Централизованные системы отопления и их элементы

В зависимости от принятого вида тепло носителя централизованные системы теплоснабжения различают водяные, паровые и комбинированные.

Централизованные системы малых населенных мест различают от поселковых котельных иТЭЦ. Система теплоснабжения; отТЭЦ называется теплофикацией.

В первом случае вырабатывается только один вид энергии — тепловая, для выработки которой топливо сжигается в топке котла. В качестве теплоносителя применяют воду или пар.

Во втором случае, т. е. на теплоэлектроцентралях, вырабатывают одновременно два вида энергии: электрическую и тепловую. На базе комбинированной выработки тепловой, и электрической энергии развивается теплофикация.

Теплофикация является наиболее технически совершенным и экономически целесообразным видом теплоснабжения городов, рабочих поселков икрупных сельских населенных мест. Она обладает тем преимуществом, что для целей теплоснабжения расходуется в основном пар, отработавший в паровой турбине, т. е. уже совершивший определенную полезную работу. В поселковой же котельной теплоноситель специально вырабатывается, только для целей теплоснабжения.

На этой схеме теплоноситель подготовляется и специальной котельной, а затем по наружным теплопроводам поступает из системы отопления отдельных зданий, и местные нагревательные приборы систем вентиляции и горячего водо­снабжения жилищно-коммунального хозяйства и для технологических процессов предприятий по переработке сельскохозяйственных продуктов. Из местных нагревательных приборов теплоноситель возвращается по обратному наружному тепло­проводу в котельную для повторного нагревания. Цирку­ляция воды в системе производится при помощи насо­са, установленного в тепло­вом центре.

Тепломощность современных поселковых котельных доходит до 25 Гкал/ч и лишь в отдельных случаях может быть больше. При больших тепловых нагрузках и отсутствии источников электроснабжения целесообразнее применять ТЭЦ. По сравнению с котельными ТЭЦ затрачивает для целей теплоснабжения в два-три раза меньше топлива. Системы от поселковых котельных различают водяные и паровые.

Водяные системы различают по числу теплопроводов, переда­ющих воду в одном направлении, — одно-, двух-, трех-, четырех-и многотрубные.

Однотрубная система может быть применена в том случае, если теплоноситель полностью используется у потребителей и не должен возвращаться в районную котельную или на ТЭЦ. Примером такой системы может служить централизованное снабже­ние горячей водой на бытовые цели (горячее водоснабжение).

Двухтрубные системы с тепловой сетью, состоящей из двух теплопроводов — горячего и обратного, являются самыми распространенными. В этом случае по горячему теплопроводу вода по­дается к потребителям, а по обратной линии от потребителей охлажденная вода подается на ТЭЦ или в районную котельную.

Соединение двухтрубной системы теплоснабжения на нужды отопления и вентиляции с однотрубной системой горячего водо­снабжения приводит к трехтрубной системе теплоснабжения.

Если система горячего водоснабжения имеет также два теплопровода, причем второй применяется как вспомогательный для создания циркуляции с целью устранения остывания воды при малом водоразборе, вся система теплоснабжения вместе с двумя теплопроводами на отопление и вентиляцию будет называться четырехтрубной.

Трех- или четырехтрубные системы применяются в промышлен­ных районах, где рациональней в ряде случае выделить горячее водоснабжение и технологические установки на третью трубу, так как источником теплоснабжения для горячего водоснабжения и технологии могут быть отдельные бойлерные группы или утилиза­ционные установки по использованию отбросного тепла. Четырех­трубные водяные системы широко применяются также в город­ских системах теплоснабжения с центральными тепловыми пунктами (ДТП), на которых устанавливаются подогреватели горячего водоснабжения на группу жилых зданий. До ЦТП от источника тепла предусматривается двухтрубная тепловая сеть, а после ЦТП до зданий — четырехтрубная система (два теплопро­вода на отопление и вентиляцию, а два дополнительных — на горя­чее водоснабжение).

Водяные системы теплоснабжения по способу присоединения систем горячего водоснабжения разделяются на две группы: за­крытые и открытые.

Водяные системы по способу отпуска тепла потребителям бывают закрытые и открытые.

В закрытых системах во всех потребительских установках отопительно-вентиляционной, горячего водоснабжения вода выполняет только греющие функции, а не расходуется из трубопро­водов и полностью возвращается к источнику теплоснабжения. Таким образом, в этих системах количество воды, циркулирую­щей в тепловой сети, остается постоянным.

В открытых системах потребителями используется не только тепло, подводимое теплоносителем, но и сам теплоноситель. В них предусматривается разбор воды для горячего водоснабжения и технологических процессов непосредственно из тепловых сетей поселковых котельных или ТЭЦ.

