Водяные системы теплоснабжения

В настоящее время для удовлетворения отопительно-вентиляционных и бытовых нагрузок жилых и общественных зданий, а также промышленных предприятий используется главным образом горячая вода, что предопределило преобладающее распространение водяных систем теплоснабжения в городах, поселках и населенных пунктах.

По количеству трубопроводов тепловой сетитепловые сети делятся на одно-, двух-, трех и четырехтрубные.

Наибольшее распространение получили двух- и четырехтрубные тепловые сети (рис.3.4), однако, возможно применение одно- и трех­трубных тепловых сетей. Системы теплоснабжения большой и средней мощности с точки зрения экономичности предпочтительно выполнять двухтрубными с общим подающим трубопроводом горячей воды для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения и общим обратным трубопроводом.

Использование четырехтрубных тепловых сетей упрощает процессы подготовки теплоносителя для потребителей теплоты, так как сети включают два подающих трубопровода для подачи горя­чей воды на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабже­ния и два обратных трубопровода от потребителей (из систем ото­пления, вентиляции и циркуляционного трубопровода горячего во­доснабжения).

Тепловые потребители могут присоединяться непосредствен­но к тепловым сетям через центральные тепловые пункты (ЦТП) или индивидуальные тепловые пункты (ИТП, абонентские вводы), в которых осуществляется приготовление и подача горячей воды нужных параметров для отопления, вентиляции и горячего водо­снабжения потребителей. ЦТП и ИТП в общем случае включают подогреватели, элеваторы, насосы, запорно-регулирующую арма­туру и средства автоматического регулирования расхода и пара­метров теплоносителей и т.д.

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

При применении ЦТП, с одной стороны, уменьшаются начальные затраты на сооружение подогревательной установки горячего водоснабжения, насосных установок и авторегулирующих устройств

а)

б)

Рис. 3.4 Принципиальные схемы водяных систем теплоснабжения двухтрубной закрытой (а) и четырехтрубной (б);

1 - источник тепла; 2 - подающий трубопровод теплосети; 3 – абонентский ввод; 4 – калорифер вентиляции; 5 – абонентский теплообменник отопления; 6 – нагревательный прибор; 7 – трубопроводы местной системы отопления; 8 – местная система горячего водоснабжения; 9 – обратный трубопровод теплосети; 10 – теплообменник горячего водоснабжения; 11 – холодный водопровод; 13 – подающий трубопровод горячего водоснабжения; 14 – рециркуляционный трубопровод горячего водоснабжения

благодаря увеличению их единичной мощности и сокращению количества элементов оборудования, но, с другой – возрастают начальные затраты на сооружение и эксплуатацию распределительной сети между ЦТП и отдельными зданиями, так как вместо двухтрубной сети приходится сооружать на этих участках четырехтрубную или как минимум трехтрубную сеть (при отказе от циркуляции воды в системе горячего водоснабжения), что еще больше увеличивает потери теплоты и воды в системе горячего водоснабжения.

Закрытые и открытые системы.Двухтрубные водяные системы бывают закрытыми и открытыми. Различаются эти системы технологи­ей приготовления воды для местных систем горячего водоснабжения (рис. 3.5). В закрытых системах для горячего водоснабжения исполь­зуется водопроводная вода, которая подогревается в поверхностных теплообменниках водой из тепловой сети (рис. 3.5, а). В открытых сис­темах воду для горячего водоснабжения берут непосредственно из тепловой сети. Отбор воды из подающей и обратной труб тепловой сети производят в таких количествах, чтобы после смешения вода приобрела нужную для горячего водоснабжения температуру (рис. 3.6, б).

Рис. 3.5. Принципиальные схемы приготовления воды для горячего водоснабжения на абонент­ских вводах в двухтрубных водяных системах теплоснабжения

а — при закрытой системе; б — при открытой системе;

1 — подающий и обратный трубопроводы тепловой сети; 2 — теплообменник горячего водоснабжения; 3 — холод­ный водопровод; 4 — местная система горячего водоснаб­жения; 5 — регулятор температуры; 6 — смеситель; 7 — обратный клапан

В закрытых системах теплоснабжения сам теплоноситель нигде не расходуется, а лишь циркулирует между источником тепла и местными системами теплопотребления. Это значит, что такие системы закрыты по отношению к атмосфере, что и нашло отражение в их названии.

