Закрытые системы теплоснабжения

Число параллельных трубопроводов в закрытой системе должно быть не меньше двух, так как после отдачи теплоты в абонентских установках теплоноситель должен быть возвращен на станцию. На рисунке 8 представлена схема закрытой двухтрубной водяной сети. По подающему теплопроводу I вода подается к потребителям теплоты, а по обратному теплопроводу II охлажденная вода поступает на ТЭЦ или в районную котельную.

А – система отопления с непосредственным присоединением; Б - система отопления с элеваторным присоединением; В - система отопления с насосным подмешиванием; Г - система отопления с независимым присоединением; Д – система горячего водоснабжения с применением водоподогревателя (закрытая система)

Рисунок 8 – Закрытая двухтрубная водяная система

В зависимости от характера абонентской установки и режима работы тепловой сети выбираются различные схемы присоединения к тепловой сети. На практике находят применение две принципиально различные схемы: зависимая и независимая. При зависимой схеме вода из тепловых сетей непосредственно поступает в нагревательные приборы систем отопления и вентиляции. При независимой схеме вода из тепловой сети проходит через теплообменник, в котором нагревает вторичный теплоноситель, используемый в абонентской установке.

При зависимых схемах присоединения давление в абонентской установке зависит от давления в тепловой сети. При независимых схемах присоединения давление в местной системе не зависит от давления в тепловой сети, так как вода, циркулирующая в тепловой сети, отдает теплоту вторичному теплоносителю в теплообменнике через стенку, не находясь с ним в непосредственном соприкосновении.

Оборудование абонентского ввода при зависимой схеме присоединения проще и дешевле, чем при независимой схеме. При зависимой схеме может быть получен больший перепад температур сетевой воды в абонентской установке, чем при независимой. А увеличение перепада температур воды в местной системе уменьшает расход теплоносителя в сети, что приводит к снижению диаметров трубопроводов и экономии на начальной стоимости тепловой сети и на эксплуатационных расходах.

Недостаток зависимых схем присоединения заключается в передаче давления сети на приборы абонентской установки. В тех случаях, когда при зависимой схеме нельзя обеспечить допустимый уровень давлений в абонентской установке, применяют независимые схемы присоединения. Последние используются в тех случаях, когда уровень давления в обратном теплопроводе тепловой сети превосходит допускаемый для нагревательных приборов местных систем (например, в широко применяемых чугунных нагревательных приборах (радиаторах) допустимое давление не превышает 0,6 МПа).

На рисунке 8 показаны различные схемы присоединения абонентов к водяной тепловой сети, причем узлы А, Б и В представляют собой зависимые схемы присоединения. Такие устройства, обслуживающие отдельные здания, называются абонентскими вводами.

На узле А (рисунок 8) показана схема непосредственного присоединения, при которой температура в подающем теплопроводе тепловой сети не превосходит предела, установленного санитарными нормами для нагревательных приборов местных систем. Вода из подающей линии тепловой сети непосредственно поступает в приборы отопительной установки и отдает в них теплоту окружающему воздуху. Охлажденная вода поступает в обратную линию тепловой сети. Указанная схема применяется в основном для систем водяного отопления промышленных предприятий.

В большинстве случаев отопительные системы жилых и общественных зданий присоединяются к водяным тепловым сетям по зависимой схеме со смесительным устройством (рисунок 8, Б и В). Объясняется это тем, что согласно СНиП 2-04.05-91* для жилых зданий, общежитий, школ, поликлиник, музеев и других зданий предельная (максимальная) температура теплоносителя составляет 95 °С, в то время как максимальная температура воды в подающей линии принимается в большинстве случаев равной 150 °С, причем имеется тенденция к дальнейшему повышению температуры воды в сети.

На рисунке 8, Б показана схема со смесительным устройством (элеватором), понижающим температуру воды перед поступлением ее из тепловой сети в местную систему.

Смесительное устройство, установленное на абонентском вводе, подмешивает к горячей воде, поступающей из подающей линии, охлажденную воду из обратной линии. В результате смешения после него получается вода с более низкой температурой по сравнению с водой в подающей линии. В качестве смесительного устройства на узле Б применен водоструйный элеватор, а на узле В - центробежный насос.

