8754

Рис. 1. 5 Пьезометрический график ( а ) и принципиальная схема двухтрубной тепловой сети (б) при сложном рельефе местности и большой высоте присоединяемых зданий

П , О — пьезометрические линии подающего и обратного теплопроводов; S — S — линия полного статического напора в тепловой сети HI, HII, HIII, HIV, HV, HVI — высота зданий абонентов, м; ∆H — располагаемый напор, м; HН

— напор, создаваемый насосом; ∆HРДДС — потери напора в РДДС; I—VI — абоненты. Остальные обозначения см. на рис 8.4.

2) давление в обратной линии при гидродинамическом режиме, определяющее избыточное давление в системах отопления зданий, не

21

должно превышать допустимое из условия прочности отопительных систем и должно создавать избыточное давление в верхних точках системы не менее 0,05 МПа. Эти ограничения аналогичны ограничениям для статического давления. Их отражает такое же неравенство:

где Н О — напор в обратной линии при гидродинамическом режиме;

3) для нормальной работы элеватора, обеспечивающего требуемый коэффициент подмешивания, располагаемый напор в тепловой сети перед зданием ∆ должен быть не менее 10—15 м.

При выполнении всех изложенных требований возможно зависимое присоединение системы отопления зданий через элеватор.

Из шести зданий, показанных на рис. 8.5, изложенным требованиям удовлетворяет только здание III. Для этого здания ст = 60 м и О = 53 м, т. е. не больше доп = 60 м для чугунных радиаторов, которыми оборудованы системы отопления зданий. Высота здания = 40 м, следовательно, ст > зд + 5 = 45 м и О > 45 м. Располагаемый напор в месте присоединения здания ∆ = 97—63 = 34 м, т. е. достаточен для работы элеватора.

На рис. 8.6, а показана схема присоединения системы отопления здания к тепловой сети через элеватор и построен график напоров. К соплу подходит высокотемпературная вода с пьезометрическим напором П = 87 м. При истечении воды из сопла элеватора теряется напор ∆эл, превращаясь в кинетическую энергию струи воды. В обратном трубопроводе на вводе в систему отопления здания напор О = 53 м. Потери напора на циркуляцию в системе отопления равны ∆сист.

Если условия присоединения соответствуют всем перечисленным выше требованиям, за исключением того, что располагаемый напор у здания не обеспечивает работу элеватора (∆ < 10 м), тогда можно осуществить зависимое присоединение с подмешивающим насосом на перемычке. Напор, развиваемый насосом, должен быть равен потерям напора на циркуляцию воды в местной системе ∆сист.

Здание VI (см. рис. 8.5) высотой =35 м имеет следующие условия присоединения: ст = 40 м, т. е. на 5 м больше высоты здания; О = 46 м. Следовательно, как пьезометрический статический напор, так и напор в обратной линии меньше напора, соответствующего прочности чугунных радиаторов ( доп = 60 м). Располагаемый напор в месте присоединения ∆ = 8 м. Ввиду малого располагаемого напора здание присоединяем с установкой смесительного насоса на перемычке. Схема присоединения и график напоров показаны на рис. 8.6, б. Подмешивающий насос развивает напор н, соответствующий гидравлическому сопротивлению системы

22

отопления, т. е. н = ∆ сист. Оставшийся избыточный напор на вводе ∆ д срабатывается на дроссельной диафрагме или на клапане регулятора.

При статическом режиме тепловой сети возможно непосредственное присоединение здания II (см. рис. 8.5), так как ст = 60 м, а = 50 м. Располагаемый напор достаточен для работы элеватора: ∆ = 113 – 47 = = 66 м. Только пьезометрический напор в обратной линии сети ниже требуемого из условия заполнения системы водой: О = 37 м < + 5 =

50 + 5 = 55 м. Учитывая большой располагаемый напор в тепловой сети в месте присоединения здания, можно на обратной линии в узле присоединения установить регулятор давления «до себя» РДДС (регулятор подпора). На регуляторе будет срабатываться напор и тем самым повышаться давление в обратной линии системы отопления перед РДДС. Величина срабатываемого напора должна быть не меньше разности высоты здания плюс 5 м и пьезометрического напора в обратной линии, т. е.

