Тепловые пункты микрорайонов
Рациональной формой теплового пункта для жилых комплексных микрорайонов, крупных производственных объектов при теплоснабжении от ТЭЦ и крупных котельных является групповой (ГТП), для крупных общественных — местный (МТП). Групповой тепловой пункт позволяет сосредоточить все наиболее дорогостоящее и требующее систематического и квалифицированного наблюдения оборудование в удобных для обслуживания отдельно стоящих зданиях и благодаря этому значительно упростить последующие местные тепловые пункты в зданиях.
Здания общественного назначения, размещаемые в жилых микрорайонах,— школы, детские учреждения — должны иметь самостоятельные тепловые пункты, оборудованные регуляторами.
Групповые тепловые пункты должны размещаться на границах между магистральными и распределительными сетями. С их помощью должны решаться как управление магистральными сетями и системами теплоснабжения в целом, так и правильное использование теплоносителя, поступающего из магистралей в распределительные сети.
Задачи, решаемые групповыми пунктами, могут быть сформулированы следующим образом:
§ автоматическое распределение теплоносителя, поступающего от теплоисточника по магистральным сетям, в количествах, соответствующих потребности присоединенных зданий;
§ телемеханический контроль за параметрами поступающего теплоносителя и приборный учет расхода теплоты, полученной потребителями;
§ автоматическое регулирование параметров теплоносителя, поступающего в распределительные сети в соответствии с характеристиками потребителей;
§ защита от нарушения гидравлического режима сетей при временных нарушениях теплового режима теплоисточником, а также от утечек в распределительных сетях;
§ защита местных систем отопления от аварийного повышения давления в магистральных сетях (гидравлические удары и ошибки при переключениях).
Кроме того, в некоторых случаях групповые тепловые пункты могут использоваться для приготовления горячей воды на бытовые нужды, для аккумуляции горячей воды в баках.
Для решения указанных задач ГТП должен иметь:
§ смесительные насосы, с помощью которых устанавливается необходимая температура воды в распределительных сетях, производится увеличение пропускной способности магистральных сетей (временно при авариях и ремонтах или постоянно за счет повышения расчетной температуры воды), предохранение систем отопления от замораживания;
§ регуляторы температуры воды, подаваемой в систему горячего водоснабжения, и регуляторы отопительно-вентиляционной нагрузки, которые работают от датчиков температуры наружного или внутреннего воздуха, но их указания могут корректироваться диспетчером тепловой сети;
§ расходомер с электрическим выходом, с помощью которого для каждого ГТП устанавливается предельная норма расхода теплоносителя, что должно предохранить тепловую сеть от «развала» гидравлического режима при резком снижении температуры подаваемой воды против графика; функции непосредственного ограничителя расхода в этом случае выполняет регулятор отопительной нагрузки;
§ регулятор давления на обратной трубе, обеспечивающий необходимое давление в местных системах теплоснабжения зданий и предохраняющий системы отопления от опорожнения при авариях в магистралях; спуск воды по подающей трубе локализуется обратным клапаном;
§ сбросное устройство, состоящее из регулятора давления и разрывной мембраны, позволяющее предохранить системы потребителей от повышения давления в обратной линии сети и гидравлических ударов;
§ реле утечки, работающее на принципе сравнения расходов воды в подающей и обратной трубе, что при закрытой системе теплоснабжения позволяет определить наличие утечки горячей воды в распределительных сетях и системах отопления;
§ задвижки с электроприводом, позволяющие диспетчеру тепловой сети перевести ГТП на автономную работу или прекратить подачу горячей воды на бытовые нужды;
§ средства телемеханического контроля, сигнализации и управления, позволяющие персоналу тепловой сети (диспетчеру) проводить контроль и управление гидравлическим и тепловым режимом сети.
При ГТП с насосами в жилых микрорайонах распределительные тепловые сети могут сооружаться при закрытой системе теплоснабжения двух-, трех- и четырехтрубными, при открытой — двух- и трехтрубными.
Выбор схемы сетей (и тепловых пунктов) в каждом жилом микрорайоне должен решаться путем технико-экономического сравнения с обязательным учетом надежности и простоты эксплуатации. В практических условиях, конечно, этого можно избежать, ограничившись таким расчетом для одного-двух типичных жилых микрорайонов для данного города.
