6 1. ПРИСОЕДИНЕНИЕ СИСТЕМ ПОТРЕБЛЕНИЯ ТЕПЛОТЫ К ТЕПЛОВЫМ СЕТЯМ Тепловой пункт — один из главных элементов системы централизованного теплоснабжения зданий, играющий роль связующего звена между тепловыми сетями и потребителем теплоты. В тепловом пункте предусматривается размещение теплообменного и насосного оборудования, запорной и регулирующей арматуры, контрольно измерительных приборов, приборов 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 от тепловых сетей; 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 одновременно осуществляться все вышеперечисленные функции или только их часть. [4] Все тепловые пункты подразделяются на: индивидуальные тепловые пункты (ИТП) — для присоединения систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологических теплоиспользующих установок одного здания или его части; 7 центральные тепловые пункты (ЦТП) — для присоединения систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологических теплоиспользующих установок двух зданий или более. Допускается устройство ЦТП для присоединения систем теплопотребления одного здания, если для этого здания требуется устройство нескольких ИТП. Далее речь пойдет только об индивидуальных тепловых пунктах (ИТП). Устройство ИТП обязательно для каждого здания независимо от наличия ЦТП, при этом в ИТП предусматриваются только те функции, которые необходимы для присоединения систем потребления теплоты данного здания и не предусмотрены в ЦТП. 1.1. Принципиальные технологические схемы автоматизированных индивидуальных тепловых пунктов Технологические схемы автоматизированных тепловых пунктов различаются в зависимости: от вида и количества одновременно присоединенных к ним потребителей теплоты – систем отопления, ГВС, вентиляции и кондиционирования воздуха (далее вентиляции); от способа присоединения к тепловой сети системы ГВС — открытая или закрытая; от способа доставки потребителю теплоносителя на нужды ГВС тупиковая или циркуляционная система; от принципа нагрева воды для ГВС при закрытой системе теплоснабжения — одноступенчатая или двухступенчатая схема; от способа присоединения к тепловой сети систем отопления и вентиляции — зависимое, с подачей теплоносителя в системы теплопотребления непосредственно из тепловых сетей, или независимое — через водоподогреватели; 8 от способа присоединения к тепловой сети при зависимой схеме – через водоструйный элеватор или смесительный насос; Далее рассмотрим примеры технологических схем автоматизированных индивидуальных тепловых пунктов согласно вышеуказанным различиям. [4] Рис. 1.1.1. Одноступенчатая система присоединения водоподогревателей горячего водоснабжения с автоматическим регулированием расхода теплоты на отопление и зависимым присоединением систем отопления в ИТП. 1 — водоподогреватель горячего водоснабжения; 2 —повысительно-циркуляционный насос горячего водоснабжения (пунктиром — циркуляционный насос); 3 — регулирующий клапан с электроприводом; 4 — регулятор перепада давлений (прямого действия); 5—водомер для холодной воды; 6 — регулятор подачи теплоты на отопление,горячее водоснабжение и ограничения максимального расхода сетевой воды на ввод; 7—обратный клапан; 8 — корректирующий подмешивающий насос; 9—теплосчетчик; 10—датчик температуры; 11—датчик расхода воды; 12—сигнал ограничений максимального расхода воды из тепловой сети на ввод; 13—датчик давления воды в трубопроводе. 9 Рис. 1.1.2. Двухступенчатая схема присоединения водоподогревателей горячего водоснабжения для жилых и общественных зданий и жилых микрорайонов с зависимым присоединением систем отопления в ИТП а — схема с самостоятельным регулятором ограничения расхода сетевой воды на ввод, б — фрагмент схемы с совмещением функций регулирования расхода теплоты на отопление, горячее водоснабжение и ограничения расхода сетевой воды в одном регуляторе 1—13—см рис. 1.1.1. 14 — регулятор ограничений максимального расхода воды на ввод (прямого действия); 14а — датчик расхода воды в виде сужающего устройства (камерная диафрагма); 15—регулятор подачи теплоты на отопление; 16—задвижка, нормально закрытая; 17—регулятор подачи теплоты на горячее водоснабжение (прямого действия). На рис. 1.1.1. и 1.1.2. представлены одноступенчатая и двухступенчатая схема присоединения водоподогревателей горячего водоснабжения для жилых и общественных зданий и жилых микрорайонов с зависимым присоединением систем отопления в ИТП. Данные схемы применяются при необходимости снижения температуры теплоносителя, поступающего из тепловой сети в систему отопления, во всех режимах ее работы (т.