При закрытой системе теплоснабжения водопроводная вода, поступающая в уста­новки горячего водоснабжения, не имеет прямого контакта с сетевой водой, так как подогрев водопроводной воды осуществля­ется на ЦТП или на абонентских вводах в поверхност­ных водо-водяных подогревателях. Гидрав­лическая изолированность водопроводной воды, поступающей в установки горячего водоснабжения, от воды, циркулирующей в тепловой сети, — преимущество закры­той системы. Благодаря гидравлической изолированности водопроводной воды от сетевой обеспечивается стабильное качест­во горячей воды, поступающей в установки горячего водоснабжения, такое же, как каче­ство водопроводной воды. Чрезвычайно прост санитарный контроль системы горя­чего водоснабжения благодаря короткому пути прохождения водопроводной воды от ввода в здание до водоразборного крана. Прост контроль герметичности теплофика­ционной системы, который проводится по расходу подпитки.

Основные недостатки закрытых систем:

1) выпадение накипи в водо-водяных по­догревателях и трубопроводах местных ус­тановок горячего водоснабжения при ис­пользовании водопроводной воды, имеющей повышенную карбонатную (времен­ную) жесткость Ж_к > 7 мг-экв/л;

2) коррозия местных установок горячего водоснабжения из-за поступления в них недеаэрированной водопроводной воды;

3) сложность оборудования и эксплуата­ции абонентских вводов горячего водоснаб­жения из-за установки водо-водяных подог­ревателей.

Основной особенностью открытых сис­тем теплоснабжения является разбор сете­вой воды из тепловой сети для горячего во­доснабжения. Это позволяет использовать для горячего водоснабжения в больших ко­личествах отходящие теплые воды с темпе­ратурой 15—30 °С, имеющиеся на электро­станциях (охлаждающая вода конденсато­ров турбин, охлаждающая вода топочных панелей) и на многих промышленных пред­приятиях. В закрытых системах теплоснаб­жения возможность использования этой во­ды весьма ограниченна, так как расход на подпитку, для которой эта вода может быть применена, обычно не превышает 0,5—1 % расхода циркулирующей воды.

Использование отходящей от ТЭС теп­лой воды в открытых системах дает эконо­мию топлива и снижает стоимость горячего водоснабжения.

В открытых системах упрощается обо­рудование абонентских вводов и абонент­ских установок горячего водоснабжения, так как отпадает необходимость примене­ния на вводе водо-водяных подогревателей.

Местные установки горячего водоснабжения в открытых системах теплоснабжения не подвергаются зашламлению и коррозии, так как подпиточная вода до подачи в сеть проходит предварительную обработку — химочистку и деаэрацию.

В открытых системах для этой цели при­ходится сооружать мощные водоподготовительные установки.

Основные преимущества открытых сис­тем по сравнению с закрытыми:

1) возможность использования для го­рячего водоснабжения низкопотенциаль­ной отработавшей теплоты электростанций и промышленных предприятий;

2) упрощение и удешевление абонент­ских вводов (ИТП) и повышение долговечности местных установок горячего водоснабжения;

Недостатки открытых систем:

1) усложнение и удорожание станцион­ной водоподготовки;

2) нестабильность (по запаху, цветно­сти и другим санитарным качествам) воды, поступающей в водоразбор при зависимой схеме присоединения отопительных уста­новок к тепловой сети и высокой окисляемости водопроводной воды, что может быть устранено при практически 100 % - ном при­соединении отопительных установок по не­зависимой схеме;

3) усложнение и увеличение объема сани­тарного контроля системы теплоснабжения;

4) усложнение эксплуатации из-за не­стабильности гидравлического режима теп­ловой сети, связанной с переменным расхо­дом воды в обратной линии;

5) усложнение контроля герметичности системы теплоснабжения в связи с тем, что в открытых системах теплоснабжения расход подпитки не характеризует плотность системы.