Системы водоснабжения (насосы первого и второго подъема).

Водоснабжение населенных пунктов производится от водозаборных скважин, водозаборов из открытых источников (водоемов и рек) через систему водозаборных узлов с системой водоочистки.

Вода забирается насосами первого подъема, при необходимости переходит в систему водоочистки и накапливается в резервуарах второго подъема. Насосы второго подъема подают воду в городскую систему водоснабжения.

Каждый водозаборный узел обычно имеет не менее двух скважин водозаборных насосов первого подъема. Производительность насосов первого подъема больше среднего значения подачи воды от водозаборного узла в систему. Буферные емкости второго подъема сглаживают график подачи насосов первого подъема.

Насосы первого подъема работают в постоянном, по подаче воды, режиме. Объем подаваемой воды регулируется продолжительностью их работы. Насосы второго подъема работают в соответствии с режимом недопотребления, который в течение суток, дней недели и времени года сильно меняется.

Возможные резервы для экономии энергии и затрат:

1) насосы первого подъема не согласованы на высоте подъема, либо задросселированы задвижкой для устранения перегрузки двигателя.

2) насосы первого подъема работают в часы пика электропотребления, не используются льготы по двухтарифным ставкам системы учета электропотребления (при наличии емкостей второго подъема, для накопления в ночное время необходимых запасов воды).

3) насосы второго подъема работают по сильно меняющемуся графику водопотребления, минимум которого приходится на ночной период.

На городскую сеть водоснабжения часто работают несколько водозаборных узлов. Мощность электропотребления насосами второго подъема на холостом ходу (по характеристикам электронасосных агрегатов) составляет 40-60 % номинальной мощности.

Необходимо в период значительного снижения водопотребления автоматически переключать систему подачи воды на менее мощные по производительности насосы, либо отключать часть водозаборных узлов при развитой кольцевой системе водораспределения.

Необходимо проанализировать изменение в течение суток и времени года КПД водозаборных узлов в системе водоснабжения, выявить из них наиболее экономичные и учитывать это в выборе режимов эксплуатации системы.

Применение частотных регуляторов оборотов электродвигателей насосов позволяет поддерживать экономичные и учитывать это в выборе режимов эксплуатации системы.

Необходима автоматизированная система управления водозаборными узлами с датчиками давления, расположенными в критических, по давлению, точках системы водораспределения, которая в совокупности с частотными регуляторами оптимизирует режимы работы насосов. Экономия энергии при этом может достичь 30 % и более.

Возможны утечки в системе водораспределения, что является ненормальным явлением. Утечки должны быстро выявляться и ликвидироваться.

Большой перерасход воды населением, в первую очередь, связан с отсутствием экономической заинтересованности в экономии воды. Необходимо оборудовать узлами учета расхода крупных потребителей воды, в том числе отдельные здания.

Введение ежемесячной оплаты по фактическому расходу воды с разбросом оплаты пропорционально численности жильцов в квартирах является первым этапом включения населения в компанию за экономию. Оснащение каждого потребителя узлами учета расхода воды будет способствовать большей их заинтересованности в энергосбережении.

Оценка технического состояния трубопроводов, тепловой изоляции, запорно-регулирующей арматуры. Мероприятия по улучшению технического состояния трубопроводов энергопотребляющего оборудования.

Тепловые сети - наиболее ответственный и технически сложный участок систем теплоснабжения и всего городского хозяйства. Необходимость соблюдения нормативных потерь тепла, высокие рабочие температуры и давление теплоносителя определяют повышенные требования к теплопотерям и безопасности сетей теплоснабжения.

Применение традиционных материалов (минваты) и традиционных технологий при прокладке и ремонте тепловых сетей приводит к необходимости полной замены труб и теплоизоляции через 10-15 лет и большим потерям при транспорте тепла.

Материалы, используемые в качестве теплоизолятора должны обладать высокими теплозащитными свойствами и низким водопоглощением в течение длительного срока эксплуатации. Водопоглощение и гидрофобность (свойство поверхностного водоотталкивания) имеют важное значение для сохранения начальных теплофизических свойств теплоизоляционного материала и для экономии теплоснабжения.

Теплоизоляционные материалы применяются в виде зернистых, волокнистых и пастообразных масс, не обладающих необходимой строительной прочностью. В конструкцию тепловой изоляции входят: антикоррозионное покрытие металлических поверхностей, основной изоляционный слой, армирующие и крепежные изделия, наружная отделка изоляции.

В настоящее время разработаны и применяются в практике теплоснабжения новые энергосберегающие технологии и материалы, которые снижают теплопотери в 2-3 раза по сравнению с нормативными и удлиняют срок эксплуатации до 30 лет. При этом не только улучшаются технологические свойства теплопроводов, но и снижается стоимость прокладки, а также появляется возможность бесканальной прокладке.

На рис. 1 показана стоимость прокладки традиционной тепловой изоляции (минваты) и новых теплоизоляционных материалов: армопенобетона (АПБ) и пенополиуретана (ППУ).

89 мм 159 мм 420 мм

Млн. Р.

Рис. 1. Стоимость прокладки 1 км двухтрубной теплотрассы.