Схемы распределительных сетей в общественных центрах и на промышленных объектах предусматриваются обычно двухтрубными. Разница в подходе к выбору схем объясняется тем, что в жилых микрорайонах имеет место преимущественно однородная застройка, что дает возможность за счет прокладки дополнительных труб в распределительной сети значительно упростить схемы присоединений подавляющего большинства зданий, оборудование, их аппаратуру регулирования и контроля. Исключение в данном случае могут составлять схемы присоединения отдельных общественных зданий, размещаемых среди жилой застройки (школы, детские сады и ясли, и магазины и др.).
Моспроектом разработан проект ГТП в отдельно стоящем типовом здании. Главными элементами такого пункта являлись: общий подогреватель для групповой системы горячего водоснабжения с циркуляционными насосами, подкачивающие насосы водопровода, общий узел контроля и учета теплоты.
Тепловые сети от ГТП сооружались четырехтрубными: две трубы для отопления и две горячего водоснабжения. В необходимых случаях в ГТП устанавливались также общие подогреватели для распределительных сетей отопления. Сети отопления работали по графику температур тепловой сети; системы отопления присоединялись через элеваторы.
Для всемерного облегчения в сооружении ГТП организован их монтаж из блоков заводского изготовления.
Длительная эксплуатация подобных пунктов позволила выявить их основные недостатки. Первым из них, в основном экономического характера, является их небольшая тепловая мощность. Это объясняется тем, что значительную долю в общих затратах по теплоснабжению жилого микрорайона составляет стоимость сооружения здания ГТП, не зависящая от тепловой мощности ГТП. Сооружение более крупных ГТП снижает удельные капиталовложения в здания и, кроме того, дает возможность применения более совершенных схем контроля и регулирования и, что особенно важно, снижает затраты на телемеханизацию систем теплоснабжения в целом. Как указывалось выше, тепловая мощность ГТП должна, как правило, соответствовать тепловой нагрузке жилого микрорайона. Некоторым препятствием, которое необходимо преодолеть, является разрозненная и зачастую весьма долговременная застройка микрорайонов различными ведомствами.
Вторым существенным дефектом рассматриваемого проекта ГТП являлось отсутствие смесительных насосов для распределительной сети отопления, которая в этом случае работала по графику магистральной тепловой сети, т. е. с постоянной температурой воды при положительных температурах наружного воздуха. Это требовало сплошной автоматизации регулирования отпуска теплоты на всех МТП. Установка смесительных насосов в ГТП позволяет применить групповое автоматическое регулирование систем отопления с применением любой формы качественного, количественно-качественного и программного (по часам суток) регулирования отпуска теплоты без автоматизации МТП.
Сооружение ГТП с малыми тепловыми нагрузками нерационально как с точки зрения управления крупными тепловыми сетями, так и градостроительных позиций, поскольку мелкие ГТП занимают много городской территории. Тепловая мощность ГТП может находиться в пределах 30— 50 МВт, а радиус действия распределительных сетей от него в пределах 600 — 800 м. Принципиально возможные варианты размещения ГТП показаны на рис. 4.41.
Рис. 4.41. Схемы размещения ГТП в жилом районе:
а — дислокация ГТП относительно тепловой магистрали; б — ГТП совмещен с камерой; в — ГТП внутри микрорайона;1 — источник тепла; 2 — тепловая магистраль; 3 — камера; 4 — жилой микрорайон; 5 — ГТП; 6 — жилые здания
Как частный случай таким пунктом может быть и ГТП с четырехтрубными сетями. Рабочие схемы ГТП и местных тепловых пунктов приведены на рис. 4.42.
