В зависимости от числа трубопроводов, используемых для теплоснабжения данной

группы потребителей, водяные системы де­лятся на одно-, двух-, трех- и много­трубные.

 

Минимальное число трубопро­водов для открытой системы один, а для за­крытой системы — два.

Наиболее простой и перспективной для транспорта на большие расстояния являет­ся однотрубная бессливная система тепло­снабжения. Ее можно применить в том слу­чае, когда обеспечивается равенство расхо­дов сетевой воды, требуемых для удовле­творения отопительно-вентиляционной на­грузки и для горячего водоснабжения або­нентов данного города или района [76].

Для теплоснабжения городов в боль­шинстве случаев применяются двухтруб­ные водяные системы, в которых тепловая сеть состоит из двух трубопроводов: по­дающего и обратного. По подающему тру­бопроводу горячая вода подводится от станции к абонентам, по обратному трубо­проводу охлажденная вода возвращается на станцию.

Преимущественное применение в горо­дах двухтрубных систем объясняется тем, что эти системы по сравнению с многотруб­ными требуют меньших начальных вложе­ний и дешевле в эксплуатации. Двухтруб­ные системы применимы в тех случаях, ко­гда всем потребителям района требуется те­плота примерно одного потенциала. Такие условия обычно имеют место в городах, где вся тепловая нагрузка (отопление, вентиля­ция и горячее водоснабжение) может быть удовлетворена в основном теплотой низко­го потенциала.

В промышленных районах, где имеется технологическая тепловая нагрузка повы­шенного потенциала, могут применяться трехтрубные системы [53], в которых два трубопровода используются как подающие, а третий трубопровод является обратным. К каждому подающему трубопроводу при­соединяются однородные по потенциалу и режиму тепловые нагрузки. В промышлен­ных районах обычно к одному подающему

трубопроводу присоединяются отопитель­ные и вентиляционные установки (сезонная нагрузка), а к другому — технологические установки и установки горячего водоснаб­жения. При таком решении упрощаются методы регулирования отпуска теплоты от ТЭЦ.

 

Закрытые системы. 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 рис. 3.6 показана закрытая двухтрубная водяная система. По подаю­щему трубопроводу 7 тепловой сети вода поступает в абонентские установки, а по об­ратному трубопроводу II охлажденная вода возвращается на ТЭЦ.

В зависимости от характера тепловых нагрузок абонента и режима работы тепло­вой сети выбираются схемы присоединения абонентских установок к тепловой сети. На рис. 3.6 показаны различные схемы при­соединения абонентов к водяной тепловой сети.

 

Схемы а — г показывают присоедине­ние отопительных установок, схемы д, e — присоединение установок горячего водоснабжения, а схемы ж — м показывают со­вместное присоединение в одном узле отопительной установки и установки горячего водоснабжения, схема н — совместное присоединение отопительной установки и вен­тиляции.

 

Такие устройства, обслуживающие от­дельные здания, называются абонентски­ми вводами, местными тепловыми пункта­ми или местными тепловыми подстанция­ми (МТП).

Для обозначения различных схем при­соединения отопительных и вентиляцион­ных установок и установок горячего водо­снабжения к тепловой сети в книге принята следующая индексация:

отопительные установки О - зависимая схема (3); зависимая со струйным смешени­ем (ЗСС); зависимая с насосным смешением (ЗНС); независимая (Н).

 

 

Рис. 3.6. Закрытая двухтрубная водяная система теплоснабжения

Схемы присоединений: а — О(3); б — О(ЗСС); в — О(ЗНС); г — О(Н); д — Г(АВ); е — Г(АН); ж — О(ЗСС) Г(П); з — О(ЗСС) Г(ДС); и — О(ЗСС) Г(ДП); к — О(ЗСС) Г(ПР); л — О(ЗССНС) Г(ДП); м — О(Н) Г(ДП); н — О(ЗСС) В(ДС); 1 — аккумулятор горячей воды; 2 — воздушный кран; 3 — водоразборный кран; 4 — нагревательный прибор; 5 — обратный клапан; 6 — подогреватель горячего водоснабжения одноступенча­тый; 7,8 — подогреватели горячего водоснабжения нижней и верхней ступеней; 9 — отопительный подогрева­тель; 10 — расширительный сосуд; 11 — регулятор давления; 12 — регулятор расхода; 13 — регулятор температуры воды; 14 — регулятор отопления; 15 — элеватор; 16 — насос; 17 — подпиточный насос; 18 — сетевой насос; 19 — регулятор подпитки; 20 — подогреватели сетевой воды; 21 — пиковый котел; 22 — регу­лятор температуры воздуха; 23, 24 — воздушные калориферы нижней и верхней ступеней