е. при несовпадении температурного режима тепловой сети и системы отопления). Регулятор подачи теплоты на отопление (15) по показаниям датчика наружной температуры tн корректирует температуру теплоносителя, подаваемого в систему после узла смешения ( tо1), 10 управляя проходным клапаном с электроприводом (3), установленном на подающем трубопроводе тепловой сети. Коррекция производится по задаваемому потребителем температурному графику зависимости температуры теплоносителя от температуры наружного воздуха. В расчетном режиме клапан (3) пропускает в систему отопления из тепловой сети часть греющего теплоносителя, а насос (8) осуществляет подмешивание охлажденного в системе отопления теплоносителя к сетевой воде для снижения ее температуры. Для обеспечения стабильного гидравлического режима системы отопления, т.е. постоянного перепада давлений между подающим и обратным трубопроводом системы отопления, на перемычке устанавливается регулятор перепада давлений прямого действия. Рост давления в подающем и обратном трубопроводах будет передаваться через импульсные трубки в регулирующий блок. При возрастании перепада давлений регулятор клапанa прикрывается, а при снижении – открывается, поддерживая, таким образом, перепад давлений на постоянном уровне. Достоинства схемы зависимого присоединения системы отопления к тепловым сетям через смесительный контур заключаются в следующем: не требуется больших капитальных затрат на проектирование, монтаж и обслуживание системы; система проста в эксплуатации; циркуляционный насос покрывает гидравлические потери в системе отопления (особенно важно для систем отопления с радиаторными терморегуляторами). Недостатки данной схемы заключаются в следующем: данная схема гидравлически зависима от тепловых сетей; зависимая схема требует применения специального дополнительного оборудования для согласования давлений системы отопления и тепловой 11 сети, что значительно может удорожить схему и не может на 100% гарантировать надежность и безаварийность работы системы отопления. работа насоса в отопительный период приведет к дополнительным капитальным затратам за потребленную электроэнергию. В схеме приготовления горячей воды на водоподогревателе (1) в контуре греющего теплоносителя устанавливается регулятор подачи теплоты прямого действия с термостатическим элементом или электроприводом. Клапан регулятора (17) рекомендуется устанавливать на трубопроводе греющего теплоносителя после водоподогревателя (1) для обеспечения его работы в более щадящем температурном и бескавитационном режиме. Термобаллон термостатического элемента регулятора температуры помещается в трубопровод горячей воды, подаваемой в водоразборную сеть системы ГВС. Схема присоединения водоподогревателей горячего водоснабжения в закрытых системах теплоснабжения выбирается в зависимости от соотношения максимального потока теплоты на горячее водоснабжение QГВСmax и максимального потока теплоты на отопление Qomax; 0,2 Q ГВС max — одноступенчатая схема; 1 Qo max 0,2 Q ГВС max Qo max 1 — двухступенчатая схема. При этом предусматривается автоматическое ограничение максимального расхода воды из тепловой сети на ввод и регулирование расхода теплоты на отопление.[4] Достоинства схемы независимого присоединения системы ГВС к тепловым сетям через водонагреватель заключаются в следующем: контур тепловой сети и контур ГВС являются гидравлически независимыми; не происходит непосредственного водоразбора химически подготовленного теплоносителя из тепловой сети на нужды ГВС; 12 насос покрывает потери давления в циркуляционном кольце системы ГВС; даже при неисправном состоянии терморегулятора в систему ГВС не попадет теплоноситель с высокой температурой. Недостатки данной схемы заключаются в следующем: постоянная работа насоса в циркуляционном контуре системы ГВС приведет к увеличению капитальных затрат на отплату потребленной электроэнергии; один раз в сезон необходимо производить промывку теплообменного оборудования системы, что приводит к дополнительным капитальным затратам; усложняется процесс пуско-наладки и эксплуатации данной схемы; отдельно в ИТП нужно подводить трубопровод от системы ХВС; увеличиваются капитальные затраты на установку теплообменного оборудования. Рис. 1.1.3. Двухступенчатая схема присоединения водоподогревателей горячего водоснабжения в ИТП с водоструйным элеватором и автоматическим регулированием расхода теплоты на отопление (пример учета теплоты по водомерам). 13 1—25— см. рис. 1.1.1—1.1. 2.; 26— водоструйный элеватор с регулирующей иглой; На рис. 1.1.3. представлена двухступенчатая схема присоединения водоподогревателей горячего водоснабжения для жилых и общественных зданий и жилых микрорайонов с зависимым присоединением системы отопления в ИТП через водоструйный элеватор с регулирующей иглой. Данная схема применяется при необходимости снижения температуры теплоносителя, поступающего из тепловой сети в систему отопления, во всех режимах ее работы ( t1>to1). Узлом смешения в данной схеме является водоструйный элеватор с регулирующей иглой. Регулятор подачи теплоты на отопление по показаниям датчика наружной температуры tн корректирует температуру теплоносителя ( tо1), подаваемого в систему, управляя регулирующей