Рис. 4.42. Схемы ГТП и местных тепловых пунктов в жилом микрорайоне с четырехтрубными сетями:
1—задвижки с электроприводом; 2 — грязевики; 3 —измерительная диафрагма к расходомеру; 4 — то же к ограничителю-расходомеру максимальною расхода воды; 5 — регулятор температуры воды — работает от датчика температуры наружного воздуха; 6 — регулятор давления; 7 — смесительные насосы; 8 — обратные клапаны; 9 — счетчики воды; 10 — подогреватели горячего водоснабжения; 11 —подогреватель отопления; 12 —элеватор; 13 — разрывная мембрана
Присоединение зданий, насчитывающих 14 и более этажей, должно производиться по независимой схеме через подогреватели. Система отопления во избежание установки циркуляционного насоса должна проектироваться на естественной циркуляции, а восполнение утечек в ней — через расширительный бак. Положение может измениться, если большая (или весьма значительная) часть зданий микрорайона имеет повышенную этажность или весь микрорайон расположен на отметках местности, значительно отличающихся от большинства других. В этих условиях применение независимой схемы присоединения сети отопления будет вполне оправданным (рис. 4.43). Такой вариант, разработанный Моспроектом, более надежен, чем установка насосов для повышения или понижения давления.
Рис. 4.43. Схема центрального теплового пункта для жилого микрорайона:
1 — задвижки с электроприводом; 2 — грязевики; 3, 4 —подогреватели горячего водоснабжения первой и второй ступеней; 5 — регуляторы температуры воды; 6 — циркуляционно-подкачивающие насосы; 7 — подогреватель отопления; 8 — регулятор температуры воды для отопления (работает от датчика температуры наружного воздуха); 9 — циркуляционные насосы сети отопления; 10 — подпиточные насосы для сети отопления;11 —регулятор давления; 12 — теплосчетчик
При открытой системе теплоснабжения нарушение органолептических свойств воды, подаваемой на бытовые нужды, в значительной мере объясняется биологическими процессами внутри систем отопления. По этой причине считается целесообразным (иногда даже необходимым) присоединение всех систем отопления по независимой схеме (рис. 4.44).
Рис.4.44. Схема ГТП с независимым присоединением отопления при открытой системе теплоснабжения:
1 — задвижки с электроприводом; 2 — грязевик; 3 — диафрагма к расходомеру; 4 — то же к расходомеру-ограничителю максимального расхода воды; 5 — регуляторы температуры воды — работают от датчика температуры наружного воздуха; 6 — подогреватель отопления; 7 — циркуляционный насос; 8 — подпиточный насос; 9 — регуляторы давления; 10 — регулятор (и смеситель) температуры воды; 11 — циркуляционно-повысительный насос; 12 — элеватор
Другим, возможно, более дешевым способом может быть специальная обработка подпиточной воды на источнике теплоснабжения для локализации органических примесей.
Специального рассмотрения всех особенностей гидравлического режима заслуживает выбор схемы присоединения отопительных установок (зависимая или независимая) в системах теплоснабжения крупных городов.
Немаловажным преимуществом независимой схемы присоединения сети отопления в ГТП является возможность контроля за утечками во внутренних сетях отопления, что значительно увеличивает надежность и экономичность теплоснабжения. Аналогичным решением для зависимых схем присоединения сети отопления к ГТП могло бы явиться применение так называемых реле утечки, работающих на принципе сравнения расходов воды в подающих и обратных трубах ГТП (при закрытой системе теплоснабжения).
Для периодической проверки распределительной сети за ГТП на наличие утечек воды возможно установить контрольный водомер на обводной линии вокруг головной задвижки на обратной трубе (см. поз. 9 на рис. 4.42).
При установке в ГТП смесительных насосов иногда возникают предложения об отмене элеваторов на системах отопления, это затрудняет наладку сети, а следовательно, ведет к перерасходу энергии. Другое положение может иметь место в том случае, если потери напора в системах отопления (например, путем применения труб малого диаметра) могут быть доведены до 10 м и более.
Ежегодная длительная трудоемкая очистка подогревателей горячего водоснабжения естественно приводит к целесообразности применения двух групп трубчатых подогревателей и дает возможность их попеременного профилактического ремонта, но увеличивает капитальные вложения. Однако ежегодный ремонт подогревателей, как правило, является следствием отсутствия обработки воды. Применение разборных пластинчатых подогревателей может значительно снизить сроки очистки подогревателей.
Типовые чертежи ГТП для городских микрорайонов разработаны ЦНИИЭП инженерного оборудования и утверждены Госгражданстроем.