 

Например, О(ЗНС) обозначает отопительную установку, присоединенную по зависимой схеме с насосным смешением; установки горяче­го водоснабжения Г: параллельная (П); предвключенная (ПР); двухступенчатая смешанная (ДС); двухступенчатая последо­вательная (ДП); непосредственный водоразбор (НВ). Например, Г(ДП) обозначает присоединение установок горячего водо­снабжения по двухступенчатой последовательной схеме; установка аккумулятора го­рячей воды: верхняя (АВ), нижняя (АН); вентиляционные установки В. Например, В(ДС) обозначает присоединение вентиля­ционной установки по двухступенчатой смешанной схеме.

В 60—80-х годах в крупных системах централизованного теплоснабжения полу­чили широкое применение так называемые групповые тепловые подстанции (пункты) (ГТП). На этих подстанциях осуществляет­ся присоединение теплопотребляющих установок группы жилых и общественных зданий микрорайона к тепловой сети.

Обычно ГТП размещаются в отдельных, предназначенных для этой цели зданиях на некотором удалении от обслуживаемых зданий квартала или микрорайона с целью изоляции последних от шума и вибраций, создаваемых насосными установками. В ГТП устанавливаются: блок (или блоки) подогревателей горячего водоснабжения, подогреватели отопления (при независимой схеме), групповая смесительная установка сетевой воды, подкачивающие насосы хо­лодной водопроводной, а при необходимо­сти и сетевой воды, авторегулирующие и контрольно-измерительные приборы.

Применение ГТП упрощает эксплуата­цию врледствие уменьшения количества уз­лов обслуживания и повышает комфорт в теплоснабжаемых зданиях благодаря вы­носу всех насосных установок, являющихся источником шума, в изолированные поме­щения ГТП.

 

При применении ГТП, с одной стороны, уменьшаются начальные затраты на соору­жение подогревательной установки горяче­го водоснабжения, насосных установок и авторе гул иру ющих устройств благодаря увеличению их единичной мощности и со­кращению количества элементов оборудо­вания, но, с другой — возрастают началь­ные затраты на сооружение и эксплуатацию распределительной сети между ГТП и от­дельными зданиями, так как вместо двух­трубной сети приходится сооружать на этих участках четырехтрубную или как мини­мум трехтрубную сеть (при отказе от цир­куляции воды в системе горячего водоснаб­жения), что еще больше увеличивает потери теплоты и воды в системе горячего водо­снабжения.

Оптимальная единичная расчетная теп­ловая нагрузка ГТП зависит от характера планировки района застройки, а также ре­жима работы теплопотребителей и опреде­ляется на основе технико-экономических расчетов.

На практике находят применение две принципиально различные схемы присое­динения теплопотребляющих установок абонентов к тепловой сети — зависимая и независимая. По первой схеме присоедине­ния вода из тепловой сети поступает непо­средственно в приборы абонентской уста­новки, по второй — проходит через тепло­обменник, в котором нагревает вторичный теплоноситель, используемый в абонент­ской установке.

На схемах рис. 3.6 отопительные уста­новки а —в, ж — л и н присоединены к теп­ловой сети по зависимой схеме, а отопи­тельные установки г и м — по независимой.

В закрытых системах теплоснабжения установки горячего водоснабжения присоединяются к тепловой сети только через водо-водяные подогреватели, т.е. по незави­симой схеме. 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.

Оборудование абонентского ввода при зависимой схеме присоединения проще и дешевле, чем при независимой, при этом может быть получен несколько больший перепад температур сетевой воды в або­нентской установке. Увеличение перепада температур воды уменьшает расход тепло­носителя в сети, что может привести к сни­жению диаметров сети и экономии на на­чальной стоимости тепловой сети и на экс­плуатационных расходах.

