Тепловые сети и теплофикация (Хомяков В.Б.)x

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГОУ СПО ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ
КУРС ЛЕКЦИЙ
По дисциплине «Тепловые сети и теплофикация населённых пунктов и промышленных
предприятий»
Специальность 140101
Разработал преподаватель Хомяков В.Б.
Рассмотрено и утверждено
ЦКК теплотехнических дисциплин
Протокол № __от ______________ 2011 г.
2011
3
Курс лекций по дисциплине «Тепловые сети и теплофикация населённых пунктов и промышленных предприятий» предназначен для студентов энергетического техникума специальности 140101 «Тепловые электрические станции» в качестве учебного пособия.
Данный материал предназначен для третьего курса данной специальности и может быть
использован для самообучения и в отсутствии технических средств. После каждой темы представлены контрольные вопросы для закрепления материала. В конце курса даны консультации,
в результате чего можно убедиться в правильности выбранных ответов или обнаружить ошибку.
Материал лекций дан в соответствии с утверждённой Рабочей Программой.
Не рекомендуется обращаться к правильным ответам, пока не сделана попытка самостоятельно ответить на поставленные вопросы.
В данном томе изложены все темы согласно учебной программы, приведено множество иллюстраций.
4
5
Содержание
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………………………. 9
История развития теплофикации России………………………………………………….……10
13
Термины и определения в теплоснабжения………………………………………………………1
РАЗДЕЛ 1. СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ………………………………………………. 17
Тема 1.1. Тепловое потребление…………………………………………………………………..17
1.1.1. Классификация систем теплоснабжения……………………………………………….. 17
1.1.2. Источники тепла…………………………………………………………………………….18
1.1.3. График тепловой нагрузки………………………………………………………………… 21
1.1.4. Водяные сети теплоснабжения……………………………………………………………22
Практическое занятие №1. Изучение тепловых схем водяных систем теплоснабжения. 25
1.1.5. Паровые системы……………………………………………………………………….…….34
1.1.6. Выбор теплоносителя и системы теплоснабжения…………….…………………...... 36
Контрольные вопросы к теме 1.1…………………………………………………………………37
Тема 1.2. Оборудование тепловых сетей………………………………………………………….40
1.2.1. Трасса и профиль теплопроводов…………………………………………………………...40
1.2.2. Конструкция теплопроводов………………………………………………………………..41
1.2.3. Теплоизоляционные материалы и конструкции………………………………………… 44
1.2.4. Опоры………………………………………………………………………………………….45
Контрольные вопросы к теме 1.2…………………………………………………………….……46
РАЗДЕЛ 2. ОТОПЛЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЯ И КОНДЕНЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА. 47
Тема 2.1. Системы водяного отопления…………………………………………………….….. 47
2.1.1. Общие сведения об отоплении………………………………………………………………47
2.1.2.. Затрата тепла на отопление………………………………………………………………48
2.1.3. Характеристика систем отопления………………………………………………………49
2.1.4. Выбор системы отопления здания……………………………………………………….. 53
2.1.5. Отопительные приборы…………………………………………………………………… 53
56
2.1.6. Тепловые пункты………………………………………………………………………………..
2.1.7. Элеваторы……………………………………………………………………………………. 59
2.1.8. Расширительный бак системы водяного отопления……………………………………..61
Практическое занятие №2. Изучение схем тепловых пунктов……………………………….62
2.1.9. Циркуляционный насос системы водяного отопления………………………………… 65
65
2.1.10. Система отопления с естественной циркуляцией воды………………………………..
2.1.11. Присоединение теплопроводов к отопительным приборам………………………..…67
2.1.12. Удаление воздуха из системы отопления...........................................................................69
71
2.1.13. Выбор и размещение приборов отопления…………………………………………..……..
2.1.14. Регулирование теплового потока отопительного прибора………………………….. 75
2.1.15. Гидравлический расчет системы водяного отопления……………………………….. 77
Тема 2.2. Системы парового отопления……………………………………………………….... 79
79
2.2.1. Система парового отопления…………………………………………………………………
2.2.2.. Схемы и устройство системы napoвогo отопления…………………………………….80
2.2.3. Оборудование системы парового отопления…………………………………………..….81
Контрольные вопросы к темам 2.1 и 2.2……………………………………………………….. 84
Тема 2.3. Воздушное отопление………………………………………………………………….. 86
2.3.1. Общие понятия о воздушном отоплении………………………………………………….86
2.3.2. Классификация систем воздушного отопления………………………………………… 87
6
2.3.3. Калориферы…………………………………………………………………………………89
2.3.4. Эксплуатация систем воздушного отопления…………………………………………. 92
93
2.3.5. Подготовка систем воздушного отопления к работе…………………………………….
95
2.3.6. Местное воздушное отопление……………………………………………………………….
2.3.7. Центральное воздушное отопление…………………………………………………….... 97
Практические занятия №3. Решение задач…………………………………………………… 98
99
2.3.8. Смесительные воздушно-тепловые завесы………………………………………………..
Тема 2.4. Кондиционирование воздуха………………………………………………………… 100
2.4.1. Сущность кондиционирования воздуха и классификация систем кондиционирования…………………………………………………………………………………………….….. 100
2.4.2. Местные кондиционеры…………………………………………………………………….102
2.4.3. Регулирование работы систем кондиционирования……………………………………..102
103
Контрольные вопросы к темам 2.3 и 2.4………………………………………………………….
106
Тема 2.5. Горячее водоснабжение (ГВС)……………………………………………………………
106
2.5.1. Область применения ГВС……………………………………………………………………
108
2.5.2. Требования к качеству воды…………………………………………………………………
2.5.3. Централизованные системы горячего водоснабжения……………………………….. 109
Контрольные вопросы к теме 2.5…………………………………………………………………111
РАЗДЕЛ 3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ И ТЕПЛОВЫЕ РЕЖИМЫ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ….. 112
Тема 3.1. Гидравлические характеристики оборудования……………………………………112
3.1.1. Оборудование ТЭЦ, насосных подстанций и тепловых сетей…………………………112
114
3.1.2. Пьезометрические графики…………………………………………………………………..
3.1.3. Гидравлический расчёт тепловых сетей…………………………………………….…. 117
121
3.1.4. Порядок гидравлического расчета…………………………………………………………..
Практическое занятие №4. Гидравлический расчёт теплосети……………………………..125
126
3.1.5. Гидравлический режим…………………………………………………………………………
3.1.6. Регулирование гидравлического режима………………………………………………….128
131
Практическое занятие №5. Решение задач………………………………………………………..
133
3.1.7. Тепловой расчёт теплосети…………………………………………………………………
3.1.8. Гидравлический удар в тепловых сетях…………………………………………………..135
Контрольные вопросы к темам 3.1………………………………………………………………136
РАЗДЕЛ 4. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ……………………………………….. 138
138
Тема 4.1. Организация эксплуатации тепловых сетей…………………………………………
4.1.1. Характеристика объекта эксплуатации…………………………………………………138
4.1.2. Повышение надежности теплоснабжения………………………………………………139
4.1.3. Качество теплоснабжения………………………………………………………………. 142
4.1.4.Методы обнаружения и ликвидации повреждений в системах теплоснабжения.. . 143
4.1.5. Организация эксплуатации систем теплоснабжения…………………………………….
146
Практическое занятие №6. Гидравлический расчёт двухтрубной водяной теплосети
и построение пьезометрического графика………………………………………………………….
150
Контрольные вопросы к теме 4.1……………………………………………………………………
152
Тема 4.2. Наладочные работы в тепловых сетях………………………………………………..
154
4.2.1. Основные принципы и порядок проведения наладочных работ………………………….
154
4.2.2. Обследование системы центрального теплоснабжения…………………………………
155
4.2.3. Определение расчётных тепловых нагрузок, подключённых к регулируемым
тепловым сетям………………………………………………………………………………………...
156
7
158
4.2.4. Гидравлические испытания тепловых сетей. Общие вопросы……………………………
159
4.2.5. Проведение гидравлических испытаний……………………………………………………..
4.2.6. Обработка результатов испытаний…………………………………………………….. 161
162
4.2.7. Анализ результатов испытаний…………………………………………………………….
Практические занятия №7. Расчёт параметров гидравлических испытаний……………..163
169
4.2.8. Проведение испытаний………………………………………………………………………..
171
4.2.9. Обработка материалов испытаний…………………………………………………………..
4.2.10. Тепловые испытания и нормирование тепловых потерь. Общие вопросы……… 172
173
4.2.11. Определение нормируемых тепловых потерь…………………………………………….
4.2.12. Тепловые испытания.………………………………………………………………………174
4.2.13. Определение параметров испытаний и подготовка измерительной аппаратуры…176
177
4.2.14. Проведение тепловых испытаний
4.2.15. Обработка результатов испытаний……………………………………………………
180
4.2.16. Испытания сетей на расчетную температуру теплоносителя. Общие
положения………………………………………………………………………………………180
4.2.17. Режимы испытания………………………………………………………………………..182
4.2.18. Измеряемые параметры. Средства измерений………………………………………….183
4.2.19. Подготовительные работы……………………………………………………………….185
4.2.20. Порядок проведения испытания…………………………………………………………..188
4.2.21.Выявление дефектов, обработка и оценка результатов испытаний………………. 189
190
4.2.22. Испытания на плотность………………………………………………………………….
194
Контрольные вопросы к теме 4.2……………………………………………………………………
195
РАЗДЕЛ 5. ПУСК ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ…………………………………………………………..
195
Тема 5.1. Пуск водяной тепловой сети……………………………………………………………
195
5.1.1. Общие положения……………………………………………………………………………..
196
5.1.2. Пуск водяной тепловой сети…………………………………………………………………
197
5.1.3. Установление циркуляционного режима……………………………………………………
5.1.4. Особенности пуска водяной тепловой сети при отрицательных температурах
199
наружного воздуха……………………………………………………………………………………
5.1.5. Проверка готовности и включение тепловых пунктов н систем теплопотребления………………………………………………………………………………………………….. 200
203
Тема 5.2. Пуск паровой тепловой сети……………………………………………………………..
203
5.2.1. Организация пуска…………………………………………………………………………….
204
5.2.2. Прогрев и продувка паропроводов…………………………………………………………….
205
5.2.3. Заполнение и промывка конденсатопроводов………………………………………………
5.2.4. Пуск систем теплопотребления паровой сети…………………………………………..206
206
Контрольные вопросы к темам 5.1 и 5.2………………………………………………………….
Тема 5.3. Ликвидация технологических нарушений (повреждений) в тепловых сетях.. 208
208
5.3.1. Задачи и организация противоаварийных работ…………………………………………
5.3.2. Мероприятия по обнаружению и предотвращению развития технологических
210
нарушений (повреждений) в тепловой сети……………………………………………………….
5.3.3. Подготовка и введение графиков ограничения и отключений потребителей теловой энергии при аварийных ситуациях………………………………………………………..213
216
Тема 5.4. Ремонт тепловых сетей………………………………………………………………….
5.4.1. Основные положения по проведению текущего и капитального ремонтов тепловых сетей…………………………………………………………………………………………216
8
217
5.4.2. Организация текущего и капитального ремонтов тепловой сети…………………….
5.4.3. Оценка интенсивности процесса внутренней коррозии в тепловых сетях с помощью метода "индикаторов коррозии"………………………………………………………..219
221
5.4.4. Проведению осмотра теплопровода при вскрытии прокладки…………………………
222
Контрольные вопросы к темам 5.3 и 5.4………………………………………………………….
Комментарии к контрольным вопросам………………………………………………………….
224
Литература………………………………………………………………………………………… 227
9
ВВЕДЕНИЕ
Предмет «Тепловые сети и теплофикация населённых пунктов и промышленных предприятий» является одним из основных по вашей будущей специальности. Мы будем изучать энергетическую эффективность теплофикационных установок; оптимизация параметров теплонасосных установок; схемы сверхдальней транспортировки теплоты; гидравлическую устойчивость систем теплоснабжения; потокораспределение в тепловой сети, питаемой от нескольких источников; аккумулирование теплоты; автоматизация регулирования в системах теплоснабжения; испытания тепловых сетей; методы оперативной оценки расхода теплоты; пути повышения надежности и качества теплоснабжения; методы экономического анализа при создании теплофикационных систем в новых экономических условиях и т. д.
Предмет «Тепловые сети и теплофикация населённых пунктов и промышленных предприятий» тесно связан с такими специальными предметами, как «Теоретические основы теплотехники», «Гидравлика и насосы», «Измерительная техника», «Котельные установки тепловых
электростанций», «Тепловые электрические станции» и другими.
Жилищное и промышленное строительство, требования экономии топлива и защиты окружающей среды предопределяют целесообразность интенсивного развития систем централизованного теплоснабжения. Выработка тепловой энергии для таких систем в настоящее время
производится теплоэлектроцентралями, котельными районного значения.
Надежная работа систем теплоснабжения при строгом соблюдении необходимых параметров
теплоносителя во многом определяется правильным выбором схем тепловых сетей и тепловых
пунктов, конструкций прокладки, применяемого оборудования.
Тепловое потребление — одна из основных статей топливно-энергетического баланса нашей
страны'. На удовлетворение тепловой нагрузки страны расходуется ежегодно более 600 млн т
условного топлива, то есть около 30 % всех используемых первичных топливно-энергетических
ресурсов.
Тепловое хозяйство России в течение длительного периода развивается по пути концентрации тепловых нагрузок, централизации теплоснабжения и комбинированной выработки тепловой и электрической энергии.
Широкое развитие получила теплофикация, являющаяся наиболее рациональным методом
использования топливных ресурсов для тепло- и электроснабжения. Развитие теплофикации
способствует решению многих важных народнохозяйственных и социальных проблем таких,
как повышение тепловой и обшей экономичности электроэнергетического производства, обеспечение экономичного и качественного теплоснабжения жилищно-коммунальных и промышленных комплексов, улучшение экологической обстановки в городах и промышленных районах, снижение трудозатрат в тепловом хозяйстве.
Наряду с теплофикацией рационально используется теплоснабжение от экономичных котельных установок, а также от тепло-утилизационных промышленных установок. Каждый из
этих источников теплоснабжения имеет свою область экономически целесообразного применения.
Можно констатировать, что положительный опыт развития и совершенствования теплофикационных установок и систем — это результат труда нескольких поколений теплофикаторов
—ученых, инженеров и рабочих, будет умножен путем дальнейших научно-технических исследований и практических разработок.
Развитие теплофикации и централизованного теплоснабжения выдвигает сложные научные и
инженерные задачи, решение которых в значительной мере зависит от подготовки квалифицированных инженерно-технических и научных кадров.
10
История развития теплофикации России
Теплотехника — наука, изучающая технические средства превращения природных энергоресурсов (топлива, урана, тепла недр Земли, излучения Солнца) в непосредственно используемые
формы энергии: теплоту, работу и электричество. Она включает техническую термодинамику,
теорию тепломассообмена, рассматривает тепловые двигатели, холодильные машины и термопреобразователи, компрессоры и вентиляторы, топливосжигающие устройства и котельные
установки.
Благосостояние стран определяется количеством потребляемой энергии. В условиях истощения природных энергоресурсов и загрязнения окружающей среды решение вопросов экономии
энергии является важнейшей задачей инженерной деятельности любого специалиста.
Русские и советские ученые внесли большой вклад в развитие теплотехники. М. В. Ломоносов еще в середине XVIII в. высказал мысль: «теплота — вращательное движение материи...,
функция скорости движения корпускул». В 1766 г. И. И. Ползунов построил паровую машину.
В XVIII—XX вв. во многом усилиями русских и зарубежных ученых был обеспечен дальнейший прогресс этой науки, особенно в последние десятилетия. Огромное значение имеют работы
Всесоюзного теплотехнического им. Ф. Э. Дзержинского, Энергетического им. Т. М. Крыжановского АН СССР, Центрального котлотурбинного им. И. И. Ползунова и других институтов.
Какие же виды установок и систем применяются в настоящее время?
Отопительные установки — сочетание устройств для выработки и транспортирования теплоносителя, для обогревания зданий и сооружений жилого, общественного, производственного,
сельскохозяйственного назначения.
Вентиляционные установки — устройства для подачи в помещения чистого и удаления из
них загрязненного воздуха. В этих установках осуществляется нагревание, нередко и охлаждение, очистка, увлажнение, осушка приточного воздуха, а также загрязненного, удаляемого в атмосферу.
Отопительно-вентиляционные системы устраивают с целью обеспечения в помещениях санитарно-гигиенических условий, необходимых для пребывания человека. В промышленных
предприятиях с помощью этих систем поддерживаются определенные параметры внутреннего
воздуха (температура, влажность, подвижность, чистота от механических и химических примесей), соответствующие требованиям технологического процесса, гигиены труда. При этом автоматически поддерживающими постоянство метеорологических условий (кондиций) служат
системы кондиционирования (СКВ).
Отопительно-вентиляционная техника, как и теплотехника, прошла большой путь развития и
совершенствования.
Сначала костер служил для отопления, приготовления пищи, изготовления орудий труда.
Через входной проем жилище вентилировалось. Позже применялись очаги из «диких» камней, а
затем— глинобитные печи. Те и другие топились «по-черному». В средние века печь была дополнена трубой для отвода дыма в атмосферу. У славян такая печь называлась «белой», или
«русской».
Отличительной особенностью русских печей является их повышенная теплоемкость, высокая экономичность и сравнительная простота изготовления. При одноразовой трехчасовой топке печи повышенной теплоемкости сохраняют в течение суток температуру на ее поверхности
не ниже +30 °С.
В зданиях общественного назначения ещё до начала ХХ века применялись системы воздушного отопления. В подвальной части здания размещались печи, от которых дымовые газы по-
11
ступали в многоканальные нагреватели приточного воздуха. Первоначально, ещё в ХV веке,
нагревательные каналы выполнялись кирпичной кладкой. По одну сторону стенок каналов проходят горячие дымовые газы, а по другую – нагреваемый воздух. Между каналами для прохода
дымовых газов и нагреваемого воздуха должна сохраняться надёжная герметичность. Нагретый
воздух по каналам в стенах здания поступал в помещения, что одновременно с нагревом обеспечивало и его вентиляцию.
В начале XX века стали применять чугунные газовоздушные калориферы. Необходимо отметить, что усовершенствованные газовоздушные воздухонагреватели (калориферы) широко используются и в настоящее время в форме агрегатов, работающих на газовом топливе.
В храмах Московского Кремля уже в XV—XVII вв. применялись способы газовоздушного
отопления от огневых печей, установленных в подвалах. Воздушное отопление прогревает помещения и подает подогретый свежий наружный воздух. Через регулируемые щелевые отверстия в барабане купола загазованный воздух удаляется наружу.
Учитывая важность сохранения архитектурных и художественных ценностей, в храмах Московского Кремля в 60—80 гг. XX в. была проведена коренная реконструкция систем отопления
и вентиляции, выполненная специалистами института «Моспроект-2». Были разработаны и
осуществлены современные системы кондиционирования воздуха в храмах и дворцах Московского Кремля.
С начала XVIII века шло успешное совершенствование печей, особенно русскими специалистами. Возникло отопление нескольких помещений из одного центра воздухом, подогретым топочными газами, названное за границей «русской системой».
Простейшие системы централизованного отопления и вентиляции относятся к древним временам, когда появились камины, подпольное огневое отопление, устройство в стенах дымоотводных и вентиляционных каналов (раскопки в Крыму, на Ближнем Востоке, в Китае, Греции).
В античном Риме применялось отопление «термальной» водой из горячих источников или подогретой в простейших котлах.
Большое влияние на прогресс теплотехники и отопительно-вентиляционной техники оказала
промышленная революция. В XVIII веке в связи с созданием паровой машины стали шире использовать пар, а затем и горячую воду, осуществлять центральное паровое и водяное отопление.
Получение теплоносителя в виде горячей воды или водяного пара достигалось сжиганием
топлива в конструктивных устройствах, получивших название водогрейные или паровые котлы.
В усовершенствованном виде они являются основным видом современных генераторов теплоты
от сжигания различных типов топлива.
В жилых и гражданских многоэтажных зданиях начала применяться система водяного отопления с установкой под окнами чугунных радиаторов. Циркулирующая вода нагревалась в чугунных секционных водогрейных котлах типа «Стреля» или «Стребеля», устанавливаемых в
специальных помещениях в подвале здания или пристройках, сооружаемых во дворах.
Появились первые организованные системы вентиляции зданий — во внутренних кирпичных стенах предусматривались каналы, имеющие заборные решетки под потолком помещений.
Через эти решетки в каналы поступал отепленный и загрязненный внутренний воздух, который
через вытяжные шахты на крыше выбрасывался наружу.
Поступление приточного наружного воздуха в жилых домах осуществлялось через форточки. В отдельных зданиях постройки начала XX в. можно обнаружить в наружных стенах около
окон регулируемые вручную заборные отверстия для поступления свежего приточного наружного воздуха.
12
В настоящее время признано энергетически целесообразным устраивать в жилых и гражданских зданиях организованную приточно-вытяжную вентиляцию с применением вентиляторных
агрегатов, включающих аппараты для утилизации теплоты вытяжного воздуха на нагрев приточного наружного воздуха. Эти современные решения обеспечивают создание в помещениях
комфортных параметров воздушной среды и до 60 % сокращают затраты теплоты на отопление
зданий.
Основным видом отопления многоэтажных зданий стало использование в качестве нагревательных приборов чугунных радиаторов, соединенных трубами с местным источником выработки теплоты — котлом, в котором сгорал каменный уголь. В котле от сжигания каменного
угля циркулирующая вода нагревалась до 95°С и самотеком поступала к чугунным радиаторам.
После отдачи теплоты через стенки радиатора на нагрев помещения вода вновь направлялась в
котел для последующего там нагрева. Таким образом происходит циркуляция воды в системе
отопления.
Ценнейший вклад в развитие научных теорий и их практическую реализацию внесли отечественные специалисты (XIX век). Н. А. Львов издал труд «Русская пиростатика». А. А. Саблуков изобрел первый вентилятор. Начали применяться насосы и вентиляторы с электродвигателем. И. И. Флавицкий создал теорию о влиянии параметров воздушной среды на самочувствие
человека.
Труды ученых первой половины XX века свидетельствуют о значительном прогрессе в создании различных теплообменных аппаратов, систем централизованного отопления и вентиляции (решении вопросов их автоматизации), установок искусственного климата. Исходными
данными для этого были изданные еще в 1922 г. нормы «Охраны труда», требования совершенствования технологии производств.
После Октябрьской революции развитие теплотехники, отопления и вентиляции шло в СССР
особенно быстро. Если дореволюционный выпуск радиаторов, котлов и вентиляторов принять
за 100 %, то уже к пятидесятилетию Советского государства (1967 г.) выпуск отечественными
заводами возрос до 670, 1200 и 1500%.
Дальнейшие интенсивные исследования привели к новому совершенствованию науки и техники в СССР. Были созданы прогрессивные прямоточные котлы и системы отопления, разработаны новые системы вентилирования помещений, создана мощная сеть предприятий промышленного изготовления теплотехнического и отопительно-вентиляционного оборудования,
стало уделяться большое внимание вопросам качества и эффективности его эксплуатации.
Теплоснабжающее хозяйство России в 2003 г. включало в себя: 485 тепловых электростанций (ТЭС),
на которых действуют теплофикационные турбины; 190 тыс. котельных разной единичной мощности, в
том числе 84 тыс. промышленных котельных; около 260 тыс. км магистральных и распределительных
тепловых сетей.
В последние годы идет процесс разукрупнения систем теплоснабжения, растет число мелких котельных и местных генераторов теплоты, расширяется зона децентрализованного теплоснабжения, увеличивается объем самозаготовок топлива населением в связи с развитием массовой загородной индивидуальной застройки в сельской местности и на свободных территориях вокруг населенных пунктов, а также изза значительного подорожания теплоты в системах централизованного теплоснабжения.
Новые технологии различных производств немыслимы без применения современных отопительновентиляционньтх систем и кондиционирования воздуха. Главная цель отопления зданий — создание теплового комфорта в помещениях.
Качество воздушной среды помещений в течение года определяется эффективностью работы систем
вентиляции и кондиционирования. В условиях перехода от плановой системы управления хозяйством к
13
рыночным отношениям отопительно-вентиляционная техника и устройства кондиционирования воздуха
переживают бурное развитие в связи с коренной модернизацией практически всех отраслей промышленности.
В глобальном, планетарном масштабе историю теплоэнергетики и, в частности, теплофикации с известной долей условности можно разделить на пять этапов периодов развития:
Первый период — начало его теряется в глубине тысячелетий, конец — V—VII вв. Человек
обходился собственной, а затем — мускульной силой прирученных животных, теплотой Солнца, а позже — теплотой костра. Источником мускульной силы служила химическая энергия
пищи. Энергетические ресурсы Земли не только восстанавливались, но их запасы еще и возрастали. Окружающая природная среда не подвергалась загрязнению.
Второй период — с V—VII вв. до XVIII в. Помимо тех источников энергии, о которых я говорил, стали использоваться новые, тоже возобновляющиеся: движение воды в реках и ветер.
Часть работы стали выполнять водяные колеса и ветряные крылья. Энергетические ресурсы
полностью восстанавливались, окружающая среда оставалась чистой.
Третий период — с XVIII века до середины XX века. В это время основным источником
энергии в развитых странах становятся невозобновляемая химическая энергия органического
ископаемого топлива: каменного угля, нефти, природного газа и т.п., а основной движущей силой—«движущая сила огня», получаемая в тепловых машинах. Зародилась и развилась электроэнергетика. Расходуемые энергетические ресурсы не восстанавливаются. Происходит всё
большее загрязнение окружающей среды.
Четвертый период начался с середины XX века с освоения энергии деления ядер урана. Он
закончится полным исчерпанием (или использованием в допустимой, по соображениям глобальной безопасности степени) ядерного и термоядерного топлива. В этот период будут расходоваться последние запасы невозобновляемых ресурсов Земли и проблема охраны природной
среды станет особенно важной.
В пятый период человечеству придется жить в состоянии «динамического равновесия», довольствуясь непрерывно возобновляющимися ресурсами: солнечным излучением, движением
вод в реках и морях, энергией ветра, теплом недр Земли, химической энергией растений и т.п.
Окружающая среда будет полностью восстанавливаться. В соответствии с поступающей энергией придется регламентировать население планеты, оснащенность его бытовой, культурной,
престижной и другой энерготехникой.
Мы живем и работаем в начале четвертого периода, основными энергетическими проблемами которого являются: воспроизводство ядерного топлива деления в реакторах на быстрых
нейтронах; техническое освоение контролируемого термоядерного синтеза, все более широкое
использование возобновляемых энергоресурсов, повышение доли потребления каменного угля
и
повышения энергетической эффективности всех типов энергетических установок и энергопотребляющих устройств; решение накопившихся проблем охраны окружающей среды — глобального потепления, защиты атмосферы и восстановления озонового слоя, восстановления
растительного и животного мира и другие.
Термины и определения в теплоснабжения
В научно-технических и справочных изданиях, а также в нормативных документах, относящихся к проектированию, монтажу, эксплуатации ремонту систем отопления, вентиляции и
кондиционирования воздуха, часто используются общетехнические и специальные термины. Рассмотрим некоторые из терминов, смысловое содержание которых необходимо четко знать всем.
14
Температурой называют физическую величину, характеризующую степень нагретости тела. С молекулярно-кинетической точки зрения температура есть мера интенсивности теплового движения молекул.
Численное значение связано с величиной средней кинетической энергии молекул.
В системе СИ единицей измерения абсолютной температуры является кельвин (К); на практике широкое
распространение получило измерение температуры в градусах Цельсия (°С). Значения абсолютной температуры Т и температуры t по шкале Цельсия связаны соотношением Т = t + 273,15.
Совокупность значений температуры во всех точках рассматриваемого тела в данный момент времени
называют температурным полем. Поверхность внутри тела или на его границах, имеющую одинаковую
температуру, называют изотермической.
Давление обусловлено взаимодействием молекул рабочего тела с поверхностью. Численно оно равно
силе, действующей на единицу площади поверхности тела по нормали к ней.
В Международной системе единиц (СИ) давление выражают в паскалях (1 Па = 1Н/м2). Находят также
применение такие внесистемные единицы измерения давления, как техническая атмосфера (1 ат=1
кгс/см2=105 Па), миллиметр ртутного столба (1 мм рт. ст.=133,322 Па), миллиметр водяного столба (1 мм
вод. ст.~ =10 Па).
Удельный объем v—это объем единицы массы вещества. Если однородное тело массой т занимает
объем F, то v=V/m. Единица измерения удельного объема—кубический метр на килограмм (м3/кг).
Отопление—это процесс поддержания нормируемой температуры воздуха в закрытых помещениях.
Система отопления — техническая установка, состоящая из комплекта оборудования, связанного
между собой конструктивными элементами, предназначенная для получения, переноса и передачи заданного количества теплоты в обогреваемое помещение.
Индивидуальный тепловой пункт ( И Т П ) — это пункт, предназначенный для подключения систем
отопления, теплоснабжения вентиляционных установок и водоснабжения отдельных зданий к распределительным сетям городской тепловой сети и водопровода, управления указанными системами и учета
количества тепловой энергии и теплоносителя.
Центральный тепловой пункт ( Ц Т П ) — это пункт, предназначенный для подключения систем
тепло- и водоснабжения микрорайона (одного здания или группы) к распределительным сетям городской
тепловой сети и водопровода, управления системами отопления, теплоснабжения вентиляционных установок, установок водоснабжения и учета количества тепловой энергии, теплоносителя и воды.
Обслуживаемая зона (зона обитания) — это пространство в помещении, ограниченное плоскостями,
параллельными ограждениям, на высоте 0,1 и 2,0 м над уровнем пола, но не ближе чем 1,0 м от потолка
при потолочном отоплении, на расстоянии 0,5 м от внутренних поверхностей наружных стен, окон и
отопительных приборов, на расстоянии 1,0 м от раздающей поверхности воздухораспределителей.
Скорость движения воздуха — осреднённая по объему обслуживаемой зоны скорость движения воздуха.
Температура воздуха — осредненная по объему обслуживаемой зоны температура воздуха.
Теплый период года — период года, характеризующийся среднесуточной температурой наружного
воздуха выше 8°С.
Холодный период года — период года, характеризующийся среднесуточной температурой наружного
воздуха, равной 8°С и ниже.
Термическая нагрузка — электрическая мощность, расходуемая непосредственно на отопление помещения.
Узел ввода в здание (УВ) — узел ввода трубопроводов теплоснабжения в здание, в котором при отсутствии индивидуального теплового пункта (ИТП) устанавливают отсекающие задвижки и приборы
учета количества тепловой энергии, теплоносителя и воды.
15
Узел управления (УУ) — узел подключения систем отопления здания (блок-секции) к распределительным сетям от ЦТП при непосредственном присоединении или с элеваторным узлом.
Радиационная температура помещения—осредненная по площади температура внутренних поверхностей ограждений помещения и отопительных приборов.
Результирующая температура помещения (температура помещения)—температура окружающей
среды, в которой человек путем радиации и конвекции отдает столько же теплоты, что и в окружающей
среде с одинаковой температурой воздуха и окружающих поверхностей при одинаковой влажности и
скорости движения воздуха.
Помещение с постоянным пребыванием людей—помещение, в котором люди находятся не менее двух
часов непрерывно или не менее шести часов в сумме в течение суток.
Помещения с массовым пребыванием людей—помещения площадью 50 м2 и более (залы и фойе театров, кинотеатров, залы заседаний, совещаний, лекционные аудитории, рестораны, вестибюли, кассовые
залы, производственные и др.) с постоянным или временным пребыванием людей (кроме аварийных ситуаций) в количестве более одного человека на 1 м2.
Категории помещений общественных зданий:
1—помещения, в которых люди заняты умственным трудом, учебой;
2—помещения, в которых люди в положении лежа или сидя находятся в состоянии покоя и отдыха;
3—зрительные залы, в которых люди пребывают преимущественно в положении сидя без верхней
одежды;
3а—зрительные залы, в которых люди пребывают преимущественно в положении сидя в верхней
одежде;
3б — залы для занятий спортом без зрителей;
3в — залы совещаний, лекционные, актовые, читальные, предприятий общественного питания, залы
для пассажиров;
4 — помещения с временным пребыванием людей (вестибюли, гардеробные, коридоры, лестницы,
санузлы, курительные, кладовые).
Постоянное рабочее место — место, где люди работают более двух часов непрерывно или более 50
% рабочего времени.
Непостоянное рабочее место — место, где люди работают менее двух часов непрерывно или менее 50
% рабочего времени.
Рабочая зона — пространство над уровнем пола или рабочей площадки высотой 2 м при выполнении
работы стоя или 1,5 м при выполнении работы сидя.
Многоэтажное здание — здание с числом этажей два и более.
Надежность систем отопления, вентиляции и кондиционирования—это способность указанных систем обеспечить в обслуживаемом помещении нормируемые параметры микроклимата и чистоту воздуха в пределах заданной обеспеченности в интервале расчетного времени (год, сезон и т.п.).
Микроклимат помещения — состояние внутренней среды помещения, характеризуемое следующими
показателями: температура воздуха помещения; радиационная температура помещения; скорость движения воздуха в помещении; относительная влажность воздуха в помещении.
Оптимальные микроклиматические условия — это сочетание значений показателей микроклимата,
которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают нормальное тепловое состояние организма при минимальном напряжении механизмов терморегуляции, обеспечивают
ощущение теплового комфорта не менее чем у 80 % людей, находящихся в помещении.
Обеспеченность — накопленная вероятность обеспечения заданных параметров (в среднем за 50 лет)
в долях продолжительности года, когда температура наружного воздуха и его энтальпия не будут для холодного периода года ниже, а для теплого периода выше расчетных значений.
16
Отказ систем отопления, вентиляции и кондиционирования — нарушение в работе оборудования и
(или) элементов указанных систем, вызывающее отклонение параметров микроклимата в обслуживаемой
или рабочей зоне помещения от нормируемых.
17
РАЗДЕЛ 1. СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ.
Тема 1.1. Тепловое потребление
1.1.1. Классификация систем теплоснабжения
В системах централизованного теплоснабжения (СЦТ) по тепловым сетям подается теплота
различным тепловым потребителям. Несмотря на значительное разнообразие тепловой нагрузки, ее можно разбить на две группы по характеру протекания во времени: 1) сезонная; 2) круглогодовая.
Изменения сезонной нагрузки зависят главным образом от климатических условий: температуры наружного воздуха, направления и скорости ветра, солнечного излучения, влажности воздуха и т.п.
Основную роль играет наружная температура. Сезонная нагрузка имеет сравнительно постоянный суточный график и переменный годовой график нагрузки. К сезонной тепловой нагрузке
относятся отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха. Ни один из указанных видов
нагрузки не имеет круглогодового характера. Отопление и вентиляция являются зимними тепловыми нагрузками. Для кондиционирования воздуха в летний период требуется искусственный холод.
К круглогодовой нагрузке относятся технологическая нагрузка и горячее водоснабжение.
Исключением являются только некоторые отрасли промышленности, главным образом связанные с переработкой сельскохозяйственного сырья (например, сахарная), работа которых имеет
обычно сезонный характер.
График технологической нагрузки зависит от профиля производственных предприятий и режима их работы, а график нагрузки горячего водоснабжения — от благоустройства жилых и
общественных зданий, состава населения и распорядка его рабочего дня, а также от режима работы коммунальных предприятий — бань, прачечных.
Эти нагрузки имеют переменный суточный график. Годовые графики технологической
нагрузки и нагрузки горячего водоснабжения также в определенной мере зависят от времени
года. Как правило, летние нагрузки ниже зимних вследствие более высокой температуры перерабатываемого сырья и водопроводной воды, а также благодаря меньшим тепловым потерям
теплопроводов и производственных трубопроводов.
Одна из первоочередных задач при проектировании и разработке режима эксплуатации систем централизованного теплоснабжения заключается в определении значений и характера тепловых нагрузок.
Основное назначение любой системы теплоснабжения состоит в обеспечении потребителей
необходимым количеством теплоты требуемого качества (то есть теплоносителем требуемых
параметров).
В зависимости от размещения источника теплоты по отношению к потребителям системы
теплоснабжения разделяются на децентрализованные и централизованные. В децентрализованных системах источник теплоты и теплоприемники потребителей либо совмещены в одном
агрегате, либо размещены столь близко, что передача теплоты от источника до теплоприемников может осуществляться практически без промежуточного звена — тепловой сети.
Системы децентрализованного теплоснабжения разделяются на индивидуальные и местные.
В индивидуальных системах теплоснабжение каждого помещения (участка цеха, комнаты,
квартиры) обеспечивается от отдельного источника. К таким системам, в частности, относятся
печное и поквартирное отопление. В местных системах теплоснабжение каждого здания обес-
18
печивается от отдельного источника теплоты, обычно от местной или индивидуальной котельной. К этой системе, в частности, относится так называемое центральное отопление зданий.
В системах централизованного теплоснабжения источник теплоты и теплоприемники потребителей размещены раздельно, часто на значительном расстоянии, поэтому теплота от источника до потребителей передается по тепловым сетям.
В зависимости от степени централизации системы централизованного теплоснабжения можно разделить на следующие четыре группы:
групповое — теплоснабжение от одного источника группы зданий;
районное — теплоснабжение от одного источника нескольких групп зданий (района);
городское — теплоснабжение от одного источника нескольких районов;
межгородское — теплоснабжение от одного источника нескольких городов.
Процесс централизованного теплоснабжения состоит из трех последовательных операций:
1 ) подготовки теплоносителя; 2)транспортировки теплоносителя; 3) использования теплоносителя.
Подготовка теплоносителя проводится в специальных так называемых теплоподготовительных установках на ТЭЦ, а также в городских, районных, групповых (квартальных) или
промышленных котельных.
Транспортируется теплоноситель по тепловым сетям. Используется теплоноситель в теплоприемниках потребителей. Комплекс установок, предназначенных для подготовки, транспортировки и использования теплоносителя, составляет систему централизованного теплоснабжения.
Для транспорта теплоты применяются, как правило, два теплоносителя: вода и водяной пар.
Для удовлетворения сезонной нагрузки и нагрузки горячего водоснабжения в качестве теплоносителя используется обычно вода, для промышленной технологической нагрузки — пар.
1.1.2. Источники тепла
Основная часть тепловой нагрузки удовлетворяется при теплофикации отработавшей при
выработке электроэнергии теплотой от установленных на ТЭЦ теплофикационных турбоагрегатов, в которых электрическая энергия вырабатывается главным образом комбинированным методом.
На современных ТЭЦ, работающих на органическом топливе, устанавливаются, как правило,
теплофикационные турбины большой единичной электрической мощности (50—250 МВт) на
высокие и сверхкритические начальные параметры пара (13 и 24 МПа) двух основных типов: а)
конденсационные с отбором пара (Т и ПТ); б) с противодавлением (Р).
Теплофикация и централизованное теплоснабжение применяются во многих странах, в том
числе в Австрии, Болгарии, Венгрии, Германии, Дании, Исландии, Китае, Монголии, Польше,
Румынии, США, Финляндии, Швеции, Чехии, Югославии и др.
Развитие теплофикации способствует решению многих важных народнохозяйственных и социальных проблем, таких как повышение тепловой и общей экономичности энергетического
производства, обеспечение экономичного и качественного электро- и теплоснабжения жилищно-коммунальных и промышленных комплексов, снижение трудозатрат в тепловом хозяйстве,
улучшение экологической обстановки в городах и промышленных районах.
Отечественная теплофикация базируется на районных ТЭЦ общего пользования и на промышленных ТЭЦ в составе предприятий, от которых теплота отпускается как промышленным
предприятиям, так и расположенным поблизости городам и населенным пунктам.
19
Для удовлетворения отопительно-вентиляционной и бытовой нагрузок жилых и общественных зданий, а также промышленных предприятий используется главным образом горячая вода.
Применение горячей воды в качестве теплоносителя позволяет использовать для теплоснабжения теплоту отработавшего пара низкого давления, что повышает эффективность теплофикации
благодаря увеличению удельной выработки электрической энергии на базе теплового потребления.
Тепловая экономичность ТЭЦ улучшается при повышении начальных параметров пара, снижении давления пара в отборах турбин, применении многоступенчатого подогрева сетевой воды, увеличении числа часов использования тепловой мощности отборов, ограничении доли
конденсационной выработки электрической энергии на ТЭЦ.
Улучшению экономических показателей способствуют укрупнение ТЭЦ, увеличение единичной мощности котельных и турбинных агрегатов, блочная компоновка оборудования, а
также применение дешевых водогрейных котлов и паровых котлов низкого давления для покрытия кратковременных пиков сезонной и технологической тепловой нагрузки и резервирования теплоснабжения.
Использование в системах централизованного теплоснабжения водогрейных и паровых котлов большой мощности на первых этапах развития теплофикационных систем дает в ряде случаев выигрыш в капиталовложениях, позволяя с минимальными затратами на сооружение источников теплоты централизовать теплоснабжение до ввода в действие мощной ТЭЦ.
После ввода в действие ТЭЦ указанные выше котлы используются для покрытия пиковой
части тепловой нагрузки и резервирования теплоснабжения.
Повышению эффективности теплофикационных систем способствует внедрение прогрессивных проектов ТЭЦ повышенной заводской готовности, предусматривающих осуществление
строительства за счет набора строительно-технологических секций с различными типами турбин и однотипными котлами, что позволяет на 5—10 % уменьшить затраты на сооружение ТЭЦ
и сократить сроки их строительства.
Отечественное энергомашиностроение является пионером создания мощного высокоэкономичного теплофикационного турбооборудования. Значительное повышение тепловой экономичности ТЭЦ может быть получено за счет улучшения структуры теплофикационных турбоустановок по начальным параметрам, посредством более широкого использования при сооружении и расширении мощных ТЭЦ теплофикационных турбин на сверхкритические начальные
параметры.
В условиях ограниченного завоза органического топлива в европейскую часть нашей страны
в качестве дополнительного пути развития теплофикации целесообразно использовать КЭС,
расположенные вблизи крупных городов, путем реконструкции конденсационных блоков 160,
200, 300 МВт в теплофикационные с заменой всех изношенных узлов. Такая реконструкция
позволяет продлить время активной эксплуатации этих КЭС и существенно (на 10—30 %) повысить их тепловую экономичность.
Например, теплофикационную турбину Т-250-240 стали применять на ТЭЦ после реконструкции турбины К-300-240.
В связи с повышением требований к качеству планировки и чистоте воздушного бассейна
городов многие мощные ТЭЦ размещаются на значительном расстоянии от районов теплового
потребления, часто за пределами городской черты
Актуальная задача — совершенствование систем транспорта и распределения теплоты крупных городов в следующем направлении:
а) расширения диапазона безопасных гидравлических режимов;
20
б) полноценного использования блокировочных связей между смежными тепломагистралями или смежными ТЭЦ;
в) снижения потерь сетевой воды при авариях иа магистральных теплопроводах;
г)обеспечения автономной, независимой от тепловой сети циркуляции воды в системах теплопотребления;
д) более широкого использования автоматического группового и местного регулирования в
дополнение к центральному регулированию, внедрения систем дистанционного контроля и телеуправления.
По виду теплоносителя системы централизованного теплоснабжения разделяются на водяные и паровые.
Водогрейные котельные (рис. 1.1) часто сооружаются во вновь застраиваемых районах до
ввода в действие ТЭЦ и магистральных тепловых сетей от ТЭЦ до указанных котельных. Таким
образом, подготавливается тепловая нагрузка для ТЭЦ, чтобы к моменту ввода в эксплуатацию
теплофикационных турбин их отборы были по возможности полностью загружены.
После ввода в действие ТЭЦ и магистральных тепловых сетей от них до котельных последние обычно используются в качестве пиковых или резервных источников теплоты.
Паровые котельные (рис. 1.2) могут быть использованы для отпуска теплоты как с паром, так
и с горячей водой. Подогрев сетевой воды паром производится в пароводяных подогревателях.
При работе на твердом топливе паровые котельные с пароводяными подогревателями сетевой
воды обладают большей маневренностью и надежностью в эксплуатации по сравнению с водогрейными.
Рис. 1.1.
21
Конденсат от потребителей в
паровую сеть
Рис. 1.2. Принципиальная тепловая схема паровой котельной
1 — паровой котел низкого давления; 2 — пароводяной подогреватель сетевой воды; 3 — охладитель конденсата;
4 — деаэратор питательной воды котла; 5 — питательный насос; 6 — сетевой насос; 7 — деаэратор подпиточной
воды; 8 — подогреватели химически очищенной волы, 9 — подпиточный насос; 10 — сборный бак конденсата,
1 1 — конденсатный насос; 12 — насос сырой воды; 13 — сепаратор продувочной воды; 14 — охладитель продувочной воды, 15 — пароводяной подогреватель сырой воды; 16 — химводоподготовка; 17—насос химводоочистки.
17 — насос химически очищенной воды
Q,
Гкал/ч
0
6
1.1.3. График тепловой нагрузки
Рассмотрим суточный график тепловой нагрузки
(зима
,
лето), см. рис. 1.3.
Отопительная тепловая нагрузка, расход тепла на
вентиляцию и конденционирование воздуха зависят от
температуры наружного воз духа и имеют сезонный характер. Расход теплоты на отопление и вентиляцию–наибольший зимой и полностью отсутствует в летние месяцы. На кондиционирование воздуха теплота расходуется только летом, поэтому расширение сферы применения кондиционированного воздуха приведёт к повыше-
12
18
24
Рис. 1.3.
нию эффективности теплофикации.
При небольших изменениях температуры наружного воздуха отопительная и вентиляционная нагрузки жилых помещений в течение суток сохраняются практически постоянными. В тех
же условиях отопительная нагрузка общественных зданий и промышленных предприятий может в течение суток заметно изменяться, в нерабочие дни недели – значительно понижаться.
Вентиляционная нагрузка в нерабочее время вообще выключается. Такое изменение расхода
теплоты на отопление и вентиляцию общественных зданий и промышленных предприятий приводит к экономии топлива, расходуемого на эти цели.
22
ТЭЦ отпускает тепло на отопление по расчётным температурным графикам в зависимости от
температуры наружного воздуха. Существуют следующие расчётные температурные графики:
95/700С, 130/700С, 150/700С, 180/700С. Первая цифра означает температуру прямой сетевой воды, идущей к потребителю на отопление, вторая цифра – температуру обратной сетевой воды,
идущей от потребителя на ТЭЦ. Использование температурного графика от расчётной температуры наружного воздуха на отопление. Температурный график 180/700С используется редко и в
основном на Крайнем Севере, где очень холодно. Например, Владивостокские ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2
работают по температурному графику 130/700С при расчётной температуре наружного воздуха
–240С. ВТЭЦ-1 в настоящее время является отопительной котельной на мазуте.
Централизованный отпуск тепла ТЭЦ и частично другими источниками (котельными) на
отопление, вентиляцию и бытовые нужды составляет около трети всего теплового потребления.
Максимальный расход тепла на отопление соответствует расчётной температуре наружного
воздуха tрн, которая принимается равной средней температуре наиболее холодных пятилеток из
восьми наиболее холодных зим на пятидесятилетний период.
Температура наружного воздуха зависит от климатических условий местности и в течение
года изменяется в широких пределах. Отопительно-вентиляционная нагрузка отключается от
потребителей при температуре наружного воздуха +8÷100С, что соответствует продолжительности отопительного сезона около 5000 ч/год при общей продолжительности года 8760 часов.
Приведу несколько примеров продолжительности отопительного сезона некоторых городов
при расчётной температуре наружного воздуха для отопления:
г. Анадырь (--400С)
7400 часов
г. Благовещенск (-340С)
5088 часов
0
0
г. Владивосток (-24 С)
4824 часа
г. Москва (-26 С) 4920 часов
0
г. Хабаровск (-31 С)
4320 часов.
Промышленные предприятия являются круглогодовыми потребителями технологического
пара и горячей воды и одновременно сезонными потребителями теплоты с горячей водой для
отопления и вентиляции. Пароснабжение таких потребителей должно обеспечиваться с высокой надёжностью, так как перерывы в подаче пара или даже снижение подачи влекут за собой
большой материальный ущерб из-за нарушения технологического процесса.
1.1.4. Водяные сети теплоснабжения
Водяные системы теплоснабжения применяются двух типов; закрытые (замкнутые) и открытые (разомкнутые). В закрытых системах сетевая вода, циркулирующая в тепловой сети, используется только как теплоноситель, но из сети не отбирается. В открытых системах сетевая
вода частично (редко полностью) разбирается у абонентов для горячего водоснабжения.
В зависимости от числа трубопроводов, используемых для теплоснабжения данной группы
потребителей, водяные системы делятся на одно-, двух-, трёх- и многотрубные. Минимальное
число трубопроводов для открытой системы один, а для закрытой системы – два.
Наиболее простой и перспективной для транспорта на большие расстояния является однотрубная бессливная система теплоснабжения. Ее можно применить в том случае, когда обеспечивается равенство расходов сетевой воды, требуемых для удовлетворения отопительно-вентиляционной нагрузки и для горячего водоснабжения абонентов данного города или района.
Для теплоснабжения городов в большинстве случаев применяются двухтрубные водяные системы, в которых тепловая сеть состоит из двух трубопроводов: подающего и обратного. По
подающему трубопроводу горячая вода подводится от станции к абонентам, по обратному трубопроводу охлажденная вода возвращается на станцию.
Преимущественное применение в городах двухтрубных систем объясняется тем, что эти системы по сравнению с многотрубными требуют меньших начальных вложений и дешевле в
23
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.
Основные преимущества закрытых водяных систем теплоснабжения:
1 Стабильное качество поступающей в абонентские установки (потребителю) горячей воды.
2. Простота санитарного контроля местных установок ГВС и контроля плотности теплофикационной системы.
Основные недостатки закрытых систем теплоснабжения:
1. Сложность оборудования и эксплуатации абонентских вводов ГВС.
2. Коррозия местных установок ГВС из-за поступления в них недеаэрированной водопроводной воды.
3. Выпадение накипи в водоводяных подогревателях и трубопроводах местных установок
ГВС при водопроводной воде с повышенной карбонатной жёсткостью.
При определённом качестве водопроводной воды приходится при закрытых системах теплоснабжения принимать меры для повышения антикоррозионной стойкости местных установок
ГВС или устанавливать на абонентских вводах специальные устройства для обескислораживания , например, деаэраторы.
Основные преимущества открытых водяных систем теплоснабжения:
1. Упрощение и удешевление абонентских вводов и повышение долговечности местных
установок ГВС.
2. Возможность использования для транзитного транспорта тепла однотрубных линий (это
только при температурном графике 95/700С).
Основные недостатки открытых водяных систем теплоснабжения:
1. Усложнение и удорожание станционного оборудования из-за необходимости сооружения
водоподготовительных установок и подпиточных устройств, рассчитанных на ком-пенсацию
расходов воды на ГВС, то есть и увеличение расхода подпиточной воды. Водоподготовка
должна обеспечить осветление, умягчение, деаэрацию и бактериологическую обработку воды.
2. Нестабильность воды, поступающей в водозабор (особенно после дождей), по санитарным
показателям и, соответственно, усложнение санитарного контроля за системой теплоснабжения
и увеличение его объёма.
3. Усложнение контроля герметичности системы теплоснабжения.
Паровые системы теплоснабжения сооружаются двух типов: с возвратом конденсата и без
возврата конденсата. В системах с возвратом конденсата конденсат отводится из тепловых приборов потребителей и может использоваться в абонентских установках для ГВС.
По числу параллельно проложенных паропроводов паровые системы делятся на однотрубные, двухтрубные и многотрубные.
В однотрубных паровых системах пар подаётся во все абонентские установки по одному
общему трубопроводу. Однотрубные паровые системы применяются тогда, когда всем потребителям требуется пар одного давления, тепловая нагрузка постоянная в течение круглого года
допустимы перерывы в подаче пара потребителю. Двухтрубные паровые системы применяются
при недопустимости перерывов в подаче пара.
Двухтрубные паровые системы позволяют:
1. Обеспечить круглогодовую подачу пара потребителям, останавливая на ремонт каждый из
паропроводов в отдельности.
2. Подавать потребителям пар разных давлений.
24
3. В периоды малых тепловых нагрузок, например, летом, выключать из работы один из паропроводов и тем самым снижать тепловые потери сети.
Системы сбора конденсата пара делятся на открытые и закрытые. В закрытых системах конденсат в конденсатопроводах и сборных баках находится под избыточным давлением и не имеет сообщения с атмосферой. Избыточное давление в паровой подушке в сборных баках принимается в пределах от 5 до 50 КПа.
В открытых системах конденсат имеет сообщение с атмосферой. Недостатком этих систем
является коррозия конденсатопроводов, вызываемая растворённым в конденсате кислородом,
поступающего из атмосферы
Число параллельных трубопроводов в закрытой системе должно быть не меньше двух, так
как после отдачи теплоты в абонентских установках теплоноситель должен быть возвращен на
станцию.
В зависимости от характера тепловых нагрузок абонента и режима работы тепловой сети выбираются схемы присоединения абонентских установок к тепловой сети.
Устройства, обслуживающие отдельные здания, называются абонентскими вводами, местными тепловыми пунктами или местными тепловыми подстанциями (МТП).
В 60—80-х годах в крупных системах централизованного теплоснабжения получили широкое применение так называемые групповые тепловые подстанции (пункты) (ГТП). На этих подстанциях осуществляется присоединение теплопотребляющих установок группы жилых и общественных зданий микрорайона к тепловой сети.
Обычно групповые тепловые подстанции (ГТП) размещаются в отдельных, предназначенных
для этой цели зданиях на некотором удалении от обслуживаемых зданий квартала или микрорайона с целью изоляции последних от шума и вибраций, создаваемых насосными установками. В ГТП устанавливаются: блок (или блоки) подогревателей горячего водоснабжения, подогреватели отопления (при независимой схеме), групповая смесительная установка сетевой воды, подкачивающие насосы холодной водопроводной, а при необходимости и сетевой воды,
авторегулирующие и контрольно-измери-тельные приборы.
Применение групповых тепловых подстанций (ГТП) упрощает эксплуатацию вследствие
уменьшения количества узлов обслуживания и повышает комфорт в теплоснабжаемых зданиях
благодаря выносу всех насосных установок, являющихся источником шума, в изолированные
помещения.
При применении ГТП, с одной стороны, уменьшаются начальные затраты на сооружение подогревательной установки горячего водоснабжения, насосных установок и авторегулирующих
устройств благодаря увеличению их единичной мощности и сокращению количества элементов
оборудования, но, с другой—возрастают начальные затраты на сооружение и эксплуатацию
распределительной сети между ГТП 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.
Оптимальная единичная расчетная тепловая нагрузка групповые тепловые подстанции ГТП
зависит от характера планировки района застройки, а также режима работы теплопотребителей
и определяется на основе технико-экономических расчетов,
На практике находят применение две принципиально различные схемы присоединения теплопотребляющих установок абонентов к тепловой сети — зависимая и независимая. По первой
схеме присоединения вода из тепловой сети поступает непосредственно в приборы абонентской
25
установки, по второй — проходит через теплообменник, в котором нагревает вторичный теплоноситель, используемый в абонентской установке.
В закрытых системах теплоснабжения установки горячего водоснабжения присоединяются к
тепловой сети только через водо-водяные подогреватели, то есть по независимой схеме. При
зависимых схемах присоединения давление в абонентской установке зависит от давления в тепловой сети.
При независимых схемах присоединения давление в местной системе не зависит от давления
в тепловой сети.
Оборудование абонентского ввода при зависимой схеме присоединения проще и дешевле,
чем при независимой, при этом может быть получен несколько больший перепад температур
сетевой воды в абонентской установке. Увеличение перепада температур воды уменьшает расход теплоносителя в сети, что может привести к снижению диаметров сети и экономии на начальной стоимости тепловой сети и на эксплуатационных расходах.
Основным недостатком зависимой схемы присоединения является жесткая гидрав-лическая
связь тепловой сети с нагревательными приборами абонентских установок, име-ющими, как
правило, пониженную механическую прочность, что ограничивает пределы допускаемых режимов работы системы централизованного теплоснабжения.
Так, в широко применявшихся в отопительной технике чугунных нагревательных приборах
(радиаторах) допустимое давление не превышает 0,6 МПа; превышение указанного предела
может привести к авариям в отопительных установках.
Это существенно снижает надежность и усложняет эксплуатацию систем теплоснабжения
крупных городов, так как при большой протяженности тепловых сетей и большом числе присоединенных абонентских установок с разнородной тепловой нагрузкой расходы воды в сети и
связанные с ними потери давления могут изменяться в широких пределах.
При этом уровень давлений в сети может превысить предел, допустимый для абонентских
установок.
В тех случаях, когда разность между допустимым давлением в теплопотребляющих приборах абонентов и расчетным давлением в тепловой сети невелика, даже небольшие повышения
давления в тепловой сети, вызванные, например, аварийным отключением насоса на подстанции или непроизвольным перекрытием клапана в сети, могут привести к разрыву приборов в
отопительных установках абонентов.
Кроме того, при независимой схеме снижаются утечки сетевой воды и легче обнаружить возникающие в процессе эксплуатации повреждения в системе теплоснабжения. Поэтому по условиям надежности работы систем теплоснабжения крупных городов независимая схема присоединения более предпочтительна.
В тех же случаях, когда давление в тепловой сети в статических условиях превышает допустимый уровень давлений в абонентских установках, применение независимой схемы присоединения является обязательным независимо от размеров системы централизованного теплоснабжения.
Практическое занятие №1
Изучение тепловых схем водяных систем теплоснабжения
На рис. 1.4 показана закрытая двухтрубная водяная система. По подающему трубопроводу I
тепловой сети вода поступает в абонентские установки, а по обратному трубопроводу II охлажденная вода возвращается на ТЭЦ.
26
На рис. 1.4 показаны различные схемы присоединения абонентов к водяной тепловой сети.
Схемы а—г показывают присоединение отопительных установок, схемы д, е — присоединение
установок горячего водоснабжения, а схемы ж—м показывают совместное присоединение в
одном узле отопитель-ной установки и установки горячего водоснабжения, схема н — совместное присоединение отопительной установки и вентиляции.
Для обозначения различных схем присоединения отопительных и вентиляционных установок и установок горячего водоснабжения к тепловой сети принята следующая индексация: отопительные установки О: зависимая схема (3); зависимая со струйным смешением (ЗСС); зависимая с насосным смешением (ЗНС); независимая (Н). Например, О (ЗНС) обозначает отопительную установку, присоединенную по зависимой схеме с насосным смешением; установки горячего водоснабжения Г: параллельная (П); предвключенная (ПР); двухступенчатая смешанная
(ДС); двухступенчатая последовательная (ДП); непосредственный водоразбор (НВ).
Например, Г (ДП) обозначает присоединение установок горячего водоснабжения по двухступенчатой последовательной схеме; установка аккумулятора горячей воды: верхняя (АВ),
нижняя (АН); вентиляционные установки В. Например, В (ДС) обозначает присоединение вентиляционной установки по двухступенчатой смешанной схеме.
На схемах рис. 1.4 отопительные установки а—в, ж—л и н присоединены к тепловой сети
по зависимой схеме, а отопительные установки г и м — по независимой.
Рассмотрим более подробно приведенные на рис. 1.4 схемы присоединения теплопотребляющих установок к тепловой сети.
Схема, приведенная на рис. 1.4, а, показывает зависимое присоединение отопительной установки. Вода из подающей линии тепловой сети поступает через клапан регулятора расхода 12
непосредственно в отопительную систему здания, проходит через нагревательные приборы 4 и
отдает в них теплоту окружающему воздуху. Охлажденная вода поступает в обратную линию
тепловой сети. По такой схеме присоединяются обычно к тепловой сети системы водяного
отопления промышленных предприятий.
В том случае, когда максимальная температура воды в подающей линии тепловой сети не
превышает 95° С, по этой схеме присоединяются также отопительные системы жилых и общественных зданий. В большинстве случаев отопительные системы жилых и общественных зданий присоединяются к водяным тепловым сетям по зависимой схеме со смесительным устройством (рис. 1.4, б и в).
В данном случае имеется в виду давление в обратном трубопроводе тепловой сети, поскольку оно определяет давление а абонентских установках.
Объясняется это тем, что по СНиП И-33-97 для жилых зданий, общежитий, школ, поликлиник, музеев и других зданий предельная (максимальная) температура теплоносителя установлена на 95°С, в то время как максимальная температура воды в подающей линии принимается в
большинстве случаев 150°С, причем в крупных системах теплоснабжения экономически может
быть оправдано повышение максимальной температуры сетевой воды в подающем трубопроводе до 170—190°С.
Смесительное устройство, установленное на абонентском вводе, подмешивает к горячей воде, поступающей из подающей линии, охлажденную воду из обратной линии. В результате получается смешанная вода более низкой температуры, чем вода в подающей линии. В качестве
смесительных устройств на абонентских вводах применяются струйные и центробежные насосы.
27
28
Рис.
1.4.3.6. Закрытая двухтрубная водяная система теплоснабжения
Рис.
Схемы присоединений: а — О (З); б — О (ЗСС); в — О (ЗНС); г — О(Н); д — Г(АВ); е — Г(АН); ж —
О(ЗСС) Г(П); з — О (ЗСС) Г(ДС); и — О(ЗСС) Г(ДП); к — О (ЗСС) Г(ПР); л — (ХЗССНС) Г(ДП); м —
0(H) Г(ДП); н — О(ЗСС) В(ДС); 1 — аккумулятор горячей воды; 2 — воздушный кран; 3 — водоразборный кран; 4 — нагревательный прибор; 5 — обратный клапан; 6 — подогреватель горячего водоснабжения одноступенчатый; 7 , 8 — подогреватели горячего водоснабжения нижней и верхней
ступеней; 9 — отопительный подогреватель; 10 — расширительный сосуд;11 — регулятор давления; 12 — регулятор расхода; 13 — регулятор температуры воды; 14 — регулятор отопления; 15 —
элеватор; 16 — насос; 17 — подпиточный насос; 18 — сетевой насос; 19 — регулятор подпитки; 20
— подогреватели сетевой воды; 21 — пиковый котел; 22 — регулятор температуры воздуха; 23, 24
— воздушные калориферы нижней и верхней ступеней
На рис. 1.4, б показана зависимая схема присоединения со струйным насосом (элеватором).
Эта схема, получившая широкое применение в России и других странах бывшего СССР, была
разработана и предложена проф. В.М. Чаплиным еще на заре развития теплофикации в СССР.
Вода из подающей линии тепловой сети поступает после регулятора расхода (РР) 12 в элеватор
15. Одновременно в элеватор подсасывается часть охлажденной воды, возвращающейся из отопительной установки в обратную линию тепловой сети. Смешанная вода подается элеватором в
отопительную систему.
Устройство струйного насоса-элеватора показано на рис. 1.5. Для работы элеватора необходимо иметь на абонентском вводе значительную разность напоров между подающей и обратной
линиями теплосети, за счет которой создается повышенная скорость воды на выходе из сопла
элеватора, необходимая для создания эффекта инжекции. При потере напора в циркуляционном
контуре местной отопительной системы 1—1,5 м и обычно требующихся коэффициентах инжекции 1 около 1,5—2,5 разность напоров подающей и обратной линий должна составлять 8—
15 м. Элеватор создает практически постоянный коэффициент инжекции (смешения). Поэтому
расход воды в местной отопительной установке изменяется прямо пропорционально расходу
сетевой воды через сопло элеватора.
Коэффициентом инжекции называется отношение расхода воды, подсасываемой (инжектируемой) струйным насосом, к расходу воды через сопло струйного насоса. Этот коэффициент
часто также называют коэффициентом смешения.
Основными преимуществами элеватора как смесительного устройства являются простота и
надежность работы. В условиях эксплуатации элеватор не требует постоянного обслуживания.
Серьезный недостаток схемы с элеваторным смешением (см. рис. 1.4, б) — отсутствие автономной, то есть независимой от тепловой сети, циркуляции воды в местной отопительной установке.
29
При прекращении подачи сетевой воды в сопло элеватора, например при аварийном выключении тепловой сети, прекращается циркуляция воды в отопительной установке, что может
привести к замораживанию воды в ней. От указанных недостатков свободна схема присоединения с центробежным смесительным насосом (рис. 1.4, в). В нормальных условиях насос 16 забирает охлажденную воду из обратной линии отопительной установки и подает ее на смешение
с горячей водой, поступающей через клапан регулятора расхода РР 12 подающей линии тепловой сети.
При аварийном отключении тепловой сети насос 16 осуществляет циркуляцию воды в отопительной установке, что предотвращает ее замораживание в течение относительно длительного периода (8—12 ч).
Более универсальное решение получают при совместной установке в узле присоединения
элеватора 15 и центробежного насоса 16 (см. рис. 1.4, л). При такой схеме присоединения в
нормальных условиях насос 16 выключен Циркуляция воды в местной системе осуществляется
элеватором 15 за счет энергии сетевой воды, поступающей из тепловой сети. Насос 16 включается в работу только в периоды осуществления количественного регулирования или регулирования «пропусками», что обычно имеет место только при наиболее высоких наружных
температурах отопительного сезона (tн ≥0°С), когда для поддержания нормальной внутренней
температуры в отапливаемых зданиях подача сетевой воды в отопительные установки должна
сокращаться или периодически полностью прекращаться.
Насос 16 используется также для создания циркуляции воды в отопительных установках при
аварийных ситуациях в тепловой сети. По условиям комфорта в отапливаемых помещениях
насос 16, устанавливаемый на абонентских вводах, должен работать бесшумно.
В том случае, когда присоединение отопительных установок к тепловой сети осуществляется
через групповые тепловые подстанции (ГТП), можно ограничиться одним общим смесительным насосом 16 на группу зданий, чем обеспечивается автономная циркуляция воды в отопительных установках Независимо от этого элеваторы могут быть установлены на вводах в каждое здание.
Для поддержания постоянного расхода воды из тепловой сети в отопительную систему на
абонентских вводах (см. рис. 1.4, а— в) установлены регуляторы расхода 12. Импульсом для
работы этих регуляторов является перепад давлений в каком-либо дроссельном органе — шайбе или сопле элеватора.
На рис. 1.4, г показана независимая схема присоединения отопительной установки к водяной
тепловой сети. Вода из подающей линии тепловой сети проходит через водоводяной подогреватель (теплообменник) 9, в котором она через стенку нагревает вторичную воду, циркулирующую в отопительной установке абонента. Охлажденная сетевая вода возвращается в обратную
линию тепловой сети. Циркуляция воды в местной отопительной установке осуществляется насосом 16. Давление в
приборах местной отопительной установки определяется
высотой расположения расширительного резервуара 10,
Рис. 1.5.
который обычно устанавливается в верхней точке здания.
Изменение объема воды в
30
местной системе при ее нагреве или охлаждении, а также возможные утечки воды через неплотности компенсируются за счет изменения объема воды в расширителе 10.
Установки горячего водоснабжения присоединяются к тепловой сети через водоводяные
теплообменники (см. рис. 1.4, д и е). Сетевая вода из подающей линии тепловой сети через клапан регулятора температуры 13 проходит через водоводяной подогреватель 6, в котором она
через стенку нагревает воду, поступающую из водопровода. Охлажденная сетевая вода после
подогревателя поступает в обратную линию тепловой сети. Импульсом для регулятора температуры является температура водопроводной воды после подогревателя.
Холодная вода поступает из водопровода через регулятор давления «после себя» (РДПС) 11,
задачей которого является поддержание заданного постоянного давления водопроводной воды
на абонентском вводе, проходит через подогреватель б, в котором она нагревается сетевой водой, и затем поступает в местную систему горячего водоснабжения.
У абонентов, потребляющих большое количество горячей воды (бани, прачечные, бассейны)
и имеющих неравномерный график нагрузки горячего водоснабжения, обычно устанавливаются аккумуляторы горячей воды, задачей которых является выравнивание графика тепловой
нагрузки, а также создание запаса горячей воды на случай внезапного перерыва в работе тепловой сети.
В схеме, показанной на рис. 1.4, д, аккумулятор горячей воды 1 расположен в верхней точке
установки, а в схеме, показанной на рис. 1.3, е — в нижней. При верхней установке аккумулятора зарядка его производится под напором водопровода, а разрядка — под статическим напором самого аккумулятора. Циркуляция воды в местной системе осуществляется насосом 16.
При нижней установке аккумулятора зарядка его производится насосом 16, а разрядка — водопроводным напором. В этой схеме насос 16 постоянно находится в работе. При малом водоразборе на горячее водоснабжение под действием напора насоса 16 происходит циркуляция воды через аккумулятор 1 и через замкнутый контур местной системы горячего водоснабжения
насос — подогреватель — местная система — обратный клапан 5 — насос.
При увеличении водоразбора из местной системы горячего водоснабжения циркуляция воды
через аккумулятор и контур местной системы горячего водоснабжения, создаваемая насосом
16, ослабляется. При большом водоразборе изменяется направление движения воды через аккумулятор. Холодная вода поступает из водопровода одновременно во всасывающую линию
насоса 1 6 и в аккумулятор 1. Холодная вода поступает снизу в аккумулятор 1 и вытесняет из
его верхней части горячую воду, которая поступает в водоразбор совместно с подогретой водопроводной водой из подогревателя 6.
На схемах рис. 1.4, а—е показано присоединение к тепловой сети абонентов с одним видом
тепловой нагрузки — отоплением или горячим водоснабжением.
Присоединение абонентов, имеющих два вида тепловой нагрузки, потребляющих одновременно теплоту как для отопления, так и для горячего водоснабжения, показано на рис. 1.4, ж—
м. Такое сочетание двух видов тепловой нагрузки характерно для современных жилых домов,
оборудованных системами отопления и горячего водоснабжения.
На рис. 1.4, ж показано параллельное присоединение на одном абонентском вводе горячего
водоснабжения и отопительной установки. При такой схеме расход сетевой воды на абонентском вводе определяется арифметической суммой расходов воды на отопление и горячее водоснабжение.
Расход сетевой воды на отопление поддерживается постоянно на расчетном уровне регулятором расхода 12. Расход сетевой воды на горячее водоснабжение является резко переменной
31
величиной. Регулятор температуры 13 изменяет этот расход в соответствии с нагрузкой горячего водоснабжения.
Расчетный расход сетевой воды на горячее водоснабжение определяется по максимальному
значению этой нагрузки и при минимальной температуре воды в подающем трубопроводе тепловой сети. Поэтому суммарный расход сетевой воды получается завышенным, что удорожает
систему теплоснабжения. Расчетный расход сетевой воды на горячее водоснабжение можно
уменьшить при включении в схему аккумулятора горячей воды для выравнивания графика
нагрузки горячего водоснабжения. Однако установка аккумулятора горячей воды усложняет
оборудование абонентского ввода и увеличивает требующиеся габариты помещения ввода. Поэтому обычно аккумуляторы горячей воды в жилых домах не устанавливаются, хотя это усложняет режимы работы сети.
При параллельном присоединении систем отопления и горячего водоснабжения сетевая вода
используется на абонентском вводе недостаточно рационально. Обратная сетевая вода, возвращаемая из отопительной установки с температурой примерно 40—70°С, не используется для
подогрева холодной водопроводной воды, имеющей на вводе температуру около 5 °С, хотя теплотой обратной воды после отопления можно покрыть значительную долю нагрузки горячего
водоснабжения, поскольку температура горячей воды, подаваемой в систему горячего водоснабжения, обычно не превышает 60— 65 °С. При рассматриваемой схеме вся тепловая нагрузка горячего водоснабжения удовлетворяется за счет теплоты сетевой воды, поступающей в водоводяной подогреватель 6 непосредственно из подающей линии тепловой сети.
Вследствие нерационального использования теплоносителя на абонентском вводе и удовлетворения нагрузки горячего водоснабжения по максимуму суточного графика получается завышенный расчетный расход воды в городских тепловых сетях. Это вызывает увеличение диаметров тепловых сетей и рост начальных затрат на их сооружение, а также увеличение расхода
электрической энергии на перекачку теплоносителя.
Расчетный расход воды несколько снижается при двухступенчатой смешанной схеме присоединения установки горячего водоснабжения и отопительной установки, (см. рис. 1.4, з). Особенностью этой схемы является двухступенчатый подогрев воды для горячего водоснабжения.
В нижней ступени подогрева 7 холодная вода предварительно подогревается за счет теплоты
воды, возвращаемой из абонентской установки, благодаря чему уменьшается тепловая производительность подогревателя верхней ступени 8 и снижается расход сетевой воды на покрытие
нагрузки горячего водоснабжения.
В этой схеме подогреватель нижней ступени 7 включен по сетевой воде последовательно, а
подогреватель верхней ступени 8 — параллельно по отношению к отопительной системе.
Преимущество двухступенчатой смешанной схемы по сравнению с параллельной — меньший расчетный расход сетевой воды благодаря частичному удовлетворению нагрузки горячего
водоснабжения за счет теплоты воды, возвращаемой из системы отопления.
При отсутствии аккумуляторов горячей воды расход сетевой воды на горячее водоснабжение
при двухступенчатой смешанной схеме, так же как и при схеме, показанной на рис. 1.4, ж,
должен рассчитываться по максимальной нагрузке горячего водоснабжения.
Одним из методов выравнивания тепловой нагрузки жилых зданий без установки аккумуляторов горячей воды служит применение так называемого связанного регулирования (см. рис.
1.4, и и к). В этом случае с помощью регулятора расхода 12, установленного на абонентском
вводе или на ГТП, поддерживается постоянный расход сетевой воды на удовлетворение суммарной тепловой нагрузки отопления и горячего водоснабжения.
32
В этих схемах в качестве теплового аккумулятора используется строительная конструкция
отапливаемого здания. В период повышенной нагрузки горячего водоснабжения уменьшается
отдача теплоты на отопление. Недоданная теплота компенсируется в период малых нагрузок
горячего водоснабжения. Такой принцип связанного регулирования реализован в схеме, разработанной ВТИ, МЭИ и Теплосетью Мосэнерго (см. рис. 1.4, и). В этой схеме осуществлено
двухступенчатое последовательное присоединение установок горячего водоснабжения и отопления.
В двухступенчатой последовательной схеме (см. рис 1.4, и) сетевая вода, поступающая из
подающей линии тепловой сети, разветвляется на два потока. Один поток проходит через регулятор расхода 12, другой — через водоводяной подогреватель 8. Сетевая вода, прошедшая через подогреватель 8, смешивается затем с потоком воды, прошедшим через регулятор расхода,
и общий поток воды поступает через элеватор 15 в отопительную установку. Обратная вода после отопительной установки предварительно проходит через водоводяной подогреватель нижней ступени 7, в котором она подогревает холодную воду, поступающую из водопровода. Подогретая водопроводная вода после нижней ступени 7 проходит через водоводяной подогреватель верхней ступени 8 и направляется в местную систему горячего водоснабжения.
В том случае, когда после нижней ступени 7 температура подогретой водопроводной воды
достаточна для удовлетворения потребителей горячего водоснабжения, регулятор температуры
13 перекрывает проход сетевой воды через верхнюю ступень 8. При этом режиме весь поток
сетевой воды поступает из подающей линии сети через клапан регулятора 12 в отопительную
установку.
Если температура водопроводной воды после нижней ступени подогрева 7 ниже требуемой,
регулятор температуры 13 открывает клапан и на подогреватель верхней ступени 8 ответвляется часть воды, поступающей на абонентский ввод из подающей линии тепловой сети.
При любом положении регулятора температуры расход сетевой воды на абонентских вводах
остается практически постоянным. Это обеспечивается регулятором расхода 12, поддерживающим практически постоянный перепад давлений в сопле элеватора 15, через которое проходит
весь расход сетевой воды, поступающей на абонентский ввод. При увеличении регулятором 13
расхода сетевой воды через подогреватель 8 регулятор 12 прикрывается.
При двухступенчатом последовательном присоединении температура обратной сетевой воды, возвращаемой на ТЭЦ, получается ниже, чем при параллельном присоединении. Это позволяет использовать на ТЭЦ для подогрева сетевой воды отработавший пар более низкого давления, отчего возрастает удельная комбинированная выработка электрической энергии.
В современных городах в связи с интенсивным строительством новых, более комфортабельных жилых и общественных зданий, оснащенных всеми видами благоустройства, сильно
усложнилась структура тепловой нагрузки. Возросла доля горячего водоснабжения и вентиляции в суммарной тепловой нагрузке. Для качественного и экономичного теплоснабжения всех
потребителей в районах разнородной тепловой нагрузкой одного центрального регулирования
недостаточно.
Необходимо в дополнение к центральному регулированию осуществлять групповое и местное регулирование всех видов тепловой нагрузки на главном тепловом пункте (ГТП) и (или)
местном тепловом пункте (МТП
Открытые системы. Основным типом открытых систем теплоснабжения является двухтрубная система (рис. 1.6). Горячая вода поступает со станции к абонентам по трубопроводу I.
Обратная вода возвращается на станцию по трубопроводу II.
Для выравнивания графика нагрузки горячего водоснабжения установлены аккумуляторы горячей воды: в схеме на рис. 1.6, д— верхний аккумулятор, в схеме на рис. 1.6, е — нижний.
33
.Отопительные установки (рис. 1.6, а—г) присоединяются к тепловой сети по тем же схемам,
что и в закрытых системах теплоснабжения.
Схемы присоединения установок горячего водоснабжения (рис. 1.6, 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
Рис. 1.6. Схема присоединений: а — 0(3); 6 — О(ЗСС); в — 0(ЗНС), г — 0(H); 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; л — О(Н) Г(НВ) несвязанное регулирование; м — 0(ЗСС) связанпос регулирование; 22 — смеситель; 23 — предвключенный подогреватель горячего водоснабжения; остальные обозначения тс же, что и на рис. 3.6