Несмотря на то, что ГТП с четырехтрубными распределительными сетями создают ряд преимуществ (упрощение схем тепловых пунктов и системы регулирования), такую схему нельзя считать для микрорайонов наиболее эффективной и во всяком случае единственно целесообразной. По количеству используемых труб, чего нельзя не учитывать при массовом жилищном строительстве, наиболее экономичными являются двухтрубные распределительные сети. Такие схемы сетей применяются как в открытых, так и закрытых системах теплоснабжения. Для экономичного использования теплоты в этом случае необходима автоматизация не только установок горячего водоснабжения, но и всех систем отопления.
Рис. 4.45. Схема ГТП при двухтрубной распределительной сети:
1— задвижки с электроприводом; 2 — грязевик; 3 — диафрагма к расходомеру; 4 — то же к расходомеру-ограничителю максимального расхода воды; 5 — регулятор температуры воды на отопление; 6 — насосы; 7 — обратные клапаны; 8 — регулятор давления; 9 — разрывная мембрана; 10 — подогреватель горячего водоснабжения; 11 - элеватор
Сооружение ГТП (рис. 4.45) в двухтрубных сетях без автоматизации систем отопления не может полностью обеспечить необходимый режим отапливаемых помещений, хотя корректировкой гидравлического и теплового режимов распределительной сети можно избежать перегрева зданий в теплые периоды отопительного сезона. Функции ГТП по управлению режимом тепловых сетей при этом полностью сохраняются.
Промежуточной между описанными является трехтрубная сеть. В применении к закрытой системе теплоснабжения схема ее представлена на рис. 4.46. Здесь практически исключается (при соответствующем расчете диаметра общей обратной трубы) взаимное влияние нагрузок отопления и горячего водоснабжения, каждая из которых может регулироваться по наиболее экономичному графику. Существенным достоинством трехтрубной сети является также возможность взаимного резервирования подающих труб (в зимнее время резервируется подача теплоносителя в системы отопления, в летнее — подача теплоносителя на горячее водоснабжение).
Рис. 4.46. Схема ГТП при трехтрубной распределительной сети (обозначения - см. рис. 4.45)
В ряде случаев применение трехтрубных сетей целесообразно и в системах с открытой системой теплоснабжения, поскольку она создает реальную возможность быстрого прекращения подачи воды на бытовые нужды в случаях аварийного перерыва в подаче холодной воды на источниках теплоснабжения и значительно облегчает контроль за качеством подаваемой потребителям воды из тепловой сети.
Выбор схемы распределительной сети за ГТП должен быть сделан на основе технико-экономических соображений при полном учете местных условий. К таким условиям относятся: качество исходной воды, наличие (возможность получения) необходимого оборудования, количество, тепловая нагрузка, дислокация и помещения тепловых пунктов, возможность прокладки трубопроводов по подвалам и пр.
Немаловажным вопросом при проектировании групповых тепловых пунктов является применение баков-аккумуляторов. Установка аккумулятора обычно предусматривается в тех случаях, когда она предписана нормами проектирования данного потребителя. Аккумуляторы снижают расход сетевой воды и диаметры трубопроводов сети, а также расчетную тепловую нагрузку подогревателей горячего водоснабжения. Снижение расчетной тепловой нагрузки подогревателей уменьшает поверхность нагрева и, следовательно, стоимость их. Баки, сообщенные с атмосферой, кроме того, обеспечивают частичную деаэрацию подогретой воды.
Применение баков-аккумуляторов горячей воды является правильным решением также при напряженном балансе холодной воды в городе. Необходимый запас теплоты в аккумуляторах принимают на основании графиков потребления горячей воды, принимая за основу выравнивание часового потребления теплоты из тепловой сети за сутки (в промышленном объекте за смену). Баки-аккумуляторы могут проектироваться (в количестве не менее двух по 50 % рабочего объема каждый) как открытые (безнапорные), так и напорные, работающие по принципу вытеснения горячей воды холодной, и наоборот. Баки должны быть защищены от внутренней коррозии.
Как правило, здания групповых тепловых пунктов должны сооружаться в жилых микрорайонах отдельно стоящими, их объемно-планировочные решения должны удовлетворять требованиям СНиП на проектирование производственных зданий. Тепловые пункты промышленных объектов могут быть сблокированы со вспомогательными и производственными зданиями. При конкретной привязке таких зданий в микрорайонах необходимо кроме условий планировки учитывать также то, что работающие в них насосы являются источниками шума, в связи с чем минимальное расстояние от них до жилых зданий должно быть не менее 25 м. Эти здания должны быть типовыми, могут сооружаться из легких сборных конструкций либо из кирпича (за исключением силикатного). Оконные проемы должны быть минимальными и защищаться металлическими сетками. Как правило, здания должны сооружаться наземными.
