Открытые системы теплоснабжения. Недостатки закрытой системы отопления. Независимые системы теплоснабжения

ИСТОЧНИКИ ТЕПЛОТЫ

§ 1.1. Классификация систем теплоснабжения

В зависимости от размещения источника теплоты по отношению к потребителям системы теплоснабжения разделяются на два вида:

1) централизованные;

2) децентрализованные.

1) Процесс централизованного теплоснабжения состоит из трех операций: подготовки, транспорта и использования теплоносителя.

Подготовка теплоносителя производится в специальных теплоподготовительных установках на ТЭЦ, а также в городских, районных, групповых (квартальных) или промышленных котельных. Транспортируется теплоноситель по тепловым сетям, а используется в теплоприемниках потребителей.

В системах централизованного теплоснабжения источник теплоты и теплоприемники потребителей размещены раздельно, часто на значительном расстоянии, поэтому передача теплоты от источника до потребителей производится по тепловым сетям.

В зависимости от степени централизации системы централизованного теплоснабжения можно разделить на следующие четыре группы:

– групповые – теплоснабжение группы зданий;

– районные – теплоснабжение нескольких групп зданий (района);

– городские – теплоснабжение нескольких районов;

– межгородские – теплоснабжение нескольких городов.

По виду теплоносителя системы централизованного теплоснабжения разделяют на водяные и паровые. Вода используется для удовлетворения сезонной нагрузки и нагрузки горячего водоснабжения (ГВС); пар – для промышленной технологической нагрузки.

2) В децентрализованных системах теплоснабжения источник теплоты и теплоприемники потребителей совмещены в одном агрегате или размещены столь близко, что передача теплоты от источника до теплоприемников может производиться без промежуточного звена – тепловой сети.

Системы децентрализованного теплоснабжения разделяются на индивидуальные и местные. В индивидуальных системах теплоснабжение каждого помещения (уча сток цеха, комната, квартира) обеспечивается от отдельного источника. К таким системам относятся печное и поквартирное отопление. В местных системах теплоснабжение каждого здания обеспечивается от отдельного источника теплоты, обычно от местной котельной.

2. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Характеристика.

Глава 1. Характеристики возобновляемых источников энергии и основные аспекты их использования в России1.1 Возобновляемые источники энергии

Это виды энергии, непрерывно возобновляемые в биосфере Земли. К ним относится энергия солнца, ветра, воды (в том числе сточных вод), исключая применения данной энергии на гидроаккумулирующих электроэнергетических станциях. Энергия приливов, волн водных объектов, в том числе водоемов, рек, морей, океанов. Геотермальная энергия с использованием природных подземных теплоносителей. Низкопотенциальная тепловая энергия земли, воздуха, воды с применением особых теплоносителей. Биомасса, включающая в себя специально выращенные для получения энергии растения, в том числе деревья, а также отходы производства и потребления, за исключением отходов, полученных в процессе использования углеводородного сырья и топлива. А также биогаз; газ, выделяемый отходами производства и потребления на свалках таких отходов; газ, образующийся на угольных разработках.

Теоретически возможна и энергетика, основанная на использовании энергии волн, морских течений, теплового градиента океанов (ГЭС установленной мощностью более 25 МВт). Но пока она не получила распространения.

Способность источников энергии возобновляться не означает, что изобретен вечный двигатель. Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) используют энергию солнца, тепла, земных недр, вращения Земли. Если солнце погаснет, то Земля остынет, и ВИЭ не будут функционировать.

1.2 Преимущества возобновляемых источников энергии в сравнении с традиционными

Традиционная энергетика основана на применении ископаемого топлива, запасы которого ограничены. Она зависит от величины поставок и уровня цен на него, конъюнктуры рынка.

Возобновляемая энергетика базируется на самых разных природных ресурсах, что позволяет беречь невозобновляемые источники и использовать их в других отраслях экономики, а также сохранить для будущих поколений экологически чистую энергию.

Независимость ВИЭ от топлива обеспечивает энергетическую безопасность страны и стабильность цен на электроэнергию

ВИЭ экологично чисты: при их работе практически нет отходов, выброса загрязняющих веществ в атмосферу или водоемы. Отсутствуют экологические издержки, связанные с добычей, переработкой и транспортировкой ископаемого топлива.

В большинстве случаев ВИЭ-электростанции легко автоматизируются и могут работать без прямого участия человека.

В технологиях возобновляемой энергетики реализуются новейшие достижения многих научных направлений и отраслей: метеорологии, аэродинамики, электроэнергетики, теплоэнергетики, генераторо- и турбостроения, микроэлектроники, силовой электроники, нанотехнологий, материаловедения и т. д. Развитие наукоемких технологий позволяет создавать дополнительные рабочие места за счет сохранения и расширения научной, производственной и эксплуатационной инфраструктуры энергетики, а также экспорта наукоемкого оборудования.

1.3 Наиболее распространенные возобновляемые источники энергии

И в России, и в мире - это гидроэнергетика. Около 20% мировой выработки электроэнергии приходится на ГЭС.

Активно развивается мировая ветроэнергетика: суммарные мощности ветрогенераторов удваиваются каждые четыре года, составляя более 150 000 МВт. Во многих странах ветроэнергетика занимает прочные позиции. Так, в Дании более 20% электроэнергии вырабатывается энергией ветра.

Доля солнечной энергетики относительно небольшая (около 0,1% мирового производства электроэнергии), но имеет положительную динамику роста.

Геотермальная энергетика имеет важное местное значение. В частности, в Исландии такие электростанции вырабатывают около 25% электроэнергии.

Приливная энергетика пока не получила значительного развития и представлена несколькими пилотными проектами.

1.4 Состояние возобновляемой энергетики в России

Этот вид энергетики представлен в России главным образом крупными гидроэлектростанциями, обеспечивающими около 19% производства электроэнергии в стране. Другие виды ВИЭ в России пока заметны слабо, хотя в некоторых регионах, например на Камчатке и Курильских островах, они имеют существенное значение в местных энергосистемах. Суммарная мощность малых гидроэлектростанций порядка 250 МВт, геотермальных электростанций - около 80 МВт. Ветроэнергетика позиционируется несколькими пилотными проектами общей мощностью менее 13 МВт.

Билет №5

1. Характеристика паровых систем. Достоинства и недостатки.

Паровая система – система с паровым отоплением зданий, где в качестве теплоносителя используется водяной пар. Особенностью является комбинированная отдача тепла рабочим телом (паром), которое не только снижает свою температуру, но и конденсируется на внутренних стенках отопительных приборов.

Источником тепла в системе парового отопления может служить отопительный паровой котел. Отопительными приборами являются радиаторы отопления, конвекторы, оребренные или гладкие трубы. Образовавшийся в отопительных приборах конденсат возвращается к источнику тепла самотеком (в замкнутых системах) или подается насосом (в разомкнутых системах). Давление пара в системе может быть ниже атмосферного (вакуум-паровые системы) или выше атмосферного (до 6 атм.). Температура пара не должна превышать 130 °С. Изменение температуры в помещениях производится регулированием расхода пара, а если это не возможно - периодическим прекращением подачи пара. В настоящее время паровое отопление может применяться как при централизованном, так и при автономном теплоснабжении в производственных помещениях, в лестничных клетках и вестибюлях, в тепловых пунктах и пешеходных переходах. Целесообразно использовать такие системы на предприятиях, где пар так или иначе применяется для производственных нужд.

Паровые системы подразделяются на :

· Вакуум-паровые (абсолютное давление <0,1МПа (менее 1 кгс/см²));

· Низкого давления (избыточное давление >0,07МПа (более 0,7 кгс/см²)):

Открытые (сообщающиеся с атмосферой);

Закрытые (не сообщающиеся с атмосферой);

· По способу возврата конденсата в котел системы:

Замкнутые (с непосредственным возвратом конденсата в котел);

Разомкнутые (с возвратом конденсата в конденсаторный бак и с последующей перекачкой его из бака в котел);

· По схеме соединения труб с приборами системы:

Однотрубные;

Однотрубные.

Достоинства:

· Небольшие размеры и меньшая стоимость отопительных приборов;

· Малая инерционность и быстрый прогрев системы;

· Отсутствие потерь тепла в теплообменниках.

Недостатки:

· Высокая температура на поверхности отопительных приборов;

· Невозможность плавного регулирования температуры помещений;

· Шум при заполнении системы паром;

· Сложности монтажа отводов в работающей системе.

2. Арматура тепловых сетей. Классификация. Особенности использования.

По функциональному назначению арматуру подразделяют: на запорную, регулировочную, предохранительную, дросселирующую и контрольно-измерительную.

Трубопроводную арматуру устанавливают на трубопроводах ИТП, ЦТП, магистральных трубопроводах, стояках и подводкам к нагревательным приборам, обвязке трубопроводами центробежных насосов и подогревателей

Арматура характеризуется тремя основными параметрами: условным проходом Dy, рабочим давлением и температурой транспортируемой среды.

Запорная арматура предназначена для перекрытия потока теплоносителя. К ней относятся задвижки, краны, вентили, клапаны, поворотные, затворы.

Запорную арматуру в тепловых сетях устанавливают:

На всех трубопроводных выводах тепловых сетей от источников теплоты;

Для секционирования магистралей;

На трубопроводах ответвлений;

Для спуска воды и выпуска воздуха и т.д.

В жилищно-коммунальном хозяйстве нашли наибольшее применение чугунные задвижки типа 30ч6бк для давления Py = 1 МПа (10 кгс/см²) и температуры среды до 90 °С, а также задвижки типа 30ч6бк для давления Py = 1 МПа и температуры среды до 225 °С. Эти задвижки выпускаются диаметрами: 50, 80, 100, 125, 200, 250, 300, 350 и 400 мм.

Регулирующая арматура служит для регулирования параметров теплоносителя: расхода, давления, температуры. В состав регулировочной арматуры входят регулирующие клапаны, регуляторы давления, регуляторы температуры, регулирующие вентили.

Предохранительная арматура предназначена для предохранения теплопроводов и оборудования от недопустимого повышения давления путем автоматического выпуска избыточного количества теплоносителя.

Билет 6

1.Водяные системы теплоснабжения. Преимущества и недостатки систем теплоснабжения.

Водяные отопительные системы классифицируются по различным признакам.

По расположению базовых элементов системы делятся на центральные и местные. Местные основаны на работе автономных котельных. Центральные используют единый тепловой центр (ТЭЦ, котельная) для отопления многих зданий.

В качестве теплоносителя в водяных системах может использоваться не только вода, но и незамерзающие жидкости (антифризы – смеси пропиленгликоля, этиленгликоля или глицерина с водой). По температуре теплоносителя все системы можно разделить на низкотемпературные (вода нагревается до 70°C, не более), среднетемпературные (70-100°C) и высокотемпературные (более 100°C). Максимальная температура носителя составляет 150°C.

