Структура систем теплопотребления

Тепловые сети - это сооружения, которые включают в себя изолированные трубопроводы, опоры, компенсаторы, запорно-регулирующую арматуру, контрольно-измерительную аппаратуру, каналы, камеры и павильоны, дюкеры, мачты и эстакады, насосные и дренажные станции.

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

При сооружении 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 деформаций 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, отсутствие необходимости в обслуживании, разгруженность неподвижных опор – достоинство этих компенсаторов.

К недостаткам гибких компенсаторов относятся: повышенное гидравлическое сопротивление, увеличенный расход труб, поперечное перемещение деформируемых участков, 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 уплотнения. При удлинении 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).

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

Существующие способы прокладки тепловых сетей можно разделить на три группы: 1) надземная; 2) подземная в каналах (коллекторах); 3) бесканальная в грунте. Надземную прокладку тепловых сетей выполняют на низких или высоких опорах, мачтах и эстакадах, а также по пролетам строений мостов и наружным стенам промышленных зданий. В конструктивном отношении надземная прокладка теплопроводов является наиболее простой, доступной для профилактического осмотра и ремонта. Для наземной прокладки теплопроводов используют низкие, отдельно стоящие опоры высотой 0,9-1,2 м или мачты требуемой высоты (6,0-8,4 м) в виде железобетонных стоек.

Тепловые сети, соединяющие источник теплоты с потребителями, подразделяются следующим образом:

- магистральные - главные теплопроводы от источника теплоты до каждого микрорайона или крупного потребителя;

- распределительные - межквартальные, ответвляющиеся от магистральных тепловых сетей и обеспечивающие теплотой отдельные кварталы города, центральные тепловые пункты и предприятия средней величины;

- внутрикварталъные - тепловые сети, отходящие от распределительных или магистральных сетей, центральных тепловых пунктов и заканчивающихся в индивидуальных тепловых пунктах потребителей.

Проектирование тепловых сетей начинается с выбора трассы. Трасса тепловых сетей в городах должна размещаться преимущественно в отведенных для инженерных сетей технических полосах параллельно красным линиям улиц, дорог и проездов вне проезжей части и полосы древесных насаждений. На территории кварталов и микрорайонов допускается прокладка теплопроводов по проездам, не имеющим капитального дорожного покрытия, тротуарам и зеленым зонам. Диаметры трубопроводов, прокладываемых в кварталах или микрорайонах, по условиям безопасности следует выбирать не более 500 мм, а их трасса не должна проходить в местах возможного скопления населения (спортплощадки, скверы, дворы общественных зданий и др.). Допускается пересечение водяными тепловыми сетями диаметром условного прохода Dу = 300 мм и менее жилых и общественных зданий при условии прокладки сетей в технических подпольях, коридорах и тоннелях (высотой не менее 1,8 м) с устройством дренирующего колодца в нижней точке на выходе из здания. Пересечение тепловыми сетями детских, дошкольных, школьных и лечебно-профилактических учреждений не допускается.

Пересечение дорог, проездов, других коммуникаций, а также зданий и сооружений следует, как правило, предусматривать под прямым углом. В населенных пунктах для тепловых сетей предусматривается, в основном, подземная прокладка. Надземная прокладка в городской черте может применяться на участках со сложными грунтовыми условиями, при пересечении железных дорог общей сети, рек, оврагов, при большой густоте подземных сооружений и в других случаях, регламентируемых СП 124.13330.2012 Тепловые сети. Актуализированная редакция СНиП 41-02-2003. [16]. Уклон тепловых сетей независимо от направления движения теплоносителя и способа прокладки должен быть не менее 0,002.

Схемы квартальных тепловых сетей принимаются тупиковыми, без резервирования. Для трубопроводов тепловых сетей, работающих при давлениях до 2,5 МПа и температурах теплоносителя до 200 °С, следует предусматривать стальные электросварные трубы. Допущены к применению в тепловых сетях стойкие в отношении коррозии напорные бесшовные горячепрессованные трубы из чугуна с шаровидным графитом (трубы ВЧШГ) по ТУ 14-3-1848-92.

