Закрытые и открытые системы. Двухтрубные водяные системы бывают закрытыми и открытыми. Различаются эти системы технологи­ей приготовления воды для местных систем горячего водоснабжения (рис. 2.2). В закрытых системах для горячего водоснабжения исполь­зуется водопроводная вода, которая подогревается в поверхностных теплообменниках водой из тепловой сети (рис. 2.2, а). В открытых сис­темах воду для горячего водоснабжения берут непосредственно из тепловой сети. Отбор воды из подающей и обратной труб тепловой се-

Ти производят в таких количествах, чтобы после смешения вода при­обрела нужную для горячего водоснабжения температуру (рис. 2.2,6).

В закрытых системах теплоснабжения сам теплоноситель нигде не расходуется, а лишь циркулирует между источником тепла и местными системами теплопотребления. Это значит, что такие системы закрыты по отношению к атмосфере, что и нашло отражение в их названии. Для закрытых систем теоретически справедливо равенство GyX=GnpHx, т. е. количество уходящей от источника и приходящей к нему воды одина­ково. В реальных же системах всегда С? ух>С? прих - Часть воды теряет­ся из системы через имеющиеся в ней неплотности: через сальники на­сосов, компенсаторов, арматуры и т. п. Эти утечки воды из системы не­велики и при хорошей эксплуатации не превышают 0,5% объема воды в системе. Однако даже в таком количестве они приносят определен­ный ущерб, так как с ними бесполезно теряются и тепло, и теплоноси­тель.

Практическая неизбежность утечек позволяет исключить из обору­дования водяных систем теплоснабжения расширительные сосуды, так как утечки воды из системы всегда превышают возможное приращение объема воды при повышении ее температуры в течёние отопительного периода. Пополнение системы водой для компенсации утечек происхо­дит у источника тепла.

Для открытых систем даже при отсутствии утечек характерно не­равенство (/ух>СПрих - Сетевая вода, выливаясь из водоразборных кра­нов местных систем горячего водоснабжения, соприкасается с атмос­ферой, т. е. такие системы открыты по отношению к атмосфере. Пополнение открытых систем водой происходит обычно так же, как и закрытых систем, у источника тепла, хотя в принципе в таких системах пополнение возможно и в других точках системы. Количество подпиточной воды в открытых системах значительно больше, чем в закрытых. Если в закрытых системах подпиточная вода покрывает только утечки воды из системы, то в открытых системах она должна компенсировать еще и предусмотренный отбор воды.

Отсутствие на абонентских вводах открытых систем теплоснабже­ния поверхностных теплообменников горячего водоснабжения и заме­на их дешевыми смесительными устройствами является основным пре­имуществом открытых систем перед закрытыми. Основной же недоста­ток открытых систем заключается в необходимости иметь у источника тепла более мощную, чем в закрытых системах, установку по обработ­ке подпиточной воды во избежание появления коррозии и накипи в на­гревательных установках и тепловых сетях.

Наряду с более простыми и дешевыми абонентскими вводами от­крытые системы обладают еще следующими положительными качест­вами по сравнению с закрытыми системами:

А) позволяют использовать в больших количествах низкопотенци­альное отбросное тепло, которое имеется и на ТЭЦ (тепло конденса­торов турбин), и в ряде отраслей промышленности, что уменьшает рас­ход топлива на приготовление теплоносителя;

Б) обеспечивают возможность уменьшения расчетной производи­тельности источника тепла путем осреднения расхода тепла на горячее водоснабжение при установке центральных аккумуляторов горячей воды;

В) увеличивают срок службы местных систем горячего водоснабже­ния, так как в них поступает вода из тепловых сетей, не содержащая агрессивных газов и накипеобразующих солей;

Г) уменьшают диаметры распределительных сетей холодного водо­снабжения (примерно на 16%), подавая абонентам воду для местных систем горячего водоснабжения по отопительным трубопроводам;

Д) позволяют перейти к однотрубным системам при совпадении расходов воды на отопление и горячее водоснабжение.

К недостаткам открытых систем кроме увеличения затрат, связан­ных с обработкой больших количеств подпиточной воды, относятся:

А) возможность при недостаточно тщательной обработке воды поя­вления цветности в разбираемой-воде, а в случае присоединения ради­аторных систем отопления к тепловым сетям через смесительные узлы (элеваторные, насосные) еще и возможность загрязнения разбираемой воды и появления в ней запаха вследствие отложения в радиаторах осадков и развития в них особых бактерий;

Б) усложнение контроля за плотностью системы, поскольку в от­крытых системах количество подпиточной воды не характеризует ве­личины утечки воды из системы, как в закрытых системах.

Малая жесткость исходной водопроводной воды (1 —1,5 мг-экв/л) способствует применению открытых систем, исключая необходимость в дорогой и сложной противонакипной обработке воды. Целесообразно применять открытые системы и при очень жестких или агрессивных в отношении коррозии исходных водах, ибо при таких водах в закрытых системах необходимо устраивать обработку воды на каждом абонентс­ком вводе, что во много раз сложнее и дороже единой обработки подпи­точной воды у источника тепла в открытых системах.

Присоединение местных систем теплопотребления к тепловым се­тям. Переход тепла из тепловых сетей в местные системы теплопотребле­ния происходит или без снижения потенциала тепла, или с его снижени­ем. Без снижения потенциала тепла в водяных системах присоединяются непосредственно к тепловой сети калориферы систем вентиляции и систе­мы отопления производственных помещений, в которых по нормам допу­скается повышенная температура воды в нагревательных приборах. С по­нижением потенциала тепла к тепловой сети присоединяются системы отопления большинства абрнентов (за исключением вышеуказанного случая) и системы горячего водоснабжения. Максимальная температура воды в тепловой сети обычно равна 150°С, но в некоторых системах она достигает 180—190°С. Максимальная же температура воды по санитар­но-гигиеническим требованиям в системах отопления не должна превы­шать 95—105°С, в системах горячего водоснабжения 75°С.

Принципиальные схемы присоединения местных систем к тепловым сетям с понижением и без понижения потенциала тепла приведены на рис. 2.3.