По характеру движения теплоносителя системы отопления делятся на гравитационные и насосные. Естественная (или гравитационная) циркуляция применяется достаточно редко - в первую очередь в зданиях, где недопустимы шум и вибрация. Монтаж такой системы предполагает обязательную установку расширительного бака, который располагается в верхней части здания. Использование конструкций с естественной циркуляцией в значительной степени ограничивает планировочные возможности.

Централизованные насосные (с принудительной регуляцией) системы – на сегодняшний день самая популярная форма водяного отопления. Теплоноситель перемещается не за счет циркуляционного давления, а за счет движения, создаваемого насосами. При этом насос не обязательно находится в самом здании, он может быть расположен в пункте централизованного теплоснабжения.

По способу подключения к наружным сетям системы делятся на три вида:

Независимые (закрытые). Котлы заменены на водяные теплообменники, в системах используется высокое давление или особый циркуляционный насос. Подобные системы позволяют на некоторое время сохранять циркуляцию в случае внешних аварий.

Зависимые (открытые). В них используется смешивание воды из подающей и отводящей линий. Для этого используется насос или водостуйный элеватор. В первом случае также возможно сохранение циркуляции теплоносителя во время аварий.

Прямоточные – самые простые системы, используемые при отоплении нескольких соседних зданий одной небольшой котельной. Недостатком таких решений является невозможность качественного местного регулирования и прямая зависимость режима отопления от температуры носителя в подающем канале.

По способу доставки теплоносителя к радиаторам отопления системы делятся на одно- и двухтрубные. Однотрубная схема – это последовательное прохождение воды по всей сети. Следствием является потеря тепла по мере удаления от источника и невозможность создания равномерной температуры во всех комнатах и квартирах.

Однотрубные системы отопления дешевле и устойчивее гидравлически (при низких температурах). Их недостаток – невозможность индивидуального регулирования теплоотдачи. Однотрубные системы стали использоваться в строительстве уже с 1940-х годов, по этой причине ими оборудовано большинство зданий в нашей стране. Даже сегодня такие системы могут применяться в тех общественных зданиях, где не требуется раздельного учета и регулирования теплоснабжения.

Двухтрубная система предполагает создание единой магистрали, подающей тепло к каждому отдельному помещению. Как правило, подающий и обратный стояки устанавливаются в лестничных клетках домов. Для учета теплоснабжения могут применяться или поквартирные счетчики, или поквартирно-домовая система (общий счетчик на дом и локальные водомеры горячей воды). В многоэтажных домах с двухтрубной поквартирной схемой отопления можно регулировать тепловой режим в каждой квартире, не нанося «ущерба» соседям. Следует отметить, что за счет того, что в двухтрубных системах используются малые рабочие давления, для отопления можно использовать недорогие тонкостенные радиаторы.

Выбор способа, которым будет осуществляться теплоснабжение зданий, зависит от технических характеристик (возможность подключения к централизованной система теплоснабжения) и от личного предпочтения владельца. Каждая система имеет свои достоинства и недостатки.

Например, централизованные теплосети имеют большое распространение, и за счет широкого применения, системы монтажа и прокладки магистралей хорошо проработаны. Также стоит заметить конкурентоспособность таких сетей за счет низкой себестоимости тепловой энергии.

Но централизованные теплосети также имеют такие недостатки как высокая вероятность неполадок и аварий в системе, а также довольно значительное время, которое уходит на их ликвидацию. К этому можно добавить остывание теплоносителя, который доставляется удаленным потребителям.

Автономные теплосети могут функционировать от различных источников питания. Поэтому при отключении одного из них, качество теплоснабжения остается на том же уровне. Такие системы обеспечивают снабжение теплом здания даже при аварийных обстоятельствах, когда проводится отключение помещений от электросетей и прекращается подача воды. Недостатком автономной теплосети можно считать необходимость хранения запасов топлива, что не всегда удобно, особенно в условиях города, а также зависимость от источников энергии.

Помимо обеспечения здания теплом, холодоснабжение тоже играет важную роль в функционировании зданий. В помещениях коммерческого типа, (склады, магазины и тд.) холодоснабжение является обязательным условием нормального функционирования. В частных зданиях, кондиционирование и холодоснабжение, актуально в летнее время. Поэтому при составлении проектной документации строительства, к проектированию систем теплообеспечения и холодоснабжения нужно подходить с должным вниманием и профессионализмом.

2. Защита систем горячего водоснабжения от коррозии

Вода, поступающая на горячее водоснабжение, должна отвечать требованиям ГОСТ. Вода не должна иметь цвета, запаха и привкуса. Антикоррозионная защита на абонентских вводах применяется лишь для установок горячего водоснабжения. В открытых системах теплоснабжения на горячее водоснабжение используется сетевая вода, прошедшая деаэрацию и химводоочистку. Эта вода не нуждается в дополнительной обработке на тепловых пунктах. В закрытых системах теплоснабжения установки горячего водоснабжения заполняют водопроводной водой. Применение этой воды без дегазации и умягчения недопустимо, так как при нагреве до 60°С активизируются электрохимические коррозионные процессы, а при температуре горячего водоразбора начинается разложение солей временной жесткости на карбонаты, выпадающие в осадок, и на свободную углекислоту. Скопление шлама в застойных участках трубопроводов вызывает язвенную коррозию. Известны случаи, когда язвенная коррозия за 2-3 года совершенно выводила из строя систему горячего водоснабжения.

Способ обработки зависит от содержания растворенного кислорода и карбонатной жесткости водопроводной воды, поэтому различают противокоррозионную и противонакипную обработку воды. Мягкая водопроводная вода с карбонатной жесткостью 2 мг-экв/л накипи и шлама не дает. При использовании мягкой воды отпадает необходимость защиты системы горячего водоснабжения от зашламления. Но для мягких вод характерно высокое содержание растворенных газов и низкая концентрация водородных ионов, поэтому мягкая вода наиболее опасна в коррозионном отношении. Водопроводная вода средней жесткости при нагревании образует на внутренней поверхности труб тонкий слой накипи, что несколько увеличивает термическое сопротивление подогревателей, но вполне удовлетворительно защищает металл от коррозии. Вода с повышенной жесткостью 4-6 мг-экв/л дает толстый налет шлама, который полностью устраняет коррозию. Установки горячего водоснабжения, питаемые такой водой, должны иметь защиту от зашламления. Вода с высокой жесткостью (более 6 мг-экв/л) из-за слабого «омыления» по нормам качества не рекомендуется к употреблению. Таким образом, в закрытых системах теплоснабжения установки горячего водоснабжения при использовании мягких вод нуждаются в защите от коррозии, а при повышенной жесткости - от зашламления. Но поскольку при горячем водоснабжении невысокий нагрев воды не вызывает разложения солей постоянной жесткости, то для ее обработки применимы более простые методы, чем для подпиточной воды на ТЭЦ или в котельных. Защита систем горячего водоснабжения от коррозии осуществляется использованием на ЦТП антикоррозионных установок или повышением антикоррозионной стойкости систем горячего водоснабжения.

Билет №8

1. Назначение и общая характеристика процесса деаэрации

Процесс удаления растворенных в воде коррозионно-активных газов (кислород, свободный диоксид углерода, аммиак, азот и другие), которые, выделяясь в парогенераторе и трубопроводах тепловой сети, вызывают коррозию металла, что снижает надежность их работы. Продукты коррозии способствуют нарушению циркуляции, что приводит к пережогу труб котлоагрегата. Скорость коррозии пропорциональна концентрации газов в воде. Наиболее распространена термическая деаэрация воды, основанная на использовании закона Генри - закона растворимости газов в жидкости, согласно которому массовое количество газа, растворенного в единице объема воды, прямо пропорционально парциальному давлению в изотермических условиях. Растворимость газов с повышением температуры снижается и для любого давления при температуре кипения равна нулю. При термической деаэрации процессы выделения свободной углекислоты и разложения бикарбоната натрия взаимосвязаны. Процесс разложения бикарбоната натрия наиболее интенсивен при повышении температуры, большей продолжительности пребывания воды в деаэраторе, и удалении из воды свободной углекислоты. Для эффективности процесса необходимо обеспечить непрерывный отвод из деаэрированной воды в паровое пространство свободной углекислоты и подачу пара, свободного от растворенного СО2, а также интенсифицировать удаление из деаэратора выделившихся газов, в том числе углекислоты. 2. Подбор насоса

Основными параметрами циркуляционного насоса являются напор (Н), измеряющийся в метрах водяного столба, и подача (Q), или производительность, измеряемая в м3/ч. Максимальный напор - это наибольшее гидравлическое сопротивление системы, которое способен преодолеть насос. При этом его подача равняется нулю. Максимальной подачей называется наибольшее количество теплоносителя, которое может перекачать за 1 ч насос при гидравлическом сопротивлении системы, стремящемся к нулю. Зависимость напора от производительности системы именуют характеристикой насоса. У односкоростных насосов одна характеристика, у двух- и трехскоростных - соответственно две и три. У насосов с плавно изменяющейся частотой вращения ротора существует множество характеристик.

Подбор насоса осуществляют, учитывая прежде всего необходимый объем теплоносителя, который будет перекачиваться с преодолением гидравлического сопротивления системы. Расход теплоносителя в системе подсчитывают, исходя из теплопотерь отопительного контура и необходимой разницы температур между прямой и обратной линиями. Теплопотери, в свою очередь, зависят от многих факторов (теплопроводности материалов ограждающих конструкций, температуры окружающей среды, ориентации здания относительно сторон света и др.) и определяются расчетом. Зная теплопотери, вычисляют необходимый расход теплоносителя по формуле Q = 0,86 Pн/(tпр.т - tобр.т), где Q - расход теплоносителя, м3/ч; Pн - необходимая для покрытия теплопотерь мощность отопительного контура, кВт; tпр.т - температура подающего (прямого) трубопровода; tобр.т - температура обратного трубопровода. Для систем отопления разница температур (tпр.т - tобр.т) обычно составляет 15-20°С, для системы теплого пола - 8-10°С.

После выяснения необходимого расхода теплоносителя определяют гидравлическое сопротивление отопительного контура. Гидравлическое сопротивление элементов системы (котла, трубопроводов, запорной и термостатической арматуры) обычно берут из соответствующих таблиц.