Основным недостатком зависимой схе­мы присоединения является жесткая гидравлическая связь тепловой сети с нагре­вательными приборами абонентских уста­новок, имеющими, как правило, понижен­ную механическую прочность, что ограни­чивает пределы допускаемых режимов ра­боты системы централизованного тепло­снабжения.

Так, в широко применявшихся в отопительной технике чугунных нагре­вательных приборах (радиаторах) допус­тимое давление не превышает 0,6 МПа; превышение указанного предела может привести к авариям в отопительных уста­новках. Это существенно снижает надежность и усложняет эксплуатацию систем теплоснабжения крупных городов, так как при большой протяженности тепловых се­тей и большом числе присоединенных або­нентских установок с разнородной тепло­вой нагрузкой расходы воды в сети и свя­занные с ними потери давления могут из­меняться в широких пределах. При этом уровень давлений в сети может превысить предел, допустимый для абонентских ус­тановок.

В тех случаях, когда разность между до­пустимым давлением в теплопотребляю­щих приборах абонентов и расчетным дав­лением в тепловой сети невелика, даже не­большие повышения давления в тепловой сети (В данном случае имеется в виду давление в об­ратном трубопроводе тепловой сети, поскольку оно определяет давление в абонентских установках.), вызванные, например, аварийным от­ключением насоса на подстанции или не­произвольным перекрытием клапана в сети, могут привести к разрыву приборов в отопительных установках абонентов.

Кроме того, при независимой схеме снижа­ются утечки сетевой воды и легче обнаружить возникающие в процессе экс­плуатации повреждения в системе тепло­снабжения. Поэтому по условиям надежно­сти работы систем теплоснабжения круп­ных городов - независимая схема присоеди­нения более предпочтительна.

В тех же слу­чаях, когда давление в тепловой сети в статических условиях превышает допус­тимый уровень давлений в абонентских ус­тановках, применение независимой схемы присоединения является обязательным не­зависимо от размеров системы централизо­ванного теплоснабжения.

 

 

Рассмотрим более подробно приведен­ные на рис. 3.6 схемы присоединения теплопотребляющих установок к тепловой сети.

Схема, приведенная на рис. 3.6, а, пока­зывает зависимое присоединение отопи­тельной установки. Вода из подающей ли­нии тепловой сети поступает через клапан регулятора расхода 12 непосредственно в отопительную систему здания, проходит через нагревательные приборы 4 и отдает в них теплоту окружающему воздуху. Ох­лажденная вода поступает в обратную ли­нию тепловой сети. По такой схеме присое­диняются обычно к тепловой сети системы водяного отопления промышленных пред­приятий.

В том случае, когда максимальная тем­пература воды в подающей линии тепловой сети не превышает 95 °С, по этой схеме присоединяются также отопительные сис­темы жилых и общественных зданий. В большинстве случаев отопительные системы жилых и общественных зданий при­соединяются к водяным тепловым сетям по зависимой схеме со смесительным устрой­ством (рис. 3.6, б и в).

Объясняется это тем, что по СНиП П-33-75 [132] для жилых зданий, общежитий, школ, поликлиник, музеев и других зданий пре­дельная (максимальная) температура теп­лоносителя установлена 95 °С, в то время как максимальная температура воды в по­дающей линии принимается в большинстве случаев 150 °С, причем в крупных системах теплоснабжения экономически может быть оправдано повышение максимальной тем­пературы сетевой воды в подающем трубо­проводе до 170—190 °С.

Смесительное устройство, установлен­ное на абонентском вводе, подмешивает к горячей воде, поступающей из подающей линии, охлажденную воду из обратной ли­нии. В результате получается смешанная вода более низкой температуры, чем вода в подающей линии. В качестве смеситель­ных устройств на абонентских вводах применяются струйные и центробежные насосы.

На рис. 3.6, б показана зависимая схема присоединения со струйным насосом (элеватором). Эта схема, получившая широкое применение в России и других странах быв­шего СССР, была разработана и предложена проф. В.М. Чаплиным еще на заре развития теплофикации в СССР [142]. Вода из по­дающей линии тепловой сети поступает по­сле регулятора расхода (РР) 12 в элеватор 75. Одновременно в элеватор подсасывается часть охлажденной воды, возвращающейся из отопительной установки в обратную ли­нию тепловой сети. Смешанная вода пода­ется элеватором в отопительную систему.

