального теплового пункта (ЦТП) с независимым присоединением системы отопления (рис. 12). Рисунок 12 - Схема ЦТП с независимым присоединением системы отопления и двухступенчатым присоединением водоподогревателей горячего водоснабжения: 1–водоподогреватель II ступени системы горячего водоснабжения (ГВ); 2–циркуляционный насос системы ГВ; 3–водоподогреватель системы отопления (СО); 4,5–соответственно циркуляционный и подпиточный насосы СО; 6-водоподогреватель I ступени системы ГВ; 7,8задвижки; 9–регулятор расхода воды; Т1 и Т2–подающая и обратная линии тепловой сети; Т3 и Т4–подающий и циркуляционный трубопроводы системы ГВ; В1–трубопровод холодной водопроводной воды; К1 и К2–сетевая вода к калориферам системы вентиляции и после них 23 В схеме ЦТП (рис. 12) показано двухступенчатое присоединение к магистралям тепловой сети подогревателей горячего водоснабжения первой ступени 6 и второй ступени 1 и независимое присоединение системы отопления к тепловой сети, т.е. через водоподогреватель 3. Кроме того, в этой схеме предусмотрены циркуляционный насос 4 для системы отопления, подпиточный насос 5, регулятор расхода воды 9, действующий в зависимости от температуры наружного воздуха, и циркуляционный насос системы горячего водоснабжения. Перемычка с задвижкой 7 используется для работы подогревателя в летний период. На схеме указано место подключения к тепловой сети калориферов системы вентиляции. Независимая схема присоединения системы отопления используется в зданиях высотой 12 этажей и более. Присоединение систем потребления теплоты к тепловым сетям Присоединение систем потребления теплоты следует выполнять с учетом гидравлического режима работы тепловых сетей (пьезометрического графика) и графика изменения температуры теплоносителя в зависимости от изменения температуры наружного воздуха. Расчетная температура воды в подающих трубопроводах водяных тепловых сетей после ЦТП при присоединении систем отопления зданий по зависимой схеме должна приниматься равной расчетной температуре воды в подающем трубопроводе тепловых сетей до ЦТП, но не выше 150 оС. Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха должны присоединяться к двухтрубным водяным тепловым сетям, как правило, по зависимой схеме. По независимой схеме, предусматривающей установку водоподогревателей, допускается присоединять: - системы отопления 12-этажных зданий и выше (или более 36 м); - в открытых системах теплоснабжения при невозможности обеспечения требуемого качества воды; - системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха зданий для создания следующих гидравлических условий: а) обеспечения невскипания теплоносителя; б) обеспечения достаточного для циркуляции располагаемого напора в системе теплопотребления. Системы отопления зданий следует присоединять к тепловым сетям: - непосредственно при совпадении гидравлического и температурного режимов тепловой сети и местной системы. В этих условиях необходимо обеспечивать невскипаемость перегретой воды при динамическом и статическом режимах системы; 24 - через элеватор (при необходимости снижения температуры воды в системе отопления и располагаемом напоре перед элеватором, достаточном для его работы); - через смесительные насосы (при необходимости снижения температуры воды в системе отопления и располагаемом напоре, недостаточном для работы элеватора, а также при осуществлении автоматического регулирования системы). Если присоединение систем отопления и вентиляции к тепловым сетям осуществляется по зависимым схемам, следует предусматривать: а) при располагаемом напоре в тепловой сети перед тепловым пунктом, недостаточном для преодоления гидравлического сопротивления трубопроводов, и оборудования теплового пункта, и систем потребления теплоты после ТП, подкачивающие насосы на обратном трубопроводе перед выходом из теплового пункта. Если при этом давление в обратном трубопроводе присоединяемых систем будет ниже статического давления в этих системах, подкачивающий насос должен устанавливаться на подающем трубопроводе; б) при давлении в подающем трубопроводе тепловой сети перед тепловым пунктом, недостаточном для обеспечения невскипания воды (при рас-четной температуре), в верхних точках присоединенных систем потребления теплоты подкачивающие насосы на подающем трубопроводе на вводе в тепловой пункт; в) при давлении в подающем трубопроводе тепловой сети перед тепловым пунктом ниже статического давления в системах потребления теплоты подкачивающие насосы на подающем трубопроводе на вводе в тепловой пункт и регулятор давления «до себя» на обратном трубопроводе на выходе из теплового пункта; г) при статическом давлении в тепловой сети ниже статического давления в системах потребления теплоты - регулятор давления «до себя» на об-ратном трубопроводе на выходе из теплового пункта, а на подающем трубопроводе, на вводе в тепловой пункт, - обратный клапан; д) при давлении в обратном трубопроводе тепловой сети после теплового пункта ниже статического давления в системах потребления теплоты при различных режимах работы сети (в том числе при максимальном водоразборе из обратного трубопровода в открытых системах водоснабжения) - регулятор давления «до себя» на обратном трубопроводе, на выходе из теплового пункта; е) при давлении в обратном трубопроводе тепловой сети, после теплового пункта, превышающем допускаемое давление для систем потребления теплоты, отсекающий клапан на подающем трубопроводе, на вводе в тепло-вой пункт, а на обратном трубопроводе, на выходе из теплового пункта, - подкачивающие насосы с предохранительным клапаном; ж) при