Рассчитав массовый расход теплоносителя и гидравлическое сопротивление системы, получают параметры так называемой рабочей точки. После этого, используя каталоги производителей, находят насос, рабочая кривая которого лежит не ниже рабочей точки системы. Для трехскоростных насосов подбор ведут, ориентируясь на кривую второй скорости, чтобы при эксплуатации был запас. Для получения максимального КПД устройства необходимо, чтобы рабочая точка находилась в средней части характеристики насоса. Следует учесть, что во избежание возникновения гидравлического шума в трубопроводах скорость потока теплоносителя не должна превышать 2 м/с. При использовании в качестве теплоносителя антифриза, имеющего меньшую вязкость, приобретают насос с запасом мощности в 20 %.

Билет №9

1. ТЕПЛОНОСИТЕЛИ И ИХ ПАРАМЕТРЫ. РЕГУЛИРОВАНИЕ ОТПУСКА ТЕПЛОТЫ

4.1. В системах централизованного теплоснабжения для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения жилых, общественных и производственных зданий в качестве теплоносителя следует, как правило, принимать воду. Следует также проверять возможность применения воды как теплоносителя для технологических процессов.

Применение для предприятий в качестве единого теплоносителя пара для технологических процессов, отопления, вентиляции и горячего водоснабжения допускается при технико-экономическом обосновании.

Пункт 4.2 исключить.

4.3. Температура воды в системах горячего водоснабжения должна приниматься в соответствии со СНиП 2.04.01-85.

Пункт 4.4 исключить.

4.5. Регулирование отпуска теплоты предусматривается: центральное - на источнике теплоты, групповое - в узлах регулирования или в ЦТП, индивидуальное в ИТП.

Для водяных тепловых сетей следует принимать, как правило, качественное регулирование отпуска теплоты по нагрузке отопления или по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения согласно графику изменения температуры воды в зависимости от температуры наружного воздуха.

При обосновании допускается регулирование отпуска теплоты - количественное, а также качественно-

количественное.

4.6. При центральном качественном регулировании в системах теплоснабжения с преобладающей (более 65%)

жилищно-коммунальной нагрузкой следует принимать регулирование по совмещенной нагрузке отопления и

горячего водоснабжения, а при тепловой нагрузке жилищно-коммунального сектора менее 65% от суммарной

тепловой нагрузки и доле средней нагрузки горячего водоснабжения менее 15% от расчетной нагрузки отопления - регулирование по нагрузке отопления.

В обоих случаях центральное качественное регулирование отпуска теплоты ограничивается наименьшими температурами воды в подающем трубопроводе, необходимыми для подогрева воды, поступающей в системы горячего теплоснабжения потребителей:

для закрытых систем теплоснабжения - не менее 70 °С;

для открытых систем теплоснабжения - не менее 60 °С.

Примечание. При центральном качественном регулировании по совмещенной

нагрузке отопления и горячего водоснабжения точка излома графика температур

воды в подающем и обратном трубопроводах должна приниматься при температуре

наружного воздуха, соответствующей точке излома графика регулирования по

нагрузке отопления.

4.7. Для раздельных водяных тепловых сетей от одного источника теплоты к предприятиям и жилым районам

допускается предусматривать разные графики температур воды:

для предприятий - по нагрузке отопления;

для жилых районов - по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения.

4.8. При расчете графиков температур принимаются: начало и конец отопительного периода при температуре

наружного воздуха 8 °C; усредненная расчетная температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий для жилых районов 18 °С, для зданий предприятий - 16 °С.

4.9. В зданиях общественного и производственного назначения, для которых предусматривается снижение

температуры воздуха в ночное и нерабочее время, следует обеспечивать регулирование температуры или расхода теплоносителя в тепловых пунктах. 2 Назначение и конструкция расширительного бака

По своим физикохимическим характеристикам вода (теплоноситель) является практически несжимаемой жидкостью. Из этого следует, что при попытке сжать воду (сократить ее объем) ведет к резкому увеличению давления.

Так же известно, что в требуемом диапазоне температур от 200 до 900С вода при нагреве расширяется. В савокупности два вышеописанных свойства воды ведут к тому, что в системе отопления вода необходимо обеспечить возможность изменения (увеличения) своего объема.

Существуют два способа обеспечения этой возможности: применить "открытую" систему отопления с открытым расширительным баком в самой верхней точке системы отопления или в “закрытой” системе использовать расширительный бак мембранного типа.

В открытой системе отопления функцию уравновешивания расширения воды при нагревании “пружины”, выполняет столб воды до расширительного бака, который устанавливается в верхней точке системы отопления. В системе отопления закрытого типа роль такой же "пружины" в мембранном расширительном баке выполняет баллон с сжатым воздухом.

Увеличение объема воды в системе при нагревании ведет к притоку воды из системы отопления в расширительный бак и сопровождается сжатием баллона с сжатым воздухом в расширительном баке мембранного типа и возрастанием давления в нем. В результате чего, вода имеет возможность расширяться как и в случае с открытой системой отопления, но в одном случае напрямую не контактирует с воздухом.

Существует ряд причин, по которым применение мембранного расширительного бака предпочтительнее открытого:

1. Мембранный бак может размещаться в помещении котельной и нет необходимости вести монтаж трубы до верхней точки, где к тому же существует риск заморозить бак в зимнее время.

2. В закрытой системе отопления контакт воды и воздуха отсутствует, что исключает возможность растворения в воде кислорода (что обеспечивает котлу и радиаторам в системе отопления дополнительный срок эксплуатации).

3. Существует возможность обеспечить дополнительное (избыточное) давление даже в верхней части системы отопления, вследствие чего сокращается риск образования пузырей воздуха в радиаторах расположенных в верхних точках.

4. В последние годы чердачные помещения все более популярны: они зачастую используются как жилые помещения и расширительный бак открытого типа просто негде разместить.

5. Такой вариант просто значительно дешевле, если учесть материалы, отделку и работу.

Билет №11

Конструкции теплопроводов

Рациональные конструкции теплопроводов, во-первых, должны допускать сооружение тепловых сетей индустриальными методами и быть экономичными как по расходу строительных материалов, так и по затрате средств; во-вторых, они должны обладать значительной долговечностью, обеспечивать минимальные тепловые потери в сетях, не требовать больших материальных затрат и затрат труда на обслуживание при эксплуатации.

Имеющиеся конструкции теплопроводов в значительной мере отвечают указанным выше требованиям. Однако каждая из этих конструкций теплопроводов имеет свои специфические особенности, которые определяют область ее применения. Поэтому важное значение имеет правильный выбор той или иной конструкции при проектировании тепловых сетей в зависимости от местных условий.

Наиболее удачными конструкциями следует считать подземную прокладку теплопроводов:

а) в общих коллекторах из сборных железобетонных блоков совместно с другими подземными сетями;

б) в сборных железобетонных каналах (непроходных и полупроходных) ;

в) в армопенобетонных оболочках;

г) в железобетонных оболочках из центрифугированных труб или полуцилиндров с теплоизоляцией из минеральной ваты;

д) в асбестоцементных оболочках.

Эти конструкции применяются при строительстве городских тепловых сетей и успешно эксплуатируются.

При выборе конструкций прокладки теплопроводов необходимо учитывать:

а) гидрогеологические условия трассы;

б) условия расположения трассы на городской территории;

в) условия строительства;

г) эксплуатационные условия.

Гидрогеологические условия трассы имеют наиболее существенное значение для выбора конструкции теплопроводов, а поэтому они должны быть тщательно изучены.

При наличии достаточно плотных сухих грунтов имеется возможность для большого выбора конструкций теплопроводов. В этом случае окончательный выбор зависит от условий расположения трассы на территории города, а также от условий строительства и эксплуатации.

Неблагоприятные гидрогеологические условия (наличие высокого уровня грунтовых вод, грунтов со слабой несущей способностью и пр.) сильно ограничивают выбор конструкций тепловых сетей. При высоком уровне грунтовых вод наиболее приемлемым решением подземной конструкции теплопроводов является укладка последних в каналах с попутным дренажем при подвесной тепловой изоляции труб. Применение каналов с гидроизоляцией оказывается эффективным только для проходных каналов, в которых гидроизоляция может быть выполнена достаточно качественно.

В проходных каналах дополнительно может быть организован водоотлив, что гарантирует теплопроводы от затопления грунтовыми водами. При проектировании попутного дренажа необходимо обеспечивать надежный выпуск дренажных вод в городские водостоки или водоемы.

При проектировании тепловых сетей в условиях временного подтопления грунтовыми водами (паводковыми водами) может быть принят тип прокладки теплопроводов в полупроходных каналах без устройства дренажа и гидроизоляции. В этом случае должны быть предусмотрены мероприятия по защите от увлажнения тепловой изоляции и труб: покрытие труб борулином, устройство водонепроницаемой асбестоцеметной корки поверх теплоизоляции и др.

При проектировании тепловой сети в мокрых грунтах на территории промышленных предприятий лучшим решением является надземная прокладка теплопроводов.

Расположение трассы на городской территории в значительной мере влияет на выбор типа прокладки теплопроводов.

При расположении трассы под магистральными городскими проездами неприемлема прокладка теплопроводов в оболочках и непроходных каналах, поскольку при ремонте тепловой сети необходимо вскрывать дорожную одежду на значительной длине трассы. Поэтому под магистральными проездами теплопроводы должны укладываться в полупроходных и проходных каналах, допускающих осмотр и ремонт тепловой сети без вскрытия.

Наиболее целесообразно при проектировании тепловых сетей совмещать их с другими подземными коммуникациями в общем городском коллекторе.

ВИДЫ ПРОКЛАДОК ТРУБОПРОВОДОВ.

Пересечение теплопроводами рек, железнодорожных путей и дорожных магистралей. Наиболее простой метод пересечения речных преград - прокладка теплопроводов по строительной конструкции железнодорожных или автодорожных мостов. Однако мосты через реки в районе прокладки теплопроводов нередко отсутствуют, а сооружение специальных мостов для теплопроводов при большой длине пролета стоит дорого. Возможными вариантами решения этой задачи является сооружение подвесных переходов или сооружение подводного дюкера.

Теплопроводы, передающие тепловую энергию от источника тепла к потребителям, IB зависимости от местных условий прокладываются различными способами. (Различают.подземные и воздушные способы прокладок трубопроводов. В городах обычно применяется подземная [прокладка. При любом способе прокладки теплопроводов основной задачей является обеспечение надежной и долговечной работы сооружения при минимальной затрате материалов и средств.

Следующей разновидностью непроходных каналов являются прокладки, IB которых нет воздушного зазора между наружной поверхностью тепловой изоляции и стенкой канала. Такие прокладки выполнялись из железобетонных полуцилиндров, "образующих жесткую оболочку, IB которую заключалась труба, обернутая слоем минеральной ваты. Данный тип прокладки теплопроводов применялся для;рзаводящих сетей, но ввиду несовершенства конструкции (iMHOroHiOBHocTb) минеральная вата увлажнялась и трубы из-за плохой антикоррозийной защиты вследствие наружной коррозии быстро выходили из строя.