ЭЗ

Для снижения потенциала тепла, передаваемого в местные системы, применяются теплообменные устройства (теплообменники) смеситель-

Рис. 2.3. Присоединение местных систем теплопотребления к тепловым сетям непо­средственное (а, б) и с понижением потенциала (в—д) 1 — подающий и обратный трубопроводы тепловой сети; 2 — калорифер вентиляции; 3 — местная система отопления; 4— воздушник; 5 — элеваторный смесительный узел; 6 — элеватор; 7 — поверх­ностный теплообменник отопления,; 8 — расширительный сосуд; 9 — циркуляционный насос; 10 — насосный смесительный узел; 11 — подмешивающий насос; 12 — подпиточное устройство

2 Зак. 435

Рис 2 4 Схема элеватора

1 — сопло, 2 — вход подмешиваемой воды; 3 — камера выравнивания скорости» 4 — диффузор

Ного и поверхностного типа% Смесительные узлы для отопления бывают с элеватором и насосом (рис. 2.3,в и д). Схема элеватора приведена на рис. 2.4, а принцип его действия рассмотрен в § 12. Элеватор выпол­няет две функции: служит смесителем воды и побудителем циркуляции воды в местной системе. Элеваторные смесительные узлы были пред­ложены проф. - В. М. Чаплиным[9] еще в начале развития централизован­ного теплоснабжения в нашей стране и с тех пор получили широкое распространение в отечественной практике благодаря простоте устрой­ства (отсутствию движущихся частей) и надежности в эксплуатации.

Недостатками элеваторных смесительных узлов являются:

А) малый КПД (0,25—0,3), вследствие чего для создания заданной разности давлений после элеватора (в подающем и обратном трубо­проводах местной системы) в трубопроводах теплосети до элеватора необходимо иметь значительно большую (в 8—10 раз) разницу давле­ний. Это приводит к необходимости увеличения мощности располагае­мого у источника тепла циркуляционного насоса, за счет работы кото­рого и обеспечивается подмешивание в элеваторе;

Б) невозможность осуществления автономной циркуляции воды в местной систему отопления при аварийном прекращении циркуляции воды в тепловой сети, что при отрицательных наружных температурах ускоряет остывание отапливаемых помещений и споеобствует замерза­нию воды в наиболее уязвимых местах местной системы (например, в лестничных клетках и т. п.);

В) ПОСТОЯНСТВО коэффициента подмешивания и= С? под/Ссети, т. е. по­стоянство соотношения между количеством подмешиваемой воды из обратного трубопровода Gn0A и количеством сетевой воды, проходящей через сопло элеватора, GceTib что жестко связывает между собой гид­равлический и температурный режимы тепловой сети и местной систе­мы отопления.

Последний недостаток элеваторов не позволяет с повышением на­ружной температуры уменьшать количество циркулирующей по тепло­вой сети воды с сохранением ее расчетной температуры, что уменьшило бы затраты электроэнергии на перемещение теплоносителя. При посто­янном коэффициенте подмешивания всякое сокращение расхода сетевой воды через сопло элеватора приводит к пропорциональному сокраще­нию расхода воды в местной системе отопления, а это вызывает ее разрегулировку, т. е. неравномерную теплоотдачу отдельных нагрева­тельных приборов.

В тех случаях, когда по указанным выше причинам применение элеваторов невозможно '(при малой разности давлений в трубах теп­ловой сети) или нерационально, в смесительных узлах применяют насо­сы. При индивидуальных абонентских вводах, располагаемых в самих зданиях, насосы в смесительных узлах должны быть бесшумными, но так как в больших количествах отечественная промышленность таких насосов еще не выпускает, то на практике смесительные узлы приме­няют только при выносных групповых вводах.

В последние годы делаются попытки внедрения в практику элева-

Г1

Рис 2 5 Схема элеватора с регулируемым соплом

І — сопло, 2 — всасывающая камера, 3— регулирующая игла, 4 — камера смешения, 5 — диффу­зор, 6 - выход смешанной воды, 7 — вход подмешиваемой воды, ,5"— шток регулирующии иглы, д — механизм для перемещения регулирующей иглы, 10 — вход высокотемпературной воды

Торов «с регулируемым соплом», т. е. элеваторов с переменным выход­ным сечением сопла (рис. 2.5). Такие элеваторы позволяют в опреде­ленных пределах изменять коэффициент подмешивания, что расширяет область их применения по сравнению с элеваторами обычной конст­рукции.

Гидравлическая связь 'между теплоносителем в тепловой сети и теплоносителем в местной системе при непосредственном или понизи­тельном, через смесительные узлы, присоединении местных систем к тепловой сети обусловливает зависимость давления в местных системах от давления в трубах тепловой сети, поэтому все такие присоединения получили общее название «зависимых» присоединений.

Наиболее уязвимым элементом местной системы отопления по давлению являются нагревательные приборы и, в частности, чугунные радиаторы, рабочее давление в которых (даже у новых моделей) не должно превышать 0,6 МПа. Наибольшее значение при зависимом при­соединении имеет давление в обратном трубопроводе тепловой сети, так как в этом случае давление в обратном трубопроводе местной си­стемы (в первых этажах здания) не может 'быть ниже давления в об­ратном трубопроводе сети. Давление же в подающем трубопроводе тепловой сети имеет 'меньшее значение для местных систем, так как при движении воды оно может быть снижено задвижкой или специ­альным дросселирующим устройством. При элеваторных смесительных узлах снижение давления в подающей трубе происходит в сопле эле­ватора. Во избежание попадания местных систем под высокое давление в подающем трубопроводе тепловой сети существуют определенные правила открытия и закрытия задвижек при включении и отключении местных систем. При пуске в действие местной системы сначала откры­вается задвижка на обратном трубопроводе, чем вся система отопления ставится под низкое давление в обратной трубе сети, и только потом до нужных пределов открывается задвижка на подающем трубопрово­де. При отключении местной системы от тепловой сети закрывается сначала задвижка на подающем трубопроводе и лишь затем закрыва­ется задвижка на обратном трубопроводе.

35

Присоединения местных систем к тепловой сети через поверхност­ные теплообменники (см. рис. 2.3), когда отсутствует гидравлическая связь между теплоносителями в тепловой сети и местных системах и давление в тепловой сети не передается в местные системы, получили название «независимых». «Независимое» присоединение систем отоп­ления к тепловой сети сложнее и дороже «зависимого». Кроме дорогих теплообменных устройств система отопления при независимом присое-

2* Зак 435
динении должна быть оснащена таким дополнительным оборудованием, как насосы для создания циркуляции воды, расширительный сосуд и подпиточное устройство, обеспечивающее пополнение системы отопле­ния водой из тепловой сети.