статическом давлении в тепловой сети, превышающем допускаемое давление для систем потребления теплоты, - отсекающий клапан на подающем 25 трубопроводе, после входа в тепловой пункт, а на обратном трубопроводе, перед выходом из теплового пункта, - предохранительный и обратный клапаны. Смесительные насосы для систем отопления устанавливаются: а) на перемычке между подающим и обратным трубопроводами при располагаемом напоре перед узлом смешения, достаточном для преодоления гидравлического сопротивления системы отопления и тепловых сетей, после ЦТП, и при давлении в обратном трубопроводе тепловой сети, после теплового пункта, не менее чем на 0,05 МПа выше статического давления в системе отопления; б) на обратном трубопроводе, перед узлом смешения, или на подающем трубопроводе, после узла смешения, при располагаемом напоре перед узлом смешения, недостаточном для преодоления гидравлического сопротивления, указанного в подпункте «а». Системы вентиляции и кондиционирования воздуха зданий присоединяются к тепловым сетям: - непосредственно, когда не требуется изменения расчетных параметров теплоносителя; - через смесительные насосы - при необходимости снижения температуры воды в системах вентиляции и кондиционирования воздуха; для поддержания постоянной температуры воды, поступающей в калориферы второго подогрева систем кондиционирования воздуха, а также для обеспечения невскипания воды в верхних точках трубопроводов и калориферов систем вентиляции и кондиционирования воздуха. В тепловых пунктах потребителей теплоты с зависимым присоединением систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, в которых режим теплопотребления не обеспечивается принятым на источнике теплоты центральным качественным регулированием отпуска теплоты, следует предусматривать корректирующие насосы или регулируемые элеваторы, осуществляющие снижение температуры воды после ЦТП или ИТП в соответствии с графиками температур теплоносителя в этих системах. При этом изменение температуры воды производится автоматически регулятором подачи теплоты. В тепловых пунктах потребителей теплоты с независимым присоединением систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха для регулирования в соответствии с расчетным графиком температуры воды после водоподогревателей следует предусматривать регулятор подачи теплоты на отопление. Циркуляционные насосы при независимой системе теплоснабжения устанавливаются на обратном трубопроводе от систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха перед водоподогревателем. Общественное здание с тепловым потоком на вентиляцию более 0,5 МВт следует присоединять к тепловым сетям в ЦТП отдельно от жилых и общественных зданий с тепловым потоком на вентиляцию менее 0,5 МВт каждое. ИТП такого общественного 26 здания должен обеспечивать работоспособность всех систем теплопотребления здания. Предусматривать самостоятельные трубопроводы от ЦТП к зданию для присоединения отдельно систем вентиляции не рекомендуется. При присоединении к ЦТП группы зданий с независимым присоединением систем отопления и вентиляции следует предусматривать установку в ЦТП общего водоподогревателя. Расчетная температура воды после водоподогревателя в этом случае должна приниматься, в зависимости от радиуса действия тепловых сетей после теплового пункта, как правило, на 10-30 оС ниже принятой в сетях до водоподогревателя со смесительным устройством в ИТП, обеспечивающим требуемое снижение температуры воды в системах отопления. Заполнение и подпитку водяных тепловых сетей после ЦТП и систем потребления теплоты, присоединяемых к тепловым сетям по независимой схеме, следует водой из обратного трубопровода тепловой сети подпиточным насосом или без него, если давление в обратном трубопроводе тепловой сети достаточно для заполнения местной системы. При обосновании допускается подпитка указанных систем из подающего трубопровода тепловой сети с обеспечением защиты этих систем от превышения в них давления и температуры воды, а в открытых системах теплоснабжения - и из системы горячего водоснабжения. Подпитка водой из водопровода не допускается. 1.4 Тепловые сети Тепловыми сетями называется система теплопроводов для передачи теплоносителей от источников теплоснабжения до абонентских вводов потребителей тепла. Теплопроводы состоят из стальных труб с тепловой изоляцией от теплопотерь в окружающую среду, подвижных и неподвижных опор, несущих и фиксирующих положение труб, компенсаторов, воспринимающих температурные удлинения теплопроводов, запорной, регулировочной и дренажной арматуры, контрольноизмерительных приборов, противокоррозионных и противовлажностных устройств и покрытий. Они прокладываются под землей в каналах и бесканально, на открытом воздухе на мачтах, кронштейнах и низких опорных конструкциях, в помещениях на кронштейнах, подвесках и в каналах. Наиболее часто применяется подземная прокладка теплопроводов, которая не нарушает архитектурного ансамбля, не мешает движению людей и транспорта и позволяет снизить теплопотери благодаря теплоизолирующим свойствам грунта. Недостатком подземных прокладок является опасность увлажнения теплопроводов с последующими разрушением тепловой изоляции и коррозией труб. Поэтому там, где грунтовые воды очень высоки, где вечная мерзлота или где имеются просадочные 27 грунты, иногда предпочитают прокладку теплопроводов на открытом воздухе, особенно если она не портит архитектурного ансамбля местности. Если на пути трассы теплопроводов находится здание, то их целесообразно проложить внутри этого здания, не мешая его нормальному