Устройство струйного насоса-элеватора показано на рис. 3.7. Для работы элеватора необходимо иметь на абонентском вводе значительную разность напоров между по­дающей и обратной линиями теплосети, за счет которой создается повышенная скорость воды на выходе из сопла элеватора, необходимая для создания эффекта инжекции. При потере напора в циркуляционном контуре местной отопительной системы 1—1,5 м и обычно требующихся коэффициентах инжекции (¹ Коэффициентом инжекции называется отноше­ние расхода воды, подсасываемой (инжектируемой) струйным насосом, к расходу воды через сопло струй­ного насоса. Этот коэффициент часто также называют коэффициентом смешения.) около 1,5—2,5 разность напоров подающей и обратной линий долж­на составлять 8—15 м. Элеватор создает практически постоянный коэффициент ин­жекции (смешения).

 

 

Рис. 3.7. Водоструйный элеватор конструкции ВТИ — Теплосеть Мосэнерго

1 — сопло; 2 — приемная камера; 3 — камера смеше­ния; 4 — диффузор

 

Поэтому расход воды в местной отопительной установке изменя­ется прямо пропорционально расходу сете­вой воды через сопло элеватора.

Основными преимуществами элеватора как смесительного устройства являются простота и надежность работы. В условиях эксплуатации элеватор не требует постоян­ного обслуживания.

Серьезный недостаток схемы с элева­торным смешением (см. рис. 3.6, б) — 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, прекращается циркуляция воды в отопительной установке, что может при­вести к замораживанию воды в ней.

 

От указанных недостатков свободна схема при­соединения с центробежным смесительным насосом (см. рис. 3.6, в). В нормальных ус­ловиях насос 16 забирает охлажденную во­ду из обратной линии отопительной уста­новки и подает ее на смешение с горячей водой, поступающей через клапан регуля­тора расхода РР 12 подающей линии тепло­вой сети.

При аварийном отключении тепловой сети насос 16 осуществляет циркуляцию воды в отопительной установке, что пре­дотвращает ее замораживание в течение от­носительно длительного периода (8—12 ч).

Более универсальное решение получают при совместной установке в узле присоединения эле­ватора 15 и центробежного насоса 16 (см. рис. 3.6, л). При такой схеме присоединения в нормальных условиях насос 16 выключен. Циркуляция воды в местной системе осуществ­ляется элеватором 15 за счет энергии сетевой во­ды, поступающей из тепловой сети. Насос 16 включается в работу только в периоды осущест­вления количественного регулирования или регулирования «пропусками», что обычно имеет место только при наиболее высоких наружных температурах отопительного сезона (t_н > О °С), когда для поддержания нормальной внутренней температуры в отапливаемых зданиях подача се­тевой воды в отопительные установки должна сокращаться или периодически полностью пре­кращаться.

Насос 16 используется также для создания циркуляции воды в отопительных установках при аварийных ситуациях в тепловой сети. По условиям комфорта в отапливаемых помеще­ниях насос 16, устанавливаемый на абонентских вводах, должен работать бесшумно.

В том случае, когда присоединение отопи­тельных установок к тепловой сети осуществляется через ГТП, можно ограничиться одним об­щим смесительным насосом 16 на группу зда­ний, чем обеспечивается автономная циркуля­ция воды в отопительных установках. Независи­мо от этого элеваторы могут быть установлены на вводах в каждое здание.

 

 

Для поддержания постоянного расхода воды из тепловой сети в отопительную

систему на абонентских вводах (см. рис. 3.6, а — в) установлены регуляторы расхода 12.

Импульсом для работы этих регуляторов является перепад давлений в каком-либо дроссельном органе — шайбе или сопле эле­ватора.

На рис. 3.6, г показана независимая схе­ма присоединения отопительной установки к водяной тепловой сети. Вода из подаю­щей линии тепловой сети проходит через водо-водяной подогреватель (теплообмен­ник) 9, в котором она через стенку нагрева­ет вторичную воду, циркулирующую в ото­пительной установке абонента. Охлажден­ная сетевая вода возвращается в обратную линию тепловой сети. Циркуляция воды в местной отопительной установке осуществ­ляется насосом 16. Давление в приборах ме­стной отопительной установки определяет­ся высотой расположения расширительного резервуара 10, 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 объема воды в расширителе 10.