иглой с помощью электропривода (М). Регулирующая игла в свою очередь увеличивает или уменьшает диаметр соплового отверстия элеватора, тем самым обеспечивая оптимальный расход греющего теплоносителя. Достоинства данной схемы: схема проста и надежна в эксплуатации; не требует установки дорогого тепло-механического оборудования; не требует высоких капитальных затрат на проектирование, монтаж, обслуживание и эксплуатацию устанавливаемого оборудования; Недостатки: схема гидравлически зависима от тепловых сетей; ненадежность работы элеватора при малом располагаемом перепаде давления; низкая надежность элеватора при плохом качестве сетевой воды (наличие механических примесей); имеет небольшой диапазон регулирования; возникновение шума при работе системы. 14 Рис. 1.1.4. Одноступенчатая схема присоединения водоподогреватепей горячего водоснабжения с зависимым присоединением систем отопления при отсутствии регуляторов расхода теплоты на отопление в ИТП. 1—21—см. рис. 1.1.1—1.1.4 Данная схема (рис.1.1.4.) применяется при совпадении температурного и гидравлического режима тепловой сети и системы отопления ( t1=to1). Для этой схемы применяется стабилизация расхода воды на отопление, осуществляемая регулятором перепада давлений (поз. 4). При применении одноступенчатой схемы подключения водоподогревателя, перемычка с задвижкой А открыта в отопительный период при соотношении Q ГВС max (водоподогреватель работает по предвключенной схеме), а перемычка 0,2 QО max с задвижкой Б предусматривается для работы в летний период; при соотношении Q ГВС max QО max 1 перемычка с задвижкой А не требуется, и водоподогреватель работает в течение всего года по параллельной схеме. Достоинства данной схемы заключаются в следуюущем: не используется дорогое тепломеханическое оборудование; система надежна и проста в эксплуатации; 15 отсутствуют дополнительные затраты на пуско-наладку и обслуживание оборудования; Недостатки данной схемы: система отопления напрямую зависит от режима работы тепловой сети; отсутствует регулятор температуры, что особенно важно в зимний период, когда из тепловой сети может выходить теплоноситель с завышенными параметрами и поступать в систему отопления, что недопустимо по требованиям СНиП. Рис. 1.1.5. Двухступенчатая схема присоединения водоподогревателей горячего водоснабжения для жилых и общественных зданий и жилых микрорайонов с независимым присоединением систем отопления в ИТП 1— 19—см. рис. 1.1.1—1.1.2; 20 — водоподогреватель отопления; 21 — водомер горячеводный; 22— подпиточный насос отопления; 23— регулятор подпитки; 24—предохранительный клапан; 25—циркуляционный насос отопления. Схема, представленная на рис. 1.1.5., снизить температуру применяется, при необходимости теплоносителя для системы отопления, независимо присоединенной к тепловой сети. (t1>to1). Регулятор подачи теплоты на отопление 16 (6) по показаниям датчика наружной температуры tн поддерживает температуру теплоносителя (tо1), подаваемого в систему отопления (датчик 10 после теплообменного аппарата), управляя проходным клапаном (3) с электроприводом (М) на трубопроводе греющего теплоносителя. Управление подпиткой замкнутого независимо присоединенного к тепловой сети отопительного контура производит автоматизированный узел подпитки (подробное описание п.1.2.). Достоинства данной схемы: схема полностью автоматизирована, после пуско-наладочных раот не требует вмешательства в свою работу обслуживающего персонала; система отопления гидравлически независима от тепловых сетей, что позволяет при аварии на тепловой магистрали в течение некоторого времени поддерживать комфортную температуру внутри отапливаемого помещения и циркуляцию теплоносителя в контуре системы отопления, тем самым не давая разморозить систему; циркуляционный насос покрывает гидравлическое сопротивление системы отопления; в системе отопления возможна реализация отдельного от тепловой сети температурного режима. Недостатки данной схемы: используется дорогое тепломеханическое оборудование; увеличиваются капитальные затраты за обслуживание и эксплуатацию оборудования (промывка теплообменников, уход за тепломеханическим оборудованием); увеличиваются капитальные затраты на проектные, монтажные и пусконаладочные работы; увеличение капитальных затрат на оплату элетроэнергии, потребленной циркуляционными насосами. 