К достоинствам независимого присоединения кроме автономности режима давлений в местной системе относятся:

А) возможность применения в тепловых сетях более высокотемпе­ратурного теплоносителя, что уменьшает затраты по транспортирова­нию тепла; при зависимом присоединении это невозможно из-за вски­пания воды в сопле элеватора и возникновения при этом шума;

Б) возможность изменения расхода и температуры воды в тепловой сети, что имеет особое значение при работе нескольких источников тепла на единую тепловую сеть;

В) автономность циркуляции воды в системе отопления;

Г) в открытых системах теплоснабжения меньшая загрязненность воды, используемой для горячего водоснабжения, так как при незави­симом присоединении вода отбирается из труб теплосети до отопитель­ного теплообменника и не проходит через систему отопления.

При повсеместном применении независимого присоединения в тепло - снабжаемом районе значительно увеличивается надежность системы теплоснабжения и сокращаются сроки ликвидации аварий. Автономная циркуляция воды в местных системах позволяет длительное время под­держивать положительную температуру воздуха в отапливаемом помещении, а гидравлическая разобщенность местных систем и тепло­вой сети сокращает время слива воды из аварийных участков сети и время наполнения этих участков водой после ремонта.

Нормальная и связанная подача тепла в системы отопления. На абонентских вводах, обслуживающих местные системы горячего во­доснабжения и отопления, при отсутствии в системе горячего! водо­снабжения баков-аккумуляторов находят применение два способа пода­чи тепла в систему отопления: нормальная и связанная подача. При нормальной подаче система отопления получает тепло независимо от системы горячего водоснабжения и любые изменения в расходе тепла на горячее водоснабжение не отражаются на количестве тепла, полу­чаемого системой отопления. При связанной подаче количество тепла, получаемого системой отопления, зависит от расхода тепла в системе горячего водоснабжения. Достигается это лимитированием (ограниче­нием) общего количества тепла, поступающего на ввод из расчета часового расхода тепла на отопление и среднечасового расхода тепла на горячее водоснабжение. При этом поступление тепла в систему го­рячего водоснабжения не ограничивается, в результате чего всякое от­клонение расхода тепла на горячее водоснабжение от среднечасового вызывает противоположное изменение в подаче тепла в систему отоп­ления и соответствующее изменение температуры воздуха внутри отап­ливаемых помещений. В среднем же за сутки в отапливаемых поме­щениях обеспечивается заданная температура внутреннего воздуха.

Схемы абонентских вводов, иллюстрирующие сам принцип осуществ­ления связанной подачи тепла в систему отопления, приведены на рис. 2.6.

На вводах закрытых систем теплоснабжения влияние горячего водо­снабжения на подачу тепла в систему отопления может осуществляться путем изменения или температуры (схема а), или расхода (схема б) сетевой воды, поступающей в теплообменник отопления.

Подсхеме а подогреватель горячего водоснабжения 5 установлен на сетевой воде до теплообменника отопления 8 и имеет обводной трубо­провод 6. Перераспределение сетевой воды между подогревателем и обводным трубопроводом осуществляется трехходовым регулятором

Рис. 2.6. Схеми вводов, отража­ющие основной принцип связан­ной подачи тепла в систему отопле­ния А — ввод закрытой системы теплоснаб­жения с влиянием го­рячего водоснабже­ния на температуру греющей воды тепло­обменника отопле­ния; б — то же, с влиянием горячего водоснабжения на расход греющей во­ды теплообменника отопления; в — ввод открытой системы теплоснабжения; 1 — тепловая сеть; 2 — ограничитель расхода сетевой воды; 3 — трехходовой регуля­тор температуры; 4 — местная система го­рячего водоснабже­ния; 5 — подогрева­тель горячего водо­снабжения; 6 — об­водной трубопровод; 7 — водопровод; 8 — теплообменник отоп­ления; 9 — местная система отопления; 10, И — отбор воды из подающего и об­ратного трубопрово­дов тепловой сети; 12 — двухходовой ре­гулятор температуры; 13 — смеситель

Температуры 3, получающим импульс от температуры воды, поступаю­щей в местную систему горячего водоснабжения 4. При отсутствии во - доразбора регулятор температуры 3 перекрывает поступление сетевой воды к теплообменнику горячего водоснабжения и вся сетевая вода проходит по отводной трубе 6 и с наибольшей температурой, равной температуре воды в сети, поступает в теплообменник отопления 8. Отапливаемые помещения получают в эти часы повышенное количество тепла. Днем же, в часы максимального водоразбора, регулятор темпе­ратуры перекрывает обводной трубопровод и вся сетевая вода прохо­дит через теплообменник горячего водоснабжение. В эти часы в тепло­обменник отопления поступает сетевая вода с наиболее низкой темпе­ратурой и отапливаемые помещения недополучают тепло.

По схеме б подогреватель горячего водоснабжения 5 включен по сетевой воде параллельно с теплообменником отопления. При этой схе­ме в зависимости от величины водоразбора трехходовой регулятор тем­пературы 3 перераспределяет сетевую воду между теплообменниками горячего водоснабжения и отопления. В ночные часы при отсутствии водоразбора теплообменник отопления получает максимальное коли­чество сетевой воды, а в часы максимального водоразбора — мини­мальное. Общее количество поступающей на ввод сетевой воды как при схеме а, так и при схеме б лимитируется автоматом 2.

По схеме а поверхность нагрева теплообменника горячего водоснаб­жения будет всегда меньше, чем по схеме б (за исключением случая, когда в расчетном режиме при максимальном водоразборе QOT = 0). Происходит это потому, что в часы максимального водоразбора. через
этот теплообменник по схеме а проходит вся сетевая вода, а по схеме 6 только часть сетевой воды. В результате средняя разность темпера­тур и коэффициент теплопередачи в теплообменнике по схеме а всегда больше, чем по схеме б.