Установки горячего водоснабжения присоединяются к тепловой сети через водо-водяные теплообменники (см. рис. 3.6, д и е). Сетевая вода из подающей линии теп­ловой сети через клапан регулятора темпе­ратуры 13 проходит через водо-водяной по­догреватель б, в котором она через стенку нагревает воду, поступающую из водопро­вода. Охлажденная сетевая вода после по­догревателя поступает в обратную линию тепловой сети. Импульсом для регулятора температуры является температура водо­проводной воды после подогревателя.

Холодная вода поступает из водопрово­да через регулятор давления «после себя» (РДПС) 11, задачей которого является под­держание заданного постоянного давления водопроводной воды на абонентском вводе, проходит через подогреватель б, в котором

она нагревается сетевой водой, и затем по­ступает в местную систему горячего водо­снабжения.

У абонентов, потребляющих большое количество горячей воды (бани, прачеч­ные, бассейны) и имеющих неравномерный график нагрузки горячего водоснабжения, обычно устанавливаются аккумуляторы горячей воды, задачей которых является выравнивание графика тепловой нагрузки, а также создание запаса горячей воды на случай внезапного перерыва в работе теп­ловой сети.

В схеме, показанной на рис. 3.6, д, акку­мулятор горячей воды 1 расположен в верх­ней точке установки, а в схеме, показанной на рис. 3.6, е — в нижней [139]. При верх­ней установке аккумулятора зарядка его производится под напором водопровода, а разрядка — под статическим напором само­го аккумулятора. Циркуляция воды в мест­ной системе осуществляется насосом 16.

При нижней установке аккумулятора за­рядка его производится насосом 16, а раз­рядка — водопроводным напором. В этой схеме насос 16 постоянно находится в рабо­те. При малом водоразборе на горячее водо­снабжение под действием напора насоса 16 происходит циркуляция воды через аккуму­лятор 1 и через замкнутый контур местной системы горячего водоснабжения насос — подогреватель — местная система — обрат­ный клапан 5 — насос.

При увеличении водоразбора из местной системы горячего водоснабжения циркуля­ция воды через аккумулятор и контур мест­ной системы горячего водоснабжения, соз­даваемая насосом 16, ослабляется. При большом водоразборе изменяется направ­ление движения воды через аккумулятор. Холодная вода поступает из водопровода одновременно во всасывающую линию на­соса 16 и в аккумулятор У. Холодная вода поступает снизу в аккумулятор У и вытесня­ет из его верхней части горячую воду, кото­рая поступает в водоразбор совместно с по-

догретой водопроводной водой из подогре­вателя 6.

На схемах рис. 3.6, а — е показано при­соединение к тепловой сети абонентов с од­ним видом тепловой нагрузки — отопле­нием или горячим водоснабжением.

Присоединение абонентов, имеющих два вида тепловой нагрузки, потребляющих одновременно теплоту как для отопления, так и для горячего водоснабжения, показа­но на рис. 3.6, ж — м. Такое сочетание двух видов тепловой нагрузки характерно для современных жилых домов, оборудованных системами отопления и горячего водоснаб­жения.

На рис. 3.6, ж показано параллельное присоединение на одном абонентском вво­де горячего водоснабжения и отопительной установки. При такой схеме расход сетевой воды на абонентском вводе определяется арифметической суммой расходов воды на отопление и горячее водоснабжение.

Расход сетевой воды на отопление под­держивается постоянно на расчетном уровне регулятором расхода 12. Расход сетевой во­ды на горячее водоснабжение является рез-копеременной величиной. Регулятор темпе­ратуры 13 изменяет этот расход в соответст­вии с нагрузкой горячего водоснабжения.

Расчетный расход сетевой воды на горя­чее водоснабжение определяется по макси­мальному значению этой нагрузки и при минимальной температуре воды в подаю­щем трубопроводе тепловой сети. Поэтому суммарный расход сетевой воды получает­ся завышенным, что удорожает систему те­плоснабжения. Расчетный расход сетевой воды на горячее водоснабжение можно уменьшить при включении в схему аккуму­лятора горячей воды для выравнивания гра­фика нагрузки горячего водоснабжения. Однако установка аккумулятора горячей воды усложняет оборудование абонентско­го ввода и увеличивает требующиеся габа­риты помещения ввода. Поэтому обычно аккумуляторы горячей воды в жилых домах не устанавливаются, хотя это усложняет ре­жимы работы сети.