∆ РДДС ≥ + 5 − О = 55 − 37 = 18 м.. На рис. 8.7, а показана схема присоединения системы отопления здания к тепловой сети и график напоров. Оставшийся располагаемый напор в 66 – 18 = 48 м достаточен для работы элеватора.

23

Рис. 1.6 Зависимые схемы присоединения систем отопления зданий к тепловой сети

а) —с элеватором (здание I I I на рис. 8.5); б ) — с подмешивающим насосом на перемычке (здание V I на рис. 8.5); 1 — система отопления; 2 — элеватор; 3 — подающая линия; 4 — обратная линия; 5 — насос; 6 — регулятор расхода; HП, HО — напоры в подающей и обратной линиях, м, HН — напор, создаваемый насосом, м; Hзд — высота здания, м; ∆Hэл, ∆Hсист, ∆Hд — потери напора в элеваторе, системе отопления здания н в дроссельном клапане РР; S—S — линия полного статического напора в тепловой сети (все геодезические отметки и размеры даны в м),

24

Рис 1.7. Зависимые схемы присоединения систем отопления зданий к тепловой сети

а ) — с регулятором давления «до себя» РДДС (регулятором подпора) (здание I I на рис. 8.5); б ) — с насосом на обратной линия и элеватором (здание I V на рис. 8.5); 1—6 — обозначения см. на рис 8.6; 7 — регулятор давления РДДС.

Для здания IV высотой = 40 м при статическом режиме возможно зависимое присоединение к тепловой сети ( ст = 60 м). Однако пьезометрический напор в обратной линии составляет О = 66 м, т. е. больше допустимого в 60 м. В принципе для таких условий возможно зависимое присоединение, если снизить напор в обратной линии путем установки насоса в узле присоединения здания. Насос должен создавать напор не менее разности пьезометрического напора в обратной линии и

статического н апориям н = О − ст = 66 − 60 = 6 м. В результате работы насоса увеличится располагаемый напор в узле присоединения до

∆ = 8 + 6 = 14 м, что позволит осуществить присоединение через элеватор Схема присоединения и график напоров показаны на рис 8.7,б Такое присоединение имеет один весьма существенный недостаток При остановке насоса на вводе здание попадает под пьезометрический

25

гидродинамический напор в обратной линии О = 66 м, превышающий допустимый доп = 60 м. Это может привести к разрыву чугунных радиаторов в первом этаже. Учитывая изложенное такое присоединение осуществлять нельзя. Здание IV следует присоединить по независимой схеме через водоводяной подогреватель с циркуляционным насосом в местной системе отопления. Схема такого присоединения и график напоров показаны на рис. 8.8.

Рис 1.8 Независимая схема присоединения системы отопления зданий к тепловой сети (здание IV на рис 1.5)

∆Hвп, ∆Hвп от — потери напора в водоводяном подогревателе в системе теплоснабжения и в системе отопления здания; 1 — 6 — обозначения см. на рис 8.6; 8 — расширительный бак.

Для здания I высотой = 50 м (см. рис 1.5) статический напор ст = = 70 м, т. е. превышает допустимый. Это здание присоединяем по независимой схеме, аналогичной изображенной на рис. 8.8.

Полный статический напор, создаваемый системой отопления здания V высотой = 50 м, равен 80 м, т. е. превышает уровень в 70 м, установленный для всего теплоснабжаемого района. В связи с этим его присоединяем также по независимой схеме через водоводяной подогреватель.

26

РАЗРАБОТКА ПЬЕЗОМЕТР ИЧЕСКОГО ГРАФИКА

ПРИ СЛОЖНОМ РЕЛЬЕФЕ МЕСТНОСТИ И ПРОТЯЖЕННЫХ ТЕПЛОВЫХ СЕТЯХ

Пьезометрический график разрабатывают для двух режимов. Вопервых, для статического режима, когда в системе теплоснабжения отсутствует циркуляция воды. Считают, что система заполнена водой с температурой 100°С, тем самым исключается необходимость поддержания избыточного давления в теплопроводах во избежание вскипания теплоносителя. Во-вторых, для гидродинамического режима — при наличии циркуляции теплоносителя в системе.