ратный. Для выравнивания графика нагрузки горячего водоснабжения установлены аккумуляторы горячей воды: в схеме на рис. 1.6, д — верхний аккумулятор, в схеме на рис. 1.6, 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.
Жилые здания, имеющие обычно два вида тепловой нагрузки — отопление и горячее водоснабжение, присоединяются к тепловой сети (см. рис. 1.6, ж и з). Отопительная установка и
установка горячего водоснабжения присоединены к тепловой сети по принципу несвязанного
34
регулирования (см. рис. 1.6, 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, то есть при режиме, когда нагрузка горячего водоснабжения целиком обеспечивается из подающего трубопровода.
Самостоятельная работа
Изучить все схемы тепловых сетей. Выполнить чертежи каждой из них в более крупном масштабе
1.1.5. Паровые системы
Как мы уже знаем, паровые системы сооружаются двух типов; с возвратом конденсата, без
возврата конденсата.
В практике промышленной теплофикации широко применяется однотрубная паровая система с возвратом конденсата (рис. 1.7).
Пар из отбора турбины поступает в однотрубную паровую сеть I и транспортируется по ней
к тепловым потребителям. Конденсат возвращается от потребителей на станцию по конденсатопроводу П. На случай остановки турбины или недостаточной мощности отбора предусмотрена резервная подача пара в сеть через редукционно-охладительную установку 31.
Схемы присоединений абонентских установок к паровой сети зависят от конструкции этих
установок. Если пар может быть пущен непосредственно в установку абонента, то присоединение производится по зависимой схеме (см. рис. 1.7, а). Если пар не может быть подан непосредственно в установку абонента, то присоединение производится по независимой схеме через
теплообменник (см. рис. 1.7, б и в).
Конденсат отводится конденсатоотводчиком 6 в сборный резервуар 7, откуда он забирается
насосом 16 и переа)
б)
в)
г)
д)
качивается по конденсатопроводу тепловой сети обратно
на станцию. Для защиты установок от
поступления в них
конденсата из конденсатопровода тепРис.
3.13. Однотрубная паровая система теплоснабжения с возвратом конденсата
Рис.
1.7.
ловой сети после
Схемы присоединений: а — 0(3); 6 — 0(H); в — Г(АВ); г — технологических аппаратов; д — технологических аппаранасоса 16 установтов с местной термокомпрессией; I — паропровод; II — конденсатопровод; 1 — паровая турбина; 2 — воздушный кран;
3 — водоразборный кран; 4 — нагревательный прибор; 5 — обратный клапан; 6 — конденсатоотводчнк; 7 — конден- лен обратный клапан
сатосборник; 8 — термокомпрессор; 9 — технологический аппарат; 10 — расширительный сосуд; 1 1 — регулирую5.
щий клапан; 12 — аккумулятор горячей волы; 13 — ре1улятор температуры воды; 16 — насос, 31 — редукциоиноохладительная установка
35
Рис.1.8.
3.14. Однотрубная паровая система теплоснабРис.
жения с центральной струйной компрессией и с возвратом конденсата; 3—паровой котел; 17—деаэратор,
18 — струйный компрессор; 36 — химводоочистка,
остальные обозначения те же, что и на рис. 1.7.
На схеме в показано присоединение горячего водоснабжения.
Технологические аппараты промышленных предприятий присоединяются обычно к паровой
сети непосредственно или через РОУ 31. Схема такого присоединения показана на рис. 1.7, г.
Сбор конденсата от теплопотребляющих установок и возврат его к источнику теплоты имеют важное значение не только для надежности работы котельных установок современных теплоэлектроцентралей, но и для экономии теплоты и общей экономичности системы теплоснабжения в целом. Возврат конденсата особенно важен для ТЭЦ с высокими и сверхкритическими
начальными параметрами (13 МПа и выше). Сооружение обессоливающих установок таких
ТЭЦ очень дорого, и поэтому мощность этих установок, как правило, ограничена. Невозврат
конденсата вызывает необходимость увеличения мощности водоподготовительных установок и
дополнительного расхода химических реагентов, а также приводит к дополнительным тепловым потерям. Основные пути совершенствования системы сбора и возврата конденсата заключаются в следующем:
замене в технологических аппаратах смешивающего подогрева поверхностным;
зашите конденсата от загрязнений путем улучшения герметичности поверхностных теплообменников, то есть создания условий, исключающих попадание загрязняющих веществ в паровую полость теплообменников;
наладке и содержании в работоспособном состоянии конденсатоотводчиков, обеспечивающих отвод конденсата из аппаратов без пропуска пролетного пара;
защите конденсатопроводов от внутренней коррозии в первую очередь посредством применения закрытых схем сбора конденсата с поддержанием в сборных баках конденсата избыточного давления 5—20 кПа за счет пара вторичного вскипания или подачи пара из паропроводов.
Применение открытых систем сбора и возврата конденсата допускается обычно только в
условиях, исключающих внутреннюю коррозию конденсатопроводов, например в системах
сбора замасленного конденсата. В большинстве случаев применяются напорные системы конденсатопроводов с размещением конденсатных насосов у потребителей, как это показано на
рис. 1.7.
Особенно важное значение в системе сбора и возврата конденсата имеют конденсатоотводчики, которые устанавливаются, как правило, после всех поверхностных паровых нагревательных приборов, а также на паропроводах насыщенного пара в возможных узлах скопления конденсата.
В тех случаях, когда давление пара в паровой сети меньше давления, требующегося отдельным абонентам, оно может быть искусственно повышено у абонентов при помощи компрессора. Для этой цели применяются поршневые, ротационные или центробежные компрессоры с
электрическим или механическим приводом (рис. 1.7, д).
Если давление пара, получаемого из отборов турбин на ТЭЦ, недостаточно для удовлетворения всех или значительной части тепловых потребителей, то оно может быть искусственно повышено на станции. Для повышения давления пара на станции можно применять струйные
компрессоры. На рис. 1.8 показана паровая система с центральной термокомпрессией. Отработавший пар из турбины поступает в приемную камеру струйного компрессора 18, в сопло кото-
36
рого поступает свежий пар из котла. Сжатый пар при повышенном давлении выходит из диффузора компрессора в паровую сеть.
1.1.6. Выбор теплоносителя и системы теплоснабжения
Выбор теплоносителя и системы теплоснабжения определяется техническими и экономическими соображениями и зависит главным образом от типа источника теплоты и вида тепловой
нагрузки. Рекомендуется максимально упрощать систему теплоснабжения. Чем система проще,
тем она дешевле в сооружении и надежнее в эксплуатации. Наиболее простые решения дает
применение единого теплоносителя для всех видов тепловой нагрузки.
Если тепловая нагрузка района состоит только из отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, то при теплофикации применяется обычно двухтрубная водяная система. В тех случаях, когда кроме отопления, вентиляции и горячего водоснабжения в районе имеется также
небольшая технологическая нагрузка, требующая теплоты повышенного потенциала, при теплофикации рационально применение трехтрубных водяных систем. Одна из подающих линий
системы используется для удовлетворения нагрузки повышенного потенциала.
В тех случаях, когда основной тепловой нагрузкой района является технологическая нагрузка повышенного потенциала, а сезонная тепловая нагрузка невелика, в качестве теплоносителя
применяется обычно пар.
При выборе системы теплоснабжения и параметров теплоносителя учитываются технические
и экономические показатели по всем элементам: источнику теплоты, сети, абонентским установкам. Энергетически вода выгоднее пара. Применение многоступенчатого подогрева воды на
ТЭЦ позволяет повысить удельную комбинированную выработку электрической и тепловой
энергии, благодаря чему возрастает экономия топлива. При использовании паровых систем вся
тепловая нагрузка покрывается обычно отработавшим паром более высокого давления, отчего
удельная комбинированная выработка электрической энергии снижается.
Основные преимущества воды как теплоносителя по сравнению с паром:
большая удельная комбинированная выработка электрической энергии на базе тепло-вого
потребления;
сохранение конденсата на ТЭЦ, что имеет особенно важное значение для электростан-ций
высокого давления;
возможность центрального регулирования однородной тепловой нагрузки или определенного сочетания разных видов нагрузки при одинаковом отношении расчетных нагру-зок у
абонентов, что упрощает местное регулирование;
более высокий КПД системы теплоснабжения вследствие отсутствия в абонентских
установках потерь конденсата и пара, имеющих место в паровых системах;
повышенная аккумулирующая способность водяной системы.
Основные недостатки воды как теплоносителя:
больший расход электроэнергии на перекачку сетевой воды по сравнению с ее расхо-дом на
перекачку конденсата в паровых системах;
большая «чувствительность» к авариям, так как утечки теплоносителя из паровых се-тей
вследствие значительных удельных объемов пара во много (примерно 20—40) раз меньше, чем
в водяных системах (при небольших повреждениях паровые сети могут про-должительно
оставаться в работе, в то время как водяные системы требуют остановки);
большая плотность теплоносителя и жесткая гидравлическая связь между всеми точ-ками
системы.
По условиям удовлетворения теплового режима абонентских установок, определяемого
средней температурой теплоносителя в абонентских теплообменниках, вода и пар могут счи-
37
таться равноценными теплоносителями. Только в особых случаях, когда пар используется непосредственно для технологического процесса (обдувка, пропарка и т.д.), он не может быть
заменен водой.
При теплоснабжении от котельных пар применяется и при тепловых нагрузках низкого
потенциала.
Серьезное значение имеет правильный выбор параметров теплоносителя. При теплоснабжении от котельных рационально, как правило, выбирать высокие параметры теплоносителя,
допустимые по условиям техники транспортировки теплоты по сети и использования ее в
абонентских установках. Повышение параметров теплоносителя приводит к уменьшению диаметров тепловой сети и снижению расходов по перекачке (при воде). При теплофикации необходимо учитывать влияние параметров теплоносителя на экономику ТЭЦ.
Выбор водяной системы теплоснабжения закрытого или открытого типа зависит глав-ным
образом от условий водоснабжения ТЭЦ, качества водопроводной воды (жесткости,
коррозионной активности, окисляемости) и располагаемых источников низкопотенци-альной
теплоты для горячего водоснабжения.
По энергетическим показателям и по начальным затратам современные двухтрубные закрытые и открытые системы теплоснабжения являются в среднем равноценными. По начальным
затратам открытые системы имеют некоторые экономические преимущества при наличии на
ТЭЦ источников мягкой воды, не нуждающейся в водоподготовке и удовлетворяющей санитарным требованиям к питьевой воде. При использовании открытых систем вода для горячего водоснабжения отбирается из тепловой сети, что, с одной стороны, разгружает сеть холодного водопровода и создает в ряде случаев дополнительные экономические преимущества, а с другой
— часто вынуждает подводить к ТЭЦ магистральные водоводы, что увеличивает капитальные
затраты. По эксплуатационным расходам открытые системы несколько уступают закрытым в
связи с дополнительными затратами на водоподготовку. В эксплуатации открытые системы
сложнее закрытых из-за нестабильности гидравлического режима тепловой сети, усложнения
санитарного контроля плотности системы.
При дальней транспортировке теплоты в районах с относительно большой нагрузкой горячего водоснабжения при наличии вблизи ТЭЦ или котельной источников воды, удовлетворяющей
санитарным требованиям, экономически оправдано применение открытой системы теплоснабжения с однотрубным (однонаправленным) транзитом и двухтрубной распределительной сетью.
При суперсверхдальней транспортировке теплоты на расстояние порядка 100— 150 км и более целесообразно проверить экономичность применения химотермической системы передачи
теплоты, то есть транспортировки теплоты в химически связанном состоянии.
Контрольные вопросы к теме 1.1
№
п/п
1.
Вопрос
Ответ
Консультации
Чем характеризуется холодный период А. Среднесуточной температурой
наружного воздуха, равной 8°С и выгода?
Стр. 224
ше.
В. Среднесуточной температурой наружного воздуха, равной 8°С и ниже.
С. Среднесуточной температурой
наружного воздуха, равной 11° С и
38
2.
От чего не зависят изменения сезонной
нагрузки?
3.
Что относится к сезонным тепловым
нагрузкам? (Нужное отметить).
4.
Что называется коэффициентом инжекции?
5.
В чём заключаются преимущества воды
как теплоносителя по сравнению с паром?
ниже
D. Среднесуточной температурой
наружного воздуха, равной 12° С и
ниже
Е. Среднесуточной температурой наружного воздуха, равной 11° С
А. Температуры наружного воздуха
В. Направления и скорости ветра
С. Солнечного излучения
D. Температуры воздуха внутри
помещения
Е. Влажности воздуха
А. Отопление
В. Горячее водоснабжение
C.Вентиляция
D. Кондиционирование воздуха
Е. Технологическая нагрузка
А. Отношение расхода воды через
сопло струйного насоса к расходу
воды, подсасываемой струйным
насосом.
В. Отношение давления воды до
струйного насоса к давлению воды
после него.
С. Отношение давления воды после струйного насоса к давлению
воды до него.
D. Отношение температуры воды
после струйного насоса к температуре воды до него
Е. Отношение расхода воды, подсасываемой струйным насосом, к
расходу воды через сопло струйного насоса
А. Большая удельная комбинированная выработка электрической энергии на базе теплового потребления.
В. Большая «чувствительность» к
авариям
С. Сохранение конденсата на
ТЭЦ, что имеет особенно важ-ное
значение для электростанций
высокого давления
Стр. 224
Стр. 224
Стр. 224
Стр. 224
39
6.
7.
D. Большая плотность теплоносителя и жесткая гидравлическая
связь между всеми точками системы
Е. Возможность центрального
регулирования однородной тепловой нагрузки или определенного сочетания разных видов
нагрузки
при
одинаковом
отношении расчетных нагрузок у
абонентов, что упрощает местное
регулирование
От чего зависит выбор водяной систе- А. Условий водоснабжения тепло- Стр. 224
мы теплоснабжения закрытого или от- электроцентрали (ТЭЦ).
крытого типа? (Нужное отметить).
В. Качества водопроводной воды.
С. Химводоочистки.
D. Располагаемых источников
низкопотенциальной теплоты для
горячего водоснабжения
Е. Мощности теплоэлектроцентрали (ТЭЦ).
Что
называется
термической А. Электрическая мощность, расхо- Стр. 224
дуемая только на ГВС
нагрузкой?
В. Электрическая мощность, расходуемая непосредственно на вентиляцию
помещения
С. Электрическая мощность, расходуемая непосредственно на отопление
помещения
D.
Е. Электрическая мощность, расходуемая на отопление и вентиляцию помещения
40
Тема 1.2. Оборудование тепловых сетей
1.2.1. Трасса и профиль теплопроводов
Тепловая сеть — это система прочно и плотно соединенных между собой участков теплопроводов, по которым теплота с помощью теплоносителя (пара или горячей воды) транспортируется от источников к тепловым потребителям.
Направление теплопроводов (трасса) выбирается по тепловой карте района с учетом материалов геодезической съемки, плана существующих и намечаемых надземных и подземных сооружений, данных о характеристике грунтов, высоте стояния грунтовых вод и т.п. Следует
стремиться к прокладке магистральной трассы в районе наиболее плотной тепловой нагрузки, к
наименьшей длине теплопроводов и минимальному объему работ по сооружению сети.
Для предупреждения коррозии не рекомендуется прокладывать подземные тепловые сети в
одном проезде параллельно с трамвайными путями, а также на территориях бывших свалок,
участков, подвергающихся затоплению загрязненными жидкостями, в заболоченных местах.
Вопрос о выборе типа теплопровода (надземный или подземный) решается с учетом местных
условий и технико-экономических обоснований.
При высоком уровне грунтовых и внешних вод, большой густоте существующих подземных
сооружений на трассе проектируемого теплопровода, сильно пересеченной оврагами местности
и пересечении многоколейных железнодорожных путей в большинстве случаев отдается предпочтение надземным теплопроводам. Они обычно также применяются на территориях промышленных предприятий при совместной прокладке энергетических и технологических трубопроводов на общих эстакадах или высоких опорах. В жилых районах из архитектурных соображений обычно применяется подземная прокладка тепловых сетей.
Как правило, надземные теплопроводы долговечнее и более ремонтнопригодны по сравнению с подземными. Поэтому желательно изыскивать возможность хотя бы частичного применения в городах надземных теплопроводов на низких отдельно стоящих опорах, в первую очередь на окраинах городов, в промышленных зонах, в районах, не подлежащих застройке, и др.
В особо тяжелых грунтовых условиях (вечномерзлые грунты, просаживающиеся и заболоченные участки) должны, как правило, применяться надземные теплопроводы.
При выборе трассы теплопровода следует руководствоваться в первую очередь условиями
надежности теплоснабжения, безопасности работы обслуживающего персонала и населения,
возможностью быстрой ликвидации неполадок и аварий. По условиям безопасности работы
тепловых сетей и надежности теплоснабжения не допускается прокладка в общих каналах теплопроводов совместно с кислородопроводами, газопроводами, трубопроводами сжатого воздуха давлением выше 1,6 МПа, трубопроводами легковоспламеняющихся и ядовитых жидкостей
и газов, трубопроводами фекальной и ливневой канализации.
При проектировании подземных теплопроводов по условиям снижения начальных затрат
следует выбирать минимальное количество камер, сооружая их только в пунктах установки арматуры и приборов, нуждающихся в обслуживании. Количество требующихся камер сокращается при применении сильфонных или линзовых компенсаторов, а также осевых компенсаторов
с большим ходом (сдвоенных компенсаторов), естественной компенсации температурных деформаций.
41
Заглубление тепловых сетей от поверхности земли или дорожного покрытия должно быть до
верха перекрытия каналов и туннелей 0,5 м, до верха перекрытия камер 0,3 м, до верха оболочки бесканальной прокладки 0,7 м.
Для облегчения опорожнения (дренажа) теплопроводов их прокладывают с уклоном к горизонту.
Для защиты паропровода от попадания конденсата из конденсатопровода в период остановки
паропровода или падения давления пара после конденсатоотводчиков должны устанавливаться
обратные клапаны или затворы.
Выбранное направление трассы тепловых сетей с учетом норм приближения к сооружениям
и смежным коммуникациям наносится на план геодезической съемки с привязкой оси трассы к
существующим зданиям или другим сооружениям
По трассе тепловых сетей строится продольный профиль, на который наносят планировочные (красные) и существующие (черные) отметки земли, уровень стояния грунтовых вод, существующие и проектируемые подземные коммуникации и другие сооружения, пересекаемые
теплопроводом, с указанием вертикальных отметок этих сооружений
1.2.2. Конструкция теплопроводов
В общем случае теплопровод состоит из трех основных элементов:
рабочего трубопровода, по которому транспортируется теплоноситель и который обычно
выполняется из стальных труб, соединенных между собой с помощью сварки;
изоляционной конструкции, предназначенной для защиты наружной поверхности стального
трубопровода от коррозии и теплопровода в целом от тепловых потерь;
несущей конструкции, воспринимающей весовую нагрузку теплопровода и другие усилия,
возникающие при его работе, а также разгружающей стальной трубопровод и его изоляционную конструкцию от нагрузки окружающей среды (веса грунта, движущегося наземного транспорта, ветра и т.д.).
Конструктивное выполнение указанных элементов зависит от типа теплопровода и используемых материалов.
В зависимости от используемых материалов изоляционная конструкция теплопровода может
выполняться как в виде одного элемента, так и в виде нескольких последовательно соединенных элементов, например нескольких наложенных друг на друга слоев изоляции, каждый из
которых выполняет отдельную задачу (антикоррозионную защиту, тепловую защиту, защиту
изоляции от влаги).
Современные теплопроводы должны удовлетворять следующим основным требован-иям:
1) надежная прочность и герметичность трубопроводов и установленной на них арматуры
при ожидаемых в эксплуатационных условиях давлениях и температурах теплоносителя;
2) высокое и устойчивое в эксплуатационных условиях тепло- и электросопротивление, а
также низкие воздухопроницаемость и водопоглощение изоляционной конструкции;
3) индустриальность и сборность; возможность изготовления в заводских условиях всех основных элементов теплопровода, укрупненных до пределов, определяемых типам и мощностью
подъемно-транспортных средств; сборка теплопроводов на трассе из готовых элементов;
4) возможность механизации всех трудоемких процессов строительства и монтажа;
5) ремонтопригодность, то есть возможность быстрого обнаружения причин возникновения отказов или повреждений и устранение их и их последствий путем проведения ремонта в заданное время;
6) экономичность при строительстве и эксплуатации.
42
Все подземные теплопроводы, и в первую очередь теплопроводы бесканальные и в непроходных каналах, работают, как правило, в условиях высокой влажности и повышенной температуры окружающей среды, то есть в условиях, весьма благоприятных для коррозии металлических сооружений. Поэтому важнейшим элементом является изоляционная конструкция, назначение которой не только защита теплопровода от тепловых потерь, но, что еще более важно,
защита трубопровода от наружной коррозии. От успешного решения этой задачи непосредственно зависит долговечность теплопровода.
Из современных антикоррозионных покрытий наиболее надежным и долговечным при температуре теплоносителя до 200°С является стеклоэмалевое покрытие.
Рассмотрим подземные теплопроводы. Все конструкции подземных теплопроводов можно
разделить на две группы: канальные и бесканальные.
В канальных теплопроводах изоляционная конструкция разгружена от внешних нагрузок
грунта стенками канала. В бесканальных теплопроводах изоляционная конструкция испытывает нагрузку грунта.
Каналы сооружаются проходными и непроходными.
В настоящее время большинство каналов для теплопроводов сооружается из сборных железобетонных элементов, заранее изготовленных на заводах или специальных полигонах. Сборка
этих элементов на трассе выполняется при помощи транспортно-подъемных механизмов.
Устройство в грунте траншей для сооружения подземных теплопроводов, как правило, осуществ-ляется экскаваторами. Все это позволяет значительно ускорить строительство тепловых
сетей и снизить их стоимость
Из всех подземных теплопроводов наиболее надежными, зато и наиболее дорогими по
начальным затратам являются теплопроводы в проходных каналах.
Основное преимущество проходных каналов — постоянный доступ к трубопроводам. Проходные каналы позволяют заменять и добавлять трубопроводы, проводить ревизию, ремонт и
ликвидацию аварий на трубопроводах без разрушения дорожных покрытий и разрытия мостовых Проходные каналы применяются обычно на выводах от теплоэлектроцентралей и на основных магистралях промплощадок крупных предприятий. В этом случае в общем проходном
канале прокладываются все трубопроводы производственного назначения (паропроводы, водоводы, трубопроводы сжатого воздуха).
В крупных городах целесообразно сооружать проходные каналы (коллекторы) под основными проездами до устройства на этих проездах усовершенствованных дорожных одежд. В таких
коллекторах прокладывается большинство подземных городских коммуникаций: теплопроводы, водопроводы, силовые и осветительные кабели, кабели связи и др.
Габаритные размеры проходных каналов выбирают из условия обеспечения достаточного
прохода для обслуживающего персонала и свободного доступа ко всем элементам оборудования, требующим постоянного обслуживания (задвижки, сальниковые компенсаторы, дренажные устройства и т п.)
Проходные каналы должны быть оборудованы естественной вентиляцией для поддержания
температуры воздуха не выше 30 °С, электрическим освещением низкого напряжения (до 30 В),
устройством для быстрого отвода воды из канала.
В тех случаях, когда количество параллельно прокладываемых трубопроводов невелико (двачетыре), но постоянный доступ к ним необходим, например при пересечении автомагистралей с
усовершенствованными покрытиями, теплопроводы сооружаются в полупроходных ка налах
(рис. 1.9). Габаритные размеры полупроходных каналов выбирают из условия прохода по ним
человека в полусогнутом состоянии.
43
Высота в свету полупроходных каналов выбирается не менее
1400 мм. По удобству обслуживания полупроходные каналы значительно уступают проходным В
полупроходных каналах можно
проводить осмотр трубопроводов
и мелкий ремонт тепловой изоляции при выведенной из работы
тепловой сети Выполнять серьезный ремонт, связанный со слесарными и сварочными работами, в
полупроходных каналах практиРис. 1.9.
чески невозможно.
Большинство
теплопроводов
прокладывается в непроходных
каналах или бесканально.
Теплопроводы в непроходных каналах. Каналы собираются из унифицированных железобетонных элементов разных
размеров (рис 1.10) Для надежной и долговечной работы теплопро-вода необходима защита канала от поступления в него грунтовых или поверхностных вод. Как правило, нижнее основание
канала должно быть выше максимального уровня грунтовых вод. Для зашиты от поверхностных вод наружная поверхность канала (стены и перекрытия) покрывается оклеенной гидроизоляцией из битумных материалов.
При прокладке теплопроводов ниже максимального уровня грунтовых вод сооружаются попутные дренажи, снижающие местный уровень грунтовых вод по трассе теплопровода ниже его
основания.
Рис. 1.9.
Бесканальные теплопроводы. Бесканальные теплопроводы находят оправданное применение
в том случае, когда они по надежности и долговечности не уступают теплопроводам в
непроходных каналах и даже превосходят их, являясь более экономичными по сравнению с последними по начальной стоимости и трудозатратам на сооружение и эксплуатацию.
Все конструкции бесканальных теплопроводов можно разделить на три группы в монолитных оболочках, засыпные, литые.
Требования к изоляционным конструкциям
бесканальных теплопроводов такие же, как и к
изоляционной конструкции теплопроводов в
каналах, а именно высокое и устойчивое в эксплуатационных условиях тепло-, влаго-, воздухо- и электросопротивление.
Бесканальные теплопроводы в монолитных
оболочках. Применение бесканальных теплопроводов в монолитных оболочках — один из
Рис. 1.10.
основных путей индустриализации строительства тепловых сетей. В этих теплопроводах на
стальной трубопровод наложена в заводских
44
условиях оболочка, совмещающая тепло- и гидроизоляционные конструкции Звенья таких элементов теплопровода длиной до 12 м доставляются с завода на место строительства, где выполняется их укладка в подготовленную траншею, стыковая сварка отдельных звеньев между собой и накладка изоляционных слоев на стыковое соединение Принципиально теплопроводы с
монолитной изоляцией могут применяться не только бесканально, но и в каналах.
Современным требованиям к надежности и долговечности достаточно полно удовлетворяют
теплопроводы с монолитной теплоизоляцией из ячеистого полимерного материала типа пенополиуретана с замкнутыми порами, выполненной методом формования на стальной трубе в полиэтиленовой оболочке (типа «труба в трубе»)
Применение полимерного материала позволяет создавать изоляционную конструкцию с заранее заданными свойствами.
Павильоны и камеры подземных теплопроводов. Задвижки, сальниковые компенсаторы,
воздушники, дренажная и другая арматура подземных теплопроводов, требующая обслуживания, располагается обычно в камерах. На магистральных теплопроводах диаметром 500 мм и
выше в камерах размещаются задвижки с электро- или гидроприводом, имеющие большие наружные габариты Для создания благоприятных условий обслуживания теплопроводов с крупногабаритной арматурой камеры располагаются вне проезжей части и над ними строят надземные сооружения в виде павильонов.
Теплопроводы, работающие круглогодично, находятся в лучшем состоянии, чем работающие
сезон или периодически.
Надземные теплопроводы обычно укладываются на отдельно стоящих опорах (низких или
высоких), на вантовых конструкциях, на эстакадах и т. п.
1.2.3. Теплоизоляционные материалы и конструкции
Важное значение в устройстве теплопровода имеет тепловая изоляция. От качества изоляционной конструкции теплопровода зависят не только тепловые потери, но, что не менее важно,
его долговечность. При соответствующем качестве материалов и технологии изготовления тепловая изоляция может одновременно выполнять роль антикоррозионной защиты наружной поверхности стального трубопровода. К таким материалам, в частности, относятся полиуретан и
производные на его основе — полимербетон и бион.
Основные требования к теплоизоляционным конструкциям заключаются в следующем:
низкая теплопроводность как в сухом состоянии, так и в состоянии естественной влажности;
--малое водопоглощение и небольшая высота капиллярного подъема жидкой влаги;
--малая коррозионная активность;
--высокое электрическое сопротивление;
--щелочная реакция среды (рН > 8,5);
--достаточная механическая прочность.
Требования к теплоизоляционным материалам и конструкциям подземных теплопроводов
существенно отличаются от требований к теплоизоляционным материала для теплопроводов,
расположенных в помещениях электростанций, котельных или производственных цехов.
Так, основными требованиями для теплоизоляционных материалов паропроводов электростанций и котельных являются низкая теплопроводность и высокая температуростойкость. Такие материалы обычно характеризуются большим содержанием воздушных пор и малой объемной плотностью.
Одно из основных требований к теплоизоляционным материалам для подземных теплопроводов заключается в малом водопоглошении. Поэтому высокоэффективные теплоизоляционные
45
материалы с большим содержанием воздушных пор, легко впитывающие влагу из окружающего грунта, как правило, непригодны для подземных теплопроводов.
Выбор теплоизоляционной конструкции и ее размеров зависит от типа теплопровода и располагаемых исходных материалов и выполняется на основе технико-экономических расчетов.
При современных масштабах теплофикации и централизованного теплоснабжения проблема
тепловой изоляции тепловых сетей имеет большое значение.
Ежегодные тепловые потери действующих в настоящее время систем теплофикации и централизованного теплоснабжения могут быть оценены в 800 млн ГДж/год, то есть в 8 % количества передаваемой теплоты.
Кроме снижения теплопотерь тепловая изоляция
облегчает обслуживание оборудования теплопроводов вследствие понижения температуры воздуха в
подземных камерах и проходных каналах, а также
устраняет опасность ожогов обслуживающего персонала. Одновременно со снижением тепловых потерь уменьшается падение температуры теплоносителя вдоль теплопровода, что повышает качество и
экономичность теплоснабжения.
Очень важно сохранение теплоизоляционного
материала в сухом состоянии. При увлажнении возрастает теплопроводность теплоизоляции, а основРис. 1.11.
ными требованиями для теплоизоля-ционных материалов паропроводов электростанций и котельных
являются низкая теплопроводность и высокая температуростойкость. Такие материалы обычно характеризуются большим содержанием воздушных пор
и малой объемной плотностью.
1.2.4. ОПОРЫ
Опоры являются ответственными деталями теплопровода. Они воспринимают усилия от трубопроводов и передают их на несущие конструкции или
грунт. При сооружении теплопроводов применяют опоры двух типов: свободные и неподвижные.
Свободные опоры воспринимают вес трубопровода и обеспечивают его свободное перемещение
при температурных деформациях.
Неподвижные опоры фиксируют положение труРис. 1.13.
бопровода в определенных точках и воспринимают
усилия, возникающие в местах фиксации под действием температурных деформаций и внутреннего давления.
При бесканальной прокладке обычно отказываются от установки свободных опор под трубопроводами во избежание неравномерных просадок и дополнительных изгибающих напряжений.
В этих теплопроводах трубы укладываются на нетронутый грунт или тщательно утрамбованный слой песка.
Рис. 1.12.
46
Рис. 1.14.
№
п/п
1.
2.
При расчете изгибающих напряжений и деформаций трубопровод,
лежащий на свободных опорах, рассматривается как многопролетная
балка.
По принципу работы свободные опоры делятся на скользящие, роликовые, катковые и подвесные. Некоторые конструкции
свободных опор приведены на рисунках 1.11÷1.13.
В некоторых случаях, когда по условиям размещения трубопроводов относительно несущих конструкций скользящие и катящие опоры не могут быть установлены, применяют подвесные опоры (рис.
1.14).
Недостатком простых подвесных опор (рис. 1.14, а ) является деформация (перекосы и изгибы) труб вследствие различной амплитуды подвесок, находящихся на различном расстоянии от неподвижной опоры, из-за разных углов поворота.
Контрольные вопросы к теме 1.2
Вопрос
Ответ
Из каких элементов состоит теплопро- А. Из несущей конструкции.
вод?
В. Из рабочего трубопровода.
С. Из подземной камеры.
D. Из изоляционной конструкции.
Е. Из железобетонного лотка.
На какие группы делятся все конструк- А. Полузасыпные.
ции бесканальных теплопроводов?
В.Засыпные
Консультации
Стр. 224
Стр.224
С. Литые.
D. Сварные.
Е. В монолитных оболочках.
3.
Перечислите основные требования к А. Достаточная механическая проч- Стр. 224
ность.
теплоизоляционным конструкциям
В. Высокое электрическое сопротивление
С. Низкое электрическое сопротивление
D. Малая коррозионная активность
Е. Низкая теплопроводность как в
сухом состоянии, так и в состоянии
естественной влажности
47
РАЗДЕЛ 2. ОТОПЛЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЯ И КОНДЕНЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА
Тема 2.1. Системы водяного отопления
2.1.1. Общие сведения об отоплении
Отопление поддерживает в помещении на определенном уровне температуру воздуха и
внутренних поверхностей ограждающих конструкций. В помещении обеспечивается тепловой
комфорт — оптимальная температурная обстановка, благоприятная для жизни и деятельности
людей в холодное время года.
Отопление — один из видов инженерного (технологического) оборудования здания и, кроме
того, является отраслью строительной техники.
Монтаж стационарной установки отопления производится в процессе возведения промышленного, жилого и других видов зданий, ее элементы увязываются со строительными конструкциями и сочетаются с интерьером помещений. Функционирование отопления характеризуется определенной периодичностью в течение года и изменчивостью использования мощности
установки, зависящей прежде всего от метеорологических условий в холодное время года. При
понижении температуры наружного воздуха и усилении ветра должна увеличиваться, а при повышении температуры наружного воздуха и воздействии солнечной радиации уменьшаться
теплоподача от отопительных установок в помещения. Изменение интенсивности внешнего
воздействия на здание может также сочетаться с неравномерным поступлением тепла от внутренних производственных и бытовых источников, что требует дополнительного регулирования
действия отопления.
Очевидно, что для создания и поддержания теплового комфорта в помещениях зданий требуются технически совершенные отопительные установки. И чем суровее климат местности и
выше требования к обеспечению благоприятных условий в здании, тем более мощным и надежным должно быть отопление.
Состояние воздушной среды в помещениях в холодное время года обусловливается действием не только отопления, но и вентиляции. Отопление и вентиляция совместно обеспечивают в
помещениях, помимо температуры, определенные влажность, подвижность, давление, состав и
чистоту воздуха. В производственных и сельскохозяйственных сооружениях, во многих гражданских зданиях отопление и вентиляция неотделимы, они взаимно создают требуемые санитарно-гигиенические условия, способствуют снижению числа заболеваний, улучшению самочувствия людей и повышению производительности их труда.
Не только люди, но и животные, птицы и растения, а также сами здания и продукты труда
людей требуют для поддержания своего нормального состояния надлежащих температурных
условий. Недостаточно отапливаемые здания быстрее разрушаются вследствие нарушения необходимого температурно-влажностного режима их конструкций. Технологический процесс
получения и хранения ряда продуктов, изделий и веществ (точных приборов и ламп, пряжи и
тканей, кинопленки и стекла, муки и бумаги и т. д.) требует строгого поддержания заданной
температуры помещений.
Изучение темы «Отопление» предусматривает получение знаний по конструкциям, принципам действия и характерным свойствам различных систем отопления, используемых в современной отечественной отопительной технике, освоение основ проектирования и научных методов расчета и регулирования отопления.
При действии системы отопления тепло передается от теплового источника в помещение. В
помещении, как пространстве с неоднородным полем температуры, возникает теплообмен между отопительными приборами, внутренними и наружными ограждениями и людьми. При этом
48
должна быть создана тепловая обстановка, благоприятная для хорошего самочувствия и продуктивной деятельности людей.
Организм человека непрерывно выделяет некоторое количество тепла, зависящее от интенсивности работы и теплообмена с окружающей средой.
Система терморегуляции человека в состоянии поддерживать равенство между тепловыделением и теплопотерей организма в пределах tв= 14—230C. При более низкой или высокой температуре воздуха в теле человека может наблюдаться недостаток или накопление тепла, вызывающие переохлаждение или перегревание организма. Нормальное тепловое состояние человека при этом нарушается, а условия, в которых он находится, называются дискомфортными.
Интенсивность теплоотдачи с поверхности тела человека зависит не только от температуры
воздуха tв, но и от средней температуры τп поверхностей ограждений и отопительного прибора,
обращенных в помещение, расположение (относительно человека) и размеры которых определяют радиационную температуру помещения tR. Сочетание этих температур считается комфортным, если большинство людей в помещении положительно оценивает свое физиологическое состояние.
Для нормального самочувствия человека оказывается также полезным изменение температуры воздуха в течение дня в связи с изменением интенсивности обмена веществ и деятельности.
В учреждениях целесообразно поддерживать с утра температуру 190C, повышая ее до 210C перед обедом и понижая после обеда до 180C. В жилых помещениях рекомендуется периодически
изменять температуру в течение дня и понижать ее на 2—3°С ночью.
Организм человека не приспособлен к неравномерному охлаждению. При адаптации к тепловой обстановке помещения человек ощущает изменение температуры на 0,5—1°С; неравномерное нагревание и охлаждение отдельных участков поверхности тела вызывает простудные
заболе-вания. Эти факторы, связанные с физиологическим воздействием окружающей среды на
человека, необходимо учитывать при расположении отопительных приборов в помещении и
выборе режима действия отопления.
Следовательно, основная роль отопления заключается в обеспечении благоприятного самочувствия и высокой жизнедеятельности людей путем создания комфортной температурной обстановки в помещении в холодное время года, то есть поддержанием достаточно равномерной
температуры воздуха и определенной температуры внутренней поверхности ограждений и отопительных приборов.
2.1.2.. Затрата тепла на отопление
В холодное время года в помещении для поддержания заданной температуры должно существовать равенство между количеством теряемого и поступающего тепла. Потеря тепла вызвана
теплопередачей через наружные ограждения, нагреванием холодного воздуха, проникающего
снаружи или подаваемого для вентиляции, нагреванием поступающих холодных транспортных средств, изделий, одежды и материалов, эндотермическими технологическими процессами
(например, при испарении влаги).
Тепло в помещение поступает от людей, бытового и технологического оборудования и процессов, источников искусственного освещения, нагретых материалов, изделий и приточного
вентиляционного воздуха, солнечной радиации. Величина каждой из перечисленных статей
расхода и прихода тепла изменяется в течение рабочего дня, суток, недели и всего холодного
периода года (отопительного сезона), причем потери тепла в общем заведомо возрастают по
мере понижения температуры наружного воздуха.
49
Для каждой местности на основании многолетних наблюдений выбирается, как ее называют,
расчетная для отопления температура наружного воздуха. При этой сравнительно низкой температуре потери тепла достигают своей расчетной величины, близкой к максимально возможной (при абсолютно минимальной температуре).
Теплопоступления имеют переменный характер даже в течение рабочего дня; возможно
кратковременное возрастание их до величины, составляющей значительную часть теплопотерь
и даже превышающей последние. В нерабочее время, особенно ночью и в праздничные дни, попоступление тепла сокращается, а иногда и совсем отсутствует. Для каждого помещения устанавливается расчетный минимум теплопоступлений, устойчивый в течение определенного промежутка времени.
В помещениях с постоянным рабочим режимом (например, в жилых, некоторых промышленных и сельскохозяйственных зданиях) наибольшая затрата тепла на отопление (обычно в
течение одного часа) определяется как разность между расчетными теплопотерями и минимальными теплопоступлениями.
В помещениях с переменным режимом (например, в общественных, большинстве промышленных зданий) рассматриваются два периода: рабочий, когда теплопотери могут превышать
теплопоступления (отопление необходимо) или, наоборот, теплопотери всегда меньше теплопоступлений (отопление не требуется), и нерабочий, когда отопление обычно необходимо. Отопление, действующее в нерабочее время, называется дежурным. При дежурном отоплении температура воздуха в целях экономии тепла может понижаться против рабочей до минимально
возможной по условиям эксплуатации помещения (например, в «сухом» промышленном помещении до температуры +50C).
Сопоставление расчетных часовых теплопотерь и теплопоступлений, описанное выше, называется сведением теплового баланса помещения.
Во всех случаях, когда в течение расчетного часа получается отрицательный тепловой баланс, возникает потребность в отоплении помещения и определяется расчетный расход тепла на
отопление.
Расчетный расход тепла на отопление обусловливает тепловую мощность отопительной
установки, причем по мере уменьшения расчетных теплопоступлений при прочих равных условиях эта мощность будет возрастать.
При эксплуатации отопительной установки выбранной тепловой мощности текущие затраты
тепла в большинстве случаев меньше расчетного значения. Расчетной величины затраты тепла
достигают только при расчетной температуре наружного воздуха, и тогда тепловая мощность
отопительной установки используется целиком. Текущие — уменьшенные затраты тепла на
отопление имеют место в течение почти всего времени отопительного сезона в связи с уменьшением теплопотерь, а также при увеличении теплопоступлений против расчетных величин. В
это время тепловая мощность отопительной установки должна использоваться частично. На
практике тепловой поток от отопительной установки в помещение сокращается путем регулирования температуры и количества теплоносителя, а также уменьшения количества используемого топлива.
2.1.3. Характеристика систем отопления
К отопительной установке, как одной из строительно-технологических установок здания,
предъявляются разнообразные требования. Все требования, наиболее полно выражающиеся
применительно к помещениям постоянного или длительного пребывания людей, можно разделить на пять групп:
50
1 — санитарно-гигиенические — поддержание определенной и равномерной температуры во
времени, в плане и по высоте помещения без усиленной подвижности воздуха, а также ограничение температуры поверхности отопительных приборов;
2 — экономические — ограничение первоначальной стоимости и стоимости эксплуатации,
уменьшение расхода металла;
3 — строительные — соблюдение соответствия архитектурно-планировочному решению помещения, размещение отопительных элементов в увязке, а иногда совмещенно со строительными конструкциями, ограничение срока выполнения монтажных работ, осуществление ремонта
без повреждения основных конструкций здания;
4 — монтажные — изготовление минимального числа унифицированных и обезличенных
деталей и узлов в заводских условиях, сокращение затрат ручного труда при сборке в целях повышения производительности труда;
5 — эксплуатационные — обеспечение долговечности, простоты и удобства управления и
ремонта, бесшумности и безопасности действия, тепловой надежности.
Понятие тепловая надежность выражает требование выполнения отопительной установкой
своего назначения в течение всего отопительного сезона. Установка должна обладать способностью передавать в каждое отапливаемое помещение изменяющееся количество тепла в соответсттвии с теплопотребностью.
Деление требований на пять групп является до некоторой степени условным, так как в эти
группы входят требования, относящиеся как к периоду строительства, так и эксплуатации зданий.
Отопительная установка для осуществления возлагаемых на нее задач выполняется из отдельных технологически связанных частей, составляющих систему отопления. Система отопления — это комплекс конструктивных элементов, предназначенных для получения, переноса и
передачи необходимого количества тепла во все обогреваемые помещения.
Основные конструктивные элементы системы отопления (рис. 2.1):
теплообменник 1 — элемент для получения тепла при сжигании топлива или от другого источника 4; отопительный прибор 2 — элемент для передачи тепла в помещение; теплопровод 3
— элемент для переноса тепла от теплообменника к отопительному прибору.
Перенос тепла может осуществляться при помощи жидкой или газообразной среды. Жидкая
(вода) или газообразная (пар, воздух, газ) среда, перемещающаяся в системе отопления, называется теплоносителем. В зависимости от вида теплоносителя системы отопления подразделяются на водяные, паровые, воздушные и газовые. При использовании для отопления электричества тепло может переноситься также через
твердую среду.
Системы отопления подразделяются на две группы: местные и центральные. В местных системах
для отопления одного помещения все три основных
элемента конструктивно объединены в одной установке, непосредственно в которой происходят получение, перенос и передача тепла в помещение.
Теплопереносящая среда нагревается горячей во2.1.
дой, паром, электричеством или при сжигании какого-либо топлива, например в печке. Передача тепла
осуществляется излучением и свободной или вынужденной конвекцией. В местной системе отопле-
51
ния с использованием электричества теплоперенос может осуществляться без теплоносителя —
непосредственно через твердую среду.
Центральными называются системы, предназначенные для отопления нескольких помещений из единого теплового центра. Теплообменник и приборы таких систем отопления отделены
друг от друга: теплоноситель нагревается в теплообменнике, находящемся в тепловом центре,
перемещается по теплопроводам в отдельные помещения и, передав тепло через отопительные
приборы в них, возвращается в тепловой центр.
К центральным относятся системы водяного, парового и воздушного отопления.
Характерным примером центральной системы отопления является система водяного отопления
здания с собственной котельной. Центральная система отопления может быть районной, когда
группа зданий отапливается из центральной тепловой станции. Теплообменник и отопительные
приборы системы здесь также разделены· теплоноситель нагревается в теплообменнике, находящемся на тепловой станции, перемещается по наружным и внутренним теплопроводам в отдельные помещения каждого здания и, передав тепло через отопительные приборы в них, возвращается на станцию.
По способу создания циркуляции воды различаются системы водяного отопления с естественной циркуляцией (гравитационные системы) и с механическим побуждением циркуляции
воды при помощи насосов (насосные системы). В гравитационной (лат. gravitas — тяжесть) системе используется различие в плотности воды, нагретой до различной тем-пературы. В системе с неоднородным распределением плотности под действием гравитационного поля Земли
возникает естественное движение воды.
В насосной системе используется электрический насос для повышения гидравлического давления; в системе создается вынужденное движение воды в дополнение к гравитационному.
Системы водяного отопления в зависимости от схемы соединения труб с отопительными
приборами называются однотрубными и двухтрубными. В каждом стояке или ветви однотрубной системы приборы соединяются одной трубой и вода протекает последовательно через все
приборы. В двухтрубной системе каждый прибор отдельно присоединяется к двум трубам —
подающей и обратной, и вода протекает через него независимо от других приборов.
Как я уже говорил, в настоящее время паровые системы отопления практически не применяются из-за экономически невыгодного использования пара.
Нагревание воздуха, служащего теплоносителем, от температуры помещения до температуры, обычно не превышающей 700С, происходит в специальных отопительных приборах — калориферах. Калориферы изнутри могут обогреваться паром, водой, электричеством или горячими газами; система воздушного отопления соответственно называется водовоздушной, паровоздушной, электровоздушной, газовоздушной.
Системы водяного отопления кроме того разделяются на низкотемпературные с предельной
температурой горячей воды tг=1050C и высокотемпературные — больше 105°С. Максимальное
значение температуры воды ограничено в настоящее время 1500C.
Теплопроводы систем водяного отопления (рис. 2.2) подразделяются на магистрали, подающие горячую воду к стоякам (подающие магистрали 1) и отводящие охлажденную воду от стояков к теплообменникам (обратные магистрали 2), и стояки, подающие 3 и обратные 4, которые
соединяют магистрали с отопительными приборами 5 или с горизонтальными ветвями 6.
Системы водяного отопления в зависимости от схемы соединения труб с отопительными
приборами называются однотрубными и двухтрубными. В каждом стояке или ветви однотрубной системы приборы соединяются одной трубой и вода протекает последовательно через все
52
приборы. В двухтрубной системе каждый прибор отдельно присоединяется к двум трубам —
подающей и обратной, и вода протекает через него независимо от других приборов.
Рис. 2.2.
По вертикальному или горизонтальному положению труб, соединяющих отопительные приборы, системы делятся на вертикальные со стояками (рис. 2.2, а—в) и горизонтальные с ветвями 6 (рис. 2.2, г, д).
В зависимости от места прокладки магистралей различаются системы с верхней разводкой
(рис. 2.2,а), когда подающая магистраль 1 располагается выше отопительных приборов 5; с
нижней разводкой (рис. 2.2, б), когда подающая 1 и обратная 2 магистрали прокладываются
ниже приборов 5; с «опрокинутой» циркуляцией воды (рис. 2.2, в), когда подающая магистраль
1 находится ниже, а обратная 2 выше приборов 5.
Движение воды в подающей и обратной магистралях может совпадать по направлению и
быть встречным. В зависимости от этого системы именуются системами с тупиковым (встречным) и с попутным движением воды в магистралях. На рис. 2.2, а стрелками на линиях, изображающих магистрали, показано попутное движение воды: вода и в подающей и в обратной магистралях движется в одном и том же направлении; на рис. 2.2, б, в — тупиковое движение воды: вода в подающей магистрали течет в одном, а в обратной — в противоположном направлении.
При встречном движении воды в последовательно соединенных трубами двух частях каждого отопительного прибора система носит название бифилярной (двухпоточной). На рис. 2.2, д
показаны две ветви 6 горизонтальной бифилярной системы. Бифилярной может быть и вертикальная система с нижней разводкой по рис. 1.7, б.
На рис. 2.3 изображены основные приборные узлы трех типов однотрубных стояков 1 вертикальных систем водяного отопления.
Все три типа однотрубных стояков используются и в вертикальных, и в горизонтальных системах. В однотрубном проточном стояке первого типа (рис. 2.3, а) отсутствуют краны для регулирования теплопередачи отопительных приборов 7. В
Рис. 2.3.
однотрубном стояке второго типа с постоянно действующими (проточными) замыкающими участками 2 (рис. 2.3,6) устанавливают регулирующие краны 3 у приборов. В однотрубном проточном регулиру-
53
емом стояке третьего типа (рис. 2.3., в) имеются обход-ные участки 8 для пропуска воды при
регулировании теплопередачи приборов трехходовыми кранами 4.
В двухтрубном стояке каждый отопительный прибор 7 присоединяют отдельно к подающей
трубе 5 и обратной трубе 6 (рис. 2.3, г). По подающей трубе подводится горячая вода, по обратной — отводится охлажденная вода от приборов.
2.1.4. Выбор системы отопления здания
При выборе системы отопления здания необходимо учитывать особенности его теплового
режима. Это прежде всего действие инфильтрации наружного воздуха под влиянием сил гравитации и ветра, а также солнечной радиации и особенностей технологических тепловыделений.
Зимой вследствие инфильтрации наружного воздуха переохлаждаются нижние этажи, поэтому в многоэтажных зданиях целесообразно применять системы отопления с подачей теплоносителя снизу вверх (с «опрокинутой» циркуляцией). Лестничные клетки, лифтовые шахты и
холлы должны отапливаться в основном внизу. Необходимы интенсивный обогрев вестибюлей,
устройство теплых тамбуров, нагревание пола.
Охлаждающее действие инфильтрации обусловлено ориентацией ограждений помещения и
зависит от направления и скорости ветра. В связи с этим желательно предусматривать пофасадное разделение системы отопления, что позволяет регулировать теплоотдачу приборов в зависимости от скорости и направления ветра, температуры наружного воздуха, интенсивности
солнечной радиации. Такое разделение системы не исключает необходимости индивидуального
ручного или автоматического регулирования теплопередачи отопительных приборов в отдельных помещениях в связи с разнообразием режимов бытовых и технологических тепловыделений.
Система отопления может использоваться для охлаждения помещений в теплый период года.
В этом случае предпочтительно применять потолочную панельно-лучистую или конвекторную
систему с таким расположением оребрённой поверхности, которое исключает образование холодных потоков воздуха вдоль пола.
При совмещенных системах, когда наряду с отоплением в здании предусмотрено кондиционирование воздуха, система отопления в основном предназначается не для компенсации теплопотерь, а для локализации охлаждающего влияния наружных ограждений, особенно окон.
Могут быть и другие случаи учета теплового режима при выборе отопления. Например, при
строительстве в районах вечной мерзлоты, когда необходимо сохранить мерзлый грунт в основании здания, приходится отказываться от «нижней» (в подполье первого этажа) прокладки магистралей в системе.
В то же время при обогреве теплиц требуется обеспечить нужное нагревание грунта и т. д.
Следовательно, устройства для обогрева помещений и система Отопления должны выбираться
с учетом специфики теплового режима отдельных помещений и здания, так как только в этом
случае система отопления сможет выполнить свою основную роль — обеспечение во всех помещениях здания комфортной, требуемой по функциональному назначению, тепловой обстановки в холодный период года.
2.1.5. Отопительные приборы
Отопительные приборы-- один из основных элементов систем отопления, предназначенный
для теплопередачи от теплоносителя в обогреваемые помещения.
Все отопительные приборы по преобладающему способу теплоотдачи делятся на три группы:
54
1. Радиационные приборы, передающие излучением не менее 50 % общего теплового потока.
К первой группе относятся потолочные отопительные панели и излучатели.
2. Конвективно-радиационные приборы, передающие конвекцией от 50 до 75 % общего теплового потока. Вторая группа включает радиаторы секционные и панельные, гладкотрубные
приборы, отопительные панели.
3. Конвективные приборы, передающие конвекцией не менее 75 % общего теплового потока.
К третьей группе принадлежат конвекторы и ребристые трубы.
Рис. 2.4.
В эти три группы входят отопительные приборы пяти основных видов (рис. 2.4): радиаторы
секционные и панельные, гладкотрубные приборы (эти три вида приборов имеют гладкую
внешнюю поверхность), конвекторы, ребристые трубы (имеют ребристую поверхность). К приборам с ребристой внешней поверхностью относятся также калориферы, применяемые для
нагревания воздуха в системах воздушного отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.
Рис. 2.5.
По используемому материалу различают металлические, комбинированные и неметаллические отопительные приборы. Металлические приборы выполняют в основном из cepогo чугуна
и стали (листовой стали и стальных труб). Применяют также медные трубы, листовой и литой
алюминий и другой металл.
Радиатором называется конвективно-радиационный отопительный прибор, cостоящий либо
из отдельных колончатых элементов секций с каналами круглой или эллипсообразной формы,
либо из плоских блоков с каналами колончатой или змеевиковой формы. Внешний вид различных отопительных приборов показан на рис. 2.5.
Распространение стальных радиаторов связано с необходимостью применения коррозионностойкой холоднокатаной листовой стали. При изготовлении из обычной стали срок службы ра-
55
диаторов сильно сокращается изза интенсивной внутренней коррозии. Область их применения
ограничена системами отопления со специально обработанной
(деаэрированной) водой. Их не
разрешается также применять в
помещениях с агрессивной воздушной средой. Гладкотрубным называют конвективно-радиационный отопительный прибор,
состоящий из нескольких соединенных вместе стальных труб, образующих каналы для теплолоносителя змеевиковой (рис. 2.6, а) или регистровой (рис. 2.6, б) формы. В регистре при параллельном соединении горизонтальных труб поток теплоносителя делится с уменьшением
скорости егo движения. В змеевике трубы соединены последовательно, и скорость движения
теплоносителя не изменяется по всей длине прибора.
Гладкотрубные приборы характеризуются высокими значениями коэффициента теплопередачи, их легко очищать от ныли. Вместе с тем эти стальные толстостенные приборы тяжелы и
громоздки, занимают много места, их внешний вид не соответствует современным требованиям, предъявляемым к интерьеру помещений.
Их применяют в тех случаях, когда
не могут быть использованы отопительные приборы других видов
(например, для обогревания производственных помещений, особенно,
Рис.2.7.
2.7.
Рис.
при значительном выделении пыли,
гаражей, световых фонарей).
Ребристой трубой называют конвективный прибор, представляющий
собой фланцевую чугунную трубу,
наружная поверхность которой покрыта совместно отлитыми тонкими ребрами (рис. 2.7).
Площадь внешней поверхности ребристой трубы во многo раз больше, чем площадь поверхности гладкой трубы таких же диаметра и длины. Это придает отопительному прибору компактность. Кроме тогo, пониженная температура поверхности ребер при использовании высокотемпературного теплоносителя, сравнительная простота изготовления и нeвысокая стоимость
способствуют применению этого малоэффективного в теплотехническом отношении и многометалльного прибора (показатель теплового напряжения металла
К недостаткам ребристых труб относятся также неэстетичный внешний вид, малая механическая прочность ребер и трудность очистки от пыли.
Калорифер—это компактный прибор значительной площади (от 10 до 140 м2), образованной
несколькими рядами сребрённых труб. Трубы заключены в кожух с отверстиями для входа и
выхода нaгpeвaeмoгo воздуха. В отличие от других отопительных приборов калорифер предназначен в первую очередь для теплопередачи при вынужденной конвекции воздуха, создаваемой
вентилятором. Коэффициент теплопередачи достигает при этом cpaвнительно высоких значений. Кроме тогo, калорифер используют в условиях естественной конвекции (подобно высокому конвектору) для нaгревания воздуха непосредственно в помещении.
Конвектор состоит из двух элементов трубчато-ребристого нагревателя и кожуха (рис. 2.8).
56
Кожух
декорирует
нагреватель и способствует
повышению теплопередачи
благодаря увеличению подвижности воздуха у поверхности
нагревателя.
Конвектор с кожухом (рис.
2.8, а) передает в помещение конвекцией 90÷95%
общего теплового потока.
Прибор,
в
котором
функции кожуха выполняет
оребрение нагревателя, называют конвектором без кожуха (рис. 2.8, б). Нагреватель выполняют
из стали, чугуна, алюминия и других металлов, кожух из листовых материалов (стали, асбестоцемента и др.). На рисунке показаны нагреватели со стальными трубами (обычно Dy 20 мм).
Конвекторы обладают сравнительно низкими теплотехническими показателями, особенно
при использовании в двухтрубных системах отопления, поэтому используются в редких случаях.
2.1.6. Тепловые пункты
Основное назначение тепловых пунктов (подстанций) заключается в установлении и поддержании параметров теплоносителя (давления, температуры и расхода) на заданном уровне,
необходимом для надежной и экономичной работы теплопотребляющих установок, питаемых
от подстанции.
Схемы и оборудование тепловых подстанций зависят от вида теплоносителя и характера
теплопотребляющих установок.
При паровом теплоносителе основное оборудование тепловых подстанций (ТП) состоит из
паровых коллекторов, приборов для регулирования и контроля параметров пара (давления,
температуры, расхода), теплообменников для использования пролетного пара и пара вторичного вскипания, конденсатосборных баков и насосных установок для откачки конденсата.
При водяном теплоносителе основное оборудование тепловых подстанций состоит из водоструйных (элеваторных) и центробежных насосов, водоводяных теплообменников, аккумуляторов горячей воды, приборов для регулирования и контроля параметров сетевой воды, приборов
и устройств для защиты от коррозии и накипеобразования местных установок горячего водоснабжения.
Тепловые подстанции оснащаются приборами контроля и учета теплоты и теплоносителя, а
также автоматическими устройствами для регулирования отпуска теплоты и поддержания заданных параметров теплоносителя в абонентских установках.
Тепловые пункты (подстанции) сооружаются как местные — для каждого здания, так и
групповые — для группы зданий; ГТП широко применяются на промышленных предприятиях,
а также в районах жилой застройки.
Последнее обусловлено часто не столько технико-экономическими соображениями, сколько
требования-ми выноса насосов из подвалов жилых и общественных зданий для снижения шума
в этих зданиях до нормируемого уровня.
Сооружение ГТП улучшает управление крупными системами теплоснабжения, а в условиях
недостаточного оснащения жилых зданий средствами контроля, регулирования и учета тепловой энергии и теплоносителя позволяет выполнять эти функции на групповом уровне. Но при
57
этом в жилых районах возрастают затраты на сооружение коммуникаций между ГТП и абонентскими установками. Целесообразность сооружения ГТП, а также оптимальная степень концентрации тепловой нагрузки на ГТП, то есть оптимальное количество ГТП для данного конкретного микрорайона, должны определяться технико-экономическим расчетом.
Принципиальная схема системы нacocногo водяного отопления при местном теплоснабжении от собственной водогрейной котельной в отапливаемом здании показана на рис. 2.9, а. Воду, нагреваемую в котлах, перемещает циркуляционный насос, включенный в общую подающую или обратную магистраль, к которой, как изображено на схеме, присоединен также расширительный бак. Систему заполняют водой из водопровода.
Рис. 2.9.
При централизованном водяном теплоснабжении применяют три способа присоединения системы нacocнoгo водяного отопления к наружным теплопроводам.
Независимая схема присоединения системы нacocногo водяного отопления (см. рис. 2.9, б)
близка по своим элементам к схеме при местном теплоснабжении (см. рис. 2.9, а). Лишь котлы
заменяют теплообменниками и систему заполняют деаэрированной водой (лишенной
pacтвopeннoгo воздуха) из наружной тепловой сети, используя высокое давление в ней или специальный подпиточный насос, если это давление недостаточно высоко.
Воду для заполнения системы, как правило, забирают из обратного теплопровода (смотри
рисунок). Возможна, однако, подача воды и из подающего теплопровода, если давление высокотемпературной воды, передающееся при этом в систему, допустимо для всех ее элементов.
При независимой схеме создается местный теплогидравлический режим в системе отопления
при пониженной температуре греющей воды (tг<t1).
58
Первичная вода после теплообменников должна иметь температуру выше температуры обратной воды в системе отопления (t2>t0). Если, например, расчетная температура t0=700С, то для
сокращения площади нагревательной поверхности теплообменников температура t2 должна
быть не ниже 750С.
Независимую схему присоединения применяют, когда в системе не допускается повышение
гидростатического давления (по условию прочности элементов системы отопления и, прежде
вceгo, отопительных приборов) до давления, под которым находится вода в нaружном обратном
теплопроводе. Система отопления при независимой схеме служит дольше, чем система с местной котельной, вследствие уменьшения коррозионной активности воды.
Зависимая схема присоединения системы отопления со смешением воды (см. рис. 2.9, в)
проще по конструкции и в обслуживании. Стоимость ее ниже стоимости независимой схемы,
благодаря исключению таких элементов, как теплообменники, расширительный бак и подпиточный насос, функции которых выполняются централизованно на тепловой станции
Смешение обратной воды из системы отопления с высокотемпературной водой из наружногo
подающего теплопровода осуществляют при помощи смесительного нacoса или водоструйного
элеватора. Насосная смесительная установка имеет преимущество перед элеваторной. Ее КПД
выше, в случае аварийного повреждения наружных теплопроводов возможно, как и при независимой схеме присоединения, сохранение циркуляции воды в системе отопления.
Смесительный насос можно применять в системах отопления со значительным гидравлическим сопротивлением, тогда как при использовании элеваторной смесительной установки потери давления в системе должны быть сравнительно небольшими. Водоструйные элеваторы получили широкое распространение благодаря безотказному и бесшумному действию.
Недостатком зависимой схемы присоединения со смешением является незащищенность системы от повышения в ней гидростатического давления, непосредственно передающегося через
обратный теплопровод, до значения, опасного для целостности отопительных приборов и арматуры.
Зависимая прямоточная схема присоединения системы отопления к наружным теплопроводам наиболее проста по конструкции и в обслуживании. В системе отсутствуют тaкие элементы, как теплообменник или смесительная установка, циркуляционный и подпиточный насосы,
расширительный бак (см. рис. 2.9, г).
Недостатками зависимой прямоточной схемы являются невозможность мecтнoгo регулирования температуры горячей воды и зависимость теплового режима здания от температуры воды
в наружном подающем теплопроводе.
При централизованном теплоснабжении с применением независимой и зависимых схем присоединения в системе отопления циркулирует деаэрированная вода. Это не только упрощает
удаление воздуха из системы (фактически удаление воздушных скоплений проводят только в
пусковой период после монтажа и ремонта), но и увеличивает срок ее службы.
2.1.7. Элеваторы
Элеватор--это водоструйный насос, предназначенный для установки в тепловых пунктах.
Элеватор служит для снижения температуры воды в местной системе отопления и создания в ней необходимого
циркуляционного напора.
59
Рис. 2.10. Схема и внешний вид водоструйного элеватора: 1 -- сопло; 2 -- камера всасывания; 3 -- смесительный конус; 4 -- горловина; 5 – диффузор.
Водоструйный элеватор получил распространение как дешевый, простой и надежный в эксплуатации аппарат. Он сконструирован так, что подсасывает охлажденную воду для смешения
с высокотемпературной водой и передает часть давления, создаваемого сетевым насосом на
тепловой станции, в систему отопления для обеспечения циркуляции воды.
Водоструйный элеватор (рис. 2.10) состоит из конусообразного сопла 1, через которое со
значительной скоростью протекает высокотемпературная вода при температуре t1 в количестве
G1 , камеры всасывания 2, куда поступает охлажденная вода при температуре t0 в количестве
G0, смесительного конуса 3 и горловины 4, где происходит смешение и выравнивание скорости
движения воды, и диффузора 5.
Bокpyг струи воды, вытекающей из отверстия сопла с высокой скоростью, создается зона
пониженного давления, благодаря чему охлажденная вода перемещается из обратной мaгистрали системы в камеру всасывания. В горловине струя смешанной воды двигается с меньшей, чем
в отверстии сопла, но еще со значительной скоростью. В диффузоре при постепенном увеличении площади поперечного сечения по eгo длине гидродинамическое (скоростное) давление падает, а гидростатическое нарастает. За счет разности гидростатического давления в конце диффузора и в камере всасывания элеватора создается циркуляционное давление, необходимое для
действия системы отопления.
Одним из недостатков водоструйного элеватора является низкий КПД. Достигая наивысшего
значения (43%) при малом коэффициенте смешения и особой форме камеры вcacы-вания, КПД
стандартного элеватора при высокотемпературной воде практически близок к 10 %. Следовательно, в этом случае разность давления в наружных теплопроводах на вводе в здание должна
не менее, чем в 10 раз превышать циркуляционное давление ∆рн нeобходимое для циркуляции
воды в системе отопления. Это условие значительно ограничивает давление, передаваемое водоструйным элеватором в систему из наружной тепловой сети.
Другой недостаток элеватора -- прекращение циркуляции воды в системе отопления при аварии в наружной тепловой сети, что ускоряет охлаждение отапливаемых помещений и замерзание воды в системе.
Еще один недостаток элеватора -- постоянство коэффициента смешения, исключающее
мeстное качественное регулирование (изменение температуры tг) системы отопления.
Для устранения этого недостатка применяют автоматическое регулирование площади отверстия сопла элеватора. Схема водоструйногo элеватора с регулируемым соплом дана на рис.
2.12. Такие элеваторы позволяют в определенных пределах изменять коэффициент смешения
для получения воды с температурой tр необходимой для местной системы отопления, то есть
осуществлять требуемое качественно количественное регулирование.
Водоструйные элеваторы различаются по диаметру горловины dг (например, элеватор N1
имеет dг ==15 мм, №2 -- 20 мм и т.д.). Для использования одного и тогo же корпуса элеватора
при различных давлении и расходе воды сопло (см. рис. 3.16) делают сменным.
60
Диаметр горловины водоструйного элеватора dг , см, вычисляют по формуле:
где: Gс—расход воды в системе отопления, т/ч;
∆рн—насосное циркуляционное давление для системы, кПа.
Расход воды в системе отопления можно определить по следующей формуле:
где: Qс—тепловая мощность системы отопления, Вт;
с—удельная массовая теплоёмкость воды, Дж/(кг∙0С);
tг и t0—расчётная температура подающей и обратной воды в системе отопления, 0С.
Рис. 2.11.
Насосное циркуляционное давление для системы отопления находится по формуле:
где: рн и рвс—давление воды на напоре и всасывания насоса, кПа.
Например, для подачи в систему отопления 16 т/ч воды при циркуляционном давлении 9 кПа
потребуется элеватор с dг == 1,55∙160,5 /90,25= 3,6 см.
После выбора стандартного элеватора, имеющего диаметр горловины, ближайший к полученному по расчету, определяют диаметр сопла dс , см, по формуле, исходя из приблизительной
зависимости:
При известном диаметре сопла dс , см, находят необходимую для действия элеватора разность давления в наружных теплопроводах при вводе их в здание ∆рт, кПа:
где: G1-- расход высокотемпературной воды, т/ч, находится по формуле:
𝐺с
𝐺1 =
,
с(𝑡1 − 𝑡0 )
где: t1--температура воды в наружном подающем теплопроводе, 0С.
61
В настоящее время шире стали применять насосные смесительные установки, учитывая их
преимущества перед элеваторами. Некоторое увеличение капитальных вложений и эксплуатационных затрат, связанное с применением смесительных насосов, компенсируется улучшением
теплового режима помещений и экономией тепловой энергии, расходуемой на отопление.
2.1.8. Расширительный бак системы водяного отопления
Внутреннее пространство всех элементов системы отопления (труб, отопительных приборов,
арматуры, оборудования и т.д.) заполнено водой. Получающийся при заполнении объем воды в
процессе эксплуатации системы претерпевает изменения: при повышении температуры воды он
увеличивается, прим понижении температуры уменьшается. Соответственно изменяется внутреннее гидравлическое давление. Однако эти изменения не должны отражаться на работоспособности системы отопления и, прежде вceгo, не должны приводить к превышению предела
прочности любых ее элементов. Поэтому в систему водяного отопления вводится дополнительный элемент -- расширительный бак.
Расширительный бак может быть открытым, сообщающимся с атмосферой, и закрытым,
находящимся под переменным, но cтpoгo ограниченным избыточным давлением. В крупных
системах водяного отопления группы зданий расширительные баки не устанавливаются, а гидравлическое давление регулируется при помощи постоянно действующих подпиточных насосов. Эти насосы также возмещают обычно имеющие место потери воды через неплотные соединения труб, в арматуре, приборах и других местах систем.
Поэтому расширительные баки применяют в системах водяного отопления одного или нескольких зданий при их тепловой мощности, ограниченной 6 МВт, когда потери воды еще не
вызывают постоянного действия подпиточных насосов на тепловой станции.
Основное назначение расширительного бака -- прием прироста объема воды в системе, образующегося при ее нагревании. При этом в системе поддерживается определенное гидравлическое давление. Кроме того, бак предназначен для восполнения убыли объема воды в системе
при небольшой утечке и при понижении ее температуры, для сигнализации об уровне воды в
системе и управления действием подпиточных устройств. Через открытый бак удаляется вода в
водосток при переполнении системы. В отдельных случаях открытый бак может служить воздухоотделителем и воздухоотводчиком.
Расширительные баки имеют ряд недостатков. Они громоздки, в связи с чем затрудняется их
размещение в зданиях и увеличиваются бесполезные теплопотери в системах отопления. При
открытых баках возможно (при излишнем охлаждении воды в них) поглощение воздуха из атмосферы, что вызывает внутреннюю коррозию стальных труб и приборов. Требуется также
прокладка в зданиях специальных соединительных труб.
Открытый расширительный бак (рис. 2.12) размещают над верхней точкой системы (на расстоянии не менее одного метра) в чердачном помещении или в лестничной клетке и покрывают
тепловой изоляцией. Иногда (например, при отсутствии чердака) устанавливают неизолированный бак в специальном утепленном боксе (будке) на крыше здания. Однако при этом повышается стоимость монтажа, увеличиваются теплопотери (вследствие развития поверхности охлаждения) и, как следствие, абсорбция воздуха водой.
62
Рис. 2.12. Открытый расширительный
бак с патрубками для присоединения
труб: 1--расширительный патрубок; 2-переливиой патрубок; 3—контрольный
патрубок; 4—циркуляциониый патрубок; 5--патрубок с пробкой
Баки изготовляют цилиндрическими из листовой стали, сверху их снабжают люком для
осмотра и окраски. В корпусе бака имеется несколько патрубков. Расширительный патрубок 1
предназначен для присоединения расширительной трубы, по которой вода поступает в бак. Патрубок 4 у дна бака для циркуляционной трубы, через которую отводится охладившаяся вода,
обеспечивая ее циркуляцию в баке. Также имеются патрубок для контрольной 3 (сигнальной)
трубы (обычно Dy 20) и патрубок 2.для соединения бака с переливной трубой (Dy32), сообщающейся с атмосферой. Контрольную трубу выводят к раковине в тепловом пункте и снабжают
запорным краном. Вытекание воды при открывании крана должно свидетельствовать о наличии
воды в баке, а следовательно, и в системе (уровень воды не должен быть ниже показанного на
рис. 2.12 штрих-пунктирной линией
Закрытый расширительный бак с воздушной или газовой (если используется азот или другой
инертный газ, отделенный от воды мембраной) "подушкой" герметичен. Это способствует
уменьшению коррозии элементов системы отопления и может обеспечить в широком диапазоне
переменное давление в системе. Закрытый расширительный бак применяется реже, поэтому мы
его рассматривать не будем.
Практическое занятие №2
Изучение схем тепловых пунктов
Принципиальная схема местногo теплового пункта при независимом присоединении системы насосногo водяного отопления к наружным теплопроводам с необходимой запорной, контрольно-измерительной и регулирующей арматурой показана на рис. 2.13.
Напомню: В закрытых системах теплоснабжения установки горячего водоснабжения присоединяются к тепловой сети только через водо-водяные подогреватели, то есть по независимой
схеме.
Слева на рисунке изображены наружные теплопроводы, по которым перемещается высокотемпературная вода (температура t1) в теплообменник и охлажденная вода (температура t2) из
теплообменника. Число теплообменников обусловлено делением системе отопления здания на
отдельные независимые части. При единой системе устанавливают один или два теплообменника.
Расход высокотемпературной воды предусмотрено изменять автоматически при помощи регулирующего клапана 12 в соответствии с задаваемой программой изменения температуры воды tг направляемой в систему отопления. Показан также регулятор давления 4 (РД «после себя»), для понижения давления в подающем теплопроводе до необходимого значения.
Справа на рис. 2.13 даны: сверху теплопроводы системы отопления от сборного до распределительного коллекторов с циркуляционным насосом 8 и присоединенным расширительным баком; снизу линия для заполнения (и пополнения при утечке) системы деаэрированной водой,
забираемой из наружных теплопроводов. Подпиточный насос 10 на этой линии устанавливают,
как известно, только тогда, когда гидростатическое давление в системе отопления превышает
63
давление в наружных теплопроводах. Действует этот насос периодически о автоматическим
управлением в зависимости от изменения уровня воды в расширительном баке.
Рис. 2.13.
Для нагревания воды до температуры tг служит теплообменник. В настоящее время применяют теплообменники так называемого скоpocтнoгo типа, состоящие из стандартных секций
длиной 2 и 4 м. Каждая секция представляет собой стальную трубу диаметром от 50 до 300 мм,
внутрь которой помещены несколько латунных трубок диаметром 16х1 мм, греющая вода из
наружного теплопровода пропускается по латунным трубкам, нагреваемая из системы отопления противотоком в межтрубном пространстве.
Напомню: по зависимой схеме присоединения вода из тепловой сети поступает непосредственно в приборы абонентской установки, по второй — проходит через теплообменник, в котором нагревает вторичный теплоноситель, используемый в абонентской установке.
Принципиальная схема местногo тепловoго пункта при зависимом присоединении системы
водяного отопления к наружным теплопроводам со смешением воды при помощи водоструйного элеватора дана на рис. 2.14. показаны смесительный аппарат, основные контрольноизмерительные и другие приборы и арматура, применяемые в тепловых пунктах, относящихся
не только к системе отопления, но и к системам приточной вентиляции и горячего водоснабжения.
На подающем теплопроводе высокотемпературной воды (температура t1) помещен регулятор расхода (РР), предназначенный для стабилизации расхода воды в системе отопления при
неравномерном отборе ее через ответвления 4. Если применяется автоматизированный водоструйный элеватор, то вместо РР предусматривается регулирующий клапан для получения заданной температуры воды, поступающей в систему отопления. Следовательно, в этом случае
при смешивании воды обеспечивается местное качественное регулирование работы системы
отопления.
На рисунке показан также регулятор давления (РД), поддерживающий давление «до себя»,
необходимое для заполнения системы отопления водой, и препятствующий вытеканию воды из
системы (как и обратный клапан 6 на подающем теплопроводе) при аварийном опорожнении
наружных теплопроводов.
64
Maнометры, размещаемые попарно на одном и том же уровне от пола, позволяют судить не
только о гидростатическом давлении в каждом теплопроводе, но и о разности давления, определяющей интенсивность движения теплоносителя. Тепломер на обратном теплопроводе предназначен для учета общих теплозатрат в здании.
Для смешивания высокотемпературной и охлажденной (температура t0) воды вместо водоструйных элеваторов применяют также центробежные насосы.
Принципиальная схема местногo теплового пункта при зависимом прямоточном присоединении системы водяного отопления к наружным теплопроводам изображена на рис. 2.15. Схема
отличается от предшествующей (см. рис. 2.14) отсутствием смесительного аппарата (водоструйного элеватора). Горячая вода по подающему теплопроводу непосредственно поступает в
систему отопления. Клапан 5 на этом теплопроводе предназначен для регулирования расхода
греющей воды в системе. Температура и разность давления воды на вводе теплопроводов в здание контролируются по показаниям термометров и манометров. Применяются, как и в схеме на
рис. 2.15, регулятор давления «до себя» на обратном теплопроводе и обратный клапан на подающем, а также тепломер для учета теплозатрат в системе отопления.
Рис. 2.14.
Рис. 2.15.
65
2.1.9. Циркуляционный насос системы водяного отопления
Общим для всех принципиальных схем систем нacocногo водяного отопления при местном
теплоснабжении от собственной водогрейной котельной в отапливаемом здании является применение насоса для искусственного побуждения движения воды в системе отопления.
Насос, действующий в замкнутых кольцах системы отопления, заполненных водой, воду не
