Источники централизованного теплоснабжения.

Принцип централизованного теплоснабжения.

Как отмечалось выше, система централизованного теплоснабжения объединяет один или несколько источников теплоты, тепловые сети и потребителей теплоты.

При централизованном теплоснабжении все потребители теплоты по надежности теплоснабжения делятся на три категории:

Первая категория- потребители, не допускающие перерывов в подаче расчетного количества теплоты и снижения температуры воздуха в помещениях ниже допустимых. Например, больницы, родильные дома, детские дошкольные учреждения с круглосуточным пребыванием детей, картинные галереи, химические и специальные производства и т.п.

Вторая категория- потребители, допускающие снижение температуры в отапливаемых помещениях жилых и общественных зданий до 12 °С , промышленных зданий до 8 °С, на период ликвидации аварии, но не более 54 ч:

Третья категория- остальные потребители.

Технические решения систем централизованного теплоснабжения принимаются с учетом категории надежности теплоснабжения потребителей.

Принципиальная схема централизованного теплоснабжения приведена на рис. 9.1.

 

Рис. 9.1. Принципиальная схема централизованного теплоснабжения.

1 – централизованный источник теплоты; 2 – тепловые сети; 3 - потребители теплоты.

 

Источники централизованного теплоснабжения.

Крупные источники централизованного теплоснабжения, предназначенные для совместной выработки электрической и тепловой энергии, представляют собой сложные производственно-технические комплексы, включающие в свой состав здания производственного назначения и инженерные сооружения, рис. 9.2.

Они размещаются вне застроенной территории, в коммунально-складских и производственных зонах, по возможности в центре тепловых нагрузок. Вокруг источника теплоты предусматривается санитарно-защитная зона (СЗЗ). Размеры санитарно-защитных зон от источников теплоснабжения определяются в соответствии с санитарными требованиями исходя из следующих положений.

 

Рис. 9.2. Общий вид ТЭЦ.

 

ТЭЦ и районные котельные тепловой мощностью 200 Гкал и выше, работающие на угольном и мазутном топливе, относятся ко второму классу с СЗЗ не менее 500 м, работающие на газовом и газомазутном топливе (последний - как резервный), относятся к предприятиям третьего класса с СЗЗ не менее 300 м.

Отопительные котельные меньшей мощности допускается размещать на застроенной территории. Общий вид и схема отопительной котельной приведены на рис. 9.3.

Отопительная котельная включает водогрейные котлы 1, дутьевые вентиляторы 2, подающие воздух в топки котлов, газоходы 3, для отвода продуктов сгорания топлива от котлов, дымосос 4 и дымовую трубу 5, из устья которой продукты сгорания выбрасываются в атмосферу. В отопительной котельной устанавливаются также сетевые насосы, транспортирующие теплоноситель по тепловым сетям к потребителям теплоты.

 

Рис. 9.3. Общий вид и схема отопительной котельной. 1 – котел; 2 – дутьевой вентилятор; 3 – газоход для продуктов сгорания топлива; 4 – дымосос; 5 – дымовая труба.

6 – дефлектор.

 

Пример размещения отопительной котельной, работающей на газообразном топливе (резервное топливо – мазут) на территории жилой застройки приведен на рис. 9.4.

 

Рис. 9.4. Размещение отопительной котельной на территории жилой застройки

 

Размеры земельных участков для строительства отдельно стоящих отопительных котельных, располагаемых в районах жилой застройки, приведены в таблице 9.1.

Таблица 9.1

Размеры земельных участков под строительство котельных

 

  Теплопроизводительность котельных, МВт Размеры земельных участков, га, котельных, работающих
на твердом топливе на газомазутном топливе
до 6 от 6 до12 св.12 до 58 св. 58 до 116 св. 116 до 233 св. 233 до 466 0,7 1,0 2,0 3,0 3,7 4,3 0,7 1,0 1,5 2,5 3,0 3,5

 

Размеры СЗЗ для отдельно стоящих крупных отопительных котельных принимаются по расчету, но не менее 50 м.