Сооружение подземных ГТП может допускаться только при выполнении следующих условий: высокое качество гидроизоляционных работ, благоприятные гидрогеологические условия (низкий уровень грунтовых вод, песчаные грунты), тщательная герметизация всех вводов инженерных коммуникаций (включая трубопроводы), исключающая возможность затопления теплового пункта, автоматизация работы оборудования и наличие телемеханического контроля.
В целях ускорения монтажных работ на ГТП и повышения их качества необходимое оборудование должно поставляться блоками. При разбивке оборудования на блоки необходимо учитывать, помимо удобства монтажа, также и удобство выполнения ремонтных работ.
В здании предусматриваются ворота, их размеры принимаются по габаритам блоков монтируемого оборудования. Двери и ворота должны открываться наружу, перед воротами предусматривается монтажная площадка.
Габариты типовых (для повторного применения) ГТП определяются в зависимости от предусматриваемого в них оборудования. Минимальная высота (в свету) помещений от отметки чистого пола до низа выступающих конструкций перекрытия принимается не менее 4,5 м.
Минимальная ширина проходов (в свету между выступающими частями оборудования), м:
между насосами с электродвигателями напряжением до 1000 В | |
то же 1000 В и более | 1,2 |
между насосами и стеной | |
между насосами и распределительными щитом или щитом КИПиА | |
между неподвижными выступающими частями оборудования, междусобой или стеной |
Трубопроводы с арматурой, а также механическое оборудование без движущихся частей (водонагреватели, элеваторы, грязевики и пр.) могут крепиться непосредственно на стенах, при этом минимальное расстояние от выступающих частей (или тепловой изоляции) до стены должно быть не менее 200 мм.
Для стока воды при ремонте оборудования полы должны проектироваться с уклоном 0,5 % в сторону трапа или водосборного приямка. Для дренирования основной массы воды из трубопроводов и оборудования должны быть проложены дренажные линии. Полы должны иметь прочное покрытие (допускается бетонное), толщина бетонной подготовки не менее 200 мм, по песчаной засыпке также не менее 200 мм. Для ремонта оборудования массой более 100 кг в помещениях предусматривается подъемно-транспортное оборудование: при массе груза до 1 т — монорельсы с кошками или ручные кран-балки; при массе до 2 т ручные кран-балки; при массе свыше 2 т — кран-балки с механическим приводом.
Для обслуживания оборудования и арматуры на высоте от 1,4 до 2,5 м от пола должны предусматриваться передвижные площадки с лестницами, при высоте более 2,5 м — стационарные площадки с ограждением и постоянными лестницами.
Помещения не должны быть рассчитаны на постоянное присутствие персонала при обслуживании, но должны учитывать присутствие персонала во время ремонтных работ и профилактических осмотров. Исходя из этого, в помещениях предусматриваются туалет, шкафы для хранения одежды, место для приема пищи.
Диаметр водопроводного ввода в здании, кроме хозяйственных нужд, должен быть рассчитан на наполнение трубопроводов водой при гидравлических испытаниях сетей и на охлаждение подшипников насосов (при необходимости). Соединение водопровода с трубопроводами должно быть разъемным либо выполняться через две последовательно установленные задвижки со спускным краном между ними (открыт при эксплуатации).
При выборе помещения для местного теплового пункта необходимо исходить из того, что оно должно быть рабочим местом для персонала, осуществляющего обслуживание и ремонт оборудования. Помещение должно быть отдельно выделенным, иметь удобный выход, достаточные размеры, надежно вентилироваться. Полы должны быть бетонные или плиточные, стены и потолки покрашены, помещения должны иметь водопровод, канализацию (желательно трап) и электрическое освещение (освещенность 50 лк, проводка в стальных трубах).
В связи с изложенными требованиями недопустимо размещать МТП в технических подпольях с земляным полом.
При четырехтрубной схеме распределительных тепловых сетей непосредственно в зданиях монтируются элеваторные узлы для систем отопления, а групповая система горячего водоснабжения выполняется секционированной.
