Водяные системы:открытые

Содержание

[править ] Схемы присоединения открытых систем теплоснабжения

Основным типом открытых систем теплоснабжения является двухтрубная система (рис. 1.5). Горячая вода поступает со станции к абонентам по трубопроводу I. Обратная вода возвращается на станцию по трубопроводу II.

Рнс. 1.5. Открытая двухтрубная водяная система теплоснабжения

Схема присоединений: а — О(3); б — О(ЗСС); в — О(ЗНС); г — О(Н); д — Г(АВ); е — Г(АН); ж — О(ЗСС) Г(НВ) несвязанное регулирование; з — О(ЗСНС) Г(НВ) связанное регулирование; и — О(ЗСНС) Г(НВ) постоянное гидравлическое сопротивление на вводе; к — О(ЗСНС) Г(НВ) несвязанное регулирование; я — О(Н) Г(НВ) несвязанное регулирование; м — О(ЗСС) связанное регулирование; 22 — смеситель; 23 — предвключенный подогреватель горячего водоснабжения; остальные обозначения те же, что и на рис. 1.1

Отопительные установки (рис. 1.5, а— г) присоединяются к тепловой сети по тем же схемам, что и в закрытых системах теплоснабжения.

Схемы присоединения установок горячего водоснабжения (рис. 1.5, д и е) принципиально отличны от ранее рассмотренных схем. Горячее водоснабжение абонентов производится сетевой водой непосредственно из тепловой сети. Вода из подающего трубопровода тепловой сети поступает через клапан регулятора температуры 13 в смеситель 22. В этот же смеситель поступает вода из обратного трубопровода тепловой сети через обратный клапан 5. Регулятор температуры, регулируя расход воды из подающего трубопровода, поддерживает в смесителе 22 постоянную температуру смеси (около 60 °С). Из смесителя вода поступает в местную систему горячего водоснабжения. Обратный клапан 5 препятствует перетеканию воды из подающего трубопровода в обратный. Для выравнивания графика нагрузки горячего водоснабжения установлены аккумуляторы горячей воды: в схеме на рис. 1.5, д — верхний аккумулятор, в схеме на рис. 1.5, е — нижний.

Зарядка верхнего аккумулятора производится под напором воды в тепловой сети, а разрядка — под его статическим напором. Для управления нижним аккумулятором предусмотрено специальное автоматическое устройство. Зарядка нижнего аккумулятора производится через клапан регулятора расхода 12, импульсом для которого является перепад давления на дроссельной шайбе, установленной на главном стояке местной системы горячего водоснабжения.

Когда водоразбор снижается и вследствие этого уменьшается перепад на дроссельной шайбе, клапан регулятора расхода открывается, часть воды из главного стояка отводится в аккумулятор 1 и он заряжается. При увеличении водоразбора клапан регулятора расхода прикрывается. При больших водоразборах аккумулятор переключается на разрядку. В данном случае клапан регулятора расхода полностью закрыт. С помощью пускового устройства включается в работу насос 16, и вода из аккумулятора подается в систему горячего водоснабжения.


[править ] Присоединение по принципу несвязанного регулирования

Жилые здания, имеющие обычно два вида тепловой нагрузки — отопление и горячее водоснабжение, присоединяются к тепловой сети (см. рис. 1.5, ж и з). Отопительная установка и установка горячего водоснабжения присоединены к тепловой сети по принципу несвязанного регулирования (см. рис. 1.5, ж).

Обе установки работают независимо друг от друга. Расход сетевой воды в отопительной установке не зависит от нагрузки установки горячего водоснабжения и поддерживается постоянным с помощью регулятора расхода 12. Расход сетевой воды на горячее водоснабжение изменяется в весьма широком диапазоне — от максимального в часы наибольшего водоразбора до нуля в период отсутствия водоразбора.

Соотношение расходов воды на горячее водоснабжение из подающей и обратной линий, зависящее от температуры сетевой воды на абонентском вводе, устанавливается регулятором температуры 13. Суммарный расход сетевой воды в подающем трубопроводе тепловой сети равен сумме расходов воды в подающем трубопроводе на отопление и горячее водоснабжение. Максимальный расход сетевой воды в подающем трубопроводе, по которому определяется расчетный расход в подающем трубопроводе сети, имеет место при максимальной нагрузке горячего водоснабжения и минимальной температуре воды в этом трубопроводе, т.е. при режиме, когда нагрузка горячего водоснабжения целиком обеспечивается из подающего трубопровода.