функционированию. Прокладки внутри зданий удобно осуществлять в подвалах или полуподвалах, что позволит сэкономить средства на строительные работы при сооружении теплосетей. Тепловая энергия в виде горячей воды или пара транспортируется от источника теплоты (ТЭЦ или котельной) к тепловым потребителям по специальным теплопроводам, называемым тепловыми сетями. Тепловая сеть представляет собой теплопроводы – сложные сооружения, состоящие из соединенных между собой сваркой стальных труб, тепловой изоляции, компенсаторов тепловых удлинений, запорной и регулирующей арматуры, строительных конструкций, подвижных и неподвижных опор, камер, дренажных и воздухоспускных устройств. Водяные тепловые сети классифицируют по следующим признакам: 1. По количеству параллельно проложенных теплопроводов тепловые сети могут быть одно-, двух- и многотрубными. Однотрубные сети наиболее экономичные и простые. В них сетевая вода после систем отопления и вентиляции должна полностью использоваться для горячего водоснабжения. Двухтрубные тепловые сети состоят из подающего и обратного теплопроводов. В трехтрубных сетях две трубы используют в качестве подающих для подачи теплоносителя с разными тепловыми потенциалами, а третью трубу – в качестве общей обратной. В четырехтрубных сетях одна пара теплопроводов обслуживает системы отопления и вентиляции, а другая – систему горячего водоснабжения и технологические нужды. В настоящее время наибольшее распространение получили двухтрубные тепловые сети. 2. По способу приготовления воды для горячего водоснабжения тепловые сети разделяются на закрытые и открытые. В закрытых сетях для горячего водоснабжения используется водопроводная вода, нагреваемая сетевой водой в водоподогревателях. При этом сетевая вода возвращается на ТЭЦ или в котельную. В открытых сетях вода для горячего водоснабжения разбирается потребителями непосредственно из тепловой сети и после ее использования в сеть уже не возвращается. 3. По направлению прокладывания тепловые сети подразделяют магистральные тепловые сети, представляющие собой главные теплопроводы, расположенные на участке от районного источника тепла до каждого микрорайона и крупного предприятия, и от которых ответвляются все остальные тепловые сети; распределительные или межквартальные тепловые сети, ответвляющиеся от магистральных тепловых сетей, распределяют и транспортируют теплоноситель ко всем кварталам города и предприятиям средней величины. Теплопроводы 28 распределительных тепловых сетей, как правило, обладают меньшим диаметром и длиной, чем магистральные, но в отдельных случаях в начальных участках могут иметь больший диаметр, чем теплопровод конечного участка магистральной сети; внутриквартальные тепловые сети, ответвляющиеся от распределительных или непосредственно от магистральных тепловых сетей и заканчивающиеся в ТП потребителей тепла, куда они доставляют приготовленный в источнике тепла теплоноситель. Трассирование тепловых сетей на плане и профиле города начинают с магистральных сетей, от которых зависит правильное построение распределительных и внутриквартальных сетей. Магистральные сети разделяют на радиальные и кольцевые. Радиальные (тупиковые) сети сооружают (рис.13,а) с постепенным уменьшением диаметров теплопроводов в направлении от источника теплоты. Такие сети наиболее простые и экономичные по начальным затратам. Их основной недостаток – отсутствие резервирования. Во избежание перерывов в теплоснабжении в случае аварии должно предусматриваться резервирование подачи теплоты за счет устройства перемычек между тепловыми сетями смежных районов. Для предприятий, в которых не допускается перерыв в теплоснабжении, применяют кольцевые (с двухсторонней подачей) схемы тепловых сетей (рис.13,б). Рис. 13 - Схемы тепловых сетей: тупиковая (а) и кольцевая (б): 1–лучевой магистральный теплопровод; 2–тепловые потребители; 3-перемычки; 4–районные (квартальные) котельные; 5–секционирующие камеры; 6–кольцевая магистраль; 7–центральные тепловые пункты; 8–промышленные предприятия 4. По способу прокладки тепловые сети делятся на подземные и наземные (воздушные). Надземная прокладка труб (на отдельно стоящих мачтах или эстакадах, на кронштейнах, заделываемых в стены здания) применяется на территориях промышленных предприятий, при сооружении тепловых сетей вне черты города, при 29 пересечении оврагов и т.д. Надземная прокладка рекомендуется при высоком стоянии грунтовых вод. Преобладающим способом прокладки трубопроводов тепловых сетей является подземная прокладка: в проходных каналах и коллекторах совместно с другими коммуникациями; в полупроходных и непроходных каналах; бесканальная (в защитных оболочках различной формы и с засыпной теплоизоляцией). Наиболее совершенный, но и дорогой способ представляет собой прокладка в проходных каналах (рис. 14), которые применяют при наличии нескольких теплопроводов больших диаметров. Полупроходные каналы состоят из стеновых блоков Г-образной формы, железобетонных днищ и перекрытий. Строят их под проездами с интенсивным уличным движением, под железнодорожными путями и т.д. Высота их обычно не превышает 1600 мм, ширина прохода между трубами - 400500 мм. В практике централизованного теплоснабжения наиболее широко применяются непроходные каналы (рис. 14,а), состоящие из лотков и железобетонных плит перекрытия (14,б) Рисунок 14 - Подземная прокладка теплопроводов: а–непроходной канал; б–проходной канал По трассе подземного теплопровода устраивают специальные камеры и колодцы для установки арматуры, измерительных приборов, сальниковых компенсаторов, а также ниши для П-образных компенсаторов. Подземный трубопровод прокладывают на скользящих опорах. Бесканальный способ прокладки теплопровода (рис. 15) – самый дешевый, позволяющий уменьшить на 30-40% стоимость тепловых сетей и расход строительных материалов. Блоки теплопроводов изготавливают на заводе, их монтаж на трассе сводится к укладке автокраном блоков в траншею и сварке стыков. 