Арматуру в тепловых сетях следует применять стальную. Допускается применять арматуру из высокопрочного чугуна в районах с расчетной температурой наружного воздуха для проектирования систем отопления t_о выше –40 °С; из ковкого чугуна с t_о выше –30 °С; из серого чугуна с t_о выше –10 °С. На выводах тепловых сетей от источника теплоты, на вводах в центральные тепловые пункты и индивидуальные тепловые пункты с суммарной тепловой нагрузкой на отопление и вентиляцию 0,2 МВт и более должна предусматриваться стальная запорная арматура. Запорную арматуру в тепловых сетях следует предусматривать:

а) на трубопроводах выводов тепловых сетей от источников теплоты;

б) на трубопроводах водяных тепловых сетей Dу ≥100 мм на расстоянии не более 1 000 м друг от друга (секционирующие задвижки), допускается увеличивать расстояния между секционирующими задвижками для трубопроводов Dу = 400–500 мм – до 1 500 м, для трубопроводов Dу>600 мм – до 3000 м, для трубопроводов надземной прокладки Dу≥ 900 – до 5000 м;

в) в узлах на трубопроводах ответвлений Dу>100 мм, а также в узлах на трубопроводах ответвлений к отдельным зданиям независимо от диаметров трубопроводов.

При длине ответвлений к отдельным зданиям до 30 м и при Dу≤ 50 мм допускается запорную арматуру на этих ответвлениях не устанавливать, при этом следует предусматривать запорную арматуру, обеспечивающую отключение группы зданий с суммарной тепловой нагрузкой, не превышающей 0,6 МВт. В нижних точках трубопроводов тепловых сетей необходимо предусматривать штуцера с запорной арматурой для спуска воды (спускные устройства). Спускные устройства должны обеспечить продолжительность опорожнения участка для 6 трубопроводов Dу ≤ 300 мм – не более 2 ч; для трубопроводов Dу = 350–500 мм – не более 4 ч; для трубопроводов Dу≥ 600 – не более 5 ч.

Компенсация температурных деформаций в тепловых сетях обеспечивается компенсаторами – сальниковыми, сильфонными, радиальными, а также самокомпенсацией – использованием участков поворотов теплотрассы. Сальниковые компенсаторы имеют большую компенсирующую способность, малую металлоемкость, однако требуют постоянного наблюдения и обслуживания. В местах размещения сальниковых компенсаторов при подземной прокладке должны быть предусмотрены тепловые камеры.

Способы присоединения к тепловым сетям.Узлы присоединения потребителей к сети называются абонентскими вводами или местными тепловыми пунктами. На абонентском вводе каждого здания устанавливаются подогреватели горячего водоснабжения, элеваторы, насосы, контрольно-измерительные приборы и регулирующая арматура для изменения параметров теплоносителя в местных системах потребителей.

В настоящее время применяют две принципиально различные схемы присоединения установок абонентов к тепловым сетям:

- зависимую, когда вода из тепловой сети поступает непосредственно в приборы абонентской установки;

- независимую, когда вола из тепловой сети проходит через промежуточный теплообменник, в котором нагревает вторичный теплоноситель, используемый в установках потребителя.

По числу трубопроводов системы подразделяют на однотрубные, применяемые в тех случаях, когда вода полностью используется потребителями и обратно не возвращается, двухтрубные - теплоноситель полностью или частично возвращается в источник тепла для повторного нагрева, многотрубные - при необходимости подачи теплоносителя с различными параметрами. В городских системах теплоснабжения преимущественно используются двухтрубные системы, обеспечивающие экономию капитальных затрат и эксплуатационных расходов по сравнению с многотрубными системами.

Исторически сложилось так, что в Российской Федерации применяются две принципиально различные схемы теплоснабжения потребителей:

- открытая,с зависимым присоединением систем отопления и вентиляции зданий и непосредственным водоразбором на нужды горячего водоснабжения;

- закрытая,с независимым присоединением систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения потребителей через теплообменники.

Циркуляция воды обеспечивается за счет разности давлений в подающем и обратном трубопроводе тепловой сети. Простейшей из зависимых систем является схема с непосредственным присоединением, при которой вода из тепловой сети без смешения поступает в систему отопления. Это возможно, если расчетные параметры систем теплоснабжения и отопления совпадают. Например, при работе системы теплоснабжения с максимальной температурой теплоносителя 95°С.