17 Рис. 1.1.6. Схемы присоединения систем горячего водоснабжения и отопления в ИТП при зависимом (а) присоединении системы отопления через элеватор (пунктиром — с циркуляционным насосом) с учетом теплоты по тепломеру и независимом (б) — с учетом теплоты по водомеру 1— 26 —см. рис. 1.1.1—1.1.5; 27 — регулятор смешения горячей воды; 28 — тепломер двухпоточный трехточечный; 29 — дроссельная диафрагма . На рис. 1.1.6. показаны схемы с зависимым присоединением системы ГВС (открытая система). В таких системах теплоноситель на нужды ГВС отбирается непосредственно из тепловой сети через регулятор смешения прямого действия (27), состоящего из термостатического элемента или электропривода и проходного или трехходового смесительного клапана. Для исключения перетекания теплоносителя из подающего трубопровода в обратный на последнем устанавливается обратный клапан. В схеме 1.1.6. а) устанавливается дроссельная шайба (29) ( между отбором теплоносителя и циркуляционным трубопроводом), обеспечивающая разность давлений 1.1.6. б) для организации для циркуляции теплоносителя. В схеме циркуляции, устанавливается циркуляционный насос. после регулятора смешения 18 Достоинства открытой системы ГВС: простота и надежность схемы; не требуется установка дорогого тепломеханического оборудования; низкие затраты на проектирование, монтаж и обслуживание системы. Недостатки: при поломке регулятора смешения в систему ГВС может пойти теплоноситель с высокими параметрами, что недопустимо и противоречит требованиям СНиП; в отопительный период, особенно в самые холодные дни, когда тепловые сети работают в максимальном температурном режиме, в систему ГВС может поступать теплоноситель с температурой 700С и выше; система ГВС гидравлически зависима от тепловой сети; на нужды ГВС происходит непосредственный отбор химически очищенного теплоносителя из тепловой сети. Приведенные схемы присоединения потребителей теплоты к тепловым сетям не охватывают всех возможных вариантов. Могут применяться и другие схемы присоединения потребителей теплоты к тепловым сетям, обеспечивающие экономию теплоты за счет применения регуляторов расхода теплоты и ограничителей максимального расхода сетевой воды, корректирующих насосов или элеваторов с автоматическим регулированием, снижающих температуру воды, поступающей в системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. [4] 1.2. Основные требования к функциональным узлам автоматизированных индивидуальных тепловых пунктов По функциональному назначению индивидуальный тепловой пункт можно разделить на отдельные узлы, связанные между собой трубопроводами и имеющие обособленные или, автоматического управления: в отдельных случаях, общие средства 19 I — узел ввода тепловой сети; II — узел учета теплопотребления; III — узел согласования давлений (в тепловой сети и системах теплопотребления); IV — узел присоединения систем вентиляции; V — узел присоединения системы ГВС; VI — узел присоединения систем отопления; VII — узел подпитки независимо присоединенных к тепловой сети систем теплопотребления (отопления, вентиляции). В соответствии с принятой технологической схемой теплового пункта тип применяемых узлов, их количество и сочетание могут варьироваться в широких пределах. При этом узлы ввода тепловой сети, учета теплопотребления и согласования давлений являются обязательной принадлежностью любого теплового пункта. [1] Подробное описание назначения и функциональности каждого из вышеперечисленных узлов рассмотрим на примере рис. 1.2.1 и рис. 1.2.2. Рис. 1.2.1. Технологическая схема автоматизированного теплового пункта при закрытой системе горячего водоснабжения и зависимом присоединении системы отопления к тепловой сети. 20 Рис. 1.2.2. Технологическая схема автоматизированного теплового пункта при открытой системе горячего водоснабжения и независимом присоединении системы отопления к тепловой сети. Узел ввода ( I ) Узел ввода может различаться в зависимости от схемы системы горячего водоснабжения (закрытая или открытая), способа присоединения систем отопления и вентиляции к тепловой сети (зависимое или независимое), а также от общей тепловой мощности ИТП. Для обеспечения надежной работы оборудования ИТП узел ввода (далее УВ), кроме запорной арматуры и грязевика, должен оснащаться сетчатым фильтром. При открытой схеме теплоснабжения на обратном трубопроводе УВ устанавливается байпас с грязевиком и фильтром для обеспечения горячего водоснабжения в летний период, когда система отопления бездействует (рис. 1.2.3). [1] 21 Рис. 1.2.3. Узел ввода при открытой системе горячего водоснабжения. Рис. 1.2.4. Узел ввода при закрытой системе горячего водоснабжения. Допускается устройство такого же байпаса, но без грязевика, при закрытой схеме горячего водоснабжения с зависимым присоединением теплопотребителей для обеспечения очистки теплоносителя в период заполнения систем. При независимом присоединении потребителей к тепловой сети через водоподогреватели от обратного трубопровода УВ делается ответвление с отдельным для подключения узлов подпитки фильтром. 22 В узле ввода первая запорная арматура на подающем и обратном трубопроводах должна быть стальной (п. 9.1.26 [7]). Этому требованию удовлетворяют краны шаровые стальные фланцевые или приварные, а так же различного вида стальные задвижки. Минимально допустимый условный проход трубопроводов УВ — 32 мм. [7] Узел учета теплопотребления (II) Узел учета теплопотребления (далее — «узел учета») входит в состав индивидуального теплового пункта, но разрабатывается в отдельной части проекта. Проект узла учета должен выполняться в соответствии с требованиями «Правил учета тепловой энергии и теплоносителя».