Отопительные котельные являются источниками загрязнения атмосферы продуктами сгорания топлива, поэтому при наличии вблизи котельной жилых домов повышенной этажности ее дымовая труба должна быть как минимум на 1,5 м выше конька крыши самого высокого жилого дома.

9.4. Тепловые сети.

Тепловыми сетями называются трубопроводы, связывающие источники теплоты с потребителями тепловой энергии. Тепловые сети подразделяются на магистральные, распределительные и квартальные, а также ответвления к отдельным зданиям и сооружениям.

Водяные тепловые сети устраивают преимущественно двухтрубными, подающими одновременно теплоту на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и технологические нужды по трубопроводу горячей воды, и отводящими обратную воду от потребителей по трубопроводу обратной воды.

Затраты на устройство тепловых сетей и надежность теплоснабжения потребителей во многом зависят от выбора схемы тепловых сетей.

Тупиковая (лучевая) схема тепловых сетей, рис. 9.5, отличается минимальной протяженностью и диаметрами трубопроводов сетей, однако при данной схеме отсутствует возможность подачи теплоты потребителям в случае аварии на обслуживающих их участках тепловых сетей.

 

Рис. 9.5. Тупиковые тепловые сети. 1 – источник теплоты; 2 – тепловые сети; 3 – ответвления к потребителям теплоты; 4 – потребители теплоты.

 

Необходимо отметить, что трубопроводы горячей и обратной воды тепловой сети показаны на рис. 9.5 одной линией.

В кольцевых тепловых сетях предусмотрена возможность подачи теплоты потребителям в обход аварийного участка, поэтому они выгодно отличаются от тупиковых бόльшей надежностью теплоснабжения. Повышению надежности теплоснабжения способствует также увеличение числа источников теплоты в системе теплоснабжения. Очевидно, что повышение надежности теплоснабжения достигается за счет увеличения общей протяженности тепловых сетей их удорожания.

Схема кольцевых тепловых сетей приведена на рис. 9.6.

 

Рис. 9.6. Кольцевые тепловые сети. 1 –источник теплоты; 2 –тепловые сети; 3 –ответвления к потребителям; 4 -потребители.

Трассировка и прокладка тепловых сетей

В населенных пунктах для тепловых сетей предусматривается, как правило, подземная прокладка (бесканальная, в каналах или в городских и внутриквартальных тоннелях совместно с другими инженерными сетями).

Самый малозатратный способ подземной прокладки – бесканальный, так как он не требует применения специальных конструкций. Однако при данном способе прокладки трубопроводы испытывают механические и химические воздействия грунта, грунтовых вод и блуждающих токов, что вызывало интенсивную коррозию трубопроводов и сокращение срока их эксплуатации. Поэтому широкое распространение получил способ прокладки тепловых сетей в непроходных каналах, который обеспечивает лучшую защиту трубопроводов от агрессивного воздействия со стороны грунта и грунтовых вод.

В последние годы в промышленных масштабах стали выпускаться трубопроводы с эффективной тепло- и гидроизоляцией, которая наносится на металлические трубы в заводских условиях, что гарантирует высокое качество тепловых сетей и длительный срок их эксплуатации как при канальном, так и бесканальном способах прокладки.

При обосновании допускается надземная прокладка тепловых сетей, кроме территорий детских и лечебных учреждений.

По территории, не подлежащей застройке вне населенных пунктов, предусматривается надземная прокладка тепловых сетей на низких опорах.

Допускается пересечение жилых и общественных зданий транзитными водяными тепловыми сетями с диаметрами теплопроводов до 300 мм включительно при условии прокладки сетей в технических подпольях и проходных тоннелях высотой не менее 1800 мм.

Оборудование тепловых сетей.

Оборудование тепловых сетей – компенсаторы теплового расширения трубопроводов, запорная арматура, измерительные приборы, узлы присоединения зданий к тепловым сетям при подземной прокладке трубопроводов устанавливаются в тепловых камерах и колодцах.

9.5. Присоединение зданий к тепловым сетям

При централизованном теплоснабжении здания присоеди­няют к тепловым сетям посредством тепловых пунктов, представляю­щих собой узел соединения потребителей тепловой энергии с тепловой сетью. В тепловом пункте осуществляется подготовка теплоносите­ля необходимой температуры и давления, учет расхода теплоты и регулирование параметров теплоносителя.

