9320

13

Тепловая изоляция играет большую роль в экономике централизо-

ванного теплоснабжения. Благодаря тепловой изоляции уменьшаются падение температуры теплоносителя и потери теплоты при транспортировании его на большие расстояния. Достаточно сказать, что только в тепловых сетях Москвы при понижении температуры теплоносителя на 0,5 °С на 1 км теплопровода теряется в год 1015 Дж теплоты, на выработку которого расходуется свыше 40 тыс. т условного топлива. Повышение качества тепловой изоляции теплопроводов является одной из важных задач централизованного теплоснабжения.

Выбор схемы тепловых сетей зависит от таких факторов, как коли-

чество и размещение источников теплоснабжения, вида теплоносителя и потребителей теплоты.

Существует две схемы тепловых сетей: лучевая (радиальная) и

кольцевая.

При теплоснабжении от одного источника теплоты целесообразно применять лучевую схему, в которой по мере снижения тепловой нагрузки и удаления от источника теплоты уменьшаются диаметры трубопроводов.

Недостатком этой схемы является то, что в случае аварии на одной магистрали нарушается снабжение теплотой всех расположенных за местом аварии потребителей теплоты.

Во избежание перерывов в снабжении теплотой потребителей пре-

дусматривают соединение отдельных магистральных сетей между собой, а

также устройство перемычек между ответвлениями. Такие тепловые сети называются кольцевыми.

Они нашли широкое распространение в крупных городах при наличии нескольких крупных источников теплоты.

По способу прокладки тепловые сети делятся на подземные и над-

земные (воздушные).

Надземную прокладку труб (на отдельно стоящих мачтах и эстака-

дах, на кронштейнах, заделываемых в стены здания) применяют на тер-

14

ритории промышленных предприятий, при пересечении оврагов, при сооружении тепловых сетей вне черты города. Надземная прокладка тепловых сетей рекомендуется также при высоком уровне стояния грунтовых вод и в условиях вечной мерзлоты.

Преобладающим способом прокладки труб тепловых сетей является подземный. Подземные прокладки теплопроводов могут быть: в

непроходных каналах; в проходных или полупроходных каналах; в

коллекторах совместно с другими коммуникациями; бесканальные.

Тип канала, его размеры и конструкцию выбирают в зависимости от количества прокладываемых теплопроводов, их диаметра и внешних уси-

лий, действующих на стенки и перекрытия канала.

В практике централизованного теплоснабжения наиболее широко применяются непроходные каналы.

Под проездами с интенсивным уличным движением, под железнодо-

рожными путями, т. е. там, где затруднено вскрытие теплопроводов для ремонта, применяются полупроходные каналы. Высота их обычно не превышает 1600 мм, ширина прохода между трубами 400...500 мм.

Наиболее совершенным, но более дорогим является прокладка теплопроводов в проходных каналах и коллекторах совместно с другими коммуникациями (водопроводом, мазутопроводами, кабелями, газопрово-

дами с давлением до 0,6 МПа).

Во всех проходных каналах должна быть естественная или принуди-

тельная система вентиляции, обеспечивающая в момент пребывания в ка-

нале обслуживающего персонала температуру не выше 40 °С. Высота про-

ходного канала должна быть не менее 1800…2000 мм.

По трассе проходного канала через каждые 300 м устанавливают люки для выхода с откидными лестницами.

Глубина заложения теплопровода от перекрытия до поверхности земли обычно 0,5...1,0 м.

Самый дешевый способ прокладки тепловых сетей — бесканальный

15

(рис. 1.2). Этот способ позволяет снизить на 30...40% строительную стоимость тепловых сетей, значительно уменьшить трудовые затраты и расход строительных материалов.

Рис. 1.2. Схема уложенных в траншею теплопроводов, изолированных ИГД:

а — траншея с вертикальными стенками; б — с откосами; 1,2 — подающий и обратный трубопроводы;

3—подкладки из некондиционной асбестоцементной трубы диаметром 100 мм или прессованных битумоперлитовых изделий; 4 — засыпка ИГД, уплотненная до 1100 кг/м3; 5—полиэтиленовая пленка или рулонный гидроизоляционный материал; в — обратная засыпка пазух песком; 7 — металлическая опалубка;

8 — трубопроводы системы горячего водоснабжения

Этот тип прокладки не имеет строительных конструкций и меха-

ническое воздействие со стороны грунта передается на теплопровод, по-

крытый тепловой изоляцией. Бесканальные прокладки бывают в моно-

литных оболочках и засыпные. Оборудование тепловых сетей включает в себя компенсаторы, опоры и запорную арматуру.

Для обслуживания оборудования, установленного на теплопроводах при подземной прокладке, устанавливаются камеры. В них размещаются компенсаторы, опоры, запорная арматура и ответвления от тепловой сети.