Расход сетевой воды в обратном трубопроводе после абонентской установки равен разности расходов сетевой воды на отопление и на водоразбор из этого трубопровода на горячее водоснабжение. Максимальный расход воды в обратном трубопроводе равен расходу на отопление. Такое соотношение устанавливается тогда, когда расход воды на горячее водоснабжение полностью отсутствует, например, в ночное время, или при удовлетворении нагрузки горячего водоснабжения полностью водой из подающего трубопровода тепловой сети, что имеет место при минимальной температуре воды в нем, равной 60 °С.

При подключении на абонентских вводах жилых зданий отопительной установки и установки горячего водоснабжения по принципу несвязанного регулирования получается завышенный расчетный расход воды в подающем трубопроводе тепловой сети, что приводит к увеличению диаметров тепловой сети, росту начальных затрат на ее сооружение и удорожанию транспорта теплоты.

[править ] Присоединение по принципу связанного регулирования

Расчетный расход воды в городских тепловых сетях заметно снижается при присоединении на абонентских вводах отопительных установок и установок горячего водоснабжения по принципу связанного регулирования.

Такое присоединение показано на рис. 1.5, з. В этом случае регулятор расхода 12, установленный на общем подающем трубопроводе абонентского ввода, поддерживает постоянный расход воды из подающего трубопровода на абонентский ввод. В часы большого водоразбора на горячее водоснабжение из подающего трубопровода снижается подача сетевой воды, а следовательно, и теплоты на отопление.

Недоданная теплота компенсируется в часы малого водоразбора из подающего трубопровода, когда большая часть или вся сетевая вода, поступающая на абонентский ввод, направляется в отопительную систему. Гидравлическая разрегулировка отопительных установок в периоды большого водоразбора из подающего трубопровода может быть устранена при установке на перемычке элеватора центробежного насоса 16, который при этих режимах включается в работу (см. рис. 1.5, з—к).

Для того чтобы устранить неблагоприятное влияние водоразбора из сети в периоды, когда температура сетевой воды в подающем трубопроводе минимальна (60 — 65 °С), можно применять схему с предвключенным подогревателем горячего водоснабжения (см. рис. 1.5, м). Эта схема позволяет осуществлять водоразбор всегда из обратного трубопровода после отопительной установки, а догрев сетевой воды, идущей в систему горячего водоснабжения, осуществляется в предвключенном подогревателе теплотой сетевой воды в подающем трубопроводе.

При присоединении абонентских установок по принципу связанного регулирования (см. рис. 1.5, з) строительная конструкция отапливаемых зданий используется в качестве теплового аккумулятора, выравнивающего суточный график тепловой нагрузки абонентской установки.

При соответствующем температурном режиме подающей линии тепловой сети, когда снижение расхода сетевой воды на отопление компенсируется повышением температуры этой воды таким образом, чтобы при любой наружной температуре среднесуточная отдача теплоты на отопление была равна теплопотерям зданий, расчетный расход воды в подающем трубопроводе тепловой сети равен расчетному расходу сетевой воды на отопление. Расчетный расход воды в обратном трубопроводе также должен быть равен расчетному расходу воды на отопление, так как в часы отсутствия водоразбора вся сетевая вода, прошедшая через отопительные системы, должна быть возвращена по обратному трубопроводу на ТЭЦ.

При повышенной гидравлической нагрузке горячего водоснабжения у большинства абонентов, что характерно для новых жилых районов, часто отказываются от установки регуляторов расхода на абонентских вводах, ограничиваясь установкой только регуляторов температуры 13 в узле присоединения абонентской системы горячего водоснабжения к тепловой сети. Такое присоединение показано на рис. 1.5, и. Роль регуляторов расхода воды в этой схеме выполняют постоянные гидравлические сопротивления 12, устанавливаемые на абонентских вводах при начальной регулировке системы теплоснабжения. Постоянное сопротивление рассчитывается индивидуально для каждого ввода из условия получения одинакового закона изменения расхода сетевой воды у всех абонентов при изменении нагрузки горячего водоснабжения (см. пункт 2.4). На схемах, приведенных на рис. 1.5, к и л, показаны абонентские вводы, в которых местное регулирование отопительной нагрузки производится по внутренней температуре воздуха в отапливаемых помещениях. На рис.1.5, к отопительная установка присоединена по зависимой схеме, на рис.1.5, л — по независимой. Клапан регулирующего устройства регулирует подачу сетевой воды на отопление. Поддержание требуемого расхода воды в местной отопительной установке независимо от подачи сетевой воды осуществляется насосами 16.