Рис. 4.47. Рабочая схема элеваторного узла
Рабочая схема такого элеваторного узла приведена на рис. 4.47.
Задвижки 1 и 2 служат для отключения теплового пункта, задвижки 3 и 4— для отключения системы отопления; закрытые вместе четыре задвижки позволяют проводить ремонтные работы на узле (например, смену водомера 7, прочистку грязевиков-фильтров 5 и 6, замену сопла в элеваторе 8).
Однако, устанавливая такое количество оборудования, необходимо всегда иметь в виду, что все оно для выполнения своих функций требует проведения практически ежегодного профилактического ремонта.
В практике жилищного строительства широкое распространение получили секционированные здания, в которых каждая секция имеет самостоятельную систему отопления. Схема распределительной сети и систем отопления и горячего водоснабжения приведена на рис. 4.48. Тепловая мощность каждой секционной системы, а следовательно, и объем воды в ней небольшие, что дает экономические обоснования для спуска воды из нее при необходимости ремонтных работ на узле. Таким образом, отпадает необходимость в установке задвижек 3 и 4.
Рис. 4.48. Схема сетей отопления и горячего водоснабжения в секционированном жилом здании
Грязевик 5 служит для защиты сопла элеватора и системы отопления от грязи и мусора, который обычно попадает в трубы распределительных сетей при их монтаже. Этого можно избежать, если после монтажа трубы интенсивно промыть водой. Грязевик-фильтр 6 служит для защиты водомера. Водомер 7 является прибором, позволяющим проводить точное распределение теплоносителя по тепловым пунктам, ежесуточные (или еженедельные) записи водомера позволяют проверять точность проведенной наладки. Однако водомер, как правило, требует ежегодного ремонта и поверки, для чего необходимо иметь помимо запасных частей также и поверочные стенды на горячей воде.
Другим прибором для измерений мгновенных расходов воды может служить измерительная шайба с водовоздушным дифманометром, который может быть либо стационарным, либо переносным. Поскольку учет полученной потребителем теплоты предусмотрен в групповом тепловом пункте, то никаких приборов для учета в таких тепловых пунктах не предусматривается.
Для нормальных условий работы системы отопления необходимо, чтобы элеватор обеспечивал коэффициент смешения. Поскольку это требует обычно последовательной замены нескольких сопл, то, как правило, эксплуатируемые элеваторы не обеспечивают этого и системы отопления работают в нерасчетных режимах. Наиболее просто избежать этого можно с помощью элеватора с регулируемым вручную соплом.
Монтажный чертеж теплового пункта системы отопления с таким элеватором и водовоздушным дифманометром приведен на рис. 4.49. Вместо двух манометров здесь предусмотрен один с переключением, что может дать большую точность замера располагаемого перепада давления перед элеватором.
Рис. 4.49. Монтажный чертеж местного теплового пункта с элеватором
С помощью трех установленных термометров может быть проверен тепловой режим пункта и системы отопления. Задвижка перед элеватором заменена клапаном, дополнительные потери напора в котором совершенно незначительны по сравнению с элеватором. Клапан вместе с тем по сравнению с задвижкой может обеспечить большую плотность и удобство регулировки.
Применение пофасадных систем отопления позволяет получить дополнительную экономию теплоты за счет использования солнечной радиации, но требует для этого установки авторегуляторов. В этом случае система отопления каждой секции (в доме типа «пластина») должна быть разделена на две части, что из-за их малой тепловой мощности делает автоматизацию их регулирования экономически нецелесообразной. В этом случае целесообразнее объединение нескольких (например, 3 — 4) пофасадных систем на один авторегулятор.
Местные тепловые пункты в зданиях усложняются в тех случаях, когда распределительные тепловые сети предусматриваются двух- или трехтрубными.
Местные тепловые пункты жилых зданий, присоединяемых к тепловым сетям без групповых пунктов, т. е. первичные, принципиально должны повторять схемы групповых пунктов и в отличие от описанных схем МТП должны иметь: приборный учет теплоносителя и теплоты; автоматическое регулирование отпуска теплоты на цели отопления (что связано с применением насосов), защиту от передавливания, ограничение максимального расхода теплоносителя. Все это усложняет местные тепловые пункты.
Дата добавления: 2016-12-16; просмотров: 2890;