При открытых системах теплоснабжения влияние горячего водо­снабжения на подачу тепла в систему отопления осуществляется только путем изменения количества сетевой воды, .поступающей в теплообмен­ник отопления (схема в). По этой схеме к смесителю 13 поступает во­да из подающего 11 и обратного 10 трубопроводов тепловой сети. Количество воды, отбираемой из подающей трубы, давление в которой всегда больше давления в обратной трубе, регулируется двухходовым регулятором температуры 12. Чем больше общий отбор воды и чем ниже температура воды в тепловой сети тс, тем больше количество воды, отбираемой из подающего трубопровода, и тем меньше сетевой воды поступает к теплообменнику отопления.

Основное преимущество связанной подачи тепла в систему отопле­ния перед нормальной подачей состоит в меньших расчетных расходах сетевой воды, что снижает затраты на сооружение тепловых ^сетей и перемещение теплоносителя. Сокращение расчетных расходов сетевой «оды при связанной подаче тепла происходит:

А) в результате уменьшения расчетных расходов тепла, так как ори связанной подаче расчетный часовой расход тепла на ввод скла­дывается из нормального расхода тепла на отопление и среднечасового расхода тепла на горячее водоснабжение, в то время как при нормаль­ной подаче расчетный часовой расход тепла на ввод складывается из нормального расхода тепла на отопление и максимального часового (при отсутствии аккумуляторов) расхода тепла на горячее водоснаб­жение, который в 2—3 раза больше среднечасового расхода тепла;

Б) благодаря возможности применения в тепловых сетях так назы­ваемых «повышенных» графиков температур воды (см. § 25).

К недостаткам связанной подачи тепла в систему отопления отно­сятся:

А) наличие внутрисуточных колебаний температуры воздуха в отапливаемых помещениях;

Б) сложность обеспечения отапливаемых помещений нормальным суточным количеством тепла при неравномерном расходе тепла в си­стеме горячего водоснабжения по дням недели (см. § 2, рис. 1.2 и 1.3) и различных соотношениях расходов тепла на горячее водоснабжение и на отопление у отдельных абонентов в теплоснабжаемом районе.

Величина внутрисуточного отклонения температуры внутреннего воз­духа от ее нормального значения при связанной подаче тепла в систе­му отопления зависит от многих факторов, важнейшими из которых являются:

А) теплоаккумулирующая способность отапливаемых зданий (поме­щений) ;

Б) соотношение расходов тепла на горячее водоснабжение и на ОТОПЛение ртах == Q s^b^JQ от ■

Чем больше теплоаккумулирующая способность здания и чем мень­ше соотношение расходов тепла на горячее водоснабжение и на отопле­ние, тем меньше амплитуда колебаний температуры внутреннего возду­ха. Нормированной величины допустимых отклонений температуры внутреннего воздуха под влиянием горячего водоснабжения пока не существует, но большинство специалистов считают, что такие откло­нения не должны превышать ±1 — 1,5°С.

Связанная подача тепла в систему отопления наиболее эффективна в крупных системах теплоснабжения при максимальном часовом рас­ходе тепла на горячее водоснабжение более 10% расчетного расхода

Риос. 2.7 Схемы абонентских вводов с нормальной подачей тепла в систему отопления А — параллельная; б — смешанная; / — тепловая сеть; 2 — местная система горячего водоснабже­ния; 3 — рециркуляционный трубопровод; 4 — регулятор расхода воды на отопление; 5 — тепло­обменник отопления; 6 — местная система отопления; 7 — перемычка; 8 — циркуляционный насос; 9 _ водопровод; 10 — подогреватель горячего водоснабжения; 10j и,/<?jj—то же, I и II ступени; 11 — датчик внутренней температуры

Тепла на отопление. В небольших системах теплоснабжения, в которых уменьшение диаметров теплопроводов мало изменяет общую стоимость тепловых сетей, в ряде случаев более целесообразна нормальная пода­ча тепла в систему отопления при наиболее простой схеме абонентско­го ввода.

Применяемые на практике схемы абонентских вводов при нормаль­ной и связанной подаче тепла в систему отопления описаны ниже.

Схемы вводов закрытых систем теплоснабжения. В закрытых систе­мах теплоснабжения при наличии у абонентов местных систем отопле­ния и горячего водоснабжения нормальная подача тепла в системы отопления осуществляется обычно по параллельной или смешанной схемам абонентского ввода. При параллельной схеме ввода (рис. 2.7,а) происходит одноступенчатый нагрев водопроводной воды в подогрева­теле горячего водоснабжения 10, который включен параллельно по ходу греющей сетевой воды (отсюда и название схемы) с теплообмен­ником отопления 5. Отопительным теплообменником как в данной схеме, так и § ниже описываемых схемах могут быть или смесительные узлы (элеваторные, насосные), или поверхностный аппарат. Утилиза­ция тепла обратной воды теплообменника отопления для нагрева водо­проводной воды при параллельной схеме отсутствует.

При смешанной схеме ввода (рис. 2.7,6) происходит двухступенча­тый нагрев водопроводной воды в подогревателях I (10i) и II (10ц) ступени с утилизацией тепла обратной воды теплообменника отопле­ния. В подогревателе II ступени греющей водой является часть посту­пающей на ввод сетевой воды, а в подогревателе I ступени — смесь вод, покидающих теплообменник отопления и подогреватель II ступени.

Наименование «смешанная» данная схема получила потому, что в ней подогреватель II ступени соединен по сетевой воде параллельно с теп­лообменником отопления, а подогреватель I ступени соединен с тепло­обменником отопления последовательно.

Характерной особенностью любой схемы ввода с нормальной по­дачей тепла на отопление, в том числе и параллельной, и смешанной схем, является наличие автомата 4 на трубопроводе, подводящем сете­вую воду к теплообменнику отопления. Этот автомат обеспечивает не­зависимость поступления сетевой воды в теплообменник отопления от •расхода воды через теплообменник горячего водоснабжения, т. е. неза­висимость поступления тепла в отапливаемые помещения от расхода тепла в системе горячего водоснабжения.

Автомат отопления может обеспечивать постоянный или переменный расход сетевой воды через теплообменник отопления. Если регулиро­вание отпуска тепла на отопление происходит так, что сам абонент не оказывает влияния на количество получаемого им тепла (пассивное регулирование), то автомат отопления поддерживает постоянный рас­ход сетевой воды. В этом случае регулирование отпуска тепла на - отопление осуществляется только центрально изменением температуры •сетевой воды у источника тепла, а для поддержания постоянства расхо­да сетевой воды через теплообменник отопления используется наиболее простой автомат прямого действия, который получил не совсем точное ■название регулятора расхода (РР) (см. гл. 3). Если же регулирование •отпуска тепла на отопление производится так, что абонент тем или иным способом воздействует на количество получаемого им тепла (ак­тивное регулирование), то автомат отопления изменяет расход сетевой воды через теплообменник отопления в зависимости от характера полу­чаемого им импульса.