2. Характеристика кожухотрубных теплообменников. Принцип выбора. Кожухотрубные теплообменники относятся к наиболее распространенным аппаратам. Их применяют для теплообмена и термохимических процессов между различными жидкостями, парами и газами – как без изменения, так и с изменением их агрегатного состояния.

Кожухотрубные теплообменники появились в начале ХХ века в связи с потребностями тепловых станций в теплообменниках с большой поверхностью, таких, как конденсаторы и подогреватели воды, работающие при относительно высоком давлении. Кожухотрубные теплообменники применяются в качестве конденсаторов, подогревателей и испарителей. В настоящее время их конструкция в результате специальных разработок с учетом опыта эксплуатации стала намного более совершенной. В те же годы началось широкое промышленное применение кожухотрубных теплообменников в нефтяной промышленности. Для эксплуатации в тяжелых условиях потребовались нагреватели и охладители массы, испарители и конденсаторы для различных фракций сырой нефти и сопутствующих органических жидкостей. Теплообменникам часто приходилось работать с загрязненными жидкостями при высоких температурах и давлениях, и поэтому их необходимо было конструировать так, чтобы обеспечить легкость ремонта и очистки.

Кожух (корпус) кожухотрубчатого теплообменника представляет собой трубу, сваренную из одного или нескольких стальных листов. Кожухи различаются главным образом способом соединения с трубной доской и крышками. Толщина стенки кожуха определяется давлением рабочей среды и диаметром кожуха, но принимается не менее 4 мм. К цилиндрическим кромкам кожуха приваривают фланцы для соединения с крышками или днищами. На наружной поверхности кожуха прикрепляют опоры аппарата.

Билет №12

1.ОПОРЫ ТРУБОПРОВОДОВ

Опоры трубопровода являются неотъемлемой частью трубопроводов различного назначения: технологических трубопроводов промышленных предприятий, ТЭС и АЭС, нефтепроводов и газопроводов, трубопроводов инженерных сетей жилищно-коммунального хозяйства, для комплектации трубопроводных систем в судостроении. Опора – это деталь трубопровода, предназначенная для его установки или крепления. Кроме установки и крепления трубопроводов, опоры используют для снятия различных нагрузок на трубопровод (осевых, поперечных и т.д.). Устанавливаются, как правило, как можно ближе к нагрузкам: запорной арматуре, деталям трубопровода. Опоры трубопроводов охватывают весь спектр диаметров от 25 до 1400 в зависимости от диаметра трубопровода. Также стоит отметить, что материал опор трубопровода должен соответствовать материалу трубы, т.е. если труба из ст.20, то и опора трубопровода должна быть из ст.20. Основной материал, указанный в рабочих чертежах – углеродистая сталь – используется для изготовления опор, применяемых в районах с расчетной температурой наружного воздуха до минус 30˚С. В случае применения неподвижных опор в районах с температурой наружного воздуха до минус 40˚С, для изготовления используется материал – сталь низколегированной марки: 17ГС-12, 17Г1С-12, 14Г2-12 по ГОСТ 19281-89, размеры опор и их деталей остаются неизменными. Для районов с расчетной температурой наружного воздуха до минус 60˚С используется сталь 09Г2С-14 по ГОСТ 19281-89. Опоры под трубопроводы – необходимая часть теплопроводной системы. Она служит для распределения нагрузки от трубопровода на грунт. Опоры под трубопроводы делятся на:

1. Подвижные (скользящие, катковые, шариковые, пружинные, лобовые направляющие) и неподвижные (приварные, хомутовые, упорные).

Скользящая (подвижная) опора принимает на себя вес трубопроводной системы, обеспечивая беспрепятственные колебания трубопровода при изменении температурных условий.

2. Неподвижная опора закрепляется в определенных местах трубопровода, воспринимая нагрузки, которые возникают в этих точках при изменении температурных условий.

Производство опор трубопроводов в настоящем нормализовано и унифицировано нормалями машиностроения. Их использование необходимо для всех проектных, монтажных и строительных организаций. В ОСТах прописаны все размеры деталей опор под трубопроводы, допустимые нагрузки на металлические опоры, в том числе от силы трения опор скользящих. Опоры должны выдерживать нагрузки, заложенные в государственные стандарты и нормативную документацию. После снятия нагрузок с деталей на них не должны появляться надрывы.

2. КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ Пластинчатый теплообменник - аппарат, поверхность теплообмена которого образована из тонких штампованных пластин с гофрированной поверхностью. Рабочие среды движутся в щелевых каналах между соседними пластинами. Каналы для греющего и нагреваемого теплоносителей чередуются между собой. Гофрированная поверхность пластин усиливает турбулизацию потоков рабочих сред и повышает коэффициент теплопередачи. Каждая пластина на лицевой стороне имеет резиновую контурную прокладку, ограничивающую канал для потока рабочей среды и охватывающую два угловых отверстия, через которые проходит поток рабочей среды в межпластинный канал и выходит из него, а через два других отверстия встречный теплоноситель проходит транзитом. Уплотнительные прокладки разборного пластинчатого теплообменника крепятся на пластине таким образом, что после сборки и сжатия пластин в аппарате образуются две системы герметичных межпластинных каналов, изолированных друг от друга. Обе системы межпластинных каналов соединены со своими коллекторами и далее со штуцерами для входа и выхода рабочих сред, расположенными на нажимных плитах. Пластины собираются в пакет таким образом, что каждая последующая пластина повернута на 180о относительно смежных, что создаёт сетку пересечения вершин гофр и поддерживает пластины при действии разного давления в средах. Пластинчатые теплообменники могут быть одноходовыми и многоходовыми. В многоходовых аппаратах два из четырех штуцеров расположены на подвижной нажимной плите, а в пакете пластин имеются специальные поворотные пластины с непробитыми угловыми отверстиями для направления потоков по ходам. Пластины собраны в пакет на раме, которая представляет собой две плиты (неподвижная и подвижная), соединенные стержнями. Материал плит - сталь 09Г2С. Материал пластин - нержавеющая сталь 12Х18Н10Т. Материал прокладок - терморезина различных марок (в зависимости от свойств теплоносителя и параметров работы). При выборе пластинчатого теплообменника на первом этапе необходимо правильно сформулировать задачу по теплообмену, которая решается с помощью пластинчатого теплообменника. При выборе теплообменника желательно рассмотреть все возможные случаи нагрузки на теплообменник (например: с учетом сезонных колебании) и произвести выбор теплообменника по наиболее нагруженным режимам. При большом расходе теплоносителей возможна установка нескольких пластинчатых теплообменников по параллельной схеме, что улучшает ремонтопригодность теплового узла. Типоразмер теплообменника, количество пластин и схему компоновки пластин можно подобрать следующими способами:

1. Заполнить опросный лист установленной формы и выслать специалистам завода-изготовителя или дилерам.

2. Выбрать теплообменник с помощью упрощенных таблиц подбора теплообменников по мощности и назначению (для отопления или ГВС).

3. С помощью компьютерной программы подбора теплообменников, которую можно получить у специалистов завода-изготовителя или дилеров.

При выборе теплообменника необходимо заранее предусмотреть возможность наращивания мощности аппарата (увеличения количества пластин) и сообщить об этом изготовителю. Потери давления в ТПР могут быть как больше, так и меньше сопротивлений в кожухотрубчатом теплообменнике. Сопротивление ТПР зависит от количества пластин, от количества ходов, от расходов теплоносителей. При заполнении опросного листа можно указать необходимый диапазон сопротивлений. Распространенное мнение, что сопротивление ТПР всегда больше, чем сопротивление кожухотрубчатого теплообменника, является неверным - все зависит от конкретных условий.

Билет №13

1.Тепловая изоляция. Классификация и область применения

Сегодня на рынке строительных материалов техническая теплоизоляция занимает одно из ключевых мест. От того насколько надежной будет теплоизоляция помещения зависит не только уровень теплопотерь, но и энергоэффективность, звукозащищенность, а также степень гидроизоляции и пароизоляции объекта. Существует большое количество теплоизоляционных материалов, которые отличаются друг от друга по назначению, структуре и характеристикам. Для того чтобы понять какой материал оптимален в том или ином случае, рассмотрим их классификацию.

Теплоизоляция по способу действия

· предотвращающая теплоизоляция - теплоизоляция, уменьшающая потери тепла в результате пониженной теплопроводности

· отражающая теплоизоляция – теплоизоляция, понижающая теплопотери за счёт уменьшения инфракрасного излучения

Теплоизоляция по назначению

1. Техническая изоляция используется для изоляции инженерных коммуникаций

· «холодное» применение - температура носителя в системе меньше температуры окружающего воздуха

· «горячее» применение - температура носителя в системе выше температуры окружающего воздуха

2. Строительная теплоизоляция применяется для изоляции ограждающих конструкции зданий.

Теплоизоляционные материалы по природе исходного материала

1. Органические теплоизоляционные материалы

Теплоизоляционные материалы этой группы получают из материалов органического происхождения: торф, древесина, сельскохозяйственных отходов и т.д. Практически все органические теплоизоляционные материалы обладают малой влагостойкостью и склонны к биологическому разложению, за исключением газонаполненных пластмасс: пенопласта, экструдированного пенополистирола, сотопласта, поропласта и других.

2. Неорганические теплоизоляционные материалы
К теплоизоляционным материалам этого типа изготавливают путём переработки расплавов металлургических шлаков или расплавов горных пород. К неорганическим утеплителям относятся минеральная вата, пеностекло, вспученный перлит ячеистые и лёгкие бетоны, стекловолокно и так далее.

3. Смешанные теплоизоляционные материалы
Группа утеплителей на основе смесей асбеста, асбеста, а также минеральных вяжущих соединений и перлита, вермикулита, предназначенная для монтажа.

Общая классификация теплоизоляционных материалов

Теплоизоляция по внешнему виду и форме делится на

· рулонные и шнуровые - жгуты, маты, шнуры

· штучные – блоки, кирпичи, сегменты, плиты, цилиндры

· сыпучие, рыхлые – перлитовый песок, вата

Теплоизоляционные материалы по виду исходного сырья

· органические

· неорганические

· смешанные

Теплоизоляционные материалы по структуре бывают

· ячеистые - пенопласты, пеностекло

· зернистые – вермикулитовые, перлитовые;

· волокнистые – стекловолокнистые, минераловатные

Теплоизоляционные материалы по жёсткости различают мягкие, полужёсткие, жёсткие, повышенной жёсткости, твёрдые.