Схема со струйным насосом (элеватором) получила широкое распространение в нашей стране. Она была разработана и предложена проф. В.М. Чаплиным еще на заре развития теплофикации. Большинство вводов жилых зданий в городах оборудовано элеваторами. Вода из подающего теплопровода через подводящий трубопровод 1 (рисунок 8, узел Б) поступает в элеватор 2. Через патрубок 3 к элеватору подсасывается охлажденная вода после нагревательных приборов отопительной системы. Смешанная вода с температурой ниже, чем температура воды в тепловой сети, по трубопроводу 4 подается к нагревательным приборам отопительной системы.

Устройство струйного насоса-элеватора показано на рисунке 9.

Необходимо отметить, что для работы элеватора требуется напор на вводе не менее 8¸15 м. В случае недостаточного напора вместо элеватора на вводе ставится центробежный насос 5 (рисунок 8, узел В).

1 – сопло; 2 – приемная камера; 3 – камера смешения; 4 - диффузор

Рисунок 9 - Водоструйный элеватор конструкции ВТИ – Теплосеть Мосэнерго

Он устанавливается на перемычке между подающим и обратным теплопроводами и так же, как элеватор, подмешивает к потоку воды из тепловой сети обратную охлажденную воду из отопительной системы.

Применение элеватора значительно выгоднее насоса, так как для работы последнего требуется затрата электроэнергии, установка электродвигателя и вместе с тем усложняется обслуживание. Основными преимуществами элеватора как смесительного устройства являются простота и надежность работы. В условиях эксплуатации элеватор не требует постоянного обслуживания. Вместе с тем серьезным недостатком схемы с элеваторным смешением является отсутствие автономной, т.е. независимой от тепловой сети, циркуляции воды в местной отопительной установке. При прекращении подачи сетевой воды в сопло элеватора, например при аварийном выключении тепловой сети, циркуляция воды в отопительной установке прекращается, что может привести к замораживанию воды в ней. От указанного недостатка свободна схема присоединения с центробежным смесительным насосом. При аварийном отключении тепловой сети насос осуществляет циркуляцию воды в отопительной установке, тем самым предотвращая ее замораживание в течение относительно длительного периода (8÷12 часов).

На рисунке 8, Г показана схема независимого присоединения отопительной системы с водоподогревателем. Вода из подающей линии тепловой сети по трубопроводу 6 поступает в теплообменник 7, в котором она через стенку нагревает вторичную воду, циркулирующую в отопительной установке абонента. Охлажденная вода, отдавшая теплоту, поступает по трубе 8 в обратный теплопровод тепловой сети. Циркуляция воды в отопительной системе создается насосом 9.

Давление в приборах местной отопительной установки определяется высотой расположения расширительного резервуара, который обычно устанавливается в верхней точке здания. Изменение объема воды в местной системе при ее нагреве или охлаждении, а также возможные утечки воды через неплотности компенсируются за счет изменения уровня воды в расширителе.

Установки горячего водоснабжения абонентов присоединяются к тепловой сети через водо-водяные теплообменники. На узле Д (рисунок 8) показана схема присоединения системы горячего водоснабжения к тепловой сети с применением водоподогревателя 10. Вода из тепловой сети проходит между латунными трубками подогревателя и нагревает водопроводную воду, которая проходит внутри трубок. Подогретая водопроводная вода поступает к водоразборным кранам системы горячего водоснабжения.

На схеме Д (рисунок 8) показан также аккумулятор горячей воды 11, который применяется для сглаживания колебаний расхода воды в течение суток и в том случае, если тепловая сеть работает с перерывами, а горячая вода требуется в любой час суток или при неравномерной нагрузке горячего водоснабжения (больницы, бани, гостиницы, промышленные предприятия). Этот аккумулятор постепенно заполняется нагретой водопроводной водой, которая может расходоваться во время перерывов работы тепловой сети или при большой потребности в горячей воде. При верхней установке аккумулятора зарядка его производится под напором водопровода, а разрядка - под статическим напором самого аккумулятора.

Как было показано, при закрытой системе количество воды, циркулирующей в тепловой сети, остается неизменным, так как во всех абонентских установках (отопительно-вентиляционные системы и системы горячего водоснабжения зданий) вода выполняет только функции греющего теплоносителя и не отбирается из трубопроводов.