При параллельном присоединении сис­тем отопления и горячего водоснабжения се­тевая вода используется на абонентском вво­де недостаточно рационально. Обратная се­тевая вода, возвращаемая из отопительной установки с температурой примерно 40— 70 °С, не используется для подогрева холод­ной водопроводной воды, имеющей на вводе температуру около 5 °С, хотя теплотой об­ратной воды после отопления можно по­крыть значительную долю нагрузки горячего водоснабжения, поскольку температура го­рячей воды, подаваемой в систему горячего водоснабжения, обычно не превышает 60— 65 °С. При рассматриваемой схеме вся теп­ловая нагрузка горячего водоснабжения удовлетворяется за счет теплоты сетевой во­ды, поступающей в водо-водяной подогрева­тель б непосредственно из подающей линии тепловой сети.

Вследствие нерационального использо­вания теплоносителя на абонентском вводе и удовлетворения нагрузки горячего водо­снабжения по максимуму суточного графи­ка получается завышенный расчетный рас­ход воды в городских тепловых сетях. Это вызывает увеличение диаметров тепловых сетей и рост начальных затрат на их соору­жение, а также увеличение расхода элек­трической энергии на перекачку теплоно­сителя.

Расчетный расход воды несколько снижа­ется при двухступенчатой смешанной схеме присоединения установки горячего водо­снабжения и отопительной установки, пред­ложенной П.М. Клушиным (см. рис. 3.6, з).

Особенностью этой схемы является двухступенчатый подогрев воды для горя­чего водоснабжения. В нижней ступени по­догрева 7 холодная вода предварительно по­догревается за счет теплоты воды, возвра­щаемой из абонентской установки, благода­ря чему уменьшается тепловая производи­тельность подогревателя верхней ступени 8 и снижается расход сетевой воды на покры­тие нагрузки горячего водоснабжения.

В рассматриваемой схеме подогреватель нижней ступени 7 включен по сетевой воде последовательно, а подогреватель верхней ступени 8 — параллельно по отношению к отопительной системе.

 

Преимущество двухступенчатой сме­шанной схемы по сравнению с параллель­ной — меньший расчетный расход сетевой воды благодаря частичному удовлетворе­нию нагрузки горячего водоснабжения за счет теплоты воды, возвращаемой из систе­мы отопления.

При отсутствии аккумуляторов горячей воды расход сетевой воды на горячее водоснабжение при двухступенчатой смешан­ной схеме, так же как и при схеме, показан­ной на рис. 3.6, ж, должен рассчитываться по максимальной нагрузке горячего водо­снабжения.

Одним из методов выравнивания тепло­вой нагрузки жилых зданий без установки аккумуляторов горячей воды служит при­менение так называемого связанного регу­лирования (см. рис. 3.6, и и к). В этом слу­чае с помощью регулятора расхода 12, уста­новленного на абонентском вводе или на ГТП, поддерживается постоянный расход сетевой воды на удовлетворение суммар­ной тепловой нагрузки отопления и горяче­го водоснабжения.

В этих схемах в качестве теплового ак­кумулятора используется строительная конструкция отапливаемого здания. В пери­од повышенной нагрузки горячего водо­снабжения уменьшается отдача теплоты на отопление. Недоданная теплота компен­сируется в период малых нагрузок горячего водоснабжения. Такой принцип связанного регулирования реализован в схеме, разра­ботанной ВТИ, МЭИ и Теплосетью Мос­энерго (см. рис. 3.6, и). В этой схеме осуще­ствлено двухступенчатое последовательное присоединение установок горячего водо­снабжения и отопления.

Благодаря этому наряду с удовлетворе­нием значительной доли нагрузки горячего водоснабжения за счет теплоты обратной воды происходит выравнивание суточного графика тепловой нагрузки. В этом заклю­чается основное преимущество этой схемы по сравнению со схемой, предложенной Н.К. Громовым (см. рис. 3.6, к), в которой также осуществляется выравнивание гра­фика нагрузки, но теплота обратной сете­вой воды не используется для горячего во­доснабжения.