И в параллельной, и в смешанной схеме температура воды, посту­пающей в систему горячего водоснабжения, поддерживается постоян­ной регулятором температуры (РТ), установленным перед теплообмен­ником горячего водоснабжения. Автомат РТ изменяет количество сете­вой воды, проходящей через теплообменник горячего водоснабжения, в зависимости от водоразбора, т. е. в зависимости от количества нагре­ваемой водопроводной воды.

Для получения наибольшей разности температур греющей и нагре­ваемой в теплообменниках горячего водоснабжения воды рециркуляци­онный трубопровод системы горячего водоснабжения 10 целесообразно присоединять к той точке, где температура нагреваемой водопроводной воды становится равной температуре рециркуляционной воды. Практи­чески рециркуляционную воду соединяют с водопроводной водой при смешанной схеме между подогревателями, при параллельной схеме и сборке подогревателя из стандартных секций между равным числом секций.

При присоединении систем отопления к сети через элеваторные узлы на индивидуальных абонентских вводах закрытых систем тепло­снабжения независимо от конкретной схемы ввода устанавливается еще дополнительно насос (рис. 2.8), предназначаемый для увеличения под­мешивания воды из обратного трубопро - 1 вода в подающий перед элеваторным уз-
цы в тепловой сети. При групповом абонентском вводе дополнительный насос устанавливается в ЦТП (см. далее рис. 2.11).

Увеличение подмешивания необходимо в теплый период отопитель­ного сезона во избежание подачи излишнего тепла в систему отопле­ния, когда в целях нагревания воды систем горячего водоснабжения до - заданной температуры (60—65°С) температура воды в тепловой сети не опускается ниже определенного предела (70—75°С), а для нормальной подачи тепла в систему отопления требуется более низкая температура воды, поступающей в элеватор.

В летний период система отопления отключается от тепловой сети и циркуляция сетевой воды происходит только через теплообменники го­рячего водоснабжения.

Сравнение параллельной и смешанной схем показывает, что при одинаковой поверхности нагрева подогревателей горячего водоснабже­ния смешанная схема позволяет уменьшить суммарный расчетный расход воды по вводу на 4—6%, а среднюю за отопительный сезон температуру воды, возвращаемой к источнику тепла, на 2—3°С. Такие сравнительно небольшие преимущества смешанной схемы перед парал­лельной имеют значение только при теплофикационных системах, где понижение температуры возвращаемой на ТЭЦ воды приводит к эко­номии топлива. В районных же системах теплоснабжения от водогрей­ных котельных понижение температуры возвращаемой воды не отра­жается на расходе топлива, а лишь увеличивает мощность рециркуля­ционных насосов. В таких системах смешанная схема не имеет особых, преимуществ перед параллельной вследствие небольшого сокращения расчетных расходов сетевой воды и более сложного устройства або­нентских вводов.

Рис 2 9 Последовательная схема абонентского ввода 1, 2 — подогреватели горячего водоснабжения; 3 — теплообменник отопления; 4 — регулятоо пас хода, 5 — датчик расхода; 6 — перемычка, РТ — регулятор температуры

Экономичная связанная подача тепла в систему отопления осуще­ствляется в настоящее время в закрытых системах теплоснабжения пек двухступенчатой «последовательной» схеме абонентского ввода, разра­ботанной ВТИ, МЭИ и теплосеїью Мосэнерго (рис. 2 9). Наименование «последовательная» схема получила потому, что в данном случае по­догреватели горячего водоснабжения I (J) и II (2) ступени соединены по сетевой воде последовательно с теплообменником отопления 3. При последовательной схеме, так же как и при смешанной, происходит ути­лизация тепла обратной воды теплообменника отопления для подогре­ва водопроводной воды, и рециркуляционная вода систем горячего

Водоснабжения соединяется с водолроводной водой между подогрева­телями.

Применяемая на практике автоматика последовательной схемы (ав­томатика теплосети Мосэнерго) состоит из двух элементов: регулятора температуры воды, поступающей в систему горячего водоснабжения, РТ и автомата постоянства расхода воды РРь Последний, хотя и уста­новлен на обводном трубопроводе подогревателя II ступени, однако получает импульс от датчика 5, контролирующего общий расход сете-' вой воды через ввод. При отсутствии водоразбора в системе горячего водоснабжения автомат РТ закрыт и вся сетевая вода проходит по об­водному трубопроводу подогревателя 2. При таком режиме ввода температура сетевой воды, поступающей в теплообменник отопления, имеет наиболее высокое значение и отапливаемые помещения получают избыточное количество тепла. С началом водоразбора автомат РТ при­открывается и в первый момент времени общий расход воды через подогреватель и его обводную линию становится больше, чем при закрытом автомате РТ. Но с увеличением общего расхода сетевой воды перепад давления в импульсной шайбе 5 увеличивается и автомат РРі на обводном трубопроводе прикрывается. При максимальном водо - разборе автомат РТ полностью открыт, а автомат PPi полностью закрыт. Теоретически совместная работа автоматов РТ и PPi должна обеспечивать постоянство расхода сетевой воды через ввод. Практи­чески данная автоматика не обеспечивает строгого лимитирования расхода сетевой воды через ввод. Превышение заданного лимита рас­хода сетевой воды через ввод может происходить в часы максимального водоразбора, если из-за эксплуатационного загрязнения или отложения накипи в подогревателях горячего водоснабжения уменьшились их ко­эффициенты теплопередачи, а также если по тем или иным причинам (например, в отдельные предпраздничные дни) водоразбор превысит расчетное максимальное значение. В указанных случаях автомат PPj будет полностью закрыт, а автомат РТ будет пропускать расход сете­вой воды больше предусмотренного.