Закрытые системы. Вода, нагретая до требуемой температуры в котлах поступает по подающему наружному теплопроводу тепловой сети. Циркуляция осуществляется с помощью сетевого насоса, который направляет воду через котлы к потребителям тепла. Горячая вода, прошедшая через систему потребителей, отдает часть своего тепла водопроводной воде в водоподогревательных установках горячего водоснабжения, воздуху помещения.

Открытые системы. В них отсутствуют водонагреватели горячего водоснабжения и местные установки водоподготовки водоподготовки, а вода из тепловых сетей поступает непосред­ственно в приборы потребителей тепла и горячей воды. Величины давлений в приборах зависят от давлений в тепловой сети. Такая схема называется зависимой. Она применяется в тех случаях, когда уровень давлений в тепловой сети не превосходит допус­каемых для нагревательных приборов местных систем.

Паровые системы теплоснабжения Паровые централизованные системы теплоснабжения применяют, как правило, в промышленных районах. В городах эти системы теплоснабжения рационально применять при особенно неблагоприятном рельефе местности (большая раз­ность геодезических отметок, наличие оврагов и др.), с использо­ванием на тепловых пунктах пароводяных подогревателей для отопления и горячего водоснабжения. В ряде случаев паровые си­стемы теплоснабжения в городах применяют и при спокойном рельефе местности (с технико-экономическим обоснованием).

Паровые системы могут быть с возвратом конденсата и без возврата конденсата.

На промышленных предприятиях широко используют паровую систему с возвратом конденсата. Пар от ТЭЦ или районной котельной поступает по паропроводу к потребителям тепла. Конденсат от потребителей тепла возвращается по конденсатопроводу на ТЭЦ. Конденсат возвращается под давлением конденсатных насосов, установленных у абонентов (или у каждого, а чаще на группу абонентов). Пар из паропровода поступает в нагревательные приборы, в которых отдает скрытую теплоту парообразования и конденсируется. Конденсат проходит конденсатоотводчик и собирается в бак, из которого конденсатным насосомперекачивается по конденсатопроводу к источнику тепла.

Схемы тепловых сетей

Для транспортирования тепла от источника тепло­снабжения до потребителей сооружаются наружные тепловые сети. Они являются одними из наиболее трудоемких и дорого­стоящих элементов системы теплоснабжения. Сети состоят из стальных труб, соединенных сваркой, тепловой изоляции, запорной арматуры, компенсаторов (тепловых удлинителей), дренажных и воздухоспускных устройств, подвижных и неподвижных опор. В комплекс строительных конструкций входят камеры об­служивания и система подземных каналов.

Тепловые сети различают по числу теплопроводов, передающих теплоноситель в одном направлении (одно-, двух-, трех- и четырехтрубные). Однотрубная магистраль применяется для подачи воды без ее возврата в котельную или ТЭЦ и пара без возврата конденсата. Такое решение возможно при использовании воды из самой тепловой сети на цели горячего водоснабже­ния, технологические нужды или дальнее теплоснабжение от ТЭЦ, а также при использовании термальных вод.

В теплоснабжении малых населенных мест применяется двухтрубная открытая система теплоснабжения, когда тепловая сеть состоит из теплопроводов подающего и обратного. Часть воды, циркулирующей в открытой сети, разбирается абонентами для горячего водоснабжения.

В водяных и паровых двухтрубных закрытых системах вода, циркулирующая в тепловых сетях, или пар используется только как теплоноситель. Соединение двухтрубной системы теплоснаб­жения на нужды отопления и вентиляции с однотрубной системой горячего водоснабжения приводит к трехтрубной. Если си­стема горячего водоснабжения имеет две трубы, вторая труба является вспомогательной для создания циркуляции, уст­раняющей остывание воды при малом водоразборе. Тогда вся система теплоснабжения вместе с двухтрубной системой отоп­ления называется четырехтрубной. Трехтрубные или четырехтрубные могут быть применены в тех случаях, где рациональнее выделить горячее водоснабжение на третью трубу. В системах горячего водоснабжения жилых зданий, больниц, гостиниц и т. п. желательно предусматривать циркуляцию воды.

Схема тепловой сети определяется размещением ТЭЦ или поселковой котельной среди теплопотребителей. Сети выполняются радиальными тупиковыми.

Для поселков сельскохозяйственных предприятий, застраи­ваемых двух- и трехэтажными домами, расположенными груп­пами (рис. 1), образующими параллельные фронты застройки или замкнутые контуры, могут применяться кольцевые одно­трубные тепловые сети. Кольцевые системы могут устраиваться

Рис. 1. Конфигурация тепловых сетей: А — радиаль­ная сеть; Б — радиальная сеть с перемычками; 1 — котельная; 2 — тепловая сеть; 3 — перемычка

как от групповых котельных, так и от двухтрубной магистрали отопительной котельной.