поднимает, а только ее перемещает, создавая циркуляцию, и поэтому называется циркуляционным. В отличие от циркуляционного насоса, насос в системе водоснабжения перемещает воду,
поднимая ее к точкам разбора. При таком использовании насос называют повысительным.
В процессах заполнения и возмещения потери (утечки) воды в системе отопления циркуляционный насос не участвует; заполнение происходит под воздействием давления в наружных
теплопроводах, в водопроводе или, если этого давления недостаточно, с помощью специального подпиточногo насоса.
Циркуляционный насос включают, как правило, в обратную магистраль системы отопления
для увеличения срока службы деталей, взаимодействующих с горячей водой. Вообще же для
создания циркуляции воды в замкнутых кольцах местоположение циркуляционного насоса безразлично. При необходимости несколько понизить гидростатическое давление в теплообменнике или котле насос может быть включен и в подающую магистраль системы отопления, если,
конечно, eгo конструкция рассчитана на перемещение более горячей воды.
Мощность циркуляционного насоса определяется количеством перемещаемой воды и развиваемым при этом давлением.
Циркуляционным давлением насоса называют создаваемое насосом повышение давления в
потоке воды, необходимое для преодоления сопротивления ее движению в системе отопления,
в которую он включён. Циркуляционное давление насоса обозначают ∆рн н выражают в паскалях (Па).
В отличие от циркуляционного давления напор насоса обозначают буквой Н и выражают в
метрах (м)
В системах отопления применяют специальные циркуляционные насосы, перемещающие
значительное количество воды и развивающие сравнительно небольшое давление. Это малошумные горизонтальные лопастные насосы центробежного, oceвогo или диагонального типа,
соединенные в единый блок с электродвигателями и закрепляемые непосредственно на трубах
(без фундамента).
Примером центробежного циркуляционного насоса является насос типа ЦВЦ, разработанный для подачи от 2,5 до 25 т воды в час при максимальном гидростатическом давлении в корпусе 1 МПа.
Каждый насос обладает собственной, только ему присущей характеристикой, получаемой в
процессе стендовых испытаний опытного образца при определенной частоте вращения электродвигателя.
2.1.10. Система отопления с естественной циркуляцией воды
Область применения системы с естественной циркуляцией воды (гравитационной) в настоящее время, как уже ограничена. Ее используют для отопления отдельных жилых квартир,
обособленных зданий (особенно в сельской местности), зданий при неналаженном снабжении
электрической энергией. Применяют также в зданиях, в которых недопустимы вызываемые
циркуляционными насосами шум и вибрация конструкций (например, при точных измерениях).
Система с естественной циркуляцией воды может быть устроена для отопления верхних помещений высоких зданий (например, технического этажа при кондиционировании воздуха,
66
совмещенном с отоплением, в основных помещениях здания). Ограничение области применения связано с тем, что для циркуляции воды используется различие в гидростатическом давлении в вертикальных частях системы, которое только в высоких зданиях достигает значений, соизмеримых с давлением, создаваемым насосом.
В малоэтажных зданиях гравитационная система имеет следующие недостатки по сравнению
с насосной системой водяного отопления:
а) сокращенный радиус действия (до 20 м по горизонтали), обусловленный небольшим циркуляционным давлением;
б) повышенная первоначальная стоимость (до 57% стоимости небольших зданий) в связи о
применением труб увеличенного диаметра;
в) увеличенные расход металла и затраты труда на монтаж системы;
г) замедленное включение в действие из-за большой теплоемкости воды и малого циркуляционного давления;
д) повышенная опасность замерзания воды в трубах, проложенных в неотапливаемых помещениях.
Вместе с тем гравитационная система отопления обладает достоинствами, определяющими
в отдельных случаях ее выбор:
а) относительная простота устройства и эксплуатации;
б) независимость действия от снабжения электрической энергией;
в) отсутствие циркуляционных насосов и соответственно шума и вибрации;
г) сравнительная долговечность (при правильной эксплуатации система может действовать
35--40 лет и более без капитального ремонта);
д) улучшение теплового режима помещений, обусловленное действием с количественным
саморегулированием.
Остановимся на явлении количественного саморегулирования. В гравитационной системе
создается своеобразный механизм eстественногo регулирования: при проведении обычного качественного регулирования, то есть при изменении температуры воды, самопроизвольно возникают количественные изменения, изменяется расход воды. Действительно, если повышать температуру греющей воды при понижении температуры наружного воздуха (и наоборот), то в системе из-за иного распределения плотности воды будет увеличиваться (уменьшаться) естественное циркуляционное давление, а следовательно, и количество циркулирующей воды. Одновременное изменение температуры и количества воды обеспечивает необходимую теплоотдачу
отопительных приборов для поддержания ровной температуры помещений.
В двухтрубной системе усиление или ослабление циркуляции воды в циркуляционном кольце каждого отопительногo прибора изменяет теплопередачу в помещение, которая, взаимодействуя с теплопотерями помещения (уменьшаясь или возрастая), сама влияет на расход воды,
изменяя температуру обратной воды (а с ней и циркуляционное давление). В результате в каждом помещении сохраняется соответствие между теплоотдачей прибора и теплопотерями, то
есть обеспечивается при действии системы отопления относительно ровный тепловой режим.
В вертикальной однотрубной системе имеет место такое же количественное саморегулирование, но в отличие от двухтрубной системы в циркуляционных кольцах не каждого прибора, а
уже стояков в целом с их последовательно соединенными приборами. При этом усиление или
ослабление циркуляции воды происходит более интенсивно, чем в двухтрубной системе. В результате в теплый период отопительного сезона наблюдается отклонение от необходимой теплоподачи у части приборов: при движении в стояке сверху вниз сильно уменьшенного количе-
67
ства воды нижние приборы несколько недогревают помещения. Это явление смягчается с увеличением числа этажей здания.
Можно сделать вывод, что при естественной циркуляции воды преимущество в малоэтажных
зданиях следует отдавать двухтрубной системе отопления; вертикальная однотрубная система
предпочтительна в многоэтажных зданиях, где благодаря увеличению ecтecтвенногo циркуляционного давления можно уменьшить диаметр труб (по сравнению с двухтрубной), а также
располагать отдельно отопительные приборы ниже котла или теплообменника.
На рис. 2.16, а изображена принципиальная схема гравитационной системы водяного
отопления с верхней разводкой и теплообменником, который применяют при независимом присоединении системы отопления к наружным теплопроводам. Показано, что наполнение и подпитка системы делаются деаэрированной водой из наружного обратного теплопровода без
насоса, что возможно при достаточно высоком давлении в нем. При местном теплоснабжении
теплообменник заменяется котлом. Возможно применение гравитационных систем отопления с
нижней разводкой обеих магистралей.
Рис. 2.16
В насосной системе (рис. 2.16, б) используется насос с механическим приводом для повышения разности давления, вызывающей циркуляцию, и в системе создается вынужденное
движение воды.
2.1.11. Присоединение теплопроводов к отопительным приборам
Способ соединения приборов или их нагревательных элементов с трубами, изменяющий
условия подачи, pacтeкания, внутренней циркуляции, слияния и отведения потоков теплоносителя, называют схемой присоединения.
Все схемы присоединения приборов к трубам систем отопления разделены на три группы.
Радиаторы чугунные секционные и стальные панельные выделены в первую группу, конвекторы с кожухом-- в третью, остальные приборы с трубчатыми нагревательными элементами отнесены ко второй группе.
На рис. 2.17 представлены три основные схемы присоединения секционных и панельных радиаторов. Наиболее равномерной и высокой температура поверхности радиаторов получается
при схеме присоединения сверху вниз (схема 1), когда нагретая вода подводится к верхней
пробке радиатора, а охлажденная вода отводится от нижней пробки. Поэтому значение коэф-
68
фициента теплопередачи будет в этом случае всегда выше, чем при движении воды снизу вниз
(схема 2) и особенно снизу вверх (схема 3 на рис. 2.17).
Присоединение теплопроводов к отопительным приборам может быть с одной стороны (одностороннее) и с противоположных сторон приборов (разностороннее). При разностороннем
присоединении возрастает коэффициент теплопередачи приборов. Однако конструктивно рациональнее устраивать одностороннее присоединение и eгo в первую очередь применяют на практике (см. схемы 1 и 3 на рис. 2.17).
2.17.
На рис. 2.18 изображены основные приборные узлы трех типов, применяемые в вертикальных однотрубных системах водяного отопления, и приборный узел, используемый в двухтрубных системах водяного и парового отопления. Все приборные узлы показаны с односторонним
присоединением теплопроводов к приборам.
В приборном узле первого типа (рис. 2.18, а), называемом проточным (поэтому и стояк с такими узлами называют проточным), отсутствует кран для регулирования расхода теплоносителя. Проточные приборные узлы, наибо-лее простые по конструкции, устраивают не только в
случае, когда не требуется индивидуальное регулирование теплоотдачи приборов, но и при
применении конвекторов с кожухом типа КН, имеющих воздушные клапаны для такогo регулирования. Проточные приборные узлы характеризуются тем, что расход теплоносителя в каждом приборе стояка равен eгo расходу в стояке в целом.
В приборных узлах втopoгo типа (рис. 2.18, б), называемых узлами с замыкающими участками,
на подводках со стороны входа
теплоносителя помещаются проходные регулирующие краны
(КРП). В таких узлах часть общего
расхода теплоносителя в стояке
минует приборы: вода постоянно
протекает через замыкающие
участки. Замыкающие участки могут располагаться по оси стояка и
тогдa они именуются осевыми
(см. на рис. 2.18, б сверху), а такРис. 2.18.
же смещен но по отношению к оси
стояка, называясь смещенными
69
(см. на рис. 2.18, б внизу). Для приборных узлов с замыкающими участками характерно, что
расход теплоносителя в приборах всегда меньше общего расхода теплоносителя в стояках, а
расход теплоносителя в замыкающих участках может возрастать до максимального по мере закрывания (при регулировании) крана КРП.
Приборные узлы третьегo типа (рис. 2.18, в) с трехходовыми регулирующими кранами (КРТ)
и обходными участками (также осевыми или смещенными) носят название проточно регулируемых. Их особенностью является обеспечение полного протекания теплоносителя из стояка в
каждый отопительный прибор (как в проточных узлах).
В этих расчетных условиях обходные участки полностью перекрываются кранами КРТ. Вместе с тем в процессе эксплуатации можно уменьшать расход теплоносителя в каждом отдельном отопительном приборе (как в узлах с замыкающими участками), перепуская теплоноситель через обходной участок при помощи крана КРТ (вплоть до полного отключения прибора).
Таким образом, в проточно-регулируемых узлах сочетаются достоинства узлов двух других
типов: и проточногo, и с замыкающим участком.
Приборные узлы с односторонним присоединением труб применяют как в вертикальных, так
и горизонтальных однотрубных системах водяного отопления. В горизонтальных однотрубных
ветвях чаще используют проточные узлы и узлы с замыкающими участками и кранами КРП. В
двухтрубных стояках систем водяного и парового отопления каждый отопительный прибор
присоединяют отдельно к подающей и обратной трубам (рис. 2.18, е). По подающей трубе подводится горячая вода или пар, по обратной отводится охлажденная вода или конденсат от приборов.
В приборных узлах двухтрубных стояков для регулирования количества теплоносителя используют при водяном отоплении краны двойной регулировки (КРД), а при паровом отоплении
вместо кранов КРД применяются паровые вентили.
2.1.12. Удаление воздуха из системы отопления
В системах центрального отопления, особенно водяного, скопления воздуха (точнее газов)
нарушают циркуляцию теплоносителя и вызывают шум и коррозию стали. Воздух в системы
отопления попадает различными путями: частично остается в свободном состоянии при заполнении их теплоносителем; подсасывается в процессе эксплуатации неправильно сконструированной системы; вносится водой при заполнении и эксплуатации в растворенном (точнее, поглощенном, абсорбированном) виде. В системе с деаэрированной водой появляется водород с
примесью других газов.
Количество свободного воздуха, остающегося в трубах и приборах при их заполнении, не
поддается учету, но этот воздух в правильно сконструированных системах удаляется в течение
нескольких дней эксплуатации.
Подсоса воздуха можно избежать путем создания избыточного давления в неблагоприятных
точках системы.
Количество pacтворённогo воздуха, вводимого в системы при периодических добавках воды
в процессе эксплуатации, определяется в зависимости от содержания воздуха в подпиточной
воде. Холодная водопроводная вода может содержать свыше 30 грамм воздуха в одной тонне
воды, подпиточная деаэрированная вода из теплофикационной сети менее одного грамма. Поэтому всегда следует стремиться к заполнению и подпитке систем отопления деаэрированной
водой.
Количество pacтворённогo воздуха (газа), переходящего в свободное состояние, зависит от
температуры и давления в системе отопления.
70
Воздух в свободном состоянии занимает в системах водяного отопления значительный объём, который может образовать «пробку» в трубе Dу 50мм протяженностью около 100 м, что
нарушит циркуляцию теплоносителя. Этот пример подтверждает настоятельную необходимость удаления свободного воздуха из систем отопления.
Растворенный воздух имеет около 33% кислорода. поэтому «водяной» воздух более опасен в
коррозионном отношении для стальных труб, чем атмосферный, в котором содержится около
21 % кислорода (по объему).
При эксплуатации систем отопления с деаэрированной водой в течение отопительного сезона при сравнительно малой коррозии металла могут появиться значительные скопления водорода. В воде происходит медленная ионная химическая реакция с образованием гидрата закиси
железа Fе(ОН)2. В горячей воде гидрат закиси железа превращается в окалину магнетит (осадок, имеющий вид чёрных частичек) с выделением водорода:
Форма газовых скоплений в воде в свободном состоянии различна. Лишь пузырьки с диаметром сечения не более 1 мм имеют форму шара. С увеличением объема пузырьки сплющиваются, принимая эллипсоидную и грибовидную форму.
Как мы знаем из курса «Теоретические основы теплотехники», в вертикальных трубах пузырьки газа могут всплывать, находиться во взвешенном состоянии и, наконец, увлекаться потоком воды вниз. В горизонтальных и наклонных трубах пузырьки газа занимают верхнее положение. Мельчайшие пузырьки задерживаются в нишах шероховатой поверхности труб. Более
крупные пузырьки (объемом 0,1 см3 и более) в зависимости от уклона труб и скорости движения воды как бы катятся вдоль «потолочной» поверхности труб в виде прерывистой ленты. С
увеличением скорости движения воды до 0,6 м/с начинается дробление газовых скоплений, пузырьки в верхней части труб, отрываясь от их поверхности, двигаются по криволинейным траекториям. При скорости движения воды более 1 м/с мелкие пузырьки постепенно распространяются по всему сечению труб -- возникает газоводяная эмульсия.
Направление движения пузырьков свободного воздуха в воде зависит от соотношения воздействующих на них сил--подъемной архимедовой силы и силы сопротивления движению.
В системах с верхней разводкой необходимо обеспечивать движение свободных газов к точкам их сбора. Точки сбора газов (и удаления их в атмосферу) следует назначать в наиболее высоко расположенных местах систем. Скорость движения воды в точках сбора должна быть менее 0,10 м/с; длина пути движения воды с пониженной скоростью выбирается с учетом всплывания пузырьков и скопления газов для последующего их удаления.
Конкретно магистралям придают определенный уклон в желательном направлении и устанавливают проточные воздухосборники (рис. 2.19) вертикальные или горизонтальные.
Рис. 2.19.
71
Минимально необходимый внутренний диаметр dв, мм, воздухосборника определяют исходя
из скорости движения воды в нем менее 0,10 м/с по формуле:
где G -- расход воды, кг/ч.
Выбранный диаметр воздухосборника должен превышать диаметр магистрали по крайней
мере в 2 раза. Длину горизонтального воздухосборника делают в 2÷2,5 раза больше eгo диаметра. Из воздухосборников газы удаляются в атмосферу периодически при помощи ручных
спускных кранов или автоматических воздухоотводчиков.
В системах водяного отопления с нижней разводкой обеих магистралей газы, концентрирующиеся в колончатых радиаторах или в реющих трубах конвекторов, установленных на верхнем этаже, удаляют в атмосферу периодически при помощи ручных и автоматических воздушных кранов или централизованно через специальные воздушные трубы.
Поглощение воздуха водой протекает сравнительно быстро в отопительных приборах на
нижних этажах зданий, где растворимость воздуха возрастает благодаря увеличению гидростатического давления.
2.1.13. Выбор и размещение приборов отопления
При выборе отопительного прибора учитывают назначение помещения и его архитектурнопланировочное решение, длительность пребывания людей в помещении и особенности теплового режима, тип системы отопления, санитарно-гигиенические требования и техникоэкономические показатели прибора. В отдельных случаях отопительный прибор выбирается на
основании специального технико-экономического сопоставления нескольких видов; иногда выбор обусловлен наличием прибора определенного типа.
При выборе вида отопительного прибора руководствуются следующими общими соображениями: при повышенных санитарно-гигиенических требованиях, предъявляемых к помещению,
приборы должны иметь гладкую поверхность. Как уже известно, это — панели, радиаторы и
гладкотрубные приборы. Бетонные панели в этом случае, особенно совмещенные со строительными конструкциями, наилучшим образом способствуют содержанию помещения в чистоте.
Стальные панели· и гладкотрубные приборы могут быть рекомендованы при менее строгом отношении к гигиене и внешнему виду помещения. Радиаторы допускаются лишь с секциями
простой формы (например, одноколончатыми).
При нормальных санитарно-гигиенических требованиях, предъявляемых к помещению,
можно использовать приборы с гладкой и ребристой поверхностью. В гражданских зданиях
чаще применяются радиаторы, конвекторы и панели, в промышленных — ребристые трубы, как
более компактные приборы, хотя в общем при выборе вида прибора необходимо учитывать все
перечисленные факторы.
Благоприятным с точки зрения создания теплового комфорта для людей является обогревание помещения через пол. Теплый пол, равномерно нагретый до температуры, допустимой по
санитарно-гигиеническим требованиям (например, в жилой комнате до 24° С), обеспечивает
ровную температуру и слабую циркуляцию воздуха, устраняет перегревание верхней зоны в
помещении. Сравнительно высокая стоимость и трудоемкость устройства теплого пола для
отопления помещения в большинстве случаев предопределяют замену его вертикальными отопительными приборами, как более компактными и дешевыми.
Вертикальный отопительный прибор можно устанавливать в помещении как у наружной, так
и внутренней стены (рис. 2.20).
72
2.20.
При размещении прибора у внутренней стены помещения (рис. 2.20, б) не только значительно сокращается протяженность труб, подающих и отводящих теплоноситель от прибора, но и
повышается теплопередача последнего в помещение (примерно на 7% в равных температурных
условиях) из-за интенсификации теплообмена и устранения дополнительной теплопотери через
наружную стену. При всей экономической рациональности такой установки отопительного
прибора она допустима лишь в южных районах с короткой и теплой зимой.
В северных районах целесообразно устанавливать отопительный прибор вдоль наружной
стены помещения и особенно под окном (рис. 2.20,а). При таком размещении прибора увеличивается температура внутренней поверхности в нижней части наружной стены и окна, что повышает тепловой комфорт помещения, уменьшая радиационное охлаждение людей. Кроме того, расположение отопительного прибора под окном препятствует образованию ниспадающего
потока холодного воздуха, если нет подоконника, перекрывающего прибор (см. рис. 2.21, а), и
движению воздуха с пониженной температурой у пола помещения (см. рис. 2.21,6).
2.21.
Вертикальный отопительный прибор целесообразно размещать возможно ближе к полу помещения (минимальное расстояние от пола 60 мм). При значительном подъеме прибора над полом в помещении создается зона переохлаждения воздуха и поверхности пола, так как циркуляционные потоки нагреваемого воздуха, замыкаясь на уровне установки прибора,. не захватывают и не прогревают в этом случае нижнюю часть помещения. Чем ниже и длиннее сам по себе отопительный прибор, тем ровнее температура помещения и лучше прогревается его рабочая
зона.
Примером такого отопительного прибора, улучшающего тепловой режим рабочей зоны помещения, может служить плинтусный конвектор без кожуха, который из-за малой теплопередачи на 1 м длины устанавливается по всей длине наружной стены.
73
Высокий и короткий отопительный прибор создает активный восходящий поток-фонтан теплого воздуха над собой. Не говоря уже о бесполезном перегревании верхней зоны помещения, в
этом случае охлажденный воздух опускается по обеим сторонам такого прибора в рабочую зону, вызывая неприятное ощущение «дутья» у сидящих людей.
Правило установки отопительного прибора под окном в северных районах может не соблюдаться в помещении, периодически посещаемом людьми на короткое время, или если рабочие
места людей в нем удалены от наружного ограждения. Это отклонение от правил может допускаться, например, в производственных помещениях с двухметровым проходом у окон, вестибюлях и лестничных клетках гражданских зданий, складах и тому подобных помещениях. Указанное правило вообще теряет смысл при дежурном отоплении помещения в отсутствии людей.
Особое размещение отопительных приборов требуется в лестничных клетках — своеобразных вертикальных трубах, пронизывающих здания снизу доверху. Естественное движение воздуха в лестничных клетках в зимний период, усиливающееся с увеличением высоты, способствует переносу тепла в верхнюю их часть и, вместе с тем, вызывает переохлаждение нижней
части, прилегающей к открывающимся наружным входным дверям.
Частота открывания наружных дверей и, следовательно, охлаждение прилегающей части
лестницы косвенно связаны с размерами здания и в многоэтажном здании в большинстве случаев выше, чем в малоэтажном. Очевидно, при равномерном размещении отопительных приборов по высоте будет происходить перегревание средней и верхней частей лестничной клетки и
соответствующее переохлаждение нижней части.
Мы рассмотрели стандартную—открытую установку отопительного прибора. Практически в
редких случаях установка прибора соответствует стандартной. Приборы могут быть размещены
в стенной нише, под подоконником, в два-три ряда по высоте, наконец, могут быть специально
декорированы.
Если по эстетическим или технологическим требованиям ограждение или укрытие прибора
необходимо, то его конструкция по возможности не должна уменьшать (допускается снижение
не более чем на 15%) тепловой поток от теплоносителя в помещение. Поэтому конструкция
укрытия прибора должна быть такой, чтобы уменьшение передачи тепла излучением компенсировалось увеличением конвективной теплопередачи. Вертикальный щит у поверхности прибора, превращающий «радиатор» в «конвектор», будет отвечать этому условию.
2.22.
На рис. 2.22 показано несколько вариантов установки прибора и конструкций укрытия. По
сравнению с расположением прибора открыто у глухой стены (стандартное положение, с которым сопоставляются и теплотехнически оцениваются сравнительным коэффициентом β2 другие
74
способы установки) при размещении его в декоративном шкафу с двумя щелями высотой 100
мм (рис. 2.22, а) требуется увеличение расчетной площади нагревательной поверхности на 12%
(коэффициент β2=1,12); при расположении приборов в глубокой открытой нише (рис. 2.22, б)
или один над другим в два ряда (рис. 2.22, д) — на 5%. Вместе с тем можно применять укрытия,
не влияющие на теплопередачу отопительного прибора (рис. 2.22, в) и даже усиливающие теплопередачу на 10% (коэффициент β2=0,9 на рис. 2.22,г).
Присоединение теплопроводов к отопительному прибору может быть одно- и разносторонним. Как известно, теплотехнически преимущество имеет разностороннее присоединение при
схеме движения теплоносителя в приборе сверху — вниз. Однако конструктивно более рационально одностороннее присоединение, и оно преимущественно используется на практике.
При вертикальном однотрубном стояке это позволяет унифицировать длину подводок к прибору (рис. 2.23, а,) и короткие подводки выполнять горизонтальными (без уклона). Унифицированный узел «обвязки» прибора способствует заводской заготовке его деталей и предварительной обезличенной сборке, что важно для зданий массового строительства.
2.23.
При двухтрубном стояке (рис. 2.23, б) рационально применять трубы, подводящие и отводящие теплоноситель от прибора, так называемые «подводки» длиной до 1,25 м. При большем
расстоянии от стояка до прибора в обычных случаях целесообразно устанавливать дополнительный стояк. Подводки выполняются с уклоном (по стрелкам над трубами на рис. 2.23,б), что
затрудняет унификацию узла «обвязки» прибора при двухтрубном стояке.
При одностороннем присоединении труб к приборам не рекомендуется чрезмерное их
укрупнение и, в частности, группировка более чем 25 секций чугунных радиаторов в системах с
естественным движением воды) в один прибор, а также соединение на «сцепке» (рис. 2.23, в)
более двух отопительных приборов.
Рис. 2.24.
75
Разностороннее присоединение труб к прибору применяется в тех случаях, когда горизонтальная обратная магистраль системы находится непосредственно под прибором (рис. 2.24, а)
или когда прибор установлен ниже магистралей (рис. 2.24,б), а также при вынужденной установке крупного прибора (рис. 2.24, в) или нескольких приборов на «сцепке» (рис. 2.24,г).
Соединение отопительных приборов на «сцепке» допускается в пределах одного помещения
или в том случае, когда последующий прибор предназначается для нерегулируемого отопления
второстепенного помещения (коридора, уборной и т.п.). В горизонтальной однотрубной системе приборы (например, конвекторы) соединяются на «сцепке» с движением воды в них по схемам сверху — вниз и снизу — вверх.
2.25.
Движение воды в приборе по схеме снизу — вверх происходит также в вертикальном однотрубном стояке, проточно-регулируемом (рис. 2.25, а) и с замыкающими участками (рис. 2.25,
б), смещенными от оси стояка для увеличения затекания воды в прибор. В стояке многоэтажного здания со смещенными обходными или замыкающими участками обеспечивается локализация температурного удлинения труб в пределах этажа без применения специальных компенсаторов.
Присоединение труб к прибору, создающее движение воды в нем по схеме «снизу — вниз»
чаще всего делается в горизонтальной однотрубной системе, а также в верхнем этаже здания
при вертикальной системе отопления с нижней прокладкой обеих магистралей. На рис. 2.25, в
приводится «обвязка» прибора в проточно-регулируемом стояке, на рис. 2.25, г — в двухтрубном стояке.
Это же присоединение труб к приборам в горизонтальной однотрубной системе водяного
отопления показано на рис. 2.25, д при наличии замыкающего участка.
Применение высокотемпературной воды влияет не на способ присоединения труб к прибору,
а на вид запорно-регулирующей арматуры и материала, уплотняющего места соединения арматуры и прибора с трубами. Использование пара ограничивает применение рассмотренных способов присоединения труб к прибору: пар, как правило, подводится к прибору сверху, конденсат отводится в нижней части прибора.
2.1.14. Регулирование теплового потока отопительного прибора
Площадь нагревательной поверхности отопительного прибора определяется расчетной величиной теплового потока от теплоносителя в помещение. При эксплуатации прибора расчетные
условия имеются далеко не всегда. На температурный режим помещения, выбранный при расчете площади нагревательной поверхности прибора, влияют такие внешние (по отношению к
системе отопления) факторы, как изменение температуры наружного воздуха, воздействие ветра и солнечной радиации, бытовые и технологические тепловыделения и т. п. Для под-
76
держания температурного режима помещения на заданном уровне необходимо изменение теплового потока отопительного прибора в процессе эксплуатации.
При проектировании системы отопления предусматриваются мероприятия для эксплуатационного регулирования теплового потока приборов. Однако проведение этих мероприятий может дать эффект только до достижения расчетной величины теплового потока как максимума
теплопередачи для данной площади отопительного прибора.
Эксплуатационное регулирование теплового потока отопительных приборов может быть качественным и количественным. Качественное регулирование достигается изменением температуры теплоносителя, подаваемого в систему отопления. Качественное регулирование по месту
осуществления может быть центральным, проводимым на тепловой станции, и местным, выполняемым в тепловом пункте здания.
Местное качественное регулирование должно дополнять центральное регулирование, которое проводится с ориентацией на некоторое обезличенное здание в районе действия станции.
Кроме того, оно может нарушаться по различным причинам, в том числе из-за необходимости
нагревания воды в системе горячего водоснабжения до определенной температуры. При местном регулировании учитывают особенности каждого здания, системы отопления и даже ее отдельной части
Качественное регулирование в системе водяного отопления осуществляется путем изменения температуры воды, направляемой в приборы, и поддержания именно той температуры воды, при которой тепловыми потоками от приборов обеспечивается необходимый температурный режим помещений здания.
Количественное регулирование теплового потока отопительного прибора осуществляется
путем изменения количества теплоносителя (воды или пара), подаваемого в систему или прибор. По месту проведения оно может быть не только центральным и местным, но и индивидуальным, то есть выполняемым у каждого отопительного прибора.
Индивидуальное количественное регулирование теплового потока от водяных приборов
необходимо еще и потому, что сама система водяного отопления испытывает внутреннее возмущающее воздействие силы гравитации, связанное с местным качественным регулированием.
При индивидуальном количественном регулировании тепловой поток от водяного прибора
определенного размера изменяется вследствие изменения средней температуры воды в нем.
Эксплуатационное регулирование теплопередачи отопительных приборов может быть автоматизировано. Местное автоматическое регулирование в тепловом пункте здания проводится
по основному фактору внешнего возмущающего воздействия на температурный режим его помещений — по изменению температуры наружного воздуха. Индивидуальное автоматическое
регулирование теплопередачи прибора осуществляется по отклонению регулируемого параметра — температуры воздуха в помещении от заданного уровня.
Для индивидуального автоматического регулирования применяют регуляторы прямого и
косвенного действия. Принцип работы индивидуального терморегулятора прямого действия
основан на использовании явления изменения объема жидкости при изменении ее температуры.
Изменение объема жидкости в термобаллоне непосредственно вызывает перемещение клапана
регулятора в потоке основного теплоносителя.
В индивидуальных регуляторах температуры косвенного действия обычно используется
электрическая энергия (с термореле во внешней цепи) для нагревания термобаллона (сильфона)
уменьшенного объема. Элементы систем центрального отопления который, в свою очередь,
связан со штоком регулирующего клапана. Сильфон частично наполнен легко испаряющейся
жидкостью. Давление паров жидкости в сильфонной камере изменяется, растяжение и сжатие
77
сильфона вызывают перемещение клапана регулятора. В других конструкциях электрическая
энергия используется для управления соленоидным вентилем двухпозиционного действия.
Для индивидуального ручного регулирования теплового потока отопительных приборов
применяют краны и вентили. Вращением маховика и шпинделя вентиля можно увеличивать
или уменьшать расстояние между золотником, насаженным на шпиндель, и седлом, то есть изменять площадь кольцевого отверстия для прохода теплоносителя через вентиль. При водяном
отоплении с расчетной температурой воды ниже 100°С для индивидуального регулирования
используют краны различной конструкции.
В двухтрубных системах с их параллельным (по направлению движения воды в стояке) присоединением приборов краны индивидуального регулирования должны иметь повышенное гидравлическое сопротивление и обеспечивать возможность проведения монтажно-наладочного
(первичного) и эксплуатационного (вторичного) количественного регулирования. Эти краны
должны быть кранами «двойной регулировки».
В однотрубных системах водяного отопления краны индивидуального регулирования должны обладать незначительным гидравлическим сопротивлением, так как их устанавливают последовательно по направлению движения воды и, следовательно, их сопротивление суммируется. Это относится прежде всего к кранам (например, трехходовым) для проточно-регулируемых
однотрубных стояков. Краны для однотрубных стояков с замыкающими участками должны
оказывать минимальное сопротивление затеканию воды в приборы, поэтому используют краны
проходного или шиберного типа, клапан которых можно ставить вдоль потока или совсем выводить из потока воды.
Краны индивидуального регулирования для однотрубных систем, действующих, как правило, в достаточно устойчивом гидравлическом режиме, могут не иметь приспособлений для первичного регулирования и быть кранами только эксплуатационного (вторичного) регулирования.
При индивидуальном количественном регулировании тепловой поток прибора и температура
помещения изменяются постепенно — прибор обладает тепловой инерцией. Зависимость изменения температуры помещения во времени при количественном регулировании носит название
разгонной характеристики отопительного прибора. Разгонная характеристика обусловливается
видом прибора и теплоносителя.
Наибольшей тепловой инерцией обладают бетонные отопительные панели, и их разгонная
характеристика имеет вид пологой кривой. Тепловая инерция стальных панелей и конвекторов
меньше инерции чугунных радиаторов и тем более бетонных панелей, поэтому процесс регулирования их теплового потока ускорен.
2.1.15. Гидравлический расчет системы водяного отопления
Трубопроводы в системе отопления выполняют важную функцию распределения теплоносителя по отдельным отопительным приборам. Они являются теплопроводами, задача которых
состоит в передаче определенного расчетного количества тепла каждому прибору.
Система водяного отопления представляет собой разветвленную закольцованную сеть труб и
приборов, заполненных водой. Вода в течение отопительного сезона находится в постоянном
кругообороте. По трубам (теплопроводам) нагретая вода распределяется по приборам, охлажденная в приборах вода собирается воедино, нагревается в теплообменнике и вновь направляется к приборам. Теплопроводы предназначены для доставки и передачи в помещение обогреваемого здания необходимого количества тепловой энергии. Так как теплопередача происходит
при охлаждении определенного количества воды, требуется выполнить гидравлический расчет
системы.
78
Гидравлический расчет проводится по законам гидравлики. Расчет основан на следующем
принципе: при установившемся движении воды действующая в системе разность давления
(насосногo и естественного) полностью расходуется на преодоление сопротивления движению.
Правильный гидравлический расчет предопределяет работоспособность системы отопления.
Точный расчет системы связан с решением большого числа нелинейных уравнений.
Решение затрудняется при выполнении требований СНиП применять трубы по имеющемуся
сортаменту. В этих условиях гидравлический расчет заключается в подборе по сортаменту
площади поперечного сечения (диаметра) труб, достаточной для подачи нужного количества
воды в приборы системы. Потери давления при перемещении требуемого количества воды по
трубам принятого диаметра определяют гидравлическое сопротивление системы.
Гидравлическое сопротивление системы, как установлено, должно соответствовать действующей разности давления, а в расчетных условиях циркуляции воды расчетному циркуляционному давлению
Гидравлический расчет выполняют по пространственной схеме системы отопления, вычерчиваемой обычно в аксонометрической проекции. На схеме системы выявляют циркуляционные кольца, делят их на участки и наносят тепловые нагрузки. В циркуляционное кольцо могут
быть включены один (двухтрубная система) или несколько (однотрубная система) отопительных приборов и всегда теплогенератор, а также побудитель циркуляции теплоносителя в насосной системе отопления.
Рассмотрим некоторые понятия. Участком называют трубу постоянного диаметра с одним и
тем же расходом теплоносителя. Последовательно соединённые участки, образующие замкнутый контур циркуляции воды через теплогенератор, составляют циркуля-ционное кольцо системы.
Тепловая нагрузка прибора (точнее прибора с прилегающим этажестояком) принимается
равной расчетным теплопотерям помещений Qп (за вычетом теплопоступлений, если они имеются).
Тепловая нагрузка участка Qуч составляется из тепловых нагрузок приборов, обслуживаемых
протекающей по участку водой:
Qуч=ƩQп.
Для участка подающего теплопровода тепловая нагрузка выражает запас теплоты в протекающей горячей воде, предназначенной для последующей (на дальнейшем пути воды) теплопередачи в помещения; для участка обpaтногo теплопровода потери теплоты протекающей охлажденной водой при теплопередаче в помещения (на предшествующем пути воды). Тепловая
нагрузка участка предназначена для определения расхода воды на участке в процессе гидравлического расчета.
Расход воды на участке Gуч при расчетной разности температуры воды в системе tг—t0 с учётом дополнительной теплоотдачи в помещении находится по следующей формуле:
где Gуч--тепловая нагрузка участка, найденная по предыдущей формуле;
β1--поправочный коэффициент, учитывающие дополнительную теплопередачу через дополнительную площадь (сверх расчётной) приборов, принятых к установке; для радиаторов и
конверторов β1=1,03÷1,08; для ребристых труб β1=1,13;
β2—поправочный коэффициент, учитывающий дополнительные теплопотери вследствие
размещения отопительных приборов у наружных ограждений; при установки у наружной стены
79
секционного радиатора или конвертора типов КН и КО—β2=1.02, конвертора КА—1,03, панельного радиатора—1,04;
с-- удельная массовая теплоемкость воды, равная 4,187 кДж/ (Kг. К).
Для получения расхода воды на участке в кг/ч тепловую нагрузку в Вт следует выразить в
кДж/ч, то есть. умножить на 3600:1000=3,6.
Тема 2.2. Системы парового отопления
2.2.1. Система парового отопления
Так как паровое отопление используется не часто, подробно на нём останавливаться не будем. Рассмотрим только общие принципы парового отопления.
В системе парового отопления зданий и сооружений используется водяной пар. Водяной пар
в системе состоит из смеси cyxoгo насыщенного пара и капелек воды, то есть находится во
влажном состоянии. Влажное состояние изменяется при движении пара по трубам. По пути
движения пара происходит, как ее называют, попутная конденсация части пара вследствие теплопередачи через стенки труб в окружающую среду. Поэтому по паропроводам системы перемещается пароконденсатная смесь, плотность которой должна вычисляться по плотности
cyxoгo насыщенного пара с учетом eго доли в смеси (степени сухости пара) при данном содержании влаги. Практически же при расчетах паропроводов исходят из плотности cyxoгo пара.
Система паровогo отопления обладает по сравнению с системой водяного отопления некоторыми преимуществами:
1) возможность быстрого нагревания помещений при подаче пара в отопительные приборы и
столь же быстрогo их охлаждения при выключении подачи пара;
2) сокращение капитальных вложений и расхода металла вследствие уменьшения размеров
отопительных приборов и конденсатопроводов;
3) возможность отопления зданий любой этажности, так как столб пара не создает значительно повышенного гидростатического давления в нижней части системы.
Видно, что система парового отопления более пригoдна, чем система водяного отопления.
для периодического обогревания помещений (например, для дежурного отопления).
Однако эксплуатационные недостатки системы парового отопления настолько существенны,
что значительно oгpaничивают область ее применения. Недостатками системы парового отопления являются:
1) невозможность регулирования теплоотдачи отопительных приборов путем изменения
температуры теплоносителя, т. е. невозможность качественного регулирования;
2) постоянно высокая температура (1000С и более) поверхности теплопроводов и отопительных приборов, что вызывает разложение оседающей органической пыли, а также вынуждает
устраивать перерывы в подаче пара; перерывы в подаче пара приводят к колебанию температуры воздуха в помещениях, то есть к понижению уровня теплового комфорта;
3) увеличение бесполезных теплопотерь паропроводами, когда они проложены в необогреваемых помещениях;
4) шум при действии систем, особенно при возобновлении работы после перерыва;
5) сокращение срока службы теплопроводов; при перерывах в подаче пара теплопроводы заполняются воздухом, что усиливает коррозию их внутренней поверхности.
Вследствие этих недостатков система паровогo отопления не допускается к применению в
жилых, общественных и административно-бытовых зданиях, а также в производственных помещениях с повышенными требованиями к чистоте воздуха.
Паровое отопление может устраиваться в производственных помещениях без выделения пыли и аэрозолей или с выделением негoрючей и неядовитой пыли, негорючих и не поддержива-
80
ющих горение газов и паров, со значительными влаговыделениями, а также для обогревания
лестничных клеток, пешеходных переходов, вестибюлей зданий.
Во всех случаях паровое отопление допускается применять при обосновании (например, при
избытке пара, использyeмогo в технологическом процессе производства). Однако при реконструкции старых предприятий имеющиеся системы паровогo отопления заменяются водяными
как более экономичными и надежными в эксплуатации.
2.2.2.. Схемы и устройство системы napoвогo отопления
Система парового отопления изобретена в Англии в середине ХVII века. Наибольшее распространение она получила в виде системы высокогo давления в первой половине ХlХ века. С
середины Х1Х века стала применяться система низкого давления. В настоящее время паровое
отопление используют ограниченно, в основном, когда технологический процесс связан с потреблением пара.
Пар для ведения технологического процесса подают, как правило, от внешних источников
при сравнительно высоком давлении. В этих условиях для отопления используют «мятый» (отработавший) снизивший давление после технологического оборудования, или редуцированный
(с понижением давления) пар, предусматривая разомкнутые системы (см. рис. 2.26). Замкнутые
системы встречаются редко, поэтому мы их рассматривать не будем.
Рис. 2.26.
Паровое отопление основано на передаче в помещения скрытой теплоты парообразования,
выделяющейся при конденсации насыщенного пара. Для отопления может быть использован
перегретый пар, но специальное перегревание пара экономически не оправданно, так как дополнительно получаемое количество теплоты невелико (мала теплоемкость пара) сравнительно
с тепловым эффeктом фазового превращения пара в воду.
Расчеты систем парового отопления проводят по показателям cyxoгo насыщенногo пара,
давлению кoтopoгo всегда соответствует определенная температура.
В системе парового отопления применяются те же отопительные приборы, что и в системе
водяного отопления. Вода, охлаждаясь в приборе, передает в современных расчетных yсловиях
в отапливаемое помещение от 84 до 335 кДж/кг. Пар, конденсируясь в приборе, выделяет в расчете на один кг значительно большее количество теплоты.
При превращении пара в воду температура eгo, как известно, не изменяется, то есть температура конденсата должна быть равна температуре насыщенного пара. Объем пара уменьшается в
среднем в 1000 раз: один кг пара до превращения в один кг воды занимает объем около 1 мз.
81
Если в отопительный прибор поступает расчетное количество пара и обеспечено свободное
удаление конденсата, прибор целиком заполняется паром. Kонденсат в виде пленки стекает по
стенкам прибора вниз (рис. 2.27, а). Когда количество поступающего пара уменьшается, в нижней части прибора остается не вытесненный воздух (рис. 2.27, б). Если же при этом еще затруднен отвод конденсата, то он задерживается в приборе (рис. 2.27, в) и, соприкасаясь с более холодными поверхностями, "переохлаждается", то есть eгo температура становится ниже температуры пара.
Рис. 2.27.
Для защиты системы от повышения давления пара сверх расчетного используют простое, но
надежное автоматически действующее предохранительное устройство -- гидравлический затвор, дополненный бачком для сбора выбрасываемой паром воды и выпуска лишнегo пара в
атмосферу или конденсатным баком, как показано на рис. 2.28.
2.28.
Пар из котла поступает по паропроводам в отопительные приборы, давление пара в которых
близко к атмосферному. Распределение пара по приборам регулируют установленными перед
ними вентилями, контролируя полноту eгo конденсации в приборах при открытых отверстиях
специальных тройников.
2.2.3. Оборудование системы парового отопления
Кроме рассмотренного нами оборудования, как например конденсатный бак, в системе парового отопления применяют, кроме обычного для системы центрального отопления, специальное
оборудование: водоотделитель, редукционный клапан, конденсатоотводчики, насосы, бак-сепаратор, предохранительный клапан.
Водоотделитель предназначен для осушки пара отделения попутного конденсата, накопившегося в наружном паропроводе, от пара, поступающего в систему отопления. Boдоотделитель
82
– это сосуд круглой формы подбирают в зависимости от диаметра присоединяемогo паропровода, принимая eгo диаметр в три-четыре раза, а высоту в 4--8 раз больше диаметра паропровода.
Конденсат, настилаясь на стенку водоотделителя и встречая на своем пути препятствия, стекает
вниз к отверстию в дне. Диаметр конденсатного отверстия и патрубка делают в четыре—пять
раз меньше диаметра паропровода (но не менее 20 мм).
Осушенный пар поступает в редукционный клапан. Редукционный клапан выполняют пружинным или грузовым. Eгo устанавливают на горизонтальном участке паропровода. Схема основной части более сложного пружинного редукционного клапана изображена на рис. 2.29.
Золотник 1, расположенный на пути движения пара, жестко связан штоком 2 с поршнем 4.
Давление пара р1 передается по трубке 5 в пространство
над поршнем. Первоначальное регулирование положения
поршня и золотника, а также сжатия пружины 3, расположенной вок-pyг трубки 5, производится вращением маховика под поршнем. При этом приближают золотник к
седлу 6, устанавливая степень открытия золотникового
отверстия, необходимую для понижения давления протекающего па-ра от р1 до р2.
Площади золотника и поршня одинаковы, и изменение
давления пара р1 (перед клапаном) не влияет на степень
открытия золотникового отверстия. Увеличение давления
после клапана (сверх заданного р2) вызывает опускание
золотника с поршнем и дополнительное сжатие пружины
3, вследствие чего восстанавливается необходимое давление Р2. При понижении давления после клапана пружина разжимается, поршень с золотником поднимаются,
что вновь приводит к восстановлению давления р2.
Редукционный клапан может выполнять функции запорной арматуры. В верхней части клапана имеется второй маховик, с помощью котopoгo можно, сжимая пружину, опустить золотник до седла, прекратив протекание
Рис. 2.29.
пара.
Конденсатоотводчики с опрокинутым (открытым снизу) поплавком (так их называют в отличие от ранее применявшихся приборов с поплавком, открытым сверху) Dy
Рис. 2.29.
15÷50 мм ycтанавливают на магистралях при давлении
менее 0,1 МПа. Действует конденсатоотводчик следующим образом: поплавок всплывает, если снизу в негo поступает не только конденсат, но и пар. При этом шаровой клапан, соединенный с поплавком
рычагом, закрывает выходное отверстие. Во время накопления конденсата пар частично конденсируется, частично выходит через небольшое отверстие (диаметром 2 мм) в крышке поплавка. Поплавок, заполненный конденсатом, опускается и выходное отверстие открывается. После
выпуска порции конденсата весь цикл повторяется. В крышке конденсатоотводчика имеется
пробка для eгo заливки при первоначальном пуске системы.
После отопительных приборов (и других потребителей пара, например, калориферов воздушно--отопительных aгpeгатов) для задержания не сконденсировавшегося пара (так нaзываемого "пролетного" пара) применяют конденсатоотводчики термостатического типа (их также
83
называют сильфонными). Термостатический конденсатоотводчик (рис. 2.30, а) состоит из корпуса, крышки, припаянного к ней гофрированного сильфона (термостата) с золотником на конце. Сильфон частично заполнен жидкостью, кипящей при 90÷950С.
Рис. 2.30.
При поступлении вместе с конденсатом пара жидкость в сильфоне вскипает. Сильфон в результате повышения внутреннегo давления удлиняется, и золотник закрывает выходное отверстие в седле. После заполнения корпуса конденсатом и понижения eгo температуры на 8÷200С
пары жидкости в сильфоне конденсируются, сильфон укорачивается и выходное отверстие открывается.
Дросселирующие диафрагмы (шайбы) применяют для погашения излишнего давления в параллельных частях системы. Диафрагма представляет собой металлический диск толщиной 2÷5
мм с отверстием в центре. Диаметр отверстия определяют по расчету в зависимости от количества теплоносителя и величины погашаемого давления (но не менее 4 мм во избежание засорения). Диафрагмы устанавливают в муфте корпуса парового вентиля перед прибором или во
фланцевом соединении труб. Более подробно Вы изучаете дросселирующие диафрагмы в курсе
«Измерительные приборы».
Предохранительный клапан, как и предохранительное устройство в системе низкого давления, предотвращает повышение давления в системе сверх расчетного. Предохранительные клапаны бывают пружинными и рычажными (с одним или двумя рычагами). У распространенных
рычажных клапанов тарелка прижимается к седлу под действием силы, передаваемой через рычаг от груза. Чем больше длина рычага и масса груза, тем больше давление пара, при котором
клапан остается закрытым. При увеличении давления избыток пара через приоткрывающийся
клапан удаляется в атмосферу и заданное давление пара восстанавливается.
Конденсатный насос предназначен для перекачки конденсата из бака на тепловую станцию.
Бак-сепаратор применяют в конденсатопроводах систем высокогo давления для отделения
пара вторичного вскипания от конденсата. \
Пар вторичного вскипания отбирают для использования eгo в системе парового отопления
низкогo давления или для нагревания воды в системе горячего водоснабжения. В бакесепараторе поддерживают с помощью гидравлического затвора или предохранительногo клапана избыточное давление 0,02÷0,05 МПа, скорость движения пара в нем должна быть не более 2
м/с, конденсата не более 0,25 м/с.
Конденсатом должно заполняться не более 20% объема бака. Бак-сепаратор и соединенный с
ним гидравлический затвор изгoтовляют из труб и листовой стали (рис. 9.10). Ориентировочно
объем бака-сепаратора определяют по паровой нагрузке, принимая ее от 200 до 400 м3/ч на
один м 3 бака.
84
Контрольные вопросы к темам 2.1 и 2.2
№
п/п
1.
2.
Вопрос
Ответ
Консультации
называется А.. Отопление, действующее в рабочее время, называется дежурным.
Стр. 224
В. Отопление, действующее в нерабочее время.
С. Отопление, которое включается
дежурным персоналом в нерабочее
время.
D. Отопление, которое включается
дежурным персоналом в рабочее
время.
Е. Отопление, действующее в только в рабочее время.
В зависимости от вида теплоносителя А. Газовые.
Стр. 224
как подразделяются системы отоплеВ. Паровоздушные.
ния? (Отметить правильные ответы).
С. Паровые.
Какое
отопление
дежурным?
D. Воздушные.
Е. Газовые.
3.
Что нужно учитывать при выборе си- А. Атмосферное давление.
стемы отопления здания?
В. Атмосферные осадки.
Стр. 224
С. Солнечную радиацию.
D. Продолжительность отопительного периода.
Е. Качество топлива.
4.
Чем характеризуются гладкотрубные А. Гладкостью поверхности.
приборы с точки зрения теплоотдачи?
В. Диаметром труб.
Стр. 224
С. Толщиной стенки труб.
D. Эстетическим восприятием.
5.
Чем фактически является элеватор?
Е. Высоким значениям коэффициента теплопередачи.
А. Ценробежным насосом.
В. Осевым насосом.
С. Поршневым насосом..
D. Смешивающим коллектором.
Е. Водоструйным насосом.
Стр. 224
85
6.
По какой схеме присоединяются к теп- А. По зависимой.
Стр. 224
ловой сети установки горячего водоВ. В этих системах установки горяснабжения в закрытых системах?
чего водоснабжения вообще не присоединяются.
С. Только по однотрубной.
D. По независимой.
Е. Только по двухтрубной.
7.
8.
9.
10.
А. Неэкономична.
В. Шум и вибрация конструкций
здания от работающих циркуляционных насосов.
С. Труднопроектируемая.
D. Большая металлоёмкость.
Е. Маленькая теплоотдача.
Зачем из систем отопления удаляют А. Из-за нарушения циркуляции
воздух?
теплоносителя.
В. Из-за худшей теплоотдачи, чем
от теплоносителя.
С. Из-за коррозии наружных стенок
системы.
D. Из-за скопления грязи в пузырьках воздуха.
Е. Из-за низкого коэффициента теплопередачи.
По каким законам проводится гидрав- А. По законам физики.
лический расчёт систем отопления?
В. По законам термодинамики.
С. По законам химии.
D. По законам математики.
Е. По законам гидравлики.
А. На передаче в помещения
На чём основано паровое отопление?
скрытой теплоты парообразования,
выделяющейся при конденсации
перегретого пара
В. На передаче тепла от сконденсировавшегося пара.
С. На передаче в помещения
скрытой теплоты парообразования, выделяющейся при конденсации насыщенного пара
D. На передаче тепла воде через пароводяной теплообменник.
Е. На Отдаче тепла воздуху в калорифере.
Почему система отопления с естественной циркуляцией воды имеет ограниченное применение?
Стр. 224
Стр. 224
Стр. 224
Стр. 224
86
Тема 2.3. Воздушное отопление
2.3.1. Общие понятия о воздушном отоплении
В системах воздушного отопления используется атмосферный воздух. Воздушное отопление
имеет многo общего с другими видами централизованного отопления. И воздушное, и водяное
отопление основано на передаче теплоты в отапливаемые помещения от охлаждающегося теплоносителя. В центральной системе воздушного отопления, как и в системах водяного и парового отопления, имеются теплогенератор, центральная установка для нагревания воздуха и
теплопроводы -- каналы для перемещения теплоносителя воздуха.
Воздух для отопления обычно является вторичным теплоносителем, так как нагревается в
калориферах другим, первичным теплоносителем горячей водой или паром. Таким образом, система воздушного отопления фактически становится комбинированной -- водовоздушной или
паровоздушной.
Отличием является то, что в системе воздушного отопления отсутствуют отопительные приборы: горячий воздух передает аккумулированное им тепло непосредственно отапливаемому
помещению, смешиваясь с внутренним воздухом и двигаясь вдоль поверхности ограждений.
Радиус действия воздушного отопления может быть сужен до одного помещения, отапливаемого одним или несколькими водяными или паровыми воздухонагревателями. В этом случае воздушное отопление становится местным и превращается, по существу, в водяное или паровое
отопление (правда, мощность воздухонагревателя значительно больше мощности одного обычного отопительного прибора и в помещении может быть создана интенсивная циркуляция воздуха).
Для воздушного отопления характерно также повышение санитарно- гигиенических показателей воздушной среды помещения. Могут быть обеспечены подвижность воздуха, благоприятная для нормального самочувствия людей, равномерность температуры помещения, а также
смена, очистка и увлажнение воздуха. Кроме того, при устройстве системы воздушного отопления достигается экономия металла.
Возможность совмещения воздушного отопления с приточной вентиляцией в холодный период, с охлаждением помещений в летний период сближает воздушное отопление с вентиляцией и кондиционированием воздуха и определяет область его применения в промышленных,
гражданских и сельскохозяйственных зданиях.
Свойство горячего воздуха — быстро нагревать помещение — используется при осуществлении периодического или дежурного отопления.
Воздушное отопление — один из наиболее древних способов отопления помещений. Известно применение нагретого воздуха для отопления зданий еще до нашей эры. Система воздушного отопления «хюпокаустум» («снизу согретый») подробно описана Витрувием (конец I века до
н. э.). Наружный воздух нагревался в подпольных каналах, предварительно прогретых дымовыми газами, и поступал в отапливаемые помещения. По такому же принципу отапливались
помещения замков в Германии в средние века, причем воздух нагревался в огнекаменных печах. В «русской системе» воздушного отопления, распространенной в середине XVII в., исключалась возможность попадания продуктов сгорания в помещения: воздух прогревался, соприкасаясь с внешней поверхностью специальной огневоздушной печи. Примером такого огневоздушного отопления являлась система отопления Грановитой палаты в Московском Кремле (конец XV в.), где воздух нагревался в центральной печи в подвале.
Техника огневоздушного отопления совершенствовалась в XVIII— XIX вв. В конце XVIII в.
архитектор H. А. Львов опубликовал правила конструирования и расчета системы огневоздуш-
87
ного отопления. Эта система с нагреванием наружного воздуха в огневоздушном калорифере и
распределением его по каналам в помещения была распространена во многих странах Европы.
В начале XIX в. немецкий профессор Мейснер описал физические закономерности воздушного отопления, русский инженер H. А. Аммосов применил «пневматическую печь» — огневой
калорифер с металлическими трубами для централизованного нагревания воздуха, заменявший
до 30 комнатных печей. «Аммосовское отопление» использовалось в капитальных гражданских
зданиях на протяжении многих десятилетий.
Недостаток воздушного отопления с огневыми калориферами — возможность попадания
продуктов сгорания топлива в воздух — теплоноситель и с ним в отапливаемые помещения
(известен даже случай повреждения картин и росписи стен в петербургском Эрмитаже) — привел к замене огневых калориферов водяными и паровыми. Современный металлический калорифер используется в системах отопления и вентиляции промышленных, гражданских и сельскохозяйственных зданий.
Вместе с тем воздушное отопление не лишено существенных недостатков. Как известно,
площадь поперечного сечения и поверхности воздуховодов из-за малой теплоаккумулирующей
способности воздуха во много раз превышают сечение и поверхность водоводов. В сети значительной протяженности воздух заметно охлаждается, несмотря на то, что воздуховоды покрывают тепловой изоляцией. По этим причинам применение центральной системы воздушного
отопления в сравнении с другими системами по приведенным затратам может оказаться экономически нецелесообразным.
В разветвленной сети многоэтажного здания возможно также нарушение в процессе эксплуатации распределения воздуха по помещениям, что и показал опыт применения воздушного
отопления в жилых зданиях в 60-х годах.
Местное воздушное отопление не имеет перечисленных недостатков, однако не лишено отрицательных черт, обусловленных размещением отопительного оборудования непосредственно
в помещении. Необходимость устранения отопительных приборов из помещения может препятствовать использованию местного воздушного отопления. Если к тому же требуется обеспечить ряд помещений приточной вентиляцией, то только при центральной системе воздушного
отопления совместно выполняются оба эти условия.
2.3.2. Классификация систем воздушного отопления
Гравитационные и вентиляторные системы воздушного отопления могут быть местными и
центральными. На рис. 2.31 даны принципиальные схемы местной системы воздушного отопления.
2.31.
Чисто отопительная система с полной рециркуляцией теплоносителя — воздуха может быть
бесканальной (рис. 2.31, а) и канальной (рис. 2.31,б). При бесканальной системе воздух нагревается в калорифере и перемещается вентилятором. Наличие канала 2 для горячего воздуха вызывает естественную циркуляцию воздуха через помещение и калорифер 1. В теплообменнике-ка-
88
лорифере первичный теплоноситель, охлаждаясь от температуры t1 до t2, нагревает воздух от
температуры tв до tг, то есть перегревает вторичный теплоноситель по отношению к внутреннему воздуху помещения для выполнения отопительной функции. Эти две схемы применяются
для местного воздушного отопления помещений, не нуждающихся в вентиляции.
Для местного воздушного отопления помещения одновременно с его вентиляцией используются две другие схемы, изображенные на рис. 2.31, в, г. По схеме на рис. 2.31, в с частичной
циркуляцией часть воздуха забирается снаружи с температурой tн; другая часть воздуха с температурой /в подмешивается к наружному (осуществляется частичная рециркуляция воздуха). Смешанный воздух с температурой, промежуточной между tн и tB, догревается в калорифере 1
до температуры tг и подается вентилятором в помещение. Помещение отапливается всем поступоступающим в него воздухом, а вентилируется только той частью воздуха, которая забирается
снаружи. Эта часть воздуха удаляется из помещения в атмосферу по каналу 3.
Схема на рис. 2.31, г — прямоточная: наружный воздух с температурой tH в количестве, необходимом для вентиляции помещения, нагревается для отопления до температуры tг и после
охлаждения в помещении до температуры tв удаляется в таком же количестве в атмосферу.
Центральная система воздушного отопления—канальная. Воздух нагревается до необходимой температуры tг в тепловом центре здания, где к теплообменнику-калориферу подводится
первичный теплоноситель. Принципиальные схемы центральной системы приведены на рис.
2.32.
2.32.
В схеме на рис. 2.32, а нагретый воздух по каналам 2 распределяется по помещениям, а охладившийся воздух по каналам 3 возвращается для повторного нагревания в калорифере 1. Совершается, как и в схеме на рис. 2.31, а, полная рециркуляция воздуха без вентиляции помещений. Расход тепла в калорифере соответствует теплопотерям помещений, то есть схема является
чисто отопительной.
Установка для создания воздушно-тепловой завесы, часто применяющейся в наружном входе в общественные и промышленные здания, может служить примером местной и центральной
рециркуляционной системы воздушного отопления.
Схема на рис 2.32, б частично рециркуляционная — по действию не отличается от схемы на
рис. 2.31, в. На рис. 2.32, в изображена прямоточная схема центральной системы воздушного
отопления, аналогичная схеме на рис. 2.31,г.
В схемах на рис. 2.32, а, б и 2.31, а расход тепла на нагревание воздуха определяется только
величиной теплопотерь помещений; в схемах на рис. 2.32, в и 2.31, б он возрастает в результате
предварительного нагревания части воздуха от температуры tH до tв; в схемах на рис. 2.32, г и
2.31, в расход тепла наибольший, так как весь воздух необходимо нагреть сначала от темпера-
89
туры tH до tB, а потом перегреть до tг (тепло расходуется и на отопление и на полную вентиляцию помещения).
Для уменьшения расхода тепла в прямоточной схеме при сохранении ее основного преимущества — полной вентиляции помещений— используется рекуперативная схема (рис. 2.31, г) с
дополнительным воздухо-воздушным теплообменником 5 для некоторого нагревания наружного воздуха с температурой tH воздухом, удаляемым из помещений с температурой tB.
Рециркуляционная система воздушного отопления отличается меньшими первоначальными
вложениями и эксплуатационными затратами, но может применяться в тех помещениях, в которых вопросы гигиены не имеют существенного значения.
Район действия центральной гравитационной системы воздушного отопления ограничен
приблизительно 10—15 м, считая по горизонтальному пути от теплового центра до наиболее
удаленного вертикального канала. Объясняется это небольшой величиной действующего естественного циркуляционного давления, составляющего даже при значительной разности температуры горячего и наружного воздуха [например, 700C — (—300C) = I000С] всего лишь
около 4 Па (0,4 кгс/м2) на каждый метр высоты канала.
Система воздушного отопления с частичной рециркуляцией устраивается с механическим
побуждением движения воздуха и является наиболее гибкой. Она может действовать в различных режимах: в помещениях, помимо частичной, может осуществляться полная смена, а также
полная рециркуляция воздуха. При этих трех режимах система работает как отопительно-вентиляционная, чисто вентиляционная и чисто отопительная. Все зависит от того, забирается ли и
в каком количестве воздух снаружи и до какой температуры нагревается воздух в калорифере.
Прямоточная система воздушного отопления отличается самыми высокими эксплуатационными затратами, поэтому применяется в тех помещениях, в которых требуется вентиляция в
объеме, не меньшем, чем объем воздуха, необходимый для создания должного отопительного
эффекта (например, в помещениях, где выделяются вещества, вредные для здоровья людей,
взрывоопасные, пожароопасные, обладающие неприятным запахом). Перемещение воздуха с
помощью вентилятора оказывается необходимым при значительном радиусе действия системы,
для отопления помещений, расположенных ниже теплового центра, и при очистке воздуха в
фильтрах (также и в рециркуляционной системе воздушного отопления).
2.3.3. Калориферы
В системах механической вентиляции нагревание приточного воздуха, как правило, осуществляется калориферами. Классифицировать применяющиеся в настоящее время калориферы
можно по нескольким признакам. По виду теплоносителя различают калориферы водяные, паровые, электрические. В свою очередь водяные и паровые калориферы подразделяются по виду
поверхности на гладкотрубчатые и ребристые, по характеру движения теплоносителя — на одноходовые и многоходовые. По количеству рядов труб выпускаемые в настоящее время калориферы делятся на две модели: среднюю (С) с тремя рядами труб и большую (Б) — с четырьмя
рядами.
Водяные и паровые калориферы в настоящее время получили преимущественное распространение. Нагревание воздуха происходит в них в основном за счет конвективной передачи
теплоты при обтекании воздухом теплопередающей поверхности.
Основные элементы конструкции калориферов рассмотрим по рис. 2.33. Теплоноситель (вода или пар) поступает через штуцер 1, проходит по трубкам 4 и удаляется через штуцер 5. Нагреваемый воздух обтекает внешние поверхности труб.
90
По ходу движения воздуха трубки в калориферах могут располагаться в коридорном или в
шахматном порядке. В последнем случае обеспечиваются лучшие условия теплопередачи, однако вместе с этим возрастает и сопротивление движению воздуха. В одноходовых калориферах доступ теплоносителя из распределительных коробок открыт во все трубки и теплоноситель
проходит по ним между распределительной и сборной коробками один раз.
Рис. 2.33. Калорифер стальной пластинчатый КФС
1 — штуцер; 2 — металлическая коробка (распределительная), 3 — пластины-ребра; 4 — трубки для
теплоносителя; 5 — штуцер
Рис. 2.34. Многоходовой
калорифер
Рис. 111.22. Электрока-
Коробки многоходовых калориферов (рис. 2.34) имеют поперечные перегородки, которые
создают последовательное движение теплоносителя по трубкам. В таких калориферах скорость
движения теплоносителя в трубках при одинаковом расходе по сравнению с одноходовыми
больше, в связи с чем интенсивность теплопередачи возрастает. В то же время живое сечение
трубок меньше, следовательно, больше сопротивление движению теплоносителя.
В ребристых калориферах наружная поверхность труб имеет оребрение, благодаря чему
площадь теплопередающей поверхности увеличивается. Количество трубок у ребристых калориферов меньше, чем у гладкотрубчатых, но теплотехнические показатели выше. Последнее
обстоятельство послужило причиной того, что в настоящее время применяются, как правило,
ребристые калориферы, серийно выпускаемые отечественной промышленностью.
Оребрение поверхности трубок выполняется различными способами. В пластинчатых калориферах (рис. 2.35) ребра образованы стальными пластинами, насаженными на трубки. Трубки
калориферов могут иметь круглое или овальное сечение, пластины могут охватывать одну или
несколько трубок и по своей форме быть прямоугольными или круглыми. Выпускаются пластинчатые калориферы нескольких марок: одноходовые — КФС и КФБ, КЗПП и К4ПП; многоходовые — КЗВП и К4ВП, КВС-П и КВБ-П и другие
В спирально-навивных калориферах ребра на трубках образуются навивкой стальной ленты.
При этом за счет большого усилия при навивке обеспечивается плотный контакт между трубкой и лентой, что улучшает условия теплопередачи. Однако при такой конструкции ребер сопротивление движению воздуха больше, чем у пластинчатых калориферов. В настоящее время
находят широкое применение спирально-навивные (оребрённые) калориферы КФСО (средней
модели) и КФБО (большой модели). Виды оребрения калориферов показаны на рис. 2.35.
91
В
электрокалориферах
нагревательным
элементом
служат трубки (иногда с оребрением для увеличения поверхности теплоотдачи), внутри которых находится омическое сопротивление. Трубки
располагаются в несколько ряРис. 2.35.
2.34.
дов в шахматном порядке и
омываются нагреваемым воздухом. Мощность электрокалориферов, выпускаемых, как секции к центральным кондиционерам, составляет 10, 50, 150 и 200 кВт, питание осуществляется электрическим током 220 и 380
В. Конструкция электрокалориферов предусматривает возможность регулирования теплоотдачи за счет включения части мощности по сравнению с номинальной.
В калориферной установке, предназначенной для нагревания воздуха, может быть несколько
калориферов, которые по ходу движения воздуха располагаются последовательно, параллельно
или по смешанной схеме. Как правило, в одной калориферной установке калориферы принимаются одинаковыми по типу и размеру.
Постановка калориферов последовательно один за другим применяется в случае необходимости нагрева воздуха на большую разность температур.
Использование для конкретных условий различных схем установки калориферов дает различные эксплуатационные и строительные экономические показатели. Поэтому окончательный
вывод об экономичности того или другого способа соединения калориферов в группу можно
получить в результате сравнения расходов на строительство, ремонт и стоимость затрачиваемой
энергии.
Решающим фактором чаще всего является все же необходимый перепад температур воздуха
в установке и конструктивные соображения. Так, в центральных кондиционерах предусматривается последовательная схема расположения калориферов по ходу движения воздуха. В установках, состоящих из паровых калориферов, предусматривается обводный канал с клапаном,
необходимый для регулирования теплосъема с калорифера. Изменяя соотношение количества
воздуха, проходящего через калорифер, и воздуха, идущего в обход его, добиваются получения
необходимой температуры смеси из калорифером. Для паровых калориферов такое устройство
регулирования их теплоотдачи оказывается необходимым, так как регулировка теплосъема путем изменения температуры пара практически исключается.
В установках водяных калориферов устройство обводного канала необязательно, так как регулирование теплоотдачи калориферов может быть осуществлено путем изменения температуры теплоносителя. Однако и здесь при наличии обводного канала улучшаются условия
регулирования теплосъема и в ряде случаев повышается экономичность системы.
По ходу движения теплоносителя различают такие же три схемы подключения, что и при
установке калориферов по ходу движения воздуха. При этом включение калориферов в сеть для
подачи теплоносителя может быть произведено различными способами независимо от расположения их по ходу движения воздуха. При последовательном включении калориферов в тепловую сеть их живое сечение по теплоносителю — воде меньше, чем при параллельном, а следовательно, скорость движения теплоносителя больше.
92
Если в качестве теплоносителя применяется вода, то увеличение скорости ее движения вызывает интенсификацию теплопередачи, но вместе с тем требует большего напора в сети. Поэтому в разных условиях применяются различные схемы подключения калориферов к трубопроводам.
При теплоносителе—паре увеличение скорости его движения не оказывает существенного
влияния на увеличение интенсивности теплопередачи. Кроме того, при последовательном подключении теплоотдача второго и последующих калориферов может резко упасть в связи с превращением пара в конденсат в первом калорифере. В связи с этим обычно паровые калориферы
подключаются в сеть параллельно. Направление движения пара в калорифере принимается
сверху вниз.
2.3.4. Эксплуатация систем воздушного отопления
Надежность, долговечность, экономичность и эффективность работы систем воздушного
отопления в значительной степени определяются правильной эксплуатацией действующих систем и комплектующего оборудования. В связи с этим перед службой эксплуатации ставятся
следующие основные задачи:
1. Определение эффективности работы калориферов путем измерения параметров воздушного потока в системах и в помещениях;
2. Проведение испытаний и регулировок установок воздушного отопления в плановые сроки;
3. Подготовка систем к работе в соответствии с особенностями технологических процессов в
помещениях и временем года;
4. Контроль за работающим оборудованием;
5. Своевременное и качественное техническое обслуживание систем и оборудования (профилактические осмотры, обнаружение и устранение неисправностей, текущий, планово-предупредительный и капитальный ремонты и др.);
6. Всемерное снижение стоимости эксплуатации путем экономии электроэнергии, расходных
материалов, увеличения межремонтных сроков и т. п.
7. Соблюдение правил техники безопасности при эксплуатации.
Испытания и наладка систем воздушного отопления производятся перед сдачей их в эксплуатацию, а также периодически в процессе эксплуатации. Испытания должны выявить фактический режим работы систем и их оборудования, а наладка — обеспечить требуемую эффективность работы по поддержанию в помещении заданных параметров воздушной среды. В процессе наладки производится регулирование работы оборудования в соответствии с проектными
(паспортными) характеристиками.
Различают технические испытания и испытания на эффективность (санитарно-гигиенические).
Технические испытания проводятся с целью проверки соответствия фактического режима
работы системы расчетному и получения технических характеристик системы, необходимых
для составления паспорта.
При технических испытаниях проверке подлежат: производительность, развиваемое давление и число оборотов рабочих колес вентиляторов, а также степень бесшумности их работы;
фактическое распределение тёплого воздуха по всем участкам сети; герметичность воздуховодов; расход воздуха через вентиляционные отверстия; теплопроизводительность калориферов;
температура приточного воздуха; расход и температура воды; потребляемая мощность; число
оборотов колес вентиляторов; исправность электродвигателей и другого электрического обору-
93
дования. Измеренные значения указанных величин должны соответствовать проектным данным.
После завершения монтажа систем проводятся предпусковые технические испытания для
выявления фактических параметров работы отопительно-вентиляционных установок. Путем
наладки и регулирования эти параметры необходимо довести до проектных значений с определёнными заводом-изготовителем допустимыми отклонениями.
В ходе эксплуатации при необходимости проводят эксплуатационные технические испытания. Они осуществляются при нормальной загрузке технологического оборудования и установившемся режиме выделения вредностей. Такие испытания проводятся в следующих случаях: после ввода в эксплуатацию технологического оборудования в помещениях, оборудованных
отопительной вентиляцией; при обнаружении несоответствия параметров внутреннего воздуха
требованиям санитарных норм; после капитального ремонта или реконструкции вентиляционных установок.
Испытаниям должно предшествовать предварительное обследование установок, в процессе
которого производится детальный осмотр отопительно-вентиляционных систем, проверяется
соответствие их проектам, осуществляется визуальная оценка состояния систем, оборудования
и ограждений (плотность дверных и оконных проемов, трубопроводов и арматуры, технологических коммуникаций, состояние теплоизоляции и др.). Все обнаруженные недостатки заносятся в дефектную ведомость.
По результатам предварительного обследования определяется объем и составляется программа работ по устранению дефектов, испытанию и наладке вентиляционных установок.
Санитарно-гигиенические испытания и обследования проводятся для проверки соответствия
состояния воздушной среды помещений требуемым нормам, а также для оценки эффективности
работы отопительной вентиляции после ее наладки. Они осуществляются при расчетном режиме выделения вредностей в помещениях и работе вентиляции.
При проведении санитарно-гигиенических испытаний и обследований определяются: метеорологические условия в обслуживаемой зоне и на рабочих местах (температура, относительная
влажность и подвижность воздуха), содержание в воздухе помещений пыли, газов и паров, параметры приточного воздуха (температура и относительная влажность).
Данные, полученные при санитарно-гигиенических обследованиях, являются основными для
принятия решений об испытаниях и наладке отопительных вентиляционных установок, а при
необходимости и их реконструкции.
2.3.5. Подготовка систем воздушного отопления к работе
При подготовке систем и оборудования к зимней эксплуатации необходимо: защитить помещения от проникания холодного воздуха через двери, неплотности в ограждающих конструкциях, вентиляционные и другие отверстия; техническое состояние калориферов, трубопроводов теплоносителя, конденсатоотводчиков, арматуры; очистить их от пыли и промыть
(непосредственно перед началом зимней эксплуатации следует произвести пробный пуск установки); разработать мероприятия, предотвращающие замерзание водяных калориферов при
аварийном прекращении подачи теплоносителя; проверить исправность теплоизоляции воздуховодов наружного воздуха; промыть и зарядить масляные фильтры маслом с низкой температурой замерзания.
Системы воздушного отопления должны включаться и выключаться с соблюдением определенных правил и последовательности пуска отдельных агрегатов и устройств. Несоблюдение
94
этих правил может привести к нарушениям режима работы систем, порче оборудования, авариям.
Порядок включения и выключения систем определяется инструкцией по эксплуатации,
утвержденной органами санитарной и пожарной инспекций, и в зависимости от местных условий может отклоняться от указанных выше правил.
После включения системы проверяются открытие проходных клапанов в воздуховодах, работа фильтров, вентиляторов, показания термометра за калорифером, соответствие показаний
контрольно-измерительных приборов заданному режиму.
После выключения систем необходимо убедиться о включении системы автоматической защиты калориферов от замерзания (обеспечивает постоянную циркуляцию теплоносителя через
калорифер). При ее отсутствии необходимо открыть вентили (краны, задвижки) на обводных
линиях у регулирующих клапанов для обеспечения постоянного минимального притока теплоносителя в калориферы.
Калориферы, работающие на паре, практически редко замораживаются, поэтому они выключаются полностью, но после полного слива из них конденсата.
Вентиляторы должны иметь плавный и бесшумный ход. Наличие шума свидетельствует о
ненормальной их работе. Причинами возникновения шума могут быть износ подшипников,
ослабление креплений, поломка рабочего колеса, вмятины на корпусе или в лопатках, нарушение соосности валов вентилятора и электродвигателя, посторонние предметы в кожухе и т. п.
Периодически необходимо проверять зазоры между кромкой рабочего колеса и кожухом как
в радиальном направлении, так и в направлении оси вала, а также температуру подшипников,
которая не должна превышать 60°С, состояние соединений валов вентилятора и электродвигателя.
При работе с калориферами следует строго соблюдать правила их эксплуатации. В противном случае возможно замораживание водяных и даже взрыв паровых калориферов. Рекомендуется составить специальную инструкцию по эксплуатации этих установок с указанием порядка
их включения и выключения, регулирования теплоотдачи, технического обслуживания, мер
борьбы с замораживанием и т. п.
Последовательность включения и выключения калориферов должна быть следующей.
Для включения калориферов, работающих на воде, необходимо: перекрыть спуск воды в
нижней точке систем и трубопроводов калорифера; постепенно открыть запорную арматуру на
обратном трубопроводе теплоносителя; открыть кран для выпуска воздуха в верхней точке
трубной обвязки калорифера и после появления непрерывной струи воды закрыть его; открыть
запорную арматуру на подающем трубопроводе теплоносителя; убедиться в отсутствии подтеканий и парений; проверить температуру теплоносителя на подающей линии (если температура
теплоносителя окажется значительно ниже требуемой по графику отпуска тепла, то включение
вентиляции не допускается).
Для выключения калорифера надо сначала закрыть запорную арматуру на подающем трубопроводе — к калориферу, а затем на обратном трубопроводе — от калорифера. После этого открыть спускные устройства для слива воды и кран для выпуска воздуха.
Следует отметить, что калориферы, работающие на воде, полностью выключаются и из них
сливается вода только при остановке на длительный период. При кратковременных остановках
снижается только подача теплоносителя до пределов, устраняющих замораживание калориферов. В процессе работы водяных калориферов необходимо периодически выпускать воздух,