30 Рисунок 15 - Бесканальная прокладка теплопроводов в монолитных оболочках из армированного пенобетона:1 – армопенобетонная оболочка; 2 – песчаная подсыпка; 3 – бетонная подсыпка; 4 – грунт Заглубление тепловых сетей от поверхности земли или дорожного покрытия до верха перекрытия канала или коллектора принимается, м: при наличии дорожного покрытия – 0,5; без дорожного покрытия – 0,7; до верха оболочки бесканальной прокладки – 0,7; до верха перекрытия камер – 0,3. В настоящее время более 80% тепловых сетей проложены в непроходных каналах, около 10% - надземные, 4% - в проходных каналах и тоннелях и около 6% бесканальные. Трубы для теплопроводов применяются стальные цельнотянутые или сварные. Они обладают высокой прочностью, но подвержены внешней и внутренней коррозии, поэтому требуют специальной защиты. Соединяют трубы сваркой с помощью толсто обмазанных электродов или под слоем флюсов, или в атмосфере инертных газов. Такие соединения достаточно прочны, надежны и недороги. Соединения с помощью фланцев применяются только для соответствующих деталей или оборудования теплопроводов (задвижки, насосы, водоподогреватели). Прокладки фланцевых соединений теплопроводов выполняются из паронита толщиной не более 2…3 мм. Подвижные опоры для теплопроводов выполняются скользящими или катковыми. Первые обычно применяются в подземных конструкциях, вторые — при надземных прокладках на мачтах и других несущих конструкциях, в которых нежелательно иметь большие горизонтальные усилия от реакции сил трения в подвижных опорах. Коэффициент трения в скользящей опоре составляет 0,4…0,5, а в катковой — 0,05…0,1. Расстояния между подвижными опорами устанавливаются так, чтобы напряжение в трубах от прогиба под тяжестью собственной массы не превосходило 200…250 кг/см2. Неподвижные (мертвые) опоры фиксируют положение отдельных участков теплопроводов, распределяя температурные удлинения труб между компенсаторами, не допуская значительных перемещений труб в местах разветвлений и ответвлений к абонентским вводам. Они выполняются в виде сварных конструкций, если заделываются непосредственно в грунт или опираются на стенки непроходных каналов теплосетей. Расстояния между неподвижными опорами равны компенсирующей способности отдельных компенсаторов или расстояниям между 31 смежными ответвлениями. Последние следует так распределять по трассе сети, чтобы расстояния между мертвыми опорами не были слишком малы (не менее 50 м). Компенсация температурных удлинений труб выполняется сальниковыми (рис. 16) и гнутыми (рис. 17) компенсаторами, а также Г- и Z-образными изгибами теплопроводов. Сальниковый компенсатор представляет собой два телескопически вставленных друг в друга патрубка с уплотнением зазора между трубами сальниковой набивкой или резиновым самоуплотняющим манжетом. Рисунок 16 – Сальниковый компенсатор Гнутые компенсаторы, выполняемые обычно в виде П, обладая упругой деформацией, позволяют теплопроводам свободно удлиняться при нагревании. Компенсирующая способность сальниковых и гнутых компенсаторов достигает 200 мм и более. Для увеличения компенсирующей способности гнутых компенсаторов им дают предварительную растяжку наполовину компенсирующей способности. Для этого перед сваркой компенсатора с трубами его растягивают домкратом или талью и вставляют в створ деревянную или металлическую распорку соответствующей длины. Сальниковые компенсаторы для большей компактности выполняются сдвоенными. Рисунок 17 – Гнутый П-образный компенсатор Трассировку теплопроводов иногда проектируют так, что вся компенсация температурных удлинений достигается только изгибами трубопроводов. 32 Преимущества гнутых и естественных компенсаторов перед сальниковыми заключаются в отсутствии необходимости их обслуживания, передачи сил внутреннего давления теплоносителя на неподвижные опоры, опасности утечек теплоносителя через компенсаторы. Гнутые компенсаторы занимают по ширине больше места, чем сальниковые, и поэтому неприменимы при прокладке теплопроводов в местах с большим количеством различных подземных коммуникаций. Кроме того, гнутые компенсаторы имеют значительно большие (в 4…6 раз) гидравлические сопротивления. Для обслуживания сальниковых компенсаторов при подземных прокладках следует делать специальные камеры, а при надземных — специальные площадки обслуживания с лестницами. В качестве запорной арматуры для теплопроводов применяются задвижки и вентили. Запорная арматура необходима также для секционирования сети на участки для удобства ремонта и ликвидации аварий. Задвижки устанавливают на всех крупных ответвлениях от основных магистралей, прямолинейных участках через каждые 300…500 м и ответвлениях к абонентам, если их длина превышает 20 м. Гидравлическое сопротивление задвижек меньше, чем у вентилей. Дренажная арматура необходима для спуска и напуска воды в теплопроводы. Теплопроводы прокладываются с уклоном не менее трех тысячных по ходу теплоносителя или уклону местности. В каждом отсекаемом задвижками участке внизу должна быть спускная задвижка для выпуска воды (конденсата), а в верхней точке – вентиль для выпуска (при заполнении) или напуска (при опорожнении) воздуха. Размеры дренажной арматуры выбирают в