Классификация систем централизованного теплоснабжения
Системы централизованного теплоснабжения могут быть классифицированы по следующим признакам:
По способу присоединения установок отопления различают зависимые и независимые системы. В зависимых системах теплоноситель поступает непосредственно из тепловой сети в отопительные установки потребителей, а в независимых - в промежуточный теплообменник, установленный в тепловом пункте, где он нагревает вторичный теплоноситель, который циркулирует в местной установке потребителя.
В зависимости от способа присоединения установок горячего водоснабжения системы теплоснабжения подразделяются на открытые и закрытые. В закрытых системах на горячее водоснабжение вода из водопровода поступает нагретой до требуемой температуры (обычно до 50...60 С) водой из тепловой сети в теплообменниках, устанавливаемых в тепловых пунктах. В открытых системах вода подается потребителю непосредственно из тепловой сети (непосредственный водозабор).
По числу трубопроводов, используемых для переноса теплоносителя, различаются одно-, двух- и многотрубные системы теплоносителя. Однотрубные системы применяются в тех случаях, когда теплоноситель полностью используется потребителями и обратно не возвращается (например, в паровых системах без возврата конденсата или в открытых системах горячего водоснабжения, в которых вода полностью разбирается потребителями). В двухтрубных системах теплоноситель полностью или частично возвращается в источник тепла, где он подогревается и восполняется. Многотрубные системы устраиваются при необходимости выделения отдельных типов тепловой нагрузки (например, отдельные системы для горячего водоснабжения и отопления). Применение многотрубных систем упрощает регулирование отпуска тепла, способы присоединения потребителей к тепловым сетям, а также их эксплуатацию.
По числу трубопроводов наибольшее распространение в России получили двухтрубные системы: они обеспечивают подачу и возврат теплоносителя к источнику тепла, а также достаточно выгодны в экономическом отношении. Однотрубные и трехтрубные тепловые сети применяются только при соответствующем технико-экономическом обосновании.
По виду теплоносителя системы централизованного теплоснабжения подразделяются на водяные и паровые. С точки зрения гигиены, наиболее приемлемыми являются системы с водяным теплоносителем.
По способу регулирования отпуска тепла в системах теплоснабжения различают качественное и количественное. Отпуск тепла изменяется в зависимости от времени суток (на горячее водоснабжение, технологические нужды производства) и от температуры наружного воздуха (на отопление, вентиляцию, кондиционирование). Качественное регулирование заключается в изменении температуры теплоносителя, подаваемого от источника тепла в тепловую сеть, а расход его остается постоянным. Количественное регулирование производится в тепловых пунктах. При этом способе регулирования изменяют расход, оставляя постоянной температуру. Этот вид регулирования находит широкое применение при горячем водоснабжении и осуществляется, как правило, автоматически. В паровых системах теплоснабжения в основном производится местное количественное регулирование - давление пара в источнике теплоснабжения поддерживается постоянным, а расход его регулируется потребителями.
Кроме качественного и количественного регулирования имеет место качественно-количественное регулирование, при котором в определенном соотношении изменяются и температура теплоносителя и его расход.
По своему назначению тепловые сети, соединяющие источник теплоты с тепловыми пунктами, делятся на магистральные, распределительные и внутриквартальные.
Магистральные тепловые сети соединяют источники теплоты с крупными тепловыми потребителями, они несут основную тепловую нагрузку. Распределительные или межквартальные сети транспортируют теплоту от магистральных сетей к потребителям. Они отличаются от магистральных сетей, как правило, меньшим диаметром и длиной. Внутриквартальные сети ответвляются от распределительных или непосредственно от магистральных тепловых сетей и заканчиваются в тепловых пунктах потребителей теплоты. Они несут только ту тепловую нагрузку, которую имеет этот потребитель теплоты. Нагрузка распределительных сетей отличается большей часовой и суточной неравномерностью потребления теплоты по сравнению с нагрузкой магистральных сетей.
Тепловые сети по конфигурации делятся на радиальные и кольцевые (рис.8.1).
Рис. 8.1. Конфигурация тепловых сетей:
а - радиальная; б — кольцевая: 1-магистральные трубопроводы. 2-перемычки
Радиальные сети (рис. 8.1, а) сооружаются с постепенным уменьшением диаметров труб в направлении от источника тепла. Такие сети наиболее дешевы и просты в эксплуатации. Но при авариях на головных участках трубопроводов теплоснабжение за аварийным участком прекращается. Неудобны радиальные сети и при ремонте магистральных линий, так как на весь период ремонтных работ все потребители за ремонтным участком должны быть отключены. С помощью перемычек
решается подача сетевой воды на горячее водоснабжение во время летнего ремонта сетей на начальных участках.
Кольцевые сети (рис. 8.1, б) удобны для объединения нескольких источников тепла и благоприятны для оптимального распределения нагрузки по тепловым станциям. Строительство кольцевых сетей обходится дороже, так как их длина больше радиальных. Однако, исследования специалистов показали, что дополнительные затраты на их сооружение зачастую компенсируются снижением капитальных вложений на установку меньших суммарных резервов мощностей тепловых станций.
Для зданий и сооружений (больницы, детские дошкольные учреждения с круглосуточным пребыванием детей, картинные галереи и т.п.), а также для некоторых промышленных предприятий, в которых недопустим перерыв в подаче теплоты, предусматривается резервирование, обеспечивающее 100%-ную подачу теплоты тепловыми сетями или местными резервными источниками теплоты.
Применение тех или других типов систем теплоснабжения обуславливается их особенностями и требованиями потребителей тепла.
Выбор системы теплоснабжения осуществляется на основании технико-экономических расчетов, качества исходной воды, степени обеспеченности ею и требуемого потребителями качества воды, устанавливаемого нормами.
Для разработки трассировки тепловой сети города или его района необходимы: план города или района; сводная таблица часовых максимальных расходов тепла потребителями; данные тепла по отдельным видам потребителей. Трассировку сетей города начинают с магистральных сетей; ее очертание оказывает существенное влияние на построение распределительных и внутриквартальных сетей, на их протяженность и надежность подачи теплоты потребителями. Для того чтобы выбрать лучшее решение с технической, экономической и экологической точек зрения, необходимо выполнение следующих условий:
1) магистральные сети следует прокладывать вблизи центров тепловых нагрузок;
2) трассы должны иметь кратчайшие расстояния;
3) тепловые сети не следует прокладывать в грунтах в затопляемых районах;
4) намеченные трассы не должны мешать работе транспортной системе города;
5) выбранный вариант трассы должен иметь наименьшую стоимость при строительстве и эксплуатации и обладать высокой надежностью;
6) подземную прокладку тепловых сетей не следует намечать вдоль электрифицированных железнодорожных и трамвайных путей во избежание электрической коррозии металлических трубопроводов.
. Выбор надземного или подземного способа прокладки сетей зависит от назначения района, профиля местности, уровня грунтовых вод, удобства эксплуатации и др. Исходя из условий местности и допустимых норм заглубления теплопроводов от поверхности земли, для проектируемой трассы прорабатывается несколько вариантов профиля прокладки. К исполнению принимается вариант с максимальным приближением продольного профиля к прямой линии с уклоном ее к горизонту.