скапливающийся в верхней части обвязки.
95
Для включения калориферов, работающих на паре, необходимо: перекрыть проход через
конденсатоотводчик и открыть проход через обводный канал; открыть контрольный вентиль,
установленный после конденсатоотводчика; постепенно открыть паровой вентиль на паропроводе; после выпуска воздуха и появления пара закрыть контрольный вентиль; открыть проход
пара через конденсатоотводчик и закрыть обводный канал.
Для включения этих калориферов надо прежде всего закрыть паровой вентиль на паропроводе, затем последовательно открыть обводный канал конденсатоотводчика и контрольный вентиль, после этого закрыть проход через конденсатоотводчик.
При длительной остановке калорифера необходимо вывернуть пробку в нижней части конденсатоотводчика для слива конденсата.
В процессе эксплуатации калориферов надо систематически следить за тем, чтобы между
ними и строительными ограждениями не было зазоров; имеющиеся зазоры должны быть заделаны несгораемыми материалами.
Оребрение калориферов следует очищать от загрязнений струей сжатого воздуха, а при
наличии плотно слежавшихся отложений — гидропневматическим способом. Выявленные при
систематических осмотрах парения и подтекания во всех узлах водяной или паровой установки
должны быть немедленно устранены. Погнутые пластинки калориферов надо исправлять без
нарушения оцинковки.
2.3.6. Местное воздушное отопление
Местное воздушное отопление предусматривают в зданиях в следующих случаях: в рабочее
время при отсутствии центральной системы приточной вентиляции, причем система отопления
может быть чисто отопительной и совмещенной с местной приточной вентиляцией; в нерабочее
время при отсутствии и невозможности или экономической нецелесообразности использования
для отопления имеющейся центральной системы приточной вентиляции.
Для местногo воздушного отопления применяют: 1) рециркуляционные отопительные aгрегаты с механическим побуждением движения воздуха (рис. 2.36, а, б); 2) отопительновентиляционные aгpeгaты с частичной рециркуляцией воздуха и прямоточные, также с механическим побуждением движения воздуха по схемам на рис. 2.36, в, 3) рециркуляционные воздухонагреватели с eстественным движением воздуха (рис. 2.36, б); 4) прямоточные (рис.2.36, г).
Отопительные aгperaты
предназначены для отопления производственных помещений категорий В, Г и Д,
технологический процесс в
Рис. 2.35.
которых не сопровождается
выделением пы-ли, крупных
помещений общественных и
сельскохо-зяйственных зданий. Специальные отоптельно-вентиляционные aгpeгаты
применяют для отопления
жилых квартир. Рециркуляционные воздухонагреватели
служат для отопления лестРис. 2.36.
ничных клеток многоэтажных зданий и отдельных по-
96
мещений общественных зданий.
Отопительным aгрегатом называется комплекс стандартных элементов, собираемых воедино
на заводе, имеющий определенную воздушную, тепловую и электрическую мощность. Aгрегаты изготовляют для установки непосредственно в отапливаемых помещениях. Они представляют собой компактное, мощное и сравнительно недорогое оборудование. Недостатком aгрегатов
является шум при действии вентилятора, что ограничивает возможность их применения в рабочее время.
2.37.
Отопительные aгрегаты подразделяются на подвесные и напольные. Подвесной отопительный aгрегат представлен на рис. 2.37. Корпус, имеющий воздухозаборное отверстие, соединен с
воздухонагревателем (калорифером). Внутри корпуса находится осевой вентилятор с электродвигателем.
Воздух, забираемый из помещения вентилятором, пропускается через калорифер, нагреваемый высокотемпературной водой, и выпускается снова в помещение в нужном направлении через створки регулирующего многостворчатогo клапана. Aгpeгат снабжен кронштейнами для
подвески eгo в помещении. Для отопления помещения устанавливают не менее двух aгpeгaтов,
причем их тепловую мощность выбирают достаточной для поддержания температуры не ниже
50С при выходе из строя одного из aгpeгaтов.
В напольных отопительных aгрегатax используют не только осевые, но и центробежные вентиляторы (рис. 2.38); их мощность может превышать мощность подвесных aгрегатов. Воздух
нагревается не только водой, но и паром, а также при сжигании газообразного топлива.
При выпуске воздуха в свободное пространство крупного помещения через регулирующий
многостворчатый клапан aгрегата образуется так
называемая компактная струя. Воздушная струя превращается в неполную веерную в том случае, когда
регулирующий клапан дополняют рассеивающей решеткой.
В крупных помещениях отопительные aгрегаты
размещают так, чтобы получалось несколько параллельных компактных или неполных веерных воздушных струй.
Рис. 2.38. Напольный воздушно-рециркуляционный aгpeгат
СТД-800М:1 -- электродвигатсль; 2 -- воздуховыпускной патрубок; 8 -- воздухонагреватель; 4 -- корпус; 5 -- ремённая
передача в защитном кожухе
97
2.3.7. Центральное воздушное отопление
Центральное воздушное отопление применяют в помещениях производственных, гражданских и агропромышленных зданий при наличии центральной системы приточной вентиляции.
Полную рециркуляцию воздуха применяют главным образом в нерабочее время для дежурного
отопления или для нагревания помещений перед началом работы при прерывистом отоплении.
Так поступают, если полная рециркуляция не противоречит требованиям гигиены, пожаро- и
взрывобезопасности помещений. При этом используется имеющаяся центральная система приточной вентиляции, но воздух забирается не снаружи, а из отапливаемых помещений и нагревается до температуры, определяемой расчётом.
В рабочее время центральное воздушное отопление подчиняется условиям вентилирования
помещений. Приточный воздух нагревается до температуры более высокой, чем температура
помещений в зависимости от теплопотребности. выявленной при составлении теплового баланса этих помещений.
В системе центрального воздушного отопления (рис. 2.39) используются все конструктивные
элементы системы приточной вентиляции: фильтр,
калориферы, электровентилятор, воздуховоды и
прочее оборудование. Тепловая мощность калориферов в совмещенной системе отопления и вентиляции
повышается на величину
тепловой мощности систеРис. 2.38.
мы отопления.
Другим отличием является установка резервного
вентилятора, электродвигатель кoтopoгo должен
Рис. 2.39.
автоматически включаться
при остановке основногo
вентилятора.
Если для крупного помещения предусмотрено несколько совмещенных систем отопления и вентиляции, то резервные вентиляторы не устанавливаются, а головные участки воздуховодов отдельных систем соединяются перемычками перепускными воздуховодами с нормально закрытыми клапанами.
Тепловая мощность таких систем подбирается в расчете на поддержание в помещении режима
дежурного отопления при выходе одной из них из строя.
Нагретый воздух может подаваться в обогреваемые помещения одной или несколькими горизонтальными струями. Настилающиеся воздушные струи получаются также при подаче нaгpeтoгo воздуха снизу вдоль вертикальных наружных ограждений, особенно вдоль стекла световых проёмов. Так поступают в холодных районах нашей страны, если рабочие места людей
расположены близ этих проемов.
В системах центрального воздушного отопления в отличие от систем центральной приточной вентиляции перемещается воздух меньшей и переменной плотности по сравнению с плотностью воздуха, окружающего воздуховоды. В связи с этим можно отметить две особенности
98
действия систем центрального воздушного отопления: нагретый воздух заметно охлаждается по
пути eгo движения; количество воздуха, поступающего в помещения, изменяется в течение
отопительного сезона, особенно при естественном движении.
Практические занятия №3
Решение задач
Задача №1
Определить: количество воздуха, подаваемого на высоте 3 м для поддержания в помещении
0
20 C, если его теплопотери составляют 7200 кДж/ч.
Решение
1. Массовое количество подаваемого воздуха при tг=450C составляет:
𝑄л
7200
𝐺от =
=
= 288 кг/ч
с(𝑡г − 𝑡в ) 1 ∗ (45 − 20)
2. Объемное количество подаваемого воздуха по формуле равно:
𝐿от =
𝐺от
𝜌г
288
= 1,11 = 259 м3 /ч,
где: ρ—плотность воздуха при температуре в помещении –200С (берётся по справочникам).
3. Воздухообмен в помещении по формуле составляет:
𝐺от 288
𝐿п =
=
𝜌в
1,11
0
п—плотность воздуха при температуре tг=45 C (берётся по справочникам).
Задача №2
Рассчитать: систему воздушного отопления агрегатами с
сосредоточенной подачей воздуха в цехе длиной 70, шириной
50 и высотой 10 м для возмещения потерь тепла 2,75∙106 кДж/ч
при температуре tв =15°C и допустимой скорости движения
воздуха в рабочей зоне 0,5 м/с. Принимаем подачу воздуха четырьмя отопительными агрегатами с параллельным направлением компактных воздушных струй по данной схеме.
Решение
1. При длине зоны обслуживания агрегата ℓ=35 м найдем кратность воздухообмена в цехе по
формуле:
𝑘=
2
300𝑣макс
300∙0,52
ℓ
=
35
2,14
2. Тогда объем нагретого воздуха, подаваемого отопительными агрегатами, составит:
L = kVg= 2,14∙50∙70∙10 = 75000 м3/ч.
Для подачи каждым отопительным агрегатом 75 000:4=18 750 м3/ч по справочнику принимаем к подвеске на высоте 4,5 м агрегаты типа АПВ 280-190 тепловой мощностью 220 кВт
(190∙103 ккал/ч) с двумя калориферами, осевым вентилятором диаметром 1 м и электродвигателем мощностью 2,8 кВт при частоте вращения 950 об/мин.
Теплоноситель для калориферов — вода с расчетной температурой t1 = 130°C.
3. Температура горячего воздуха, выпускаемого отопительными агрегатами, определяется по
формуле:
(1.1 ÷ 1,3)𝑄п
1,1 ∙ 2,75 ∙ 106
𝑡г = 𝑡в +
= 15 +
= 480 С
с𝜌в 𝑘𝑉п
1 ∙ 1,226 ∙ 75000
4. Начальная скорость движения компактной воздушной струи, выпускаемой из регулирующей решетки площадью 0,535∙1,156=0,62 м2 при живом сечении отверстия 75%, вычисляется по
формуле:
99
𝑏3
253 ∙10
𝜐0 = 0,087(𝑡г − 𝑡в )05 ( 𝐹 ℎп )0,25=0, 087∙ (48 − 15)0,5 (0,62∙0,75)0,25= 0,12 м/с
0
5. Проверяем скорость обратного потока воздуха в рабочей зоне помещения по формуле:
𝐹
𝑣макс = 0,43𝑣0 (𝑏ℎ0 )0,5= 0,43 ∙ 0,12 (
п
0,62∙0,75 0,5
) =
25∙10
0,22 < 0,5 м/с
6. Предельно допустимая температура горячего воздуха для заданных условий устанавливается
по формуле:
𝑡в = 𝑡в + 320
𝑣0
𝑏
12
𝑣норм = 15 + 320 25 0,5 = 920С,
то есть значительно выше необходимой tг=48°С
Самостоятельная работа:
Решить задачи.
Задача №1
Определить: количество воздуха, подаваемого на высоте 5 м для поддержания в помещении
0
18 C, если его теплопотери составляют 7000 кДж/ч.
Задача №2
Рассчитать: систему воздушного отопления агрегатами с сосредоточенной подачей воздуха
в цехе длиной 60, шириной 30 и высотой 12 м для возмещения потерь тепла 2,8∙106 кДж/ч при
температуре tв =16°C и допустимой скорости движения воздуха в рабочей зоне 0,6 м/с. Принимаем подачу воздуха двумя отопительными агрегатами с параллельным направлением компактных воздушных струй по данной в аудитории схеме.
2.3.8. Смесительные воздушно-тепловые завесы
При движении людей или транспорта через входные двери и ворота, перемещении материалов через открытые технологические проемы в здание поступает холодный наружный воздух.
Частое открывание дверей и ворот приводит к чрезмерному охлаждению прилегающих к ним
помещений, если не осуществляются мероприятия по oграничению количества и нагреванию
проникающего наружногo воздуха. Одним из таких мероприятий является создание воздушной
или воздушно-тепловой завесы в открытом проеме входа.
В воротах, открытых технологических проемах производственных зданий создаются высокоскоростные (скорость выпуска воздуха 25 м/с) воздушные завесы шиберующего типа, выполняющие роль шибера, ограничивающего и даже предотвращающего врывание холодного воздуха.
Во входах общественных и административно-бытовых зданий устраивают низкоскоростные
(скорость выпуска воздуха не более 8 м/с) воздушнотепловые завесы смесительного типа, рассчитанные на нагревание холодного воздуха, проникающего снаружи. Ограничение поступления наружного воздуха достигают, изменяя конструкцию входа, в результате чего повышается
сопротивление воздухопроницанию.
Воздушно-тепловые завесы смесительного типа применяют в холодных районах страны, где
расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления ниже 150С, при значительном числе проходящих людей. Так, например, воздушно-тепловые завесы предусматривают у входных дверей при расчетной температуре от 260С до 400С, если через двери в течение
одного часа проходит 250 человек. Завесы предусматривают также у наружных дверей зданий,
если к вестибюлю примыкают помещения без тамбура, оборудованные системами кондиционирования воздуха, или помещения с мокрым режимом.
100
Воздушно-тепловая завеса
создается рециркуляционной
установкой или центрального
воздушного отопления. Внутренний воздух забирается
обычно из вестибюля в верхней зоне и подогревается до
температуры не выше 500С,
так как он непосредственно
воздействует на проходящих
людей.
На рис. 2.40 на разрезе по подвальному и первому этажам здания показана примерная конструкция канальной системы смесительной воздушно-тепловой завесы. Внутренний воздух через отверстие и канал попадает в приёмную камеру с внутренней звукопоглощающей облицовкой.
После нагревания в калорифере воздух радиальным вентилятором по воздуховоду направляется
в воздухораспределительную камеру также с звукопоглощающей облицовкой. Из камеры воздух выпускается в нижнюю зону (до 1,5 м от пола) тамбура сбоку от входных дверей. Воздуховыпускные решетки конструируют так, чтобы нагретый воздух для лучшего перемешивания с
холодным подавался параллельно полу по направлению к наружной двери.
Нагретый воздух иногда выпускается у внутренних дверей тамбура со стороны вестибюля.
При таком способе eгo подачи устраняется усиленное движение воздуха через внутренние двери тамбура, однако увеличивается зона пониженной температуры в вестибюле. Количество холодного воздуха, проникающего в здание, зависит от разности давления воздуха снаружи и
внутри и от сопротивления воздухопроницанию ограждающей конструкции, в данном случае
сопротивления конструкции входа.
Рис. 2.40.
Тема 2.4. Кондиционирование воздуха
2.4.1. Сущность кондиционирования воздуха и
классификация систем кондиционирования
Задачей кондиционирования воздуха является поддержание состояния воздушной среды в
помещениях в соответствии с потребностями людей или иногда технологией производства. В
определенной мере эту же задачу решает и система вентиляции, рассчитываемая на ассимиляцию и удаление вредностей, выделяющихся в помещениях. Однако не обо-рудованная комплексом устройств для кондиционирования воздуха вентиляция не может обеспечить поддержание заданного состояния воздуха в помещениях при меняющихся условиях наружного воздуха и режимах выделения вредностей в помещениях.
Таким образом, под кондиционированием воздуха понимают автоматическое поддержание
параметров воздуха в помещениях. В системах кондиционирования эта задача решается по
принципу общеобменной вентиляции с регулированием количества и параметров приточного
воздуха в соответствии с режимом его изменения в помещениях. Поддержание необходимого
газового состава и чистоты воздуха в помещениях обеспечивается при этом назначением соответствующего воздухообмена и очисткой вентиляционного воздуха, поддержание необходимых
температурно-влажностных параметров — назначением воздухообмена и регулируемой тепловлажностной обработкой приточного воздуха. При наличии специальных требований си-
101
стемы кондиционирования могут осуществлять очистку воздуха от запахов, придание специальных запахов, ионизацию и т. д.
Приготовление приточного воздуха в системах кондиционирования осуществляется в специальных устройствах — кондиционерах, включающих в себя комплекс технических средств по
требуемой обработке воздуха. В типовых кондиционерах, выпускаемых промышленностью,
обеспечивается очистка и регулируемая обработка воздуха по температурно-влажностным параметрам.
Системы кондиционирования могут иметь полный или сокращенный набор составляющих
элементов и устройств, определяемый различным предназначением таких систем, применяемых
в жилых, общественных и производственных зданиях.
Системы кондиционирования воздуха можно классифицировать по нескольким признакам.
По назначению системы кондиционирования подразделяются на комфортные, технологические и комфортно-технологические. Первые предназначены для обеспечения оптимальных
(комфортных) санитарно-гигиенических условий для людей и применяются в жилых, общественных и промышленных зданиях.
Технологические системы должны обеспечивать поддержание в производственных помещениях условий воздушной среды, необходимых для выполнения технологических процессов,
надежности работы оборудования, хранения изделий и т. п. В некоторых случаях создают локальные системы технологического кондиционирования, обеспечивающие нужные условия
воздушной среды, непосредственно у технологического оборудования или внутри его. Комфортно-техноло-гические системы обеспечивают необходимые параметры воздушной среды
для людей и технологического оборудования.
По сезонности обеспечения требуемых параметров воздуха в помещениях системы кондиционирования подразделяются на круглогодичные и сезонные: круглогодичные системы обеспечивают режим во все периоды года, сезонные — в один из периодов (теплый или холодный), в
зависимости от климатических особенностей района.
По месту обработки воздуха системы кондиционирования могут быть центральными и местными: в центральных системах воздух обрабатывается в кондиционерах, размещаемых в отдельных помещениях, и по системе воздуховодов подается в обслуживаемые данной системой
помещения, в местных — кондиционер располагается в обслуживаемом им помещении.
В больших общественных и промышленных зданиях иногда применяют комбинированные
(многозональные) системы. В этом случае первичная обработка воздуха осуществляется в центральных кондиционерах, а приведение параметров приточного воздуха в соответствие с требованиями для каждого помещения—в местных доводчиках. В однозональных системах обработка наружного воздуха до необходимых параметров приточного воздуха осуществляется
окончательно в центральном кондиционере. Такая схема применима в случаях, когда во все помещения можно подавать воздух с одинаковыми параметрами.
По принципу централизации систем тепло- и холодноснабжения системы кондиционирования воздуха подразделяются на автономные и неавтономные; в автономных системах каждый
кондиционер имеет свою систему тепло- и холодоснабжения, в неавтономных — тепло и холод
приготовляются централизованно и по трубопроводам подводятся к кондиционерам.
В зависимости от использования наружного и рециркуляционного воздуха из помещений системы кондиционирования бывают прямоточные и с рециркуляцией воздуха. В прямоточных
системах используется только наружный воздух, который обрабатывается в кондиционере, подается в помещения и после отработки в них выбрасывается наружу.
102
В системах с рециркуляцией в кондиционер поступает наружный воздух и воздух из помещений. После обработки смесь подается в кондиционируемые помещения, откуда воздух частично выбрасывается наружу, а частично вновь подается в кондиционер на рециркуляцию.
Существуют системы кондиционирования, где используется только рециркуляционный воздух
из помещений, который после обработки в кондиционере вновь поступает в них.
2.4.2. Местные кондиционеры
Местные кондиционеры ставятся непосредственно в обслуживаемом помещении или вблизи
него. Они имеют меньшую производительность по воздуху, меньшие габариты по сравнению с
центральными кондиционерами, стоимость их существенно меньше стоимости центральных
систем кондиционирования воздуха.
Местные кондиционеры рекомендуется применять в зданиях, где имеются помещения с различными режимами работы или разными требованиями к воздушной среде, а также при дооборудовании кондиционирования воздуха для существующих домов, где прокладка воздуховодов
и других коммуникаций ранее не предусматривалась и вызывает затруднения. Местные кондиционеры монтируются также в кабинах крановщиков, в транспортных машинах.
В зависимости от характера помещений и габаритов кондиционеров их можно монтировать
на полу помещений, в ограждающих конструкциях, подвешивать к потолку или стенам. Разновидностью местных кондиционеров, применяемых для жилых и административных зданий, являются подоконные и оконные кондиционеры.
Производительность кондиционеров по воздуху для производственных, административных и
общественных помещений составляет от 2,5 до 10 и более тыс. м3/ч.
Широкое распространение в промышленных помещениях получили автономные местные
кондиционеры, в которых источниками холода являются встроенные в агрегаты фреоновые холодильные машины, а источниками теплоты — электрокалориферы.
Недостатком работы автономных кондиционеров является шум от компрессорного агрегата
и вентилятора, который уменьшают, применяя звукоизоляцию внутренних поверхностей корпуса.
2.4.3. Регулирование работы систем кондиционирования
Оборудование систем кондиционирования воздуха подбирается для крайних расчетных режимов, какими являются состояния наружного воздуха в теплый и холодный периоды года с
учетом количества выделяющихся в помещениях вредностей.
В процессе эксплуатации эти условия изменяются, на что система кондиционирования
должна отвечать изменением режима своей работы, осуществляемым системами автоматики. В
технике кондиционирования воздуха применяют качественное и количественное регулирование: при качественном — изменяются параметры приточного воздуха при его неизменном расходе в системе, при количественном — требуемое состояние воздушной среды в помещениях
достигается изменением расхода воздуха при его неизменных параметрах. Возможности количественного регулирования ограничены, поэтому широко применяют качественное регулирование или его сочетание с количественным (в многозональных системах).
Осуществляется эксплуатационное обслуживание общего вентиляционного оборудования,
имеющегося в системах кондиционирования воздуха (испытания, наладка и обслуживание вентиляторов, воздуховодов, калориферов, фильтров и т. д.). Однако при обслуживании систем
кондиционирования возникает необходимость в проведении и дополнительных работ на специальных видах оборудования (камеры орошения, системы холодоснабжения и др.).
103
Подготовка камер орошения к зимней эксплуатации заключается в проверке их работы в
адиабатическом режиме и, в частности, проверке постоянства температуры воды. Кроме камер,
необходимо проверить системы теплоснабжения секций первого и второго подогрева в соответствии с правилами проверки и обслуживания калориферов.
Перед началом летней эксплуатации следует убедиться в исправности системы холодоснабжения (холодильных машин, насосов, трубопроводов и т. п.), опробовать работу холодильных
машин, камер орошения на политропических режимах, .воздухоохладителей.
В процессе эксплуатации систем кондиционирования воздуха необходим постоянный контроль параметров внутреннего воздуха. Если последние имеют отклонения от заданных, то
необходимо выявить причины этого. Обследование следует начинать с проверки работы системы автоматики, затем последовательно проверить параметры тепло- и холодоносителя, работу
отдельных агрегатов тепловлажностной обработки, расход воздуха.
В ходе технического обслуживания форсуночных камер орошения необходимо следить за
техническим состоянием и исправностью работы оборудования камер, систем водоснабжения и
холодоснабжения. Причинами нарушения режима работы камер чаще всего бывают отклонения
в работе водяных насосов, засорение форсунок, фильтров для воды, что приводит к нарушению
режима обработки воздуха. Фильтры и форсунки должны своевременно прочищаться.
Отклонение расхода воздуха через камеру от расчетного может происходить вследствие негерметичности камеры, особенно ее дверки, а также нарушения работы клапана в байпасе. В
поверхностных воздухоохладителях режим их работы может быть нарушен в результате засорения труб, поломки и засорения ребер, изменения расхода воздуха и т. п. Обнаруженные дефекты следует устранять своевременно при текущем обслуживании или в порядке плановопредупредительного ремонта.
Контрольные вопросы к темам 2.3 и 2.4
№
п/п
1.
2.
Вопрос
Ответ
Консультации
Что характерно для воздушного отоп- А. Повышение теплотехнических
показателей системы воздушного
ления?
Стр. 225
отопления..
В. Повышение санитарно-гигиенических показателей воздушной
среды помещения.
С. Повышение технико-экономических
показателей системы.
D. Повышение КПД.
Е.Повышение температуры воздушной среды помещения.
Как классифицируются калориферы по А. Паровые
Стр. 225
виду теплоносителя? (Отметить праВ. Электрические
вильный ответ).
С. Пневматические.
D. Водяные.
Е. Пароводяные.
104
3.
4.
4.
5.
В каком случае применяется поста- А. В случае необходимости нагрева Стр. 225
новка калориферов последовательно воздуха на небольшую разность
температур.
один за другим?
В. В случае необходимости нагрева
воздуха на температуру в помещении не более 300С.
С. В случае необходимости нагрева
воздуха на температуру в помещении не более 400С.
D. В случае необходимости нагрева
воздуха на температуру в помещении не более 200С.
Е. В случае необходимости нагрева воздуха на большую разность
температур.
Для чего служат рециркуляционные А. Для отопления производствен- Стр. 225
ных помещений категорий В, Г и Д,
воздухонагреватели?
технологический процесс в которых
не сопровождается выделением пыли
В. Для отопления крупных помещений общественных и сельскохозяйственных зданий.
С. Для отопления лестничных
клеток многоэтажных зданий и
отдельных помещений общественных зданий
D. Для отопления жилых квартир
Е. Для отопления любых цехов тепловой электростанции.
С какой целью создаются смесительные А. Чтобы через открытые техно- Стр. 225
воздушно-тепловые завесы?
логические проемы в здание не
поступал холодный наружный
воздух.
В. Чтобы персонал периодически
мог отогреть руки.
С. Чтобы освежить воздух внутри
здания.
D. Чтобы очистить воздух внутри
здания.
Е. Чтобы разогреть замёрзшее оборудование в зимний период.
Какова задача кондиционирования воз- А. Замена воздушного и водяного Стр. 225
отопления.
духа?
В. Экология помещений.
105
С. Замена вентиляции.
6.
D. Поддержание состояния воздушной среды в помещениях в
соответствии
Е. Создание чистого воздуха в помещениях.
Чем отличаются местные кондиционе- А. Практически ничем.
Стр. 225
ры от центральных?
В. Имеют меньшую производительность.
С. Имеют бо/льшую производительность.
D. Другая конфигурация.
Е. Больше стоимость.
7.
8.
Что необходимо проводить в процессе А. Необходимо смазывать трущиеся Стр. 225
эксплуатации систем кондиционирова- части.
ния воздуха?
В. Необходим постоянный контроль
параметров наружного воздуха.
С. Необходим постоянный контроль параметров внутреннего
воздуха.
D. Необходимо проверять чистоту
воздуха в помещении.
Е. Необходим контроль за относительной влажностью наружного
воздуха.
Исходя из чего подбирается оборудо- А. Исходя из экономии теплоэнер- Стр. 225
вание систем кондиционирования воз- гии.
духа?
В. Исходя из малого количества
оборудования.
С. Исходя из состояния внутреннего
воздуха.
D. Исходя из являются состояния
наружного воздуха в теплый и
холодный периоды года с учетом
количества выделяющихся в помещениях вредностей.
Е. Исходя из запылённости атмосферного воздуха.
106
Тема 2.5. Горячее водоснабжение (ГВС)
2.5.1. Область применения ГВС
Системы горячего водоснабжения могут применяться с местным или централизованным
приготовлением горячей воды. В жилых зданиях разрешается устраивать только один вид горячего водоснабжения — местное или централизованное.
Местные системы горячего водоснабжения применяют в жилых зданиях любой этажности с
газовыми водонагревателями, если есть возможность размещения каналов для отвода продуктов сгорания, а также в жилых зданиях высотой до пяти этажей включительно с дровяными колонками (при отсутствии газопровода).
Индивидуальные водонагреватели различных конструкций для местного приготовления горячей воды применяют в зданиях с расходом тепла на горячее водоснабжение не более 210 000
кДж/ч при количестве душевых сеток не более пяти. Установка индивидуальных газовых водонагревателей не допускается в ванных комнатах при номерах гостиниц, домов отдыха и санаториев, в школах (кроме буфетов и жилых квартир), а также в душевых при спортивных залах и
котельных.
В малоэтажных жилых домах систему горячего водоснабжения часто выполняют в виде
квартирной установки с приготовлением горячей воды в генераторах тепла, раздельных или
совмещенных с центральным отоплением квартиры. Для получения кипяченой воды применяют кипятильники различных систем с непосредственным или централизованным водоразбором.
Применение электрических водонагревателей во всех случаях должно быть обосновано технико-экономическим расчетом.
Централизованные системы горячего водоснабжения применяют в зданиях, присоединяемых
к тепловым сетям или имеющих собственные котельные с водонагревательными установками.
Эти системы бывают трех видов:
--- с непосредственным водоразбором из тепловой сети;
--- с приготовлением горячей воды в тепловых пунктах, присоединяемых к тепловым сетям;
--- с приготовлением горячей воды непосредственно в водогрейных котлах, контактных водонагревателях или теплообменниках.
Для нагрева воды применяют скоростные или ёмкие водонагреватели и открытые баки-аккумуляторы. Сети трубопроводов горячего водоснабжения, как правило, предусматривают с
нижней тупиковой разводкой. Кольцевание разводки допускается при соответствующем обосновании. В зданиях с длительными постоянными расходами горячей воды (в банях, прачечных,
больших общественных столовых, ресторанах и пр.) разводящий трубопровод устраивают с тупиковой сетью и короткими ответвлениями. В медицинских учреждениях, а также в многоэтажных домах и гостиницах для уменьшения остывания воды в трубах и поддержания равномерной температуры в системе в течение суток применяют разводящий трубопровод с циркуляционной сетью.
Необходимая интенсивность циркуляции теплоносителя при отсутствии водоразбора поддерживается за счет перепада давлений, как и при работе системы центрального водяного отопления с естественным и насосным побуждением циркуляции.
Циркуляцию воды в системах горячего водоснабжения с непосредственным водоразбором из
тепловой сети предусматривают из обратной линии (зимний режим) за счет разности давлений,
создаваемой диафрагмой, между точками присоединения подающего и циркуляционного тру-
107
бопроводов системы горячего водоснабжения к обратной линии тепловой сети, а также из подающей линии (летний режим) за счет разности давлений, создаваемой диафрагмой на циркуляционном трубопроводе системы горячего водоснабжения.
В жилых зданиях высотой до четырех этажей включительно, если нет полотенцесушителей в
ванных комнатах, циркуляция воды обеспечивается только в магистраль ных трубопроводах. В
зданиях большей этажности и в зданиях, где предусматриваются полотенцесушители, присоединяемые к системе горячего водоснабжения, циркуляция воды обеспечивается также и в стояках. В зданиях, присоединяемых к тепловой сети ТЭЦ, применяют двухступенчатую схему
подогрева горячей воды в скоростных водонагревателях или непосредственный водоразбор из
тепловой сети.
Горячее водоснабжение с непосредственным водоразбором из тепловой сети допускается
при обязательном условии, что вода в системе теплоснабжения отвечает требованиям, предъявляемым к хозяйственно-питьевой воде по ГОСТ 2874—93. Таким образом, эти системы могут
применяться при отсутствии в воде бактериальных и химических загрязнений, механических
примесей и заметной цветности.
В зданиях, присоединяемых к паровой сети низкого или высокого давления, для приготовления горячей воды применяют скоростные или ёмкие водонагреватели с закрытыми или открытыми баками-аккумуляторами. В ёмких водонагревателях воду нагревают паром при помощи
змеевиков, перфорированных труб или пароструйных аппаратов. В качестве теплоносителей
для водонагревателей-теплообменников рекомендуется применять высокотемпературную воду
или пар с давлением 0,2—0,3 МПа. В жилых и общественных зданиях с котельными в подвале
для нагрева воды используют пар низкого давления (до 0,07 МПа).
Для бесперебойной работы системы горячего водоснабжения летом и зимой источник тепла
для нагрева воды в теплообменниках не должен зависеть от работы центрального отопления. В
отопительных котельных жилых и общественных зданий обычно устанавливают котлы, работающие постоянно, специально для горячего водоснабжения.
Если теплосеть обеспечивает круглогодичную подачу тепла, ее использование в качестве
первичного теплоносителя для водонагрева обязательно. Возможность использования для горячего водоснабжения теплосети, действующей только в течение отопительного периода, решается технико-экономическим расчетом.
Во всех случаях, когда необходим постоянный запас горячей и холодной воды (например, в
банях, прачечных, медицинских учреждениях и больших жилых домах), обычно осуществляется открытая система горячего водоснабжения с установкой ёмких напорных баков горячей и
холодной воды на чердаке в специальных утепленных будках. Пополнение воды в системе во
время водоразбора происходит автоматически через шаровой кран из сети городского водопровода. При недостаточном давлении в городском водопроводе или при больших колебаниях давления на протяжении суток для бесперебойного пополнения системы горячего водоснабжения
дополнительно предусматривается установка насоса.
Открытая система горячего водоснабжения находится под постоянным давлением, равным
высоте расположения напорных баков над данной точкой водоразбора. При наличии в городской сети водопровода постоянного давления, достаточного для бесперебойной подачи воды в
систему горячего водоснабжения при максимальном водоразборе, устраивают закрытые системы горячего водоснабжения. В закрытых системах устанавливают теплообменники различных
конструкций, работающие на продавливании напором от городского водопровода или насосного агрегата.
108
Горячая вода к потребителям подается, как правило, по тупиковой схеме по самостоятельному трубопроводу с нижней разводкой. В душевых при количестве сеток более трех подающий
трубопровод должен быть закольцован. В банях и прачечных разводящие трубопроводы можно
прокладывать открыто под потолком помещений.
Генераторы тепла, водонагреватели, главные стояки и разводящие магистрали, независимо
от их расположения, должны иметь хорошую тепловую изоляцию. Трубопроводы систем горячего водоснабжения монтируют из стальных водогазопроводных и тонкостенных оцинкованных труб. Для наблюдения за работой системы и возможности быстрой замены труб при ремонте прокладку трубопроводов горячего водоснабжения обычно выполняют открытой. Скрытая прокладка допускается в зданиях с высокими требованиями к внутренней отделке помещений, однако при условии свободного доступа к трубам и арматуре.
Полотенцесушители ванных комнат присоединяют к циркуляционным стоякам системы горячего водоснабжения, а при их отсутствии — к системе центрального отопления.
С целью повышения долговечности и эффективности установок горячего водоснабжения,
подверженных сильной коррозии и зарастающих накипью, в больших системах рекомендуется
предусматривать периодическую промывку змеевиков и межтрубного пространства водонагревателей ингибированным 5—8%-ным раствором соляной кислоты с последующей нейтрализацией 10%-ным раствором углекислой соды. Во избежание разрушения металла такую промывку
следует применять не более 4—5 раз за весь период эксплуатации. Практика длительной эксплуатации систем горячего водоснабжения показывает, что долговечность труб во многом зависит от качества стали.
С целью уменьшения коррозионного поражения труб в системах горячего водоснабжения
можно применять фильтры из обожженного доломита (магномассы), которые устанавливаются
на трубопроводе холодной воды до водонагревателей. Для обработки воды в установке производительностью 1 м3/ч требуется емкость фильтра 0,2 м3 с расходом 250—300 кг магномассы в
год. Для нужд горячего водоснабжения используют также магнитную обработку воды.
2.5.2. Требования к качеству воды
В системах горячего водоснабжения качество воды должно соответствовать нормам для хозяйственно-питьевого водоснабжения по ГОСТ 2874-93. Вода должна быть бесцветной, без
привкуса и запаха (цветность — не более 20 град, мутность — не более 1,5 мг/л, а общая жесткость — не более 7 мг--экв/л). Общее количество бактерий в 1 мл неразбавленной воды должно
составлять не более 100, количество кишечных палочек в 1 л воды — не более 3. После обеззараживания воды хлором концентрация остаточного свободного хлора в воде должна быть не
менее 0,3 и не более 0,5 мг/л.
В централизованных системах горячего водоснабжения в зависимости от свойств исходной
воды (жесткости, наличия агрессивной углекислоты, значения водородного показателя рН)
предусматривают мероприятия по предотвращению образования накипи и защите от коррозии
металла труб, арматуры и оборудования.
Жесткость воды, предназначенной для мытья в банях, должна быть не более 7 и не менее 2
мг--экв/л (см. СНиП П-Л. 13-92), для стирки белья в прачечных — не более 1,8 мг - экв/л, что
обусловливает экономный расход стирочных материалов (СНиП П-Л. 14-92). В банях и прачечных с высокой жесткостью воды предусматривается умягчение ее в централизованных установках. В банях вместимостью 50 мест и менее умягчение не обязательно.
Жесткость воды характеризуется содержанием ионов кальция и магния. Общая жесткость
сырой воды равна сумме карбонатной и некарбонатной жесткостей. Карбонатная жесткость вы-
109
зывается содержанием бикарбонатов кальция и магния и почти полностью исчезает после кипячения воды, причем бикарбонаты подвергаются распаду с образованием углекислоты и выпадением бикарбонатов в осадок. Некарбонатная жесткость после кипячения остается.
Степень кислотности или щелочности исходной воды характеризуется величиной рН. Сочетание показателя рН с содержанием углекислоты определяет степень агрессивности воды. При
рН=7 вода нейтральна, чем ближе рН к нулю, тем выше кислотность воды, а чем ближе к 14,
тем сильнее ее щелочность. По ГОСТ 2784-93 водородный показатель рН должен находиться в
пределах 6,5—8,5. Допустимое содержание в воде кислорода — 0,05 мг/л (см. СНиП 11-36-73).
2.5.3. Централизованные системы горячего водоснабжения
Водонагреватели с открытыми или закрытыми баками-аккумуляторами обычно применяются
в зданиях с периодическим кратковременным расходом значительного количества горячей воды (в часы массового пользования ванными в больших жилых домах и гостиницах) и с постоянным продолжительным расходом ее (во время работы коммунальных бань и прачечных). Такие системы позволяют приготовить горячую воду заранее, до начала максимальных расходов и
иметь необходимый запас воды на случай аварийного режима (на коммунальных предприятиях
и в лечебных учреждениях). Баки-аккумуляторы не только обеспечивают резерв горячей воды,
но и выравнивают суточный график теплопотребления.
Применяются различные способы снабжения различных потребителей горячей водой, приготовляемой в местных — домовых или небольших отдельно стоящих котельных. На рис. 2.40 (1)
показана тупиковая схема горячего водоснабжения с водонагревом при помощи жаротрубных
стальных котлов. Эта схема возможна при жесткости воды не более 4 мг-экв/л и достаточном и
постоянном давлении в сети городского водопровода. К точкам водоразбора горячую воду подают под давлением холодной. Котлы служат не только водонагревателями, но и аккумуляторами больших объемов горячей воды (например, в банях). Однако непосредственный водонагрев в жаротрубных котлах нецелесообразен ввиду отложения накипи на их стенках и усиленной коррозии металла.
На рис. 2.40 (2) дана простейшая схема горячего водоснабжения, оборудованная малометражным паровым котлом и емким водоподогревателем со съемным змеевиком из стальных
труб. Питание холодной водой предусмотрено из сети городского водопровода. Эта схема может работать и с открытым баком-аккумулятором на чердаке, автоматически пополняемым холодной водой из водопровода через уравнительный бачок с шаровым краном.
Для горячего водоснабжения бань и прачечных воду часто нагревают в баке горячей воды,
являющемся одновременно и необходимой емкостью для хранения аварийного запаса. Воду в
баках нагревают паром, пропускаемым по съемным змеевикам из стальных труб. Иногда для
нагрева воды пар впускают через инжектор или дырчатую трубу. Эта установка достаточно
компактна и обладает большой теплопроизводительностью.
К недостаткам ее можно отнести сильный шум при работе нагревателя и питание котлов сырой водой, что снижает к. п. д. установки.
Если водонагреватель расположен в пределах жилого здания, приготовление горячей воды
непосредственным впуском в нее пара не допускается. Установка баков горячей воды с непосредственным впуском пара разрешается при расходе тепла до 200 000 ккал/ч и общей жесткости питательной воды для котлов не более 4 мг--экв/л (паровые котлы следует механически
очищать от накипи), а также при отсутствии в паре масла и допустимости шума.
При наличии в котельной водоподготовки непосредственный нагрев воды паром в баках
можно применять независимо от величины расхода тепла.
110
Рис. 2.41.
В зданиях с котельными, обслуживающими центральное отопление и горячее водоснабжение, для уменьшения поверхности устанавливаемых котлов и снижения стоимости строительства и эксплуатации целесообразно применять схему А. В. Мазо (рис. 2.41-4). Для нужд горячего водоснабжения используют отопительные котлы, бездействующие летом и работающие зимой с неполной нагрузкой, за исключением дней отопительного сезона при расчетной температуре наружного воздуха.
111
На рис. 2.41 (6) представлены циркуляционные системы горячего водоснабжения, применяемые для разных случаев практики. Для прачечных и бань воду удобно нагревать при помощи
съемных змеевиков, установленных в емких пароводяных водонагревателях, напорных бакахаккумуляторах или в специальном барабане, смонтированном на паровом водотрубном котле.
В больших городах и посёлках, как правило, горячее водоснабжение осуществляется от ТЭЦ
или котельных по открытой или закрытой схемах. В любом случае температура горячей воды у
потребителя должна быть в пределах 60-700С. При температуре горячей воды ниже 600С в ней
могут завестись бактерии, и вода примет неприятный запах. При температуре выше 70 0С потребитель может получить ожог.
Контрольные вопросы к теме 2.5
№
п/п
Вопрос
1.
От чего не должен зависеть источник
тепла для бесперебойной работы системы горячего водоснабжения летом и
зимой для нагрева воды в теплообменниках?
2.
Чем характеризуется жесткость воды?.
Ответ
Консультации
А. От качества воды..
В. От работы центрального отопСтр. 225
ления.
С. От работы котла.
D. От работы подогревателя ГВС.
Е. От температуры греющей воды
от теплоисточника.
А. Показателем рН.
Стр. 225
В. Содержанием солей железа.
С. Содержанием солей меди.
D. Содержанием ионов кальция и
магния
Е. Содержанием взвесей.
3.
Почему не рекомендуется нагревать во- А. Больше расход холодной воды.
Стр. 225
0
ду в системе ГВС ниже 60 С?
В. Вода ещё больше охладится, пока дойдёт до потребителя.
С. Зимой вода в трубопроводах может замёрзнуть.
D. По технологии воду ниже 600С
нагревать неэкономично.
Е. Могут завестись бактерии, и
вода примет неприятный запах
112
РАЗДЕЛ 3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ И ТЕПЛОВЫЕ РЕЖИМЫ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ
Тема 3.1. Гидравлические характеристики оборудования
3.1.1. Оборудование ТЭЦ, насосных подстанций и тепловых сетей
Основным оборудованием теплофикационных установок ТЭЦ и насосных и насосных подстанций являются сетевые насосы, подогреватели сетевой воды, пиковые водогрейные котлы. К
вспомогательному теплофикационному оборудованию относятся: подпиточная установка теплосети, баки-аккумуляторы, рециркуляционные насосы водогрейных котов и т. д.
Пиковые водогрейные котлы предназначены для установки на ТЭЦ с целью покрытия пиков
теплофикационных нагрузок. Пиковые водогрейные котлы обычно устанавливаются в отдельных помещениях на крупных ТЭЦ или в главном корпусе на небольших ТЭЦ. Топливом этих
котлов служит большей частью мазут или газ. Ввиду малого использования в течение года пиковые котлы выполняют простыми по конструкции и недорогими. Здание может выполняться
лишь для нижней части котлов, верхняя часть их при этом остаётся на открытом воздухе. До
ввода в работу ТЭЦ водогрейные котлы можно использовать для временного централизованного теплоснабжения района. Сетевая вода нагревается последовательно в сетевых подогревателях до 110÷1200С, а затем в ПВК до 1500С максимально.
Во избежание коррозии металла котла температура на входе в него должна быть не ниже
50÷600С, что достигается рециркуляцией и смешением горячей и холодной воды. Расчётный
КПД водогрейных котлов на газе и мазуте достигает 91÷93%. Выпускаются и используются
ПВК на угле. У них--своя пылеподготовка, дымососы и т. д.
Широко применяются водогрейные котлы типов ПТВМ-100 и ПТВМ-180 на газе и мазуте с
номинальной теплопроизводительностью 419 и 760 ГДж/ч при подогреве 2140 и 3840 т/ч воды
соответственно от 104 до 1500С.
Пароводяные подогреватели теплоподготовительных установок предназначены для подогрева сетевой воды паром от турбин или от котлов через РОУ. До 1967 г. выпускались вертикальные пароводяные подогреватели сетевой воды типов БО и БП, которые установлены на многих
ТЭЦ и котельных. В зависимости от характера покрываемых нагрузок подогревателям присваивали обозначение БО – для основной нагрузки и БП – для пиковой. Число после буквенного
обозначения соответствует площади поверхности нагрева в м2. например, БО-350.
В настоящее время вместо подогревателей типа БО и БП выпускаются вертикальные подогреватели сетевой воды типа ПСВ и горизонтальные типа ПСГ. Например, ПСВ-500-3-23, где
ПСВ – подогреватель сетевой воды, 500 – площадь поверхности нагрева, м2, 3 – допустимое избыточное давление по пару, кг/см2, 23 -- допустимое избыточное давление по воде, кг/см2.
Цифра 3 говорит, что этот подогреватель является основным, так как давление пара невелико. В
качестве пиковых применяются подогреватели типа ПСВ-315-14-23, ПСВ-500-14-23 и т. д. Горизонтальные – ПСГ-2300-3-8-II, ПСГ-2300-2-8-I и другие. Все обозначения в цифрах те же, а
римские I и II обозначают номер регулируемого теплофикационного отбора турбины (верхний
и нижний).
Вода в пароводяных сетевых подогревателях подаётся внутрь трубок, изготовленных из латуни Л-68. Наружный диаметр трубок у вертикальных подогревателей составляет 19 мм при
толщине стенки 0.75 мм, а в подогревателях типа ПСГ наружный диаметр трубки – 24 мм при
толщине её 1 мм.
При использовании пароводяных сетевых подогревателей первой ступенью нагрева служат
охладители конденсата типа ОГ-6, ОГ-35, ОГ-130 и т. д ,где цифра обозначает площадь поверхности охлаждения в м2.
113
Деаэраторы подпитки теплосети относятся к вспомогательному оборудованию теплофикационной установки.
Для подпитки тепловых сетей с открытой системой ГВС используется вода только вода питьевого качества. При закрытых системах ГВС, при установке у потребителей местных подогревателей воды. Также должна использоваться питьевая вода. Деаэрация подпиточной воды
производится в атмосферных и вакуумных деаэраторах. Количество и производительность деаэраторов подпиточной воды выбирается по её расходу. Резервных деаэраторов не устанавливается. Суммарная производительность деаэраторов подпитки в открытых системах ГВС должна
обеспечивать восполнение среднечасового расхода воды на ГВС за отопительный период плюс
20% (то есть с коэффициентом 1,2) и компенсацию утечек воды в теплосетях равной 0,75% объёма тепловых сетей всех потребителей плюс 0,5% объёма транзитных магистралей. Пиковый
расход воды в открытых системах (сверх среднечасового) ГВС покрывается за счёт баковаккумуляторов.
Производительность подпиточной установки в закрытых системах ГВС определяется только
утечками воды из теплосети, равными 0,75% объёма теплосети, как и при открытых системах
ГВС. Кроме того, предусматривается запас подготовленной подпиточной воды, равный 3%
объёма тепловых сетей (обычно в двух баках) подпиточная вода должна подвергаться деаэрации.
Баки-аккумуляторы устанавливаются на ТЭЦ при схемах теплоснабжения с непосредственным водозабором на ГВС для выравнивания неравномерности потребления горячей воды в течение суток. Баки выбирают на основании почасового графика расхода воды за сутки наибольшего водопотребления. При отсутствии суточного графика водозабора вместимость баковаккумуляторов разрешается принимать равной 10-кратному среднему расходу горячей воды за
отопительный период.
Сетевые насосы служат для подачи горячей воды по теплофикационным сетям и в зависимости от места установки применяются в качестве насосов первого подъёма, подающих воду из
обратного трубопровода в сетевые подогреватели; второго подъёма для подачи воды после сетевых подогревателей в теплосеть; рециркуляционных, установленных после пиковых водогрейных котлов.
Сетевые насосы могут работать как на ТЭЦ, так и на промежуточных насосных станциях
теплофикационных систем (на протяжённых теплосетях, когда напора сетевых насосов, установленных на ТЭЦ, не достаточно для преодоления гидравлических сопротивлений сети). Сетевые насосы должны обладать повышенной надёжностью, так как перебои или неполадки в работе насосов сказываются на режиме работы ТЭЦ и потребителей. Основной особенностью работы сетевых насосов являются колебания температуры подаваемой воды в широких пределах,
что в свою очередь вызывает изменение давления внутри насоса. Сетевые насосы должны
надёжно работать в широком диапазоне подач.
Сетевые насосы предназначены для работы на чистой воде с содержанием твёрдых включений не более 5 мг/кг с размером частичек до 0,2 мм. Обычно сетевые насосы -- центробежные,
горизонтальные, с приводом от электродвигателя. В качестве сетевых насосов применяются такие: СЭ-3200-160 (подача – 3200 м3/ч, напор – 160 м вод ст или 1,57 МПа), СЭ-5000-160 (подача
– 5000 м3/ч, напор – 160 м вод ст или 1,57 МПа) и другие.
Основным отличительным признаком сетевых насосов является количество ступеней, по которому сетевые насосы делятся на одно- и двухступенчатые.
114
Трубопроводы и арматура тепловых сетей при рабочей температуре сетевой воды выше
1150С независимо от давления должны соответствовать требованиям «Правил устройств и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды».
Основными абонентскими теплопотребляющими установками водяных тепловых сетей являются установки отопления, вентиляции, горячего водоснабжения.
3.1.2. Пьезометрические графики
При проектировании и эксплуатации разветвленных тепловых сетей широко используется
пьезометрический график, на котором в конкретном масштабе нанесены рельеф местности, высота присоединенных зданий, напор в сети; по нему легко определить напор (давление) и располагаемый напор (перепад давлений) в любой точке системы.
На пьезометрических графиках величины гидравлического потенциала выражены в единицах напора. Напор и давление связаны зависимостью:
Н=р/γ,
где: γ—плотность воды.
Для практических расчётов принято, что 10 кПа (1000 кгс/м2) соответствует одному метру
водяного столба.
Пьезометрический
график представляет собой
графическое
изображение
напоров в тепловой сети относительно местности, на
которой она проложена. На
пьезометрическом графике в
определённом
масштабе
наносят рельеф местности,
высоту
присоединённых
зданий, величины напоров в
сети. На горизонтальной оси
Рис. 3.1.
графика откладывают длину
сети, а на вертикальной оси
–напоры. Линии напоров в
сети наносят как для рабочего, так и для статического режимов.
Пьезометрический график строится следующим образом (рис. 3.1):
1. Принимая за нуль отметку самой низкой точки тепловой сети, наносят профиль местности
по трассе и ответвлений, отметки земли которых отличаются от отметок магистральных теплосетей. На профиле проставляют высоты присоединённых зданий.
2. Наносят линию S—S, определяющую статический напор в системе, то есть статический
режим. Если давление в отдельных точках системы превышает пределы прочности, то необходимо предусмотреть подключение отдельных потребителей по независимой схеме или деление
тепловых сетей на зоны с выбором для каждой зоны своей линии статического напора. В узлах
деления устанавливают автоматические устройства рассечки и подпитки тепловой сети.
Напомню: В закрытых системах теплоснабжения установки горячего водоснабжения присоединяются к тепловой сети только через водо-водяные подогреватели, то есть по независимой
схеме.
115
3. Наносят линию А-Б пьезометрического графика напоров обратной магистрали. Уклон линии определяют на основании гидравлического расчёта тепловой сети. Высоту расположения
линии напоров на графике выбирают требований к гидравлическому режиму, о котором позже
будем говорить. При неровном профиле трассы не всегда возможно одновременно выполнять
требования заполнения верхних точек систем теплопотребления, не превысив допустимые давления. В этих случаях выбирают режим, соответствующий прочности нагревательных приборов, а отдельные системы, залив которых не будет обеспечен вследствие низкого расположения
пьезометрической линии обратного трубопровода, оборудуют индивидуальными регуляторами.
Линия пьезометрического графика обратного трубопровода магистрали в точке пересечения
с ординатой, соответствующей началу теплосети, определяют необходимый напор в обратном
трубопроводе водоподогревательной установки (на входе сетевого насоса, точка А), обеспечиваемый подпиточным насосом.
4. Наносят линию В—Г пьезометрического графика подающей магистрали. Уклон линии
определяют на основании гидравлического расчёта тепловой сети. При выборе положения пьезометрического графика учитывают предъявляемые к гидравлическому режиму требования и
гидравлические характеристики сетевого насоса. Линия пьезометрического графика подающего
трубопровода в точке пересечения с ординатой, Соответствующей началу теплосети, определяет требуемый напор на выходе из подогревательной установки (точка Г). Напор в любой точке
теплосети определяется величиной отрезка между данной точкой и линией пьезометрического
графика подающей или обратной магистрали.
Примерный пьезометрический график и схема теплосети показаны на рис. 3.2.
3.2
.
В системах теплоснабжения с тепловыми сетями большой протяжённости и сложным профилем теплотрассы требования гидравлического режима могут быть обеспечены за счёт подкачивающих насосных и дроссельных станций на подающем и обратном трубопроводах (рис. 3.3
и 3.4.).
Для закрытой системы теплоснабжения с установленными регуляторами постоянства расхода сетевой воды на отопление (РР) и температуры воды в системах горячего водоснабжения
(ГВС) необходимый напор сетевых и подкачивающих насосов определяют при расчётном расходе теплоносителя по следующей формуле: Нн=Нг+Нс+Нп,
116
где: Нн—расчётные потери напора в водоподогревательной установке источника теплоты, м;
Нг—суммарные расчётные потери напора в подающем и обратном трубопроводах в тепловой сети до более отдалённого потребителя, м;
Нп—расчётные потери напора в тепловом пункте и в местной системе потребителя, м.
3.3.
3.4.
Подачу сетевых и подкачивающих насосов в этих условиях определяют по расчётному расходу теплоносителя, учитывающему максимальный расход сетевой воды на горячее водоснабжение всех потребителей со смешанной и параллельной схемам включения подогревателей.
При отсутствии регуляторов постоянства расхода сетевой воды на отоплении, но при установке регуляторов постоянства температуры воды в системах горячего водоснабжения максимальную (расчётную) подачу сетевых насосов определяют по такому расходу:
р
GПНД=Gобр.=(1-0,45∝м)𝐺ов + 𝐺тм ,
р
где: 𝐺ов −расчётный расход сетевой воды по системе теплоснабжения на отопление и вентиляцию, т/ч;
𝐺тм −максимальный расход сетевой воды по системе теплоснабжения на горячее водоснабжение, т/ч;
∝м--максимальное отношение расхода сетевой воды на горячее водоснабжение к
расчётному расходу теплоносителя на отопление и вентиляцию по системе теплоснабжения в
целом.
Эта формула может применяться при величине коэффициента часовой неравномерности для
системы теплоснабжения при величинах от 2 до 2,4.
Необходимый напор сетевых насосов при отсутствии регуляторов расхода у потребителей
нужно определять по формуле Нн=Нг+Нс+Нп, а напоры подкачивающих насосных станций выр
являют при расходе воды по сети, найденном по формуле GПНД=Gобр.=(1-0,45∝м)𝐺ов + 𝐺тм , с
учётом потерь напора в подогревательной установке источника теплоты.
Напор подпиточных насосов в закрытой системе теплоснабжения определяют из условия
поддержания в водяных тепловых сетях статического режима. Величина принятого напора
117
проверяется для условий работы сетевых насосов в отопительный и летний периоды года, когда
работает только система горячего водоснабжения, а отопление отключено.
Подача подпиточных насосов в один час должна составлять 0,75% объёма воды в
трубопроводах тепловой сети и в присоелинённых к ним системам отопления и вентиляции
зданий, а при наличии транзитных магистралей длиной более одного километра от источника
теплоты (ТЭЦ или котельной) к этой величине подачи дополнительно добавляется расход,
равный 0,5% объёма воды в транзитных магистралях в один час.
3.1.3. Гидравлический расчёт тепловых сетей
Гидравлический расчет — один из важнейших разделов проектирования и эксплуатации тепловой сети.
При проектировании в гидравлический расчет входят следующие задачи:
1) определение диаметров трубопроводов,
2) определение падения давления (напора);
3) определение давлений (напоров) в различных точках сети;
4) увязка всех точек системы при статическом и динамическом режимах с целью обеспечения
допустимых давлений и требуемых напоров в сети и абонентских системах
В некоторых случаях может быть поставлена также задача определения пропускной способности трубопроводов при известном их диаметре и заданной потере давления.
Результаты гидравлического расчета дают следующий исходный материал:
1) для определения капиталовложений, расхода металла (труб) и основного объема работ по
сооружению тепловой сети,
2) установления характеристик циркуляционных и подпиточных насосов, количества насосов и
их размещения;
3) выяснения условий работы источников теплоты, тепловой сети и абонентских систем и выбора схем присоединения теплопотребляющих установок к тепловой сети;
4) выбора средств авторегулирования в тепловой сети на ГТП, МТП и на абонентских вводах,
5) разработки режимов эксплуатации систем теплоснабжения.
Для проведения гидравлического расчета должны быть заданы схема и профиль тепловой сети, указаны размещение источников теплоты и потребителей и расчетные нагрузки.
Схема тепловой сети определяется размещением источников теплоты (ТЭЦ или котельных)
по отношению к району теплового потребления, характером тепловой нагрузки потребителей
района и видом теплоносителя
Основные принципы, которыми следует руководствоваться при выборе схемы тепловой сети, — надежность и экономичность теплоснабжения. При выборе конфигурации тепловых сетей следует, как правило, стремиться к получению наиболее простых решений и наименьшей
длины теплопроводов
Пар в качестве теплоносителя используется главным образом для технологических нагрузок
промышленных предприятий. Основная нагрузка паровых сетей обычно концентрируется в
сравнительно небольшом количестве узлов, которыми являются цехи промышленных предприятий. Поэтому удельная протяженность паровых сетей на единицу расчетной тепловой как правило, невелика. Когда по характеру технологического процесса допустимы кратковременные
(до 24 ч) перерывы в подаче пара, наиболее экономичным и в то же время достаточно надежным решением служит прокладка однотрубного паропровода с конденсатопроводом.
Необходимо иметь в виду, что дублирование сетей приводит к значительному возрастанию
их стоимости и расхода материалов, в первую очередь стальных трубопроводов. При укладке
118
вместо одного трубопровода, рассчитанного на 100 %-ную нагрузку, двух параллельных, рассчитанных на 50%-ную нагрузку, площадь поверхности трубопроводов возрастает на 56 %. Соответственно возрастают расход металла и начальная стоимость сети.
Более сложной задачей считается выбор схемы водяных тепловых сетей, поскольку их
нагрузка, как правило, менее концентрирована. Водяные тепловые сети в современных городах
обслуживают большое число потребителей, измеряемое нередко тысячами и даже десятками
тысяч присоединенных зданий, расположенных на территориях, измеряемых часто многими
десятками квадратных километров.
Водяные сети менее долговечны по сравнению с паровыми главным образом из-за большей
подверженности наружной коррозии стальных трубопроводов подземных водяных сетей по
сравнению с паропроводами. Кроме того, водяные тепловые сети более чувствительны к авариям из-за большей плотности теплоносителя. Аварийная уязвимость водяных тепловых сетей
особенно заметно проявляется в крупных системах при зависимом присоединении отопительных установок к тепловой сети, поэтому при выборе схемы водяных тепловых сетей вопросам
надежности и резервирования теплоснабжения необходимо уделить особое внимание.
Водяные тепловые сети должны четко разделяться на магистральные и распределительные.
К магистральным обычно относятся теплопроводы, соединяющие источники теплоты с районами теплового потребления, а также между собой.
Теплоноситель поступает из магистральных сетей в распределительные сети и по распределительным сетям подается через групповые тепловые подстанции или местные тепловые подстанции к теплопотребляюшим установкам абонентов. Непосредственное присоединение тепловых потребителей к магистральным сетям не следует допускать, за исключением случаев
присоединения крупных промышленных предприятий.
Магистральные тепловые сети с помощью задвижек разделяются на секции длиной 1—3 км.
При раскрытии (разрыве) трубопровода место отказа или аварии локализуется секционирующими задвижками. Благодаря этому уменьшаются потери сетевой воды и сокращается длительность ремонта вследствие уменьшения времени, необходимого для дренажа воды из трубопровода перед проведением ремонта и для заполнения участка трубопровода сетевой водой после ремонта.
Расстояние между секционирующими задвижками выбирается из условия, чтобы время, требуемое для проведения ремонта, было меньше времени, в течение которого внутренняя температура tB в отапливаемых помещениях при полном отключении отопления при расчетной
наружной температуре для отопления tно не опускалась ниже минимального предельного значения, которое принимают обычно 12—14°С', в соответствии с договором теплоснабжения. Время, необходимое для проведения ремонта, возрастает с увеличением диаметра трубопровода, а
также расстояния между секционирующими задвижками.
Условие проведения ремонта теплопровода большого диаметра за период допустимого снижения внутренней температуры в отапливаемых зданиях трудно выполнить, так как время ремонта существенно возрастает с увеличением диаметра. В этом случае необходимо предусматривать системное резервирование теплоснабжения при выходе из строя участка тепловой сети,
если не выполняется вышеприведенное условие о времени ремонта.
Секционирующие задвижки удобно размещать в узлах присоединения распределительных
сетей к магистральным тепловым сетям.
В этих узловых камерах кроме секционирующих задвижек размещаются также головные задвижки распределительных сетей, задвижки на блокирующих линиях между смежными маги-
119
стралями или между магистралями и резервными источниками теплоснабжения, например районными котельными (камеры 4 на рис. 3.5).
Рис. 3.5.
В секционировании паровых магистралей нет необходимости, так как масса пара, требующаяся для заполнения длинных паропроводов, невелика. Секционные задвижки должны быть оборудованы электро- или гидроприводом и иметь телемеханическую связь с центральным диспетчерским пунктом. Распределительные сети должны иметь присоединение к магистрали с обеих
сторон секционирующих задвижек с тем, чтобы можно было обеспечить бесперебойное теплоснабжение абонентов при авариях на любом секционированном участке магистрали.
Блокировочные связи между магистралями могут выполняться однотрубными. Соответствующей схемой их присоединения к магистральной сети может быть предусмотрено использование блокировочной связи как для подающего, так и для обратного трубопровода.
В зданиях особой категории, которые не допускают перерывов в теплоснабжении, должна
быть предусмотрена возможность резервного теплоснабжения от газовых или электрических
нагревателей или же от местных котельных на случай аварийного прекращения централизованного теплоснабжения.
По СНиП 2.04.07-86 допускается уменьшение подачи теплоты в аварийных условиях до 70 %
суммарного расчетного расхода (максимально-часового на отопление и вентиляцию и
среднечасового на горячее водоснабжение). Для предприятий, в которых не допускаются перерывы в подаче теплоты, должны предусматриваться дублированные или кольцевые схемы тепловых сетей. Расчетные аварийные расходы теплоты должны приниматься в соответствии с режимом работы предприятий.
На рис. 3.5 приведена принципиальная однолинейная схема двухтрубной водяной тепловой сети от ТЭЦ электрической мощностью 500 МВт и тепловой мощностью 2000 МДж/с (1700
Гкал/ч).
Радиус действия тепловой сети 15 км до конечного района теплопотребления сетевая вода
передается по двум двухтрубным транзитным магистралям длиной 10 км. Диаметр магистралей
на выходе с ТЭЦ 1200 мм. По мере распределения воды в попутные ответвления диаметры магистральных линий уменьшаются. В конечный район теплового потребления сетевая вода вводится по четырем магистралям диаметром 700 мм, а затем распределяется по восьми магистра-
120
лям диаметром 500 мм. Блокировочные связи между магистралями, а также резервирующие
насосные подстанции установлены только на линиях диаметром 800 мм и более.
Такое решение допустимо в том случае, когда при принятом расстоянии между секционирующими задвижками (на схеме — 2 км) время, необходимое для ремонта трубопровода
диаметром 700 мм, меньше времени, в течение которого внутренняя температура отапливаемых
зданий при отключении отопления при наружной температуре tH0 снизится от 18 до 12°С (не
ниже).
Блокировочные связи и секционирующие задвижки распределены таким образом, что при
аварии на любом участке магистрали диаметром 800 мм и более обеспечивается теплоснабжение всех абонентов, присоединенных к тепловой сети. Теплоснабжение абонентов нарушается
только при авариях на линиях диаметром 700 мм и менее. В этом случае прекращается теплоснабжение абонентов, расположенных за местом аварии (по ходу теплоты).
При теплоснабжении крупных городов от нескольких ТЭЦ целесообразно предусмотреть взаимную
блокировку ТЭЦ посредством соединения их магистралей блокировочными связями. В этом случае может быть создана объединенная кольцевая тепловая сеть с несколькими источниками питания (рис. 3.6).
В такую же систему могут быть в ряде случаев объединены тепловые сети ТЭЦ и крупных
районных или промышленных котельных.
Объединение магистральных тепловых сетей
нескольких источников теплоты наряду с резервированием теплоснабжения позволяет уменьшить суммарный котельный резерв на ТЭЦ и
увеличить степень использования наиболее экономичного оборудования в системе за счет оптимального распределения нагрузки между источниками теплоты.
Блокирующие связи между магистралями
большого диаметра должны иметь достаточную
пропускную способность, обеспечивающую передачу резервирующих потоков воды. В необРис. 3.6.
ходимых случаях для увеличения пропускной
способности блокирующих связей сооружаются насосные подстанции.
Независимо от блокирующих связей между магистралями целесообразно в городах с развитой нагрузкой горячего водоснабжения предусматривать перемычки сравнительно небольшого
диаметра между смежными распределительными тепловыми сетями для резервирования
нагрузки горячего водоснабжения.
При диаметрах магистралей, отходящих от источника теплоты, 700 мм и менее обычно применяют радиальную (лучевую) схему тепловой сети с постепенным уменьшением диаметра по
мере удаления от станции и снижения присоединенной тепловой нагрузки. Такая сеть наиболее
дешёвая по начальным затратам, требует наименьшего расхода металла на сооружение и проста
в эксплуатации.
Однако при аварии на магистрали радиальной сети прекращается теплоснабжение абонентов, присоединенных за местом аварии. Например, при аварии в точке а на радиальной магистрали 1 прекращается питание всех потребителей, расположенных по направлению трассы от
ТЭЦ после точки а . Если происходит авария на магистрали вблизи станции, то прекращается
теплоснабжение всех потребителей, присоединенных к магистрали. Такое решение допустимо,
121
если время ремонта трубопроводов диаметром не менее 700 мм удовлетворяет вышесказанному
условию.
3.1.4. Порядок гидравлического расчета
При гидравлическом расчете трубопроводов обычно заданы расход теплоносителя. Требуется определить падение давления в испытываемом участке трубопровода.
Потери напора на участке трубопровода (∆Н) складываются из линейных потерь (∆Нл) и потерь в местных сопротивлениях (∆Нм):
∆Н=∆Нл+∆Нм, м
Линейные потери напора связаны с линейным падением давления (∆Р л) следующей зависимостью:
∆Нл =
∆Рл
𝛾
,
где: 𝛾—удельный вес воды, кг/м3.
Удельное линейное падение на одном метре трубопровода можно определить по номограммам. Одна из них приведена на рис. 3.7.
Рис. 3.7.
122
Номограммы составлены для труб с эквивалентной шероховатостью, равной 0,5 мм. При
других значениях эквивалентной шероховатости к полученным по номограммам значениям
применяются поправочные коэффициенты (см. пример такой таблицы 3.1).
Таблица 3.1.
Ввиду того, что удельный вес воды близок к единице, величина потери напора на участке
принимается численно равной величине падения давления в таком соотношении: 1 мм=1 кг/м2.
Потери напора в местных сопротивлениях участка трубопровода определяются по номограммам (рис. 3.8), либо по таблице 3.2 по сумме коэффициентов местных сопротивлений, которые можно определить по таблице 3.3, и по скорости воды, находимой по рисунку 3.7 при
определении линейных потерь.
Полная потеря напора на участке трубопровода может быть также определена с учётом эквивалентных длин местных сопротивлений на этом участке, величины которых находятся по таблице 3.3.
При этом следует пользоваться следующей формулой:
∆ℎ(𝛽ℓ + ℓэ )10−3
∆Н =
м,
𝛾
где: ∆ℎ −значение удельного падения давления, кг/м2, находится по рис. 3.7;
β—поправочный коэффициент на шероховатость, отличную от k=0,5 мм, находится по
таблице 3.1;
ℓ--линейная длина участка трубопровода, м;
ℓэ—эквивалентная длина местных сопротивлений, м; находится по формуле:
𝓵э =
∑ 𝝃𝑫в
𝝀
,
где: ∑𝜉 −сумма коэффициентов местных сопротивлений;
123
Рис. 3.8.
Dв—внутренний диаметр трубопровода, м;
λ—коэффициент гидравлического трения, определяется по следующей формуле:
124
𝜆=
1
(1,14 + 2ℓ𝑔
𝐷в 2
)
𝑘экв
Табл. 3.2.
125
Табл. 3.3.
Гидравлический расчёт лучше всего проводить табличным методом, который мы рассмотрим
на практических занятиях.
При гидравлическом расчёте разводящих трубопроводов систем теплопотребления промышленных зданий потери напора в местных сопротивлениях, как правило, не подсчитываются, а
принимаются в размере 20÷30% линейных потерь.
Практическое занятие №4
Гидравлический расчёт теплосети
Сначала составляется схема теплосети по месту. Схема составляется в таком виде, в каком
показана на рис. 3.9.
3.9.
Затем по необходимым формулам, таблицам, рисункам находятся необходимые величины,
которые и заносятся в расчётную таблицу.
126
3.1.5. Гидравлический режим
При проектировании и эксплуатации тепловых сетей необходимо учитывать, что расход теплоносителя в сетях никогда не бывает постоянным, даже при так называемом качественном регулировании отпуска тепла. Присоединение новых потребителей обычно происходит в течение
всего отопительного периода. В осеннее и весеннее время присоединение и отключение потребителей занимают от 2 до 3 недель в зависимости от мощности системы. Возникает резко переменный расход тепла на горячее водоснабжение и бытовую вентиляцию. Вследствие этого
должен быть разработан режим работы сети, начиная от максимального расчетного расхода
тепла до минимального и до статического состояния.
Кроме того, в сети всегда имеются утечки теплоносителя через фланцевые соединения, сальники, в абонентских системах, а также имеет место непосредственный водоразбор при открытых системах теплоснабжения. Для обеспечения надежной работы тепловых сетей и местных
систем необходимо ограничить возможные изменения давлений в тепловой сети допустимыми
пределами. Для поддержания требуемого уровня давления в тепловой сети и местных системах
в одной точке тепловой сети (а при сложных условиях рельефа — в нескольких точках) искусственно сохраняют постоянное давление при всех режимах работы сети и при статическом состоянии. Точки, в которых давление поддерживается постоянным, называются нейтральными
точками системы. Как правило, закрепление давления осуществляется на обратной линии;
нейтральная точка располагается в месте пересечения обратного пьезометра с линией статического давления.
Поддержание постоянного давления в нейтральной точке, а также компенсация утечки теплоносителя в большинстве случаев осуществляется путем подпитки тепловой сети на ТЭЦ или
127
в котельной. На линии подпитки устанавливаются автоматы подпитки, работающие по принципу регуляторов «после себя». При наличии дополнительных нейтральных точек на трассе постоянное давление в них поддерживается путем дросселирования, причем регуляторы работают
по принципу «до себя».
Напор сетевых насосов принимается равным сумме гидравлических потерь давления при
максимальном (расчетном) расходе воды: в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети, в системе абонента (включая узел ввода в здание), в бойлерной установке ТЭЦ или в котельной. Напор подпиточных насосов определяется принятым в проекте статическим давлением. Должно быть установлено не менее двух сетевых и двух подпиточных насосов; один насос
из каждой пары должен быть резервным.
В закрытых системах водяных тепловых сетей расчетный часовой расход подпиточной умягченной деаэрированной воды принимается равным 0,5% от объема воды в трубопроводах тепловых сетей и присоединенных к ним по зависимой (непосредственной) схеме местных систем
потребителей. При этом обеспечивается возможность временной (аварийной) подпитки технической водой в количестве до 2% от объема воды в системе.
В открытых системах теплоснабжения расчетный часовой расход подпиточной воды на ТЭЦ
в котельных принимается равным сумме среднечасового расхода воды на горячее водоснабжение за неделю и расхода воды на компенсацию утечки в размере 0,5% от объема воды в трубопроводах тепловых сетей и присоединенных к ним местных систем. Производительность рабочих подпиточных насосов и всех устройств, связанных с подачей подпиточной воды из баковаккумуляторов в тепловую сеть, принимается равной сумме максимального часового расхода
воды на бытовое горячее водоснабжение и расхода воды на компенсацию утечки.
Объем воды в трубопроводах тепловых сетей и местных системах отопления и вентиляции
определяется по удельным объемам, приведенным в табл. по тексту. Удельный объем воды в
местных системах горячего водоснабжения принимают равным 6 м3 на 1 Гкал/ч среднечасовой
нагрузки горячего водоснабжения.
128
При отсутствии точных данных о типе нагревательных приборов допускается ориентировочно принимать удельный объем воды в местных системах отопления зданий по всему объекту на
1 Гкал/ч суммарного расчетного часового расхода тепла для жилых районов 30 м3, для промышленных предприятий — 15 м3.
Суммарный объем воды в системе теплоснабжения допускается ориентировочно принимать
на 1 Гкал/ч суммарного расчетного расхода тепла для жилых районов 45—50 м3, для промышленных предприятий 25—35 м3.
3.1.6. Регулирование гидравлического режима
Тепловая нагрузка абонентов неоднородна и непостоянна. Она меняется в зависимости от
температуры наружного воздуха, режима расхода воды на горячее водоснабжение, режима работы вентиляционных установок, технологического оборудования и других факторов. Поэтому
при централизованном теплоснабжении городов или населенных пунктов не может быть применен единый для всех потребителей режим центрального регулирования отпуска тепла.
В тепловых сетях, как правило, применяется центральное регулирование по основной тепловой нагрузке, которой обычно является нагрузка отопления жилых и общественных зданий.
При центральном регулировании применяется либо количественное регулирование, сводящееся
к изменению расхода сетевой воды в подающем трубопроводе при неизменной её температуре,
либо качественное, при котором расход воды остаётся постоянным, а меняется её температура.
Серьёзным недостатком количественного регулирования является разрегулирование систем
теплопотребления по этажам зданий, то есть вертикальное разрегулирование. Это означает неодинаковое перераспределение сетевой воды по этажам.
Поэтому применяется обычно качественное регулирование, для которого имеются рассчитанные температурные графики тепловой сети для отопительной нагрузки в зависимости от
температуры наружного воздуха.
Качественное регулирование позволяет поддерживать давление греющего пара из отборов
турбины на сетевые подогреватели в соответствии с требуемой температурой сетевой воды, понижая или повышая это давление путём уменьшения или увеличения расхода пара на сетевые
подогреватели.
Меньше давление и температура пара в теплофикационном отборе турбины, на меньшую
температуру нагреют сетевую воду в соответствии с наружной температурой воздуха, то есть в
соответствии с расчётным температурным графиком. Такой метод регулирования отпуска тепла
энергетически наиболее выгоден и получил преимущественное распространение.
При построении графика качественного регулирования отопительной нагрузки (рис. 3.10--3)
исходят из заданных температур теплоносителя (τ1 и τ20) при расчетной температуре наружного
воздуха tн.
Для двухтрубных систем отопления с чугунными нагревательными приборами температура
воды в подающем и обратном трубопроводах τ1 и τ20 при наружной температуре tH определяется по формулам:
129
/
где: τ1 и 𝜏1 — расчетная температура воды в подающем трубопроводе тепловых сетей соответственно при tно и tн, °С;
/
τ20 и 𝜏20 — температура воды в обратном трубопроводе местных систем отопления при tнo и
/
𝑡н , 0С;
/
𝑡н — произвольно
Рис. 3.10.
/
𝑡н — произвольно взятая температура наружного воздуха, для которой определяются температуры воды;
τпр— средняя температура нагревательных приборов двухтрубных систем отопления при tно,
равная τп=0,5(τсм+τ20);
∆τ-- расчетный перепад температур в тепловой сети, равный:
/
где: τсм и 𝜏см − — температура воды в подающем трубопроводе местной системы отопления
после смешения соответственно при tно и t'н.
где: u-- коэффициент смешения элеватора или насоса, равный:
Для обеспечения нагрева воды на нужды бытового горячего водоснабжения до 60°С температура воды в подающем трубопроводе тепловых сетей не должна опускаться ниже 70 при закрытой и ниже 60°С при открытой системе теплоснабжения.
Такое регулирование принято называть комбинированным (рис. 3.10--3).
130
Дополнительное регулирование подачи тепла на отопление в диапазоне постоянных температур сетевой воды предусматривается либо центральное — количественное, либо местное (у
потребителя) — пропусками. Продолжительность работы системы отопления в сутки при регулировании пропусками определяется из выражения:
/
где:n-- продолжительность подачи тепла при наружной температуре 𝑡н , ч;
/
𝑡н ,-- низшая наружная температура, при которой начинается регулирование пропусками
(точка излома графика), °С;
tвн--расчетная температура воздуха в помещении.
При проектировании тепловых сетей и источников теплоснабжения тепловая нагрузка
горячего водоснабжения принимается равномерной. Фактически же нагрузка колеблется в течение суток от нуля до максимума. В двухтрубных водяных тепловых сетях при заданном графике температур сетевой воды регулирование отпуска тепла на горячее водоснабжение осуществляется непосредственно у потребителя путем автоматического изменения количества сетевой (греющей) воды, поступающей в водонагреватели.
При параллельной и смешанной схемах включения бойлеров горячего водоснабжения
тепловой режим работы системы отопления не зависит от режима работы горячего водоснабжения. Расход сетевой воды для магистральных и распределительных тепловых сетей определяется по среднечасовой, а для внутриквартальных сетей и абонентских ответвлений — по максимальной нагрузке горячего водоснабжения.
При двухступенчатом последовательном включении бойлеров горячего водоснабжения и
отопительном графике температур воды тепловые режимы местных систем отопления и горячего водоснабжения тесно связаны между собой. Расход сетевой воды определяется по среднечасовой нагрузке горячего водоснабжения как для магистральных тепловых сетей, так и для абонентских присоединений.
Местная система отопления является своего рода аккумулятором тепла. При повышенном графике температур воды и двухступенчатой последовательной схеме включения нагревателей тепловые режимы местных систем отопления и горячего водоснабжения также тесно взаимосвязаны.
При открытой системе теплоснабжения вода на горячее водоснабжение отбирается непосредственно либо из подающего, либо из подающего и обратного, либо только из обратного
трубопроводов тепловой сети. Расход воды на горячее водоснабжение нагружает только подающий трубопровод.
Доля расхода воды из подающего и обратного трубопроводов определяется по следующим формулам:
/
/
где: 𝜏1 и 𝜏2— температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети при t'H °C;
tг — температура горячей воды, поступающей в систему горячего водоснабжения.
131
Практическое занятие №5
Решение задач
Задача
Рассчитать и построить график температур воды в подающем и обратном трубопроводах
тепловой сети и местной системы отопления и определить число часов работы системы отопле/
ния при регулировании пропусками при 𝑡н = +8, τ1= 150, τ20 = 70, τсм = 95, tно = -21, tвн = +18° С.
Решение
1. Предварительно определяем среднюю температуру нагревательных приборов систем
отопления при tнo по формуле:
Τпр=0,5(τсм+τ20)= 0,5 (95+ 70) = 82,5° С.
/
2. Температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети 𝜏1 , в подающем и обратном
