Подключение абонентов к водяным системам теплоснабжения

Эффективность водяных систем теплоснабжения во многом определяется схемой присоединения абонентского ввода, который является связующим звеном между наружными тепловыми сетями и местными потребителями теплоты.

Схемы присоединения местных систем отопления по признаку гид-равлической связи с тепловыми сетями делятся на зависимые и независи

мые (рис. 6.3).

В зависимых схемах присоединения теплоноситель в отопительныеприборы поступает непосредственно из тепловых сетей. Таким образом, один и тот же теплоноситель циркулирует как в тепловой сети, так и в отопительной системе. Вследствие этого давление в местных системах отопления определяется режимом давлений в наружных тепловых сетях.

В независимых схемах присоединения теплоноситель из тепловой сетипоступает в подогреватель, в котором его теплота используется для нагревания воды, заполняющей местную систему отопления (рис. 6.3 г). При этом сетевая вода и вода в местной системе отопления разделены поверхностью нагрева и, таким образом, сеть и система отопления полностью гидравлически изолированы друг от друга.

Оборудование абонентского ввода при зависимой схеме присоединения проще и дешевле, чем при независимой, при этом может быть получен не-сколько больший перепад температур сетевой воды в абонентской установке. Увеличение перепада температур воды уменьшает расход теплоносителя в сети, что может привести к снижению диаметров сети и экономии на начальной стоимости тепловой сети и на эксплуатационных расходах.

Основным недостатком зависимой схемы присоединения является жесткая гидравлическая связь тепловой сети с отопительными приборами

абонентских установок, имеющими, как правило, пониженную механическую прочность, что ограничивает пределы допускаемых режимов работы системы централизованного теплоснабжения. Так, в широко применяющихся в отопительной технике чугунных радиаторах допустимое давление не превышает 0,6 МПа, превышение указанного предела может привести к авариям в отопительных установках. Это существенно снижает надежность и усложняет эксплуатацию систем теплоснабжения крупных городов, так как при большой протяженности тепловых сетей и большом числе присоединенных абонентских установок с разнородной тепловой нагрузкой расходы воды в сети и связанные с ними потери давления могут из-меняться в широких пределах. При этом уровень давлений в сети может превысить предел, допустимый для абонентских установок.

в) г)

Рис. 6.3. Схемы присоединения систем отопления к двухтрубным тепловым се-тям: а — зависимая без смешения; б — зависимая с элеваторным смешением; в — за-висимая с насосным смешением; г — независимая через подогреватель; Т1, Т2 — по-дающая и обратная линии тепловой сети; 1 — теплофикационный подогреватель; 2 — пиковый котел; 3 — воздушный кран; 4 — расширительный бак; 5 — отопительный прибор; 6 –– насос; 7 — водоподогреватель; 8 — регулятор расхода; 9 — элеватор; 10 — сетевой насос; 11 — регулятор подпитки; 12 — подпиточный насос

В тех случаях, когда разность между допустимым давлением в отопи-тельных приборах абонентов и расчетным давлением в тепловой сети не-велика, даже небольшие повышения давления в тепловой сети, вызванные, например, аварийным отключением насоса на подстанции или не-86

произвольным перекрытием клапана в сети, могут привести к разрыву приборов в отопительных установках абонентов.

Зависимое присоединение отопительных установок без подмешивания обратной воды применяют в системах теплоснабжения промышленных предприятий (рис. 6.3 а), а если температура сетевой воды в подающем трубопроводе не превышает 95-105 ^оС, то и для отопления жилых и общественных зданий. В таких схемах вода из подающего трубопровода тепло-сети поступает в отопительные приборы, из которых возвращается в об-ратный трубопровод тепловой сети.

При наличии достаточной разности давлений в подающем и обратном трубопроводах применяют схему, по которой необходимую температуру воды, поступающей в отопительные приборы, поддерживают элеваторным подмешиванием остывшей обратной воды из системы отопления к высоко-температурной сетевой воде из подающего трубопровода теплосети

(рис. 6.3 б).

При недостаточной для нормальной работы элеватора разности давлений в подающем и обратном трубопроводах применяется схема с насосным смешением (рис. 6.3 в).

При независимой схеме снижаются утечки сетевой воды и легче обнаружить возникающие в процессе эксплуатации повреждения в системе теплоснабжения. Поэтому по условиям надежности работы систем теплоснабжения крупных городов независимая схема присоединения более предпочтительна. В тех же случаях, когда давление в тепловой сети в статических условиях превышает допустимый уровень давлений в абонентских установках, применение независимой схемы присоединения является обязательным независимо от размеров системы централизованного тепло-снабжения.