Однотрубные кольцевые системы имеют те же общие принципы действия, что и однотрубные системы внутреннего отопле­ния. Теплоноситель в сети последовательно проходит каждое присоединенное здание и в последних приближается к температуре обратной воды. Регулирование теплоотдачи в отапливаемых зданиях достигается установкой приборов с различными поверхностями нагрева.

Однотрубные сети прокладываются параллельно фронту за­стройки присоединяемых.зданий на расстоянии от 3 до 5 м от линии застройки. Количество присоединяемых зданий к тепло­вой сети определяется из условия непревышения допустимого давления для нагревательных приборов.

Трубопроводы тепловых сетей прокладываются в непроход­ных каналах и бесканально (подземная прокладка), а также на отдельно стоящих опорах (наземная прокладка). Последняя применяется на территории производственных площадок, ТЭЦ или при прохождении через незастроенные территории. Приме­нение ее ограничивается архитектурными соображениями.

Основным типом подземной прокладки тепловых сетей явля­ется прокладка в непроходных каналах.

На рис. 2 показана конструкция непроходного канала с бетонными стенками. При такой конструкции основ­ные затраты (50—58%) приходятся на строительную часть, тепловую изоляцию труб, т. е. на вспомогательные сооружения прокладки. Каналы прокладываются на глубине 0,7—1 м от по­верхности земли до верха плиты перекрытия. Во избежание дре­нажных устройств тепловую сеть необходимо стремиться укла­дывать выше уровня грунтовых вод. Если этого избежать невоз­можно, применяются, гидроизоляция канала из двух слоев рубе­роида на клебемассе или прокладка с наименьшим заглублением (до 0,5 м). Однако гидроизоляция каналов тепло­вых сетей не обеспечивает надежной защиты их от грунтовых вод, так как в практических условиях трудно вы­полнить такую изоляцию доброкачест­венно. Поэтому в настоящее время при укладке тепловых сетей ниже уровня грунтовых вод устраивают сопутствую­щий пластовый дренаж.

Дренажные трубы песчано-гравийным (щебеночным) фильтром про­кладывают вдоль канала, обычно со стороны наибольшего при­тока грунтовых вод. Под канал и вдоль боковых его стен укладывают песчаный грунт, который способствует отводу грунтовых вод. В отдельных случаях дренажные трубы

Рис. 2.

размещают под каналом (рис.2), а смотровые колодцы уст­раивают внутри компенсаторных ниш. Устройство дренажа под каналом обходится значительно дешевле, особенно в скальных и плывунных грунтах, так как в этом случае не требуется дополнительного уширения траншей.

Применение пористых бетонных труб удешев­ляет и ускоряет сооружение дренажа, так как уменьшаются тру­доемкие работы по устройству фильтров.

При сооружении канала теплотрассы в мелкозернистых пес­чаных и супесчаных грунтах может быть устроен песчано-гравийный или песчаный фильтр слоем 150 мм под каналом.

Заглубление теплопроводов определяется, как правило, про­филем земли, отметками вводов, протяженностью сети и про­кладкой других подземных коммуникаций. Водопровод и газопровод обычно прокладываются на уровне теплопроводов.

Рис. 3.

В местах пересечений допускается устройство местных изгибов водопровода или газопровода с прокладкой их над или под теп­лопроводами.

Для существенного снижения стоимости прокладки сетей применяют бесканальную прокладку труб в теплоизоляционных оболочках. В этом случае тепловая изоляция труб непосредст­венно соприкасается с грунтом. Материал для устройства тепло­изоляционной оболочки должен быть гидрофобным, прочным, дешевым и нейтральным, по отношению к металлу труб. Жела­тельно, чтобы он обладал диэлектрическими свойствами. С этой целью осваиваются конструкции бесканальной прокладки труб в штучных изделиях из ячеистой керамики и в оболочках из поликерамики.

В местах ответвлений теплотрассы к потребителям устраи­ваются кирпичные подземные камеры-колодцы с запорной и другой арматурой. Высота камер принимается не менее 1,8 м. Вход в камеру выполняется через чугунный люк глубина принимается 0,4—0,5 м. Для камер, размещаемых внутри жилой застройки, допускается возвышение их над поверхностью земли на высоту не более 400 мм.

Для компенсации тепловых удлинений трубопроводов от из­менения температуры теплоносителя на прямых участках теп­лотрассы применяются гибкие П-образные компенсаторы, а на ломаных участках используются углы поворота трассы (есте­ственная компенсация). Компенсаторы размещаются в специ­альных кирпичных нишах, предусматриваемых по длине тепло­трассы. Расстояние между компенсаторами устанавливается расчетом или принимается по номограммам в зависимости от температуры теплоносителя.

Трубы в каналах укладываются на опорных бетонных подушках. Перемещение труб при изменении их длины обеспечивает заложение камер от поверхности земли до верха покрытия.

Расстояние между опорными подушками зависит от диаметров укладываемых труб. Для труб диаметром не более 250 мм рас­стояния принимаются 2—8 м.