трубопроводах системы отопления
/
τ1
/
/
=
/
/
𝜏20 = 𝜏1 − ∆𝜏
/
𝜏см
=
/
𝜏1
/
𝑡 −𝑡
𝑡 −𝑡
tвн+(τпр-tвн)( вн н )0,76+(τ1-τпр) вн н =
𝑡вн −𝑡но
𝑡вн −𝑡но
𝑡вн −𝑡н
𝑡вн −𝑡но
= 132 − 80
/
− (𝜏1 − 𝜏см )
𝑡вн −𝑡н
𝑡вн −𝑡но
18+15
18+21
64,30С;
18+15
=132-(150-95)
18+21
= 85,50С.
3. Аналогично находим температуры τ1', τ'20 и т^, при других значениях t'н. Результаты расчетов заносим в таблицу.
4. По данным расчета строим отопительный график температур сетевой воды.
5. Приняв минимальную температуру воды в подающем трубопроводе тепловой сети равной
70°С, получим температуру наружного воздуха в точке излома графика t//н = +4,5° С и соответ..
ственно температуру воды после отопительных систем 𝜏20
=42,5° С.
6. Продолжительность работы систем отопления в сутки при регулировании пропусками при
t'н = +8° С:
/
𝑛 = 24
𝑡вн −𝑡н
//
𝑡вн −𝑡н
=24
18−8
18−4,5
= 17,8 ч.
7. Отопительный график температур сетевой воды, построенный для определенной расчетной наружной температуры, может быть использован и для других расчетных отопительных
температур наружного воздуха. Для этого на линии абсцисс дана вторая шкала с относитель𝑄
/
ными расходами тепла на отопление 𝑄0. Пересечение ординаты, возведенной из точки, соответ0
132
ствующей заданному относительному расходу тепла на отопление, с кривой температур даст
искомую температуру теплоносителя.
Рис. 3.11.
Например, график температур построен для района с tно=—21 °С (Q/o/Qo=1); требуется определить температуру теплоносителя при tнв=—15° для района tно=—30° С. Относительный расход тепла при tнв=—15°С будет
/
𝑄0 1(18+15
=
𝑄0 18+30
= 0,69.
Пересечение ординаты этой точки с кривыми температур даст искомые температуры
τ1пв=120; τ1в=113; τ2в = 57,50С.
Более прогрессивным следует считать количественно-качественное регулирование тепловых
сетей. Сущность этого способа заключается в том, что расход воды в тепловых сетях с повышением наружных температур снижается, а температура воды в подающей магистрали соответственно повышается.
Преимуществом количественно-качественного регулирования является значительное (в дватри раза) снижение расхода электроэнергии на перекачку теплоносителя. Однако при этом способе может быть нарушена регулировка местных систем при пониженных расходах теплоносителя. Поэтому в зависимости от качества начальной регулировки местных систем отопления
расход воды в тепловых сетях может быть снижен до 70—60% при высоких наружных температурах воздуха.
Переменный расход воды в тепловых сетях осуществляется не плавно, а ступенчато (три и
более ступеней) Переменный расход воды проще всего осуществить применением нескольких
насосов с различными по напорам и расходам воды характеристиками.
Температуры воды в подающей и обратной магистралях тепловой сети в отдельных диапазонах регулирования определяются по формулам, °С:
где ϴ—расчетный перепад температур в местной системе отопления,
Р—отношение сниженного расхода воды к расчетному.
133
3.1.7. Тепловой расчёт теплосети
В задачу теплового расчета входит решение следующих вопросов:
1) определение тепловых потерь теплопровода;
2) расчет температурного поля вокруг теплопровода, то есть определение температур изоляции, воздуха в канале, стен канала, грунта.
3) расчет падения температуры теплоносителя вдоль теплопровода;
4) выбор толщины тепловой изоляции теплопровода.
При тепловом расчете тепловых сетей приходится обычно определять тепловые потоки через
слои и поверхности цилиндрической формы.
В изолированном трубопроводе, окружённом наружным воздухом, теплота должна пройти
через четыре последовательно соединенных сопротивления: внутреннюю поверхность рабочей
трубы, стенку трубы, слой изоляции и наружную поверхность изоляции.
По характеру теплового расчета следу различать одно- и многотрубные подземные теплопроводы. Если несколько трубопроводов проложены в общем канале, то тепловой поток (тепловые потери) от каждого из них поступают в канал, а затем общий тепловой поток отводится
через стенки канала и грунт в наружную среду.
Задача теплового расчета многотрубного теплопровода в канале сводится в первую очередь к
нахождению температуры воздуха в канале. Зная температуру воздуха в канале, можно определить теплопотерю каждого трубопровода по общим правилам теплового расчета трубопроводов, окруженных воздухом.
Температура воздуха в канале определяется по уравнению теплового баланса. При установившемся тепловом состоянии количество теплоты, подводимой от трубопроводов к воздушной
прослойке канала, равно количеству теплоты, отводимой от воздушной прослойки через стенки
канала и массив грунта в окружающую среду.
Тепловые потери сети слагаются из двух частей:
1) теплопотерь участков трубопровода,не имеющих арматуры и фасонных частей,—линейные теплопотери;
2) теплопотерь фасонных частей, арматуры, опорных конструкций, фланцев и т.д.—местные
теплопотери.
Линейные тепловые потери теплопровода определяются следующим образом:
где: q — удельные тепловые потери, Вт/м или ккал/(ч • м);
ℓ— длина теплопровода, м.
Тепловые потери отводов, гнутых компенсаторов и других деталей, периметр поперечного
сечения которых близок к периметру трубопровода, подсчитываются по формулам для прямых
труб круглого сечения. Тепловые потери фланцев, фасонных частей и арматуры определяются
обычно в эквивалентных длинах трубы того же диаметра определяются по формуле:
где Qм— местные теплопотери, Дж/с или ккал/ч;
ℓэ — эквивалентная длина трубы, м.
Тепловые потери от неизолированного вентиля или задвижки принимаются равными тепловым потерям изолированного трубопровода длиной 12—24 м того же диаметра при среднем качестве изоляции. Эквивалентную длину изолированного на 3/4 поверхности вентиля или задвижки в зависимости от диаметра трубопровода и температуры теплоносителя можно принимать равной 4—8 м изолированного трубопровода. Меньшие значения относятся к трубопрово-
134
ду диаметром 100 мм и температуре теплоносителя 100 С, большие — к трубопроводу диаметром 500 мм и температуре 400 °С.
Эквивалентную длину неизолированного фланца можно принимать равной 4—5 м изолированного трубопровода. Тепловые потери через неизолированные опорные конструкции теплопровода (подвески, катки, скользящие опоры) оцениваются в размере 10—15 % линейных тепловых потерь.
Суммарные тепловые потери теплопровода определяются по формуле:
где: Q— суммарные тепловые потери;
μ=ℓэ/ℓ. Для предварительных расчетов теплопотерь теплопроводов можно принимать
μ=0,2—0,3.
Для оценки эффективности изоляционной конструкции часто пользуются показателем, называемым коэффициентом эффективности изоляции:
где: Qг Qи — тепловые потери неизолированной и изолированной труб.
Обычно коэффициент эффективности изоляционных конструкций теплопроводов ηи=0,85—
0,95.
В процессе движения по теплопроводу энтальпия теплоносителя уменьшается. Вследствие
этого происходит снижение температуры теплоносителя вдоль теплопровода, а при транспортировке насыщенного пара выпадает конденсат. При коротких теплопроводах, когда ожидаемое
падение температуры не превышает 3—4 % значения температуры в начале участка, расчет
может проводиться в предположении постоянства удельных тепловых потерь.
Уравнение теплового баланса в этом случае имеет вид:
где: G—расход теплоносителя на участке; ср — теплоемкость теплоносителя; τ1 и τ2—температура теплоносителя в начале и конце участка, °С; ℓ—длина участка, м; q— удельные линейные тепловые потери; μ—коэффициент местных потерь теплоты.
Выбор толщины изоляции определяется техническими и технико-экономическими соображениями.
Основные технические соображения, которыми руководствуются при выборе толщины изоляции, заключаются в следующем:
1) обеспечение заданной температуры теплоносителя в отдельных точках тепловой сети. Это
условие особенно важно для паропроводов в тех случаях, когда должна быть гарантирована подача перегретого пара отдельным абонентам;
2) выдерживание нормированных экономически обоснованных теплопотерь;
3) непревышение заданной температуры поверхности изоляции; при прокладке теплопровода
в рабочих помещениях или в проходных каналах по условиям безопасности предельная температура поверхности должна составлять 40°С. В некоторых случаях предельная температура поверхности выбирается из условия защиты от разрушения наружной оболочки изоляции.
На основании технических требований определяется предельная минимальная толщина тепловой изоляции. Вопрос о целесообразности увеличения толщины и повышения эффективности
тепловой изоляции решается технико-экономическим расчетом.
135
3.1.8. Гидравлический удар в тепловых сетях
Гидравлическим ударом называется волновой процесс, возникающий в капельной жидкости
при быстром изменении ее скорости.
В трубопроводах этот процесс сопровождается мгновенными местными повышениями и понижениями давления, которые могут значительно выходить за пределы, имеющие место при
стабильном режиме. В современных водяных тепловых сетях вероятность возникновения гидравлических ударов в последние годы существенно возросла в связи с увеличением единичной
тепловой мощности теплоисточников (ТЭЦ и районных котельных), вводом в работу длинных
теплопроводов большого диаметра и мощных насосных подстанций с большим количеством
регулирующих приборов, клапанов и задвижек, а также включением в систему теплоснабжения
пиковых водогрейных котлов.
При отказе какого-либо элемента такой системы, например при внезапной остановке насосов
на станции или подстанциях, может произойти резкое изменение скорости воды в сети, сопровождающееся гидравлическим ударом. Опасность возникновения гидравлического удара возрастает при включении в систему водогрейных котлов.
В этом случае внезапное изменение расхода воды через котел может привести к резкому повышению температуры воды в котле, а затем к ее вскипанию в сети и последующей конденсации образовавшихся паровых пузырей в потоке воды более низкой температуры, сопровождающейся гидравлическим ударом.
Гидравлический удар может также возникнуть при быстром закрытии регулирующих клапанов на насосных и дроссельных подстанциях, вызвавшем резкое изменение скорости воды в сети.
Волны гидравлического удара распространяются по системе со скоростью звука в воде около
1000 м/с и могут многократно повторяться, пока энергия удара не израсходуется на работу сил
трения и деформацию трубопроводов или не будет погашена в специальных устройствах, ограничивающих распространение гидравлического удара (воздушные колпаки, резервуары и другие устройства). Наибольшую амплитуду изменения давления имеет обычно первая волна удара, которая поэтому является наиболее опасной.
Гидравлический удар в тепловой сети также может возникнуть при пуске сетевых насосов
при открытой задвижке на напоре насоса. Центробежные насосы применяются и центробежными, и осевыми. Центробежные всегда пускаются на закрытую напорную задвижку, а осевые а
открытую.
При гидравлическом ударе давление в теплопроводе возникает практически мгновенно; поэтому вызываемые гидравлическим ударом напряжения и деформации в трубопроводах существенно, примерно в 2 раза, больше, чем при постепенном повышении давления от нуля до рабочего. Кроме того при гидравлическом ударе в теплопроводе возникает ударная волна. Скорость, м/с, перемещения волны удара в трубопроводе, равная скорости звука (от 100 до 1300
м/с. При этом ударная волна сталкивается с потоком остановленной воды в трубопроводе (состояние покоя при остановке насосов), происходит удар, и волна движется в обратном направлении. Таким образом, затихание гидроудара происходит волнообразно. При этом возможны
сильные разрушения трубопровода. Итак, волновой процесс вызывает внезапная остановка сетевых насосов.
При запуске насосов из неподвижного состояния «на сеть» с открытыми задвижками на подающем и обратном коллекторах также возникает волновой процесс, сопровождающийся повышением давления (напора) на подающем коллекторе.
136
Обычные автоматы, предохраняющие в стационарных условиях систему от опасных гидравлических режимов, как правило, не могут защитить ее от волновых явлений, возникающих
при гидравлическом ударе.
Для защиты системы теплоснабжения от недопустимого повышения давления при гидравлическом ударе применяются специальные устройства, которые по принципу работы можно разделить на следующие группы:
1) устройства, изменяющие знак волны давлений. К ним относятся обратные клапаны на перемычках, соединяющих трубопроводы, в которых волны давлений имеют разные знаки. В
частности, такие перемычки часто устанавливаются между обратным и подающими коллекторами насосных на ТЭЦ или в крупных котельных (см., например, перемычку III на рис. 3.12).
3.12.
При внезапной остановке насосов, когда давление в обратном коллекторе превышает давления в подающем коллекторе, открывается обратный клапан или затвор 11 на противоударной
перемычке и давления в коллекторах выравниваются;
2) устройства, тормозящие распространение волнового процесса. К ним относятся газовые
и воздушные колпаки;
3) устройства для сброса давлений. К ним относятся уравнительные резервуары, разрывные
диафрагмы и предохранительные клапаны. Последние малонадежны из-за возможного прикипания и недостаточного быстродействия;
4) устройства, изменяющие характеристику источника возмущения. К ним относится установка маховых колес на валу насоса, которые увеличивают момент инерции агрегата.
Для предотвращения гидроудара применяются быстродействующие устройства для автоматического включения резервного насоса при выходе из строя рабочего насоса.
Контрольные вопросы к темам 3.1.
№
п/п
1.
Вопрос
Ответ
Консультации
Для чего предназначены пиковые водо- А. Для установки на КЭС с целью
получения пара для промышленных
грейные котлы?
Стр. 225
потребителей.
В. Для установки на ТЭЦ с целью
покрытия пиков теплофикационных
нагрузок в летний период.
С. Для установки на КЭС с целью
получения добавочной воды для
котлов.
137
2.
3.
4.
D. Для установки на ТЭЦ с целью
покрытия пиков теплофикационных нагрузок.
Е. Для установки на КЭС с целью
получения добавочной воды для
тепловых сетей.
Для чего предназначены сетевые насо- А. Для подачи питательной воды в Стр. 225
котёл.
сы?
В. Для подачи горячей воды по
теплофикационным сетям
С. Для подпитки тепловой сети водой.
D. Для подачи шлакозоловой пульпы на золоотвал.
Е. Для создания подпора основного
турбопитательного насоса.
Какова задача теплового расчета мно- А. Нахождение тепловых потерь Стр. 225
через теплоизоляцию.
готрубного теплопровода в канале?
В. Нахождение потери давления в
теплопроводе.
С. Нахождение температуры теплоносителя перед входом к теплопотребителям.
D. Нахождение расхода тепла, проходящего через теплопровод.
Е. Нахождение температуры воздуха в канале.
В каком случае может возникнуть гид- А. При внезапной остановке сете- Стр. 225
равлический удар?
вых насосов.
В. При включении водогрейных
котлов.
С. При включении сетевых насосов на открытую напорную задвижку.
D. При включении сетевых насосов
на закрытую напорную задвижку.
Е. При быстром закрытии регулирующих клапанов.
138
РАЗДЕЛ 4. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ
Тема 4.1. Организация эксплуатации тепловых сетей
4.1.1. Характеристика объекта эксплуатации
Тепловые сети от современных ТЭЦ и мощных котельных представляют собой сложные
протяженные и разветвленные гидравлические системы, содержащие протяженные трубопроводы разного диаметра, большое число насосов, емкостей и других устройств, необходимых
для передачи тепловой энергии с помощью теплоносителя — сетевой воды или пара от источников теплоты потребителям.
Современное развитие систем централизованного теплоснабжения в России характеризуется
следующими тенденциями:
ростом количества источников теплоты, работающих в единой системе теплоснабжения
юродов;
усложнением структуры теплового потребления в связи с увеличением помимо традиционных нагрузок отопления и горячего водоснабжения тепловых нагрузок вентиляции и кондиционирования воздуха, а также разнообразных технологических нагрузок;
увеличением числа потребителей, для которых практически недопустимы перерывы в подаче
теплоты: промышленных предприятий, не допускающих прерывания технологических процессов; лечебных учреждений; высококлассных гостиниц т.п.;
снижением конкурентоспособности централизованного теплоснабжения в сравнении с другими способами обеспечения тепловой энергией (децентрализованным, внезапная потеря значительной мощности источников теплоты.
Пониженная надежность действующих тепловых сетей в системах транспортировки и распределения теплоты объясняется условиями их сооружения и эксплуатации:
сложностью выполнения строительно-монтажных работ в неблагоприятных грунтовых и
климатических условиях;
невозможностью постоянного визуального контроля состояния тепловой сети в процессе
эксплуатации;
неблагоприятными внешними условиями, способствующими наружной коррозии подземных
теплопроводов в диапазоне коррозионно-опасных при высокой влажности температур (70—
90°С);
сооружением тепловых сетей из стальных труб общего назначения, часто не удовлетворявших требованиям эксплуатации тепловых сетей по качеству металла и стального листа, из которых изготавливались трубы (в России до настоящего времени отсутствуют ГОСТ и ТУ на
трубы, предназначенные специально для тепловых сетей);
отсутствием промышленного производства теплопроводов полной заводской готовности,
конструкция которых обеспечивает защиту стальных труб от коррозии при неблагоприятных
внешних условиях, а тепловая изоляция — низкие потери теплоты;
интенсификацией коррозионных процессов внутренних поверхностей труб вследствие несоблюдения качества сетевой воды из-за нарушений водно-химических режимов систем теплоснабжения, связанных с режимами водоподготовительных установок ТЭЦ (котельных); неудовлетворительной эксплуатацией теплоиспользующих установок и систем, принадлежащих потребителям тепла (подсос воздуха, перетоки водопроводной необработанной воды в сетевую
воду через неплотности в абонентских теплообменниках и т.п.);
139
слабой оснащенностью систем транспортировки и распределения теплоты (тепловых сетей)
средствами дистанционного контроля и управления и связанными с этим более сложными
условиями эксплуатации, в том числе при ликвидации возможных нарушений в работе сетей.
4.1.2. Повышение надежности теплоснабжения
Технический уровень надежности систем централизованного теплоснабжения (СЦТ) должен
закладываться еще на стадии их разработки и проектирования и затем реализовываться при экплуатации.
Оборудование систем централизованного теплоснабжения и их схемы должны выбираться из
условий обеспечения бесперебойного теплоснабжения потребителей. Ущербы при нарушениях
нормального теплоснабжения могут значительно превысить экономию капитальных затрат в
случае отказа от резервирования теплоснабжения или мероприятий, обеспечивающих оперативное балансирование производства и потребления теплоты. Это связано с использованием
аккумуляторов теплоты различного типа, а также аккумулирующей способности отапливаемых
зданий.
При исчислении затрат, связанных с авариями в системе центрального теплоснабжения,
необходимо учитывать не только стоимость ремонта поврежденного оборудования, но и затраты на возмещение ущерба потребителей, вызванного перерывом в подаче теплоты, а также отклонением параметров теплоносителя от договорных значений.
Если затраты на компенсацию ущерба велики, то затраты на повышение надежности (резервирование и т.п.) могут быть оправданы. При этом необходимо тщательно анализировать сложившуюся ситуацию. Дополнительные затраты на резервирование могут повлечь за собой рост
тарифов на тепловую энергию, а существенное повышение тарифов на теплоснабжение может
вынудить потребителей отказаться от услуг энергоснабжающей организации по теплоснабжению: потребители могут при наличии возможности присоединиться к другому источнику либо построить собственные источники теплоты (в том числе собственную мини-ТЭЦ), если
это решение для них будет экономически более целесообразным. Поэтому вопросы нормирования и расчета надежности системы центрального теплоснабжения требуют экономически
оправданного решения.
Для решения задач по расчету надежности теплоснабжения должно быть чётко сформулированы общие понятия и определения свойств надежности системы центрального теплоснабжения
и ее основных частей, опираясь на действующий ГОСТ 27.002-83 «Надежность в технике. Термины и определения». Госкомитет СССР по стандартам. 1983 (стандарт РФ пока не разработан).
В общем случае система центрального теплоснабжения состоит из следующих частей:
источника или источников для выработки теплоты (ИТ);
магистральных тепловых сетей с насосными (реже дроссельными) подстанциями для транспортировки тепловой энергии от источников теплоты до крупных жилых массивов, административно-общественных центров, промышленных предприятий и др.;
распределительных тепловых сетей с центральными тепловыми пунктами (ЦТП) или районными тепловыми пунктами (РТП) либо без них для распределения теплоты и подачи ее потребителям;
теплоиспользующих установок с индивидуальными тепловыми пунктами (ИТП), в которых
осуществляется конечное использование тепловой энергии для удовлетворения нужд потребителей.
140
Каждая из этих частей системы центрального теплоснабжения представляет собой достаточно сложное инженерное сооружение. Эти части проектируются, строятся и эксплуатируются
экономически самостоятельными предприятиями, которые сами определяют техническую и
экономическую политику, согласовывая свои действия на границах эксплуатационной ответственности. Показатели надежности системы центрального теплоснабжения в целом должны
учитывать показатели надежности отдельных частей всей системы.
Под надежностью системы центрального теплоснабжения в целом и каждой её частей (источника теплоты, магистральных и распределительных сетей, теплоиспользующих установок)
следует понимать способность системы центрального теплоснабжения и каждой ее части обеспечивать в течение заданного времени и в заданных количествах подачу теплоты (теплоносителя с заданными параметрами) в заданных режимах при условии выполнения эксплуатационного
обслуживания, включая ремонты всех элементов каждой из частей системы центрального теплоснабжения согласно утвержденному регламенту.
Надежность является сложным свойством, состоящим из более простых свойств, таких как
безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость.
В качестве показателей надежности для каждой части системы центрального теплоснабжения должны быть установлены показатели (параметры), которые могут быть легко определены
и зафиксированы с помощью приборов на границах эксплуатационной ответственности при передаче тепловой энергии (теплоносителя) от источников теплоты до отопительных приборов в
отапливаемых помещениях и водоразборных кранов в системах горячего водоснабжения либо
до технологических теплоиспользующих установок и аппаратов.
Ни одна из составных частей системы центрального теплоснабжения с момента их создания
практически не прекращают работать, а повреждение или отказ одного элемента в любой части
системы (например, повреждение на одном из котлов на источнике теплоты либо одного из
участков тепловой сети и др.) не приводит к полному нарушению работоспособного состояния
этой части системы (источника теплоты или тепловой сети). Поэтому указанное свойство системы центрального теплоснабжения должно учитываться при определении показателей
надежности.
Поскольку одно из основных назначений системы центрального теплоснабжения обеспечивать тепловой комфорт в жилых, общественно-административных и промышленных зданиях, то
есть поддерживать нормируемые санитарными правилами и СНиП значения внутренней температуры в отапливаемых помещениях и температуры горячей воды для бытовых и коммунальных нужд, то в качестве показателей надежности для систем теплопотребления, следует принять:
1) допустимые границы отклонений от нормы температуры воздуха внутри отапливаемых
помещений и температуры горячей воды в системе централизованного горячего водоснабжения;
2) допустимую продолжительность указанных отклонений в интервале времени, когда имеет
место нарушение в работе одной (или нескольких) частей системы;
3) допустимую суммарную продолжительность таких нарушений в работе теплопотребляющих установок и других частей системы центрального теплоснабжения в течение заданного
периода (например, года).
Учитывая, что отмеченные показатели надежности систем теплопотребления касаются здоровья человека(а не технологического оборудования системы: котлов, насосов и др.), эти показатели должны быть определены и сформулированы врачами-гигиенистами.
141
Для расчета времени, в течение которого температура внутри отапливаемого помещения может понизиться до нормируемого врачами-гигиенистами минимального уровня, являющегося
одним из показателей надежности теплоснабжения на уровне потребителя здания.
В качестве показателей надежности при проектировании системы центрального теплоснабжения могут быть использованы продолжительность времени полного прекращения подачи
теплоносителя потребителю при расчетной температуре наружного воздуха, в течение которого
температура внутри отапливаемых помещений понизится до минимально допустимого значения, нормируемого врачами-гигиенистами, а также суммарная продолжительность таких ограничений в течение года.
Бесперебойность подачи теплоносителя и допустимые границы отклонения параметров (давления, температуры) и расхода теплоносителя на индивидуальные тепловые пункты потребителя должны определяться для каждого отапливаемого здания отдельно в зависимости от его
назначения и аккумулирующей способности ограждающих конструкций при наиболее неблагориятных режимах работы системы.
Целесообразно в процессе эксплуатации создавать банк данных по теплотехническим характеристикам отапливаемых зданий, в том числе коэффициентов аккумуляции. Знание указанных
коэффициентов аккумуляции очень важно при решении многих задач, таких как разработка маневренных режимов ТЭЦ и котельных, прогнозирование динамики изменения внутренней температуры отапливаемых зданий при изменении параметров теплоносителя в тепловой сети, и
других аналогичных расчетов нестационарных режимов работы систем теплоснабжения.
Приведенные показатели являются исходными для проектирования тепловых сетей (сначала
распределительных, а затем магистральных) и формирования показателей надежности источников теплоты.
Обеспечение требуемых температур воздуха внутри отапливаемых помещений и температур
горячей воды у потребителей по большому счету зависит от трех факторов:
наличия в любой момент времени требуемого количества и качества теплоносителя на вводе
теплоиспользующих установок;
исправного состояния теплоиспользующих установок, теплообменных аппаратов и т.п.;
эффективности теплоизолирующих строительных материалов и конструкций, применяемых
при сооружении зданий (окон, стен, крыш, входных дверей и т.д.) и их технического состояния.
Требуемые температуры воздуха внутри отапливаемых помещений и горячей воды у потребителей обеспечиваются как энергоснабжающими организациями (поставщиками теплоты), так
и потребителями. При этом энергоснабжающие организации должны обеспечить выполнение
только первого требования, а потребители — остальных.
Действительно, если в отапливаемом здании разбиты окна, двери, то ни о какой нормальной
температуре внутри помещений речи быть не может, То же можно сказать о состоянии поверхностей нагрева теплоиспользующих установок: если они находятся в неудовлетворительном
состоянии, то невозможно обеспечить передачу теплоты от теплоносителя в отапливаемые помещения, в системы централизованного горячего водоснабжения, технологические установки и
т.п.
Показатели надежности источников теплоты — это особая весьма сложная проблема, которая также должна исследоваться отдельно при изучении ТЭЦ, котельных и других источников
теплоты.
Надежность тепловых сетей. Учитывая, что наиболее уязвимая часть системы центрального теплоснабжения водяные тепловые сети, рассмотрим основные свойства, определяющие
надежность прежде всего этой части системы.
142
Под надежностью тепловых сетей понимается их способность обеспечивать потребителей
требуемым количеством теплоносителя при заданном его качестве, оставаясь в течение заданного срока (25—30 лет) в полностью работоспособном состоянии при сохранении заданных на
стадии проектирования технико-экономических показателей (значений абсолютных и удельных
потерь теплоты, удельной пропускной способности, расхода электроэнергии на перекачку и
др.).
К свойствам надёжности относятся: безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость.
1. Безотказность. Под безотказностью тепловых сетей понимается их способность сохранять рабочее состояние в течение заданного нормативного срока службы. Количественным показателем выполнения этого свойства может служить параметр потока отказов А, определяемый как число отказов за год, отнесенное к единице (1 км) протяженности теплопроводов.
Значение этого показателя зависит от конструкции теплопровода, качества металла и толщины стенки трубы, качества антикоррозионных покрытий и теплогидроизоляционных материалов, качества и срока эксплуатации теплопроводов, условий их укладки и др. С увеличением
срока эксплуатации значение параметра потока отказов, как правило, возрастает.
2. Долговечность. Под долговечностью участков тепловых сетей понимается свойство сохранять работоспособность до наступления предельного состояния, когда дальнейшее их использование недопустимо или экономически нецелесообразно.
По мере старения действующего теплопровода и выработки заложенного в нем рабочего ресурса растут ежегодный поток отказов и ежегодные затраты на их устранение.
Экономически целесообразный срок действия теплопровода с учетом фактора надежности
может быть найден из условия, что годовые расчетные затраты при сооружении нового теплопровода равны или меньше ежегодных затрат на ликвидацию отказов действующего теплопровода.
Однако до настоящего времени срок службы теплопроводов планируется одинаковым независимо от их конструкции, грунтовых и других условий.
3. Ремонтопригодность. Под ремонтопригодностью понимается способность к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния участков тепловых сетей путем обеспечения их ремонта с последующим вводом в эксплуатацию после ремонта.
В качестве основного параметра, характеризующего ремонтопригодность теплопровода,
можно принять время, необходимое для ликвидации повреждения.
4. Сохраняемость. Под сохраняемостью тепловых сетей понимается их способность сохранять безотказность, долговечность и ремонтопригодность в течение срока консервации.
4.1.3. Качество теплоснабжения
Важная задача эксплуатации системы центрального теплоснабжения заключается в обеспечении качества теплоснабжения.
В отличие от систем электроснабжения, где качество электрической энергии нормировано и
закреплено соответствующим государственным стандартом, государственного стандарта на качество тепловой энергии, что такой ГОСТ в принципе не может быть создан. Поэтому вопрос
нормирования качества тепловой энергии решается следующим образом.
Согласно Гражданскому кодексу Российской Федерации, регулирующему взаимоотношения
энергоснабжаюших организаций и потребителей энергии, электрическая и тепловая энергия являются товаром, имеющим специфические свойства: энергию невозможно складировать, ее потребление происходит практически в момент производства (для электроэнергии) и с некоторым
143
транспортным запаздыванием (для тепловой энергии) и т.п. Поэтому в договоре энергоснабжения (в частности, в договоре теплоснабжения) в обязательном порядке должны быть указаны не
только количество тепловой энергии, но и ее качество.
Под качеством тепловой энергии понимается соответствие термодинамических параметров
теплоносителя (температуры пара и сетевой воды в подающем трубопроводе и их давления), а
также допустимые значения их отклонения от договорных условиям работы теплопотребляющих установок потребителя. Ясно, что эти параметры теплоносителя не могут, а поэтому не
должны быть одинаковыми для всех потребителей теплоты: они зависят от режима работы технологических установок, аккумулирующей способности ограждающих конструкций отапливаемых зданий, допустимого уровня комфорта и др. Поэтому энергоснабжающие организации
должны определять качество тепловой энергии с каждым потребителем или группой потребителей (например, жилые здания), исходя из технологических возможностей системы, начиная
от источника и заканчивая тепловым вводом потребителя.
Учитывая, что к тепловым сетям от крупных ТЭЦ и котельных присоединены сотни и даже
тысячи теплоиспользующих установок и систем, вполне естественно, что отпуск теплоты от
источников может осуществляться по средним для системы центрального теплоснабжения параметрам, а индивидуальные особенности режимов работы теплоиспользующих установок и
систем должны компенсироваться расходом теплоносителя. Важно, чтобы на тепловом вводе
потребителя были обеспечены минимальные температура и давления теплоносителя.
Помимо количества и качества тепловой энергии важнейшим показателем, связанным с качеством теплоснабжения, является режим потребления энергии. Показатели режима потребления энергии согласно Гражданскому кодексу РФ также должны быть отражены в договоре
энергоснабжения.
Под режимом потребления тепловой энергии понимается соответствие реальных расходов
теплоносителя и температуры обратной сетевой воды, возвращаемой потребителем в источник
теплоты, договорным (расчетным) значениям.
Для оперативной оценки соответствия фактических расходов теплоты и теплоносителя на
отопление расчетным значениям, указанным в договоре теплоснабжения, для прогнозирования
работы системы центрального теплоснабжения, а также для контроля за соблюдением режимов
потребления теплоты весьма полезен анализ фактических гидравлического и теплового (температурного) режимов системы, которые характеризуются параметрами сетевой воды перед отопительными установками t 1 и после них t2.
4.1.4.Методы обнаружения и ликвидации повреждений в системах теплоснабжения
Утечки воды из сети восполняются умягченной, деаэрированной водой, а это требует сооружения дорогостоящих водоподготовительных установок на ТЭЦ или в котельных и дополнительных расходов материалов и энергии в процессе эксплуатации.
Обеспечение высокой плотности системы и уменьшение расхода подпиточной воды являются постоянными и важнейшими задачами эксплуатационного персонала. Плотность системы
теплоснабжения характеризует общий уровень эксплуатации тепловых сетей.
Одно из возможных мест утечек сетевой воды — водоводяные кожухотрубного типа подогреватели горячего водоснабжения, устанавливаемые на городских тепловых пунктах (ГТП)
или местных тепловых пунктах (МТП) в закрытых системах теплоснабжения, а также отопительные водоводяные подогреватели при независимой схеме присоединения отопительных
установок.
Сетевая вода часто незаконно отбирается также в системах потребителей для различных хозяйственных нужд. Для выявления утечек и незаконных отборов сетевой воды целесообразно
144
проводить эпизодические испытания плотности системы с помощью добавки к подпиточной ее
флюоресцина, который окрашивает ее в зеленый цвет, чем облегчает выявление мест утечек в
сети и отбора сетевой воды в абонентских установках. Флюоресцин безвреден и поэтому с разрешения санитарных служб может применяться для проверки плотности системы теплоснабжения.
Для проведения систематической профилактической работы по выявлению мест утечек теплоносителя из тепловых сетей закрытых систем теплоснабжения и устранения утечек может
быть использована система дистанционного обнаружения утечек (СДОУ), разработанная МЭИ.
Система базируется на ультразвуковых расходомерах, измеряющих расход воды по показаниям
датчиков, установленных на поверхности трубопроводов, Особенность системы заключается в
ее способности обнаружить участок с максимальной утечкой, после устранения которой определяется участок с несколько меньшей утечкой. Таким образом, последовательно выявляются
места всех утечек от максимальной до минимальной.
На рис. 4.1 приведена принципиальная схема СДОУ. При утечке сетевой воды на участке
тепловой сети между местом утечки и станцией возникает разность расходов воды ∆G = (Gп-G0) в подающем и обратном трубопроводах. Эта разность расходов устанавливается блоком 3
на основе импульсов, поступивших от измерителей расходов 1 и 2.
На участках тепловой сети между местом утечки и концевыми абонентами расходы воды в
подающем и обратном трубопроводах одинаковы и их разность равна нулю.
Участку утечки соответствует максимальное отношение утечки к расходу в подающем трубопроводе тепловой сети ∆G/Gп = max. Эта величина определяется блоками 4. Сравнивая эти
показатели, блок 5 устанавливает участок максимальной утечки и дает импульс на сигнализатор. При этом очень важна точность измерения расходов сетевой воды.
Возникновение разрывов и неплотностей—одна из наиболее частых
причин отказов и аварий в тепловых
сетях.
Признаком разрыва или неплотности водяной тепловой сети считается
падение давления в точке регулируемого давления или в нейтральной точке системы теплоснабжения, вызванное сильной утечкой воды из системы.
Для поддержания заданного давления приходится увеличивать подпитку
системы центрального теплоснабжения сверх нормального значения.
Эксплуатационный персонал теплосети должен иметь четко разработанный
план
действий, обеспечивающий
нахождение места утечки в минимальный срок.
При резком возрастании подпитки
дежурный персонал теплосети устанавливает в течение 2—3 ч контроль
за работой подпитывающей установРис. 4.1.
145
ки. В течение этого периода тепловой режим сети поддерживается неизменным, для того чтобы
термические изменения объема воды в системе не отразились на расходе воды для подпитки.
Одновременно принимаются меры к отысканию места утечки воды. Для этого в первую очередь проводится внешний осмотр сети, при котором место утечки воды может быть обнаружено
по растаявшему снегу, выступившей на поверхность воде, сильному парению по трассе теплопровода и из тепловых камер, а также характерному шуму в них при протекании воды. В
первую очередь осматриваются тепловые сети, наиболее старые, сильно изношенные участки и
недавно введенные в эксплуатацию.
Параллельно с внешним осмотром сети на ТЭЦ проводится проверка герметичности станционной подогревательной установки (бойлерной). Следует иметь в виду, что даже при разрыве
только одной из трубок сетевого подогревателя утечка сетевой воды может быть значительной.
Обнаружить утечку сетевой воды в конденсатор можно различными способами, прежде всего
путем химического анализа на жесткость и щелочность. При поступлении сетевой воды с конденсатом жесткость и щелочность конденсата повышаются.
Другим способом проверки герметичности сетевого подогревателя ТЭЦ является сравнение
расхода пара и количества возвращаемого конденсата. Значительное их расхождение свидетельствует о наличии утечки сетевой воды.
Третий способ--наблюдение за уровнем конденсата в подогревателях. При утечке сетевой
воды уровень конденсата в подогревателе, где имеется утечка, устанавливается выше обычного,
а при значительных разрывах трубок может произойти переполнение подогревателя конденсатом.
При значительной утечке воды в паровое пространство подогревателя возможна серьезная
авария из-за попадания воды в турбину при несрабатывании аварийного поплавка. Для сигнализации разрыва или неплотности трубок все станционные подогреватели должны быть снабжены солемерами, дающими импульс па срабатывание светового или звукового сигнала. При
быстром подъеме уровня конденсата подогреватель должен быть немедленно отключен.
Наконец, проверка герметичности подогревательной установки может проводиться посредством поочередного отключения от сети отдельных подогревателей. При отключении дефектного подогревателя утечка воды из сети прекращается.
Если при внешнем осмотре сети и проверке герметичности подогревательной установки не
удается обнаружить место утечки, то выполняется детальная проверка герметичности путем
поочередного отключения от сети отдельных абонентских участков тепловой сети и систем
наблюдения при этом за работой подпитывающей установки. При отключении дефектного оборудования подпитка резко сокращается, а в отключенном дефектном участке наблюдается
быстрое падение статического давления.
В последние годы разработаны и получили практическое применение электронно-акустические приборы различных конструкций для определения мест повреждений в подземных теплопроводах и водоводах. Такой прибор состоит обычно из штанги, в нижней части которой
расположен акустический датчик, в верхней — стрелочный индикатор, гнезда телефонов и ручки регуляторов уровня шума.
Прибор предназначен для определения мест повреждений путем непосредственного прослушивания с поверхности грунта или поверхности дорожного покрытия по трассе теплопровода
акустических шумов, излучаемых поврежденным трубопроводом; электромагнитный сейсмоприемник, включенный в прибор, преобразует механические колебания грунта в электрический
сигнал, индукция которого передается на головной телефон и стрелочный сигнализатор. При-
146
менение прибора сокращает время определения места утечки, в связи с чем, как правило, исключается необходимость в пробных шурфовках.
4.1.5. Организация эксплуатации систем теплоснабжения
Системы централизованного теплоснабжения являются важными звеньями энергетического
хозяйства и инженерного оборудования городов и промышленных районов. На надежность, качество и экономичность теплоснабжения городов существенное влияние оказывает организационная структура эксплуатации системы этих городов.
Выбор оптимальной структуры определяется конкретно для каждого города (промышленного района) в зависимости от масштабов системы центрального теплоснабжения, а также технических характеристик этой системы.
Наиболее целесообразно единое управление системы центрального теплоснабжения: источниками теплоты, магистральными и распределительными тепловыми сетями. Эксплуатацией
теплоиспользующих установок и систем, как правило, должны заниматься их владельцы (потребители) либо своими силами и средствами, либо с привлечением специализированных предприятий.
Возможен вариант, когда энергоснабжаюшая организация будет выполнять также функции
по эксплуатации теплоиспользующих установок у потребителей. Но это должно осуществляться по отдельному договору с потребителем. При этом энергоснабжающая организация будет
оказывать услуги по теплоснабжению, а не продавать тепловую энергию, то есть предметом договора теплоснабжения между энергоснабжающей организацией и потребителем будет обеспечение комфорта в отапливаемых помещениях и температуры горячей воды в водо разборных
кранах, требуемой санитарными правилами, независимо от количества теплоты, израсходованной потребителем.
В этом случае процессы производства, транспортировки, распределения теплоты и ее подачи
потребителям будут находиться под единым техническим и организационно-экономическим
управлением одной энергоснабжающей организации. Такая форма организации эксплуатации
системы центрального теплоснабжения дает возможность снизить затраты на административное управление и эксплуатацию системы в целом, исключает «ведомственные перегородки» в
технологически единой системе теплоснабжения и существенно повышает ее управляемость.
Для эксплуатации городских магистральных и распределительных тепловых сетей создаются
специализированные предприятия «Тепловые сети» («Теплосеть»). Эти предприятия могут
быть в составе энергосистем, которые эксплуатируют ТЭЦ, или в составе муниципалитетов, отвечающих за теплоснабжение городов.
В сверхкрупных системах центрального теплоснабжения (мощностью, например, более 1000
Гкал/ч) возможно разделение городских тепловых сетей между энергосистемой и муниципалитетами: магистральные тепловые сети закрепляются за энергосистемой, а распределительные —
за муниципалитетами. Однако такое организационное решение требует четкого технологического структурирования системы центрального теплоснабжения с созданием на границах передачи теплоносителя от одного предприятия другому технологических узлов управления и
коммерческого учета тепловой энергии и теплоносителей. Например.во Владивостоке Тепловые сети входят в состав Приморской Генерирующей кампании, а она , в свою очередь, в состав
Дальневосточной энергетической кампании (ДЭК).
Одна из основных задач, которую должны решать предприятия «Тепловые сети», — организация работы системы центрального теплоснабжения в целом с координацией действий персонала источников теплоты, собственного персонала и персонала потребителей.
147
Предприятие «Теплосеть» должно обеспечивать подачу теплоносителей с заданными (зафиксированными в договорах теплоснабжения) параметрами (температурой и давлениями) на
границах раздела с потребителями теплоты. При этом источники теплоты должны обеспечивать
задаваемые диспетчером «Теплосети» параметры теплоносителя на выводных коллекторах, а
персонал «Теплосети»—соответствующие параметры теплоносителя на границах раздела с потребителями.
Количество теплоносителя (а, следовательно, и теплоты), отбираемого из тепловой сети, зависит от спроса на теплоту потребителей. При этом потребители обязаны соблюдать режимы
отбора (потребления) тепловой энергии и теплоносителя из системы центрального теплоснабжения: не допускать превышения расходов теплоносителя выше договорных величин и охлаждать теплоноситель на величину не менее, указанной в договоре теплоснабжения. Только в
этом случае все потребители теплоты смогут обеспечить надежное и качественное теплоснабжение (естественно, при условии нормального состояния теплоиспользующих установок). Любые серьезные нарушения в режимах подачи и использования теплоносителя будут приводить к
нарушениям в теплоснабжении потребителей. Причем указанные нарушения в теплоснабжении
зачастую испытывают дисциплинированные потребители, которые выполняют указания «Теплосети». Связано это с тем, что менее квалифицированные и менее дисциплинированные потребители нарушают режимы теплопотребления: перерасходуют сверх договорных значений
теплоноситель, перегружая при этом тепловую сеть, но не отбирают от теплоносителя тепловую энергию в полном объеме (возвращают теплоноситель на источник теплоты с температурой более высокой, чем это предусмотрено договором). В результате нарушений в режимах
теплопотребления снижаются располагаемые напоры в тепловой сети, а в случае если источником теплоты является ТЭЦ, снижается ее тепловая экономичность, потому что сокращаются
объемы производства электроэнергии на тепловом потреблении.
Организация работы персонала «Теплосети» регламентируется «Правилами технической
эксплуатации электрических станций и сетей», «Правилами техники безопасности при обслуживании тепловых сетей», Правилами Ростехнадзора РФ, другими нормативно-техническими
документами, действующими в электроэнергетическом комплексе страны, в коммунальной и
промышленной энергетике.
Основной производственной единицей «Теплосети» является сетевой район, персонал которого обычно обеспечивает эксплуатацию тепловых сетей и системы центрального теплоснабжения от одного (в редких случаях двух) источников теплоты. Во Владивостоке имеются такие
сетевые районы: Первореченский, Северный, Южный и другие.
Сетевые районы осуществляют эксплуатацию находящихся на балансе (в собственности)
«Теплосети» тепловых сетей, надзор за тепловыми сетями, находящимися на балансе других
предприятий, например, предприятий — оптовых потребителей (перепродавцов), а также обеспечивают режимы работы обслуживаемых СЦТ путем распределения теплоносителя между потребителями в соответствии с договорами теплоснабжения и указаниями диспетчерской службы «Теплосети». В задачу сетевого района входит также решение ряда проблем, связанных с
продажей теплоты организация коммерческого учета тепловой" энергии и теплоносителей у
своих потребителей, определение объемов этой теплоты и теплоносителей для оплаты потребителями и т п.
Диспетчерская служба (ДС) «Теплосети» создается для обеспечения согласованной работы
всех звеньев системы центрального теплоснабжения. В зависимости от масштабов системы
диспетчерская служба может иметь разную структуру: в относительно небольших системах —
148
одноступенчатую, а в крупных системах — двухступенчатую, состоящую из центрального диспетчерского пункта (ЦДП) и районных диспетчерских пунктов (РДП).
Для успешного выполнения их функций на диспетчерские пункты (ДП) должна постоянно
поступать информация о параметрах теплоносителя в характерных точках системы центрального теплоснабжения: на источниках теплоты, в насосных подстанциях, в узловых камерах сети, у
крупных потребителей. Эти характерные точки находятся на значительном расстоянии от диспетчерского пункта. Поэтому для сбора информации используются средства телеизмерения по
каналам связи городской телефонной сети и (или) по специальным кабельным линиям. Эти каналы связи используются не только для телеизмерений, но и для телеуправления отдельными
элементами системы центрального теплоснабжения (например, насосными подстанциями, важными коммутационными узлами в сети и т.п.).
Большое распространение получили автоматизированные системы диспетчерского управления (АСДУ) в составе автоматизированной системы управления предприятия (АСУП). Построение АСУП на каждом предприятии является индивидуальной задачей, так как нет двух одинаковых систем центрального теплоснабжения и двух одинаковых предприятий «Теплосеть». В то
же время в решении указанной проблемы разными предприятиями есть очень много общего.
С помощью АСДУ персонал диспетчерской службы предприятия «Теплосеть» выполняет
много важных задач по эксплуатации систем центрального теплоснабжения, таких как:
--разработка и оптимизация режимов отпуска тепла от ТЭЦ и котельных и контроль за их
выполнением;
--разработка и оптимизация гидравлических и тепловых режимов работы тепловых сетей и
контроль за их выполнением;
телеконтроль и телеуправление оборудованием насосных подстанций, крупных коммутационных узлов в сети, блокировочных связей, дренажных насосных и т.п.
--руководство операциями по обнаружению и локализации повреждений тепловых сетей и
сетевого оборудования;
--координация работ и руководство оперативными действиями персонала источников теплоты, сетевых районов и потребителей теплоты в нормальных и аварийных ситуациях.
Итак, в целях проведения более эффективной работы по поддержанию режимов работы СЦТ
в задачу сетевых районов входит также распределение теплоносителя между потребителями и
контроль за режимами его потребления. Эту задачу сетевой район решает совместно с диспетчерской службой.
Для того чтобы обеспечить наиболее эффективные режимы расходования теплоты и теплоносителей у потребителей, исключения случаев расточительного использования тепловой энергии, а также хищения теплоносителей и тепла, сетевые районы могут обращаться в органы Государственного энергетического надзора Российской Федерации (Госэнергонадзора РФ) с предложениями и требованиями принять меры административного воздействия на нерадивых потребителей в соответствии с законами РФ.
Для поддержания высокой эксплуатационной надежности тепловых сетей и сетевого оборудования должен своевременно проводиться ремонт теплопроводов и оборудования. Ремонт
осуществляется на основании результатов постоянного мониторинга и диагностики с использованием современных диагностических средств. Мелкий ремонт обеспечивается обычно силами
сетевого района. Более крупные ремонты, связанные с выводом теплопроводов в ремонт в заранее запланированные сроки, выполняются силами специализированных подрядных организаций либо собственными ремонтными цехами, если объемы ремонтных работ достаточны для
постоянной загрузки ремонтного персонала в течение года.
149
Важное место в работе «Теплосети» занимает организация аварийных ремонтов тепловых
сетей. В настоящее время состояние теплопроводов в большинстве российских системах центрального теплоснабжения недостаточно надежное. Не исключены случаи, когда в период низких наружных температур может произойти выход из строя теплопроводов с прекращением подачи теплоносителя потребителям теплоты. Поэтому необходимо считаться с этим обстоятельством. В большинстве крупных предприятий «Теплосеть» создаются аварийно-восстановительные службы (ABC). В их задачу входит ликвидация повреждений теплопроводов в кратчайшие сроки при тесном взаимодействии с сетевым районом и диспетчерской службой. Для
решения поставленных задач ABC должна быть оснащена соответствующими средствами механизации (автотранспортом, экскаваторами, грузоподъемными машинами и механизмами, передвижными сварочными агрегатами и т.п., включая средства малой механизации).
В «Теплосети» эксплуатируется большое количество электротехнического оборудования:
крупных и мелких электродвигателей в насосных и дренажных подстанциях, в узловых камерах, в трансформаторных и (или) распределительных подстанциях, питающих насосные станции, много осветительного и другого электротехнического оборудования. Для его эксплуатации
создаются электротехническая служба (цех).
Для эксплуатации средств автоматики, связи и АСУ, организации технологического контроля и коммерческого учета тепловой энергии и теплоносителей в сетевых районах и у потребителей создаются соответствующие подразделения: служба автоматизации и измерений,
служба АСУП. Их структуры зависят от объемов обслуживаемого оборудования и организации
эксплуатации системы центрального теплоснабжения.
В «Теплосети» должно быть подразделение, в задачи которого входит защита оборудования
от коррозии, поддержание нормальных водно-химических режимов системы центрального теплоснабжения, выявление причин коррозионных повреждений теплопроводов, разработка и
внедрение совместно с сетевыми районами, другими службами «Теплосети» и специализированными предприятиями мероприятий, препятствующих коррозионным процессам (служба испытаний и защиты оборудования). Для координации проблем, связанных с развитием системы
центрального теплоснабжения в «Теплосети» создается служба перспективного развития (СПР).
Для организации нового строительства и реконструкции тепловых сетей, осуществления
контроля за этими видами работ в «Теплосети» создаются (при необходимости) отделы (группы) капитального строительства (ОКС). При малых объемах указанных работ эти функции
осуществляют другие подразделения. Однако в любом случае очень важной остается функция
по контролю за качеством выполнения строительно-монтажных и ремонтных работ, так как от
этого во многом зависит надежность работы теплопроводов и, следовательно, надежность теплоснабжения потребителей. Указанные функции контроля осуществляют сетевые районы и
группы технического надзора «Теплосети».
Важной задачей в работе «Теплосети» является анализ результатов работы предприятия, в
том числе учет и анализ повреждений, разработка мероприятий по совершенствованию эксплуатации, применению новой техники, обучению персонала эффективным приемам труда, разработка соответствующих нормативных документов (инструкций по эксплуатации конкретных
видов оборудования и т.п.). Эти задачи в «Теплосети» решает производственно-техничес-кий
отдел (служба).
Кроме технических служб в «Теплосети», как и на любом промышленном предприятии,
имеются экономические и вспомогательные службы (планово-экономический и финансовый
отдел(ы), бухгалтерия, служба снабжения и др.).
150
Все подразделения «Теплосети» должны работать согласованно в соответствии с положениями о каждом из них, чтобы исключить дублирование в работе и, наоборот, не оставить важный
участок работы без ответственных исполнителей. Задачи по координации работы технических
служб осуществляет главный инженер, а предприятия в целом — директор.
«Теплосеть» во многом влияет на надежность и качество теплоснабжения многочисленных
потребителей города. Поэтому необходима активная работа «Теплосети» с городскими службами и предприятиями, несущими ответственность за теплоснабжение города, а также с промышленными потребителями, которые присоединены к тепловым сетям в данной системе центрального теплоснабжения.
Не менее важной является работа «Теплосети» с источниками теплоты: ТЭЦ, котельными,
источниками сбросной теплоты промышленных предприятий и т.п. по координации их работы
в технологически единой системе центрального теплоснабжения города.
Практическое занятие №6
Гидравлический расчёт двухтрубной водяной теплосети и построение
пьезометрического графика
Задание. Провести гидравлический расчёт двухтрубной водяной тепловой сети и построить
её пьезометрический график. Схема теплосети показана на рис. 4.2, а и б..
К тепловой сети присоединены по зависимой схеме четыре отопительные установки, имеющие следующие расчетные расходы воды:
Индекс установки
А
В
С
D
Расход воды, кг/с
27,8 13,9 55,6 13,9
Средняя температура воды в тепловой сети τср=75°С, средний удельный вес сетевой воды
/
γср=9550 Н/м3. Расчетная температура воды в подающей линии тепловой сети 𝜏1 =150°С.
Рис. 4.2.
На всех абонентских вводах должен быть обеспечен располагаемый напор ∆Набс≥15 м.
Располагаемый напор на коллекторах станции ∆НС = 95 м.
Разобьём теплотрассу на участки, длина которых уже предварительно измерена в
метрах. Разбивать на участки надо до ответвления теплотрассы.
Номер участка
0-1
1-2
2-3
1-7
2-4
4-5
4-6
Длина участка ℓ, м 250
650
500
500
400
300
600
На трубопроводах тепловой сети установлены следующие местные сопротивления: задвижки
в начале и конце каждого участка на подающей и обратной линиях; 10 отводов под углом 90° на
каждый километр трубопровода; 10 сальниковых компенсаторов на каждый километр трубопровода.
151
Решение
Согласно порядку предварительного расчета:
1) выбираем статический напор тепловой сети Нст=50 м и наносим его на пьезометрический
график (линия SS), см.рис. 4.2, в. При этом статическом напоре обеспечивается избыточное
давление в верхних точках отопительных установок, а пьезометрический статический напор в
наиболее низких точках системы (отопительная установка А) не превышает допустимого значения.
2) намечаем вид графика гидродинамических напоров. Располагаемая потеря напора в сети
Нст--∆На=95--15=80 м.
Наиболее просто эту потерю напора распределить поровну между подающей и обратной линиями тепловой сети, то есть принять δНп=δН0=40 м. В этом случае полные напоры в подающем и обратном коллекторах на станции составят Нп=105 м, Н0=10 м.
Пьезометрический напор в наиболее высокой точке теплосети 3 в подающей линии Нп3=105-40--25=40 м. При таком пьезометрическом напоре невскипание сетевой воды обеспечивается
/
при 𝜏1 =150°С.
3) выбираем расчетную магистраль. Поскольку на всех абонентских вводах должен быть
обеспечен один и тот же располагаемый напор ∆На=15 м, то расчетной магистралью является
линия, соединяющая станцию с наиболее удаленным абонентом. В данном случае расчетной
является магистраль 0-1-2-4-6.
Длина расчетной магистрали ℓ0.6=250+650+400+600=1900 м.
4) определяем на основе исходного задания и справочных данных сумму коэффициентов
местных сопротивлений Ʃξ на участке 0-1:
Падение давления на участке 0—1 составит:
𝜹Нп 𝜸ср
Δр0—1=
𝓵𝟎−𝟔
𝓵𝟎−𝟏 =
𝟒𝟎∙𝟗𝟓𝟓𝟎∙𝟐𝟓𝟎
𝟏𝟗𝟎𝟎
= 𝟓𝟎𝟐𝟎𝟎 Па.
Расход воды на участке 0-1:
G=27,8+13,9+55,6+13,9=111,2 кг/с
Определяем долю местных сопротивлений на этом участке:
∝= 1.15А∝
Ʃ𝜉
ℓ
𝐺
√√𝛿р𝜌
ℓ
=1,15∙3,82
4,5
111,2
250 √ 50200
√
= 0,22
250
Табл. 4.1.
152
Коэффициент А∝ находим по таблице 4.1 в зависимости от абсолютной эквивалентной шероховатости kэ. которую принимаем 0,0005 м, так как теплосеть некоторое время эксплуатировалась.
Предварительно вычисляем удельное линейное падение давления и диаметр участка 0-1:
Находим диаметр участка:
D=
АВ𝑑 𝐺 0,38
𝑅л0.19
= 117 ∙ 10-3∙111,20,38/1640,19=0,266 м=266 мм.
6) падение давления на первом участке откладываем на пьезометрическом графике в масштабе.
Проверочный расчет.
1. Выбираем ближайший стандартный внутренний диаметр
/
𝑑0−1 = 309 мм (325×8 мм).
2. Определяем удельное линейное падение.
R/л=АВ𝑅 G2/d5,25=13,64∙10-6∙111,22/0,3095,25=79 Па/м
3. Рассчитываем эквивалентную длину местных сопротивлений участка 0-1
ℓэ = 60,7-4,5-0,3091,25 = 48 м
4. Вычисляем падение давления на участке 0-1:
Δр/0-1 = 79(250 + 48)=23600 Па
5. Потеря напора на участке 0-:1
ΔН/0-1 =23 600/9550 = 2,45 м
6. Поскольку потеря напора на участке 0-1 в подающем и обратном трубопроводах сети одинакова, то располагаемый напор в точке 1 тепловой сети
∆Н / =Н с --ΔН/0-1= 95 - 2•2,45 =90,1 м.
Расчёт участка 0—1 на этом заканчивается. Аналогично рассчитываются все остальные
участки расчётной магистрали.
В аналогичной последовательности проводится также расчёт ответвлений от тепломагистрали. При предварительном определении удельной линейной потери давления в ответвлении значение δН находится как разность располагаемых напоров в начальной и конечной точках от-
153
ветвления. По располагаемым напором понимается разность полных напоров в подающем и обратном трубопроводах в данной точке тепловой сети.
Самостоятельная работа
Рассчитать остальные участки тепломагистрали и её ответвлений.
Контрольные вопросы к теме 4.1.
№
п/п
1.
2.
3.
4.
Вопрос
Ответ
Из каких условий должны выбираться А. Из условий экономичности.
оборудование систем централизованно- В. Из условий коррозионной защиго теплоснабжения и их схемы?
ты.
С. Из условий обеспечения бесперебойного теплоснабжения потребителей.
D. Из условий окружающей атмосферы.
Е. Из условий типа прокладки теплопроводов.
Из каких простых свойств состоит А. Долговечность.
надёжность системы центрального теп- В. Экономичность.
лоснабжения? Определить неправиль- С. Ремонтнопригодность.
ный ответ.
D. Безотказность
Е. Сохраняемость.
Что называется режимом потребления А. Соответствие реальных расходов
теплоносителя и температуры обтепловой энергии?
ратной сетевой воды, возвращаемой
потребителем в источник теплоты,
договорным значениям.
В. Соответствие реальных доходов
предприятия «Тепловые сети» с
расходом теплоносителя.
С. Соответствие фактической температуры прямой сетевой воды и
сетевых подогревателей на ТЭЦ.
D. Соответствие фактических расходов теплоносителя и температуры
обратной сетевой воды, возвращаемой потребителем в источник теплоты, (расчетным) значениям.
Е. Соответствие типа турбин на
ТЭЦ и качества сетевой воды, идущей к потребителю.
Можно ли судить о наличии утечки А. Ни в коем случае.
теплоносителя в сети по увеличенному В. Только при останове сетевого
расходу подпитки теплосети?
насоса.
Консультации
Стр. 225
Стр. 225
Стр. 225
Стр. 225
154
5
С. Только при останове подпиточного насоса.
D. Вполне закономерно.
Е. В редких случаях.
Чем регламентируется организация ра- А. «Правилами технической экс- Стр. 225
плуатации электрических станций и
боты персонала «Теплосети»?
сетей»
В. Руководством предприятия.
С. Трудовым кодексом РФ.
D. Качеством сетевой воды и ГВС.
Е. Внутренним трудовым распорядком предприятия.
Тема 4.2. Наладочные работы в тепловых сетях
4.2.1. Основные принципы и порядок проведения наладочных работ
Задачей наладочных работ является создание условий для равномерного и достаточного прогрева систем отопления, приточной вентиляции и кондиционирования воздуха, подключённых
к регулируемой сети и для нормальной работы систем горячего водоснабжения (ГВС).
По окончании наладочных работ должно быть обеспечено выдерживание заданных параметров работы налаживаемой системы. Расходы сетевой воды в целом и по отдельным системам
теплопотребления не должны превышать расчётную величину, а колебание расхода не должно
выходить из заданных пределов. Текущие значения температуры сетевой воды в подающем
трубопроводе сети и в обратных трубопроводах от систем теплопотребления должны соответствовать заданным величинам.
Наладочные работы будут успешными лишь в том случае, когда они проводятся в комплексе, охватывая все звенья системы центрального теплоснабжения (источник тепла, тепловые сети, тепловые вводы в здания, системы теплопотребления). В случаях, когда единая сеть питает
теплом различные промышленные предприятия, недопустимо проводить работы по отдельным
потребителям—наладкой должны быть охвачены все без исключения предприятия, а на каждом
предприятии–все без исключения системы теплопотребления отдельных зданий.
Мероприятия, разрабатываемые для проведения наладочных работ, должны содержать также
рекомендации на улучшение качества подпиточной воды, меры по борьбе с коррозией трубопроводов тепловых сетей, вопросы организации контроля и учёта отпускаемого к потребителю
тепла и т. д.
Проведение наладочных работ по системам центрального теплоснабжения базируется в основном на принципе максимально возможного повышения их гидравлической устойчивости,
достигаемого путём массового диафрагмирования или путём установки регуляторов расхода
или тепла, тепловых вводов, отопительных приборов и калориферов, агрегатов воздушного
отопления, а также приточной вентиляции.
Повышение гидравлической устойчивости тепловых вводов, оборудованных элеваторами,
достигается, как правило, установкой сопла элеватора с отверстием, рассчитанным на гашение
всего располагаемого на тепловом вводе напора. При этом в отдельных случаях часть располагаемого напора гасится в дроссельных диафрагмах, устанавливаемых только на подающем тру-
155
бопроводе или на подающем и обратном трубопроводах ввода, либо располагаемый напор регулируется регуляторами давления.
Итак, стабилизация заданного гидравлического режима системы центрального теплоснабжения может осуществляться при помощи автоматических регуляторов расхода, напора или давления. В каждом отдельном случае необходимость установки автоматических регуляторов
должна иметь техническое обоснование.
Наладке системы центрального теплоснабжения предшествует разработка соответствующих
подготовительных мероприятий, выполняемая на основе данных, собранных в процессе ознакомления с системой, и проведения необходимых расчётов и испытаний.
Подготовка системы центрального теплоснабжения к наладке включает в себя:
1. Детальное обследование всех звеньев системы центрального теплоснабжения.
2. Уточнение или определение расчётных тепловых нагрузок, подключённых к регулируемым тепловым сетям.
3. Проведение гидравлических испытаний магистральных тепловых сетей и основных ответвлений с целью определения их истинной пропускной способности.
4. Выбор и построение температурных графиков отпуска тепла.
5. Определение расчётных расходов сетевой воды.
6. Гидравлический расчёт наружных тепловых сетей и в отдельных случаях разводящих трубопроводов систем теплопотребления промышленных зданий.
7. Построение графиков давления в тепловых сетях, разработку гидравлического режима работы системы.
8. Расчёт смесительных и дроссельных устройств на тепловых вводах и у отдельных теплоприёмников.
9. Составление подробного перечня всех мероприятий, выполнение которых должно предшествовать наладке.
К наладке системы центрального теплоснабжения следует приступать только тогда, когда
специальной проверкой установлено полное выполнение всех подготовительных мероприятий.
Недопустимо проведение наладочных работ в случае, когда подготовительные мероприятия
выполнены частично. В этом случае система центрального теплоснабжения работает хуже, чем
в предшествующий период, а наладка частично подготовленной системы не может быть осуществлена.
4.2.2. Обследование системы центрального теплоснабжения
Обследованию подлежат следующие звенья системы: установка сетевых подогревателей на
ТЭЦ или районная котельная в целом, тепловые сети, тепловые вводы в здания, системы теплопотребления. При обследовании отдельных звеньев системы центрального теплоснабжения
должно быть проведено глубокое ознакомление со всеми элементами (строительные конструкции, оборудование, тепловая изоляция, контрольно-измерительная аппаратура и прочие элементы системы).
На основе материалов, собранных в процессе обследования, составляются исполнительные
схемы водоподготовительной установки источника теплоснабжения и тепловых сетей по типу
схемы, показанной на рис.4.3, а также схемы тепловых камер, подлежащих реконструкции.
156
Рис. 4.3.
Кроме того, должны быть вычерчены в масштабе профили магистралей и основных ответвлений тепловых сетей с нанесением геодезических отметок и высот характерных зданий.
При обследовании промышленных зданий составляются подробные однолинейные схемы
систем теплопотребления этих зданий (отопление, приточная вентиляция, кондиционирование
воздуха), см рис. 4.4.
157
Рис. 4.4.
В ряде случаев, при нестандартном устройстве тепловых вводов и необходимости их реконструкции, должны быть составлены схемы этих вводов.
4.2.3. Определение расчётных тепловых нагрузок, подключённых к
регулируемым тепловым сетям.
Расчётные тепловые нагрузки на отопление, приточную вентиляцию и кондиционирование
воздуха принимаются по проектным данным. При отсутствии проектных данных расчётные
отопительные нагрузки находятся по наружному объёму каждого из отапливаемых зданий и
удельным тепловым характеристикам (жилые, общественные и гражданские здания) или по
фактически установленной тепловой производительности отопительных устройств (жилые, общественные, гражданские и промышленные здания).
Применительно к системам теплоснабжения промышленных зданий уточнение или определение вновь расчётных тепловых нагрузок должно быть произведено по всем агрегатам воздушного отопления, установкам приточной вентиляции, кондиционерам, воздушным завесам и
ветвям, снабжающим теплом отдельные группы отопительных приборов.
158
При нахождении расчётной отопительной нагрузки по наружному объёму зданий и удельной
тепловой характеристике следует пользоваться следующей формулой:
Qо.р=∝qV(τвр-τнр)10-6, Гкал/ч,
где: ∝--поправочный коэффициент в зависимости от расчётной зимней температуры наружного воздуха для отопления, берётся по справочникам. Например. При температуре наружного
воздуха -100С ∝=1.45; при –250С ∝=1,08, при –350С ∝==1 и т. д.;
q—удельная тепловая характеристика зданий, Ккал/м3∙ч∙град; берётся по справочникам.
Например, для техникумов q=0,24÷0,35 в зависимости от объёма здания;
V—объём здания по наружному обмеру, м3;
τвр—расчётная температура воздуха внутри отапливаемых помещений, берётся по
справочникам 0С;
τнр-- расчётная температура наружного воздуха для проектирования отопления, берётся
по справочникам 0С.
По этой формуле можно также определить ориентировочную расчётную отопительную
нагрузку производственных зданий. В этом случае расчётная температура воздуха, температура внутри помещения и удельная тепловая характеристика здания принимается по справочным
данным. Нахождение расчётной тепловой производительности отопительных приборов упрощается, если пользоваться специальными номограммами, приведёнными в справочниках.
При отсутствии надёжных проектных данных расчётная тепловая нагрузка агрегатов воздушного отопления и установок приточной вентиляции определяется путём специальных испытаний или расчётом. В основе расчёта используются данные о расчётной производительности
агрегатов или установок по воздуху, которая определяется специальными измерениями.
Расчётная тепловая производительность агрегата или установки определяется по следующей
формуле:
𝑡1р + 𝑡2р − 2𝜏2р
𝑄кр =
4,22
2
𝐿𝛾 + ∝1 ∝2 𝑘𝐹
где: t1р—расчётная температура теплоносителя в подающем трубопроводе тепловой сети, 0С;
t2р-- расчётная температура теплоносителя в обратном трубопроводе тепловой сети, 0С;
L---величина, полученная экспериментальным путём во время испытания;
γ—удельный вес воздуха, кг/м3;
∝1—коэффициент, учитывающий степень загрязнения теплоотдающей поверхности калориферов и принимается от 0,8 до 1,0;
∝2-- коэффициент, учитывающий понижение теплоотдачи установки в зависимости от количества последовательно включённых калориферов:
число последовательно включённых калориферов
6
8
10 12 16 18
∝2 0,96 0,94 0,90 0,85 0,72 0,65
k—коэффициент теплопередачи калориферов, Ккал/м2∙ч∙град;
F—поверхность нагрева отопительного прибора или калорифера, м2.
Среднечасовой расход тепла на горячее водоснабжение (ГВС) относится к суткам с
наибольшим водопотреблением и определяется по формуле:
Кс а𝑚(𝑡2 −𝑡1 )∙106
𝑄ГВС =
, Гкал/ч
Т
где: Кс—коэффициент суточной неравномерности водопотребления за одну неделю; принимается для жилых и общественных зданий равным 1,2, а для промышленных предприятий—
равным 1,0;
159
а—норма расхода горячей воды при температуре 650С на единицу водопотребления, л;
данные берутся из справочников
m—количество единиц теплопотребления, отнесённое к одним суткам (количество жителей, обедов и т. д.);
Т—число часов работы системы ГВС в сутки; для жилых домов, общежитий, гостиниц,
пансионатов, санаториев, домов отдыха, больниц, детских садов принимается равным 24 ч; для
прочих общественных зданий—равным числу работы их в сутки; для промышленных зданий и
предприятий—равным числу часов их работы.
Применительно к жилым зданиям, оборудованными ваннами, расход тепла на ГВС может
быть определён по следующей формуле:
QГВС=βn∙10-2,
где: β—коэффициент одновременности теплопотребления на нужды ГВС;
n-- число квартир в здании или в группе зданий; данные берутся в администрации города
или населённого пункта, или у администрации предприятия.
Максимальный часовой расход тепла на нужды ГВС определяется по такой формуле:
QГВС макс=КчQГВС,
где: Кч—коэффициент часовой неравномерности расхода тепла за одни сутки наибольшего
водопотребления за одну неделю; принимается для городов и населённых мест равным 1,7÷2,0,
а для промышленных предприятий—равным 1,0;
Величину суммарной тепловой нагрузки систем теплопотребления следует сопоставить с
теплофикационной мощностью турбин или паровых котлов и тепловой производительностью
водоподготовительной установки ТЭЦ или котельной.
4.2.4. Гидравлические испытания тепловых сетей. Общие вопросы
Гидравлическими испытаниями тепловой сети определяют фактические значения коэффициента трения и эквивалентной шероховатости для использования их при расчете гидравлического сопротивления трубопроводов, Кроме того, устанавливают гидравлическое сопротивление водоподготовительной установки и ее коммуникаций и уточняют фактические характеристики сетевых и подпиточных насосов. Испытания тепловой сети, коммуникаций водоподогревательной установки, сетевых и подпиточных насосов сводятся к одновременному измерению расхода, давления и температуры сетевой воды.
Расход воды при испытаниях измеряют ультра звуковыми расходомерами или другими современными приборами. Температуру теплоносителя лучше всего измерять техническими термометрами с ценой деления 0,5—1,0°С Давления при испытании тепловой сети и водоподогревательной установки измеряют пружинными образцовыми и контрольными манометрами, При
испытании насосных установок используют технические манометры.
Выбор участков, гидравлических режимов и измерительных приборов дли испытаний. Гидравлические испытания проводят на магистральных и разводящих трубопроводах тех участков,
где предполагается самое плохое состояние внутренней поверхности труб, которое зaвисит: от
расстояния от источника теплоты, времени прокладки и включения и эксплуатацию участков
теплосети, от качества подпиточной воды с учетом отдельных случаев подпитки сырой неумягчённой или загрязненной водой, от случаев длительного простои тепловой сети в опорожненном состояния; от способа и периодичности промывки тепловой сети. При выборе участков
должны быть учтены также сведении эксплуатационников о завышенных гидравлических потерях, об интенсивности коррозии. Намеченные для испытаний участки осматривают на месте,
уточняя их длину и диаметр, местные сопротивления (компенсаторы, задвижки, повороты}, места присоединении ответвлений и их диаметр, Результаты осмотра наносят на схему испытыва-
160
емой части сети. По схеме выбирают места установки циркуляционных перемычек и манометров.
Перемычки, как правило, монтируют на концах испытываемых трубопроводов. При протяжённых магистралях, в которых диаметр испытываемых трубопроводов значительно уменьшается по их длине, перемычки выбирают по специальной методике. Диаметр концевой перемычки ориентировочно принимают на калибр меньше диаметра трубопровода в месте ее врезки. На перемычке предусматривают установку задвижки одинакового с ней диаметра. После
проведения испытаний во фланцах задвижки устанавливают заглушку.
Манометры устанавливают на подающем и обратном трубопроводах в следующих характерных точках испытываемой магистрали: в местах изменении внутреннего диаметра трубопровода (рис. 4.5): в местах изменения количества циркулирующей воды (если одновременно
испытывают несколько магистралей и ответвлений), на трубопроводах неизменного диаметра,
но большой протяженности через каждые 500÷1500 м трассы. На источнике теплоснабжения
манометры устанавливают; на подающем и обратном коллекторах тепловой сети, на входе н
выходе каждой водонагрева-тельной установки (водогрейного котла, основного и пикового подогревателей); на напорном и всасывающем патрубках сетевых насосов, до и после грязевиков
и охладителей конденсата. Места установки манометров наносят на схему тепловой сети и источника теплоснабжения.
Для измерения расхода воды при испытаниях измерительные приборы устанавливают:
на подающем или обратном трубопроводе
Рис. 4.5.
тепловой сети ни выходе из источника теплоснабжения; на трубопроводе подпитки тепловой сети; на подающем или на обратном трубопроводе ответвлений, которые намечают
для испытания одновременно с основной
Ожидаемый расход циркуляционной воды но
время испытаний, правильность выбранных
мест установки перемычек и их диаметров, а
также необходимые (по пределам измерений) для намерения манометры устанавливают в результате ориентировочного гидравлического расчета. При этом задаются эквивалентной шероховатостью трубопроводов и таким расходом воды, чтобы потери напора между двумя точками
установки манометров были не менее 15 м.
Полученную в результате расчета величину потерь напора в тепловой сети и в перемычке
сопоставляют с напором сетевых насосов при заданной величине циркуляции. Достаточно
близкие совпадения этих величин указывают на то, что диаметр перемычки и расход сетевой
воды приняты правильно. В противном случае необходимо выполнить повторный гидравлический расчёт, задаваясь другим расходом воды или другим диаметром перемычки.
4.2.5. Проведение гидравлических испытаний
Непосредственно перед испытаниями должно быть проверено выполнение технических и организационных подготовительных мероприятий согласно технической и рабочей программам,
собрана рабочая схема включения оборудования на источнике и по сети, произведены установка контрольно-измерительных приборов, расстановка наблюдателей и их инструктаж на рабочих местах. Должно быть, также закончено заполнение сетевой водой испытываемых трубопро-
161
водов, проверено отсутствие воздуха и надежность отключения потребителей от испытываемой
магистрали.
Определение геодезических отметок установленных манометров проводится в статическом
режиме при остановленных сетевых насосах с поддержанием заданного давления в испытываемой магистрали подпиточными насосами.
Статический режим проводится при двух давлениях, отличных на 0,051,0 МПа (0,51,0
кгс/см2), при этом давление в наивысшей точке сети должно быть не ниже 0,05 МПа (0,5
кгс/см2), Первоначальное давление устанавливается на уровне эксплуатационного статического
давления. Циркуляционные перемычки должны быть открыты.
На начальном этапе испытаний проверяется расход подпиточной воды, который не должен
превышать ожидаемого для динамических режимов. При повышенных расходах подпитки
должны быть приняты меры к выявлению и снижению этого расхода.
Проверяется также правильность выбора пределов измерения манометров, установленных в
точках наблюдения при статическом режиме.
Статический режим проводится непосредственно перед основным этапом.
Во время статического режима измеряются через каждые 5 мин в течение 1 ч следующие параметры на источнике тепла и но испытываемой магистрали:
давление в подающем и обратном трубопроводах, в каждой контрольной точке;
расход подпиточной воды;
температура воды на источнике тепла.
По окончании статического режима должны быть предварительно определены относительные геодезические поправки на положения манометров во всех контрольных точках.
Основной этап испытаний проводится при максимальном расходе воды на испытываемой
магистрали или участке (если испытания проводятся по отдельным частям с различными расходами воды). При этом проверяется соответствие расходов воды и располагаемых напоров
определенным при расчете режимов испытаний и принятой схеме работы циркуляционных перемычек. Если магистраль разделена на участки, испытываемые последовательно при разных
расходах воды, то при испытании каждого участка на источнике тепла создается наибольший
располагаемый напор и проверяется его соответствие, а также расходов сетевой воды принятым
при предварительном гидравлическом расчете. При испытании на этом этапе должны быть открыты циркуляционные перемычки, расположенные в конечной точке испытываемого участка
и во всех последующих тепловых камерах.
В начале этого этапа испытаний обеспечивается пробный режим со снятием показаний всех
установленных приборов, во время которого проверяется:
расход подпиточной воды, который не должен превышать 1% расхода сетевой воды;
правильность выбора пределов измерения манометров и расходомеров;
исправность измерительной аппаратуры.
Если расход поды оказывается значительно ниже значения, определенного предварительным
расчетом, необходимо принять меры к увеличению пропускной способности циркуляционного
кольца путем включения дополнительных перемычек, увеличения напора на выводах источника
тепла и др.
Во время испытаний при максимальном расходе измеряются следующие параметры воды:
давление в подающем и обратном трубопроводах в каждой контрольной точке;
расходы сетевой и подпиточной воды в испытываемой магистрали;
температура циркулирующей воды.
162
Измерения с записью показаний в журнале по определённой форме производится через каждые 5 мин в течение 1 ч при установившемся режиме.
Для проверки правильности результатов измерений по закону квадратичной зависимости
расходов и потерь напоров проводятся испытания при втором режиме, при котором расход сетевой воды устанавливается равным примерно 80% максимального.
С учетом геодезических поправок (отметок) на показания манометров в каждой контрольной
точке определяются потери напора на участке при максимальном и сниженном расходах сетевой воды. Проверка производится по формуле
 Gмакс