Калориферы систем вентиляции присоединяются к тепловым сетям всегда по зависимой схеме, при которой горячая вода из подающей линии сети поступает в калорифер, откуда после охлаждения возвращается в об-ратную линию сети. Расход теплоты на вентиляцию регулируется регулятором расхода сетевой воды.

Местные системы горячего водоснабжения в открытых системах теп-лоснабжения присоединяются к тепловым сетям непосредственно, а в за-крытых — через поверхностные водоводяные подогреватели (рис. 6.4).

Наиболее простой является открытая схема присоединения, когда горячая вода из тепловой сети разбирается непосредственно в местной

системе горячего водоснабжения. При этом подающая магистраль местной системы подключается к обеим трубам тепловой сети через смеситель, в котором регулятором поддерживается постоянная температура воды, иду-щей на водоразбор. Соотношение расходов воды из подающей и обратной линии сети зависит от температурного графика сети. При расчетной тем-пературе обратной линии 70 °С вся вода, идущая на водоразбор, подается из этой линии. При температуре ниже 70 °С в смеситель начинает посту-пать вода из подающей линии тепловой сети.

Рис. 6.4. Схемы присоединения систем горячего водоснабжения к тепловым сетям: а — открытая; б — закрытая; С — смеситель; РТ — регулятор температуры; ОК — обратный клапан; А — аккумулятор; Н — насос холодной воды

В летний и переходный периоды вода в местную систему поступает только из подающей линии тепловой сети, где поддерживается постоянная температура, требуемая для горячего водоснабжения.

Закрытое присоединение систем горячего водоснабжения выполняет-ся через поверхностный теплообменник — водоводяной подогреватель, подключенный к подающей линии тепловой сети.

Для выравнивания потребления воды из сети в этой схеме предусмот-рена установка баков-аккумуляторов. Аккумуляторы служат также в каче-стве резерва на случай перерыва в подаче горячей воды, например, для та-ких потребителей, как бани, больницы, иногда гостиницы с ресторанами.

Для абонентов, потребляющих теплоту одновременно на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, применяют один общий ввод, к ко-торому подключаются все три местные системы. При этом возможны раз-личные схемы их совместной работы. Суммарный расчетный расход сете-вой воды при параллельной схеме (рис. 6.5) равен сумме максимальных расходов воды на каждый вид тепловой нагрузки. При этом каждая из ме-стных систем работает как бы в собственном режиме потребления тепло-ты, однако наличие общего ввода делает их взаимосвязанными.

Рис. 6.5. Схемы параллельного присоединения систем отопления и горячего водо-снабжения к двухтрубным водяным сетям: а — при открытой системе; б — при закры-той системе

Такую взаимосвязь можно использовать для снижения суммарного расхода сетевой воды на тепловой пункт путем перераспределения ее меж-ду отдельными местными системами в течение суток, но таким образом, чтобы каждая из систем получила свою суточную норму сетевой воды.

Тепловые нагрузки

В системах централизованного теплоснабжения теплота расходуется на отопление зданий, нагревание приточного воздуха в установках венти-ляции и кондиционирования, горячее водоснабжение, а также технологи-ческие процессы промышленных предприятий.

Тепловые нагрузки на отопление и вентиляцию зависят от тем-пературы наружного воздуха и других климатических условий района теп-

лоснабжения (солнечной радиации, скорости ветра, влажности воздуха). Если температура наружного воздуха равна или выше нормируемой тем-пературы воздуха в отапливаемом помещении, то тепловая энергия для отопления и вентиляции не требуется.

Таким образом, в системах отопления и вентиляции теплота рас-ходуется не непрерывно в течение года, а только при сравнительно низких температурах наружного воздуха. Поэтому таких потребителей тепловой энергии принято называть сезонными, а их тепловые нагрузки — сезонны-

ми тепловыми нагрузками.

Тепловая энергия в системах горячего водоснабжения и в тех-нологических процессах промышленных предприятий расходуется непре-рывно в течение года и мало зависит от температуры наружного воздуха. Поэтому тепловые нагрузки на горячее водоснабжение и технологические нужды считаются круглогодовыми тепловыми нагрузками. Только некото-

рые технологические процессы (сушка зерна, фруктов, консервирование сельскохозяйственных продуктов) связаны с сезонным потреблением теп-ловой энергии.