Размеры камер должны быть достаточными для обслуживания и ремонта установленной в них арматуры. Высота камеры не менее 1800 мм.

Обычно камеры выполняют из тех же материалов, что и каналы.

Перекрытие делается железобетонное. Для спуска в камеру в его пере-

крытии устраивают люк диаметром 0,7 м и устанавливают лестницу.

Трубопроводы в каналах укладывают на подвижные опоры, благода-

ря которым трубопроводы могут перемещаться в осевом направлении при

16

удлинении от нагревания. Опоры устанавливают в зависимости от диаметра труб, их веса и веса теплоносителя.

При монтаже теплопроводов необходимо предусматривать компенсацию их температурного удлинения. Компенсация может быть достигнута как за счет поворотов и изгибов самих трубопроводов, так и за счет компенсаторов.

Широкое распространение получили сальниковые и гнутые компенсаторы. Сальниковые компенсаторы устроены по принципу телескопической трубы с уплотнительной промасленной набивкой.

Наиболее просты в изготовлении и не требуют специального обслуживания гнутые компенсаторы в виде буквы П , омеги и других сочетаний.

Компенсаторы устанавливают на прямолинейных участках трубопроводов между двумя неподвижными опорами. Между неподвижными опорами под теплопроводом располагают подвижные опоры.

При подземной прокладке для установки П-образных компенсаторов устраивают компенсаторные ниши, представляющие собой местное уширение каналов, перекрываемое сверху железобетонными плитами.

Сальниковые компенсаторы, за которыми требуется наблюдение во время эксплуатации, следует размещать только в камерах.

Трубопроводы для тепловых сетей применяют из стальных бесшовных горячекатаных труб диаметром от 25 до 400 мм.

Теплопроводы прокладывают в соответствии с планами трасс и про-

дольными профилями. Для опорожнения трубопроводов их прокладывают с уклоном 0,002. Дренажные спуски устанавливают в нижних точках трубопровода, в верхних точках предусматриваются устройства для выпуска воздуха. На длинных транзитных магистралях для секционирования на отдельные участки через каждые 500 м

устанавливают запорную арматуру, что позволяет уменьшить потери

17

воды при аварии. Кроме того, запорную арматуру предусматривают на всех ответвлениях в точках присоединения к магистралям и на всех ответвлениях к отдельным зданиям.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

1.Что такое система теплоснабжения?

2.Что такое канальная прокладка системы теплоснабжения?

3.Что такое компенсатор тепловой сети?

4.Что такое централизованное и местное теплоснабжение?

5.Источники теплоснабжения.

2.СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЗДАНИЙ

2.1. Классификация систем отопления

Системы отопления подразделяются на местные и центральные.

В местных системах для отопления, как правило, одного помещения все три элемента конструктивно объединяются в одной установке, непосредственно в которой происходит получение, перенос и передача теплоты в помещение.

Примером местной системы отопления являются отопительные печи, а также системы отопления с использованием электрической энергии.

Центральными называются системы, предназначенные для отопления группы помещений из единого теплового центра. Котлы или теплообменники могут размещаться непосредственно в обогреваемом здании (в котельной или местном тепловом пункте) либо вне здания – в центральном тепловом пункте

(ЦТП), на тепловой станции (отдельно стоящая котельная) или ТЭЦ.

18

Рис. 2.1. Схема районной системы отопления:

1 – тепловая станция; 2 – местный тепловой пункт; 3 и 5 – подающий и обратный стояки системы отопления; 4 – отопительные приборы; 6 и 7 – наружные подающий и обратный теплопроводы; 8 – циркуляционный насос наружного теплопровода

Теплопроводы центральных систем подразделяются на магистрали

(подающие, по которым подается теплоноситель, и обратные, по которым отводится охладившийся теплоноситель), стояки (вертикальные трубы) и ветви

(горизонтальные трубы), связывающие магистрали с подводками к отопительным приборам.

Центральная система отопления называется районной, когда группа зданий отапливается из отдельно стоящей центральной тепловой станции.

Теплоноситель (как правило, вода) нагревается на тепловой станции,

перемещается по наружным (t1) и внутренним (внутри здания tг t1)

теплопроводам в помещения к отопительным приборам и, охладившись,

возвращается на тепловую станцию (рис. 2.1).

Используются, как правило, два теплоносителя. Первичный высокотемпературный теплоноситель от тепловой станции перемещается по городским распределительным теплопроводам к ЦТП или местным тепловым пунктам зданий и обратно. Вторичный теплоноситель после нагревания в теплообменниках или смешения с первичным поступает по внутренним теплопроводам к отопительным приборам обогреваемых помещений и возвращается в ЦТП или местный тепловой пункт.