По теплопроводности теплоизоляционные материалы делятся на:

· класс А – малая теплопроводность

· класс Б – средняя теплопроводность

· класс В – повышенная теплопроводность

Теплоизоляция имеет классификацию и по степени возгораемости, здесь в свою очередь материалы делятся на сгораемые, несгораемые, трудновоспламеняющиеся, трудносгораемые.

Основные параметры теплоизоляционных материалов

1. Теплопроводность утеплителя

Теплопроводность – способность материала проводить тепло, является главной технической характеристикой всех видов теплоизоляции. На величину теплопроводности утеплителей влияют габариты, тип, общая плотность материала и расположение пустот. Непосредственное влияние на теплопроводность оказывают влажность и температура материала. От теплопроводности напрямую зависит термическое сопротивление ограждающих конструкций.

2. Паропроницаемость теплоизоляционного материала

Паропроницаемость – способность к диффузии водяного пара, является одним из наиболее существенных факторов, которые влияют на сопротивление ограждающей конструкции. Для избегания накопления излишней влаги в слоях ограждающей конструкции, необходимо чтобы паропроницаемость увеличивалась от тёплой стенки к холодной.

3. Огнестойкость

Теплоизоляционные материалы должны выдерживать высокие температуры без нарушения структуры, воспламенения и т.д.

4. Воздухопроницаемость

Чем ниже воздухопроницаемость характеристика, тем выше термоизолирующие свойства материала.

5. Водопглощение

Водопоглощение – способность теплоизоляционных материалов при непосредственном контакте с водой впитывать влагу и удерживать её в ячейках.

6. Прочность на сжатие теплоизоляционного материала

Прочность на сжатие – это вызывающая изменение толщины изделия на 10 % величина нагрузки (КПа).

7. Плотность материала

Плотность – отношение объёма к массе сухого материала, которая определяется при определённой нагрузке.

8. Сжимаемость материала

Сжимаемость – изменение толщины изделия под давлением

2. Принципиальная схема и принцип работы водогрейной котельной

Работа отопительной котельной, использующей водогрейные котлы, осуществляется следующим образом. Вода из обратной линии тепловых сетей с небольшим напором поступает на всас сетевого насоса. Туда же подводится вода от подпиточного насоса, компенсирующая утечки воды в тепловых сетях. На всас насоса подается и горячая вода, тепло которой частично использовано в теплообменниках и для подогрева, соответственно, химически очищенной и сырой воды.

Для обеспечения заданной из условий предупреждения коррозии температуры воды перед котлом в трубопровод за сетевым насосом подают при помощи рециркуляционного насоса необходимое количество горячей воды, вышедшей из водогрейного котла. Линию, по которой подают горячую воду, называют рециркуляционной. При всех режимах работы тепловой сети, кроме максимально-зимнего, часть воды из обратной линии после сетевого насоса, минуя котел, подают по перепускной линии в подающую магистраль, где она, смешавшись с горячей водой из котла, обеспечивает заданную расчетную температуру в подающей магистрали тепловых сетей. Вода, предназначенная для восполнения утечек в тепловых сетях, предварительно подается насосом сырой воды в подогреватель сырой воды, где она подогревается до температуры 18–20 ºC и затем направляется на химводоочистку. Химически очищенная вода подогревается в теплообменниках и деаэрируется в деаэраторе. Воду для подпитки тепловых сетей из бака деаэрированной воды забирает подпиточный насос и подает в обратную линию. В котельных , использующих в работе водогрейные котлы, часто устанавливаются вакуумные деаэраторы. Но они требуют при эксплуатации тщательного надзора, поэтому предпочитают устанавливать деаэраторы атмосферного типа.

Билет №14

1. Назначение и общая характеристика поверочного и гидравлического расчетов тепловых сетей.

1.Поверочный гидравлический расчет тепловых сетей для неотопительного

периода производится в целях определения потерь напора в трубопроводах от

источника теплоснабжения до каждого из потребителей тепловой энергии при

расходе теплоносителя в неотопительном периоде функционирования, сниженном

по сравнению с расходом теплоносителя в отопительном периоде. По результатам

поверочного гидравлического расчета разрабатывается оптимальный

эксплуатационный режим функционирования тепловых сетей и производится

выбор оборудования, установленного на источнике теплоснабжения, для

эксплуатации в неотопительный период.

2. В качестве исходной информации для поверочного гидравлического расчета тепловой сети на неотопительный период используются следующие данные:

Расчетные значения расхода теплоносителя для каждой из систем

теплопотребления (горячего водоснабжения), подключенных к тепловой сети;

Расчетная схема тепловой сети с указанием гидравлических характеристик

трубопроводов (длины расчетных участков, диаметр трубопроводов на каждом

расчетном участке, характеристики местных сопротивлений).

4.3. Расчетная схема тепловой сети, как правило, составленная для

отопительного периода и содержащая все расчетные характеристики

трубопроводов, должна быть откорректирована при использовании для

поверочного гидравлического расчета на неотопительный период в части перечня

зданий, обеспечиваемых горячим водоснабжением.

2. Принцип работы паровой котельной с описанием схемы.

На рис. 1.1 представлена схема котельной установки с паровыми котлами. Установка состоит из парового котла 4, который имеет два барабана - верхний и нижний. Барабаны соединены между собой тремя пучками труб, образующих поверхность нагрева котла. При работе котла нижний барабан заполнен водой, верхний - в нижней части водой, а в верхней - насыщенным водяным паром. В нижней части котла расположена топка 2 с механической колосниковой решеткой для сжигания твердого топлива. При сжигании жидкого или газообразного топлива вместо решетки устанавливают форсунки или горелки, через которые топливо вместе с воздухом подается в топку. Котел ограничен кирпичными стенами -обмуровкой.

Рис. 1.1. Схема паровой котельной установки

Рабочий процесс в котельной протекает следующим образом. Топливо из топливного склада подается транспортером в бункер, откуда оно поступает на колосниковую решетку топки, где сгорает. В результате горения топлива образуются дымовые газы – горячие продукты сгорания. Дымовые газы из топки поступают в газоходы котла, образуемые обмуровкой и специальными перегородками, установленными в пучках труб. При движении газы омывают пучки труб котла и пароперегревателя 3, проходят через экономайзер 5 и воздухоподогреватель 6, где они также охлаждаются вследствие передачи тепла воде, поступающей в котел, и воздуху, подаваемому в топку. Затем значительно охлажденные дымовые газы при помощи дымососа 5 удаляются через дымовую трубу 7 в атмосферу. Дымовые газы от котла могут отводиться и без дымососа под действием естественной тяги, создаваемой дымовой трубой. Вода из источника водоснабжения по питательному трубопроводу подается насосом 1 в водяной экономайзер, откуда после подогрева поступает в верхний барабан котла. Заполнение барабана котла водой контролируется по водоуказательному стеклу, установленному на барабане. Из верхнего барабана котла вода по трубам опускается в нижний барабан, откуда по левому пучку труб она снова поднимается в верхний барабан. При этом вода испаряется, а образующийся пар собирается в верхней части верхнего барабана. Затем пар поступает в пароперегреватель 3, где за счет тепла дымовых газов он полностью подсушивается, и температура его повышается. Из пароперегревателя пар поступает в главный паропровод и оттуда к потребителю, а по сле использования конденсируется и в виде горячей воды (конденсата) возвращается обратно в котельную. Потери конденсата у потребителя восполняются водой из водопровода или из других источников водоснабжения. Перед подачей в котел воду подвергают соответствующей обработке. Воздух, необходимый для горения топлива, забирается, как правило, вверху помещения котельной и подается вентилятором 9 в воздухоподогреватель, где он подогревается и затем направляется в топку. В котельных небольшой мощности воздухоподогреватели обычно отсутствуют, и холодный воздух в топку подается или вентилятором, или за счет разрежения в топке, создаваемого дымовой трубой. Котельные установки оборудуют водоподготовительными устройствами (на схеме не показаны), контрольно-измерительными приборами и соответствующими средствами автоматизации, что обеспечивает их бесперебойную и надежную эксплуатацию.

Д.т.н. В.И. Шарапов, профессор, заведующий кафедрой «Теплогазоснабжение и вентиляция», Ульяновский государственный технический университет

В крупных системах централизованного теплоснабжения, подключенных к ТЭЦ, применяются два способа горячего водоснабжения (ГВС) потребителей: приготовление воды необходимого качества и подогрев ее на ТЭЦ с последующим разбором горячей воды потребителями непосредственно из теплосети (в ) и подогрев водопроводной питьевой воды перед подачей потребителям сетевой водой в поверхностных теплообменниках местных тепловых пунктов ().

Исторически сложилось так, что в отечественных теплофикационных системах эти два способа ГВС используются в равной мере: например, Москва располагает крупнейшей в мире закрытой системой теплоснабжения, а - крупнейшей в мире открытой системой. Каждая из этих двух систем теплоснабжения обладает своими достоинствами и своими недостатками. Дискуссия о том, какая из этих двух систем лучше, началась с полемики патриархов теплофикации профессоров С.Ф. Копьева и Е.Я. Соколова в 40-50-е гг. прошлого века и не заканчивается до сих пор. Порядок выбора систем теплоснабжения при новом проектировании долгое время регламентировался несовершенными рекомендациями , в которых одним из важнейших факторов при выборе типа системы был химический состав примесей в исходной воде городского источника водоснабжения.

Закрытые системы теплоснабжения имеют более стабильный гидравлический режим благодаря относительному постоянству расхода воды в подающей и обратной магистралях. Открытые системы теплоснабжения позволяют максимально реализовать эффект комбинированной выработки электрической и тепловой энергии за счет использования низкопотенциальных источников теплоты для подогрева больших количеств подпиточной воды теплосети на ТЭЦ.

Одним из примеров рационального использования низкопотенциальной теплоты может служить в Санкт-Петербурге с расходом подпиточной воды теплосети в несколько тысяч тонн в час. Подогрев исходной воды перед вакуумными деаэраторами подпиточной воды на этой ТЭЦ осуществляется только отработавшим паром трех турбин Т-250-240 во встроенных пучках конденсаторов, а подогрев воды, используемой в качестве греющего агента в вакуумных деаэраторах, производится паром высокоэкономичных отопительных отборов одной из турбин в соответствии с решением . Таким образом, применение открытых систем теплоснабжения в настоящее время особенно актуально в связи с постоянно повышающимися требованиями к энергетической эффективности всех отраслей отечественной экономики .