зависимости от желаемых скоростей опорожнения или заполнения теплопроводов. Контрольно-измерительные приборы на теплопроводах (манометры, термометры) устанавливают в важнейших узловых и концевых точках для проверки гидравлического сопротивления и теплопотерь. Тепловая изоляция теплопроводов играет большую роль в экономике централизованного теплоснабжения. Благодаря ей потери тепла при транспортировании его на большие расстояния составляют 3…8 %. Она позволяет уменьшать потери тепла надземных прокладок в 10…20, а подземных - в 3…5 раз. В качестве термоизоляционных материалов для тепловой изоляции применяются высокоэффективные материалы с коэффициентом теплопроводности 0,21…0,42 кДж/(м·ч·град) (минеральная вата, минеральный войлок, пенобетон, асбестоцементные, асбестотрепельные и асбестомагнезиальные материалы и изделия, пористая керамика, асфальтиты, пористые пластмассы и пр.). Термоизоляционные материалы (рис. 18) накладывают на трубу в виде готовых сегментов или полуцилиндров (сегментная изоляция), обвертывают ее войлоком или шнуром (оберточная изоляция), набивают в различные оболочки из металла, асбестоцемента, керамики и пластмасс волокнами и сыпучими материалами 33 (набивная изоляция), засыпают и заливают в конструкции каналов (засыпная и литая изоляции). Сегментные и оберточные изоляции для повышения прочности, а иногда и водонепроницаемости защищают различными битумными покрытиями (гидроизол, металлизол, бризол), или штукатурят цементными растворами по металлической сетке, или гипсуют и красят по температуроустойчивым тканям. Рисунок 18 – Термозоляция теплопровода: 1 – асбестоцементная штукатурка; 2 – штучные изделия; 3 – антикорозионное покрытие; 4 – стяжные кольца из проволоки или металлической ленты Подземные теплопроводы при большом их числе, необходимости постоянного обслуживания или периодического расширения прокладывают в проходных каналах из сборного железобетона или при небольшом объеме работ из кирпича с железобетонным перекрытием. При параллельной прокладке небольшого числа труб теплопроводы укладывают в непроходных каналах из сборного железобетона или кирпича или бесканально в термоизоляционных конструкциях непосредственно в грунт. Бесканальные конструкции значительно дешевле канальных, но их термоизоляция требует в сырых грунтах более качественной защиты от увлажнения, а трубопроводов — от коррозии. При высоком уровне грунтовых вод применяют дренажные устройства, не допускающие проникновения воды в термоизоляционные конструкции и теплопроводы. Дренируемые воды должны удаляться в водостоки или канализацию вследствие естественной разности высот или насосами. Для обслуживания сальниковых компенсаторов, задвижек и дренажной арматуры в непроходных канальных и бесканальных конструкциях устраивают смотровые камеры и колодцы из сборных железобетонных изделий или кирпича. Большие камеры снабжаются двумя, а иногда и большим количеством люков. В камерах должна быть лестница или скобы против каждого люка для спуска и подъема людей, а также устраивают приямки для сбора и периодической откачки воды, которая может попасть в камеру через неплотности соединения трубопроводов или 34 из грунта, если нет возможности ее отводить непосредственно в водостоки и канализацию. Надземные теплопроводы прокладывают, как правило, на сборных железобетонных мачтах на высоте, обеспечивающей свободное движение транспорта. В пролетах (20…25 м) трубы поддерживаются жесткими или шарнирными металлическими конструкциями. Иногда надземные конструкции можно делать на низких опорах из сборного железобетона. Прокладки вдоль стен зданий могут выполняться на кронштейнах из стальных балок, заделанных в стены. 35 Система отопления Микроклиматом помещения называется совокупность теплового, воздушного, влажностного режимов помещений в их взаимосвязи. Тепловой режим определяется с помощью двух параметров: температуры внутреннего воздуха помещений и радиационной температурой, представляющую собой осредненную температуру ограждающих конструкций. Воздушный режим помещений определяется подвижностью воздуха, т.е. скоростью перемещений в помещении воздушных масс. Влажностный режим помещений определяется относительной влажностью помещений. Сочетание этих параметров, при которых отсутствуют напряжения в системе терморегуляции человека, называется комфортным или оптимальным. В результате протекания в организме человека процесса обмена веществ освобождается энергия в виде теплоты. Эта теплота путем конвекции (т. е. путем переноса теплоты при перемещении и перемешивании частиц газа или жидкости), теплопроводности (т.е. процесса переноса теплоты при непосредственном контакте и соударении частиц вещества), а также излучения и испарения должна быть передана окружающей среде, так как организм человека стремится к сохранению постоянной и равной 36,6 °C температуры тела. Поддержание постоянной температуры организма обеспечивает физиологическая система терморегуляции. Для нормальной жизнедеятельности человека должен быть тепловой баланс между количеством теплоты, вырабатываемой организмом человека, и теплотой, отдаваемой в окружающую среду. Интенсивность теплоотдачи организмом человека зависит от параметров микроклимата помещения. Если один из показателей превышает нормы, то в системе терморегуляции человека возникли напряжения, а условия называются дискомфортным. Зона помещения, в которой человек находится большую часть рабочего времени, называется рабочей зоной или зоной обслуживания, так как в этой зоне поддерживаются требуемые параметры микроклимата помещения. Тепловой режим в помещении