Присоединение потребителей к закрытым водяным 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 абонентов (за исключением выше указанного 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 жилых и общественных зданий 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. 3.6.

Для снижения потенциала тепла, передаваемого в местные системы, применяются теплообменные устройства (теплообменники) смесительного и поверхностного типа.

Рис. 3.6. 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

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 уста­новки, по второй — проходит через тепло­обменник, в котором нагревает вторичный теплоноситель, используемый в абонент­ской установке.

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.

Основным недостатком зависимой схе­мы присоединения является жесткая гид­равлическая связь тепловой сети с нагре­вательными приборами абонентских уста­новок, имеющими, как правило, понижен­ную механическую прочность, что ограни­чивает пределы допускаемых режимов ра­боты системы централизованного тепло­снабжения. Так, в широко применяющихся 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.

Независимая же схема присоединения лишена этого недостатка.

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.

Однако 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.

Поэтому в большинстве случаев отопительные системы жилых и общественных зданий при­соединяются к водяным тепловым сетям по зависимой схеме со смесительным устрой­ством (рис. 3.6 , в и д).

Смесительное устройство, установлен­ное на абонентском вводе, подмешивает к горячей воде, поступающей из подающей линии, охлажденную воду из обратной ли­нии. В результате в систему отопления подается смешанная вода более низкой температуры, чем вода в подающей линии от тепловой сети. В качестве смеситель­ных устройств на абонентских вводах применяются струйные и центробежные насосы.

На рис. 3.7 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 начальном этапе развития теплофикации в СССР. Вода из по­дающей линии тепловой сети поступает по­сле регулятора расхода (РР) 7 в элеватор 13. Одновременно в элеватор подсасывается часть охлажденной воды, возвращающейся из отопительной установки в обратную ли­нию тепловой сети. Смешанная вода пода­ется элеватором в отопительную систему.

Рис. 3.7. Узел присоединения отопительной уста­новки к тепловой

сети по зависимой схеме со струйным смешением

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 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.

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 — от­сутствие автономной, т.е. независимой от тепловой сети, циркуляции воды в местной отопительной установке. 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 (см. рис. 3.6, д). В нормальных ус­ловиях насос 11 забирает охлажденную во­ду из обратной линии отопительной уста­новки и подает ее на смешение с горячей водой, поступающей через клапан регуля­тора расхода РР подающей линии тепло­вой сети.

При аварийном отключении тепловой сети насос 11 осуществляет циркуляцию воды в отопительной установке, что пре­дотвращает ее замораживание в течение от­носительно длительного периода (8—12 ч).