 G1
где
Gмакс и
H макс
2

H макс
 
H 1

,
G1 -максимальный и сниженный расходы сетевой воды на участке, м3/ч;
- потери напора на участке трубопровода, соответствующие максимальному и сниженному расходам воды при испытаниях, м.
Допустимое отклонение не должно превышать ±10%.
Результаты проверки сводятся в таблицу. Если результаты проверки по квадратичной зависимости превышают допустимое отклонение, то должны быть выявлены причины и при необходимости произведены повторные испытания.
При результатах, не превышающих допустимого отклонения, испытания считаются законченными, снимаются средства измерений и собирается эксплуатационная схема работы оборудования на источнике тепла и по тепловой сети в соответствии с рабочей программой испытаний.
H1 и
4.2.6. Обработка результатов испытаний
Для расчетов гидравлических характеристик используются результаты измерения параметров испытаний (расхода, давления и температуры) при максимальном режиме. Из последовательных по времени показаний приборов выбираются значения, соответствующие наиболее
стабильной части режима, но в течение не менее 1 ч.
Показания приборов усредняются путем нахождения среднего арифметического значения.
На показания манометров вносятся поправки согласно паспортам госповерки.
Потери напора по подающему или обратному трубопроводу (м) при максимальном расходе
сетевой воды определяются по формуле
   10 4
    10 4

H  H н  H к   н
 hг.н    к
 hг.к 
 
  
,
где Нн и Нк --полный напор и трубопроводе в начале и конце участка, м;
 н и  к --показания манометров (с поправками), в начале и конце участка трубопровода,
кг/см2;
hг.н hг.к --геодезические отметки (поправки) на положение манометров, установленных в
и
начале и конце участка, м; определяются по формуле
ст
( p тст  pн(к)
)  10 4
hг.н(к) 

,
ст
--давление на источнике тепла или в наиболее низкой точке наблюдения при
где pт
статическом режиме, кгс/см2;
ст
--давление и рассматриваемой точке (в начале или конце участка) при статиpн(к)
ческом режиме, кгс/см2;
163
--плотность воды при температуре испытаний, кг/м3 (п. 4 приложения 2).
Для участков, на которых установлены измерительные диафрагмы, потери напора в них
должны исключаться из общей потери напора.

s
Фактическое гидравлическое сопротивление участка сети ф (ч2/м5) определяется по формуле:
H
sф  2
Gф
,
--расход сетевой воды при испытаниях , м3/ч.
Gф
где
Коэффициент гидравлического сопротивления (трения) определяется по формуле
λф 
1,57  108  sф  Dвн5  Dвн   ξ
L
.
Значение эквивалентной шероховатости (м) определяется по формуле
к э  3,7  Dвн  10

1
2 λф
Результаты расчетов лучше всего сводить в таблицу.
4.2.7. Анализ результатов испытаний
При анализе результатов испытаний вычисляется отношение фактического коэффициента
гидравлического трения испытанного трубопровода
λф
к коэффициенту гидравлического тре-
λ
к
ния р , соответствующему значению эквивалентной шероховатости э =510-4 м для данного
диаметра нового трубопровода. Это отношение показывает, во сколько раз фактическое гидравлическое сопротивление трению превышает расчетное значение для новых труб.
Снижение фактической пропускной способности трубопроводов на испытанных участках по
отношению к расчетному значению (при H = const) определяется но формуле:
Gф
Gр
где
sф
Gр
sр

sр
sф
,
к
--расчетное сопротивление участка тепловой сети при э = 510-4, определенное по
формуле (6), ч2/м5;
--фактическое сопротивление участка трубопровода, рассчитанное по результатам
испытаний по (14), ч2/м5;
--расход воды на участке, равный расходу по циркуляционному кольцу, определен-
s
ному при сопротивлении сети р .
Результаты расчета сводятся в таблицу.
Таким же образом производится сравнение фактических потерь напоров в тепловой сети при
испытаниях с расчетными значениями соответствующих величин.
Повышенные потери напора на отдельных участках или по всей испытанной магистрали могут быть вызваны как повышенными местными сопротивлениями (наличие засоров, неисправность запорно-регулирующей арматуры и др.), так и увеличенными коэффициентами гидравлического трения внутренней поверхности трубопроводов.
Причинами повышенных коэффициентов гидравлического трения являются отложение
накипи и внутренняя коррозия как следствие неудовлетворительной работы водоподготови-
164
тельной установки и несоответствия нормам качества подпиточной воды, осуществления подпитки сырой неумягченной и недеаэрированной водой, нарушения режима работы тепловой сети и попадания кислорода воздуха в сетевую воду.
Конкретные причины увеличения гидравлического сопротивления устанавливаются на основании результатов испытаний путем дополнительного анализа эксплуатационных данных.
Снижение сопротивления и соответствующее повышение пропускной способности трубопроводов может быть достигнуто в отдельных случаях путем проведения гидропневматической
промывки.
Фактические значения коэффициентов гидравлического трения и эквивалентной шероховатости используются при последующей разработке гидравлических режимов тепловой сети.
Результаты периодических испытаний, проводимых в соответствии с требованиями ПТЭ,
должны использоваться для накопления статистическою материала по изменению гидравлических характеристик трубопроводов в процессе эксплуатации.
Практические занятия №7
Расчёт параметров гидравлических испытаний
Задание. Рассчитать параметры гидравлического испытания теплосети, изображённой на
рис. 4.6. Исходные данные представлены в таблице 4.2.
4.6.
Располагаемый напор па выводе источника теплоты при гидравлических испытаниях составляет ∆Ннг=140 м, напор в обратной линии источника теплоты Нон =20 м. Геодезическая отметка
сетевых насосов источника тепла Zнг=100 м. Перемычки П2 (dy—200 мм) и П4 {dу—350 мм} существующие, перемычки П1, П3 и П5—вновь монтируемые. Дли существующих и монтируемых перемычек сумма коэффициентов местных сопротивлений ξ=4, а. длина перемычек указана в табл. 4.2.
Испытании проводятся в три этапа первый этап—испытания участков 1 и 2. Второй-испытании участков 3 и 4, третий испытания участка 5.
165
Задачей расчета параметров испытаний является определение диаметра вновь монтируемых
перемычек П1, П3 и П5, ожидаемых расходов воды при испытаниях, напоров в концевых камерах участков.
Сопротивления участков магистрали по каждом линии находит на основании удельных сопротивлении трубопровода, приведенных в табл. 4.3, по формуле
S=Sлℓ+Sм,
где: S—сопротивление одной линии участка трубопровода. Которое определяется потерями
напора на участке при расходе 1 м3/ч, м/(м3/ч)2;
Sл—удельное сопротивление 1 м трубопровода, м/(м3/ч)2;
Sм-- удельное сопротивление единицы коэффициента местных сопротивлений, м/(м3/ч)2.
Сопротивления участка 1 по подающей и обратной линиям:
𝑆1под = 0,249 ∙10-9∙1500+0,648∙10-5∙0,5=0,103∙10-6, м/(м3/ч)2;
𝑆1ОБР = 0,128 ∙10-9∙1500+0,618∙10-8∙0,5=0,224∙10-6, м/(м3/ч)2.
Табл. 4.3.
Табл. 4.3.
Сопротивление участка 2:
𝑆2под =0,632∙10-9∙800+0,156∙10-7∙8,3=0,635∙10-8, м/(м3/ч)2;
обр
𝑆2 =0,403∙10-9∙800+0,156∙10-7∙8,3=0,452∙10-6, м/(м3/ч)2.
Сопротивление участка 3:
𝑆3под =0,258∙10-9∙1000+0,449∙10-7∙3,8=0,275∙10-5, м/(м3/ч)2;
обр
𝑆3 =0,220∙10-8∙100+0,119∙10-7∙3,8=0,237∙10-6, м/(м3/ч)2.
Сопротивление участка 4:
обр
𝑆4под = 𝑆4
∙0,565∙10-8∙600+0,913∙10-7∙7,5=0,407∙10-5, м/(м3/ч)2;
Сопротивление участка 5:
обр
𝑆5под = 𝑆5 ∙0,820∙10-8∙800+0,681∙10-6∙6,5=0,700∙10-4, м/(м3/ч)2
Для определения диаметра перемычки П1 на концевом участке магистрали принимают высокие потери напора по участку так как расход при её испытаниях невелик, потери напора на
предыдущих участках малы и, следовательно, имеется высокий располагаемый напор перед
166
участком 5. При таком выборе потерь напора по участку 5 увеличивается диаметр перемычки
П1.
Расход сетевой воды по участку 5 при выбранных потерь напора по одному из трубопроводов ∆Нпод
5 −45 м равен:
𝐺5 = √
∆Нпод
5
𝑆5под
=√
45
0,700∙10−4
=802 м3/ч.
Располагаемый напор у перемычки ПI составит:
∆НП1=∆Нн.г—(𝑠1ПОД + 𝑠1ОБР + 𝑠2ПОД + 𝑠2ОБР + 𝑠3ПОД + 𝑠3ОБР + 2𝑠4 + 2𝑠5 )𝐺52 =
=140—(0,403∙10-6+0,224∙10-6+0,635∙10-6+0,452∙10-6+0,275∙10-5+0,237∙10-5+2∙0,407∙10-5+
+2∙0,700∙10-4)8022=40.3 м.
Сопротивление перемычки П1, необходимое для пропуска через неё расхода G5=802 м3/ч,
равно:
н
𝑆п1
=
∆Нп1
𝐺52
40,3
= 8022 = 0,624 ∙ 10−4, м/(м3/ч)2
По таблице 4.4 диаметр перемычки с ближайшим значением сопротивления:
dу=150 мм, Sп1=0,622∙10-4, м/(м3/ч)2
Диаметр перемычки ПЗ, устанавливаемой дополнительно к существующей перемычке П2
dу=200 мм, определяют следующим образом.
Расход сетевой воды при испытании участка 3—4 определяют исходя из принимаемых потерь
напора на участке 3, характеризующимся меньшим сопротивлением. При выбранной величине потерь напора в обратной линии этого участки 15 м находим необходимый расход при испытаниях
участков 3—4:
обр
G3-4=√
∆Н3
обр
𝑆3
=√
15
0,237∙10−5
=2320 м3/ч.
Табл. 4.4.
При расходе 2520 м3/ч располагаемый напор у перемычек П2 и П3 составит:
∆НП2,3=∆Нн.г—(𝑠1ПОД + 𝑠1ОБР + 𝑠2ПОД + 𝑠2ОБР + 𝑠3ПОД + 𝑠3ОБР + 2𝑠4 )𝐺52 =
=140—(0,403∙10-6+0,224∙10-6+0,635∙10-6+0,452∙10-6+0,275∙10-5+0,237∙10-5+
+2∙0,407∙10-5)25202=44,9 м.
Сопротивление участка 5 и перемычки П1 равно:
S5 П1=2S5+SП1=2∙0,700∙10-4+0,622∙10-4=0,202∙10-3 м/(м3/ч)2.
Расход воды по участку 5 при испытании участков 3 и 4 составляет:
∆Нп2,3
G5=√
𝑆5П1
=√
44,9
0,202∙10−3
=471 м3/ч.
По перемычкам П2 и П3 при испытаниях участков 3 и 4 должен протекать расход воды:
Gп2,3=G3,4, G5=2520-471≈2050 м3/ч.
167
Сопротивление перемычек П2 и П3, необходимое для пропуска через них расхода 2050 м 3/ч,
равно:
н
𝑆п2,3
=
∆Нп2,3
2
𝐺2,3
=
44,9
20502
= 0,107 ∙ 10−4 , м/(м3/ч)2
По табл. 4.5 выбирают диаметр перемычки П3 так, чтобы суммарное сопротивление параллельно включенных перемычек П2 и П3 было близким к величине необходимого сопротивления этих перемычек:
Dу=100 мм, SП3=0,323∙10-3 м/(м3/ч)2.
При этом S0. 2,3 =0,107 м/(м3/ч)2. Диаметр перемычки П5 определяем так же, как перемычки
ПЗ. Расход воды при испытаниях участков 1—2 вычисляют исходя из потерь напора по обратной линии первою участка 15 м:
обр
G1-2=√
∆Н1
обр
𝑆1
=√
15
0,224∙10−6
=8180 м3/ч.
Располагаемый напор у перемычек П4 и П5 составляет:
Табл. 4.5.
2
∆НП4,5=∆Нн.г—(𝑠1ПОД + 𝑠1ОБР + 𝑠2ПОД + 𝑠2ОБР )𝐺1−2
=
-6
-6
-6
-6
=140—(0,403∙10 +0,224∙10 +0,635∙10 +0,452∙10 )81702=25,3 м.
Сопротивление части испытываемой магистрали, расположенной за перемычками П4 и П5,
находят следующим образом.
Сопротивление последовательно расположенного участка 5 и перемычки П1:
S5,П1=0,202∙10-3, м/(м3/ч)2
Сопротивление параллельно включённых участка 5 с перемычкой П1 и перемычек П2 и П3:
𝑆5,П1,2,3 =
1
(
1
+
1
√𝑆5,П1 √𝑆П2,3
)2
=
1
(
1
√0,202∙10
+
−3
1
√0,107∙10
)2
−4
= 0,707 ∙ 10−5 , м/(м3/ч)2
168
Сопротивление части испытываемой магистрали, расположенной за перемычками П4 и П5:
обр
𝑆3−5,П1,2,3 = 𝑆3под + 𝑆3
+ 2𝑆4 + 𝑆5,П1,2,3 =0,275∙10-5+0,237∙10-5+2∙0,407∙10-5+0,707 ∙ 10−5 =
=0,203∙10-4, м/(м3/ч)2.
При испытаниях участков 1-2 расход сетевой воды по части испытываемой магистрали, расположенной :за перемычками П4 и П5, составит:
∆НП4,5
𝐺3−5 = √ 𝑆
3,П2,3
25,3
= √0.203∙10−4 = 1120 м3/ч.
По перемычкам П4 и П5 участков 1-2 расход сетевой воды должен составить:
GП4,5=G1-2—G3-5=8180—1120=7060 м3/ч.
Сопротивление перемычек П4 и П5, необходимое для пропуска через них расхода сетевой
воды 7060 м3/ч, равно:
м
𝑆П4,5
=
∆НП4,5
2
𝐺П4,5
25,3
= 70602=0,508∙10-6 , м/(м3/ч)2.
По табл.4.5 выбирают диаметр перемычки П5 так, чтобы суммарное сопротивление параллельно включенных перемычек П4 н П5 было близко к полученному значению:
dу=300 мм; SП5=0,318∙10-5 м/(м3/ч)2.
При этом SП4,5=0,574∙10-6 м/(м3/ч)2.
Для окончательного определения расходов воды при испытаниях н построении ожидаемого
пьезометрического графика проводят гидравлический расчет магистрали для каждого этапа испытаний при выбранных диаметрах перемычек. Целью расчета служит определение расходов
воды для выбора измерительных диафрагм и напоров в камерах испытываемой магистрали для
подбора манометров. При испытаниях участков I—2 все перемычки на магистрали должны
быть открыты.
Сопротивление магистрали с открытыми задвижками на перемычках при этом составит:
обр
𝑆м(1−2) = 𝑆1под + 𝑆1
обр
+ 𝑆2под + 𝑆2
1
+
1
(
1
+
√𝑆П4,5
)
2
=
√𝑆3−5,П1,2,3
=0,403∙10-6+0,224∙10-6+0,635∙10-6+0,452∙10-6+
(
1
=
1
+
)2
−3
−4
√0,574∙10
√0,203∙10
1
=0,214∙10-5, м/(м3/ч)2
Расчетный расход воды на участках 1—2 при их испытаниях, потери напора на них ∆Н и
пьезометрические напоры в их конце Нпод и Hобр соответственно равны:
р
𝐺1−2 = √𝑆
∆Нит
140
м(1−2)
= √0,214∙10−5=8090 м3/ч.
2
∆Н1под = 𝑆1под (𝐺1−2
)2 =0,103∙10-6∙80902=26,4 м;
обр
Н1под
обр
2
∆Н1 = 𝑆1 (𝐺1−2
)2=0,224∙10-6∙80902=14,7 м;
= (𝑍 + Н0 + ∆Н)ит − ∆Н1под − 𝑍1 = (100 + 20 + 140) − 26,4 − 95 = 138,6 м.
обр
Н1
обр
= (𝑍 + Н0 )ит + ∆Н1 − 𝑍1 = (100 + 20) + 14,7 − 95 = 39,7 м.
р
∆Нпод
= 𝑆2под (𝐺1−2 )2=0,635∙10-6∙80902=41,6 м;
2
обр
обр
р
∆Н2 = 𝑆2 (𝐺1−2 )2=0,452∙10-6∙80902=29,6 м;
под
под
Нпод
2 =𝑍1 + Н1 − ∆Н2 − 𝑍2 =95+138,6-41,6-80=112 м
обр
обр
обр
Н2 =𝑍1 + Н1 − ∆Н2 − 𝑍2 =95+39,7-29,6-80=84,3 м
Располагаемый напор перед перемычками П4 и П5 составляет:
169
обр
∆НП 4,5=Нпод
2 − Н2 =112-84,3=27,7 м.
Ожидаемый располагаемый напор при испытаниях перед перемычками П4 и П5 равен полученному при выборе перемычек.
При испытании участка 5 дополнительно закрывают перемычки П2 и ПЗ. Сопротивление магистрали при этом составляет:
обр
Sм (3-4)=𝑆1под + 𝑆1
+ 𝑆2под +𝑆2под + 𝑆3−5,П1,2.3 = 0,403 ∙10-6+0,221∙10-6+0,635∙10-6+0,452∙10-6+
+0,203∙10-6=0,220∙10-4, м/(м3/ч)2
Расчетный расход по участкам 3--4 при их испытаниях, потери напора на участках
магистрали и пьезометрические напоры в начале и конце участков 1—4 соответственно
раины:
р
𝐺3−4 = √𝑆
∆Нит
140
м(3−4)
= √0,220∙10−4=2520 м3/ч.
под
2
∆Н1−2
= (𝑆1под + 𝑆2под )(𝐺3−4
)2=(0,403∙10-6+0,635∙10-6)∙25202=6,6 м;
обр
Нпод
2
обр
обр
2
∆Н1−2 = (𝑆1 + 𝑆2 )(𝐺3−4
)2=(0,224+0,452∙10-6)∙25202=4,3 м;
= (𝑍 + Нп + ∆Н)ит − ∆Н1под − 𝑍2 = (100 + 20 + 140) − 6,6 − 80 = 173,4 м.
обр
Н2
обр
= (𝑍 + Нн )ит + ∆Н1 − 𝑍2 = (100 + 20) + 4,3 − 80 = 44,3 м.
р
∆Нпод
= 𝑆3под (𝐺3−4 )2=0,275∙10-5∙25202=17,5 м;
3
обр
обр
р
∆Н3 = 𝑆3 (𝐺3−4 )2=0,237∙10-5∙25202=15,1 м;
под
под
Нпод
3 =𝑍2 + Н2 + ∆Н3 − 𝑍3 =80+173,4+17,5-90=145,9 м
обр
обр
Н3 =𝑍2 + Н2
обр
+ ∆Н3 − 𝑍3 =80+44,3+15,1-90=49,4 м
обр
р
∆Нпод
= ∆Н4 = 𝑆4 (𝐺3−4 )2=0,407∙10-5∙25202=25,8 м;
4
под
под
Нпод
4 =𝑍3 + Н3 + ∆Н4 − 𝑍4 =90+145,9+25,8-105=105,1 м
обр
обр
обр
Н3 =𝑍3 + Н3 + ∆Н3 − 𝑍4 =90+49,4+25,8-105=60,2 м
Располагаемый напор перед перемычками П2 и П3 составляет:
обр
∆Нп2,3=Нпод
4 − Н4 = 105,1 − 60,2 = 44,9 м.
Ожидаемый располагаемый напор при испытаниях перед перемычками П4 и П5 равен полученному при выборе перемычек.
При испытании участка 5 дополнительно закрывают перемычки П2 и П3. Сопротивление магистрали при этом составляет:
обр
обр
обр
Sм(5)=𝑆1под + 𝑆1 + 𝑆2под + 𝑆2 + 𝑆3под + 𝑆3 + 2S4+2S5+SП1=0,403∙10-6+0.224∙10-6+0,635∙10-6+
+0.452∙10-6+0,275∙10-5+0,237∙10-5+2∙0.407∙10-5+2∙0,700∙10-4+0,622∙10-4=0,217∙10-3 , м/(м3/ч)2
Расчетный расход по участку 5 при его испытании, потери напора на участках магистрали и
пьезометрические напоры в начале и конце участка 5 соответственно равны:
∆Нит
р
𝐺5 = √ 𝑆
5П1
под
∆Н1−4
=
обр
(𝑠1ПОД
обр
+
р
𝑠3ПОД
+ 𝑠4под )(𝐺5 )2=(0,403∙10-6+0,635∙10-6+0,275∙10-5+
+0,407∙10-5)8032=5,1 м;
обр
+ 𝑠2
обр
обр
р
обр
= (𝑍 + Н0 )ит+обр − 𝑍4 =(100+20)-4,6--105=19,6 м.
+ 𝑠4 )(𝐺5 )2 =(0,224∙10-6+0,452∙10-6+0,237∙10-5+
+0,407∙10-5)8032=4,6 м;
под
= (𝑍 + Н0 + ∆Н)ит--∆Н1−4
− 𝑍4 =(100+20+140)-5,1-105=149,9 м.
∆Н1−4 = (𝑠1
Нпод
4
+
𝑠2под
140
=√0,217∙10−3=803 м3/ч;
Н4
+ 𝑠3
обр
Нпод
5
р
-4
2
2
∆Нпод
5 =∆Н5 =S5(𝐺5 ) =0,700∙10 ∙803 =45,1 м;
под
= 𝑍4 + Нпод
4 − ∆Н5 − 𝑍5 =105+149,9-45,1-110=99,8 м;
170
обр
обр
обр
Н5 = 𝑍4 + Н4 + ∆Н5 − 𝑍5 =105+19,6+45,1-110=59,7 м.
Располагаемый напор перед перемычкой П1 составляет:
обр
∆НП5=Нпод
5 − Н5 =99,8-59,7=40,1 м.
Ожидаемый располагаемый напор при испытаниях перед перемычкой П1 практически равен
полученному при выборе перемычки (40,3 м).
Расчетные расходы воды, по которым выбирают отверстии измерительных диафрагм на источнике теплоты и пределы измерений манометров, устанавливаемых у источника теплоты и в
концевых камерах испытываемых участков, приведены для каждого этапа испытаний в табл.
Табл. 4.6.
4.6.
Величины ожидаемых давлений (показания манометров) в точках намерений для каждого
этапа испытаний приведены на рис. 4.7.
Рис. 4.7.
4.2.8. Проведение испытаний
Испытания начинают с определения геодезических отметок точек наблюдения относительно
нулевой точки, за которую, как правило, принимают отметкy манометра, установленного на
выходном коллекторе истопника теплоты, или самую низкую точку сети. Геодезические отметки находят путем одновременного снятия показаний манометров при статическом режиме
(сетевые насосы остановлены) и поддержании заданного давления в обратном коллекторе с помощью подпиточных насосов. Отметки определяют при двух режимах, различающихся на 0,5÷I
кгс/см2.
При статическом режиме необходимо снять не менее 10 показании манометров с интервалом
5 мин. Задвижки в источнике теплоты на испытываемых магистралях и циркуляционных перемычках при статическом режиме доданы быть открыты.
171
По данным статических испытаний, геодезическую поправку определяют но формуле:
Hг=
(Р0 −Рт )104 )
𝛾
где Рo и РТ — манометрическое давление при статическом режиме соответственно в нулевой
н заданой точках, кгс/см2;
γ—плотность воды, соответствующая её температуре во время испытаний, кгс/м3.
На результаты измерении значительное влияние оказывают утечки воды Поэтому при испытаниях следует тщательно следить за величиной подпитки, чтобы она при статическом режиме
была близка к нулю, а при работе сетевых насосов не превышала 1% количества воды, циркулирующей в сети При больших утечках испытания прекращают до устранения' утечки.
Перед выполнением основных испытаний проводят пробные испытания при работающих сетевых насосах со снятием показании всех установленных приборов. Во время пробных испытаний проверяют достаточность потерь напора на участках, правильность выбора пределов измерении манометров и работу расходомера.
Если пробные испытании покажут, что при принятом режиме потери напора недостаточны,
необходимо увеличить скорость (расход) воды в тепловой сети путем включения дополнительных перемычек или крупных потребителей, увеличения напора на выводах с источника теплоты
и т. п.
Основные гидравлические испытания проводят при максимально возможном расходе воды и
расходе, сокращенном до 70—80% максимального. Испытания при максимальном расходе поды позволяют получить наиболее надежные результаты за счет максимального падения давления.
Испытания с сокращенным расходом воды проводят для проверки величин падения давлении, полученных при максимальном расходе. По каждому режиму следует снять не менее 15
показаний приборов с интервалом 5 мин.
Соответствие результатов испытаний при максимальном расходе воды результатам, полученным при сниженном расходе, проверяют по квадратичной зависимости:
∆Н1
𝐺1
= ( )2
∆Н2
𝐺2
где: ∆Н1 и∆Н2—потери напора на участке соответственно при максимальном и сниженном
расходах воды, м;
𝐺1 и 𝐺2 —соответственно максимальный и сниженный расходы воды при испытаниях,
3
м /ч.
Сетевые и подпиточные насосы испытывают при расходах воды, изменяемых в пределах от
нуля до максимально возможного расхода и oт максимально возможного до нуля. Подачу насоса изменяют с помощью задвижки на нагнетательном патрубке насоса. При испытаниях измеряют расход сетевой (подпиточной) воды, давление на всасывающем и нагнетательном патрубках (манометры устанавливают на одной высоте), мощность, потребляемую электродвигателем
при различных режимах. При изменении расхода сетевой воды от нуля до максимального выполняют не менее пяти замеров одновременно по всем приборам и столько же при изменении
расхода от максимального до нуля.
Гидравлическое сопротивление коммуникации сетевой воды в источнике теплоты определяют от обратного до подающего коллектора на выводах тепловой сети, Испытания проводят
при различных схемах включения оборудования, соответствующих условиях эксплуатации, при
двух режимах работы сетевых насосов и одном статическим. На каждом режиме проводят не
менее пяти измерений. Каждый подогреватель (водогрейный котел, бойлер) испытывают от-
172
дельно. При испытаниях измеряют расход воды через испытываемый подогреватель и давление
воды на входе и выходе из подогревали. Остальные параллельно присоединенные подогреватели должны быть надежно отключены.
4.2.9. Обработка материалов испытаний
Для расчетов используют показания приборов при максимальном расходе воды, которые являются наиболее падежными. Показания приборов обрабатывают следующим образом. Выбирают 10 показаний приборов, последовательных по времени и соответствующих наиболее стабильному режиму. Среднеарифметическое значение выбранных показания принимают за основу дальнейших расчетов. К усредненному показанию манометра вносят поправку согласно паспорту госповерки, а затем градусные показания манометра переводят в кгс/см2. По величинам
давлений с учетом поправок на погрешность и положение манометра по формуле Hг=
(Р0 −Рт )104 )
𝛾
определяют полные напоры в начале и конце каждого участка:
Нн=
Рн ∙104
𝛾
+ ℎн ; Нк=
к∙104
𝛾
+ ℎк ;
где: Рн и Рк— истинное давление (с учетом погрешности манометра) в трубопроводе соответственно в начале и конце участка, кгс/см2,
hн н hк — геодезические поправки на положение манометра в начале и конце участка, м;
γ—плотность воды при испытаниях, кгс/м3.
По величине разности полных попоров а начале н конце участка находят величину общей
потери напора на участке:
∆Н=Нн-Нк.
Затем определяют потери напора в метрах в местных сопротивлениях каждого участка:
𝐺2
Нм=Ʃξ
1,57∙108 ∙𝐷в4
где: Ʃξ—сумма коэффициентов местных сопротивлений;
G—расход воды, м3//ч;
Dв—внутренний диаметр трубопровода, м.
Далее определяют линейные ( на трение) потери напора:
∆Нл=∆Н--∆Нм
Затем рассчитывают удельные линейные потери напора на участке:
∆Н
R= м,
ℓ
где: ℓ--длина участка, м.
Находят коэффициент трения:
∆Нм
λ=
ℓ
Эквивалентную шероховатость k, мм, определяют из соотношения:
𝐷
1
̅̅̅̅̅̅̅
ℓ𝑔 2𝑘0=0,5√𝜆 − 0,87
Для анализа результатов испытаний строят график напоров в тепловой сети при испытаниях
(рис, 4.8), Полученные удельные потери напора на отдельных участках свидетельствуют о
местных засорах трубопровода, неисправности запорной арматуры, наличии внутренних
наплывов в сварных соединениях н т. д. Фактические величины эквивалентной шероховатости
используют при последующей разработке гидравлических режимов тепловой сети для определения поправочного коэффициента р к гидравлическим потерям в трубопроводах.
173
Рис. 4.8.
4.2.10. Тепловые испытания и нормирование тепловых потерь. Общие вопросы
Тепловые испытания проводятся с целью нормирования тепловых потерь через изоляцию трубопроводов. По результатам тепловых испытаний находят также фактические
тепловые потери через изоляцию за любой пришедший период работы тепловой сети.
Тепловые потерн нормируют для предстоящего периода работы конкретной тепловой
сети и представляют собой ожидаемые потери за один год или один месяц. Фактические тепловые потерн определяют за любой истекший период работы тепловой сети
Нормируемые эксплуатационные тепловые потеря водяной тепловой сети через изолинию трубопроводов устанавливают экспериментально путем проведения специальных тепловых испытаний сети. Целью испытаний является определение тепловых потерь различными тинами прокладки к конструкциями изоляции трубопроводов, характерными для данной тепловой сети. По результатам испытаний оценивают конкретные
условия работы прокладок и состояние изоляции испытываемых трубопроводов. В связи с этим испытаниям следует подвергать т е участки сети, у которых тип прокладки и
конструкция изоляций являются преобладающими для данной сети. Это облегчает распространение результатов испытаний на тепловую сеть в целом.
Непосредственной задачей испытаний водяной сети является определение тепловых потерь
испытываемыми участками при выбранном режиме.
174
Экспериментальное определение тепловых потерь через изоляцию трубопроводов
следует проводить периодически: по мере расширения и реконструкции тепловой сети,
изменения теплотехнических показателей изоляции трубопроводов в процессе их эксплуатации, замены изоляции на отдельных участках и т. п.
Испытания по определению тепловых потерь в тепловых сетях необходимо проводить не реже одного раза в 5 лет.
Нормируемые значения тепловых потерь с утечкой воды из тепловых сетей определяют на основании часовой утечки воды, регламентируемой «Правилами технической
эксплуатации электрических станций и сетей », то есть среднегодовая утечка теплоносителя из водяных тепловых сетей не должна превышать в час 0,25% объёма воды в
тепловой сети и присоединённых к ней системах теплопотребления независимо от схемы их присоединения.
Сезонная норма утечки теплоносителя устанавливается в пределах среднегодового
значения.
4.2.11. Определение нормируемых тепловых потерь
При определении нормируемых значений часовых среднегодовых эксплуатационных тепловых потерь через изоляцию трубопроводов для тепловой сети в целом на основе данных испытаний отдельных участков этой сети и качестве исходных принимают следующие положения:
для испытанных участков сети используют значения измеренных тепловых потерь с пере
счетом на среднегодовой режим работы тепловой сети;
для участков тепловой сети, не подвергшихся испытаниям, по имеющих типы прокладки и
конструкции изоляции, аналогичные испытанным участкам, используют нормативные значения
среднегодовых тепловых потерь для данной тепловой сети с введением в них поправочных коэффициентов К, значении которых принимают по результатам тепловых испытаний;
для участков тепловой сети, не подвергшихся испытаниям и имеющих типы прокладок или
конструкции изоляции, отличные от испытанных участков, принимают нормативные значения
среднегодовых тепловых потерь без введения в них поправочных коэффициентов,
нормируемые значения среднегодовых эксплуатационных потерь по тепловой сети в целом
получают суммированием тепловых потерь по охарактеризованном выше группам участков.
Нормативные (проектные) значении среднегодовых тепловых потерь данной тепловой сети
определяются исходи из действующих норм тепловых потерь для различных типов прокладок
сетей, на основании которых запроектирована тепловая изоляция тех или иных участков данной
сети.
Для подземной прокладки значения удельных тепловых потерь приводят суммарно по обоим
трубопроводам, для надземной прокладки - по одному трубопроводу. Нормативные значения
среднегодовых тепловых потерь для данной тепловой сети определяют по следующим формулам:
для участков подземной прокладки:
ср.г
𝑄п = Ʃ𝛽𝑞н ℓ;
Для участков надземной прокладки:
ср.г
𝑄н пр. = Ʃ𝛽𝑞н пр. ℓ
ср.г
𝑄н.обр = Ʃ𝛽𝑞н.обр ℓ
ср.г
ср.г
ср.г
где: 𝑄п , 𝑄н пр. , 𝑄н.обр −нормативные среднегодовые потери соответственно для участков подземной прокладки, подающего и обратного трубопровода надземной прокладки, Ккал/ч;
175
qн--нормативные значения удельных тепловых потерь подающего и обратного трубопроводов водяных тепловых сетей при подземной прокладке для каждого диаметра труб, Ккал/м∙ч;
𝑞н пр. и 𝑞н обр − нормативные значения удельных тепловых потерь соответственно для подающего и обратного трубопровода для каждого диаметра труб при надземной прокладке,
ккал/(м-ч);
ℓ--длина участка тепловой сети, характеризующегося одинаковым диаметром трубопроводов
и типом прокладки, м;
β—-коэффициент местных тепловых потерь, учитывающий тепловые потери арматуры, опор
и компенсаторов.
Нормативные значения удельных тепловых потерь определяют, исходя из действующих
норм отдельно для участков подземной и надземной прокладки применительно к среднегодовым условиям работы данной тепловой сети.
Значения qн для различных диаметров трубопроводов подземной прокладки, а также надземной определяют, имеющихся в справочниках.
Разность среднегодовых температур теплоносителя и окружающей среды для данной тепловой сети определяют на основании средних за год температур наружного воздуха и грунта на
уровне заложения теплопроводов, принимаемых по климатологическим справочникам или по
данным ближайшей метеорологической станции. Среднегодовые температуры воды в подающей и обратной линиях тепловой сети находят как среднеарифметические их среднемесячных
температур ее в соответствующих линиях за весь период работы сети в течение года. Среднемесячные температуры воды определяют по утвержденному эксплуатационному температурному
графику при среднемесячной температуре наружною воздуха.
Значение коэффициентаβ в соответствии с действующими СНиП «Тепловые сети Нормы
проектирования» принимают для бесканальной прокопки 1,15. для канальной—1,2 и для
надземной прокладки—1,25.
Суммирование производят по всем участкам тепловой сети, не подвергающимся тепловым
испытаниям, раздельно для участков с типами прокладки и конструкциями изоляции, аналогичными испытанным и отличающимися от них.
Нормируемые значения часовых среднегодовых эксплуатационных тепловых потерь по каждой группе участков определяют раздельно для подземной и надземной прокладок.
Нормируемые значения среднегодовых эксплуатационных тепловых потерь через изоляцию
трубопроводов тепловой сети в целом устанавливают раздельно для подземной и надземной
прокладок (а для последней и раздельнo по обеим линиям сети) путем суммирования тепловых
потерь по всем группам участков:
Нормируемые значения годовых тепловых потерь через изолинию трубопроводов по тепловой сети в целом определяют как сумму нормируемых значений месячных тепловых потерь.
При необходимости нормируемые годовые тепловые потери через изоляцию могут быть
определены как доля нормируемого годового отпуска теплоты.
4.2.12. Тепловые испытания
Во время тепловых испытаний водяной тепловой сети выявляют тепловые потери через изоляцию трубопроводов испытываемыми участками сети при выбранном режиме и сопоставляют
их с нормативными значениями по тем же участкам.
Перед проведением испытаний необходимо восстановить разрушенную тепловую изоляцию,
осушить камеры тепловых сетей, привести в порядок дренажи, организовать сток поверхностных вод с трассы и т. п.
176
Испытания водяной сети предусматривают выполнение следующих работ: анализ материалов по тепловой сети; выбор участков сети, подлежащих испытаниям; расчет параметров испытаний; подготовку сети и оборудования к испытаниям; подготовку измерительной аппаратуры;
проведение тепловых испытаний; обработку данных, полученных при испытаниях; сопоставление измеренных при испытаниях тепловых потерь с нормативными.
Анализ материалов по тепловой сети заключается в следующем. Подготовка к испытаниям
должна начинаться с детального анализа схемы тепловой сети, оборудования подогревательной
установки, типов прокладки, конструкции изоляции и состояния её на отдельных участках сети.
В процессе подготовки составляют таблицу с данными по характеристике сети, в которой
указывают диаметр и длину труб по участкам, конструкцию изоляции и типы прокладки (подземная бесканальная и в непроходных каналах, надземная вне помещения.
Для пересчета полученных при испытаниях результатов на различные эксплуатационные
режимы работы сети и определения температурных параметров испытаний используют климатологические данные для того населенного пункта, в котором расположена испытываемая
сеть:
среднегодовые температуры грунта на среднем уровне оси теплопроводов при подземной
прокладке и наружного воздуха при надземной прокладке вне помещений; среднемесячные
температуры грунта на среднем уровне оси теплопроводов при подземной прокладке и наружного воздуха по каждому месяцу в отдельности.
Эти данные следует принимать как многолетние по материалам ближайшей к данному населенному пункту метеостанции или из соответствующих справочников.
Выбор участков сети, подлежащих испытаниям производится следующим образом. Испытаниям следует подвергать участки сети, у которых тип прокладки и конструкции изоляции являются преобладающими для данной сети.
Испытания по определению тепловых потерь двухтрубной водяной тепловой сети необходимо проводить на циркуляционном кольце, состоящем из подающей и обратной линии с перемычкой между ними па конечном участке кольца.
Начальный участок циркуляционного кольца образуется оборудованием и трубопроводами
теплоподготовительной установки как, например, на рис. 4.9.
Циркуляционное кольцо состоит из ряда последовательно соединенных участков, различающихся, как правила, типом прокладки и конструкцией изоляции. Участки могут состоять из
трубопроводов различных диаметров. Рекомендуется проводить испытания с циркуляционным
кольцом, которое включает в себя основную магистраль тепловой сети, состоящую из труб
наибольшего диаметра и максимальной протяженности от источника теплоты. В конечный участок циркуляционного кольца по возможности следует вводить трубопроводы квартальной распределительной сети. Все ответвления и отдельные потребители, присоединенные к циркуляционному кольцу, на время испытаний отсоединяют от него.
При таком выборе циркуляционного кольца расходы воды на всех его участках во время испытаний в основном одинаковые и могут различаться между собой за счет незначительной
утечки воды из кольца, покрываемой его подпиткой.
Понижение температуры поды по мере ее движения по кольцу обусловливается только тепловыми потерями трубопроводов из арматур в окружающую среду. Значения этих тепловых
потерь подсчитывают исходи из измеренного во время испытании расхода воды и понижения ее
температуры на отдельных участках кольца. При таком режиме работы в отличие от условий
нормальной эксплуатации двухтрубной водяной тепловой сети температура оды в обратной линии кольца лишь незначительно ниже ее температур в подающей линии соответствующего уча-
177
Рис. 4.9. Схема испытываемого циркуляционного кольца
а—движение воды и расстановки измерительных приборов при испытаниях; б--измерение температур воды. I—теплоподготовительная установка; II — циркуляционная перемычка: 1—сетевые насосы; 2-летний насос малой производительности, 3—подпиточный насос; 4—ос-новные подогреватели сетевой
воды; 5—пиковый подогреватель сетевой волы или водогрейный котел; 6—дифманометр на подающей
линии; 7 — на подпиточной линии.
стка, поскольку это снижение вызвано только тепловыми потерями соответствующей части
кольца.
Типы прокладки и конструкции изоляции, которые целесообразно подвергать испытаниям,
выбирают исходя из их доли в материальной характеристике Мс тепловой сети в целом. При
М/Мс<0,15 данные типы прокладки и конструкции изоляции, как правило, испытаниям не подлежат, а эксплуатационные потери теплоты для них определяют из нормативных данных. При
М/Мс ≥0,15 соответствующие типы прокладки и конструкции изоляции, как правило, подвергают испытаниям. Здесь М=Ʃ(dнℓ)—материальная характеристика для подающей или обратной
линии сети, просуммированная по всем участкам с данным типом прокладки и конструкцией
изоляции, м2; Mс=Ʃ(dнℓ)—материальная характеристика для подающей или обратной линии,
просуммированная но всей сети в целом, м2; dн — наружный диаметр труб в пределах одного
участка сети (по подающей или обратной линии при равных диаметрах труб этих, линий), м;
ℓ— протяженность участка сети, м.
Участки тепловой сети, которые должны быть подвергнуты испытаниям, выявляют по данным таблицы с характеристикой сети.
4.2.13. Определение параметров испытаний и подготовка измерительной аппаратуры
Основными параметрами испытаний, определяемыми расчетным путем, являются поддерживаемые в процессе испытаний значения температуры воды в подающей линии сети на выходе
178
из теплоподготовительной установки и расхода воды на начальном участке испытываемого
циркуляционного кольца. Кроме того, выявляют ожидаемые в процессе испытаний значения
температуры воды в обратной линии ни входе в теплоподготовительную установку и расхода
подпиточной воды, а также ориентировочную продолжительность испытаний.
Температурный режим циркуляционного кольца во время испытаний задается исходя из следующих условий:
разность между средней температурой воды по всем участкам кольца и температурой окружающей среды во время испытаний должна быть по возможности близки к среднегодовому
значению разности средней по подающей и обратной линиям температуры воды и температуры
окружающей среды по данной сети,
понижение температуры воды в циркуляционном кольце за счет его тепловых потерь при
испытаниях должно составлять не менее 8 и не более 20°С.
При тепловых испытаниях сети измеряют расход воды, циркулирующей по испытываемому
кольцу, расход подпиточной волы и температуру воды в точках наблюдения. Кроме того, контролируют давление в обратной линии испытываемого кольца на входе ее в теплоподготовительную установку.
Расходы сетевой и подпиточной воды измеряют ультразвуковыми расходомерами. Для
устранения пульсаций давления точку измерения расхода воды, циркулирующей по испытываемому кольцу, следует выбирать на расстоянии от циркуляционного насоса, превышающем 50
диа-метров трубопровода.
Температуру воды в испытываемом циркуляционном кольце измеряют отдельно по подающей и обратной линиям в точках, расположенных на границах участков. На перемычке конечного участка кольца устанавливают один термометр.
Термометр на обратном трубопроводе в теплоподготовительной установке размещают до
точки врезки подпиточного трубопровода (по ходу воды), чтобы избежать введения поправки
на температуру подпиточной воды. Во время испытании температуру воды измеряют лабораторными ртутными термометрами с ценой деления 0,10С. Глубину врезки гильзы для термометров выбирают так, чтобы ртутный баллончик находился на оси трубопровода.
Применяемые при испытаниях средства измерения должны иметь действующие клейма о
государственной и ведомственной поверках. На основании результатов подготовительной работы составляют перечень подготовительных мероприятии, необходимых для проведения тепловых испытаний. В перечне указывают точки врезки и размеры перемычек в теплоподготовительной установке и в сети, точки врезки и размеры перемычек, точки врезки гильз для термометров, расположение расходомеров и т. п.
4.2.14. Проведение тепловых испытаний
Перед проведением испытаний проверяют выполнение подготовительных мероприятий и составляют рабочую программу испытаний, которую согласовывают и утверждают главные инженеры ТЭЦ (котельной) и предприятия тепловых соей.
Программа испытаний включает схемы и режимы работы сети и теплоподготовительной
установки, точки наблюдении, число наблюдателей, ответственных представителей по провидению испытаний, сроки проведения испытаний, а также необходимые мероприятия по технике безопасности согласно действующим Правилам техники безопасности при обслуживанию
тепловых сетей.
Необходимые гидравлические и температурные режимы испытания осуществляют в следующем порядке:
179
включают расходомеры на линиях сетевой и подпиточной йоды и устанавливают термометры на циркуляционной перемычке конечного участка кольца, на выходе трубопроводов ив
теплоподготовительной установки и па входе в нее;
устанавливают определенный расчетом расход воды по циркуляционному кольцу, который
поддерживается неизменным в течение всего периода испытаний;
устанавливают давление в обратной линии испытываемого кольца на входе ее в теплоподготовительную установку;
температуру воды в подающем и обратном трубопроводах испытываемого кольца на выходе
из теплоподготовительной установки и на входе в нее определяются по формулам, С:
tпср.г  tоср.г tи
ср.г
;

 tокр.и  tокр.
2
2
t ср.г  t оср.г tи
ср.г
 t и  п

 tокр.и  tокр.
2
2
tп.и 
t о.и  t п.и
ср.г
и t о — среднегодовые температуры воды в подающем и обратном
трубопроводах испытываемой сети, С; подсчитываются
как среднеарифметические из среднемесячных температур
сетевой воды, определенных по утвержденному эксплуатационному температурному графику при среднемесячных
температурах наружного воздуха;
t окр.и — ожидаемая усредненная по всем участкам кольца температура окружающей среды во время испытаний, С;
ср.г
t окр. — усредненная по тем же участкам среднегодовая температура
окружающей среды, С
Во время испытаний температура воды в подающей линии должна поддерживаться постоянной точностью ±0,50С.
Отклонение показаний расходомера, контролирующего расход сетевой воды в циркуляционном кольце, от расчетного значения не должно превышать 2%.
Тепловые потери при подземной прокладке сетей определяют при максимальном приближении к установившемуся тепловому состоянию, что достигается путем дополнительного прогрева грунта, окружающего теплопроводы. Доведение температурного поля в грунте до поля,
соответствующего установившемуся состоянию, осуществляют при режиме, принятом для проведения испытаний. Во время прогрева грунта измеряют расходы циркулирующей и подпиточной воды и температуру ее в теплоподготовительной установке и на перемычке конечного
участка испытываемого кольца. Результаты измерений фиксируют одновременно через каждые
30 минут.
Расчетный расход воды в циркуляционном кольце во время испытаний определяется по
формуле, кг/с или т/ч:
ср.г
где t п
Gи 
где: с
Qи
 10 3 ,
c  t и
--удельная теплоемкость сетевой воды, принимается равной 4,19103
Дж/(кг°С) или 1 ккал/(кг°С).
Показателем достижения установившегося теплового состояния грунта на испытываемом
кольце является постоянство температуры воды в обратной линии кольца на входе в теплоподготовительную установку в течение 4 ч.
Во время прогрева грунта измеряются расходы циркулирующей и подпиточной воды, температура сетевой воды на входе в теплоподготовительную установку и выходе из нее и на пере-
180
мычке конечного участка испытываемого кольца. Результаты измерений фиксируются одновременно через каждые 30 мин.
Продолжительность периода достижения установившегося теплового состояния кольца существенно сокращается, если перед испытанием горячее водоснабжение присоединенных к испытываемой магистрали потребителей осуществлялось при температуре воды в подающей линии, близкой к температуре испытаний tпи.
Начиная с момента достижения установившегося теплового состояния во всех намеченных
точках наблюдения устанавливаются термометры и измеряется температура воды. Запись показаний термометров и расходомеров ведется одновременно с интервалом 10 мин. Продолжительность основного режима испытаний должна составлять не менее 810 ч.
На заключительном этапе испытаний методом "температурной волны" (рис. 4.10) уточняется
температура воды по циркуляционному кольцу, предварительно определенная по следующей
формуле:
τк 
где: V