Последовательная схема ввода в общеизвестном виде (см. рис. 2.9) Пригодна ТОЛЬКО При значениях ртах< 0,6 (см. § 25); При ртах>0,6 применяют обычно схемы с нормальной подачей тепла в систему отоп­ления с увеличенным расчетным расходом сетевой воды. Для реали­зации же более экономичной по расходу воды связанной подачи тепла в систему отопления при ршах>0,6 на вводах, очевидно, должны приме­няться какие-то другие схемы. Такими схемами, пока еще не получив­шими широкого распространения, являются смешанная схема «с огра­ничением», т. е. с лимитированием общего расхода сетевой воды через ввод, и последовательная схема с регулируемой перемычкой, предло­женная кафедрой теплофикации и газоснабжения МИСИ им. В. В. Куй­бышева (рис. 2.10). По сравнению со смешанной схемой «с ограниче­нием» последовательная схема с перемычкой имеет меньшую поверх­ность нагрева подогревателей горячего водоснабжения и является более гибкой, позволяющей изменять общий расход сетевой воды через ввод"при сохранении нормального отопительного расхода сетевой воды через теплообменник отопления. При применении схемы с перемычкой температурный график воды в сети рассчитывается по объекту с мак­симально допустимым значением рРр ^0,27...0,3. Регулятор расхода воды РРі на перемычке теплообменника II ступени настраивается на отопительный расход сетевой воды. При отсутствии водоразбора регу­лятор температуры РТ закрыт, и через ввод проходит только отопи­тельный расход воды, который полностью поступает в теплообменник отопления — регулятор на перемычке РР2 закрыт. При малом водораз - боре, пока текущее значение р не превышает р£ , суммарный расход

Рис. 2.10. Последо­вательная схема ввода с регулиру­емой перемычкой

1, 2 — подогреватели горячего водоснаб­жения, 3 — теплооб­менник отопления, 4 — регулятор обще­го расхода сетевой воды, 5 — датчик ре­гулятора общего расхода сетевой во­ды; 6 — регулятор расхода сетевой воды через теплообменник отопления; 7 — дат­чик регулятора рас­хода сетевой воды через теплообменник отопления; 8 — пере­мычка

Сетевой воды через подогреватель II ступени и его обводной трубопро­вод остается равным отопительному расходу, и регулятор РР2 остается в закрытом положении. Когда же водоразбор увеличится настолько, что отопительного расхода сетевой воды окажется недостаточно для подо­грева водопроводной воды до нужной температуры в подогревателе II ступени (регулятор PPj при этом будет закрыт полностью), регуля­тор температуры РТ будет пропускать через ввод расход сетевой воды, превышающий отопительный расход. В этом режиіме ввода регулятор РР2 открыт и пропускает часть сетевой воды в обратный трубопровод, сохраняя через теплообменник отопления нормальный отопительный расход сетевой воды.

Центральные тепловые пункты (ЦТП). Групповые подогревательные установки горячего водоснабжения, размещаемые обычно в отдельных строениях, получили название центральных тепловых пунктов (ЦТП), хотя центральным в указанном случае является только приго­товление горячей воды, так как приготовление теплоносителей для местных систем отопления происходит при этом у каждого абонента отдельно. Более точно название ЦТП соответствует лишь такому их варианту, когда центрально (групповым методом) приготовляется для нескольких зданий не только вода для местных систем горячего водо­снабжения, но и теплоноситель для систем отопления. Такие варианты ЦТП применяются при абонентах с небольшими расходами тепла и не­значительном удалении их от ЦТП.

С появлением - ЦТП (рис. 2.11) двухтрубные системы превратились в системы комбинированные с двухтрубной тепловой сетью от источни­ка до ЦТП и четырехтрубной (как минимум, см. далее) квартальной тепловой сетью от ЦТП до отдельных зданий (две 'грубы на горячее водоснабжение и две трубы для отопления и вентиляции). Четырех - трубность квартальных тепловых сетей не только увеличила их стои­мость, но и значительно усложнила их эксплуатацию. При распрост­раненных на практике подземных прокладках тепловых сетей оказа­лись невозможными контроль и своевременная ликвидация коррозион­ных повреждений труб горячего водоснабжения, которые часто в нару­шение существующих норм прокладываются неоцинкованными. Усиленной коррозии труб горячего водоснабжения в закрытых системах теплоснабжения способствует также отсутствие на ЦТП какой-либо об­работки водопроводной воды, поступающей в системы горячего водо­снабжения. В результате коррозии труб горячего водоснабжения подземные каналы заливаются водой, и от коррозии страдают и трубы системы отопления, которые, как правило, прокладываются совместно с трубами горячего водоснабжения.

Положительные стороны ЦТП:

5 :±Г

Рис й 11. Схема

Центрального теп­лового пункта (ЦТП) с последо­вательным вклю­чением подогрева­телей горячего во­доснабжения

1, 2 — подогреватели горячего водоснаб­жения, 3 — регулятор расхода сетевой во­ды; 4 — датчик регу­лятора расхода; 5 — трубопроводы систе­мы горячего водо­снабжения; 6 — тру­бопроводы системы отопления, 7 — под­мешивающий насос; 8 — перемычка; 9 — циркуляционный иа - сос; 10 — тепловая сеть

А) уменьшение суммарной поверхности подогревателей горячего во­доснабжения вследствие уменьшения коэффициента максимальной ча­совой неравномерности потребления тепла в системе горячего водо­снабжения и сокращения излишков в поверхностях нагрева, получаю­щихся в индивидуальных установках при компоновке подогревателей из стандартных секций;

Б) уменьшение количества автоматических приборов и насосных установок для создания циркуляции в системах горячего водоснаб­жения;

В) меньшее количество обслуживающего персонала и лучшие усло­вия для создания дистанционного управления отпуском тепла.

На ЦТП могут применяться те же схемы, что и на индивидуальных вводах, т. е. схемы как со связанной, так и с нормальной подачей тепла в системы отопления. При применении на ЦТП связанной подачи воз­никают осложнения с подачей тепла к калориферам приточной венти­ляции, так как в подающем трубопроводе (отопительном) температура воды колеблется в течение суток в зависимости от величины водо­разбора.

В конкретных местных условиях для нормального обеспечения си­стем вентиляции теплом может оказаться целесообразным одно из сле­дующих мероприятий:

А) расчет в процессе проектирования калориферов вентиляции и трубопроводов к ним на самую низшую температуру воды в подающем трубопроводе, соответствующую максимальному водоразбору;

Б) прокладка к зданию дополнительной подающей линии помимо ЦТП; в этом случае по отдельным направлениям квартальной тепловой сети будут пятитрубные прокладки: две подающие трубы на отопление и вентиляцию, одна общая обратная от этих местных систем и две грубы горячего водоснабжения;

В) устройство самостоятельного ввода с подачей тепла от магист­ральных тепловых сетей, что целесообразно при абонентах с большими расходами тепла на вентиляцию или кондиционирование.