В двухступенчатой последовательной схеме (см. рис 3.6, и) сетевая вода, посту­пающая из подающей линии тепловой сети, разветвляется на два потока. Один поток проходит через регулятор расхода 12, дру­гой — через водо-водяной подогреватель 8. Сетевая вода, прошедшая через подогрева­тель 8, смешивается затем с потоком воды, прошедшим через регулятор расхода, и об­щий поток воды поступает через элеватор 15 в отопительную установку. Обратная во­да после отопительной установки предвари­тельно проходит через водо-водяной подог­реватель нижней ступени 7, в котором она подогревает холодную воду, поступающую из водопровода. Подогретая водопроводная вода после нижней ступени 7 проходит че­рез водо-водяной подогреватель верхней ступени 8 и направляется в местную систе­му горячего водоснабжения.

В том случае, когда после нижней ступе­ни 7 температура подогретой водопроводной воды достаточна для удовлетворения потре­бителей горячего водоснабжения, регулятор температуры 13 перекрывает проход сетевой воды через верхнюю ступень 8. При этом ре­жиме весь поток сетевой воды поступает из подающей линии сети через клапан регуля­тора 12 в отопительную установку.

Если температура водопроводной воды после нижней ступени подогрева 7 ниже требуемой, регулятор температуры 13 от­крывает клапан и на подогреватель верхней ступени 8 ответвляется часть воды, поступающей на абонентский ввод из подающей линии тепловой сети.

При любом положении регулятора тем­пературы расход сетевой воды на абонент­ских вводах остается практически постоян­ным. Это обеспечивается регулятором рас­хода 12, поддерживающим практически по­стоянный перепад давлений в сопле элева­тора 15, через которое проходит весь рас­ход сетевой воды, поступающей на або­нентский ввод. При увеличении регулято­ром 13 расхода сетевой воды через подогре­ватель 8 регулятор 12 прикрывается.

В летний период, когда отопительная ус­тановка отключена, подогреватели верхней и нижней ступеней 8 и 7 включаются в ра­боту последовательно помимо отопитель­ной установки с помощью специальной пе­ремычки (не показанной на схеме). Сетевая вода из подающей линии проходит последо­вательно через подогреватели верхней и нижней ступеней и отводится в обратную линию тепловой сети. Схема движения во­допроводной воды через подогреватели ос­тается неизменной зимой и летом.

В зимний период в часы максимальной нагрузки горячего водоснабжения часть се­тевой воды или вся сетевая вода пропуска­ется через подогреватель верхней ступени 8. Так как в этом подогревателе температура сетевой воды снижается, то снижается так­же температура воды, поступающей в элева­тор 15, и в результате уменьшается отдача теплоты на отопление здания. Теплота, не­доданная на отопление в периоды большой нагрузки горячего водоснабжения, компен­сируется в периоды малой нагрузки горяче­го водоснабжения, когда в элеватор посту­пает поток воды повышенной температуры.

В подогревателе нижней ступени 7 зна­чительное количество теплоты обратной воды используется для горячего водоснаб­жения. Все это приводит к уменьшению расчетного расхода воды в сети по сравне­нию со смешанной двухступенчатой схе­мой. При соответствующем температурном режиме теплоподготовительной установки, когда в подающем трубопроводе тепловой сети поддерживается температура, превы­шающая требуемую для отопительных ус­тановок на температурный перепад, ис­пользуемый в подогревателях верхней сту­пени, нагрузка горячего водоснабжения удовлетворяется без дополнительного рас­хода воды в тепловой сети по сравнению с расчетным расходом воды на отопление. Более подробно этот вопрос будет рассмот­рен в § 4.7. Снижение расчетного расхода воды в тепловой сети позволяет уменьшить ее диаметр, снизить начальные затраты на ее сооружение и удешевить транспорт и распределение теплоты.

При двухступенчатом последователь­ном присоединении температура обратной сетевой воды, возвращаемой на ТЭЦ, полу­чается ниже, чем при параллельном присое­динении. Это позволяет использовать на ТЭЦ для подогрева сетевой воды отрабо­тавший пар более низкого давления, отчего возрастает удельная комбинированная вы­работка электрической энергии.

Преимущество двухступенчатой после­довательной схемы (см. рис. 3.6, и) по срав­нению с двухступенчатой смешанной схе­мой (см. рис. 3.6, з) заключается в выравни­вании суточного графика тепловой нагруз­ки и лучшем использовании энтальпии теп­лоносителя, что приводит к дополнительно­му уменьшению расхода воды в сети.