Необходимость применения специальных устройств, предназначенных для присоединения зданий к тепловым сетям, обусловлена следующим. Для сокращения расходов воды в трубопроводах тепловых сетей необходимо увеличить разность температур воды в подающем и обратном трубопроводах. В крупных городах в расчетном режиме работы тепловых сетей температура в подающем трубопроводе принимается равной 130 или 150 °С, а в обратном трубопроводе – 70 °С. В тоже время, максимальная температура воды в системах водяного отопления жилых и общественных зданий не должна превышать 95 -105 °С в зависимости от приятой системы отопления, а в системах горячего водоснабжения – 70 °С. Поэтому в тепловом пункте необходимо снизить температуру воды, поступающей в систему водяного отопления, с 150 до 95 °С, а поступающей в систему горячего водоснабжения – до 70 °С. Воздухонагреватели систем приточной вентиляции и кондиционирования воздуха допускается подавать сетевую воду без уменьшения ее температуры.

В тепловых сетях небольших городов, рабочих поселков и других подобных поселений температура воды в подающем трубопроводе не превышает 95 °С, поэтому сетевую воду можно подавать в системы водяного отопления без снижения ее температуры, а для системы горячего водоснабжения необходимо приготовить воду с температурой 60-70 °С.

Тепловые пункты подразделяют на индивидуальные тепловые пункты (ИТП), посредством которых к тепловым сетям присоединяют системы отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и горячего водоснабжения одного здания или его части и центральные тепловые пункты (ЦТП), предназначенные для подготовки теплоносителя для теплоснабжения двух и более зданий. ЦТП применяется только при соответствующем технико-экономическом обосновании.

На практике применяют несколько основных схем присоединения зданий к водяным тепловым сетям. Различным схемам присоединения соответствуют разные принципиальные схемы тепловых пунктов.

При зависимых схемах присоединения здания к тепловой сети горячая вода поступает, после регулирования ее параметров, непосредственно в системы отопления и горячего водоснабжения здания. Варианты присоединения зданий к тепловым сетям по зависимым схемам приведены на рис. 9.7.

 

Рис. 9.7. Схемы зависимого присоединения к тепловым сетям. А – без изменения температуры воды, поступающей из тепловой сети; Б– с элеватором; В –с установкой насоса на перемычке.

Тг , То– подающий и обратный трубопроводы тепловой сети.

1- к воздухонагревателям систем вентиляции и кондиционирования воздуха; 2 – в систему водяного отопления; 3 – в систему горячего водоснабжения; 4 – от системы отопления; 5 – от воздухонагревателей систем вентиляции и кондиционирования воздуха; 6 – элеватор; 7 – регулятор температуры воды для системы горячего водоснабжения; 8 – обратный клапан;

9 – насос; 10 – задвижки; 11 – распределительный коллектор горячей воды; 12 – сборный коллектор обратной воды.

 

При присоединении здания по схеме А,рис. 9.7,горячая вода из подающего трубопровода тепловой сети с температурой Тг через задвижку 10, предназначенную для отключения здания от подающего трубопровода тепловой сети, поступает в распределительный коллектор горячей воды 11. К коллектору 11 через задвижки присоединяются трубопроводы, подающие горячую воду к воздухонагревателям систем вентиляции и кондиционирования воздуха 1 и в систему водяного отопления 2.В систему горячего водоснабжения подается горячая вода с температурой 60-70 °С, полученная смешением горячей и обратной воды в терморегуляторе 7. Обратная вода от системы отопления 4 и от воздухонагревателей систем вентиляции и кондиционирования воздуха 5 поступает в сборный коллектор обратной воды 12, и далее через задвижку 10 - в обратный трубопровод Тотепловой сети.

При присоединении зданий к тепловой сети по схеме А температура воды, поступающей в систему отопления, равна температуре воды в подающем трубопроводе тепловой сети, поэтому данную схему можно применять только при максимальной температуре воды в подающем трубопроводе, не превышающей 95 °С.