19

Первичным теплоносителем обычно служит вода, реже пар или газообразные продукты сгорания топлива. Если, например, первичная высокотемпературная вода нагревает вторичную воду, то такая система центрального отопления называется водоводяной. Аналогично могут существовать водовоздушная, пароводяная, газовоздушная и другие системы центрального отопления.

По виду вторичного теплоносителя местные и центральные системы отопления называют системами водяного, парового, воздушного или газового отопления.

Теплоносители в системе отопления

Теплоноситель аккумулирует теплоту и затем передает ее в обогреваемое помещение. Это подвижная жидкая или газообразная среда: вода, атмосферный воздух, реже пар или нагретые газы. Сравнение основных теплоносителей для отопления приведено в табл. 2.1.

Проанализируем преимущества и недостатки основных теплоносителей для отопления.

При использовании воды обеспечивается достаточно равномерная температура помещений, можно ограничить температуру поверхности нагревательных приборов, сокращается по сравнению с другими теплоносителями площадь поперечного сечения труб, достигается бесшумность движения в теплопроводах. Недостатками применения воды являются значительный расход металла и большое гидростатическое давление в системах. Тепловая инерция воды замедляет регулирование теплоотдачи приборов.

Т а б л и ц а 2.1

Сравнение основных теплоносителей для отопления

20

При использовании пара сравнительно сокращается расход металла за счет уменьшения площади приборов и поперечного сечения конденсатопроводов, достигается быстрое прогревание приборов и отапливаемых помещений. Гидростатическое давление пара в вертикальных трубах по сравнению с водой минимально. Однако пар как теплоноситель не отвечает санитарно-гигиеническим требованиям, его температура высока и постоянна при данном давлении, что затрудняет регулирование теплопередачи приборов, движение его в трубах сопровождается шумом.

При использовании воздуха можно обеспечить быстрое изменение или равномерность температуры помещений, избежать установки отопительных приборов, совместить отопление с вентиляцией помещений, достичь бесшумность его движения в воздуховодах и каналах. Недостатками являются его малая теплоаккумулирующая способность, значительные площади поперечного сечения и расход металла на воздуховоды, относительно большое понижение температуры по их длине.

2.2. Основные виды систем отопления

В настоящее время в России применяют центральные системы водяного и парового отопления, местные и центральные системы воздушного отопления, а

также печное отопление.

21

Рис. 2.2. Схемы систем отопления:

а – с естественной циркуляцией; б – насосная; 1 – теплообменник; 2 – подающий теплопровод (Т1); 3 – расширительный бак; 4 – отопительный прибор; 5 – обратный теплопровод (Т2); 6 – циркуляционный насос; 7 – устройство для выпуска воздуха из системы

При водяном отоплении циркулирующая нагретая вода охлаждается в отопительных приборах и возвращается к теплоисточнику для последующего нагревания. Системы водяного отопления по способу создания циркуляции воды разделяются на системы с естественной циркуляцией (гравитационные) и

с механическим побуждением (насосные). В гравитационной системе

(рис. 2.2, а) используется свойство воды изменять свою плотность при изменении температуры. В насосной системе (рис. 2.2, б) используется насос с электрическим приводом для создания разности давления, вызывающей циркуляцию, и в системе создается вынужденное движение воды.

По температуре теплоносителя различают системы низкотемпературные

с предельной температурой горячей воды tг 70оС, среднетемпературные при tг от 70 до 100оС и высокотемпературные при tг 100оС. Максимальное значение температуры воды ограничивается 150оС.

По положению труб системы делятся на вертикальные и горизонтальные.

В зависимости от схемы соединения труб с отопительными приборами системы бывают однотрубные и двухтрубные. Если каждый прибор разделен условно на две части, в которых вода движется в противоположных

22

направлениях и теплоноситель последовательно проходит через обе части, то такая однотрубная система называется бифилярной.

При паровом отоплении в приборах выделяется теплота фазового превращения в результате конденсации пара. Конденсат удаляется из приборов и возвращается в паровой котел.

Системы парового отопления по способу возвращения конденсата в котел разделяются на замкнутые (рис. 2.3, а) с самотечным возвращением конденсата

иразомкнутые (рис. 2.3, б) с перекачкой конденсата насосом.

Взамкнутой системе конденсат непрерывно поступает в котел под действием разности давления, выраженного столбом конденсата высотой h

(рис. 2.3, а) и давления пара рп в паросборнике котла. В связи с этим отопительные приборы должны находиться достаточно высоко над

паросборником.

Вразомкнутой системе парового отопления конденсат из отопительных приборов самотеком непрерывно поступает в конденсатный бак и по мере накопления периодически перекачивается в котел. Давление пара в котле поддерживается давлением насоса.

Взависимости от давления пара системы парового отопления подразделяются на субатмосферные, вакуум-паровые, низкого и высокого давления (табл. 2.2).