[5] Согласно «Правил преобразователи обратном и учета расхода тепловой энергии (расходомеры) и теплоносителя» устанавливаются на [5], подающем, подпиточном трубопроводе (при его наличии), а также на трубопроводе системы ГВС после узла приготовления горячей воды при открытой схеме горячего водоснабжения. При наличии циркуляционного контура системы горячего водоснабжения для получения достоверных данных о водоразборе, подающем преобразователи расхода рекомендуется устанавливать на и обратном трубопроводе циркуляционной системы, а так же непосредственно на трубопроводе, через который будет осуществляться отбор теплоносителя из системы. Кроме преобразователей расхода в состав узла учета теплопотребления входят преобразователи температуры и давления. На основе показаний расходомеров и термопреобразователей тепловычислитель рассчитывает величину фактического теплопотребления. Импульсные сигналы расходомеров могут также использоваться для введения ограничения максимального расхода теплоносителя. При выборе расходомера необходимо, чтобы фактический расход теплоносителя не выходил за пределы его динамического диапазона. В процессе проектирования узла учета 23 теплопотребления и теплового пункта в целом следует учитывать потери давления в расходомерах, а так же иметь в виду, что для некоторых типов расходомеров требуются прямолинейные участки трубопровода до и после. На сегодняшний день для заказа и установки имеется большое количество теплосчетчиков различных по комплектациям первичными преобразователями, функциям диспетчеризации, обработки, архивирования и защиты данных, более подробно с приборами можно ознакомиться в руководстве по эксплуатации, прилагаемой к каждому комплекту теплосчетчика. На рис. 1.2.5 представлена простейшая принципиальная схема комплектации теплосчетчика. Рис. 1.2.5. принципиальная схема комплектации теплосчетчика. 24 Узел согласования давлений (III) Узел согласования давлений предназначен для обеспечения работы всех элементов теплового пункта, систем теплопотребления, а также тепловых сетей в стабильном и безаварийном гидравлическом режиме. Оборудование узла позволяет: поддерживать постоянные исполнительных перепады механизмах давлений регулирующих теплоносителя устройств на систем теплопотребления; обеспечивать давление теплоносителя в трубопроводах в пределах, допустимых для элементов систем и самого теплового пункта; гарантировать заполнение систем теплоносителем и защищать их от опорожнения; обеспечивать невскипание перегретого теплоносителя в верхних точках систем теплопотребления; при необходимости ограничивать предельный расход теплоносителя; осуществлять автоматическую гидравлическую балансировку тепловых сетей. Часто при сложных пьезометрах тепловой сети, в случаях зависимого присоединения систем теплопотребления, приходится защищать их от опорожнения, вскипания теплоносителя, повышать располагаемые напоры тепловой сети для обеспечения циркуляции теплоносителя. Такие задачи технически разрешимы, однако требуют применения дополнительных устройств: подкачивающих насосов, регуляторов подпора, автоматических отсекающих клапанов и т. д. Некоторые примеры согласования давлений с использованием подкачивающих насосов, регуляторов подпора (регуляторов давления «до себя» и обратного клапана) приведены на рис. 1.2.6. [1] 25 Рис. 1.2.6. Примеры согласования давлений в тепловой сети и системах теплопотребления (в приведенных зависимостях P и ΔPдолжны быть в бар, а h — в м). Вместе с тем все известные методы защиты систем теплопотребления от неблагоприятных гидравлических режимов работы тепловых сетей и используемые приборы даже самых известных производителей не вполне надежны и не исключают их безаварийной работы. Избежать применения таких устройств в подобных ситуациях можно за счет перехода на независимую схему присоединения систем теплопотребления к тепловой сети. Поддержание постоянных перепадов давлений на регулирующих клапанах систем теплопотребления в настоящее время является обязательным условием для стабилизации обеспечения гидравлических оптимальной режимов работы в наружных регулирующих тепловых устройств в сетях и системах теплопотребления зданий. В странах Европы на основании технических условий гидравлические регуляторы перепада давлений предусматриваются перед каждым регулирующим клапаном с электроприводом или перед регулятором температуры прямого действия. В современной российской практике регуляторы перепада давлений, 26 как правило, устанавливаются на группу теплоиспользующих систем в общем узле согласования давления. Обычно предусматривается единый регулятор перед системой отопления, ГВС и узлом преобразования теплоносителя для