Водяные системы теплоснабжения

Водяные системы теплоснабжения применяются двух типов: закрытые и открытые.

В закрытых системах вода, циркулирующая в замкнутом контуре по схеме: источник теплоснабжения - тепловая сеть - потребитель теплоты -источник теплоснабжения используется только как теплоноситель, но из сети не отбирается ни на бытовые, ни на технологические нужды.

В открытых системах циркулирующая вода частично разбирается потребителями для горячего водоснабжения.

В зависимости от схемы теплоснабжения в сети может быть минимум одна труба для открытой системы и две - для закрытой.

На рис. 6.3 показана закрытая двухтрубная водяная система. По подающей линии I тепловой сети прямая (горячая) вода поступает в абонентские установки (абонентские вводы или индивидуальные тепловые пункты - ИТП), по обратной линии II охлажденная вода возвращается на ТЭЦ или в котельную (источник теплоты). Потребители присоединяются к тепловой сети по различным схемам (рис. 6.3, а...г) в зависимости от:

- характера абонентского ввода;

- ИТП;

-режима работы тепловой сети.

На рис.6.3 приведены: зависимая схема присоединения потребителя теплоты со струйным смешением (а), независимая схема присоединения потребителя теплоты (б), зависимая схема со струйным смешением с узлом подготовки воды для горячего водоснабжения (в), независимая схема с узлом подготовки горячей воды последовательно в двух теплообменниках (г).

Тепловые пункты принято подразделять на Инд.ТП вентиляции, горячего водоснабжения (ГВС) и технологических теплоиспользующих установок одного здания или его части и на центральные тепловые пункты (ЦТП), сооружаемые для двух или более зданий или одного здания при устройстве в нем нескольких ИТП. Устройство ИТП для каждого здания обязательно, независимо от наличия ЦТП.

На ЦТП осуществляется присоединение теплопотребляющих уста новок группы жилых и общественных зданий к тепловой сети. Обычно ЦТП размещают в отдельных специальных зданиях. В ЦТП устанавливаются блоки подогревателей горячего водоснабжения (при независимой схеме); групповая смесительная установка сетевой воды; подкачивающие насосы холодной водопроводной воды, а при необходимости и сетевой; регуляторы и контрольно - измерительные приборы (КИП).

Рисунок 6.3 – Закрытая двухтрубная водяная система

Где: 1 - регулятор подпитки; 2 - подпиточный насос; 3 - сетевой насос; 4 - водо - водяной теплообменник; 5 - насос рециркуляции горячей воды; 6 - водогрейный котел; 7 - воздушный кран; 8 - нагревательное устройство; 9 - расширительный бак; 10 - устройство для раздачи горячей воды, 11, 21 - насосы; 12, 16 - первая и вторая ступени подогрева воды в линии горячего водоснабжения; 13, 22 - подогреватель воды в контуре отопления; 14, 23 - регулятор температуры воздуха в помещениях; 15, 19 - регулятор температуры воды в линии горячего водоснабжения; 17 -регулятор расхода воды из прямого трубопровода I; 18, 25 - элеватор; 20 -подогреватель воды, подаваемой на горячее водоснабжение; 24 - регулятор расхода греющего теплоносителя.

При использовании ЦТП уменьшаются затраты на сооружение подогревательной установки горячего водоснабжения, насосных установок и систем автоматического регулирования, но возрастают затраты на сооружение участка тепловой сети между ЦТП и отдельными зданиями, так как вместо двухтрубной сети требуется сооружать четырехтрубную или трехтрубную при тупиковой схеме ГВС.

На рис. 6.4 изображена схема центрального теплового пункта ЦТП, к которому с помощью четырехтрубной сети присоединены потребители отопления и горячего водоснабжения. ЦТП связан с источником прямым (I) и обратным (II) трубопроводами тепловой сети. Отопление осуществляется по подающему (ПО) и обратному (00) трубопроводам отопления, а горячее водоснабжение - по подающему (ПГВС) и обратному (ОГВС) трубопроводам ГВС. Сырая вода из водопровода в систему ГВС подается по трубопроводу СВ.

Теплопотребляющие установки могут присоединяться к сети по зависимой и независимой схемам. В первом случае вода из тепловой сети непосредственно поступает в отопительные устройства потребителей (рис. 6.2, а, б), во втором случае - проходит через теплообменник, в котором нагревает вторичный теплоноситель, используемый в нагревательных устройствах потребителя (рис. 6.2, в, г). Установки ГВС в закрытых системах присоединяются к тепловой сети только по независимой схеме (рис.6.3, 6.4).

Смеситель - элеватор подмешивает к горячей воде охлажденную воду из обратной линии для снижения температуры воды, поступающей к нагревательным устройствам.

Рисунок 6.4 - Схема Центрального теплового пункта (ЦТП)

где:1 - обратный клапан; 2, 7 -подогреватели сырой воды для ГВС; 3 - смесительный насос; 4 - насос системы ГВС; 5 - регулятор отопления; 6 - регулятор температуры горячей воды в системе ГВС; 8, 9 - трубопроводы подачи и рециркуляции горячей воды у потребителей; 10 - смесительный насос - элеватор; 11 - нагревательное устройство отопления.