Схемы абонентских вводов открытых систем теплоснабжения. Схемы абонентских вводов открытых систем теплоснабжения приведены на рис. 2.12. По схеме рис. 2.12,а происходит нормальная, независимая от горячего водоснабжения подача тепла из тепловой сети в систему отоп­ления. Это обеспечивается установкой на трубопроводе, подводящем .сетевую воду к теплообменнику отопления, автомата постоянства рас­хода воды РР или автомата, изменяющего расход сетевой воды через теплообменник отопления в зависимости от потребности абонента в тепле.

А — с нормальной подачей теила в систему В отопления; б — со связанной подачей тепла в — систему отопления и местным лимитировани­ем расхода сетевой воды, в — со связанной подачей тепла в систему отопления и цент* ральным лимитированием расхода сетевой, воды, 1 — тепловая сеть; 2 — циркуляционный трубопровод; 3 — подающий трубопровод мест­ной системы горячего водоснабжения; 4—автомат постоянства расхода; 5 — теплообменник отоп­ления, 6 — местная система отопления; 7 — обратный клапан, 8 — смеситель, 9 — регулятор темпе­ратуры, 10 — циркуляционный насос

Отбор воды на горячее водоснабжение из тепловой сети происходит в зависимости от температуры воды в подающем тс и обратном пг4 тру­бопроводах тепловой сети: при т4> 65°С — только из обратной трубы, при тг4<65°С<тс — из обратной и подающей труб одновременно, при тс = 65°С — только из подающей трубы. При одновременном отборе воды из обеих труб теплосети необходимая температура смеси в Ь5°С обеспечивается автоматом постоянства температуры РТ, который ре­гулирует поступление воды из подающего трубопровода к точке сме­шения с водой из обратной трубы. При этом высокое давление в по­дающем трубопроводе дросселируется в автомате до давления в об­ратном трубопроводе. При отборе воды только из обратной трубы автомат РТ закрыт; в этом случае температура воды, поступающей в систему горячого водоснабжения, может повышаться до расчетной температуры обратной воды из теплообменника отопления, т. е. до 70°С при смесительных теплообменниках (элеваторных и насосных узлах) и до 80°С при поверхностном теплообменнике. При отборе воды только из подающего трубопровода автомат РТ открыт и давление за смеси­телем возрастает до давления в подающем трубопроводе.

{ХЪ-1

Рис. 2 12. Схемы вводов открытых сис­тем теплоснабжения

—tXb-

•СХЗ--1

Увеличение давления за смесителем приводит к плотному закрытию обратного клапана на подводке обратной воды к смесителю, чем ис­ключается перетекание воды из подающего трубопровода тепловой сети в обратный трубопровод. Но одновременно в этом случае вся местная' система горячего водоснабжения становится под давление в подающем трубопроводе, что при большой величине этого давления может приво­дить к повреждениям местной системы, поэтому при больших давлениях в подающем трубопроводе на подводке воды к смесителю необходима установка автомата давления «после себя», который ограничивал бы максимальную величину давления в местной системе горячего водо­снабжения. При рассматриваемой схеме ввода основное регулирование отпуска тепла потребителям производится центрально путем изменения температуры сетевой воды в соответствии с расходом тепла на отопле­ние, т. е. по так называемому отопительному графику. Недостатком схемы является повышенный расчетный расход сетевой воды, который складывается из расхода воды на отопление и максимального расхода воды в системе горячего водоснабжения.

По схеме рис. 2.12,6 происходит связанная подача тепла в систему отопления при местном (абонентском) лимитировании расхода сетевой воды. Лимитирование расхода сетевой воды в размере, равном отопи­тельному расходу, осуществляется автоматом постоянства расхода РР, который устанавливается на общем для горячего водоснабжения и отопления трубопроводе сетевой воды.

При схеме б с началом отбора воды из подающего трубопровода расход сетевой воды через теплообменник отопления уменьшается, что компенсируется более высокой температурой сетевой воды. Таким об­разом, при схеме б внутрисуточное и сезонное влияние горячего водо­снабжения на отопление осуществляется путем изменения расхода воды, поступающей в теплообменник отопления.

На абонентских вводах по схеме рис. 2.12, в отсутствует автомат по­стоянства расхода сетевой воды и в этом случае предполагается, что жесткое лимитирование подачи сетевой воды к абонентам отсутствует при сохранении постоянной разности давлений в трубопроводах тепло­вой сети у источника тепла. Недостатком схемы в по сравнению со схемой б является необходимость в более тщательной начальной и эксплуатационной (при подключении и отключении отдельных абонен­тов) регулировок гидравлических режимов системы с целью обеспече­ния каждого абонента необходимым количеством сетевой воды. Но схема в имеет и преимущество перед схемой б, которое состоит в мень­шем влиянии горячего водоснабжения на систему отопления. Проис­ходит это по следующей причине. При схеме б автомат РР обеспечи­вает постоянство расхода сетевой воды независимо от того, имеется или нет водоразбор в системе горячего водоснабжения. При неизменной разности давлений в подающем и обратном трубопроводах сети у або­нентского ввода это возможно только при неизменном гидравлическом сопротивлении абонентских систем отопления и горячего водоснабже­ния. Но при водоразборе, т. е. при открытии водоразборных кранов, гидравлическое сопротивление абонентской системы горячего водоснаб­жения уменьшается, а следовательно, уменьшается и общее гидравли­ческое сопротивление абонентского ввода. В результате с началом водоразбора в горячем водоснабжении для обеспечения постоянства расхода сетевой воды через ввод автомат РР должен прикрываться и увеличивать общее сопротивление ввода до прежней величины. В схеме же в автомат РР на вводе отсутствует и уменьшение гидравлического сопротивления ввода при водоразборе ничем не компенсируется, поэто­му при водоразборе на ввод поступает больше сетевой воды, чем при отсутствии водоразбора. Это приводит к тому, что при одной и той же величине водоразбора влияние горячего водоснабжения на отопление при схеме в будет меньше, чем при схеме б.