Независимое присоединение отопительных установок тепловой сети (рис. 1.5, л) позволяет существенно улучшить качество сетевой воды, а следовательно, и воды, поступающей в систему горячего водоснабжения, и повысить надежность теплоснабжения. Это особенно важно для крупных районов, в которых при длинных магистралях и разнородной тепловой нагрузке давление в обратном трубопроводе тепловой сети в условиях непосредственного водоразбора может изменяться в широких пределах, что при зависимой схеме присоединения нарушает нормальную работу отопительной установки.

[править ] Однотрубные системы теплоснабжения

Разработаны и предложены однотрубные системы теплоснабжения различных модификаций (рис. 1.6). Основная идея предложений заключается в использовании всей сетевой воды после отопительных установок для горячего водоснабжения, что позволяет отказаться от обратного трубопровода, благодаря чему резко снижаются начальные затраты на сооружение тепловых сетей.

Схемы присоединений: а — О(ЗСС) Г(АН); б — О(Н) Г(АВ); в — Г(АВ); 22 — смесительный узел; 23 —пусковое устройство; остальные обозначения те же, что и на рис. 1.1

На рис. 1.6, а и б показаны принципиальные схемы однотрубной водяной тепловой сети с абонентскими вводами, имеющими отопительные установки и установки горячего водоснабжения. Сетевая вода после отопительной установки (см. рис. 1.6, а) и после подогревателя отопительной установки (см. рис. 1.6, б) направляется в установку горячего водоснабжения. В смесительном узле 22 установки горячего водоснабжения с помощью регулятора температуры 13 поддерживается постоянная температура путем подмешивания к обратной воде после отопительной системы некоторого количества воды непосредственно из тепловой сети. На схеме, показанной на рис. 1.6, б, предусмотрен подвод в смесительный узел 22 воды из водопровода. Такая необходимость может возникнуть при высокой температуре сетевой воды. На рис. 1.6, в показан изолированный абонентский ввод горячего водоснабжения.

Выравнивание суточного графика нагрузки горячего водоснабжения осуществляется аккумуляторами горячей воды 1, установленными на абонентских вводах. При изолированном присоединении установки горячего водоснабжения (рис. 1.6, в) постоянная температура в смесительном узле 22 поддерживается с помощью регулятора температуры 13, через который холодная вода из водопровода подмешивается к сетевой. Возможность применения однотрубных систем в современных городах весьма ограниченна, так как обычно при наличии в жилых зданиях всех видов благоустройства потребность в горячей воде для бытовых нужд составляет в среднем только 40—50 % расчетного расхода сетевой воды на отопление. Сливать же неиспользованную горячую воду после отопительных установок в канализацию экономически абсолютно неоправданно. Однотрубные системы в принципе могут быть использованы только в районах с большой относительной долей нагрузки горячего водоснабжения, когда у всех или у подавляющего большинства абонентов среднесуточный расход воды на горячее водоснабжение равен или превышает расчетный расход воды на отопление. Такие условия могут иметь место в некоторых южных городах с большой концентрацией домов отдыха, санаториев и лечебных учреждений.

Более целесообразно использование однотрубной сети только для транзитной транспортировки теплоты, например для передачи теплоты от ТЭЦ, расположенных на значительном расстоянии от потребителей, в районы теплового потребления, при сохранении внутри районов теплового потребления двухтрубной системы теплоснабжения. В этом случае транзитная однотрубная сеть и тепловая сеть района работают в различных температурных и гидравлических режимах. Тепловая сеть района работает как обычная открытая двухтрубная система теплоснабжения и удовлетворяет абонентов теплотой при любом соотношении нагрузок горячего водоснабжения и отопления.

Однотрубная транзитная линия выполняет функции подпиточной линии системы. Для того чтобы вся система в целом была бессливной, расход воды в транзитной линии за сутки или за другой отрезок времени, например за неделю, должен быть равен расходу воды на горячее водоснабжение за этот период. Такую транзитную сеть правильнее называть не однотрубной, а однонаправленной. Поскольку недопустимы перерывы в подпитке действующих систем теплоснабжения, то по условиям резервирования транзитную линию часто приходится выполнять не однотрубной, а двухтрубной, при этом по обеим трубам вода подается только в одном направлении — от ТЭЦ в район теплоснабжения.