принято характеризовать двумя условиями комфортности. Первое условие комфортности тепловой обстановки помещения определяет область соотношений параметров внутреннего воздуха tв и радиационной температуры tR в рабочей зоне помещения, при котором человек, находящийся в центре рабочей зоны, не испытывает ни переохлаждения, ни перегрева. Второе условие комфортности определяет допустимые температуры нагретого или охлаждённого оборудования, при которой находящийся возле него человек не испытывает переохлаждения или перегрева. При определении расчетных метеорологических условий в помещении учитываются способность человеческого организма к акклиматизации в разное время года, интенсивность выполняемой работы и характер тепловыделений в помещении. Расчетные параметры воздуха нормируются в зависимости от периода года. Различают три периода года: теплый, холодный и переходный. Холодный период 36 года характеризуется среднесуточной температурой наружного воздуха ниже +8 °С, теплый - при tнв выше +80 С, переходный – tнв = +80 С. По интенсивности труда все виды работ делятся на три категории в зависимости затрат энергии: легкие (до 172 Вт), средней тяжести (172-193 Вт) и тяжелые (более 293 Вт). Отопление зданий начинают при устойчивом (в РФ - в течение 5 суток) понижении температуры наружного воздуха до 8 °С и ниже, когда теплопоступление в помещение уже недостаточно для поддержания нормальной температуры. Заканчивают отопление при устойчивом повышении температуры наружного воздуха выше 8 °С также в течение 5 суток. Продолжительность отопления зданий в холодное время года - отопительный сезон. Расчетная температура наружного воздуха при проектировании систем отопления - средняя температура наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 – tн5. В этих условиях температура внутренней поверхности наружных ограждений τв самая низкая, а теплопотери через наружные ограждения Qогр наибольшие. Если для расчетных условий выбрать тепловую мощность отопительных установок с целью обеспечения теплового комфорта, то можно поддерживать требуемые условия в помещениях в течение остального, более теплого времени отопительного сезона. В таблице 1 и 2 приведены соответственно допустимые и оптимальные параметры воздуха для промышленных, жилых, общественных и административнобытовых помещений. Таблица 1 – Допустимые параметры воздуха в производственных, жилых, общественных и административно-бытовых помещениях для холодного периода года и переходных условий по СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» Температура воздуха tв, °С Скорость Относительная движения на влажность на Категория работ постоянных вождуха воздуха φв, %, непостоянных υв, м/с, не рабочих не более рабочих местах более местах 1. Производственные помещения Легкая Ia 21-25 18-26 0,1 Iб 20-24 17-25 0,2 Средней тяжести 75 IIa 17-23 15-24 0,3 IIб 15-21 13-23 0,4 Тежелая III 13-19 12-20 0,5 2. Жилые, общественные и административно-бытовые помещения 18*-22 0,2 65 37 Примечание *) Не ниже 14 °С – для общественных и административно-бытовых помещений с пребыванием людей в уличной одежде. Таблица 2 - Оптимальные параметры воздуха в производственных, жилых, общественных и административно-бытовых помещениях на постоянных и непостоянных рабочих местах для холодного периода года и переходных условий по СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» Категория работ Температура воздуха tв, °С Скорость движения вождуха υв, м/с, не более Относительная влажность воздуха φв, %, не более 1. Производственные помещения Легкая Ia 22-24 0,1 Iб 21-23 0,1 Средней тяжести 40-60 IIa 18-20 0,2 IIб 17-19 0,2 Тежелая III 16-18 0,5 2. Жилые, общественные и административно-бытовые помещения 20*-22 0,2 45-30 *) Примечание Нормы установлены для людей, находящихся в помещении более 2 ч непрерывно. Системы инженерного оборудования зданий для создания и обеспечения микроклимата помещений Требуемый микроклимат в помещении создается следующими системами инженерного оборудования зданий: отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Система отопления - это комплекс инженерных устройств, предназначенный для получения (выработки) теплоты, её переноса с помощью теплоносителя по теплопроводам и передачи её от теплоносителя к окружающему внутреннему воздуху помещения через стенки нагревательных приборов. Система отопления предназначена для поддержания в холодный период года требуемой температуры воздуха в помещении, т.е. для обеспечения теплового режима здания. Система отопления состоит из теплогенератора, служащего для получения теплоты и передачи её теплоносителю, системы теплопроводов для транспортировки по ним теплоносителя от теплогенератора отопительным приборам и отопительных приборов, передающих теплоту от теплоносителя воздуху и ограждающим конструкциям помещения. Система вентиляции - это комплекс инженерных устройств и конструктивных элементов, предназначенных для удаления из помещения загрязнённого воздуха и 38 подачу в помещение чистого воздуха. При этом расчетная температура внутреннего воздуха не должна изменяться. Система вентиляции состоит из устройств для нагревания, увлажнения и осушения приточного воздуха. Система кондиционирования воздуха служит для создания и поддержания на определенном уровне улучшенных параметров микроклимата помещения, т. е. заданных параметров воздуха: температуры, влажности и чистоты при допустимой скорости движения воздуха в помещении независимо от изменяющихся наружных метеорологических условий и переменных во времени вредных выделений в помещении. Она состоит из устройств термовлажностной обработки воздуха, очистки его от пыли, биологических загрязнений и запахов, перемещения и распределения воздуха в помещении, автоматического управления оборудованием и аппаратурой. Требования, предъявляемые к системам отопления Гигиенические исследования микроклимата помещений и влияния изменения его отдельных параметров на организм человека позволили выработать основные требования, предъявляемые к системам отопления: 1. Санитарно-гигиенические - заключаются в поддержании равномерной температуры помещения, ограничении температуры нагревательной поверхности отопительных приборов и возможности их очистки. 