В открытых системах теплоснабжения при всех описанных выше схе­мах абонентских вводов может наблюдаться явление «опрокидывания», т. е. возникновение противоположного движения воды в обратном тру­бопроводе от источника тепла к абоненту. Такое явление происходит в том случае, если количество поступающей на ввод сетевой воды мень­ше количества воды, отбираемой на вводе на цели горячего водоснаб­жения.

В принципе опрокидывание позволяет наиболее дешевым способом обеспечить подачу к абонентам большего расхода воды на цели горя­чего водоснабжения, так как при опрокидывании для подачи воды к абонентам используются две трубы — и подающая, и обратная. Но оп­рокидывание в системах с абонентскими вводами по схемам бив может происходить не только при наиболее низких наружных темпера­турах, но и в теплый период отопительного сезона, когда температура воды в обратном трубопроводе очень низка. Так как в системах с ука­занными вводами подача тепла по подающей трубе ограничена, то опрокидывание при низкотемпературной воде в обратных трубопрово­дах приводит к подаче в системы горячего водоснабжения воды с по­ниженной температурой. В системах теплоснабжения с вводами по схеме а такое явление исключается, во-первых, потому, что при такой схеме отбор воды из обратного трубопровода в теплый период отопительного сезона меньше, чем при вводах по схемам б и в, а во-вторых, потому, что на вводах по схеме а подача воды к смесителю из подающего трубопровода не ограничивается.

Практически в крупных системах теплоснабжения с насосными под­станциями на обратных трубопроводах осуществить полное опрокиды­вание невозможно. Затруднено и частичное опрокидывание у отдельных абонентов, если они имеют автоматы «подпора» на обратных трубо­проводах, так как для реализации опрокидывания эти автоматы долж­ны быть снабжены обводными трубопроводами и обратными клапана­ми. Наиболее радикальным, но и наиболее дорогим средством для избежания опрокидывания в крупных системах является увеличение расчетного расхода сетевой воды на цели отопления, т. е. иначе говоря, уменьшение расчетной разности температур в тепловой сети. В мелких же системах теплоснабжения, в которых отсутствуют насосные под­станции и автоматы «подпора» у абонентов, а абонентские вводы вы­полнены по схеме а, опрокидывание вполне допустимо.

При всех рассмотренных схемах вводов открытых систем затруднена организация циркуляции воды в местных системах горячего водоснабжения, так как при отборе воды из обратного трубопровода возвратить рециркуляционную воду систем горячего водоснабжения снова в обратный трубопровод практически можно только с помощью насоса. Рекомендуемый в Справочнике по наладке и эксплуатации водяных тепловых сетей способ организации циркуляции в системах горячего водоснабжения путем уста­новки дросселя-шайбы на обратном трубопроводе от теплообменника отопления прак­тически себя не оправдал[10]. Это связано с тем, что даже при незначительном отборе воды из. обратного трубопровода создаваемый дросселем-шайбой перепад давлений резко уменьшается (в квадрате). Кроме того, при современных протяженных зданиях для обеспечения надлежащей циркуляции в системах горячего водоснабжения требу­ется создавать в дросселе-шайбе разность давления в 0,04—0,06 МПа, а это уже от­рицательно сказывается на расходе сетевой воды через теплообменник отопления.

Насосное же побуждение циркуляции с установкой насосов у каждого абонента возможно только при наличии бесшумных насосов, которые еще не выпускаются в мас­совом количестве нашей промышленностью. В связи с этим организация насосной циркуляции в системах горячего водоснабжения при открытых системах теплоснабже­ния возможна только при создании групповых циркуляционных пунктов (ГЦП), куда бы собирались циркуляционные трубопроводы от нескольких зданий и где рециркуля­ционная вода обычным насосом направлялась бы в обратный трубопровод системы теплоснабжения. Этот же циркуляционный насос позволил бы также после некоторого переключения осуществлять автономную циркуляцию воды в системах отопления всех присоединенных к циркуляционному пункту зданий во время аварии в тепловых се­тях. При отсутствии достаточного количества автоматики и соответствующем технико - экономическом обосновании указанные групповые циркуляционные пункты могут быть превращены в центральные пункты приготовления воды для систем горячего водо­снабжения точно так же, как это происходит сейчас в закрытых системах теплоснаб­жения. Однако в открытых системах такие ЦТП будут более просты, так как в них будут отсутствовать поверхностные теплообменники горячего водоснабжения.

Для контроля за параметрами теплоносителя, работой оборудова­ния и автоматических регуляторов, а также для учета расхода энерго­ресурсов тепловые пункты оснащаются контрольно-измерительными приборами, т. е. термометрами, манометрами, расходомерами.

Тепловой пункт водяной тепловой сети должен быть оснащен сле­дующими контрольно-измерительными приборами:

А) манометрами самопишущими и показывающими на подающем и обратном трубопроводах после основных задвижек и штуцерами для манометра перед основными задвижками;

Б) термометрами самопишущими и показывающими на подающем и обратном трубопроводах ввода и гильзами для термометров на всех обратных трубопроводах от местных систем теплопотребления;

В) расходомерами самопишущими, установленными на подающем или обратном трубопроводе с подключенной тепловой нагрузкой пример­но 20 ГДж/ч (5 Гкал/ ч) и более, и водомерами, установленными на ли­нии на горячее водоснабжение;

Г) штуцером для манометра и гильзой для термометра на подаю­щей трубе после узла смешения или водоподогревателя для местной системы отопления.

Налвводах водяных тепловых сетей в здания устанавлйваются гря­зевики. На подающем трубопроводе ввода грязевик устанавливается после входной задвижки, назначение его — защита местных систем теплопотребления здания от засорения мусором, находящимся в трубо­проводах наружных тепловых сетей. На обратном трубопроводе ввода грязевик устанавливается после смесительного узла системы отопле­ния и предотвращает попадание мусора из местных систем в наруж­ные тепловые сети. На конце выходного патрубка внутри грязевика устанавливается сетка из оцинкованной проволоки или сверлятся от­верстия. Грязевики подбираются по диаметру подводящих и обратных трубопроводов. Скорость движения воды в грязевике должна быть не более 0,05 м/с, чтобы в нем успели осесть взвешенные частицы мусора, находящегося в воде.