При присоединении зданий к тепловым сетям с температурным перепадом 150 – 70 °С, или 130 – 70 °С применяется зависимое присоединение по схемам Б и В, рис. 9.7.

Схема Биспользуется в том случае, если перепад давлений воды в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети превышает 0,15 МПа.

Снижение температуры сетевой воды перед ее подачей в систему отопления осуществляется в элеваторе 6, устройстве, совмещающем функции смесителя горячей воды из тепловой сети с обратной водой системы отопления и побудителя циркуляции теплоносителя в ней.

Схема элеватора приведена на рис. 9.8. Элеватор работает по принципу струйного нагнетателя. При истечении сетевой воды из сопла 2 в камере вса­сывания 3 создается разрежение, вследствие чего в нее поступает вода из обратной магистрали системы отопления. В результате сме­шения сетевой воды и обратной воды в камере смешения 4 достигается требуемая температура воды, после чего она через диффузор 5 поступает в подаю­щую магистраль системы отопления.

 

Рис. 9.8. Схема элеватора. 1 – конус; 2 – сопло; 3 – камера всасывания; 4 – камера смешения 5 – диффузор.

 

Преимущества данной схемы присое­динения заключаются в простоте устройства и надежности работы, бесшумности и независимости от электроэнергии. Именно благодаря своим достоинствам эта схема нашла широкое применение для присоединения к тепловым сетям зданий различного назначения.

К недостаткам данной схемы присоединения можно отнести пре­кращение циркуляции теплоносителя в системе отопления и необходимость ее опорожнения при аварийной ситуации на тепловых сетях.

Если разность давлений сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах недостаточна для нормальной работы элеватора, ис­пользуют зависимое присоединение по схеме В, рис. 9.7, с установкой насоса на перемыч­ке. В данной схеме насос 9 предназначен для обеспечения циркуля­ции теплоносителя в системе отопления и подмешивания обратной воды к сетевой воде для снижения ее температуры. Наличие насоса усложняет эксплуатацию теплового пункта и вызывает дополнительные затраты на электроэнергию, потребляемую насосом. Поэтому данная схема присоединения применяется в том случае, если гидравлический режим тепловых сетей не позволяет присоединить к ним здание по схеме Б, рис. 9.7.

Независимая схема присоединения, рис. рис. 9.9, требует установки теплообменных аппаратов. Ее применяют тогда, когда гидравлический режим тепловых сетей не позволяют использовать зависимую схему, а также при обосновании при присоединении зданий 12 этажей и выше. Эта схема сложнее и дороже зависимого присоединения.

 

Рис. 9.9. Схема независимого присоединения здания к тепловой сети.

1 – распределительный коллектор горячей воды; 2 – задвижки; 3,4,5 - теплообменники для нагрева воды системы горячего водоснабжения, отопления и теплоснабжения воздухонагревателей соответственно; 6 – вода из водопровода; 7,8,10 – подача нагретой воды в систему горячего водоснабжения, отопления и теплоснабжения воздухонагревателей соответственно; 9,11 – обратная вода из систем отопления и теплоснабжения воздухонагревателей соответственно; 12 – повысительная установка хоз.-питьевого водопровода; 13,14 –циркуляционные насосы систем отопления и теплоснабжения воздухонагревателей; 15 – сборный коллектор обратной воды.

 

При независимой схеме сетевая вода через задвижку 2 поступает в распределительный коллектор горячей воды 1, из которого через задвижки подается в теплообменники 3, 4 и 5, где передает теплоту вторичным теплоносителям (воде из городского водопровода 6, обратной воде системы отопления 9 и обратной воде системы теплоснабжения воздухонагревателей 11). Сетевая вода, остывшая в теплообменниках, поступает в коллектор обратной воды 15 и далее в обратный трубопровод тепловой сети.

По независимой схеме, допускается присоединять при обосновании системы отопления и вентиляции зданий 12 этажей и выше и других потребителей, если независимое присоединение обусловлено гидравлическим режимом работы системы.

Индивидуальные тепловые пункты при зависимой и независимой схемам присоединения зданий к тепловым сетям размещают в подвале, нижнем техническом этаже или на первом этаже зданий.