системы вентиляции. Для группы вентиляционных установок при их зависимом присоединении к тепловой сети без изменения параметров теплоносителя рекомендуется предусматривать в узле согласования давлений самостоятельный регулятор перепада давлений. При этом присоединять систему теплоснабжения вентиляционных установок к трубопроводам теплового пункта следует до регулятора перепада давлений, предназначенного для других систем теплопотребления (рис. 1.2.1). Это объясняется различием гидравлических режимов работы вентиляционных установок, систем отопления и ГВС. Отдельный регулятор перепада давлений также рекомендуется устанавливать при открытой системе теплоснабжения перед регулятором температуры прямого действия в смесительном узле ГВС (рис. 1.2.7). [1] Рис. 1.2.7. Узел смешения для ГВС при открытой системе теплоснабжения. а – с проходным клапаном, б – с трехходовым смесительным клапаном. Регулятор перепада давлений, в зависимости от выполняемых функций, может размещаться на подающем или обратном трубопроводе системы теплоснабжения. Предпочтительное место размещения регулятора перепада давлений — на 27 обратном трубопроводе для обеспечения долговечности регулятора и его работы в бескавита-ционном режиме, а также при давлении в обратном трубопроводе тепловой сети меньше высоты зависимо присоединенной системы теплопотребления с целью защиты системы от опорожнения. Узел присоединения систем вентиляции (IV) Системы вентиляции присоединяются к трубопроводам теплового пункта как по зависимой, так и по независимой схеме (через водоподогреватель), как правило, до общего для остальных систем узла согласования давлений. Выбор способа присоединения зависит от целого ряда условий, которые определяют применяемое вентиляционное оборудование и место его размещения по высоте здания, параметры теплоносителя (температуру и давление), а также требования теплоснабжающих организаций и пожелания заказчика. Зависимое присоединение систем вентиляции может быть выполнено без изменения параметров теплоносителя (его температуры) или с изменением. В прежние годы в отечественные вентиляционные установки, размещаемые в нижней части здания, как правило, подавался перегретый теплоноситель, например, при температуре 150 °C без изменения его параметров. Снижение параметров предусматривалось только при соответствующих противопожарных или технологических требованиях, а также для воздухонагревателей второго подогрева центральных кондиционеров и кондиционеров-доводчиков. Современное оборудование, а также практика высотного строительства часто диктуют необходимость преобразования температуры теплоносителя для вентиляционных установок. Для этого используется центральный насосный смесительный узел при зависимом присоединении вентиляционных систем к тепловой сети или узел независимого присоединения с водоподогревателем. Выбор параметров теплоносителя и способ присоединения узла его 28 приготовления к тепловой сети определяются при проектировании системы вентиляции. Автоматизация насосных смесительных узлов и водоподогревателей для вентиляционных установок аналогична автоматизации узлов присоединения систем отопления или ГВС с использованием электронных регуляторов температуры. [1] Узел присоединения системы ГВС (V) Способ приготовления горячей воды для хозяйственно-питьевых нужд определяется принятой в регионе схемой централизованного теплоснабжения. При закрытой системе теплоснабжения нагрев водопроводной воды для ГВС производится, как правило, в скоростных водоподогревателях. В качестве водоподогревателей в современных системах ГВС рекомендуется использовать пластинчатые водоподогреватели.[7] Для небольших зданий, а также в целях обеспечения гарантированного запаса горячей воды (по требованию заказчика) допускается применение емкостных водоподогревателей. Скоростные теплоснабжения водоподогреватели по могут одноступенчатой присоединяться параллельной или к системе двухступенчатой смешанной схеме. При двухступенчатой схеме в холодный период года водопроводная вода сначала подогревается обратным теплоносителем после системы отопления в первой ступени, а затем доводится до требуемой температуры во второй ступени первичным теплоносителем из тепловой сети. В теплый период года водопроводная вода нагревается только за счет сетевого теплоносителя, который в это время проходит последовательно через обе ступени водоподогревателя. Однако современные пластинчатые водоподогреватели, оборудованные надежной автоматикой, способны обеспечить эффективный нагрев воды без 29 завышения температуры теплоносителя, возвращаемого в тепловую сеть, и при одноступенчатой схеме. При открытой системе теплоснабжения производится подача воды в систему ГВС, в зависимости от требуемой температуры, непосредственно из подающего и обратного трубопроводов тепловой сети. В этом случае в качестве регулирующего устройства применяется проходной регулирующий