Разработку графика начинают со статического режима. Первоначально изыскивают возможность такого расположения на графике линии полного статического давления, чтобы всех абонентов можно было присоединить к тепловой сети по зависимой схеме. Для этого статическое давление не должно превышать допустимого из условия прочности абонентских установок и должно обеспечивать заполнение водой мест-" ных систем. Наличие общей статической зоны для всей системы теплоснабжения упрощает ее эксплуатацию и повышает ее надежность. Установить единый уровень статического давления удается лишь при спокойном рельефе местности теплоснабжаемого района. При наличии значительной разности геодезических отметок земли установление общей статической зоны оказывается невозможным по следующим причинам. Наинизшее положение уровня статического давления определяется из условий заполнения водой местных систем и обеспечения в верхних точках систем наиболее высоких зданий, расположенных в зоне наибольших геодезических отметок, избыточного давления не менее 0,05 МПа. Такое давление оказывается недопустимо высоким для зданий, расположенных в той части района, который имеет наиболее низкие геодезические отметки. При таких условиях возникает необходимость разделения системы теплоснабжения на две статические зоны. Одна зона для части теплоснабжаемого района с низкими геодезическими отметками, другая — с высокими.

На рис. 1 9 показаны пьезометрический график и принципиальная схема системы теплоснабжения района, имеющего значительную разность геодезических отметок уровня земли (40 м). Часть района, прилегающая к источнику теплоснабжения, имеет нулевые геодезические отметки, в периферийной части района отметки составляют 40 м. Высота зданий 30 и 45 м. Для возможности заполнения водой систем отопления зданий III и IV, расположенных на отметке 40 м и создания в верхних точках систем избыточного напора в 5 м уровень полного статического напора должен

27

быть расположен на отметке 75 м (линия S2— S2 ). В этом случае статический напор будет равен 35 м. Однако напор в 75 м недопустим для зданий I и II, расположенных на нулевой отметке. Для них допустимое наивысшее положение уровня полного статического давления соответствует отметке 60 м. Таким образом, в рассматриваемых условиях установить общую статическую зону для всей системы теплоснабжения нельзя.

Рис 1.9 Система теплоснабжения, разделенная на две статические зоны

а ) — пьезометрический график, б ) — принципиальная схема системы теплоснабжения, S1 — S1 — линия полного статического напора нижней зоны, S2 — S2 — линия полного статического напора верхней зоны, Hп н1 — напор, развиваемый подпиточным насосом нижней зоны, Hп н2 —напор, развиваемый подпиточным насосом верхней зоны, HРДДС — напор, на который настроены регуляторы РДДС (10) и РД2 (9), ∆HРДДС —напор, срабатываемый на клапане регулятора РДДС при гидродинамическом режиме, I—IV — абоненты, 1 — бак подпиточной воды, 2, 3 — подпиточный насос н регулятор подпитки нижней зоны, 4 — предвключенный насос, 5 — теплофикационные пароводяные подогреватели, 6 — сетевой насос, 7 — пиковый водогрейный котел, 8, 9 — подпиточный насос и регулятор подпитки верхней зоны, 10 — регулятор давления «до себя» РДДС, 11 — обратный клапан.

Возможным решением является разделение системы теплоснабжения на две зоны с различными уровнями полных статических напоров — на нижнюю с уровнем в 50 м (линия S1 — S1) и верхнюю с уровнем в 75 м (линия S2 — S2) . При таком решении всех потребителей можно присоединить к системе теплоснабжения по зависимой схеме, так как статические напоры в нижней и верхней зонах находятся в допустимых границах.

28

Чтобы при прекращении циркуляции воды в системе уровни статических давлений установились в соответствии с принятыми двумя зонами, в месте их соединения располагают разделительное устройство (см. рис. 8.9, б). Это устройство защищает тепловую сеть от повышенного давления при остановке циркуляционных насосов, автоматически рассекая ее на две гидравлически независимые зоны: верхнюю и нижнюю.

При остановке циркуляционных насосов падение давления в обратном трубопроводе верхней зоны предотвращает регулятор давления «до себя» РДДС 10, поддерживающий постоянным заданный напор HРДДС в точке отбора импульса. При падении давления он закрывается. Падение давления в подающей линии предотвращает установленный на ней обратный клапан 11, который также закрывается. Таким образом, РДДС и обратный клапан рассекают теплосеть на две зоны. Для подпитки верхней зоны установлены подпиточный насос 8, который забирает воду из 'нижней зоны и подает в верхнюю, и регулятор подпитки 9. Напор, развиваемый насосом, равен разности гидростатических напоров верхней и нижней зон. Подпитку нижней зоны оссуществляет подпиточный насос 2 и регулятор подпитки 3.