Такая система теплоснабжения с однотрубной (однонаправленной) транзитной линией (рис. 1.7) была разработана и предложена проф. В.Б. Пакшвером [1].

Рис. 1.7. Водяная система теплоснабжения с однотрубной транзитной и двухтрубной распределительной сетью

Схемы присоединений: а — О(ЗССНС) Г(НВ); б — О(Н) Г(НВ); ОК — обратный клапан; Д — магистраль дальнего транспорта; Э — элеватор; РТ — регулятор температуры; РО — регулятор отопления; 1— турбина; 2 — электрогенератор; 3 — котел; 4 — конденсатор; 5, 6 — теплофикационные подогреватели нижней и верхней ступеней; 7 — сетевой насос; 9 — деаэратор подпиточной воды; 10 — подпиточный насос; 12 — подпиточный насос; 19 — пиковая котельная района; 20 — аккумулятор горячей воды; 21 — регулятор слива; 22 — регулятор подпитки; 23 — регулятор расхода транзитной сети; 24 — насосы химводоочистки; 34 — пиковый котел; 36 — химводоочистка; 37 — встроенный пучок в конденсаторе

Горячая вода подается от ТЭЦ в район теплоснабжения по однотрубной (однонаправленной) транзитной линии I. На транзитной линии установлен регулятор расхода 23, поддерживающий в ней постоянный расход воды, равный средненедельному расходу на горячее водоснабжение. В районе работает двухтрубная тепловая сеть, состоящая из подающей линии II и обратной III. Циркуляция воды в районной сети производится насосной подстанцией 10. По подающей линии II горячая вода поступает на абонентские вводы а и б, проходит через отопительные системы, частично используется для горячего водоснабжения и затем по обратной линии III возвращается на насосную станцию, на которой имеется подпиточное устройство, состоящее из подпиточного насоса 12 и аккумулятора горячей воды 20. В периоды большого водоразбора, когда расход воды на горячее водоснабжение превышает поступление воды в систему по однотрубному теплопроводу I, снижается давление на перемычке сетевого насоса 10. Это вызывает открытие регулятора подпитки 22, и подпиточный насос 12 подает воду из аккумулятора 20 в систему теплоснабжения. В периоды малого водоразбора, когда расход воды на горячее водоснабжение меньше подачи воды по теплопроводу I, повышается давление на перемычке сетевого насоса 10. Регулятор расхода 22 закрывается, а регулятор слива 21 открывается, и избыточное количество воды сливается из сети в аккумулятор 20.

С помощью аккумулятора 20 выравнивается график тепловой нагрузки ТЭЦ и график нагрузки транзитной тепловой сети.

Часть тепловой мощности в виде пиковой котельной района (ПКР) 19 включена после сетевого насоса 10 на подающей линии двухтрубной тепловой сети. Вода, поступающая по однотрубному теплопроводу, смешивается с сетевой водой, подогретой в ПКР 19.

Смешанная вода поступает в подающую линию II двухтрубной тепловой сети.

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. При отсутствии у абонента внутренней разводки горячего водоснабжения в некоторых случаях используются для этой цели подающие трубопроводы отопительной установки. Однако такая схема горячего водоснабжения не может быть рекомендована, так как отбираемая для горячего водоснабжения вода не имеет в этом случае постоянной температуры. В отдельные периоды температура ее значительно ниже 60°С.

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.

[править ] Основные преимущества открытых систем

Основные преимущества открытых систем по сравнению с закрытыми:

  • возможность использования для горячего водоснабжения низкопотенциальной отработавшей теплоты электростанций и промышленных предприятий;
  • упрощение и удешевление абонентских вводов (подстанций) и повышение долговечности местных установок горячего водоснабжения;
  • возможность использования для транзитного транспорта теплоты однотрубной системы.

[править ] Недостатки открытых систем

Недостатки открытых систем:

  • усложнение и удорожание станционной водоподготовки;
  • 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%-м присоединении отопительных установок по независимой схеме;
  • усложнение и увеличение объема санитарного контроля системы теплоснабжения;
  • усложнение эксплуатации из-за нестабильности гидравлического режима тепловой сети, связанной с переменным расходом воды в обратной линии;
  • усложнение контроля герметичности системы теплоснабжения в связи с тем, что в открытых системах теплоснабжения расход подпитки не характеризует плотность системы.

По материалам сайта: http://www.rosteplo.ru