клапан или более дорогой трехходовой смесительный клапан с различными приводами (термостатическим элементом или электроприводом). Варианты применения различных клапанов в узлах смешения систем ГВС представлены на рис. 1.2.7. Для исключения несанкционированного перетекания теплоносителя из подающего трубопровода в обратный на последнем до точки смешения устанавливается обратный клапан. В системах ГВС, как правило, предусматривают циркуляцию воды в трубопроводах и ее нагрев при отсутствии водопотребления с целью обеспечения требуемой температуры в любой момент времени у каждого водоразборного крана. В закрытой системе теплоснабжения циркуляция через трубопроводную систему ГВС и водоподогреватель производится с помощью насоса. При двухступенчатой схеме нагрева воды циркуляция осуществляется через вторую ступень водоподогревателя. Циркуляция воды в контуре ГВС при открытой системе теплоснабжения происходит в результате разности давлений в точках отвода теплоносителя к узлу смешения и присоединения циркуляционного трубопровода к обратному трубопроводу теплосети, возникающей за счет установки между этими точками какого-либо дросселирующего устройства, например ручного балансировочного клапана. В отдельных случаях для обеспечения циркуляции используется насос. Автоматизация узла приготовления горячей воды для системы ГВС может быть выполнена с использованием регуляторов температуры прямого действия или электронных приборов (см. рис. 1.2.7). [1] 30 Узел присоединения системы отопления (VI) Автоматизированные системы отопления могут присоединяться к тепловой сети как по зависимой, так и по независимой схеме (через водоподогреватели). Зависимая схема присоединения системы отопления — самая распространенная в России. По требованиям нормативных документов она является приоритетной.[4] Эта схема присоединения применяется прежде всего при одинаковом графике регулирования температуры теплоносителя в тепловой сети и системе отопления. Основным критерием ее использования в других случаях является предписание теплоснабжающей организации. Зависимая схема не требует использования дорогого тепломеханического оборудования. Главным ее элементом является насос, который необходим при автоматизации узла, а также при применении радиаторных терморегуляторов в системе отопления. Насос рекомендуется устанавливать в контуре системы отопления на подающем или обратном трубопроводе. Он подбирается на расчетный расход теплоносителя в системе отопления и при напоре, соответствующем суммарным потерям давления в ней с запасом в 10 %. Вместе с тем при сложных пьезометрах (например, при недостаточном напоре в тепловой сети, когда давление в подающем или обратном трубопроводе ниже статического давления в системе отопления и др.) зависимая система требует применения специального дополнительного оборудования для согласования давлений (подкачивающего насоса, регулятора давления «до себя» или «после себя», автоматических отсекающих клапанов и др.). Однако это оборудование не может гарантировать надежность и безаварийность работы системы отопления. В этой связи схема независимого присоединения является предпочтительнее, хотя более дорогостоящая по капитальным затратам. Она универсальна и применима для зданий любого назначения и этажности вне зависимости от 31 параметров теплоносителя в тепловой сети и гидравлических режимов ее работы. Гидравлическое разобщение (развязка) систем отопления и теплоснабжения обеспечивает простоту и надежность технического решения при минимуме используемого оборудования. Схема независимого присоединения системы отопления не требует применения сложных систем согласования давлений. В этом случае необходима установка единственного гидравлического регулятора в контуре греющего теплоносителя — регулятора перепада давлений. Циркуляционные отопления насосы устанавливаются вторичного на контура системы трубопроводе перед (внутреннего) обратном водоподогревателем. В целях поддержания постоянного напора и экономии электроэнергии циркуляционные насосы двухтрубной системы отопления целесообразно оснащать частотными преобразователями (рис. 1.2.8 , а) или применять насосы со встроенным частотным преобразователем. [1] Частотный преобразователь — это электронное устройство, которое по управляющему сигналу 0–10 В датчика давления (перепада давлений) изменяет частоту тока, проходящего через электродвигатель насоса, в результате чего меняется скорость его вращения и соответственно характеристика насоса (напор и расход). Рис. 1.2.8. Поддержание постоянного перепада давлений на двухтрубной системе отопления. а – с помощью насоса с частотным преобразователем; б, в – с помощью перепускного клапана. 