Регулятор РДДС настроен на напор HРДДС (см. рис. 8.9, а). На этот же напор настроен регулятор подпитки РД2.

При гидродинамическом режиме регулятор РДДС поддерживает напор на том же уровне. В начале сети подпиточный насос с регулятором поддерживают напор Hо 1 . Разность этих напоров тратится на преодоление гидравлических сопротивлений в обратном трубопроводе между разделительным устройством и циркуляционным насосом источника тепла, остальная часть напора срабатывается в дроссельной подстанции на

клапане РДДС. На рис. 1.9, а эта часть напора показана величиной ∆HРДДС. Дроссельная подстанция при гидродинамическом режиме позволяет

поддерживать давление в обратной линии верхней зоны не ниже принятого уровня статического давления S2 — S2.

Пьезометрические линии, соответствующие гидродинамическому режиму, показаны на рис. 1.9, а. Наибольшее давление в обратном трубопроводе у потребителя IV составляет 90 – 40 = 50 м, что допустимо. Напор

вобратной линии нижней зоны также находится в допустимых границах.

Вподающем трубопроводе максимальный напор после источника тепла равен 160 м, что не превышает допустимого из условия прочности* труб. Минимальный пьезометрический напор в подающем трубопроводе ПО м, что обеспечивает невскипание высокотемпературного теплоносителя, так как при расчетной температуре 150°С минимальное допустимое давление равно 40 м.

Таким образом, разработанный для статического и гидродинамического режимов пьезометрический график обеспечивает возможность присоединения всех абонентов по зависимой схеме.

29

Другим возможным решением гидростатического режима системы теплоснабжения, показанной на рис. 8.9, является присоединение части абонентов по независимой схеме. Здесь могут быть два варианта. Первый вариант — установить общий уровень статического давления на отметке 50 м (линия S1 — S1), а здания, расположенные на верхних геодезических отметках, присоединить по независимой схеме. В этом случае статический напор в водоводяных отопительных подогревателях зданий верхней зоны со стороны греющего теплоносителя составит 50–40 = 10 м, а со стороны нагреваемого теплоносителя определится высотой зданий. Второй вариант

— установить общий уровень статического давления на отметке 75 м (линия S2 — S2) с присоединением зданий верхней зоны по зависимой схеме, а зданий нижней зоны — по независимой. В этом случае статический напор в водоводяных подогревателях со стороны греющего теплоносителя будет равен 75 м, т. е. меньше допустимой величины (100

м).

При спокойном рельефе местности, но большой протяженности тепловых сетей возникает необходимость в установке насосных подкачивающих подстанций на подающей и обратной линиях. Это связано с тем, что допустимые потери давления в подающем и обратном трубопроводах оказываются недостаточными для обеспечения оптимальных гидравлических уклонов, а их увеличение путем установки циркуляционных насосов, развивающих большие напоры, невозможно из условия прочности трубопроводов и оборудования. При установке подкачивающих подстанций по трассе тепловой сети увеличивается общий напор насосов, обеспечивающий циркуляцию воды в системе, увеличиваются гидравлические уклоны при неизменном положении верхней и нижней границ напоров в подающем и обратном трубопроводах. Установка подкачивающих подстанций позволяет также увеличить пропускную способность действующей системы теплоснабжения.

На рис. 1.10 вверху приведен пьезометрический график тепловой сети большой протяженности, а внизу показано расположение источника тепла, трубопроводов и подкачивающих станций. Если при сохранении нагрузки тепловой сети и уклонов пьезометрических линий ограничиться только установкой циркуляционных насосов на станции, тогда они должны развивать напор 140+40+40 = 220 м. Максимальный пьезометрический напор в начале сети составит 210 м, что недопустимо из условия прочности трубопроводов. Такой пьезометрический график показан на рис. 8.10 пунктиром. Напор в обратной линии в конце магистрали составляет 100 м, что не позволяет присоединять потребителей по зависимой схеме. Этот напор является предельным при независимом

30