2. Строительные - заключаются в соответствии системы отопления с архитектурно-планировочным решением здания, увязка размеров и размещения системы отопления со строительными конструкциями и другими коммуникациями. 3. Монтажные - заключаются в обеспечении монтажа системы индустриальными методами, монтаж системы должен вестись из унифицированных деталей заводского изготовления при минимальном количестве типоразмеров. 4. Эксплуатационные - заключаются в простоте и удобстве обслуживания системы отопления с минимальным количеством ремонтов, надежности, безопасности и бесшумности действия. 5. Экономические - заключаются в обеспечении минимума затрат как при монтаже системы, так и при ее эксплуатации, на изготовление системы отопления должно расходоваться минимальное количество материала. 6. Эстетические - заключаются в соответствии внешнего облика отопительных приборов интерьеру помещения, а занимаемая ими площадь должна быть минимальной. 39 Классификация систем отопления Все системы отопления классифицируются по следующим признакам: 1. По радиусу действия системы отопления подразделяются на центральные и местные. Центральные системы отопления предназначены для отопления нескольких помещений из одного теплового пункта, где находится теплогенератор (котельная, ТЭЦ). В таких системах теплота вырабатывается в теплоэлектрогенераторе, который располагается за пределами обслуживаемого помещения и транспортируется по теплопроводу с помощью теплоносителя к отопительным приборам, которые расположены внутри помещения, а теплоноситель возвращается в теплопункт. Примером центральной системы отопления может служить система водяного отопления зданий с подачей теплоносителя от ТЭЦ. Местные системы отопления, в которых все три элемента расположены в обслуживаемом системой отопления помещении и конструктивно объединены в одном устройстве, где происходит получение, перенос и передача теплоты. Такой системой является отопительная печь, в которой теплогенератор представляет собой топливник, теплопроводами являются газоходы (дымоходы), а отопительными приборами - стенки печи. 2. По виду теплоносителя, циркулирующего в системе системы отопления подразделяются на водяные, паровые, комбинированные и воздушные. 3. По способу перемещения теплоносителя они бывают с естественной циркуляцией или гравитационные за счет разности плотностей нагретого и холодного теплоносителя и системы с искусственной циркуляцией, где движение теплоносителя осуществляется под напором, созданным насосом. 4. По параметрам теплоносителя водяные системы подразделяются на высокотемпературные c температурой воды, нагретой свыше 100 оС, и низкотемпературные - с температурой нагрева воды до 100 оС. Паровые системы бывают: высокого, низкого давления и вакуум-паровые. 5. По виду прокладки трубопроводов в помещении: вертикальные и горизонтальные. 6. По способу подачи теплоносителя в отопительные приборы: • однотрубные (последовательно протекает через все приборы); • двухтрубные (каждый отопительный прибор отдельно присоединяется к двум стоякам - подающему и обратному)(параллельное присоединение). Теплоносителем для системы отопления может быть любая среда, обладающая хорошей способностью аккумулировать тепловую энергию и изменять теплотехнические свойства, подвижная, дешевая, не ухудшающая санитарные условия в помещениях, позволяющая регулировать отпуск теплоты, в том числе автоматически. 40 Классификация систем водяного отопления Системы отопления классифицируют по следующим основным признакам: 1) по способу создания циркуляции: с естественной циркуляцией, в которой движение воды происходит за счет разности плотностей нагретой воды, поступающей в систему отопления и охлажденной воды после отопительных приборов; искусственные, где движение воды в циркуляционном контуре происходит под действием напора, создаваемого насосом; 2) по схеме присоединения отопительных приборов в стояк или ветвь системы водяного отопления подразделяются на: двухтрубные, в которых горячая вода поступает в приборы по одним (подающим) стоякам, а охлаждённая вода отводится по другим (обратным) стоякам, т. е. отопительные приборы по ходу движения теплоносителя подключены по параллельной схеме; однотрубные, в которых горячая вода поступает в приборы и охлаждённая вода из них отводится по одному стояку, т.