32 В небольших системах отопления, а также при обосновании в крупномасштабных системах допускается вместо регулируемого привода насоса применение перепускных клапанов с гидравлическим регулирующим элементом, которые устанавливаются на перемычке (байпасе) между подающим и обратным трубопроводами системы отопления при ее независимом присоединении к тепловой сети (рис. 1.2.8, б) присоединения или на обводе насоса при зависимой схеме (рис. 1.2.9, в). Такие регуляторы при превышении заданного перепада давлений на системе отопления (например, при закрытии радиаторных терморегуляторов) перепускают теплоноситель из подающего трубопровода в обратный или вокруг насоса, обеспечивая тем самым стабильный перепад давлений в системе и работу насоса в постоянном режиме, но без экономии электроэнергии на нем. При однотрубных системах отопления применение частотных преобразователей и перепускных клапанов не требуется, так как такие системы работают при постоянном расходе теплоносителя. Заполнение и подпитка независимо присоединенной системы отопления осуществляется, как правило, из обратного трубопровода тепловой сети через автоматизированный узел подпитки. Узел подпитки (VII) Для компенсации изменения объема теплоносителя в результате его нагрева и охлаждения в независимо присоединенных к тепловой сети системах отопления и вентиляции предусматривается установка расширительных баков. В настоящее время вместо традиционных открытых расширительных баков в основном применяются закрытые мембранные расширительные сосуды, в которых 33 теплоноситель не контактирует с атмосферным воздухом и не насыщается кислородом. Такие сосуды располагаются, как правило, в тепловом пункте в нижней части здания. Объем бака определяется объемом воды в системе теплопотребления и разностью температур остывшего теплоносителя при бездействии системы и нагретого в расчетном режиме с учетом коэффициента объемного расширения воды. Методики расчета со вспомогательными таблицами обычно предлагают фирмы — производители мембранных расширительных сосудов. Расширительные сосуды присоединяются к трубопроводу вторичного контура системы теплопотребления перед циркуляционным насосом. Небольшие сосуды устанавливаются непосредственно на трубопроводе системы, а значительного объема — на полу помещения теплового пункта. Разовое заполнение независимо присоединенных систем, а также их периодическое пополнение (подпитка) производиться подготовленной водой изза из возможных системы утечек должны централизованного теплоснабжения. Подпитка осуществляется из обратного трубопровода тепловой сети через подпиточный трубопровод. На подпиточном трубопроводе устанавливаются (рис. 1.2.12) [1]: запорные краны; сетчатый фильтр; горячеводный расходомер; обратный клапан; подпиточный клапан; реле давления; предохранительный клапан у расширительного сосуда. 34 Рис. 1.2.12. Принципиальная схема узла подпитки. Если давление в обратном трубопроводе тепловой сети не обеспечивает требуемого статического давления для системы теплопотребления (Р2 < Рподп.), на подпиточном трубопроводе, кроме подпиточного клапана, предусматривается подпиточный насос. [1] Самый простой алгоритм автоматизации подпитки предусматривает открытие клапана при подаче электроконтактное на реле него питающего давления при напряжения падении 220 давления В в через системе теплопотребления ниже заданного предела. К этому же реле параллельно присоединяется электродвигатель насоса. При этом насос и клапан могут включаться одновременно. При подключении насоса следует учитывать, предельную токовую нагрузку на контакты реле. В случае применения мощных насосов или насосов с трехфазными двигателями их подключение необходимо выполнять через Электроконтактное промежуточные реле давления реле или магнитные устанавливается пускатели. непосредственно на трубопроводе системы подпитки, вблизи подключения расширительного сосуда в приварную бобышку с внутренней резьбой G., либо размещается в любом другом удобном месте системы теплопотребления перед циркуляционным насосом, соединяясь с трубопроводом импульсной трубкой. В случае применения спаренных насосов, при управлении подпиткой по приведенной схеме, их переключение с рабочего на резервный в аварийных 35 ситуациях и обеспечение равномерной наработки должны осуществляться с использованием штатной автоматики насосов. Требуемое минимальное статическое давление в системе Рст.мин. для ее заполнения и обеспечения невскипания теплоносителя рассчитывается по формуле: Рст. мин. 0,1 h ( Рнас 0,5), бар (1.1) где h - высота системы теплопотребления над уровнем обратного трубопровода тепловой сети, м; Рнас - избыточное давление насыщения водяного пара , бар; макс Максимальное статическое давление в системе теплопотребления Рст . определяется условным давлением, на которое рассчитаны ее элементы, с запасом макс 15 %, т. е. Рст . 0,85 РУ . Для обеспечения нормальной работы соленоидного клапана с сервоприводом (гидравлическим мембранным усилителем) давление теплоносителя перед ним Рподп. должно быть больше поддерживаемого статического давления в системе минимум на 0,4 бар. [1]