V    10 3
Gи
--суммарный объем труб испытываемого циркуляционного кольца в пределах от
выхода до входа их в теплоподготовительную установку, м3;
--плотность воды в испытываемом кольце при средней температуре воды
tп.и  tо.и
2
, кг/ м3.
Рис. 4.10.
На этом этапе температура воды в подающей линии за 20-40 мин повышается на 10-20С по
сравнению со значением
t п.и
и поддерживается постоянной на этом уровне в течение 1 ч. Затем
t
с той же скоростью температура воды понижается до значения п.и , которое и поддерживается
до конца испытаний.
Расход воды при режиме "температурной волны" остается неизменным. Прохождение "температурной волны" по испытываемому кольцу фиксируется с интервалом 10 мин во всех точках
181
наблюдения, что дает возможность определить фактическую продолжительность пробега частиц воды но каждому участку испытываемого кольца.
Испытания считаются законченными после того, как "температурная волна" будет отмечена
в обратной линии кольца на входе в теплоподготовительную установку.
4.2.15. Обработка результатов испытаний
Полученные по результатам испытаний фактические тепловые потери, пересчитанные на
среднегодовые температурные условия работы тепловой сети, используются как основа для последующего нормирования тепловых потерь тепловыми сетями электроснабжающей организации на пятилетний период, а также для оценки изменения теплотехнических свойств теплоизоляционных конструкций и технического состояния тепловых сетей в целом.
Для разработки на основе результатов испытаний нормируемых эксплуатационных
тепловых потерь данной тепловой сети в целом измеренные значения этих потерь по
каждому испытанному участку сопоставляют с нормативными значениями тепловых
потерь для того же участка сети.
Для сопоставления с нормативными измеренные значения тепловых потерь по каждому испытанному участку предварительно пересчитывают на среднегодовые условия
работы данной тепловой сети (температуры поды в подающей и обратной линиях сети,
а также окружающей среды).
Для участков подземной проклятии пересчет измеренных тепловых потерь н а среднегодовые условия работы сети выполняют суммарно для подающей и обратной линий.
Для участков с измеренными тепловыми потерями, существенно превышающими нормативные в дальнейшем составляют программу работ с целью доведения тепловых потерь этих
участков до нормативных значений. Объем, содержание и сроки проведения таких работ определяются местными условиями.
Если измеренные тепловые потери, определенные раздельно по каждому испытанному
участку не пересчитанные на среднегодовые температуры воды и окружающей среды, не превышают или незначительно превышают соответствующие значения нормативных тепловых потерь для этих участков, за основу нормировании эксплуатационных тепловых потерь сети принимают измеренные тепловые потери.
Полученные таким путем нормируемые значения эксплуатационных тепловых потерь сети
утверждают как действующие на срок до проведения следующих тепловых испытаний сети, но
не более чем на пять лет,
В случаях когда измеренные тепловые потери по отдельным испытанным участкам существенно превышают нормативные, они могут быть положены в основу нормирования эксплуатационных тепловых потерь сети лишь на срок, выполнения программы работ по доведению этих потерь до нормативных, но не более чем на три года.
4.2.16. Испытания сетей на расчетную температуру теплоносителя.
Общие положения
Испытание тепловых сетей на максимальную температуру теплоносителя проводится с целью выявления дефектов трубопроводов, компенсаторов, опор, а также проверки компенсирующей способности тепловых сетей в условиях температурных деформаций, возникающих при
повышении температуры теплоносителя до максимального значения и последующем ее понижении до первоначального уровня.
За максимальную температуру теплоносителя при испытании тепловой сети следует принимать максимальное значение температуры сетевой воды в подающем трубопроводе по темпера-
182
турному графику тепловой сети, принятому для данной системы централизованного теплоснабжения (СЦТ) и указываемому энергоснабжающей организацией в договорах теплоснабжения.
Значение максимальной температуры теплоносителя, при которой проводится конкретное
испытание, должно устанавливаться техническим руководителем организации (предприятия),
эксплуатирующей тепловые сети (ОЭТС), исходя из технических возможностей оборудования.
Испытанию на максимальную температуру теплоносителя должны подвергаться все тепловые сети от источника тепловой энергии до тепловых пунктов систем теплопотребления.
Испытание на максимальную температуру теплоносителя следует проводить, как правило,
непосредственно перед окончанием отопительного сезона при устойчивых суточных плюсовых
температурах наружного воздуха.
Испытание на максимальную температуру теплоносителя тепловых сетей, эксплуатирующихся длительное время и имеющих ненадежные участки, следует проводить после текущего
или капитального ремонта и предварительного гидравлического испытания этих участков на
прочность и плотность, но не позднее чем за три недели до начала отопительного сезона.
Запрещается одновременное проведение испытания тепловых сетей на максимальную температуру теплоносителя и гидравлического испытания тепловых сетей на прочность и плотность.
При испытании на максимальную температуру теплоносителя температура воды в обратном
трубопроводе тепловой сети не должна превышать 90°С во избежание нарушения нормальной
работы сетевых насосов, условий работы компенсирующих устройств, целостности изоляционных конструкций.
Для понижения температуры воды, поступающей в обратный трубопровод, испытание проводится с включенными системами отопления, присоединенными через смесительные устройства — элеваторы (зависимая схема присоединения) и водоподогреватели (независимая схема
присоединения), а также с включенными системами горячего водоснабжения, присоединенными по закрытой схеме и оборудованными автоматическими регуляторами температуры воды.
Допускается при необходимости проводить испытание с включенными системами отопления,
имеющими насосное подмешивание.
В целях безопасности на время испытания на максимальную температуру теплоносителя от
тепловых сетей должны быть отключены: отопительные системы детских и лечебных учреждений; неавтоматизированные системы горячего водоснабжения, присоединенные по закрытой
схеме; системы горячего водоснабжения, присоединенные по открытой схеме; системы отопления, присоединенные через элеваторы с меньшими по сравнению с расчетными коэффициентами подмешивания, при которых возможно поступление в отопительную систему воды с температурой свыше 100°С; калориферные установки; отопительные системы с непосредственной
схемой присоединения.
Коэффициент подмешивания выражается отношением:
U
Gп
Gр
где: Gп — массовый расход подмешиваемой воды;
Gр — массовый расход рабочей воды.
Потребители, для которых не допускаются перерывы в подаче тепловой энергии (больницы,
детские дошкольные учреждения с круглосуточным пребыванием детей и т.п.) должны быть на
период испытания переведены на питание от резервных источников тепловой энергии.
183
4.2.17. Режимы испытания
При испытании температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети на выводе от источника тепловой энергии повышается до установленного максимального значения. Понижение
температуры воды, поступающей в обратный трубопровод, достигается за счет охлаждения в
оставшихся включенными системах отопления и горячего водоснабжения.
Испытание проводится методом "температурная волна" (рис. 4.11), что позволяет сократить
продолжительность испытания и вынужденного перегрева потребителей тепловой энергии.
Продолжительность поддержания максимальной температуры воды с учетом возможного размыва граничных зон температурной волны по мере удаления от источника тепловой энергии
должна составлять не менее 2 ч.
Давление воды в тепловой сети при испытании (Ри) не должно превышать значений, которые
имеют место при эксплуатационном режиме (Рэ), то есть во всех точках тепловой сети должно
соблюдаться условие Ри  Рэ.
Если тепловая сеть испытывается на максимальную температуру теплоносителя по частям,
необходимо предусматривать соответствующее понижение давления в подающем трубопроводе
на выводе от источника тепловой энергии. Для этого в каждом конкретном случае перед началом испытания должен быть сделан оценочный гидравлический расчет для наиболее неблагоприятных точек сети. При испытании во всех точках тепловой сети в подающем трубопроводе
должно поддерживаться давление,
обеспечивающее невскипание воды
при максимальной температуре.
На период испытания должны
быть заданы:
— максимальная температура сетевой воды в подающем трубопроводе
на источнике тепловой энергии;
—максимально допустимая температура сетевой воды в обратном трубоРис. 4.11. Примерный график изменения температуры проводе;
сетевой воды в подающем трубопроводе на выводе от
—давление в обратном коллекторе сеисточника тепловой энергии при испытании: 1 – режим
до начала испытания; 2 - прогрев тепловой сети; 3 – по- тевой воды на источнике тепловой
вышение температуры сетевой воды до максимального энергии;
значения, предусмотренного программой; 4 – поддержа- —давление в подающем коллекторе
ние заданной максимальной температуры сетевой воды сетевой воды на источнике тепловой
(не менее 2 ч); 5 - понижение температуры сетевой воды
энергии;
до первоначальной; 6 - режим после испытания.
—ожидаемый расход сетевой воды;
— ожидаемый максимальный отпуск тепловой энергии (с—указанием,
в какие
часы суток он
ожидаемый
максимальный
отожидается);
пуск тепловой энергии (с указанием, в
— ожидаемый минимальный отпуск тепловой энергиикакие
при прохождении
температуры
часы суток онпика
ожидается);
обратной воды на конечной стадии испытания (с указанием, в какие часы суток он ожидается);
— максимально допустимая подпитка тепловой сети.
Отклонения от заданного режима испытания не должны превышать:
— по температуре сетевой воды в подающем коллекторе на источнике тепловой энергии (относительно максимального значения) ±2%;
— по давлению в обратном коллекторе сетевой воды на источнике тепловой энергии ±20 кПа
(±0,2 кгс/см2);
184
— по давлению в подающем коллекторе сетевой воды на источнике тепловой энергии ±5%.
Температура воды на тепловых вводах систем теплопотребления не задается. При подготовке к испытанию должны учитываться значительные изменения объемов сетевой воды при повышении и понижении температуры воды в процессе испытания.
Ожидаемый часовой прирост объема воды в тепловой сети при изменении температуры воды
3
(м /ч) может быть приближенно определен по формуле:
 1
1 
V  G 