Для сезонного теплового потребления характерны следующие осо-бенности: 1) в течение года тепловые нагрузки изменяются в зависимости от температуры наружного воздуха; 2) годовые расходы теплоты, опреде-ляемые метеорологическими особенностями текущего года в районе теп-лоснабжения (холодная или теплая зима), имеют значительные колебания;

3) изменения тепловой нагрузки на отопление в течение суток в основном за счет теплоустойчивости наружных ограждений зданий незначительны;

4) расходы тепловой энергии для вентиляции по часам суток могут отли-чаться большим разнообразием в зависимости от сменности и режимов ра-боты предприятий.

При проектировании систем теплоснабжения для существующих го-родов и поселков расчетные данные о сезонных тепловых нагрузках следу-ет принимать из проектов отопления и вентиляции. Однако проектную до-кументацию использовать удается далеко не всегда, так как проекты ото-пления и вентиляции зданий, построенных в разное время различными ор-ганизациями, как правило, не сохраняются. Если проектные материалы от-сутствуют, то расходы теплоты на отопление и вентиляцию допускается определять по укрупненным показателям.

Расчетную тепловую мощность (Вт) систем отопления жилых и обще-ственных зданий определяют по формуле

где q_o — удельная тепловая характеристика здания, Вт/(м³ °С); V — объем здания по наружному обмеру, м³; t_в — температура воздуха в помеще-нии, °С; t_н^ро — расчетная температура наружного воздуха для проектирова-

ния системы отопления, °С.

Удельная тепловая характеристика здания q_o равна средним потерям

теплоты 1 м³ здания при разности температур внутреннего и наружного воздуха в 1 °С. За расчетную температуру наружного воздуха при проек-тировании систем отопления принимают среднюю температуру самой хо-лодной пятидневки, определенную из восьми наиболее холодных зим за 50 лет наблюдений. При расчетной температуре наружного воздуха, рав-ной t_н^ро -31 °С, температура воздуха внутри помещения принимается рав-

ной 20 °С, а при более высокой расчетной температуре наружного воздуха, т. е. t_н^ро >31 °С, — внутренняя температура принимается равной 18 °С.

Расчетная тепловая нагрузка на вентиляцию отдельных зданий может быть найдена по укрупненным показателям

где q_в — удельный расход теплоты на вентиляцию здания, Вт/(м³°С); t_н^рв —

расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиля-ции, °С.

За расчетную температуру наружного воздуха для проектирования общеобменной вентиляции принимают среднюю температуру наиболее холодного периода, составляющего 15 % от продолжительности отопи-тельного сезона.

В системах кондиционирования воздуха, а также в системах вентиляции, предназначенных для борьбы с вредными веществами или при ком-пенсации приточным воздухом вытяжки от местных отсосов, расчетную температуру наружного воздуха для проектирования вентиляции принимают равной расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления, т. е. t_н^рв t_н^ро .

Продолжительность отопительного сезона для жилых и общественных зданий определяют числом дней с устойчивой температурой наружного воздуха ниже +8 °С.

Зависимость сезонных тепловых нагрузок от температуры наружного воздуха носит линейный характер. Графики часового расхода теплоты на отопление и вентиляцию приведены на рис. 6.6.

Рис. 6.6. График расхода теплоты на отопление и вентиляцию

Минимальный расход теплоты определяют при t_н=+8 °С.

Участок прямой соответствует тому случаю, когда максимальный расход теплоты на вентиляцию определяется по расчетной температуре наружного воздуха для проектирования систем отопления.

Тепловое потребление для целей горячего водоснабжения в течение года изменяется сравнительно мало, но отличается большой неравномерностью по часам суток. Летом расход теплоты в системах горячего водо-снабжения жилых зданий по сравнению с зимой уменьшается на 30-35 %. Это объясняется тем, что в летнее время температура воды в холодном водопроводе на 10-12 °С выше, чем в зимний период. Кроме того, значительная часть городского населения летом в субботние и воскресные дни выезжает в загородные зоны, т. е. в те дни, когда в жилом секторе зимой наблюдаются максимальные разборы горячей воды.

В промышленности технологические аппараты нередко потребляют теплоту в больших количествах и весьма разнообразно по времени. Это, например, различные сушильные и пропарочные камеры, варочные котлы, гальванические ванны.