В разные годы, тем не менее, раздавались призывы ликвидировать существующие открытые системы теплоснабжения из-за какого-либо недостатка, например, из-за более сложного гидравлического режима этих систем или под предлогом улучшения качества ГВС. Особенно часто вопрос о ликвидации открытых систем поднимается в последнее время. Призывы эти исходят от «специалистов» и руководителей, плохо представляющих себе основы работы ТЭЦ и теплофикационных систем в целом. Особенно поразил недавний выход Федерального закона «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации в связи с принятием , в котором неизвестные его авторы записали: «С 1 января 2013 г. подключение объектов капитального строительства потребителей к централизованным открытым системам теплоснабжения (горячего водоснабжения) для нужд горячего водоснабжения, осуществляемого путем отбора теплоносителя на нужды горячего водоснабжения, не допускается. С 1 января 2022 г. использование централизованных открытых систем теплоснабжения (горячего водоснабжения) для нужд горячего водоснабжения, осуществляемого путем отбора теплоносителя на нужды горячего водоснабжения, не допускается».

Закон принят якобы в связи с необходимостью внести поправки в некоторые законодательные акты после выхода Федерального закона «О водоснабжении и водоотведении» . Сколько не вчитывался в этот закон, не обнаружил там требований ликвидировать открытые системы теплоснабжения (в т.ч. в статье 24 «Обеспечение качества горячей воды»). Авторы закона явно перестарались. Поскольку в современную эпоху диковатого капитализма ничего спроста не делается (кроме случаев откровенной глупости), можно предположить, что инициаторы процитированных поправок руководствовались своими коммерческими интересами.

Сторонники ликвидации открытых систем даже не пытаются хотя бы ориентировочно прикинуть масштабы потерь топлива в теплоэнергетике и масштабы затрат в городских хозяйствах при переходе от открытых систем теплоснабжения к закрытым системам в половине крупных городов страны. А если бы смогли прикинуть - поняли бы абсурдность и невозможность практической реализации подобных «инноваций». Так, только на одной, уже упомянутой, Южной ТЭЦ отказ от подготовки подпиточной воды для открытой системы теплоснабжения привел бы к ежегодному перерасходу более 100 тыс. т у.т.

Одним из главных аргументов сторонников закрытых систем является якобы повышенная надежность и низкая коррозионная повреждаемость из-за герметичности этих систем и малых расходов подпиточной воды, с которой вносится дополнительное количество растворенных коррозионно-агрессивных газов.

Мой многолетний опыт исследовательской и наладочной работы в закрытых системах теплоснабжения ряда городов и опыт коллег, в частности, бывшего начальника химической службы , а затем, заведующего Отделением водно-химических проблем Всероссийского теплотехнического института (ВТИ) Б.С. Федосеева, показывает, что полную герметичность закрытых систем следует считать мифом: во всех закрытых системах из-за неплотностей подогревателей ГВС существуют огромные перетоки недеаэрированной водопроводной воды в теплосеть, приводящие к интенсивной внутренней коррозии трубопроводов теплосети . В ряде случаев переток в теплосеть недеаэрированной воды делает практически бесполезной качественную деаэрацию малых количеств подпиточной воды на ТЭЦ. Именно по этой причине, как показали результаты проведенного ВТИ в начале 90-х гг. широкомасштабного обследования отечественных систем теплоснабжения, интенсивность внутренней коррозии в открытых и закрытых системах примерно одинакова. Более того, при превышении давления греющей сетевой воды над давлением нагреваемой водопроводной воды происходят нерегулируемые перетоки сетевой воды, не соответствующей нормативам качества питьевой воды , в трубопроводы горячей воды, подаваемой потребителям, т.е. не выполняются санитарно-гигиенические требования к ГВС . Эти перетоки, по существу, регламентированы действующими правилами технической эксплуатации , пп. 4.12.30 которых допускает часовые потери сетевой воды для любых систем теплоснабжения в объеме 0,25% от среднегодового объема воды в тепловых сетях. В закрытых системах значительная часть этих потерь приходится на перетоки сетевой воды через неплотности подогревателей в местные системы ГВС. В связи с этим едва ли можно говорить о повышенной санитарно-эпидемиологической безопасности таких систем.

В открытых системах, где в качестве исходной воды для приготовления подпиточной используется питьевая вода, а противонакипная и противокоррозионная обработка подпиточной воды происходит централизованно квалифицированным персоналом и под постоянным контролем, подобные недостатки практически исключены.

В связи с приведенными выше доводами совершенно неубедительным выглядит пп. 3.1.3 СанПиН , в котором утверждается, что с санитарно-эпидемиологических позиций наиболее надежны системы централизованного ГВС, присоединенные к закрытым системам теплоснабжения.

Все менее актуальными становятся в настоящее время и доводы о нестабильности гидравлических режимов открытых систем. Наличие большого парка современных приборов автоматического регулирования и широкое распространение их в системах теплоснабжения позволяет надежно компенсировать влияние переменных расходов воды в сетевых магистралях.

Предпринята попытка сопоставить достоинства и недостатки открытых и закрытых систем теплоснабжения (см. табл.). Из этой таблицы следует, что в современных условиях более предпочтительными являются открытые системы теплоснабжения.

Открытые системы

Закрытые системы

Преимущества 1. Высокая энергетическая эффективность благодаря использованию низкопотенциальных источников теплоты, в т.ч. отработавшего пара турбин ТЭЦ для подготовки большого количества подпиточной воды теплосети. 2. Поддержание высокого качества сетевой воды во всей системе теплоснабжения и в местных системах отопления и ГВС потребителей благодаря возможности высокоэффективной централизованной противонакипной и противокоррозионной обработки подпиточной воды на ТЭЦ. 3. Низкая стоимость местных тепловых пунктов потребителей. Недостатки 1. Более сложный гидравлический режим системы из-за разности расходов сетевой воды в подающей и обратной магистралях (недостаток преодолевается путем применения современных приборов автоматического регулирования режима). 2. Высокая стоимость оборудования для подготовки большого количества подпиточной воды теплосети на ТЭЦ.

Преимущества 1. Стабильный гидравлический режим системы благодаря примерно одинаковому расходу сетевой воды в подающей и обратной магистралях. 2. Низкая стоимость установки для подготовки малого количества подпиточной воды теплосети на ТЭЦ. Недостатки 1. Пониженная энергетическая эффективность системы из-за ограничения возможностей использовния низкопотенциальных источников теплоты на ТЭЦ. 2. Высокая стоимость большого количества местных тепловых пунктов потребителей из-за наличия в них подогревателей ГВС. 3. Перетоки недеаэрированной водопроводной воды в теплосеть через неплотности подогревателей ГВС, приводящие к интенсивной внутренней коррозии трубопроводов теплосети. 4. Нарушения санитарно-гигиенических требований к ГВС при нерегулируемых перетоках сетевой воды, не соответствующей нормативам качества питьевой воды, в трубопроводы горячей воды, подаваемой потребителям, через неплотности подогревателей ГВС. 5. Высокая интенсивность внутренней коррозии металлических участков трубопроводов недеаэрированной горячей воды в местных системах ГВС.

За десятки лет производственной и научной работы мне приходилось слышать много раз в различных начальственных кабинетах предложения, а то и требования о переводе действующих открытых систем в закрытые. К счастью, пока вроде бы ни в одном из городов страны ни у кого до осуществления этих требований не дошли руки. Не сомневаюсь, что процитированные выше положения закона о запрете открытых систем теплоснабжения являются мертворожденными. Уверен, что и в обозримом будущем проблема выбора способа ГВС будет решаться прежде всего исходя из энергетической эффективности теплофикационных систем и с учетом качества исходной воды в источниках водоснабжения конкретных городов.

Следует также отметить, что необходимым условием для энергетически эффективной работы теплофикационных систем с открытым водоразбором является применение вакуумной деаэрации подпиточной воды теплосети. Именно использование источников низкопотенциальной теплоты, в т.ч. отработавшего пара турбин, для подогрева теплоносителей перед вакуумными деаэраторами подпиточной воды позволяет максимально реализовать эффект теплофикации на тепловых электростанциях.

Специалистами доказано, что грамотное применение вакуумных деаэраторов в открытых системах теплоснабжения обеспечивает высокое качество противокоррозионной обработки подпиточной воды, существенное повышение тепловой экономичности ТЭЦ, устранение потерь конденсата греющего пара, характерное для атмосферных деаэраторов, снижение капитальных затрат на деаэрационные установки, а также полную экологическую безопасность ГВС в открытых системах теплоснабжения .

Мне представляется, что положения о постепенном запрете открытых систем теплоснабжения, непонятно каким образом попавшие в закон , должны быть немедленно устранены. Надо гордиться опытом отечественной теплофикации. В период энергетического кризиса 70-80-х гг. вся Европа оценила этот опыт и использовала его в развитии своих систем теплоснабжения . Не следует сегодня открещиваться от всего положительного, что достигнуто в отечественной теплоэнергетике и теплоснабжении. Полагаю, что инициативу в этом вопросе должно взять на себя НП «Российское теплоснабжение», которое в последнее время является наиболее авторитетной организацией по координации технической политики в области теплоснабжения.

Выводы

1. Открытые системы теплоснабжения, в отличие от закрытых систем, позволяют максимально реализовать эффект комбинированной выработки электрической и тепловой энергии за счет использования низкопотенциальных источников теплоты для подогрева больших количеств подпиточной воды теплосети на ТЭЦ. Применение открытых систем теплоснабжения в настоящее время особенно актуально в связи с постоянно повышающимися требованиями к энергетической эффективности всех отраслей отечественной экономики.

2. В открытых системах теплоснабжения обеспечивается поддержание высокого качества сетевой воды во всей системе теплоснабжения и в местных системах отопления и ГВС потребителей благодаря возможности высокоэффективной централизованной противонакипной и противокоррозионной обработки подпиточ- ной воды на ТЭЦ.

3. Открытые системы теплоснабжения надежнее закрытых систем в санитарно-эпидемиологическом отношении благодаря исключению попадания в местные системы ГВС сетевой воды, не соответствующей критериям качества питьевой воды, через неплотности подогревателей ГВС.

Литература

2. Патент № 1366656 (СССР). МПК F01K17/02. Тепловая электрическая станция/В.И. Шарапов//Открытия. Изобретения. 1988. № 2.

3. Федеральный закон РФ от 23.11.2009 № 261-ФЗ «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».

4. Федеральный закон от 07.12.2011 № 417-ФЗ «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации в связи с принятием Федерального закона «О водоснабжении и водоотведении».

5. Федеральный закон от 07.12.2011 № 416-ФЗ «О водоснабжении и водоотведении».

6. Шарапов В.И. О предотвращении внутренней коррозии теплосети в закрытых системах теплоснабжения // Теплоэнергетика. 1998. № 4. С. 16-19.

7. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода и водоснабжение населенных мест. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. // М.: Минздрав России. 2002.

10. Шарапов В.И. Актуальные проблемы использования вакуумных деаэраторов в открытых системах теплоснабжения // Теплоэнергетика. 1994. № 8. С. 53-57.

11. Шарапов В.И., Ротов П.В. О путях преодоления кризиса в работе систем теплоснабжения // Проблемы энергетики. Известия вузов. 2000. № 5-6. С. 3-8.

Различают два вида теплоснабжения - централизованное и децентрализованное. При децентрализованном теплоснабжении источник и потребитель тепла находятся близко друг от друга. Тепловая сеть отсутствует. Децентрализованное теплоснабжение разделяют на местное (теплоснабжение от местной котельной) и индивидуальное (печное, теплоснабжение от котлов в квартирах).

В зависимости от степени централизации системы централизованного теплоснабжения (ЦТС) можно разделить на четыре группы:

1. групповое теплоснабжение (ТС) группы зданий;

2. районное - ТС городского района;

3. городское - ТС города;

4. межгородское - ТС нескольких городов.

Процесс ЦТС состоит из трех операций - подготовка теплоносителя (ТН), транспорт ТН и использование ТН.

Подготовка ТН осуществляется на теплоприготовительных установках ТЭЦ и котельных. Транспорт ТН осуществляется по тепловым сетям. Использование ТН осуществляется на теплоиспользующих установках потребителей.

Комплекс установок, предназначенных для подготовки, транспорта и использования теплоносителя называется системой централизованного теплоснабжения.

Различают две основные категории потребления тепла:

Для создания комфортных условий труда и быта (коммунально-бытовая нагрузка). Сюда относят потребление воды на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение (ГВС), кондиционирование;

Для выпуска продукции заданного качества (технологическая нагрузка).

По уровню температуры тепло подразделяется на :

Низкопотенциальное, с температурой до 150 0 С;

Среднепотенциальное, с температурой от 150 0 С до 400 0 С;

Высокопотенциальное, с температурой выше 400 0 С.

относится к низкопотенциальным процессам. Максимальная температура в тепловых сетях не превышает 150 0 С (в прямом трубопроводе), минимальная - 70 0 С (в обратном). Для покрытия технологической нагрузки как правило применяется водяной пар с давлением до 1,4 МПа.

В качестве источников тепла применяются теплоподготовительные установки ТЭЦ и котельных. На ТЭЦ осуществляется комбинированная выработка тепла и электроэнергии на основе теплофикационного цикла. Раздельная выработка тепла и электроэнергии осуществляется в котельных и на конденсационных электростанциях. При комбинированной выработке суммарный расход топлива ниже, чем при раздельной.

Весь комплекс оборудования ис-точника теплоснабжения, тепловых сетей и абонентских установок на-зывается системой централи-зованного теплоснабже-ния.

Системы теплоснабжения клас-сифицируются по типу источника теплоты (или способу приготовле-ния теплоты), роду теплоносителя, способу подачи воды на горячее водоснабжение, числу трубопрово-дов тепловой сети, способу обеспе-чения потребителей, степени цент-рализации.

По типу источника теплоты раз-личают три вида теплоснабжения:

Централизованное теплоснабже-ние от ТЭЦ, называемое тепло-фикацией;

Централизованное теплоснабже-ние от районных или промышлен-ных котельных;

Децентрализованное теплоснаб-жение от местных котельных или индивидуальных отопительных аг-регатов.

По сравнению с централизован-ным теплоснабжением от котель-ных теплофикация имеет ряд пре-имуществ, которые выражаются в экономии топлива за счет комбини-рованной выработки тепловой и электрической энергии на ТЭЦ; в возможности широкого использова-ния местного низкосортного топли-ва, сжигание которого в котельных затруднительно; в улучшении сани-тарных условий и чистоты воздуш-ного бассейна городов и промыш-ленных районов благодаря концент-рации сжигания топлива в неболь-шом количестве пунктов, размещен-ных, как правило, на значительном расстоянии от жилых кварталов, и более рациональному использова-нию современных методов очистки дымовых газов от вредных при-месей.

По роду теплоносителя системы теплоснабжения разделяются на водяные и паровые. Паровые системы распространены в основ-ном на промышленных предприя-тиях, а водяные системы применя-ются для теплоснабжения жилищ-но-коммунального хозяйства и не-которых производственных потреби-телей. Объясняется это рядом пре-имуществ воды как теплоносителя по сравнению с паром: возмож-ностью центрального качественного регулирования тепловой нагрузки, меньшими энергетическими потеря-ми при транспортировке и большей дальностью теплоснабжения, отсут-ствием потерь конденсата греюще-го пара, большей комбинированной выработкой энергии на ТЭЦ, повы-шенной аккумулирующей способ-ностью.

По способу подачи воды на го-рячее водоснабжение водяные си-стемы делятся на закрытые и открытые.

В закрытых системах се-тевая вода используется только как теплоноситель и из системы не отбирается. В местные установки горячего водоснабжения поступает вода из питьевого водопровода, на-гретая в специальных водоводяных подогревателях за счет теплоты се-тевой воды.

В открытых системах се-тевая вода непосредственно посту-пает в местные установки горя-чего водоснабжения. При этом не требуются дополнительные тепло-обменники, что значительно упро-щает и удешевляет устройство або-нентского ввода. Однако потери воды в открытой системе резко возрастают (от 0,5—1 % до 20— 40 % общего расхода воды в систе-ме) и состав воды, подаваемой по-требителям, ухудшается из-за при-сутствия в ней продуктов коррозии и отсутствия биологической обра-ботки.

Достоинства закрытых систем теплоснабжения заключаются в том, что их применение обеспечи-вает стабильное качество горячей воды, поступающей в установки го-рячего водоснабжения, одинаковое с качеством водопроводной воды; гидравлическую изолированность воды, поступающей в установки го-рячего водоснабжения, от воды, циркулирующей в тепловой сети; простоту контроля герметичности системы по величине подпитки.

Основными недостатками закры-тых систем являются усложнение и удорожание оборудования и экс-плуатации абонентских вводов из-за установки водо-водяных подо-гревателей и коррозии местных установок горячего водоснабжения вследствие использования недеаэрированной воды.

Основные достоинства открытых систем теплоснабжения заключают-ся в возможности максимального использования низкопотенциальных источников теплоты для подогрева большого количества подпиточной воды. Поскольку в закрытых систе-мах подпитка не превышает 1 % расхода сетевой воды, возможность утилизации теплоты сбросной и продувочной воды на ТЭЦ с закры-той системой значительно ниже, чем в открытых системах. Кроме того, в местные установки горячего водоснабжения в открытых систе-мах поступает деаэрированная во-да, поэтому они меньше подвер-жены коррозии и более долго-вечны.

Недостатками открытых систем являются : необходимость устройст-ва на ТЭЦ мощной водоподготовки для подпитки тепловой сети, что удорожает станционную водоподготовку, особенно при повышенной жесткости исходной сырой воды; усложнение и увеличение объема санитарного контроля за системой; усложнение контроля герметичности системы (поскольку величина под-питки не характеризует плотность системы); нестабильность гидравли-ческого режима сети.

По числу трубопроводов разли-чают одно-, двух- и многотрубные системы. Причем для открытой си-стемы минимальное число трубо-проводов — один, а для закры-той— два. Самой простой и перс-пективной для транспортировки теплоты на большие расстояния яв-ляется однотрубная открытая си-стема теплоснабжения. Однако об-ласть применения таких систем ог-раничена в связи с тем, что ее реа-лизация возможна лишь при усло-вии равенства расхода воды, необ-ходимого для удовлетворения отопительно-вентиляционной нагруз-ки, расходу веды для горячего водоснабжения потребителей дан-ного района. Для большинства районов нашей страны расход воды на горячее водоснабжение значи-тельно меньше (в 3—4 раза) рас-хода сетевой воды на отопление и вентиляцию, поэтому в теплоснаб-жении городов преимущественное распространение получили двух-трубные системы. В двухтрубной системе тепловая сеть состоит из двух линий: подающей и обратной.

По способу обеспечения потре-бителей теплотой различают одно-
ступенчатые и многоступенчатые системы теплоснабжения. В одно-
ступенчатых системах потребители теплоты присоединяются к тепловым сетям непосредственно. Узлы присоединения потребителей к сети
называются абонентскими вводами или местными теп-ловыми пунктами (МТП). На абонентском вводе каждого здания устанавливаются подогреватели горячего водоснабжения, элеваторы, насосы, контрольно-измерительные приборы и регулирующая армату-ра для изменения параметров теп-лоносителя в местных системах по-требителей.

В многоступенчатых системах между источником теплоты и по-требителями размещаются цент-ральные тепловые пункты или под-станции (ЦТП), в которых пара-метры теплоносителя изменяются в зависимости от расходования теп-лоты местными потребителями. На ЦТП размещаются центральная по-догревательная установка горячего водоснабжения, центральная смеси-тельная установка сетевой воды, подкачивающие насосы холодной водопроводной воды, авторегулирующие и контрольно-измеритель-ные приборы. Применение много-ступенчатых систем с ЦТП позво-ляет снизить начальные затраты на сооружение подогревательной ус-тановки горячего водоснабжения, насосных установок и авторегулирующйх устройств благодаря уве-личению их единичной мощности и сокращению числа элементов обо-рудования.

Оптимальная расчетная произ-водительность ЦТП зависит от планировки района, режима работы потребителей и определяется на ос-нове технико-экономических расче-тов.

По степени централизации теп-лоснабжение можно разделить на групповое — теплоснабжение группы зданий, районные - теплоснабжение нескольких групп зданий, городское - теплоснабжение нескольких районов, межгородское - теплоснабжение нескольких городов.

Устройство и конструкции тепловых сетей.

Основными элементами тепловых сетей являются трубопровод, состоящий из стальных труб, соединенных между собой с помощью сварки; изоляционная конструкция, воспринимающая вес трубопровода и усилия, возникающая при его эксплуатации.

Трубы являются ответственными элементами трубопроводов и должны отвечать следующим требованием:

Достаточная прочность и герметичность при максимальных значениях давления и температуры теплоносителя,

Низкий коэффициент температурных деформации,

Обеспечивающий небольшие термические напряжение при переменном тепловом режиме тепловой сети,

Малая шероховатость внутренней поверхности,

Антикорозинная стойкость,

Высокая термическая сопротивление стенок трубы,

Способствующее сохранению теплоты и температуры теплоносителя,

Неизменность свойств материала при длительном воздействий высоких температур и давлений, простота монтажа,

Надежность соединения труб и др.