е. отопительные приборы подключены по теплоносителю по последовательной схеме; 3) по месту расположения подающих и обратных магистралей они бывают: системы с верхним расположением подающих магистралей (верхней разводкой), в которых подающие магистрали располагаются на чердаках зданий, технических этажах или при их отсутствии под потолком верхнего этажа, а обратные магистрали - в подвалах, технических подпольях или в каналах под полом 1-го этажа; 41 1 — котел; 2 — главный стояк; 3 — подающая магистраль; 4 — радиатор; 5 — обратный стояк; 6 — обратная линия; 7 — циркуляционный насос; 8 — вентиль; 9 — расширительная труба; 10 — расширительный бак; 11 — переливная труба; 12 — воздухосборник системы с нижним расположением обоих магистралей (нижней разводкой), в которых и подающая, и обратная магистрали располагаются в подвалах, технических подпольях или в каналах под полом 1-го этажа; 1 — котел; 2 — подающая магистраль; 3 — подающий стояк; 4 — радиатор; 5 — обратный стояк; 6 — обратная линия; 7 — циркуляционный насос; 8 — воздушная линия; 9 — вентиль; 10 — расширительная труба; 11 — расширительный бак; 12 — переливная труба; 13 — воздухосборник 42 4) по направлению объединения отопительных приборов как двухтрубные, так и однотрубные системы могут быть: вертикальные, в которых приборы, расположенные на разных этажах, последовательно присоединяются к общему вертикальному теплопроводу-стояку; горизонтальные, в которых отопительные приборы одного этажа присоединяются к общей горизонтальной ветви; 5) по направлению движения воды в магистралях: тупиковые, в которых вода в подающей и обратной магистралях движется в разных направлениях; с попутным движением воды, в которых направление потоков движения воды в подающей и обратной магистралях совпадают. Основные элементы и принцип работы водяной системы отопления Рассмотрим на примере двухтрубной системы водяного отопления с верхней разводкой и естественной циркуляцией (рисунок 19). Нагретая в теплогенераторе (котле) К вода поступает через главный стояк 1 в подающие магистрали (соединительные трубопроводы между главным стояком и подающими стояками) 2, а затем в подающие стояки 4 (соединительные трубы между подающими магистралями и подающими подводками). Затем горячая вода поступает 43 через подающие подводки 6, представляющие собой соединительные трубопроводы между стояками и отопительными приборами, в отопительные приборы 10, через стенки которых происходит процесс теплопередачи от горячего теплоносителя (воды) к внутреннему воздуху помещения. В результате вода в приборах охлаждается и по отводящим (обратным) подводкам 14 поступает в обратные стояки 11, присоединённые к обратным магистралям, по которым подается в котел и вновь нагревается. Далее циркуляция происходит по замкнутому циркуляционному кольцу К-1-2-9-13-10-14-15-К. Рисунок 19 - Схема двухтрубной системы водяного отопления с верхней разводкой и естественной циркуляцией К-котел (теплогенератор); 1-главный стояк; 2-подающие магистрали; 3-сигнальный трубопровод; 4расширительный бак; 5-переливная труба; 6-циркуляционный трубопровод; 7-вентили или краны на стояках; 8-тройники с пробкой, верхние для выпуска воздуха, нижние - для спуска воды; 9-подающие стояки; 10-отопительные приборы; 11-обратные стояки; 12-регулировочные краны на подводках к отопительным приборам; 13-подающие подводки; 14-обратные подводки; 15-обратные магистрали; 16запорные вентили на магистралях; 17-трубопровод для заполнения системы водой; 18-трубопровод для выпуска воды из системы; 19-соединительный (расширительный) трубопровод. Поскольку система отопления является гидравлически замкнутой, она имеет постоянную вместимость трубопроводов, приборов, арматуры, т.е. постоянный объём заполняющей её воды. При нагревании вода расширяется, её объем увеличивается и в системе повышается гидростатическое давление, а поскольку система обладает значительной высотой, оно может превысить предел механической прочности труб (60 м) и произойдет разрыв трубопровода. Для предотвращения этого явления прирост объема воды вмещает расширительный бак 4, в который вода поступает по расширительному трубопроводу 19. Расширительный бак предназначен также для удаления через него воздуха в атмосферу как при заполнении системы водой, так и в период её эксплуатации (в случае открытого расширительного бака). Он представляет 44 собой металлическую ёмкость цилиндрической формы со съёмной крышкой и патрубками для присоединения следующих трубопроводов: переливного трубопровода 5 для сброса избыточного количества воды при переполнении расширительного бака в канализационную сеть, циркуляционного трубопровода 6, который служит для предотвращения замерзания воды в расширительном баке и в соединительном (расширительном) трубопроводе 19, а также сигнального трубопровода 3, который служит для контроля заполнения системы водой. Заполнение системы перед пуском в действие производится холодной водой из водопровода 17. Затем вода поступает по обратным магистралям 15, обратным стоякам 11, подающим магистралям 2 в расширительный бак 4. О заполнении системы судят по сигнальному трубопроводу 3. При заполнении системы кран на сигнальном трубопроводе открыт. Как только через кран на сигнальном трубопроводе начинает поступать вода в раковину, находящуюся в котельной, кран закрывают и прекращают заполнение системы водой. При недостаточном прогреве приборов вследствие засорения трубопровода или арматуры, а также в случае появления утечки вода из отдельных стояков может быть спущена без опорожнения и прекращения работы других участков системы. Для этого закрывают вентили или краны 7 на стояках. Из тройника 8, установленного в нижней части стояка, выворачивают пробку и к штуцеру тройника присоединяют гибкий шланг, по которому вода из теплопровода и приборов стекает в канализацию. Чтобы вода быстрее стекала, из верхнего тройника 8 выворачивают пробку. Полное опорожнение системы происходит после окончания отопительного периода через трубопровод 18. Для отключения магистральных трубопроводов в случае ремонта служат вентили 16. Для регулирования теплоотдачи отопительных приборов на подающих подводках устанавливают краны двойной регулировки 12. 45
