Системы транспорта теплоты

Тепловая сеть– совокупность устройств, предназначенных для передачи тепловой энергии потребителям.

По функциональному назначению отдельных участков водяных тепловых сетей различают: магистральные трубопроводы, по которым горячая вода подается в жилые районы; распределительные трубопроводы, отходящие от магистральных сетей к центральным тепловым пунктам жилых кварталов; ответвления от центральных тепловых пунктов к индивидуальным тепловым пунктам жилых зданий.

В отечественных системах теплоснабжения применяются одно-, двух-, трех- и многотрубные системы транспорта теплоты (тепловые сети). Минимальное число линий для открытой системы равно одной, а для закрытой системы – двум.

Преимущество однотрубных систем транспорта теплоты заключается в передаче теплоносителя без отбора на дальние расстояния, т. е. когда по технико-экономическому обоснованию или по санитарно-гигиеническим нормам строительство теплоисточника на территории населенного пункта нецелесообразно.

Однотрубные тепловые сети применимы, как правило, в системах теплоснабжения с высоким потреблением горячей воды и небольшой отопительной нагрузкой. Кроме того, тепловая нагрузка системы теплоснабжения должна точно соответствовать мощности теплоисточника, иначе возникает необходимость слива большого количества теплоносителя.

Схема систем теплоснабжения, в которых от загородного теплоисточника по транзитному трубопроводу теплоноситель подается на районные пиковые котельные, приведена на рис. 2.7. Распределительные тепловые сети от пиковых котельных выполняются двухтрубными. В этом случае однотрубная система транспорта теплоты предназначена для транзита теплоносителя и подпитки распределительных тепловых сетей. Характерной особенностью таких систем теплоснабжения являются различные тепловые и гидравлические режимы работы транзитных и распределительных сетей. Сложность регулирования такой системы является одной из причин, по которым однотрубные системы транспорта не получили широкого распространения.

Технико-экономическое преимущество применения однотрубных систем транспорта теплоты значительно повышается при транзите теплоносителя с температурой выше 180 °С на расстояния более 20 км. Однако высокотемпературное теплоснабжение обладает рядом недостатков: снижается комбинированная выработка электроэнергии на тепловом потреблении на ТЭЦ, увеличиваются затраты на поддержание избыточного давления в тепловых сетях для предотвращения вскипания высокотемпературной сетевой воды, усложняется транспорт теплоносителя.

Рис. 2.7. Система теплоснабжения с однотрубной транзитной магистралью и двухтрубной распределительной теплосетью:
1 – однотрубная магистраль; 2 – распределительная тепловая сеть; ТЭЦ – теплоэлектроцентраль; ПВК – пиковая водогрейная котельная района

Наиболее распространенные в отечественном теплоснабжении двухтрубные системы транспорта теплоты состоят из подающего и обратного трубопроводов. По подающему трубопроводу теплоноситель с необходимой температурой подается потребителям, а по обратному охлажденный теплоноситель транспортируется на теплоисточник.

Преимуществом двухтрубных тепловых сетей перед однотрубными является то, что они позволяют одновременно транспортировать теплоносители, предназначенные для покрытия различных тепловых нагрузок (вентиляция, отопление, горячее водоснабжение).

Трехтрубные и многотрубные тепловые сети целесообразно применять в случаях, когда существует необходимость транспорта теплоносителя различным потребителям, тепловые нагрузки которых существенно отличаются друг от друга. Например, в четырехтрубных тепловых сетях два трубопровода (подающий и обратный) предназначены для покрытия тепловых нагрузок отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. По другим трубопроводам теплоноситель транспортируется на производственные нужды предприятий. Возможно также, когда в четырехтрубных тепловых сетях по двум трубопроводам (подающему и обратному) транспортируется теплоноситель на нужды отопления и вентиляции, а два других трубопровода предназначены для горячего водоснабжения (рис. 2.8).

Трехтрубные системы транспорта теплоты отличаются от четырехтрубных тем, что в них обратный трубопровод является общим для различных потребителей.

Преимуществом многотрубных тепловых сетей является то, что они позволяют разделить температурные и гидравлические режимы потребителей с различными тепловыми нагрузками, упростить регулирование тепловой нагрузки, исключить необходимость в строительстве тепловых пунктов.

Рис. 2.8. Схема четырехтрубной системы теплоснабжения:
1, 2 – соответственно подающие и обратные трубопроводы; ТИ – теплоисточник системы теплоснабжения; МТП – местный тепловой пункт

Недостатком таких систем является значительное увеличение капитальных затрат в тепловые сети. Кроме того, в трехтрубных тепловых сетях могут возникать колебания давлений в обратном трубопроводе, что обусловлено присоединением к нему потребителей с тепловыми нагрузками различного потенциала.

Применение многотрубных тепловых сетей, также как и однотрубных, должно быть обосновано технико-экономическими расчетами.