Для обеспечения постоянной температуры горячей воды в системе ГВС (не ниже 50°С) применяется циркуляционная схема ГВС. Циркуляция производится насосом 4 (рис. 6.4). Во время малого расхода горячей воды (ночное и дневное время) давление воды перед обратным клапаном 1 повышается и возрастает циркуляция воды в системе ГВС. В случае большого водоразбора давление перед клапаном 1 снижается, и уменьшается циркуляционный расход, но возрастает расход воды в подающей линии СВ и стояках 8, поэтому снижается выстывание воды по пути к потребителю.

Основными недостатками закрытых систем являются:

1. Сложность оборудования и эксплуатации систем ГВС вследствие установки водо - водяных подогревателей;

2. Накипеобразование в подогревателях и трубопроводах ГВС при использовании водопроводной воды, имеющей высокую карбонатную жесткость Ж_к;

3. Коррозия установок подготовки горячей воды в ИТП и ЦТП вследствие использования в них недеаэрированнои водопроводной воды.

Открытые системы. Основными типами открытых систем являются двухпроводные системы теплоснабжения.

Возможные варианты присоединения потребителей к таким системам приведены на рис. 6.5.

На этом рисунке цифрами обозначены: 1 - регулятор подпитки; 2 - подпиточный насос; 3 - сетевой насос; 4 - подогреватель обратной воды; 5 - водогрейный котел; 6 - потребители горячей воды в системе ГВС; 7 - потребители теплоты в системе отопления; 8 - воздушные краны; 9 -аккумулятор горячей воды в системе ГВС; 10 - расширительный бак в системе отопления; 11 - подогреватель воды в независимой системе отопления; 12 -насос циркуляции воды в системе отопления; 13, 18 (19) - регуляторы температуры воздуха в помещениях; 14 - обратные клапаны; 15, 20, 23, 25 -регуляторы температуры горячей воды у потребителей 6; 16 - насос для циркуляции воды в отопительной системе при отключении тепловой сети (насоса 3); 17 - элеватор; 21 - постоянное сопротивление (дроссельная шайба).

Отопительные установки присоединяются к тепловой сети по тем же схемам, как и в закрытых системах теплоснабжения. Схемы присоединения установок ГВС принципиально отличаются от рассмотренных ранее (рис. 6.3). Горячее водоснабжение потребителей производится водой непосред-ственно из тепловой сети (рис.6.5, а).

Рисунок 6.5 - Открытая двухпроводная системы теплоснабжения.

где: 1 - регулятор подпитки; 2 - подпиточный насос; 3 - сетевой насос; 4 - подогреватель обратной воды; 5 - водогрейный котел; 6 - потребители горячей воды в системе ГВС; 7 - потребители теплоты в системе отопления; 8 - воздушные краны; 9 -аккумулятор горячей воды в системе ГВС; 10 - расширительный бак в системе отопления; 11 - подогреватель воды в независимой системе отопления; 12 -насос циркуляции воды в системе отопления; 13, 18 (19) - регуляторы температуры воздуха в помещениях; 14 - обратные клапаны; 15, 20, 23, 25 -регуляторы температуры горячей воды у потребителей 6; 16, 24 - насос для циркуляции воды в отопительной системе при отключении тепловой сети (насоса 3); 17 - элеватор; 21 - постоянное сопротивление (дроссельная шайба); 26 - смеситель.

Вода из подающей линии I поступает через клапан регулятора температуры 25 в смеситель 26 (рис. 6.5, б). В этот же смеситель поступает вода из обратной линии II через обратный клапан 14; в смесителе 26 поддерживается постоянная температура (около 60°С). Обратный клапан препятствует попаданию воды из линии I в линию II. Зарядка аккумулятора горячей воды 9 производится под напором воды в тепловой сети при малом водоразборе потребителями 6. При увеличении водоразбора горячая вода из аккумулятора 9 под статическим напором поступает к потребителям. Регулятор расхода 22, установленный на общей подающей линии абонентского ввода (ИТП), поддерживает постоянный расход воды на ГВС и отопление (рис. 6.5, в). Во время повышенного разбора воды на ГВС снижается подача воды на отопление. Недоданная на отопление теплота компенсируется в часы малого отбора воды на ГВС. На схемах (рис. 6.5, г, д) местное регулирование отопительной нагрузки производится по температуре воздуха в помещениях (по зависимой и независимой схемам).

Значительная часть воды из тепловой сети расходуется на ГВС, поэтому требуются большие расходы воды, подогретой примерно до 70°С, на подпитку сети, это позволяет использовать в значительных количествах отходящие теплые воды с температурой 15...30°С, имеющиеся на электростанциях и промышленных предприятиях, что дает экономию топлива.

Недостатки открытых систем:

а) усложнение и удорожание подготовки воды в источнике теплоснабжения;

б) нестабильность воды ГВС по запаху, цветности и санитарным качествам;

в) усложнение эксплуатации из-за нестабильного гидравлического режима тепловой сети вследствие переменного расхода воды обратной линии;

г) сложность контролирования непроизводительных утечек воды;

д) увеличение объема санитарного контроля воды в системе теплоснабжения.