Пенополиуретановая изоляция наносится в заводских условиях с помощью специальных заливочных машин или методом напыления непосредственно на тело трубы. Стальная труба и слой пенополиуретана надежно защищены от влаги оболочкой из тонкостенной полиэтиленовой трубы. При надземной прокладке применяется оболочка из оцинкованной стали. Места стыков труб изолируются готовыми пенополиуретановыми скорлупами, покрываемыми затем специальной полиэтиленовой термоусаживающейся пленкой или термоусаживающимися манжетами с заливкой в них компонентов ППУ на месте монтажа.

Институтом ВНИПИТЭнергопром разработана и внедрена эффективная конструкция полимербетонной теплогидроизоляции теплопроводов различного назначения. Теплопроводы с такой изоляцией могут быть использованы для прокладки подземных и надземных тепловых сетей, работающих в условиях воздействия температуры теплоносителя до 150 С.

Полимербетонная теплогидроизоляция является моноконструкцией. В процессе ее изготовления образуется антикоррозионное покрытие (корка на трубе), основной теплогидроизоляционный слой и плотный наружный слой, обеспечивающий защиту изоляции от проникновения влаги, а также конструкции от механических повреждений при транспортировке и монтаже.

Корковые слои и основной теплоизоляционный слой формируются одновременно в одной технологической операции.

Высокие физико-механические и антикоррозионные показатели полимербетонной смеси, а также возможность широкого направления варьирования свойств обеспечивает надежную работу всего монослоя с трубой в различных гидрологических условиях.

Трудоемкой подготовки и очистки поверхностей труб, необходимой для нанесения антикоррозионных покрытий, при использовании полимербетонной изоляции не требуется.

Строительство тепловых сетей на основе полимербетонной смеси значительно проще строительства тепловых сетей с изоляцией из автоклавного армопенобетона, битумоперлита, фенольного поропласта и других материалов, используемых в отечественной и зарубежной практике для изоляции труб.

Наиболее перспективной технологией получения теплоизоляционного слоя является заливка его в полость между трубой и внешним покрытием.

Рис. 2. Конструкция изоляции трубопровода заливочным пенополиуретаном.

1 – теплоизоляционный слой, 2 – элемент покрытия, 3 – стальная труба, 4 – дистанционная опора.

Теплопроводы являются сложными инженерными сооружениями, где, кроме основного элемента трубопроводов с большим количеством сварных стыков, теплотрасса имеет компенсаторы, опоры, арматуру и другие элементы, теплоизоляция которых представляет собой определенную сложность.

Сегодня эти проблемы решены, что позволяет снизить тепловые потери при транспорте теплоносителя.

Теплоизоляция сварных стыков осуществляется в виде неразъемной муфты, предварительно устанавливаемой на трубопровод до сварки металлического стыка. Материал муфты выполнен из полиэтилена, обладающего способностью к термоусадке. После термоусадки стык дополнительно приваривается к полиэтиленовым оболочкам сопрягаемых элементов.

Нагревающий элемент

Полиэтиленовая муфта

Полиэтиленовая оболочка

Стальная труба

Полиэтиленовая муфта после усадки

Пробки отверстий для заливки

Рис .3. Схема установки теплоизоляции на стыке.

Сварка муфты и полиэтиленовой оболочки производится специальным сварочным трансформатором, а термоусадка муфты - газовой горелкой. Такая технология соединения оболочек предполагает долгий срок службы теплотрассы в целом.

К числу «неудобных» для тепловой изоляции элементов сети относятся вентили. Их утепляют в основном двумя способами: полносборными конструкциями и теплоизоляционными матрацами.

Для внутриквартальных тепловых сетей сегодня разработаны гибкие трубопроводы ИЗОПЭКС (Санкт-Петербург) и ПРОФЛЕКС (Москва), представляющие собой предварительно изолированную систему, конструкция которой включает в себя несущую трубу из модифицированного полиэтилена, изолированную пенополиуретаном и наружной бесшовной гидрозащитной гофрированной полиэтиленовой оболочкой.

Трубопроводы могут поставляться «бухтами». Это обеспечивает простоту и удобство транспортировки. Монтаж характеризуется значительным уменьшением количества или полным отказом от стыков соединений на трасе.

По сравнению со стальными трубами в ППУ изоляции, для прокладки системы ИЗОПЭКС с двумя функциональными трубами ширина траншеи, а, следовательно, и объемы земляных работ уменьшаются на 40%.

Гибкость трубопроводов обеспечивает согласование практически с любыми условиями трассы. Создается возможность прокладки трубопроводов под существующими трубопроводами или в направлении, поперечном к существующим трубопроводам. Это особенно актуально для стесненных условий городской застройки, насыщенной подземными коммуникациями.

Благодаря гибкости конструкции упрощен монтаж: нет неподвижных опор, компенсаторов, возможна любая конфигурация трассы, отсутствует сварка.

При проектировании тепловой защиты трубопроводов необходимо учитывать снижение теплотехнических свойств изоляционных материалов в процессе эксплуатации. Из опытных данных следует, что современные теплоизоляционные материалы практически не подвержены старению, их теплоизоляционные качества не меняются со временем, но вместе с тем минераловатные и битумоперлитные материалы после 12-15 лет снижают свои теплотехнические характеристики.