Недостаток двухступенчатой последова­тельной схемы по сравнению с двухступенчатой смешанной заключается в усложне­нии схемы регулирования ГТП или абонентских вводов из-за необходимости изме­нения расхода сетевой воды у абонентов, у которых относительная нагрузка горячего водоснабжения (отношение средненедельной нагрузки горячего водоснабжения к расчетной отопительной нагрузке) отли­чается от типовой относительной нагрузки, по которой ведется центральное регули­рование.

 

Указанный недостаток двухступенча­той последовательной схемы устраняется при применении местного автоматическо­го регулирования отопительных установок (см. рис. 3.6, л и м). Двухступенчатая по­следовательная схема присоединения по­лучила широкое применение в городских тепловых сетях при закрытой системе теп­лоснабжения.

Для постоянного обеспечения в водо­разборных кранах горячего водоснабжения у потребителей температуры воды не ниже 50 °С в любое время суток в крупных жи­лых зданиях системы горячего водоснабже­ния выполняются двухтрубными с посто­янной циркуляцией, обеспечиваемой насо­сом 16. В схеме 3.6, е в периоды малого разбора горячей воды у потребителей дав­ление в циркуляционной линии повышает­ся, соответственно возрастает расход воды из циркуляционной линии в насос 16 и уси­ливается циркуляция воды в системе горя­чего водоснабжения.

В периоды большого водоразбора давле­ние в циркуляционной линии снижается и соответственно уменьшается циркуляци­онный расход в системе горячего водоснаб­жения. Однако при этом режиме через по­дающие линии и стояки системы горячего водоснабжения проходит большой расход воды и поэтому выстывание воды на пути между подогревательной установкой и во­доразборными кранами незначительно.

Обратный клапан 5 защищает систему горячего водоснабжения от поступления в нее холодной воды помимо подогревателя.

При двухступенчатой подогреватель­ной установке горячего водоснабжения (см. рис. 3.6, зим) нагреваемая водопро­водная вода проходит последовательно по схеме противотока через нижний 7 и верх­ний 8 подогреватели. При такой схеме дос­таточно полно используется энтальпия теп­лоносителя.

Во всех ранее рассмотренных схемах присоединения отопительных установок к тепловой сети (см. рис. 3.6, а —в) в качест­ве основного регулирующего устройства использован регулятор расхода 12, являющийся, по существу, регулятором постоян­ства расхода, так как его задачей является поддержание постоянного расхода сетевой воды на отопление. Такой метод регулиро­вания принципиально применим только в районах с однородной тепловой нагруз­кой, когда можно ограничиться только цен­тральным качественным регулированием теплоснабжения путем изменения темпера­туры сетевой воды, поступающей после теплоподготовительной установки источника теплоты (ТЭЦ или котельной) в подающий трубопровод тепловой сети, по тому же за­кону, по которому изменяется тепловая на­грузка абонентов.

Для теплоснабжения общественных зда­ний, в которых, как правило, доля нагрузки горячего водоснабжения незначительна, но существенна доля вентиляционной нагруз­ки, можно заметно снизить расчетный рас­ход сетевой воды при присоединении вен­тиляционных калориферов по двухступен­чатой схеме, как показано на рис. 3.6, н.

В этой схеме предварительный подогрев воздуха производится в калориферах ниж­ней ступени 23 за счет теплоты обратной се­тевой воды. В зависимости от соотношения расчетных нагрузок вентиляции и отопле­ния выбирается соотношение расчетных на­грузок нижней и верхней ступеней калори­ферной установки.

В современных городах в связи с интен­сивным строительством новых, более комфортабельных жилых и общественных зда­ний, оснащенных всеми видами благоуст­ройства, сильно усложнилась структура теп­ловой нагрузки. Возросла доля горячего во­доснабжения и вентиляции в суммарной те­пловой нагрузке.

 

Для качественного и экономичного теп­лоснабжения всех потребителей в районах с разнородной тепловой нагрузкой одного центрального регулирования недостаточно.

Необходимо в дополнение к центральному регулированию осуществлять групповое и местное регулирование всех видов тепло­вой нагрузки на ГТП¹ и (или) МТП (ГТП большой мощности без подогревателей горячего водоснабжения иногда называют контроль