Имеющейся стальные трубы не удовлетворяют в полной мере всем предъявлемым требованиям, однако их механические свойства, простота, надежность и герметичность соединений (сваркой) обеспечили им преимущественное применение в тепловых сетях.

Трубы для тепловых сетей изготавливаются в основном из сталей марок Ст2сп, Ст3сп, 10, 20, 10Г2С1, 15ГС, 16ГС.

В тепловых сетях применяются бесшовные горячекатаные и электросварные. Бесшовные горячекатаные трубы выпускаются с наружными диаметрами 32 - 426мм. Бесшовные горячекатаные электросварные трубы используется при всех способах прокладки сетей. Электросварные трубы используются при всех способах прокладки сетей. Электросварные со спиральным швом рекомендуются к использованию при канальных и надземных прокладках сетей.

Опоры . При сооружений тепловых сетей применяются опоры двух типов: свободные и неподвижные. Свободные опоры воспринимают вес теплопровода и обеспечивают его свободное перемещение при температурных деформациях. Неподвижные опоры предназначены для закрепления трубопровода в характерных точках сети и воспринимают усилия, возникающие в месте фиксации как в радиальном, так и в осевом направлениях под действием веса, температурных деформаций и внутреннего давления.

Компенсаторы . Компенсация температурных деформации в трубопроводах производится специальными устройствами, называемыми компенсаторами. По принципу действия они разделяются на две группы:

Компенсаторы радиальные или гибкие, воспринимающие удлинения теплопровода изгибом или кручением криволинейных участков труб или изгибом специальных эластичных вставок различной формы;

Компенсаторы осевые, в которых удлинение воспринимаются телескопическим перемещением труб или сжатием пружинных вставок.

Наиболее широкое применение в практике имеют гибкие компенсаторы различной конфигурации, выполненные из самого трубопровода (П - и -S-образные, лирообразные со складками и без них и т.д.). Простота устройства, надежность, отсутствия необходимости в обслуживании, разгруженность неподвижных опор - достоинство этих компенсаторов.

К недостаткам гибких компенсаторов относятся: повышенное гидравлическое сопротивление, увеличенный расход труб, поперечное перемещение деформируемых участках, требующее увеличение ширины непроходных каналов и затрудняющее применение засыпных изоляций, бесканальных трубопроводов, а так же большие габариты, затрудняющие их применение в городах при насыщенности трассы городскими подземными коммуникациями.

Осевые компенсаторы выполняются скользящего типа (сальниковые) и упругими (линзовые компенсаторы).

Сальниковый компенсатор изготавливается из стандартных труб и состоит из корпуса, стакана и уплотнение. При удлинений трубопровода стакан вдвигается в полость корпуса. Герметичность скользящего соединения корпуса и стакана создается сальниковой набивкой, которая выполняется из прографиченного асбестового шнура, пропитанного маслом. Со временем набивка истирается и теряет упругость, поэтому требуется периодическая подтяжка сальника и замена набивки. От этого недостатка свободны линзовые компенсаторы, изготавливаемые из листовой стали. Линзовые компенсаторы сварного типа находят основное применение на трубопроводах низкого давления (до 0,4-0,5 МПа).

Конструктивное выполнение элементов трубопровода зависит так же от способа его прокладки, который выбирается на основании технико-экономического сравнения возможных вариантов.

Водяное отопление в индивидуальном жилом доме состоит из котла и радиаторов, соединенных трубами. Вода нагревается в котле, по трубам перемещается в радиаторы, в радиаторах отдает тепло и снова поступает в котел.

Центральное отопление устроено, как и автономное. Разница в том, что центральная котельная или ТЭЦ отапливает много домов.

Термины «закрытая система» и «открытая система» применяются для характеристики автономного отопления и центрального отопления, но отличаются по смыслу:

• В автономных отопительных системах открытыми называют системы, которые через расширительный сосуд, сообщается с атмосферой. Системы, у которых сообщения с атмосферой нет, называют закрытыми.
• В домах, с центральным отоплением, открытой называют систему, где горячая вода к кранам поступает непосредственно из отопительной системы. А закрытой, когда поступившая в дом горячая вода нагревает в теплообменнике водопроводную воду.

Автономные системы отопления

Вода, которой заполнены котел, трубы и радиаторы, при нагревании расширяется. Давление внутри резко повышается. Если не предусмотреть возможность удаления добавочного объема воды, то произойдет разрыв системы. Компенсация изменений объемов воды при изменении температуры происходит в расширительных сосудах. С ростом температуры, избыток воды, перемещается в расширительный сосуд. С уменьшением температуры система дополняется водой из расширительного сосуда.

• Открытая система постоянно соединена с атмосферой через открытый расширительный сосуд. Сосуд выполняется в виде прямоугольного или круглого бака. Форма значения не имеет. Важно чтобы он имел достаточную емкость, чтобы вместить дополнительный объем воды, образующийся от температурного расширения циркуляционной воды. Расширительный сосуд размещается в самой высокой части системы отопления. С системой отопления сосуд соединен трубой, которую называют стояк. Стояк присоединяется в нижней части бака – к днищу или боковой стенке. В верхней части расширительного бака присоединяется сливная труба. Она выводится в канализацию или на улицу за пределы здания. Сливная труба нужна на случай переполнения бака. Она же и обеспечивает постоянное соединение бака и системы отопления с атмосферой. Если система заполняется водой вручную ведрами, бак дополнительно оборудуется крышкой или люком. Если емкость бака выбрана правильно, то уровень воды в баке проверяется перед включением отопления. Давление воды в «открытой системе» равно атмосферному давлению, и не меняется при изменении температуры воды, которая циркулирует в системе. Устройство безопасности от повышения давления не требуется.
• Закрытая система изолирована от атмосферы. Расширительный сосуд герметичный. Форма сосуда выбрана так, чтобы он выдерживал наибольшее давление при минимальной толщине стенок. Внутри сосуда находится резиновая мембрана, которая разделяет его на две части. Одна часть заполнена воздухом, другая часть присоединяется к системе отопления. Расширительный сосуд может быть установлен в любой точке системы. При увеличении температуры воды избыток поступает в расширительный сосуд. Воздух или газ в другой половине мембраны сжимается. При снижении температуры, давление в системе уменьшается, вода из расширительного сосуда под действием сжатого воздуха вытесняется из расширительного сосуда в систему. В закрытой системе давление выше, чем в открытой системе и постоянно меняется в зависимости от температуры циркулирующей воды. Кроме того закрытая система обязательно оборудуется предохранительным клапаном на случай опасного повышения давления и устройством для выпуска воздуха.

Централизованное теплоснабжение

Вода при центральном отоплении нагревается в центральной котельной или ТЭЦ. Здесь же и происходит компенсация расширения воды с изменением температуры. Далее горячая вода нагнетается циркуляционным насосом в тепловую сеть. Дома подключаются к тепловой сети двумя трубопроводами – прямым и обратным. Войдя в дом по прямому трубопроводу, вода разделяется по двум направлениям – на отопление и на горячее водоснабжение.

• Открытая система . Вода идет непосредственно к кранам горячей воды, и сбрасывается в канализацию после использования. «Открытая система» проще закрытой, но в центральных котельных и ТЭЦ приходится выполнять дополнительную обработку воды – очистку и удаление воздуха. Для жильцов эта вода стоит дороже водопроводной, а качество ее ниже.
• Закрытая система. Вода проходит через бойлер, отдавая тепло на нагрев водопроводной воды, соединяется с обратной водой отопления и возвращается в тепловую сеть. Нагретая водопроводная вода поступает в краны горячей воды. Закрытая система из-за применения теплообменников сложнее открытой, но зато водопроводная вода не подвергается дополнительной обработке, а только нагревается.

Открытая и закрытая системы теплоснабжения.

Описаний открытых и закрытых систем теплоснабжения, их принципиальных отличий в интернете можно найти огромное количество, поэтому подробное описание мы давать не будем. Остановимся только на их принципиальных различиях, без понимания которых в дальнейшем будет сложно понять примеры из практики. За основу возьмем то, что читатель пока не в теме. Для специалистов в ЖКХ этот раздел можно пропустить, справедливо полагая, что эти сведения для него не представляют особой ценности, он уже все знает и во всем разбирается.

Итак, начнем с основных различий. Системы теплоснабжения принципиально разделяются на две основные группы. Это открытые системы и закрытые. Принципиальное и основное различие в том, что в открытых системах теплоснабжения отбор горячего водоснабжения осуществляется непосредственно из системы теплоснабжения жилого дома (системы отопления), что создает проблемы с качеством горячего водоснабжения. В воде возможно присутствие различных взвесей, ржавчины и других веществ. Представляет особую сложность и возможность промывки, обслуживания данной системы. Несмотря на негативное отношение к открытой системе теплоснабжения в настоящее время, система получила широкое распространение при строительном буме во второй половины двадцатого века за счет своей простоты конструкции и монтажа при строительстве новых домов, относительно невысокой стоимости. В те годы вопросы энергосбережения стояли на последнем месте, ресурсы мы как-то не считали, предполагая, что они вечные. А вопрос дальнейшей эксплуатации данных систем вообще не учитывался.

В свою очередь открытые системы теплоснабжения разделяются на зависимые и независимые. Самой простой является открытая, зависимая система теплоснабжения. На размещенной ниже схеме видно, что теплоноситель идет к потребителю прямо из котельной и отбор ГВС в жилом доме (на схеме не показано) забирается в систему ГВС непосредственно из системы отопления жилого дома. Самая простая и в то же время неэффективная система теплоснабжения.

Открытая система теплоснабжения (независимая) это уже новый этап в развитии систем теплоснабжения. Система, за счет применения в системе теплообменника, имеет раздельный контур. То есть, котельная вода циркулирует по своему контуру, система отопления потребителя по своему. При применении данной системы у организации, занимающейся вопросами эксплуатации теплосети, появилась возможность химически обрабатывать сетевую воду, что безусловно сказалось на долговечности работы систем и котельных установок. В настоящее время осуществляется массовый перевод систем с зависимой схемы на независимую. Однако, независимая система не решила проблему качества горячего водоснабжения. ГВС осталась наиболее уязвимой системой за счет забора горячей воды из системы отопления.

Окончательным этапом развития систем теплоснабжения в настоящее время по справедливости стала закрытая система теплоснабжения, которая решила проблему обеспечения жителей качественным горячим водоснабжением. Схем исполнения закрытых систем теплоснабжения много, но основной принцип для нее один. Это наличие разделенных контуров, как системы отопления, так и системы горячего водоснабжения. На приведенной ниже схеме это отчетливо видно (для разгрузки схемы, мы не стали показывать обвязку оборудования ЦТП и циркуляционные насосы, которые в данной схеме присутствуют).