 ρT ρT 
 2
1 
где G
ρT1
ρ
— расход циркулирующей воды, кг/ч;
— плотность воды (кг/м3) при температурах соответственно Т1 и Т2;
и T
Т1 и Т2 — соответственно начальная и конечная температура воды, С.
Поддержание при испытании заданного значения давления в обратном коллекторе сетевой
воды на источнике тепловой энергии должно осуществляться путем регулирования величины
подпитки или дренажа.
Скорость изменения температуры сетевой воды при испытании должна определяться при
повышении температуры в зависимости от пропускной способности дренажного трубопровода,
а при понижении температуры в зависимости от производительности подпиточного устройства.
Температура воды в присоединенных к тепловым сетям системах отопления при испытании не
должна превышать расчетного значения для систем отопления (для большинства систем она
составляет 95°С), а в системах горячего водоснабжения температура воды должна быть не выше 75°С.
Для понижения температуры воздуха внутри помещений в период испытания потребителям
следует рекомендовать усиленное проветривание помещений.
2
4.2.18. Измеряемые параметры. Средства измерений
При испытании тепловой сети на максимальную температуру теплоносителя измеряются
следующие значения (рис. 4.11):
а) на источнике тепловой энергии:
— температура воды в подающем Т1 и обратном Т2 коллекторах сетевой воды;
— давление в подающем Р1 и обратном Р2 коллекторах сетевой воды;
— расход сетевой воды в подающем трубопроводе Gс;
— расход подпиточной воды Gп;
б) на тепловых вводах систем теплопотребления, на которых оборудованы пункты наблюдения (см. п. 4.9):
— температура воды в подающем t1 и обратном t2 трубопроводах тепловой сети;
— температура воды в подающем t3 и обратном t4 трубопроводах отопительной системы;
— температура воды в системе горячего водоснабжения tгв;
— давление в подающем р1 и обратном р2 трубопроводах тепловой сети;
в) в тепловой сети:
— максимальное перемещение стаканов сальниковых компенсаторов на подающем трубопроводе Iмакс (измеряется выборочно в предусмотренных программой местах).
Для измерения температуры сетевой воды на источнике тепловой энергии рекомендуется
применять штатные термопреобразователи (термометры сопротивления) с вторичными приборами типа КСМ-4 с основной погрешностью не более ±1,5%; для измерения температуры воды
в тепловых пунктах систем теплопотребления рекомендуется использовать стеклянные термометры с ценой деления 1,0°С и основной погрешностью не более ±1,0%.
185
Для измерения расходов сетевой воды в подающем трубопроводе и подпиточной воды рекомендуется применять стандартные измерительные диафрагмы в комплекте с дифференциальными манометрами ДМ и вторичными приборами с общей погрешностью не более ±4% или
ультразвуковыми расходомерами.
Рис. 4.12. Схема работы тепловой сети и расстановки контрольно-измерительной аппаратуры при испытании: 1 - дренажный трубопровод (dу = 100 мм); 2 - подпиточный трубопровод; 3 - подпиточный насос; 4 регулятор подпитки; 5 - первая ступень сетевых насосов; 6 - обратный клапан; 7 - первая ступень сетевых
подогревателей; 8 - вторая ступень сетевых насосов; 9 - вторая ступень сетевых подогревателей; 10 - пиковый котел; 11 - измерительная диафрагма с регистрирующим расходомером; 12 - сальниковый компенсатор; 13 - неподвижная опора; 14 - ФМП; 15 - задвижки на вводе в тепловой пункт; 16 - регулятор температуры воды; 17 - вторая ступень подогревателя горячего водоснабжения; 18 - система горячего водоснабжения;
19 - система отопления; 20 - элеватор; 21 - регулятор расхода; 22 - первая ступень подогревателя горячего
водоснабжения; 23 - холодный водопровод
Для измерения давления на источнике тепловой энергии рекомендуется применять самопишущие приборы давления с общей погрешностью не более ±1,5%; для измерения давления в
тепловых пунктах систем теплопотребления рекомендуется применять технические пружинные
манометры класса 1,0-1,5.
Измерение значения максимального перемещения стаканов сальниковых компенсаторов
должно производиться с помощью специальных фиксаторов максимального перемещения
(ФМП). Фиксаторы должны настраиваться до начала испытания, поскольку во время испытания
персоналу запрещается находиться в тепловых камерах и туннелях. Температура воды, необходимая для оценки компенсирующей способности сальниковых компенсаторов, должна измеряться в ближайших к месту установки ФМП тепловых пунктах.
Для измерения максимального перемещения стакана сальникового компенсатора (концевого
сечения трубы) рекомендуется применять устройство, принципиальная конструкция которого
показана на рисунке 4.13.
186
Рис. 4.13. Фиксатор максимального перемещения стакана сальникового компенсатора: 1 - корпус сальникового компенсатора; 2--грундбукса; 3--Т-образный болт (с
торцевым сверлением и внутренней резьбой); 4--стержень с резьбовым концом (d = 8
мм, l = 350570 мм); 5 - фиксирующие шайбы (dн =20 мм, dв = 8+0,2 мм,  = 15 мм); 6 вилка ( = 35 мм, h - в зависимости от диаметра грундбуксы); 7 - трубопровод; 8 - стакан компенсатора
Стержень 4 одним концом ввернут в резьбу, предварительно нарезанную в торце Тобразного стяжного болта 3 грундбуксы 2 компенсатора. На другой свободный конец стержня
(длина которого выбирается "по месту") насажены две фиксирующие шайбы 5, располагающиеся по разные стороны от вилки 6, которая приваривается к трубопроводу вблизи его соединения со стаканом компенсатора. Высота вилки h выбирается "по месту" в зависимости от диаметра грундбуксы.
Перед испытанием при начальной температуре воды в подающем трубопроводе шайбы подводятся вплотную к вилке, а стержень смазывается тугоплавкой смазкой. Во время повышения
температуры воды при испытании вилка перемещается вместе со стаканом компенсатора и передвигает одну из шайб. После окончания испытания и понижения температуры воды до
начальной производится измерение фактического максимального хода стакана компенсатора
ф
lмакс
по расстоянию между шайбами. Измерение производится линейкой или рулеткой с ценой
деления 1 мм с погрешностью до 1 мм.
4.2.19. Подготовительные работы
До проведения испытаний в организации, эксплуатирующей тепловые сети (ОЭТС), создается специальная бригада во главе с руководителем испытания, который назначается приказом
технического руководителя ОЭТС. Бригада комплектуется из работников службы измерений,
наладки и испытаний (СИНИ), персонала эксплуатационного района ОЭТС с привлечением
эксплуатационного персонала потребителей.
Руководитель испытания должен заблаговременно определить необходимые мероприятия в
тепловой сети на источнике тепловой энергии и в системах теплопотребления, которые должны
быть выполнены в процессе подготовки сети к испытанию.
До начала испытания должны быть составлены рабочая программа испытания и перечень
подготовительных мероприятий, которые утверждаются техническим руководителем ОЭТС и
согласовываются с техническим руководителем источника тепловой энергии и органами местного самоуправления (потребителями тепловой энергии).
187
Рабочая программа испытания должна быть представлена на утверждение и согласование не
позднее чем за 7 дней до начала испытания.
Изменение графика электрической нагрузки источника тепловой энергии (ТЭЦ), которое
может потребоваться в связи с проведением испытания, оформляется персоналом ТЭЦ в установленном порядке.
За два дня до начала испытания утвержденная рабочая программа испытания должна быть
передана диспетчеру ОЭТС, начальнику смены источника тепловой энергии и потребителям
тепловой энергии (органам местного самоуправления) для подготовки оборудования и установления требуемого режима работы тепловой сети и системы центрального теплоснабжения в целом.
Для своевременной подготовки сети к испытанию утвержденный перечень подготовительных мероприятий должен быть передан начальнику эксплуатационного района ОЭТС, главному
инженеру источника тепловой энергии и потребителям тепловой энергии (в органы местного
самоуправления) не позднее чем за 10 дней до начала испытания.
Рабочая программа испытания должна содержать следующие данные:
а) задачи и основные положения методики проведения испытания;
б) перечень подготовительных (организационных и технологических) мероприятий;
в) схему включения оборудования источника тепловой энергии при испытании;
г) схему работы тепловой сети при испытании;
д) режимы испытания;
е) время и последовательность проведения каждого этапа испытания (график проведения испытания);
ж) измеряемые при испытании параметры и интервалы измерений;
з) места установки средств измерений;
и) перечень лиц, ответственных за обеспечение заданных режимов и мер безопасности на источнике тепловой энергии, в тепловой сети и системах теплопотребления;
к) список потребителей тепловой энергии, подлежащих отключению на время проведения
испытания;
л) перечень потребителей, для которых не допускаются перерывы в подаче тепловой энергии
и которые на период испытания должны быть переведены на питание от резервных источников;
м) число наблюдателей, необходимых для проведения измерений на источнике тепловой
энергии и на тепловых пунктах систем теплопотребления, а также дежурных по трассе испытываемой тепловой сети;
н) мероприятия по технике безопасности;
о) меры по оповещению потребителей тепловой энергии;
п) перечень транспорта, необходимого для объезда трассы во время испытания,
4.8 Перечень подготовительных мероприятий должен включать работы, которые должны
быть выполнены перед началом испытания.
На источнике тепловой энергии:
а) разработка схемы включения оборудования при испытании и режимов его работы; проверка готовности оборудования к работе по намеченной схеме;
б) проверка состояния дренажного трубопровода (дренажный трубопровод должен быть выполнен из труб диаметром 100 мм с задвижкой, расположенной в удобном для обслуживания
месте) и автоматического дренажного клапана (если таковой имеется);
в) проверка состояния автоматических устройств и запорной арматуры на теплофикационном оборудовании;
188
г) установка и проверка средств измерений, предусмотренных программой.
В тепловой сети и системах теплопотребления:
а) осмотр тепловой сети, проверка состояния сальниковых, сильфонных и других компенсаторов, фланцевых соединений, опор и других элементов, а также оборудования насосных станций;
неисправности, для ликвидации которых не требуется отключения теплопровода (негерметичность сальниковых, фланцевых соединений и т.п.), должны быть устранены до начала испытания;
б) проверка значений коэффициентов подмешивания элеваторных присоединений отопительных систем и замена сопл элеваторов в системах, где значения коэффициентов подмешивания меньше расчетных и где возможно попадание в отопительную систему воды с температурой свыше 100°С;
при невозможности замены сопл элеваторов такие отопительные системы должны быть отключены;
в) организация предусмотренных программой пунктов наблюдения на тепловых вводах систем теплопотребления для контроля за режимом испытания;
г) установка средств измерений в пунктах наблюдения, обеспечение их освещенности;
д) установка фиксаторов максимального перемещения (ФМП) в предусмотренных программой местах в тепловых камерах на сальниковых компенсаторах;
е) отключение предусмотренных программой систем теплопотребления.
4Пункты наблюдения должны организовываться на тепловых вводах систем теплопотребления, расположенных на концевых участках тепловой сети, а также на нескольких тепловых вводах по длине тепловой сети на различном удалении от источника тепловой энергии.
Запись показаний приборов в пунктах наблюдения при испытании должна производиться
персоналом предприятия (ОЭТС) или персоналом потребителей тепловой энергии.
Проверка компенсирующей способности участков тепловой сети с помощью ФМП должна
производиться выборочно на сальниковых компенсаторах в тех местах, где при эксплуатации
наблюдались недостаточные (по оценке эксплуатационного персонала) значения перемещения
стаканов сальниковых компенсаторов, а также в местах, где производилась перекладка теплопроводов, замена сальниковых компенсаторов и неподвижных опор, наблюдалась просадка
теплопроводов и т.п.
Фиксаторы максимального перемещения, установленные на сальниковых компенсаторах,
должны быть настроены непосредственно перед началом испытания при температуре воды в
подающем трубопроводе тепловой сети 70 — 80°С.
Отключение предусмотренных программой систем теплопотребления должно производиться
первыми со стороны тепловой сети задвижками, установленными на подающих и обратных
трубопроводах в тепловых пунктах. В случае неплотности этих задвижек должно быть произведено дополнительное отключение задвижками, расположенными в тепловых камерах на ответвлениях к тепловым пунктам.
На время испытания в наиболее опасных местах на трассе тепловой сети (на участках бесканальной прокладки, на участках, где возможны размывы грунта при повреждениях, в местах
скопления людей и т.п.) должны быть расставлены дежурные из числа персонала ОЭТС для
своевременного обнаружения мест парения, появления на поверхности горячей воды и т.п., что
позволяет оперативно выявить места возможных повреждений тепловой сети и принять меры
по обеспечению безопасности.
189
На тепловых пунктах систем теплопотребления, находящихся во время испытания в работе,
должно быть организовано дежурство обслуживающего персонала потребителей. Особое внимание следует уделять системам теплопотребления с насосным подмешиванием, где должны
быть приняты меры, обеспечивающие бесперебойную работу насосов во время испытания.
Персонал, участвующий в испытании, должен быть ознакомлен с рабочей программой испытания, с возлагаемыми на него обязанностями и требованиями правил техники безопасности.
Персонал на тепловых пунктах систем теплопотребления, на трассе тепловой сети и источнике тепловой энергии должен быть обеспечен средствами связи для оперативного сообщения
руководителю испытания о значениях измеряемых параметров и возникающих неполадках.
Для объезда трассы тепловой сети на время испытания персоналу должен быть выделен необходимый автотранспорт.
Потребители тепловой энергии должны быть оповещены о намечаемом испытании через ответственных уполномоченных под расписку не позднее чем за 48 ч до начала испытания. Потребители, системы теплопотребления которых на период испытания подлежат отключению,
должны быть уведомлены о продолжительности отключения.
4.2.20. Порядок проведения испытания
Началу испытания тепловой сети на максимальную температуру теплоносителя должен
предшествовать прогрев тепловой сети при температуре воды в подающем трубопроводе 100°С.
Продолжительность прогрева определяется исходя из местных условий.
Перед началом испытания производится расстановка персонала в пунктах наблюдения и по
трассе тепловой сети.
В предусмотренный программой срок на источнике тепловой энергии начинается постепенное повышение температуры воды до установленного максимального значения при строгом
контроле за давлением в обратном коллекторе сетевой воды на источнике тепловой энергии и
величиной подпитки (дренажа).
Заданная максимальная температура теплоносителя поддерживается постоянной в течение
установленного программой времени (не менее 2 ч), а затем плавно понижается до 70 — 80°С.
Скорость повышения и понижения температуры воды в подающем трубопроводе должна
выбираться такой, чтобы в течение всего периода испытания соблюдалось заданное давление в
обратном коллекторе сетевой воды на источнике тепловой энергии. Поддержание давления в
обратном коллекторе сетевой воды на источнике тепловой энергии при повышении температуры первоначально должно проводиться путем регулирования величины подпитки, а после полного прекращения подпитки в связи с увеличением объема сетевой воды при нагреве — путем
дренирования воды из обратного коллектора.
Для создания возможного автоматического регулирования давления в обратном коллекторе
сетевой воды на источнике тепловой энергии в период дренирования воды (при неавтоматизированном дренаже) допускается превышение расхода дренируемой воды по сравнению с необходимым до значения, при котором вступает в работу регулятор подпитки. Расход дренируемой
воды при этом должен устанавливаться возможно меньшим. С момента начала прогрева тепловой сети и до окончания испытания во всех пунктах наблюдения должны непрерывно (с интервалом 10—15 мин) вестись измерения температур и давлений сетевой воды с записью в журналы.
На тепловых пунктах с насосным подмешиванием наблюдение за температурой воды, поступающей в отопительную систему, должно вестись непрерывно. При останове подмешивающих
насосов система отопления должна быть немедленно отключена. Руководитель испытания по
данным, поступающим из пунктов наблюдения, должен следить за повышением температуры
190
сетевой воды на источнике тепловой энергии и в тепловой сети и прохождением температурной
волны по участкам тепловой сети.
Для своевременного выявления повреждений, которые могут возникнуть в тепловой сети
при испытании, особое внимание должно уделяться режимам подпитки и дренирования, которые связаны с увеличением объема сетевой воды при ее нагреве. Поскольку расходы подпиточной и дренируемой воды в процессе испытания значительно изменяются, это затрудняет определение по ним момента появления неплотностей в тепловой сети. Поэтому в период неустановившегося режима необходимо анализировать причины каждого резкого увеличения расхода
подпиточной воды и уменьшения расхода дренируемой воды.
Нарушение плотности тепловой сети при испытании может быть выявлено с наибольшей достоверностью в период установившейся максимальной температуры сетевой воды. Резкое отклонение величины подпитки от начальной в этот период свидетельствует о появлении неплотности в тепловой сети и необходимости принятия срочных мер по ликвидации повреждения.
Специально выделенный персонал во время испытания должен объезжать и осматривать трассу
тепловой сети (без спуска в тепловые камеры и туннели) и о выявленных повреждениях (появление парения, воды на трассе сети и др.) немедленно сообщать руководителю испытания. При
обнаружении повреждений, которые могут привести к серьезным последствиям, испытание
должно быть приостановлено до устранения этих повреждений.
Системы теплопотребления, температура воды в которых при испытании превысила допустимые значения: расчетную температуру воды для систем отопления (для большинства систем
она составляет 95°С); 75°С для систем горячего водоснабжения, должны быть немедленно отключены. Измерения температуры и давления воды в пунктах наблюдения заканчиваются после
прохождения в данном месте температурной волны и понижения температуры сетевой воды в
подающем трубопроводе до 100°С.
Испытание считается законченным после понижения температуры воды в подающем трубопроводе тепловой сети до 70-80°С.
4.2.21. Выявление дефектов, обработка и оценка результатов испытаний
По окончании испытания должен быть произведен тщательный осмотр испытанной тепловой
сети, включающий:
а) выявление мест неплотностей трубопроводов, их элементов, сварных соединений;
б) проверку состояния компенсаторов в тепловой сети (целостность и плотность конструкций и сварных соединений, герметичность уплотнений сальниковых компенсаторов, наличие на
поверхности стаканов компенсаторов следов теплового перемещения трубопроводов (что указывает на функционирование компенсаторов);
в) проверку состояния неподвижных и подвижных опор, расположенных в доступных для
осмотра местах (выявление мест смещения опор, наличия поврежденных элементов);
г) проверку состояния запорной арматуры (целостность арматуры, плотность фланцевых соединений и сальниковых уплотнений);
д) проведение измерений величин фактических максимальных перемещений стаканов сальниковых компенсаторов по смещению фиксирующих шайб в местах установки ФМП.
Для сальниковых компенсаторов, на которых устанавливались ФМП, производится сопоставление значений фактических и теоретических перемещений стаканов компенсаторов.
Величина теоретического перемещения стакана сальникового компенсатора (концевого сечения трубопровода компенсируемого участка) для стального трубопровода, свободно проложенного в канале, туннеле или надземно, определяется по формуле (мм)
191
l =--t--l,
где: —коэффициент термического линейного удлинения трубы [для углеродистой стали
=1,210-2мм/(м°С)];
t —разность между максимальной и начальной температурами сетевой воды при испытании, С;
l
—длина участка от неподвижной опоры до концевого сечения трубопровода (до стакана компенсатора), м.
Величину теоретического перемещения стаканов сальниковых компенсаторов для стальных
трубопроводов, проложенных бесканально, можно принимать по проектным данным на расчет
трубопровода или определять расчетным путем по методике ВТИ—Всероссийский теплотехнический институт.
Значение фактического максимального перемещения стаканов сальниковых компенсаторов
должно составлять не менее 75% теоретического значения. Меньшее значение свидетельствует
о неудовлетворительной компенсирующей способности трубопроводов и оборудования компенсируемого участка тепловой сети и необходимости выявления причин "недокомпенсации".
Причинами "недокомпенсации" могут быть: просадка теплопровода, вызывающая перекос
сальникового компенсатора, смещение неподвижной опоры, чрезмерное уплотнение сальниковой набивки компенсатора и т.п.
После проведения испытания должен быть составлен акт, содержащий:
а) краткие данные по режиму испытания:
— максимальные значения температуры сетевой воды в подающем и обратном коллекторах,
достигнутые при испытании на источнике тепловой энергии;
— давление воды в подающем и обратном коллекторах сетевой воды на источнике тепловой
энергии;
— расходы сетевой воды;
— максимальные значения температуры воды в подающем трубопроводе, достигнутые в конечных точках тепловой сети;
— продолжительность поддержания максимальной температуры воды в подающем трубопроводе тепловой сети;
— время пробега "температурной волны" до наиболее удаленных потребителей;
б) перечень выявленных по результатам осмотра дефектов и предполагаемые причины их
возникновения;
в) перечень мероприятий по устранению выявленных дефектов.
Если в процессе испытания наблюдались затруднения с подъемом температуры сетевой воды
в подающем трубопроводе тепловой сети до заданного значения, имели место большие величины падения температуры по длине сети или возникали другие трудности, мешавшие обеспечению заданных программой режимов испытания, все они должны быть отражены в акте.
4.2.22. Испытания на плотность
Тепловые сети испытывают на герметичность (плотность) после окончания строительства
перед вводом их в эксплуатацию, а затем ежегодно после окончания отопительного периода для
выявления дефектов, подлежащих устранению при капитальном ремонте и после окончания
ремонта, перед включением сетей в эксплуатацию.
Вновь построенные тепловые сети предварительно испытывают на плотность (опрессовывают) отдельными участками после сварки и укладки трубопроводов на постоянные опоры
192
до перекрытия каналов или засыпки траншей, Испытываемые участки должны иметь свободный доступ для тщательного осмотра и простукивания герметичных соединений.
Окончательные гидравлические испытания всего трубопровода производят вместе с установленным оборудованием (задвижками, компенсаторами, спускными и воздушными кранами
и т.п.). При надземной прокладке теплосети, а также прокладке в проходных каналах или коллекторах, обеспечивающих доступ и осмотр трубопроводов во время эксплуатации, испытание
проводят один раз после полного окончания монтажа. Задвижки испытывают до их установки
на трубопроводе.
При низких температурах наружного воздуха или при отсутствии воды па месте на вновь
вводимых н эксплуатацию тепловых сетях (по согласованию с эксплуатирующей организацией)
вместо гидравлических испытаний на плотность проводят пневматические испытания.
При испытании тепловых сетей на плотность применяют пружинные манометры класса точности не ниже 1,5 с диаметром корпуса не менее 150 мм, шкалой на номинальное давление около 1/3 намеряемого и ценой делении 0,1 кгс/см'. Манометры должны быть опломбированы госповерителем. Не допускается использовать манометры с просроченными пломбами. Для простукивания сварных швов на стыках используют молоток с закрепленным бойком массой не
более 1,5 кг и ручкой длиной не более 500 мм.
Гидравлические испытания на герметичность вновь сооруженных тепловых сетей производятся следующим образом. Предварительную проверку герметичности отдельных участков
теплосети после их сварки и укладки на постоянные опоры производят в следующем порядке.
Испытываемый участок трубопровода изолируют от действующих сетей глухими фланцами
или заглушками. Использование задвижек для отключении неиспытываемого участка от действующей сети не допускается. Подающий н обратный трубопроводы после наполнения водой
и спуска воздуха ставят под пробное избыточное давление 16 кгс/см2 (l,6 МПа) в самой высокой
точке прокладки.
При этом избыточное давление в нижней точке (при большом перепаде отметок местности)
не должно превышать 24 кгс/см2 (2,4 МПа). В противном случае протяженность испытываемых
участков следует прекратить. Трубопроводы выдерживают под испытательным давлением в
течение времени, необходимого для тщательного осмотра и простукивания стыков, но не менее
10 мин. При простукивании удары следует наносить на расстоянии не менее 150 мм от сварного
шва. Результаты предварительного испытания на герметичность сети считаются удовлетворительными, если во время их проведения не произошло падения давления, а в сварных швах труб
не обнаружено признаков разрыва, течи или запотевания.
Задвижки перед их установкой на трубопровод испытывают под давлением, принятым для
этого трубопровода, но не менее 16 кгс/см2 (1,6 МПа) для задвижек на подающем и 12 кгс/см2
(1,2 МПа) на обратном трубопроводах. Задвижки испытывают при двух положениях уплотнительных колец: при открытом положении с. заглушённым фланцем задвижки — для проверки
плотности сальниковых устройств; при закрытом положении для проверки плотности притирки
колен.
Окончательную проверку герметичности (плотности) тепловых сетей перед вводом их в эксплуатацию выполняют под давлением 1,25 рабочего, но не менее 16 кгс/см2 (1,6 МПа) и подающем и 12 кгс/см2 (1,2 МПа) в обратном трубопроводах (в верхней точке сети). Все секционирующие задвижки и задвижки на ответвлениях испытываемой сети при этом должны быть открыты. При температуре наружного воздуха ниже l0C испытания проводят водой, подогретой
до 50÷600С. Для быстрого удаления воды в целях предотвращения ее замерзания предусматривают устройства, обеспечивающие дренаж ее из трубопроводов в течение одного часа. Продол-
193
жительность окончательных испытаний теплосети на герметичность определяется временем,
необходимым для ее осмотра, и должна быть не менее 10 мин.
При обнаружении дефектов, требуюших для их устранения значительного времени, испытания прекращают, а при температуре наружного воздуха ниже 1°С немедленно опорожняют трубопровод и проверяют, не осталась ли в нижних топках вода. Результаты испытаний считаются
удовлетворительными, если во время их проведения не произошло падения давления по манометру и не обнаружены признаки разрыва, течи или увлажнения сварных швов, корпусов и
сальников арматуры, фланцевых соединений и т п.
Пневматические испытания на герметичность вновь построенных тепловых сетей проводят
на участках длиной не более 1000 м. При прокладке трассы вне населенных пунктов разрешается в виду исключения испытывать участки длиной до 3000 м. Величина испытательного давления при пневматических испытаниях равна рабочему давлению сети с коэффициентом 1,25, но
не ниже 1 кгс/см2 (1,6 МПа) для подающих и 10 кгс/см2 (1 МПа) обратных трубопроводов.
Продолжительность нахождения трубопроводов под испытательным давлением составляет
30 мин, затем давление снижают до 3 кгс/см2 (0,3 МПа) и трубопроводы осматривают. Места
утечек воздуха выявляют путем обмыливания мест соединений, по звуку, одоризацией или задымлением воздуха в трубопроводе. Результаты предварительны): испытаний считаются положительными, если при тщательном осмотре труб не обнаружено никаких дефектов в сварных
швах, нарушения целости трубопроводов и утечек.
Длительность предварительных испытаний определяется временем, необходимым для тщательного осмотра труб. Выявленные при осмотре дефекты устраняют после снятия избыточного
давления в трубопроводе. Окончательные испытания пневматическим способом выполняют после завершения монтажа в следующей последовательности:
1. Давление в трубопроводе доводят до испытательного и выдерживают в течение 30 минут.
2. При отсутствии признаков нарушения целости трубопроводов давление снижают до 0,5
кгс/см2 (0,05 МПа), при котором его выдерживают в течение 24 часов.
3. По истечении срока выдержки устанавливают давление рн, равное 3000 мм вод ст, отмечают время начала испытания, а также барометрическое давление рб в мм рт. ст.
4. По истечение времени испытания измеряют давление в трубопроводе и барометрическое
давление.
Трубопровод считают выдержавшим окончательное пневматическое испытание, если за время испытания не обнаружено нарушения его целости.
Контрольные вопросы к теме 4.2.
№
п/п
1.
Вопрос
Ответ
Консультации
Когда наладочные работы на теплосе- А. Когда они проводятся согласно
ПТЭ.
ти будут успешными?
Стр. 225
В. Когда они проводятся в зимний
период.
С. Когда они проводятся в комплексе.
D. Когда они проводятся в летний
период.
Е. Когда они проводятся квалифицированным персоналом.
194
2
3
4.
5
6
Когда можно приступать к наладке А. По приказу главного инженера
системы центрального теплоснабже- предприятия «Тепловые сети».
ния?
В. После опорожнения всех трубопроводов теплосети.
С. Только в летний период.
D. Когда специальной проверкой
установлено полное выполнение
всех подготовительных мероприятий
Е. Только во время ремонта теплосети.
Что определяют гидравлическими ис- А. Целостность трубопроводов теплосети.
пытаниями тепловой сети?
В. Фактические значения коэффициента трения и эквивалентной шероховатости.
С. Тепловые потери через изоляцию
трубопроводов.
D. Величину подпитки теплосети.
Е. Прочность компенсаторов.
При каком расходе воды проводится А. При максимальном.
основной этап гидравлических испы- В. При рабочем.
таний теплосети?
С. При минимальном.
D. При половинном от рабочего.
Е. При номинальном.
С какой целью проводятся тепло- А. С целью определения коэффициента шероховатости.
вые испытания теплосети?
В. С целью определения утечек в
тепловой сети.
С. С целью определения прочностных характеристик теплопроводов.
D. С целью нормирования тепловых потерь через изоляцию трубопроводов.
Е. С целью определения гидравлических характеристик теплосети.
С какой целью проводят испытание А. С целью определения гидравлитепловых сетей на максимальную ческих характеристик теплосети
температуру теплоносителя?
В. С целью нормирования тепловых потерь через изоляцию трубопроводов.
С. С целью определения утечек в
тепловой сети.
D. С целью определения коэффициента шероховатости.
Стр. 225
Стр. 225
Стр. 225
Стр. 225
Стр. 225
195
7
Какой величины должно быть пробное избыточное давление в подающем
н обратном трубопроводах при испытании теплосети на плотность?
8
Чем определяется длительность предварительных испытаний на герметичность теплосети?
9
В каком случае трубопровод считают
выдержавшим окончательное пневматическое испытание?
10
Какой длины должны быть участки
при пневматических испытаниях на
герметичность вновь построенных
тепловых сетей?
Е. С целью выявления дефектов
трубопроводов,
компенсаторов,
опор.
А. Рабочее давление.
В. 1,26 рабочего давления.
С. Более 16 МПа.
D. Не более 0,16 МПа.
Е. Не менее 1,6 МПа.
А. Световым временем.
В. Рабочим днём.
С. Временем, необходимым для
тщательного осмотра труб.
D. Временем для подготовки к испытаниям.
Е. Временем для необходимой подготовки к испытаниям.
А. При проведении испытания в течение часа.
В. Если при этом не будет нарушена
теплоизоляция.
С. После команде руководителя испытаний.
D. Если за время испытания не обнаружено нарушения его целости.
Е. Если за время испытания обнаружены течи, разрывы и т. п. трубопровода..
А. Не более 1000 м.
В. Более 1000 м.
С. Длина участка не играет роли.
D. Длина участка рассчитывается.
Е. Длина участка должна лежать в
пределах 1000÷2000 м.
Стр. 225
Стр. 225
Стр.226
Стр.226
196
РАЗДЕЛ 5. ПУСК ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ
Тема 5.1. Пуск водяной тепловой сети
5.1.1. Общие положения
Пуск тепловых сетей производится пусковой бригадой во главе с начальником пусковой
бригады.
Пуск должен производиться по рабочей программе, утвержденной главным инженером организации, эксплуатирующей тепловые сети (ОЭТС). Для вновь построенных магистральных
тепловых сетей, отходящих непосредственно от коллекторов источника тепловой энергии, программа должна быть согласована с главным инженером источника тепловой энергии.
Рабочая программа перед пуском должна быть передана:
начальнику пусковой бригады;
дежурному диспетчеру организации, эксплуатирующей тепловые сети (ОЭТС);
начальнику смены источника тепловой энергии;
дежурному инженеру эксплуатационного района ОЭТС.
Программа пуска тепловой сети должна включать в себя:
схему насосно-подогревательной установки источника тепловой энергии и режима ее работы
при пуске сети по отдельным, четко разграниченным во времени, этапам;
оперативную схему тепловой сети во время пуска;
очередность и порядок пуска каждой отдельной магистрали или участка;
время наполнения каждой магистрали с учетом ее объема и скорости заполнения;
расчетное статическое давление каждой заполненной магистрали и влияние этого давления
на смежные трубопроводы сети;
состав пусковой бригады, расстановку и обязанности каждого исполнителя во время каждого
этапа пуска;
организацию и средства связи начальника пусковой бригады с дежурным диспетчером
ОЭТС, дежурным инженером эксплуатационного района, дежурным инженером источника тепловой энергии, а также между отдельными членами бригады.
До пуска должен быть проведен тщательный осмотр тепловой сети, проверена исправность
всего оборудования, просмотрены акты приемки, испытаний на прочность и плотность, промывки вновь построенных и отремонтированных участков сети.
Все дефекты трубопроводов, арматуры, компенсаторов, опор, дренажных и откачивающих
устройств, воздушников, контрольно-измерительных приборов, а также люков, лестниц, скоб и
другого, выявленные в результате осмотра сети, должны быть устранены до начала пуска.
Перед пуском начальник пусковой бригады обязан лично проинструктировать весь персонал,
участвующий в пуске, дать каждому члену пусковой бригады конкретные указания в соответствии с местом работы и возможными изменениями режима, а также указания по правилам безопасности при всех пусковых операциях.
Начальник пусковой бригады, убедившись в исправности всего оборудования, сообщает о
готовности дежурному инженеру эксплуатационного района, а тот в свою очередь докладывает
дежурному диспетчеру организации, эксплуатирующей тепловые сети (ОЭТС) о готовности
теплосети к пуску.
После получения от дежурного инженера эксплуатационного района и дежурного инженера
источника тепловой энергии сообщения о готовности оборудования к пуску дежурный диспетчер ОЭТС разрешает дежурному инженеру источника тепловой энергии и дежурному инженеру
эксплуатационного района приступить к пуску сети в соответствии с программой.
197
Независимо от утвержденной программы и графика пуск тепловой сети без разрешения дежурного диспетчера ОЭТС, данного непосредственно перед пуском, не разрешается.
Начальник пусковой бригады должен следить за ходом наполнения, прогрева и дренажа трубопроводов, состоянием арматуры, компенсаторов и других элементов оборудования. В случае
возникновения каких-либо неполадок или повреждений оборудования начальник пусковой бригады должен принять меры к немедленной ликвидации этих неисправностей, а в случае невозможности их ликвидации или возникновения серьезных повреждений (разрыв стыков, разрушение арматуры, срыв неподвижной опоры и т.п.) — немедленно отдать распоряжение о прекращении пуска.
О ходе пусковых работ начальник пусковой бригады должен докладывать дежурному инженеру эксплуатационного района, а в исключительных случаях — непосредственно дежурному
диспетчеру организации, эксплуатирующей тепловые сети (ОЭТС).
Дежурный диспетчер ОЭТС и дежурный инженер эксплуатационного района должны фиксировать в оперативных журналах время проведения отдельных пусковых операций, показания
приборов, состояние оборудования тепловых сетей, а также все возникающие неполадки и отступления от нормальной программы пуска.
По окончании пуска начальник пусковой бригады докладывает об этом дежурному инженеру
эксплуатационного района начальнику эксплуатационного района ОЭТС и делает запись в оперативном журнале эксплуатационного района ОЭТС. Дежурный инженер эксплуатационного
района немедленно докладывает дежурной диспетчеру ОЭТС об окончании пусковых работ.
5.1.2. Пуск водяной тепловой сети
Пуск водяной теплосети начинается с заполнения тепловой сети водой. Заполнение тепловой
сети водой и установление циркуляционного режим должны, как правило, производиться до
начала отопительного периода при плюсовых температурах наружного воздуха.
Все трубопроводы тепловой сети независимо от того, находятся ли они в эксплуатации или в
резерве, должны быть заполнены химически очищенной, деаэрированной водой. Опорожнение
трубопроводов производится только на время ремонта, по окончании которого трубопроводы
после гидравлического испытания на прочность и плотность и промывки должны быть незамедлительно заполнены химически, очищенной деаэрированной водой.
Трубопроводы тепловой сети следует заполнять водой температурой не выше 70С. Заполнение трубопроводов водой непосредственно из баков деаэраторов атмосферного типа при отсутствии охладителей подпитки следует производить либо после остывания воды в них до
70°С, либо путем подмешивания к деаэрированной воде воды и обратных трубопроводов ранее
заполненных сетей с таким расчетом, чтобы общая температура смеси была не выше 70°С.
Заполнение трубопроводов следует производить водой давлением, не превышающим статического давления заполняемой части тепловой сети более чем на 0,2 MПа (2 кгс/см2). Во избежание гидравлических ударов и лучшего удаления воздуха из трубопроводов максимальный
часовой расход воды (Gв м3/ч) при заполнении трубопроводов тепловой сети с условным диаметром (Dу мм) не должен превышать:
Dy 100 150 250 300 350 400 450 500
Gв
10
15
25
35
50
65
Dy
600
700
800
900
1000 1100 1200
Gв
150
200
250
300
350
400
85
500
100
198
Скорость заполнения тепловой сети должна быть увязана с производительностью источника
подпитки.
Наполнение водой основных магистральных трубопроводов тепловой сети должно производиться в следующем порядке:
а) на заполняемом участке трубопровода закрыть все дренажные устройства и задвижки на
перемычках между подающим и обратным трубопроводами, отключить все ответвления и абонентские вводы, открыть все воздушники заполняемой части сети и секционирующие задвижки, кроме головных;
б) на обратном трубопроводе заполняемого участка открыть байпас головной задвижки, а затем частично и саму задвижку и произвести наполнение трубопровода.
На все время наполнения степень открытия задвижек устанавливается и изменяется только
по указанию и с разрешения диспетчера организации, эксплуатирующей тепловые сети (ОЭТС);
в) по мере заполнения сети и прекращения вытеснения воздуха воздушники закрыть;
г) по окончании заполнения обратного трубопровода открыть концевую перемычку между
подающим и обратным трубопроводами и начать заполнение водой подающего трубопровода в
том же порядке, как и обратного;
д) заполнение трубопровода считается законченным, когда выход воздуха из всех воздушных кранов прекратится и наблюдающие за воздушниками доложат начальнику пусковой бригады об их закрытии. Окончание заполнения характеризуется повышением давления в коллекторе тепловой сети до значения статического давления или до давления в подпиточном трубопроводе. После окончания заполнения головную задвижку на обратном трубопроводе открыть
полностью;
е) после окончания заполнения трубопроводов необходимо в течение 2-3 ч несколько раз открывать воздушные краны, чтобы убедиться в окончательном удалении воздуха. Подпиточные
насосы должны быть в работе для поддержания статического давления заполненной сети.
Заполнение распределительных сетей следует производить после заполнения водой магистральных трубопроводов, а ответвлений к потребителям—после заполнения распределительных сетей.
Заполнение распределительных сетей и ответвлений производится так же, как и основных
магистральных трубопроводов.
Заполнение тепловых сетей, на которых имеются насосные (подкачивающие или смесительные) станции, следует производить через обводные трубопроводы.
Установленные на трубопроводах регулирующие клапаны на период заполнения должны
быть вручную открыты и отключены от измерительно-управляющих устройств.
5.1.3. Установление циркуляционного режима
Установление циркуляционного режима в магистральных трубопроводах следует осуществлять через концевые перемычки при открытых секционирующих задвижках и отключенных ответвлениях и системах теплопотребления. Включение водоподогревательной установки источника тепловой энергии, если она не работала до пуска включаемой магистрали, следует производить в период установления циркуляционного режима.
Установление циркуляционного режима в магистрали должно производиться в следующем
порядке:
а) открыть задвижки на входе и выходе сетевой воды у сетевых водоподогревателей; при
наличии обводной линии водоподогревателей открыть задвижки на этой линии (в этом случае
задвижки у водоподогревателей остаются закрытыми);
199
б) открыть задвижки на всасывающих патрубках сетевых насосов, задвижки на нагнетательных патрубках при этом остаются закрытыми;
в) включить один сетевой насос;
г) плавно открыть сначала байпас задвижки на нагнетательном патрубке сетевого насоса, а
затем задвижку и установить циркуляцию;
д) включить подачу пара на сетевые водоподогреватели и начать подогрев сетевой воды со
скоростью не более 30°С/ч. Установление циркуляции следует производить крайне медленно;
е) после установления циркуляционного режима регулятором подпитки установить в обратном коллекторе источника тепловой энергии расчетное давление согласно пьезометрическому
графику при рабочем режиме.
Установление циркуляционного режима в магистрали, включаемой при работающей водоподогревательной установке, следует производить поочередным и медленным открытием головных задвижек на обратном (в первую очередь) и подающем трубопроводах. При этом необходимо следить по манометрам, установленным на подающем и обратном коллекторах источника
тепловой энергии и на обратном трубопроводе включаемой магистрали до задвижки (по ходу
воды), за тем, чтобы колебания давлений в обратном и подающем коллекторах не превышали
установленных ПТЭ норм, а значение давления в обратном трубопроводе пускаемой магистрали не превышало расчетного.
После установления циркуляционного режима в трубопроводах, на которых имеются регуляторы давления, следует произвести их настройку для обеспечения заданных давлений в сети.
Установление циркуляционного режима в ответвлениях от основной магистрали следует
производить через концевые перемычки на этих ответвлениях поочередным и медленным открытием головных задвижек ответвлений сначала на обратном, а затем на подающем трубопроводах. Установление циркуляционного режима в ответвлениях к системам теплопотребления,
оборудованных элеваторами, следует осуществлять по согласованию и при участии потребителей через подмешивающую линию элеватора.
При этом системы отопления после элеватора и ответвления к системам вентиляции и горячего водоснабжения должны быть плотно отключены задвижками.
Установление циркуляции в ответвлениях к системам теплопотребления, присоединенным
без элеваторов или с насосами, следует производить через эти системы с включением последних в работу, что должно осуществляться по согласованию и при участии потребителей.
Задвижки на тепловых пунктах систем теплопотребления, не подлежащих включению при
установлении циркуляционного режима в трубопроводах тепловой сети, должны быть плотно
закрыты, а спускная арматура после них должна находиться в открытом состоянии во избежание заполнения водой и подъема давления в этих системах.
При пуске насосов на насосных станциях необходимо:
открыть задвижки, отделяющие насосную от сети;
открыть задвижку на стороне всасывания насоса; задвижка на его нагнетательной стороне
остается закрытой;
включить электродвигатель насосного агрегата;
плавно открыть задвижку на нагнетательном патрубке насоса, а при наличии байпаса у задвижки — открыть сначала байпас, а затем задвижку (при этом следует наблюдать за показанием амперметра);
закрыть задвижку на обводном трубопроводе, через которую производилось заполнение сети:
200
поочередно включить необходимое количество насосов для достижения заданного гидравлического режима; при этом пуск каждого последующего насоса осуществляется аналогично пуску первого насоса;
установить резервный насос в положение автоматического включения резерва (АВР);
произвести настройку установленных регуляторов давления и защиты в соответствии с картой уставок, утвержденной главным инженером ОЭТС;
после установления циркуляционного режима перед включением потребителей провести испытания (опробование) средств автоматического регулирования и защиты в соответствии с требованиями.
Пуск насосных станций на обратных трубопроводах осуществляется до включения систем
теплопотребления, а на подающих в процессе включения систем теплопотребления по мере
набора тепловой нагрузки.
5.1.4. Особенности пуска водяной тепловой сети при отрицательных температурах
наружного воздуха
Для пуска тепловых сетей при отрицательных температурах наружного воздуха после длительного аварийного останова, капитального ремонта или при пуске вновь построенных магистралей необходимо в подающий и обратный трубопроводы заполняемой сети при диаметре
труб 300 мм и более врезать дополнительные спускные устройства на расстоянии не более 400
м одно от другого; сброс дренируемой воды необходимо вывести за пределы камер.
Заполнение трубопроводов должно производиться водой температурой 50-60°С по отдельным, разделенным секционирующими задвижками, участкам одновременно по подающему и
обратному трубопроводам. В случае ограниченной подачи подпиточной воды сначала следует
заполнять обратный трубопровод, а затем через перемычку перед секционирующими задвижками в конце участка — подающий трубопровод.
Если водоподогревательная установка источника тепловой энергии не работает, вода подается через байпасы головных задвижек в подающий и обратный трубопроводы. Если же водоподогревательная установка работает, вода подается через байпас головной задвижки в обратный
трубопровод и через специально врезаемую перемычку после головных задвижек в подающий
трубопровод, а головная задвижка (и байпас) на подающем трубопроводе при этом должна
быть плотно закрыта.
Заполнение трубопроводов водой и установление циркуляционного режима в тепловой сети
при неработающей водоподогревательной установке должно производиться в следующем порядке:
а) перед началом заполнения трубопроводов следует открыть все спускные устройства и воздушники, а также задвижки на перемычке между подающим и обратным трубопроводами перед
секционирующими задвижками; воздушники должны быть закрыты после прекращения выхода
через них воздуха, а спускные устройства—после того, как температура дренируемой воды
превысит 30°С;
б) после заполнения трубопроводов головного секционированного участка и закрытия всех
воздушников и дренажных устройств включить сетевой насос и медленным открытием задвижки на нагнетательном патрубке насоса (при открытой задвижке на стороне всасывания насоса)
создать циркуляцию на этом участке через перемычку перед секционирующими задвижками;
сразу же после создания циркуляции подать пар на сетевой водоподогреватель для восполнения
теплопотерь в наполняемых участках трубопроводов;
201
в) заполнение последующих секционированных участков и установление в них циркуляционного режима следует производить путем открытия байпасов у секционирующих задвижек
между действующим участком и заполняемыми; заполнение производить при открытой задвижке на перемычке между подающим и обратным трубопроводами перед следующими секционирующими задвижками.
Подпиточное устройство должно все время восполнять убыль воды из головного участка;
г) после заполнения магистральных трубопроводов и создания в них циркуляции следует
производить заполнение распределительных сетей с соблюдением указанных выше требований.
Ответвления, имеющие большую протяженность, следует заполнять по отдельным секционированным участкам;
заполнение каждого последующего участка производится после создания циркуляции в
предыдущем;
д) заполнение ответвлений к потребителям следует производить после заполнения всех магистральных и распределительных сетей, при этом циркуляция создается через подмешивающие линии элеваторов при отключенных системах теплопотребления (по согласованию и при
участии потребителей). Системы теплопотребления, присоединенные к тепловым сетям непосредственно (без смешения), и системы с насосным подмешиванием следует заполнять совместно с тепловым пунктом, при этом циркуляция создастся через систему теплопотребления
(по согласованию и при участии потребителей);
е) после заполнения всей сети и создания в ней циркуляции все задвижки на перемычках
между подающим и обратным трубопроводами у секционирующих задвижек должны быть
полностью закрыты.
Для заполнения трубопроводов тепловой сети при работающей водоподогревательной установке необходимо врезать перемычку между подающим и обратным трубопроводами после головных задвижек, отключающих пускаемую магистраль от общих коллекторов; на перемычке
установить две задвижки и между ними врезать контрольный штуцер с вентилем.
Заполнение трубопроводов водой и установление циркуляционного режима в тепловой сети
при работающей водоподогревательной установке следует производить в следующем порядке:
а) через байпас головной задвижки, подать воду в обратный трубопровод и через перемычку
после головных задвижек — в подающий трубопровод; при этом головная задвижка с байпасом
на подающем трубопроводе должна быть полностью закрыта;
б) после окончания заполнения трубопроводов секционированного участка закрыть задвижки на перемычке за головными задвижками, через которую заполнялся подающий трубопровод;
в) медленным открытием байпаса у головной задвижки на подающем трубопроводе установить циркуляционный режим в секционированном участке.
При возникновении неполадок во время заполнения трубопроводов тепловой сети и необходимости опорожнения трубопроводов необходимо открыть все спускные устройства и воздушники, чтобы не осталось воды ни в одной низко расположенной точке.
5.1.5. Проверка готовности и включение тепловых пунктов н систем
теплопотребления
Потребитель тепловой энергии перед пуском тепловых пунктов и систем теплопотребления
обязан выполнить их ремонт, промывку (а при открытой системе теплоснабжения дезинфекцию
и повторную промывку), гидравлические испытания на прочность и плотность, после чего
предъявить их представителю организации, эксплуатирующей тепловые сети (ОЭТС) для получения разрешения на включение. Заполнение сетевой водой и включение тепловых пунктов и
202
систем теплопотребления, не осмотренных или не допущенных представителем организации,
эксплуатирующей тепловые сети ОЭТС к эксплуатации, не разрешается.
Промывку систем теплопотребления (а при открытой системе теплоснабжения дезинфекцию
и повторную промывку) следует производить по мере необходимости, но по реже:
в закрытых системах теплоснабжения — одного раза в четыре года;
в открытых системах теплоснабжения — одного раза в два года.
После капитального ремонта системы теплопотребления следует промывать независимо от
давности последней промывки.
Промывку следует производить гидропневматическим способом, то есть водой со сжатым
воздухом.
При промывке систем только водой скорость последней должна превышать эксплуатационную в 3-5 раз, что достигается применением специального насоса.
По результатам промывки потребитель должен составить акт.
При предпусковом осмотре тепловых пунктов и систем теплопотребления представитель организации, эксплуатирующей тепловые сети (ОЭТС) должен проверить:
а) выполнение плана ремонтных работ, а также качество выполненных работ; для установок,
принимаемых в эксплуатацию впервые после монтажа, должно быть проверено соответствие
выполненных работ проекту, согласованному с ОЭТС;
б) состояние камер и проходных каналов теплопроводов, находящихся в собственности потребителя;
в) состояние помещения центрального теплового пункта и тепловых пунктов в отдельных
зданиях, а также состояние трубопроводов, арматуры, тепловой изоляции, расположенных в
тепловых пунктах;
г) наличие и состояние контрольно-измерительной аппаратуры, средств авторегулирования и
защиты, приборов контроля и учета тепловой энергии, наличие расходомеров;
д) наличие и соответствие расчетным значениям размеров дроссельных устройств;
о) наличие паспортов, местных инструкций и схем для обслуживающего персонала к соответствие их фактическому состоянию оборудования;
ж) состояние тепловой изоляции на разводящих трубопроводах системы теплопотребления;
з) отсутствие в системах непредусмотренных водоразборных кранов;
и) отсутствие прямых соединений оборудования тепловых пунктов потребителей с водопроводом и канализацией;
к) гидравлическую плотность оборудования тепловых пунктов и систем теплопотребления.
До проведения пусковых работ оборудование тепловых пунктов и систем теплопотребления
должно быть подвергнуто гидравлическому испытанию на прочность и плотность:
элеваторные узлы, калориферы и водоподогреватели горячего водоснабжения и отопления
давлением 1,25 рабочего, но не ниже 1 МПа (10 кгс/см2);
системы отопления с чугунными отопительными приборами давлением 1.25 рабочего, но не
ниже 0,6 МПа (6 кгс/см2);
системы панельного отопления давлением 1 МПа (10 кгс/см2).
Гидравлическое испытание на прочность и плотность теплового пункта и систем теплопотребления должно проводиться при положительных температурах наружного воздуха. При
температуре наружного воздуха ниже 0°С гидравлическое испытание проводится лишь в исключительных случаях.
Паровые системы отопления с рабочим давлением до 0,07 МПа (0,7 кгс/см2) должны испытываться давлением, равным 0,25 МПа (2,5 кгс/см2) в нижней точке системы; системы с рабо-
203
чим давлением более 0,07 МПа (0,7 кгс/см2) — давлением, равным рабочему давлению плюс 0,1
МПа (1 кгс/см2), но не менее 0,3 МПа (3 кгс/см2) в верхней точке системы.
Гидравлическое испытание системы теплопотребления производится с помощью гидравлического пресса с ручным или механическим приводом. Пресс присоединяется к обратному трубопроводу теплового пункта временной соединительной линией, на которой должен быть установлен запорный вентиль и обратный клапан. Давление в системе с помощью пресса доводят до
заданного значения, после чего перекрытием вентиля на соединительной линии пресс отключают от системы и производят осмотр всего оборудования теплового пункта и системы.
Системы считаются выдержавшими испытание, если во время их проведения:
не обнаружено потения сварных швов или течи из нагревательных приборов, трубопроводов,
арматуры и прочего оборудования;
при гидравлическом испытании водяных и паровых систем теплопотребления в течение 5
мин падение давления не превысило 0,02 МПа (0,2 кгс/см2);
при испытании систем панельного отопления падение давления в течение 15 мин не превысило 0,01 МПа (0,1 кгс/см2).
Результаты гидравлического испытания, а также все дефекты, выявленные при осмотре систем, и замечания представителя ОЭТС необходимо занести в оперативный журнал теплового
пункта и в акт о готовности теплового пункта и систем теплопотребления к отопительному сезону, являющийся документом на включение системы. Акт подписывают представители ОЭТС
и потребителя тепловой энергия.
Если результаты гидравлического испытания не отвечают условиям эксплуатации теплосети,
потребитель должен выявить и устранить утечки, после чего системы должны быть подвергнуты повторному гидравлическому испытанию на прочность и плотность.
До включения в эксплуатацию системы теплопотребления должны быть полностью опорожнены от водопроводной воды, которой проводились гидравлические испытания, и заполнены
сетевой водой. Включение систем теплопотребления без замены находящейся в них водопроводной воды на сетевую не допускается.
Контроль за качеством воды, находящейся в системах теплопотребления, ведется путем химического анализа.
Включение систем теплопотребления должно производиться персоналом потребителя по заранее разработанному графику, согласованному с организацией, эксплуатирующей тепловые
сети (ОЭТС).
При наличии нескольких магистральных теплопроводов, питающихся от общего источника
тепловой энергии, включение спетом теплопотребления, подключенных к каждой магистрали,
производится независимо одни от другой по общей программе пуска; при определении количества одновременно заполняемых систем должны учитываться производительность водоподогревательной установки и подпиточного устройства источника тепловой энергии.
К заполнению сетевой водой ранее не заполненных систем и к их включению приступают
немедленно после создания начальной циркуляции воды в сети, не ожидая повышения температуры воды до нормы.
Заполнение систем теплопотребления производится персоналом потребителя, эксплуатирующим теплопотребляющие установки, в соответствии с местными инструкциями по обслуживанию тепловых пунктов и теплопотребляющих установок.
Расходомеры (турбинного типа), установленные на обратных трубопроводах тепловых пунктов, на время заполнения системы должны быть заменены вставками, если нет обводной линии,
204
по которой можно производить заполнение системы, минуя расходомер. Заполнение системы
через расходомер запрещается.
Включение систем теплопотребления, присоединенных к участкам тепловой сети, на которых установлены авторегуляторы давления, следует производить после включения этих регуляторов и настройки их на заданные параметры.
На тепловых пунктах, которые должны быть оборудованы авторегуляторами, следует до создания циркуляции в системе теплопотребления включить авторегуляторы в работу, открыв для
этого краны на соединительных (импульсных) линиях. При создании циркуляции эти регуляторы должны быть настроены на поддержание расчетных параметров в системе теплопотребления.
Во время включения систем теплопотребления на водоподогревательной установке источника тепловой энергии должно поддерживаться заданное давление в подающем и обратном коллекторах с помощью задвижек на нагнетательных патрубках сетевых насосов и подпиточного
устройства.
При включении систем теплопотребления необходимо следить, чтобы значение давления и
обратном трубопроводе было выше значения статического давления на 0,05 МПа (0,5 кгс/см2),
но не более допустимого для систем теплопотребления.
При значительных отклонениях располагаемого напора на тепловых пунктах и системах теплопотребления от расчетного следует установить причины этого несоответствия и принять меры к их устранению.
После того, как расход воды через включенные системы теплопотребления 1 достигнет значения, необходимого для поддержания необходимого избыточного давления на всем протяжении обратного трубопровода, концевые перемычки, через который осуществлялась циркуляция
воды в сети до включения тепловых пунктов систем теплопотребления, должны быть плотно
закрыты. Контрольные вентили между задвижками на перемычках должны быть открыты.
Тема 5.2. Пуск паровой тепловой сети
5.2.1. Организация пуска
Пуск паровой тепловой сети состоит из следующих основных этапов:
прогрев и продувка паропроводов;
заполнение и промывка конденсатопроводов;
подключение систем теплопотребления к паровой сети.
Пусковая бригада назначается накануне прогрева паропровода. Состав бригады определяется
из условия дежурства двух слесарей у каждого дренажного устройства прогреваемого паропровода. При расположении паропровода в просматриваемых мостах допускается дежурство двух
слесарей на каждые два-три дренажных устройства, при этом расстояние между крайними дренажными устройствами, обслуживаемыми двумя слесарями, не должно превышать 100 м. Пусковой бригаде придается автотранспорт. Связь между начальником и членами пусковой бригады осуществляется по рации.
Если часть пускаемого паропровода, отделенного задвижками, является собственностью потребителя, то пуск такого участка производится пусковой бригадой потребителя по разрешению
начальника пусковой бригады ОЭТС, которому начальник пусковой бригады потребителя должен быть подчинен оперативно.
Должны быть составлены местные инструкции на пуск каждого паропровода с указанием
скорости его прогрева в зависимости от протяженности участка, его профиля и степени сухости
205
пара, последовательности и порядка проведения отдельных операций с учетом местных условий. Местные пусковые инструкции должны утверждаться главным инженером ОЭТС.
5.2.2. Прогрев и продувка паропроводов
При пуске разветвленного паропровода большой протяженности первоначально следует прогреть основную магистраль, а затем поочередно ответвления от нее. Прогрев небольших малоразветвленных паропроводов можно производить в целом по всей сети одновременно.
До начала прогрева магистрального паропровода следует плотно закрыть головную задвижку на выходе из источника тепловой энергии, а также задвижки на всех ответвлениях от магистрали и тепловых пунктах потребителей.
При одновременном прогреве магистрали и ее ответвлений задвижки на всех прогреваемых
ответвлениях необходимо полностью открыть.
Перед прогревом паропровода должны быть полностью открыты дренажные устройства прогреваемого участка, которые одновременно используются и для выпуска воздуха.
Конденсатоотводчики на прогреваемом паропроводе следует отключить, а дренаж паропровода в местах установки конденсатоотводчиков переключить на прямую продувку в атмосферу.
При параллельной прокладке нескольких паропроводов пусковые дренажи каждого из них
должны быть раздольными и не соединяться между собой.
Прогревать паропровод можно лишь после того, как скопившийся в нем конденсат будет
сдренирован. Особенно необходимо следить за тем, чтобы конденсат не остался в нижних точках "изломов" трубопровода. За открытыми дренажными устройствами должен быть установлен постоянный надзор. Периодически следует проверять, нет ли засора в дренажном устройстве.
Прогрев магистрального паропровода производится через байпас головной задвижки. Открывает байпас персонал источника тепловой энергии, действующий по указанию и под
наблюдением начальника пусковой бригады. Байпас следует открывать плавно и медленно.
Степень открытия устанавливается начальником пусковой бригады, изменить ее можно только
после его распоряжения или при возникновении гидравлических ударов. При отсутствии байпаса на головной задвижке подача пара в паропровод производится путем небольшого открытия самой задвижки.
При возникновении гидравлических ударов подача пара должна быть немедленно сокращена, а при частых и сильных ударах — полностью прекращена впредь до полного удаления из
прогреваемого участка паропровода скопившегося в нем конденсата.
Скорость прогрева паропровода регулируется по признакам появления легких гидравлических ударов (щелчков). При проведении прогрева необходимо регулировать его скорость, не
допуская при этом сползания трубопровода с подвижных опор.
На участках, доступных осмотру, следует вести надзор за положением подогреваемого паропровода относительно опор.
Если в процессе прогрева паропровода выявляется засорение дренажного устройства (что
может быть обнаружено по уменьшению или прекращению стока конденсата и парения), то его
следует продуть путем быстрого закрытия и открытия установленной на нем запорной арматуры с одновременным легким постукиванием по штуцеру и корпусу арматуры деревянным
предметом, соблюдая при этом необходимые требования безопасности.
При невозможности устранения засора путем продувки необходимо прекратить прогрев,
сбросить полностью давление, снять и прочистить запорную арматуру, прочистить штуцер. После прочистки возобновить прогрев.
206
Следует иметь в виду, что выход конденсата через дренажные устройства обеспечивается
лишь при наличии в прогреваемом трубопроводе избыточного давления.
По мере прогрева паропровода и появления выхода из дренажных устройств сухого пара без
примеси конденсата все дренажные устройства (постоянные дренажи в нижних точках и пусковые дренажи по ходу паропровода) должны быть закрыты. Прогрев паропровода считается законченным после появления сухого пара в нижней точке паропровода и последнем по ходу пара
пусковом дренаже.
После закрытия дренажных устройств следует задействовать отключавшиеся в период пуска
конденсатоотводчики.
После окончания прогрева магистрального. паропровода и ликвидации обнаруженных дефектов следует поочередно прогреть ответвления к потребителям. Порядок прогрева ответвлений аналогичен порядку прогрева основной магистрали.
Ликвидацию дефектов по возможности следует производить без охлаждения паропровода,
но при обязательном понижение в нем давления до атмосферного. Если ликвидация дефектов
без охлаждения паропровода невозможна, необходимо полностью прекратить подачу пара в паропровод и открыть все дренажные устройства. После ликвидации дефектов паропровод вновь
подвергается прогреву в изложенном выше порядке.
Прогретый паропровод ставится под рабочее давление пара путем полного открытия запорной арматуры на магистрали или ответвлениях.
После повышения давления все паропроводы следует вновь осмотреть, а выявленные на них
места парения и дефекты устранить. После пуска паропровода необходимо проворить затяжку
болтов фланцевых соединений.
Перед присоединением потребителей паропроводы, включаемые в эксплуатацию впервые
после монтажа, следует продуть для удаления песка, окалины и посторонних предметов.
Продувка производится через специально установленные в концевой чисти паропровода (и
его ответвлений) задвижки путем полного открытия их на выход пара в атмосферу. Для снижения уровня шума могут применяться шумоглушители.
При продувке паропровода следует принять все необходимые моры для защиты людей от
ожогов и других повреждении, а также для беспрепятственного доступа к задвижке, через которую производится продувка.
5.2.3. Заполнение и промывка конденсатопроводов
Заполнять конденсатопроводы для промывки можно водой из технического водопровода,
циркуляционных водоводов охлаждения конденсаторов, из водяных тепловых сетей или подпиточной линии, а также непригодным для использования конденсатом из систем потребителей.
Продувка кондесатопроводов паром не допускается.
Промывку конденсатопроводов так же, как и промывку водяных тепловых сетей, следует
производить гидропневматическим способом до полного осветления дренируемой воды. Температура воды, используемой для промывки, не должна превышать 40°С.
После промывки конденсатопроводы следует полностью освободить от промывочной воды и
заполнить конденсатом или умягченной деаэрированной водой.
После заполнения конденсатопровода конденсатом или умягченной деаэрированной водой
следует произвести этой водой контрольную промывку, во время которой химическими анализами проверяется качество исходной и сбрасываемой воды. Контрольная промывка продолжается до тех пор, пока качество сбрасываемой воды будет удовлетворять установленным требованиям.
207
5.2.4. Пуск систем теплопотребления паровой сети
Системы теплопотребления до подключения их к тепловой сети должны быть промыты гидропневматическим способом и вода из них спущена, после чего следует продуть систему паром.
Подключение системы теплопотребления к паровой сети следует производить плавным открытием задвижки на тепловом пункте при открытой продувочной арматуре у теплоприемников системы.
По мере прогрева паропроводов и появления сухого пара дренажи закрываются. После закрытия последнего дренажа задвижка на тепловом пункте открывается полностью и оборудование теплового пункта ставится под полное рабочее давление. Далее включаются постоянные
дренажи через конденсатоотводчики.
Регулирование давления паровой системы должно производиться таким образом, чтобы при
расчетном расходе пара все избыточное давление гасилось только на тепловых пунктах потребителей, а выходные задвижки на источнике тепловой энергии и ответвлениях сети были полностью открыты.
Избыточное давление на тепловых пунктах должно гаситься с помощью редукторов.
Постоянное регулирование давления пара запорной арматурой не допускается.
Контрольные вопросы к темам 5.1 и 5.2.
№
п/п
1.
2
3
Вопрос
Ответ
Консультации
С кем должна быть согласована Про- А. С главным инженером ОАО
грамма пуска водяных тепловых сетей? «Примгенерация».
Стр. 226
В. С директором источника тепловой энергии (ТЭС или котельной).
С. С главным инженером источника тепловой энергии (ТЭС или котельной).
D. С директором организации,
эксплуатирующей тепловые сети
(ОЭТС).
Е. С бригадиром пусковой бригады.
С чего начинается пуск водяной тепло- А. С гидравлического испытания Стр. 226
сети.
сети?
В. С заполнения тепловой сети водой.
С. С опорожнения тепловой сети.
D. С ремонтных работ на тепловой
сети.
Е. С Деаэрации сетевой воды.
При какой температуре воды следует А. Не ниже 700С.
Стр. 226
0
заполнять трубопроводы тепловой се- В. Не выше 80 С.
ти?
С. Не ниже 800С.
D. Не выше 70С
Е. Холодной водой не ниже 200С.
208
4
5
6
7.
8.
Каким способом следует производить А. Гидропневматическим способом.
промывку систем теплопотребления?
В. Химическим.
С. Пневматическим.
D. Гидравлическим.
Е. Любым способом.
Из каких основных этапов состоит пуск А. Прогрев и продувка паропровопаровой тепловой сети? (ненужное за- дов.
черкнуть).
В. Дренирование и сбор конденсата пара.
С. Подготовка и проведение гидравлических испытаний.
D. Заполнение и промывка конденсатопроводов.
Е. Подключение систем теплопотребления к паровой сети.
А. После открытия всех задвижек
Когда можно прогревать паропровод?
на паропроводе.
В. После визуального осмотра паропровода.
С. После составления Программы
пуска паропровода.
D. После капитального ремонта
паропровода.
Е. После удаления скопившегося в
паропроводе конденсата.
Допускается ли продувка кондесато- А. Допускается.
проводов паром?
В. Допускается в исключительных
случаях.
С. Не допускается.
D. Допускается паром низкого
давления.
Е. Допускается паром высокого
давления.
Каким устройством должно гаситься А. С помощью регулирующей заизбыточное давление на тепловых движки.
пунктах?
В. С помощью редукторов.
С. С помощью регулирующего
клапана.
D. С помощью предохранительного клапана.
Е. С помощью специального вентиля.
Стр. 226
Стр. 226
Стр. 226
Стр. 226
Стр. 226
209
Тема 5.3. Ликвидация технологических нарушений (повреждений) в тепловых сетях
5.3.1. Задачи и организация противоаварийных работ
Задачей персонала организации, эксплуатирующей тепловые сети (ОЭТС) при возникновении технологического нарушения (повреждения) в тепловой сети является возможно быстрое
обнаружение повреждения и ограничение его распространения (локализация), срочный ремонт
или замена вышедших из строя трубопроводов и оборудования, постановление в кратчайший
срок нормального теплоснабжения потребителей тепловой энергии.
В случаях, когда для устранения повреждения трубопроводов или оборудования требуется
продолжительное время, персонал ОЭТС должен использовать резервные аварийные перемычки, а также резервные источники тепловой энергии с тем, чтобы продолжительность перерыва в
подаче тепловой энергии потребителям была минимальной.
Для выполнения работ по ликвидации аварий и крупных повреждений на трубопроводах и
оборудовании в организации, эксплуатирующей тепловые сети (ОЭТС) приказом директора
должны быть созданы аварийно-восстановительные бригады (АВБ) из числа ремонтного персонала. В крупных организациях, эксплуатирующих тепловые сети АВБ могут создаваться в каждом эксплуатационном районе.
В оперативном отношении аварийно-восстановительной бригады (АВБ) подчиняются диспетчеру ОЭТС (дежурному инженеру эксплуатационного района), а в административном —
главному инженеру ОЭТС (начальнику эксплуатационного района).
Количество АВБ в ОЭТС и эксплуатационных районах, их состав, а также табель закрепляемых за каждой из них парка машин и механизмов, инструментов и приспособлений утверждаются директором ОЭТС.
Аварийно-восстановительную бригаду возглавляет мастер, назначаемый приказом директора
организации, эксплуатирующей тепловые сети (ОЭТС). Руководитель АВБ отвечает за правильную и безопасную организацию работ персонала бригады, за сроки выполнения и качество
работ. В состав АВБ включаются слесари, газоэлектросварщики, экскаваторщики, автокрановщики, машинисты передвижных электростанций, а также шоферы оперативных и аварийных
автомашин.
Персонал аварийно-восстановительной бригады (АВБ) и закрепленные за ней машины для
ликвидации повреждений должны находиться в постоянной круглосуточной готовности.
Дежурство АВБ организуется круглосуточно, посменно.
При приемке и сдаче смен аварийно-восстановительной бригаде необходимо проверять
наличие и исправность инструмента, оборудования, механизмов и машин согласно утвержденному табелю.
При возникновении аварий и крупных повреждений персонал АВБ одного эксплуатационного района может привлекаться для их ликвидации в другие эксплуатационные районы по распоряжению диспетчера организации, эксплуатирующей тепловые сети (ОЭТС).
Привлечение аварийно-восстановительной бригады (АВБ) к работам, не связанным с ликвидацией аварий и крупных повреждений, производится только по указанию руководства ОЭТС
через диспетчера ОЭТС.
В каждом организации, эксплуатирующей тепловые сет (эксплуатационном районе) должна
быть составлена местная эксплуатационная инструкция, утвержденная главным инженером
ОЭТС, с четко разработанным оперативным планом действий при технологическом нарушении
(аварии, повреждении) на любой тепломагистрали применительно к местным условиям и коммуникациям сети, предусматривающая порядок отключения магистралей, ответвлений от них и
210
абонентских сетей, возможные переключения для подачи тепловой энергии потребителям от
других магистралей. К местной инструкции должны быть приложены схемы возможных аварийных переключений между магистралями. Для подготовки схем должны быть рассчитаны
изменения напоров и расходов в разных точках сети в зависимости от пропускной способности
оставшихся в работе магистралей. Схема и расчет должны предусматривать минимально допустимую циркуляцию воды в системах отопления.
Схемы резервирования должны предусматривать использование средств автоматического
поддержания заданных параметров теплоносителя при нормальном и аварийных режимах,
обеспечивающих защиту от повышения давления сверх допустимого и опорожнения сетей и
систем теплопотребления, а также от поступления перегретой воды в сеть смешанной воды после насосных станций смешения.
В зависимости от местных климатических условий, утепленности и конструкций зданий
должны быть определены длительность отключения отдельных зданий и участков сети в зависимости от температуры наружного воздуха без спуска воды и условия, при которых требуется
опорожнение системы отопления.
К расчету должен быть приложен график очередности отключений и наполнений участков
тепловой сети и отопительных систем при, разработанных вариантах аварийных режимов.
Должна быть разработана схема изменения работы теплофикационного оборудования источника тепловой энергии в аварийных ситуациях.
Для каждого секционированного участка тепломагистралей должна быть проверена плотность отключающей арматуры и установлена возможность спуска из него воды, а также фактическая скорость его опорожнения и наполнения.
Все рабочие места оперативного персонала организации, эксплуатирующей тепловые сети
(ОЭТС) должны быть обеспечены инструкциями по ликвидации технологических нарушений,
которые определяют порядок действий дежурного персонала при технологических нарушениях.
С персоналом эксплуатационных районов и дежурными инженерами районов должны регулярно, не реже одного раза в квартал, проводиться тренировки с отработкой четкости, последовательности и быстроты выполнения противоаварийных операций.
Ликвидация технологических нарушений в тепловых сетях производится под руководством
дежурного диспетчера ОЭТС или дежурного инженера района в зависимости от способа оперативного управления поврежденным оборудованием.
Дежурный диспетчер организации, эксплуатирующей тепловые сети несет полную ответственность за ликвидацию аварийного положения, единолично принимая решения и осуществляя мероприятия по восстановлению нормального режима в том числе и в случае нахождения
на диспетчерском пункте лиц руководящего административно-технического персонала.
При этом распоряжения указанных лиц, не соответствующие намеченному диспетчерскому
плану ликвидации технологического нарушения, являются для диспетчера только рекомендательными, которые он имеет право не выполнять, если считает их неправильными.
Находящиеся на диспетчерском пункте лицо руководящего административно-технического
персонала имеет право взять руководство ликвидации технологического нарушения на себя или
поручить руководство другому лицу, если считает действия диспетчера неправильными.
Передача руководства ликвидацией технологического нарушения должна быть оформлена в
оперативном журнале дежурного диспетчера.
Распоряжения дежурного диспетчера по вопросам, входящим в его компетенцию, должны
выполняться немедленно и безоговорочно, за исключением распоряжений, угрожающих безопасности людей и сохранности оборудования. Ответственность за необоснованную задержку
211
выполнения распоряжения диспетчера несут лица, не выполнившие распоряжение, а также руководители, санкционировавшие это невыполнение.
Указания начальников районов и служб организации, эксплуатирующей тепловые сети
(ОЭТС), а также руководства источника тепловой энергии по вопросам, входящим в компетенцию дежурного диспетчера ОЭТС, выполняются дежурным персоналом только по согласованию с дежурным диспетчером ОЭТС.
При ликвидации технологического нарушения оперативному персоналу обеспечивается первоочередная связь, в случае необходимости прерываются остальные переговоры, другим лицам
запрещается использовать оперативные диспетчерские каналы связи.
Во время ликвидации технологического нарушения на диспетчерском пункте ОЭТС и района
имеют право находиться лишь лица, непосредственно участвующие в ликвидации технологического нарушения, и лица руководящего административно-технического персонала. Список таких лиц утверждается директором ОЭТС.
5.3.2. Мероприятия по обнаружению и предотвращению развития технологических
нарушений (повреждений) в тепловой сети
Наиболее характерным признаком возникновения технологического нарушения в тепловой
сети является понижение давления в трубопроводах, для поддержания которого требуется многократное увеличение подпитки (в три-четыре раза и более нормальной).
При увеличении подпитки тепловой сети сверх нормы дежурный диспетчер ОЭТС на время
отыскания места утечки обязан обеспечить нормальный гидравлический режим. В крайнем
случае во избежание опорожнения систем теплопотребления он должен с разрешения главного
инженера организации, эксплуатирующей тепловые сети (ОЭТС) дать указание о подпитке сети
технической недеаэрированной водой, о чем после прекращения подпитки следует составить
акт, в котором указывается количество сырой воды (м3), использованной для подпитки, и причина перевода подпитки на сырую воду.
Для ускорения обнаружения и локализации повреждения должен быть максимально использован имеющийся в распоряжении дежурного диспетчера транспорт технической помощи, который должен быть направлен в район немедленно после получения сведений о повреждении.
Независимо от масштаба повреждения и величины утечки в течение всего периода отыскания места повреждения необходимо поддерживать нормальный эксплуатационный или разработанный аварийный режим тепловой сети, то есть давление в сети, заданное диспетчером, и
температуру воды. Для этого должны использоваться все подпиточные средства и в том числе
подпитка сети технической недеаэрированной водой.
При возникновении повреждения на каком-либо участке магистрали следует использовать
соединительные перемычки между смежными магистралями для переключения нагрузки на неповрежденную магистраль по заранее разработанным схемам.
При повреждении магистрали в районе, снабжаемом тепловой энергией от двух источников
тепловой энергии, следует использовать перемычки между магистралями смежных районов для
обеспечения полного или частичного теплоснабжения потребителей, подключенных к поврежденной магистрали.
При недостатке тепловой мощности индивидуального теплового пункта следует дать указание потребителям о временном отключении систем горячего водоснабжения и частичном отключении систем вентиляции на промышленных предприятиях и в общественных зданиях; список таких объектов, которые могут быть отключены, должен быть заранее составлен и согласован с потребителями тепловой энергии.
212
При вынужденном длительном отключении отопительных систем при низкой температуре
наружного воздуха для предотвращения их замерзания необходимо обеспечить своевременное
полное освобождение их от воды (полное опорожнение).
При отключении в зимнее время участков тепловой сети, паро- и конденсатопроводов необходимо обеспечить полное их опорожнение, обращая особое внимание на спуск воды из дренажных устройств, наиболее подверженных замерзанию.
О возникновении технологического нарушения дежурный диспетчер организации, эксплуатирующей тепловые сети (ОЭТС) (дежурный инженер района), не задерживая работ по ликвидации технологического нарушения, обязан сообщить главному диспетчеру ОЭТС и руководству ОЭТС.
Главный диспетчер ОЭТС и руководство ОЭТС должны сообщить о технологическом нарушении диспетчеру ОАО «Примгенерация» и другим лицам по списку, утвержденному директором организации, эксплуатирующей тепловые сети (ОЭТС); муниципальному органу и органам
милиции для принятия дополнительных мер безопасности и при необходимости для оповещения населения через сеть радиовещания о требуемых мерах безопасности.
При получении сигнала (сообщения) о технологическом нарушении (повреждении) дежурный диспетчер ОЭТС (дежурный инженер района) обязан:
уточнить у сообщившего лица координаты места повреждения (подробный адрес, ориентиры
и т.д.), выяснить, по возможности, какой элемент тепловой сети поврежден, характер повреждения;
немедленно направить к мосту повреждения аварийно-восстановительную бригаду (АВБ),
сообщив руководителю АВБ все имеющиеся сведения о характере повреждения, ориентировочном наборе материалов, перечне машин и механизмов, необходимых для ликвидации повреждения;
сообщить о случившемся руководству эксплуатационного района организации, эксплуатирующей тепловые сети (ОЭТС), в котором произошло повреждение;
немедленно принять меры к ограждению места повреждения, установлению предупредительных плакатов, а при ограниченной видимости — красных фонарей для предотвращения
несчастных случаев с пешеходами и автотранспортом (ограждения, фонари, плакаты должны
постоянно находиться в аварийной автомашине);
выставить дежурных на поврежденных участках бесканальной прокладки, особенно с песчаными грунтами, где возможны размывы грунта на значительной площади;
получив точную информацию о характере и месте повреждения, принять срочные меры по
отключению поврежденного участка тепловой сети;
принять меры по ликвидации повреждения и по предотвращению развития аварийной ситуации (по локализации повреждения) и усугубления ее последствий и восстановлению нормального режима работы тепловой сети;
записывать на магнитофон все оперативные переговоры по ликвидации повреждения, начиная с момента получения сигнала о повреждении;
вести записи о всех действиях в оперативном журнале.
Аварийно-восстановительная бригада (АВБ) по прибытии на место повреждения поступает в
распоряжение лица, ответственного за ликвидацию технологического нарушения.
Лицо, ответственное за ликвидацию технологического нарушения, отдает распоряжение членам бригады только через руководителя АВБ.
Руководство организации, эксплуатирующей тепловые сети (ОЭТС) или эксплуатационного
района обязано предупредить, а при необходимости вызвать ответственных представителей
213
других организаций, имеющих подземные коммуникации в месте повреждения, и согласовать с
ними, а также с местными административными органами разрытие траншей и котлованов, необходимое для ликвидации повреждения.
Если работа по ликвидации повреждения по своему объему не может быть выполнена силами аварийно-восстановительной бригады (АВБ), руководитель АВБ должен доложить об этом
ответственному за ликвидацию технологического нарушения лицу или диспетчеру, которое в
этом случае обязано принять меры по привлечению дополнительной рабочей силы и механизмов.
Ответственный за ликвидацию технологического нарушения обязан через функциональные
отделы и службы ОЭТС обеспечить АВБ необходимыми материалами, машинами, механизмами, а также соответствующей технической документацией.
Работы по ликвидации технологического нарушения ведутся круглосуточно. Приемка и сдача смены во время ликвидации технологического нарушения запрещается. Пришедший на смену оперативный персонал используется по усмотрению лица, руководящего ликвидацией технологического нарушения.
При затянувшейся ликвидации технологического нарушения в зависимости от ее характера
допускается сдача смены по разрешению главного инженера организации, эксплуатирующей
тепловые сети (ОЭТС).
Все переключения в аварийных условиях производятся оперативным (оперативноремонтным) персоналом в соответствии с требованиями правил техники безопасности и инструкции по производству оперативных переключений, которая должна иметься в ОЭТС, при
обязательном применении всех защитных средств.
Для предотвращения и ликвидации технологических нарушений на насосно-подкачивающих
станциях, эксплуатирующихся без постоянного дежурного персонала, должны использоваться
устройства автоматики и телемеханики.
При производстве самостоятельных действий во время ликвидации технологических нарушений на телеуправляемых насосно-подкачивающих станциях дежурный инженер района, выполняющий операции с помощью телемеханики, должен обеспечить согласованность своих
действий с начальником смены источника тепловой энергии через диспетчера ОЭТС.
Включение отремонтированного после повреждения участка тепловой сети производится
после приемки работ начальником эксплуатационного района (или главным инженером района). Включение осуществляет персонал района под руководством диспетчера ОЭТС.
Для быстрого выполнения работ по ликвидации технологических нарушений каждый эксплуатационный район должен располагать необходимым запасом арматуры и материалов. В
районе также должны храниться патрубки труб и отводы различных диаметров. Установленная
в сети арматура должна быть однотипной по длине и фланцам.
При наличии удобных транспортных связей аварийный запас задвижек диаметром 300 мм и
выше и сальниковых компенсаторов диаметром 250 мм и выше для нескольких эксплуатационных районов может по усмотрению руководства организации, эксплуатирующей тепловые сети
(ОЭТС) храниться в одном месте (на центральном складе ОЭТС.
Аварийный запас материалов каждого эксплуатационного района ОЭТС должен быть размещен в двух местах: основная часть должна храниться в кладовой эксплуатационного района,
а некоторое количество аварийного запаса (расходного) должно находиться в специальном
шкафу в непосредственном распоряжении дежурного инженера района.
Запас материалов, который находится в распоряжении дежурного инженера района, расходуется по мере необходимости для проведения текущих ремонтов и технического обслуживания.
214
Израсходованные материалы должны быть восполнены в течение 24 ч. Запас арматуры и материалов для каждого эксплуатационного района устанавливается главным инженером ОЭТС.
При технологических нарушениях, вызывающих резкие изменения гидравлического режима
источника тепловой энергии (понижение давления в подающем и обратном коллекторах, угрожающее нарушением теплоснабжения всего района; увеличение подпитки до значения, превышающего производительность подпиточных устройств; значительное повышение расхода сетевой воды в поврежденной тепломагистрали), диспетчер ОЭТС должен отдать команду начальнику смены источника тепловой энергии на отключение всей магистрали.
После ликвидации технологического нарушения для расследования должны быть подготовлены необходимые технологические схемы, ленты регистрирующих приборов, выписки из оперативных документов, объяснения персонала, ленты магнитофонов.
Материалы, необходимые для расследования, готовит руководитель того участка организации, эксплуатирующей тепловые сети (ОЭТС), где произошло технологическое нарушение,
совместно с инспектором по технике безопасности и главным инженером ОЭТС.
5.3.3. Подготовка и введение графиков ограничения и отключений потребителей
тепловой энергии при аварийных ситуациях
Ограничение и отключения потребителей тепловой энергии применяются при возникновении недостатка тепловой мощности на источнике тепловой энергии в целях локализации аварийных ситуаций и предотвращения их развития, сохранения гидравлических и тепловых режимов, обеспечивающих устойчивое функционирование системы централизованного теплоснабжения, во избежание недопустимых условий работы оборудования.
С целью своевременного и организованного введения аварийных режимов ОЭТС должны
разрабатываться графики ограничения и отключений потребителей (абонентов).
Графики ограничения и отключений формируются на основании двусторонних актов аварийной и технологической брони теплоснабжения, составляемых ОАО «Примгенерация» совместно с потребителями тепловой энергии, в зависимости от схемы теплоснабжения потребителей с учетом местных условий.
Потребители располагаются в графиках ограничения и отключений по очередям в порядке
их ответственности, сначала наименее ответственные, затем наиболее ответственные.
Графики ограничения и отключений потребителей должны содержать перечень потребителей, значения ограничиваемой тепловой нагрузки по каждой очереди, размеры технологической
и аварийной брони по каждому потребителю, фамилии должностных лиц и оперативного персонала предприятий, ответственных за введение отключений и ограничений, номера их телефонов.
Графики ограничения и отключений потребителей независимо от форм собственности последних составляются, утверждаются и вводятся с 1 октября текущего года и действуют до 1
октября следующего года.
Ограничение и отключения потребителей применяются в случаях:
понижения температуры наружного воздуха в отопительный период ниже расчетных для
проектирования систем отопления значений на срок более 2 суток;
непредвиденного возникновения недостатка топлива на источнике тепловой энергии;
возникновения недостатка тепловой мощности вследствие останова или выхода из строя основного теплогенерирующего оборудования тепловой энергии (паровых и водогрейных котлов,
водоподогревателей и другого оборудования), требующих длительного (более одних суток)
восстановления;
215
нарушения или угрозы нарушения гидравлического режима тепловой сети по причине сокращения расхода подпиточной воды из-за неисправности оборудования в схеме подпитки или
химводоочистки, а также прекращения подачи воды на источник тепловой энергии от городской системы водоснабжения;
нарушения гидравлического режима тепловой сети по причине прекращения электропитания
сетевых и подпиточных насосов на источнике тепловой энергии и подкачивающих насосов на
тепловой сети;
повреждения нерезервируемых магистральных и распределительных тепловых сетей (разрывы труб, разгерметизация соединений, повреждения арматуры, компенсаторов), требующие отключения отдельных участков сети или магистралей.
Размер ограничиваемой нагрузки потребителей по сетевой воде или пару определяется исходя из конкретных нарушений, происшедших на источнике тепловой энергии или в тепловых
сетях, от которых питаются потребители.
Размер ограничиваемой нагрузки потребителей устанавливается организацией, эксплуатирующей тепловые сети (ОЭТС) по согласованию с органами исполнительной власти города,
населенного пункта.
Допустимость перерывов в подаче тепловой энергии и возможные значения и продолжительность ограничений в подаче тепловой энергии потребитель определяет самостоятельно при
проектировании объекта, о чем он сообщает ОЭТС в заявке на получение технических условий
на присоединение к тепловой сети. Это должно найти отражение в договоре теплоснабжения.
По всем промышленным потребителям, подлежащим включению в график ограничения и
отключений, ОЭТС совместно с потребителями должны быть составлены акты технологической и аварийной брони теплоснабжения.
Технологическая и аварийная брони теплоснабжения подсчитываются раздельно.
Технологической броней теплоснабжения считаются значения нагрузки или расхода тепловой энергии, которые обеспечивают предприятию нормальное завершение текущего технологического процесса производства. При этом указывается время в часах, необходимое для завершения технологического процесса, по истечении которого может быть произведено отключение
соответствующих установок.
Аварийной броней считается нагрузка или расход тепловой энергии (при частичной или
полной остановке технологического процесса), обеспечивающие безопасность жизни людей,
сохранность оборудования, технологического сырья, продукции и средств пожарной охраны.
Составление актов технологической и аварийной брони должно основываться на представляемых потребителями тепловой энергии перечне непрерывных технологических процессов с
указанием минимального времени, необходимого для их завершения без порчи продукции и
оборудования; режимных картах на циклические технологические процессы; паспортных данных и эксплуатационных инструкциях на оборудование, подтверждающих недопустимость внезапного прекращения теплоснабжения; проектных и фактических схемах теплопотребляющих
установок.
Тепловые нагрузки горячего водоснабжения, отопления, вентиляции, кондиционирования в
аварийную и технологическую брони не включаются, если их отключение не влияет на безопасность людей или технологический процесс, но вызывает аварий.
При вводе ограничения в отопительных период нагрузка отопления снижается до pазмеров
аварийной брони, обеспечивающей поддержание температуры воздуха внутри помещений не
ниже плюс 5С.
216
В период, когда отопительная нагрузка отключена, тепловые нагрузки (расходы теплоносителя) снижаются до размеров, определенных в каждом конкретном случае в зависимости от характеристики потребителя.
Разработка графиков ограничения и отключений потребителей тепловой энергии осуществляется организацией, эксплуатирующей тепловые сети (ОЭТС) на основе представленных потребителями данных о допустимости перерывов в подаче тепловой энергии и возможных значениях и продолжительности ограничения в подаче тепловой энергии, списков теплопотребляющих установок потребителей, не допускающих перерывов в подаче тепловой энергии, размеров аварийной и технологической брони для них.
Графики ограничения и отключений должны храниться у потребителей тепловой энергии и в
организации, эксплуатирующей тепловые сети (ОЭТС) вместе с договором теплоснабжения, а
также находиться на рабочих местах у оперативного персонала и ответственных лиц ОЭТС и
потребителей.
Ограничению отдельных потребителей тепловой энергии по графикам должна предшествовать передача части тепловых нагрузок на резервные перемычки, а также централизованное
ограничение путем снижения на источнике тепловой энергии температуры воды, поступающей
в тепловую сеть до 70С.
В случае, если все принятые меры оказываются недостаточными, должны вводиться в действие графики ограничения и отключений потребителей.
В случае возникновения технологических нарушений в тепловых сетях или на источнике
тепловой энергии и необходимости принятия безотлагательных мер потребители тепловой
энергии могут быть отключены по распоряжению диспетчера ОЭТС или начальника смены источника тепловой энергии немедленно с последующим оповещением потребителей о причинах
и продолжительности отключения. Об отключении потребителей должно быть немедленно сообщено руководству организации, эксплуатирующей тепловые сети ОЭТС, руководству источника тепловой энергии и диспетчеру ОАО «Примгенерация».
В случае получения распоряжения руководства ОАО «Примгенерация» о введении графика
ограничения или отключений потребителей диспетчер ОАО «Примгенерация» немедленно передает его для исполнения дежурному диспетчеру организации, эксплуатирующей тепловые
сети (ОЭТС) и начальнику смены источника тепловой энергии, на котором вводится ограничение.
Введение в действие графиков ограничения и отключений потребителей производится путем
передачи персоналом ОЭТС дежурному персоналу соответствующих потребителей тепловой
энергии, а при отсутствии такого персонала на имя руководства предприятия—телефонограммы с указанием значения снижения потребления тепловой энергии и времени начала и окончания ограничения.
Об ограничениях по отпуску тепловой энергии потребители должны быть извещены организацией, эксплуатирующей тепловые сети:
при возникновении дефицита тепловой мощности и отсутствии соответствующих резервов
на источнике тепловой энергии за 10 ч до начала ограничений;
при дефиците топлива за 24 ч до начала ограничений.
На период действия ограничений руководство организации, эксплуатирующей тепловые сети
(ОЭТС) обязано обеспечить в эксплуатационных районах строгий контроль за отпуском тепловой энергии в установленных объемах и требуемого качества по показаниям приборов, персонал ОЭТС должен организовать контроль за соблюдением ограничений на местах.
217
Число лиц, осуществляющих контроль, а также распределение предприятий между ними
должно быть заранее определено распоряжением по ОЭТС. Контролирующее лицо обязано добиться от потребителя тепловой энергии, нарушающего установленный режим ограничений,
обязательного выполнения графика ограничения и отключений.
При невыполнении потребителем тепловой энергии распоряжения о введении ограничения
или отключений персоналу ОЭТС предоставляется право производить частичное или полное
отключение потребителя.
При этом не допускается полное отключение потребителей, которые не терпят перерывов в
подаче тепловой энергии (взрывоопасные, пожароопасные).
Потребитель тепловой энергии обязан беспрепятственно допускать в любое время суток
представителя организации, эксплуатирующей тепловые сети (ОЭТС) ко всем пунктам и теплоиспользующим установкам для контроля за выполнением заданных ограничений и отключений.
Тема 5.4. Ремонт тепловых сетей
5.4.1. Основные положения по проведению текущего и капитального ремонтов
тепловых сетей.
Ремонт тепловой сети представляет собой комплекс технических мероприятий, направленных на поддержание или восстановление первоначальных эксплуатационных качеств тепловой
сети и входящих в нее оборудования и сооружений.
Ремонт тепловой сети подразделяется на:
текущий ремонт, к которому относятся работы по систематическому и своевременному
предохранению отдельных элементов оборудования и конструкций тепловой сети от преждевременного износа путем проведения профилактических мероприятий и устранения мелких неисправностей и повреждений;
капитальный ремонт, в процессе которого восстанавливается изношенное оборудование и
конструкции или они заменяются более прочными и экономичными, улучшающими эксплуатационные качества ремонтируемой сети.
Ремонтные работы, которые по своему характеру не отличаются от текущего ремонта, но
проводятся на данном участке тепловой сети одновременно с капитальным ремонтом, относятся к капитальному ремонту.
Объем ремонтных работ по каждому эксплуатационному району организации, эксплуатирующей тепловые сети (ОЭТС), определяется с учетом дефектов, выявленных в процессе эксплуатации, а также на основании данных испытаний, аварийных вскрытий, диагностических работ
и ревизий.
Выявленные в процессе эксплуатации дефекты в зависимости от их характера и возможного
влияния на надежность и экономичность работы устраняются немедленно или в период капитального и текущего ремонтов. Во всех случаях должны быть приняты меры, предупреждающие развитие процесса разрушения конструкций, трубопроводов и оборудования.
Работы по текущему ремонту тепловой сети должны производиться регулярно в течение года по графику, составленному начальником эксплуатационного района и утвержденному главным инженером ОЭТС.
Повреждения аварийного характера, нарушающие условия безопасной эксплуатации тепловой сети и присоединений потребителей или могущие привести к разрушению тепловой сети и
смежных конструкций, необходимо устранять немедленно.
Капитальный ремонт и проводимые одновременно с ним работы по текущему ремонту
должны производиться в летний период по заранее составленному для каждой магистрали и
218
эксплуатационному району в целом плану-графику, утвержденному главным инженером энергосистемы и согласованному с местными органами власти.
График ремонтных работ должен, как правило, составляться из условия поочередного ремонта магистральных теплопроводов. Ремонт ответвлений следует производить одновременно с
ремонтом соответствующей магистрали.
Текущий и капитальный ремонты тепловых пунктов и систем теплопотребления абоненты
должны производить самостоятельно по плану-графику, увязанному по срокам выполнения с
графиком ремонта тепловой сети ОЭТС.
Объем и план-график ремонтных работ, производимых потребителями, должны быть согласованы с эксплуатационным районом организации, эксплуатирующей тепловые сети (ОЭТС).
При составлении плана-графика ремонтных работ по каждому эксплуатационному району
ОЭТС должны быть приняты реальные минимальные сроки окончания работ по текущему и
капитальному ремонтам с тем, чтобы не допускать длительных перерывов горячего водоснабжения.
Длительность отключения потребителей горячего водоснабжения устанавливается местными
органами власти по согласованию с ОЭТС.
Отключение потребителями своих систем теплопотребления на ремонт не одновременно с
ремонтом тепловых сетей производится только с разрешения местных органов власти и по согласованию с ОЭТС.
Мелкий профилактический ремонт оборудования тепловых сетей (устранение течи и парений из сальниковых уплотнений и т.п.) производится в процессе эксплуатации.
Для обнаружения утечек воды из тепловой сети и систем теплопотребления, а также замены
приборов учета и регулировочной аппаратуры отключение участков сети и тепловых пунктов
допускается при температуре наружного воздуха не ниже минус 15°С на срок до 4 часов.
Отключение отдельных участков тепловой сети и абонентских систем теплопотребления для
проведения мелких профилактических ремонтов может производиться при наружной температуре выше минус 10°С на срок не более 8 часов. Отключения при более низких температурах
допускается только в аварийных случаях.
Для сокращения до минимума продолжительности ремонта все ремонтные работы должны
быть организованы с максимальным использованием машин, механизмов и приспособлений,
повышающих производительность труда и уменьшающих потребность в отвлечении персонала
от работ по текущей эксплуатации тепловой сети.
Для проведения ремонтных работ эксплуатационные районы ОЭТС должны иметь в своем
распоряжении механизмы и оборудование. В зависимости от местных условий количество и
номенклатура оборудования и механизмов могут изменяться по усмотрению главного инженера
организации, эксплуатирующей тепловые сети (ОЭТС).
При наличии в составе ОЭТС службы ремонта с ремонтным цехом и механической мастерской оборудование и механизмы должны, как правило, находиться в ведении этой службы.
5.4.2. Организация текущего и капитального ремонтов тепловой сети
До начала ремонта в эксплуатационном районе ОЭТС должны быть подготовлены все необходимые для работы чертежи и документы на производство вскрытий по трассе теплопроводов,
согласованные со всеми заинтересованными организациями.
До начала работ следует подготовить и отремонтировать необходимый инструмент, приспособления и механизмы, а также полностью обеспечить установленный объем работ материалами и запасными частями. При хранении запасных частей и запасного оборудования следует
219
обеспечить их защиту от повреждений и коррозии. Снятие оборудования или отдельных его деталей с временно бездействующие участков тепловой сети для использования его на ремонтируемых участках не допускается.
Капитальный и текущий ремонты тепловых сетей производятся специально комплектуемыми ремонтными бригадами. При комплектации бригад следует, по возможности, использовать
эксплуатационный персонал на обслуживаемых им участках.
Руководство ремонтной бригадой возлагается на мастера эксплуатационного района ОЭТС.
Общее руководство ремонтными работами в каждом эксплуатационном районе осуществляет начальник района.
При наличии в составе организации, эксплуатирующей тепловые сети (ОЭТС), ремонтной
службы общее руководство ремонтными работами возлагается на начальника этой службы, а
руководство ремонтными бригадами — на мастеров ремонтного цеха и в летний период, кроме
того, на мастеров эксплуатационных районов, которым, как правило, должен поручаться ремонт обслуживаемых ими участков.
Контроль за качеством ремонта во всех случаях остается функцией начальника и мастера
эксплуатационного района.
Во время проведения ремонтных работ, связанных со вскрытием сети и разборкой оборудования, следует проверять наличие и соответствие существующих схем, эскизов и чертежей в
паспортах с фактическим состоянием сетей и оборудования.
При проведении ремонтных работ следует строго соблюдать требования правил техники
безопасности, относящихся к выполнению работ, а также ограждению ремонтируемого участка.
Персонал, не сдавший экзаменов по правилам техники безопасности, к ремонтным работам не
допускаются.
Работы по ремонту тепловых сетей и связанные с ними переключения проводятся по нарядам.
Наряды выдаются начальником или заместителем начальника того района организации, эксплуатирующей тепловые сети (ОЭТС), в ведении которого находится подлежащее ремонту
оборудование.
По окончании ремонтных работ закрытие наряда оформляется подписями ответственного
руководителя и допускающего лица. Экземпляр закрытого наряда возвращается начальнику
эксплуатационного района.
Все изменения в схемах тепловой сети и оборудовании, произведенные во время ремонта,
должны быть отражены в исполнительных чертежах, оперативных схемах и паспортах. В паспортах должен фиксироваться также объем работ, выполненный в период капитального ремонта.
Приемка тепловых сетей из капитального ремонта производится комиссией, возглавляемой
главным инженером ОЭТС, а из текущего ремонта — начальником эксплуатационного района.
При приемке тепловых сетей из капитального и текущего ремонтов проверяется выполнение
всех работ по ведомости объема работ, в которой должны быть сделаны отметки о качестве выполнения работ и о недоделках или полностью невыполненных работах.
На выполненные и принятые ремонтные работы должен быть составлен акт приемки, в котором отражается объем и характер произведенного ремонта по отдельным элементам оборудования.
Акты приемки из ремонта со всей технической документацией по ремонту и экземпляром
чертежей должны храниться в эксплуатационном районе или в производственно-техническом
отделе (ПТО) ОЭТС вместе с паспортами тепловой сети и соответствующего оборудования.
220
Включение теплопроводов в работу после ремонта производится по распоряжению дежурного диспетчера организации, эксплуатирующей тепловые сети (ОЭТС после закрытия наряда и
получения им личного сообщения от производителя работ (мастера, бригадира) об окончании
ремонтных работ и снятия людей. Включение теплопроводов после ремонта без получения сообщения об окончании работ и о снятии людей не допускается.
5.4.3. Оценка интенсивности процесса внутренней коррозии в тепловых сетях
с помощью метода "индикаторов коррозии"
1. В качестве индикаторов внутренней коррозии применяются стальные плоские пластины
толщиной 2-3 мм круглой формы, изготовленные из материала труб или из малоуглеродистой
стали Ст. 3. Пластины изготавливаются диаметром 40-60 мм. В центре пластин сверлится отверстие диаметром 12-15 мм для их крепления (рис. 5.1). На каждом индикаторе выбивается
номер.
Для установки индикаторов коррозии в
контрольных точках трубопровода ввариваются фланцевые штуцера dy=80-100
мм, закрывающиеся глухими фланцами,
на которых перпендикулярно плоскости
по центру привариваются стальные
стержни с резьбой на конце. На стержнях
крепятся индикаторы коррозии, как это
показано на рис. 5.2. Для периодического
выпуска воздуха к глухому фланцу приваривается штуцер диаметром 1/2", на
который устанавливается вентиль.
Индикаторы обмеряются с помощью
Рис. 5.1. Индикатор внутренней коррозии
штангенциркуля, после чего для каждого
индикатора
вычисляется
площадь
активиндикатора вычисляется площадь активной поверхности
(контактирующей
с сетевой
водой)
по
ной
поверхности
(контактирующей
с
сеформуле:
S=2 R (R + ) = 6,28 Rтевой
(R + )водой)
мм2, по формуле
где: R — радиус круглой пластины, мм;
 — толщина пластины.
Внутренняя поверхность пластины в расчетах не учитывается.
После обмера образцы очищаются от продуктов коррозии и обезжириваются следующим образом:
а) промываются в 0,5%-ном растворе соляной кислоты, ингибированной уротропином (3 г
уротропина на 1 л раствора);
б) промываются в 0,5%-ном растворе щелочи, нагретой до 60-70°С;
в) промываются в струе воды;
г) просушиваются в сушильном шкафу в течение 1 ч при температуре 105°С и затем охлаждаются при комнатной температуре;
д) обезжириваются последовательно промывкой в спирте и серном эфире. Вместо серного
эфира можно применять четыреххлористый углерод или другой растворитель (бензин и др.);
е) повторно просушиваются в течение 1/2 ч в сушильном шкафу при 105°С и охлаждаются в
эксикаторе с хлористым кальцием до комнатной температуры.
221
После обработки индикаторы взвешиваются на весах Т-4 с точностью 0,1 г. Результаты обмера, вычислений и взвешивания заносятся в журнал.
Подготовленные индикаторы завертываются в фильтровальную бумагу (каждый в
отдельности), на обертке надписывается номер пластины, значение активной поверхности индикатора, масса пластины в граммах.
Устанавливаются индикаторы коррозии в
контрольных точках сети персоналом ПЗК
совместно со слесарем, обслуживающим теплопроводы под руководством мастера участка в сроки, установленные планом, утвержденным главным инженером организации,
Рис. 5.2. Установка индикаторов коррозии
эксплуатирующей тепловые сети (ОЭТС).
в контрольной точке тепловой сети:
1--глухой фланец; 2--фланцевый штуцер; 3—
При установке положение индикаторов
стержень; 4--индикаторные пластины; 5--труба;
коррозии на стержне (см. рис. 5.2) фиксиру6--паронитовая прокладка; 7—фиксирующие
ется промежуточными стальными втулками и
втулки (Ст. 3); 8 - зажимная гайка; 9 – штуцер
закрепляется зажимной гайкой. В каждой
d = 1/2" с вентилем для выпуска воздуха
точке устанавливается по три индикаторных
пластины.
пластины. Глухой фланец с насаженными на стержень
пластинами осторожно устанавливается
на фланцевый штуцер и крепится с помощью болтов.
После установки индикаторов в журнал учета и обработки индикаторов внутренней коррозии заносятся:
дата установки индикатора;
точка установки;
номер индикаторной пластины, значение активной поверхности пластины, масса пластины;
место установки (порядковый номер) пластины на стержне (считая от глухого фланца).
После наполнения тепловой сети водой и в процессе эксплуатации через штуцер с вентилями
в контрольных точках должен периодически спускаться воздух.
Индикаторные пластины извлекаются после останова тепловой сети на ремонт. Снятие глухого фланца, извлечение его из штуцера и снятие со стержня пластин должно производиться
осторожно с тем, чтобы не повредить пластины с имеющимися на них продуктами коррозии.
Снятые образцы завертываются в бумагу (каждый в отдельности), на которой записывается
дата снятия, точка установки, положение пластины на стержне (считая от глухого фланца).
Индикаторные пластины подвергаются лабораторной обработке:
а) подсушиваются в эксикаторе с хлористым кальцием в течение 2-4 сут при комнатной температуре;
б) очищаются от продуктов коррозии деревянным скребком;
в) промываются в 5%-ном растворе ингибированной уротропином соляной кислоты при
комнатной температуре, а затем в струе воды с одновременным протиранием поверхности металла мягкой резиной до полного удаления продуктов коррозии;
г) высушиваются в термостате при температуре 105С в течение 1 ч;
д) охлаждаются в эксикаторе и взвешиваются на аналитических весах.
222
В журнал записывается масса индикаторной пластины после обработки, а также описывается
внешний вид пластины, отмечается состояние ее поверхности, наличие пленочной, точечной
или язвенной коррозии, глубина и диаметр каверн и другие характерные данные.
Интенсивность процесса коррозии определяется по среднесуточной потере массы, средней
для трех индикаторных пластин, отнесенной к их средней активной поверхности, по формуле
kp 
(m1ср  m  m 2ср )10 6
S ср T
г/(м2·сут),
где: m1cp--средняя масса трех пластин до установки их в контрольной точке тепловой сети, г;
m2cp средняя масса пластин после извлечения их из трубопровода и очистки от продуктов коррозии, г;
потеря массы некоррелированной пластины (средняя из трех) при кислотной обраm
ботке, г;
Scp --средняя активная поверхность индикаторных пластин, мм2;
Т --продолжительность пребывания индикаторов в трубопроводе, сут.
Средняя скорость (проницаемость) коррозии определяется по формуле:
П=0,047 kp мм/год.
Интенсивность процесса коррозии оценивается по средней скорости коррозии по табл. 5.1:
Табл. 5.1.
Скорость коррозии, мм/год
Оценка коррозионного процесса
От 0 до 0,02 вкл.
Незначительный
Св. 0,02 до 0,04 вкл.
Слабый
Св. 0,04 до 0,05 вкл.
Средний
Св. 0,05 до 0,2 вкл.
Сильный
Св. 0,2
Аварийный
5.4.4. Проведению осмотра теплопровода при вскрытии прокладки
Осмотр рекомендуется производить в последовательности с учетом следующих указаний:
а) характеристика участка сети включает назначение теплопровода, вид теплоносителя, температурный график работы сети и температуру в сети во время вскрытия, количество труб;
б) характеристика наружного покрытия трассы теплопровода дается непосредственно для
места вскрытия и для соседних участков на расстоянии 10-20 м в обе стороны (например, газон
с травяным покрытием, асфальт, утрамбованный грунт проезжей части и т.д.);
в) влажность грунта указывается ориентировочно (сильно увлажнен, средней влажности и
т.д.);
г) уровень грунтовых вод приводится по данным эксплуатации, отмечается также фактический уровень воды в момент осмотра места вскрытия и предполагаемые причины ее появления
(грунтовая вода, ливневая, сетевая, водопроводная и т.д.):
д) приводится конструкция и оценивается состояние дренажных труб и стыков, работоспособность дренажа определяется с помощью "поплавка", движение которого указывает на наличие протока воды в ближайшем дренажном колодце;
е) для канальной прокладки приводятся способ гидроизоляции канала, гидроизоляционный
материал, оценивается состояние гидроизоляции (наличие трещин, вспучивания, сползания,
грунта между слоями гидроизоляции);
223
ж) указываются тип и конструкция канала и состояние его строительных конструкций, дается оценка состояния плит перекрытия и стенок канала, характера разрушения элементов канала
и приводятся его причины;
з) при осмотре и оценке внутреннего состояния канала:
определяется наличие влаги (капельной или пленочной) на внутренней поверхности перекрытия стен и дна канала;
выявляются признаки затопления канала, определяется высота стояния воды в канале при затоплениях;
определяется толщина слоя илистых отложений в канале;
при расположении вблизи места вскрытия неподвижной щитовой опоры проверяется наличие и состояние отверстия в опоре для прохода воды, дренируемой по дну канала, оценивается
состояние изоляции труб в месте прохода через опору;
и) указывается тип теплоизоляционной конструкции (подвесная, засыпная, монолитная,
сборная и т.д.) и оценивается ее состояние (целостность);
к) указывается конструкция покровного слоя, количество слоев, материалы, оценивается состояние (наличие трещин, отслоений, степень увлажнения и т.д.);
л) указывается тип теплоизоляционного материала и вид изделия (маты, скорлупы, сегменты,
полуцилиндры и т.д.), дается оценка состояния материала (степень увлажнения, разрушение
штучных изделий, разложение материала);
м) указываются тип антикоррозионного покрытия по технической документации на данный
участок сети и фактический, количество слоев, клеющий состав для рулонных материалов; оценивается состояние покрытия, целостность, адгезия, изменение цвета и структуры, измеряется
толщина покрытия;
н) оценивается коррозионный процесс на трубах, определяются характер коррозии (пылевидная, пленочная, язвенная, электрокоррозия), наличие продуктов коррозии, толщина коррозионных пленок, глубина язв, каверн и т.д.; предполагаемая причина коррозионных процессов.
Трубы осматриваются со всех сторон. Особое внимание должно уделяться участкам снизу
труб и между ними; при этом рекомендуется пользоваться зеркалом.
Контрольные вопросы к темам 5.3 и 5.4.
№
п/п
1.
Вопрос
Ответ
Консультации
Кому подчиняются аварийно-восстано- А. Диспетчеру организации, эксвительной бригады (АВБ) в администра- плуатирующей тепловые сети
Стр. 226
(ОЭТС).
тивном отношении?
В. Дежурному инженеру эксплуатационного района
С. Главному инженеру организации, эксплуатирующей тепловые
сети (ОЭТС) и начальнику эксплуатационного района.
D. Диспетчеру ОАО «Примгенерация»
Е. Начальнику смены источника
тепла (ТЭС или котельной.
224
2
3
4
Что является наиболее характерным А. Уменьшение расхода сетевой Стр. 226
признаком возникновения технологиче- воды.
ского нарушения в тепловой сети?
В. Увеличение расхода сетевой
воды.
С. Увеличение скорости коррозии
трубопроводов.
D. Понижение температуры воды
в трубопроводе.
Е. Понижение давления в трубопроводах теплосети.
Что такое технологическая броня тепло- А. Значения нагрузки или расхода Стр. 226
тепловой энергии, которые обесснабжения?
печивают предприятию нормальное завершение текущего технологического процесса производства
В. Значения температуры или давления сетевой воды в трубопроводе подачи тепла.
С. Значения температуры или давления сетевой воды в обратном
трубопроводе.
D. Значение расхода теплоносителя в теплосети.
Е. Значение величины утечки из
теплосети.
Из какого условия должен составляться А. Из условия графика ремонтных Стр. 226
работ.
график ремонтных работ теплосети?
В. Из условия поочередного ремонта квартальных теплопроводов.
С. Из условия поочередного ремонта магистральных теплопроводов.
D. По заявке теплопотребителей.
Е. По приказу вышестоящей организации.
225
Комментарии к контрольным вопросам
К теме 1.1
1. А. Неправильно. В. Правильно. Отопительно-вентиляционная нагрузка отключается от потребителей при температуре наружного воздуха +8. С, D, Е. Неправильно. 2. А, В, С. Неправильно. D. Правильно. От температуры воздуха внутри помещения. Е. Неправильно. 3. А,
С, D. Правильно. В и Е. Неправильно. 4. А, В, С, D. Неправильно. Е. Правильно. Коэффициентом инжекции называется отношение расхода воды, подсасываемой (инжектируемой)
струйным насосом, к расходу воды через сопло струйного насоса. Этот коэффициент часто
также называют коэффициентом смешения. 5. А, В, С, D. Неправильно. Е. Правильно.
Основные преимущества воды как теплоносителя по сравнению с паром: большая удельная
комбинированная выработка электрической энергии на базе теплового потребления; сохранение конденсата на ТЭЦ, что имеет особенно важное значение для электростанций высокого
давления; возможность центрального регулирования однородной тепловой нагрузки или
опреде-ленного сочетания разных видов нагрузки при одинаковом отношении расчетных нагрузок у абонентов, что упрощает местное регулирование; более высокий КПД системы теплоснабжения вследствие отсутствия в абонентских установках потерь конденсата и пара,
имеющих место в паровых системах; повышенная аккумулирующая способность водяной системы. 6. А. Правильно. В, С, D, Е. Неправильно. 7. А и В.Неправильно. С. Правильно. Термическая нагрузка — электрическая мощность, расходуемая непосредственно на отопление помещения.
К теме 1.2
1. А, В и D. Правильно. Теплопровод состоит из несущей конструкции, рабочего трубопровода изоляционной конструкции. С и Е. Неправильно. 2. А. Неправильно. В, С, Е. Правильно. D.
Неправильно. 3. А, В, D, Е. Правильно. К теплоизоляционным конструкциям предъявляются
следующие требования: достаточная механическая прочность; Высокое электрическое
сопротивление; Малая коррозионная активность; Низкая теплопроводность как в сухом
состоянии, так и в состоянии естественной влажности. С. Неправильно.
К темам 2.1 и 2.2
1. А. Неправильно. В. Правильно. С, D и Е. Неправильно. 2. А, С,D, Е. Правильно. В. Неправильно. 3. А, В. Неправильно. С. Правильно. D и Е. Неправильно. 4. А, В. С. D. Неправильно. Е. Правильно. 5. А, В. С. D. Неправильно. Е. Правильно. Элеватор--это водоструйный
насос, предназначенный для установки в тепловых пунктах. Элеватор служит для снижения температуры воды в местной системе отопления и создания в ней необходимого циркуляционного напора. 6. А, В, С. Неправильно. D. Правильно. Е. Неправильно. 7. А. Неправильно. В. Правильно. С, D и Е. Неправильно. 8. А. Правильно. Поглощение воздуха водой
протекает сравнительно быстро в отопительных приборах на нижних этажах зданий, где
растворимость воздуха возрастает благодаря увеличению гидростатического давления.
Воздух в свободном состоянии занимает в системах водяного отопления значительный
объём, который может образовать «пробку» в трубе Dу 50мм протяженностью около 100
м, что нарушит циркуляцию теплоносителя. Этот пример подтверждает настоятельную
необходимость удаления свободного воздуха из систем отопления. 9. А, В, С, D. Неправильно. Е. Правильно. 10. А и В. Неправильно. С. Правильно. Паровое отопление основано на
передаче в помещения скрытой теплоты парообразования, выделяющейся при конденсации насыщенного пара. D и Е. Неправильно.
226
К темам 2.3 и 2.4
1. А. Неправильно. В. Правильно. Для воздушного отопления характерно повышение
санитарно-гигиенических показателей воздушной среды помещения. С, D, Е. Неправильно.
2. А, В, D. Правильно. С и Е. Неправильно. 3. А, В, С, D. Неправильно. Е. Правильно. В случае необходимости нагрева воздуха на большую разность температур. 4. А и В. Неправильно. С. Правильно. Рециркуляционные воздухонагреватели служат для отопления лестничных клеток многоэтажных зданий и отдельных помещений общественных зданий. 5.
А. Правильно. Смесительные воздушно-тепловые завесы создаются для того, чтобы через
открытые технологические проемы в здание не поступал холодный наружный воздух. 6.
А, В, С. Неправильно. D. Правильно. Е. Неправильно. 7. А. Неправильно. В. Правильно. С, D.
И Е. Неправильно. 8. А и В. Неправильно. С. Правильно. В процессе эксплуатации систем
кондиционирования воздуха необходимо проводить постоянный контроль параметров
внутреннего воздуха. D и Е. Неправильно. 9. А, В, С. Неправильно. D. Правильно. Оборудование систем кондиционирования воздуха подбирается исходя из являются состояния
наружного воздуха в теплый и холодный периоды года с учетом количества выделяющихся в помещениях вредностей.
К теме 2.5.
1. А. Неправильно. В. Правильно. С, D, Е. Неправильно. 2. А, В, С. Неправильно. D. Правильно. Жесткость воды характеризуется содержанием ионов кальция и магния. Е. Неправильно. 3. А, В, С, D. Неправильно. Е. Правильно. В системе горячего водоснабжения не
рекомендуется нагревать воду ниже 600С, так как в воде могут завестись бактерии, и вода
примет неприятный запах.
К теме 3.1
1. А, В и С. Неправильно. D. Правильно. Пиковые водогрейные котлы предназначены
для установки на ТЭЦ с целью покрытия пиков теплофикационных нагрузок. Е. Неправильно. 2. А. Неправильно. В. Правильно. С, D, Е. Неправильно. 3. А, В, С и D. Неправильно.
Е. Правильно. 4. А, В, С, Е. Правильно. Гидравлический удар может возникнуть в следующих случаях: при внезапной остановке сетевых насосов; при включении водогрейных
котлов; при включении сетевых насосов на открытую напорную задвижку; При быстром
закрытии регулирующих клапанов.
К теме 4.1.
1. А и В. Неправильно. С. Правильно. Оборудование систем централизованного теплоснабжения и их схемы должно выбираться из условий обеспечения бесперебойного теплоснабжения потребителей. D и Е. Неправильно. 2. А. Неправильно. В. Правильно. С, D, Е. Неправильно. 3. А. Правильно. Режимом потребления тепловой энергии называется соответствие реальных расходов теплоносителя и температуры обратной сетевой воды, возвращаемой потребителем в источник теплоты, договорным значениям. В, С, D и Е. Неправильно. 4. А, В, С. Неправильно. D. Правильно. Е. Неправильно. 5. А. Правильно. Организация работы персонала «Теплосети» регламентируется «Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей».
К теме 4.2.
1. А и В. Неправильно. С. Правильно. D и Е. Неправильно. 2. А, В, С. Неправильно. D.
Правильно. К наладке системы центрального теплоснабжения можно приступать, когда
специальной проверкой установлено полное выполнение всех подготовительных мероприятий. Е. Неправильно. 3. А. Неправильно. В. Правильно. С, D, Е. Неправильно. 4. А. Пра-
227
вильно. В, С, D и Е. Неправильно. 5. А, В, С. Неправильно. D. Правильно. Тепловые испытания тепловой сети проводятся с целью нормирования тепловых потерь через
изоляцию трубопроводов. 6. А, В, С, D. Неправильно. Е. Правильно. Испытание тепловых сетей на максимальную температуру теплоносителя проводят с целью выявления
дефектов трубопроводов, компенсаторов, опор. 7. А и В. Неправильно. С. Правильно. D и Е.
Неправильно. 8. А и В. Неправильно. С. Правильно. Длительность предварительных испытаний на герметичность теплосети определяется временем, необходимым для тщательного осмотра труб. 9. А, В, С. Неправильно. D. Правильно. Трубопровод считают выдержавшим окончательное пневматическое испытание, если за время испытания не обнаружено
нарушения его целости. Е. Неправильно. 10. А. Правильно. В, С, D, Е. Неправильно.
К темам 5.1 и 5.2.
1. А и В. Неправильно. С Правильно. Программа пуска водяных тепловых сетей должна
быть согласована с главным инженером источника тепловой энергии (ТЭС или котельной). D и Е. Неправильно. 2. А. Неправильно. В. Правильно. С, D и Е. Неправильно. 3. А, В, С.
Неправильно. D. Правильно. Е. Неправильно. 4. А. Правильно. Остальные. Неправильно. 5.
А, D, Е. Правильно. Пуск паровой тепловой сети состоит из следующих основных этапов:
прогрев и продувка паропроводов; заполнение и промывка конденсатопроводов; подключение систем теплопотребления к паровой сети. В и С. Неправильно. 6. А, В, С, D. Неправильно. Е. Правильно. 7. А и В. Неправильно. С Правильно. D и Е. Неправильно. 8. А. Неправильно. В. Правильно. С, D, Е. Неправильно.
К темам 5.3 и 5.4
1. А и В. Неправильно. С. Правильно. Аварийно-восстано-вительной бригады (АВБ) в
административном отношении подчиняется Главному инженеру организации, эксплуатирующей тепловые сети (ОЭТС) и начальнику эксплуатационного района. D и Е. Неправильно. 2. А, В, С и D. Неправильно. Е. Правильно. Наиболее характерным признаком возникновения технологического нарушения в тепловой сети является понижение давления
в трубопроводах теплосети. 3. А. Правильно. Технологической бронёй теплоснабжения
называется значения нагрузки или расхода тепловой энергии, которые обеспечивают
предприятию нормальное завершение текущего технологического процесса производства.
В, С, D, Е. Неправильно. 4. А и В. Неправильно. С. Правильно. График ремонтных работ
теплосети должен составляться из условия поочередного ремонта магистральных теплопроводов. И Е. Неправильно.
228
Литература
Основная
1. Варфоломеев Ю.М., Кокорин О.Я. Отопление и тепловые сети: Учебник.—М.:ИНФРА-М,
2006.—(Среднее профессиональное образование).
2. Сибикин Ю.Д. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха: Учебник для среднего
профессинального образования.—М.: Издательский центр «Академия», 2006.
Дополнительная
1. Зингер Н. М. Гидравлические и тепловые режимы теплофикационных систем.—М.: Энергоатомиздат. 1986.
2. Пырков В. В. Современные тепловые пункты. Автоматика и регулирование.– К.: ІІ ДП «Такі
справи», 2007.
3. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации:
М.: СПО ОРГРЭС, 2003..
4. Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды:
РД-03-94. — М.: НПО ПБТ, 1994.
5. СНиП 2.04.07-86. Тепловые сети. — М.: Минстрой России, 1994.
6. Руководящий нормативный документ. Правила организации технического обслуживания и
ремонта оборудования, зданий и сооружений электростанций и сетей: РДПр 34-38-030-92.—
М.: Ротапринт ЦКБ Энергоремонта, 1994.
7. Типовая инструкция по защите тепловых сетей от наружной коррозии: РД 34.20.518-95. —
М.: СПО ОРГРЭС, 1997.
8. Правила и нормы по защите трубопроводов тепловых сетей от электрохимической коррозии:
РД 34.20.520-96. — М.: СПО ОРГРЭС, 1998.
9. Правила техники безопасности при эксплуатации тепломеханического оборудования электростанций и тепловых сетей: РД 34.03.201-97. — М.: НЦЭНАС, 1997.
10. Гражданский кодекс Российской Федерации (часть вторая). — М.: Китап Пресс, 1996, §6
Энергоснабжение.
11. Методические указания по определению тепловых потерь в водяных тепловых сетях: РД
34.09.255-97. — М.: СПО ОРГРЭС, 1998.
12. Методические указания по испытанию водяных тепловых сетей на гидравлические потери:
РД 34.20.519-97.—М.: СПО ОРГРЭС, 1998.
13. Правила технической эксплуатации коммунальных тепловых сетей и пунктов.— М.: Стройиздат, 1991.