Основные направления работы в городском хозяйстве

     Все преимущества открытой системы теплоснабжения сводятся к упрощению и удешевлению абонентских вводов потребителей и в меньшей степени - повышению долговечности внутридомовых систем горячего водоснабжения. Вместе с тем при открытой системе теплоснабжения стоимость источника теплоты увеличивается на 20-25% за счет усложнения системы водоподготовки. Одновременно возрастают эксплуатационные затраты, что обусловлено, во-первых, перерасходом воды, реагентов и электроэнергии на подготовку и подачу горячей воды потребителям, во-вторых, низкой надежностью открытых систем теплоснабжения вследствие высокой коррозийной активности теплоносителя. Это ведет к росту затрат, связанных с ликвидацией аварий, восполнением утечек и сливов теплоносителя, ремонтом и заменой сетей, арматуры и оборудования. Дополнительные потери возникают из-за невозможности в переходные периоды года поддерживать температуру теплоносителя менее 70°С при температурах воздуха выше 0°С, что ведет к «перетопу», т. е. необоснованному увеличению расхода теплоты на отопление зданий.

     В связи с этим необходимо рассмотреть  преимущества и недостатки закрытых систем теплоснабжения, в которых вода используется только как средство доставки теплоты и из сетей не отбирается. При проектировании тепловых пунктов для закрытой системы теплоснабжения основным вопросом является схема присоединения подогревателей горячего водоснабжения. Выбор схемы присоединения ГВС определяется расчетным расходом воды, режимом регулирования и производится на основании технико-экономического сравнения параллельной и смешанной схем. Данные схемы могут дополняться баками аккумуляторами, с помощью которых выравнивается график нагрузки горячего водоснабжения и обеспечивается резерв на случай непродолжительного перерыва теплоснабжения. Объем аккумуляторного бака должен быть равен 4-6-часовому расходу горячей воды. В этом случае расчет и выбор оборудования ведется по среднечасовому расходу горячей воды, и, следовательно, уменьшается поверхность нагрева подогревателей и стоимость теплового пункта.

     В последнее время появилась возможность перехода на закрытую систему теплоснабжения с независимым присоединением и систем отопления зданий. В этом случае система отопления присоединяется к тепловой сети через поверхностный теплообменник. В качестве подогревателей в закрытых независимых системах рекомендуется устанавливать пластинчатые теплообменники, нагревающая поверхность которых состоит из набора пластин с каналами для прохода греющей и нагреваемой жидкостей. Пластины изготавливаются из нержавеющей стали и закрепляются между неподвижной и подвижной плитами или спаиваются. Необходимое число и параметры пластин определяются с помощью ЭВМ в соответствии с физическими свойствами, расходами и параметрами жидкостей. Пластины гофрированы, что способствует турбулизации потока. Поэтому пластинчатые теплообменники имеют высокий коэффициент теплопередачи, что обеспечивает теплообмен при разности температур в 3-5°. При одинаковой тепловой мощности пластинчатые теплообменники в 3-5 раз меньше по габаритам и в 6 раз по массе, чем кожухотрубные.

     В связи с этим основным элементом  современных систем теплоснабжения должны стать индивидуальные высокоэффективные тепловые пункты моноблочного исполнения. В состав этих блоков входят пластинчатые теплообменники, бесфундаментные и бесшумные насосные установки, контрольно-измерительные приборы, системы учета и автоматического регулирования теплоотпуска.Усложнение и удорожание оборудования индивидуальных тепловых пунктов закрытых независимых систем теплоснабжения компенсируется за счет экономии капитальных вложений и эксплуатационных затрат в других элементах системы. В частности, за счет упрощения схемы и уменьшения производительности системы водоподготовки можно на 20% снизить капитальные вложения в источник теплоснабжения. Благодаря гидравлической изолирован ности внешней и внутренней систем теплоснабжения обеспечивается стабильное качество горячей воды и высокий уровень комфортности отапливаемых помещений. Экономия теплоты за счет автоматического регулирования теплоотпуска может составить 15-20%. Существенно сокращается расход теплоносителя, так как прекращается непосредственный водоразбор из тепловой сети. Одновременно уменьшаются затраты на подготовку воды и перекачку теплоносителя.

     Зависимость потребления теплоты от климатических условий требует постоянного и целенаправленного регулирования отпуска теплоты, что обеспечивает высокое качество и эффективность теплоснабжения потребителей.

     Поэтому в системах теплоснабжения применяют  три метода регулирования отпуска  теплоты:

     • качественное, при котором отпуск теплоты регулируется за 
счет изменения температуры теплоносителя при постоянном его

     расходе;

• количественное, когда отпуск теплоты регулируется изменением расхода теплоносителя при постоянной температуре;
• количественно-качественное, при котором измеряется как 
  температура, так и расход теплоносителя.

     Для двухтрубных водяных тепловых сетей  рекомендуется применять центральное  качественное регулирование по отопительному графику, которое дополняется групповым регулированием в центральных (рис. 6.2) и индивидуальных тепловых пунктах, а также местным регулированием непосредственно у отдельных тепло-использующих установок потребителей. Центральное регулирование осуществляется в источнике теплоснабжения за счет изменения параметров теплоносителя. Групповое и местное регулирование должно осуществляться автоматически регуляторами расхода, давления, температуры и напора.

     В основе регулирования отпуска теплоты  лежит температурный график сети - зависимость температуры теплоносителя в прямой и обратной магистралях от температуры наружного воздуха. Этот график строится для преобладающей отопительной нагрузки, а затем корректируется в зависимости от требований других потребителей.

     В основе всех расчетов по регулированию  отпуска теплоты на отопление лежит три уравнения теплового баланса здания:

     • количество теплоты, теряемое зданием;

     • количество теплоты, передаваемое от приборов отопления к 
воздуху;

     • количество теплоты, передаваемое от теплоносителя приборам отопления.

     Для поддержания постоянной температуры внутри помещений при изменении температуры наружного воздуха необходимо соблюдать тепловое равновесие

     Зависимость между температурами воды в подающих трубопроводах тепловой сети и местных систем, подсоединенных через смесительное устройство, устанавливается расчетным коэффициентом смешения

     Групповое и местное регулирование всех видов тепловой нагрузки рекомендуется проводить количественным методом. В качестве импульса для регулирующего устройства следует использовать температуру наружного или внутреннего воздуха отапливаемых помещений. Дополнение центрального качественного регулирования отпуска теплоты групповым (местным) обеспечивает комфортность проживания и экономию энергии в системах теплоснабжения.

     Нарушение режима отпуска теплоты, как правило, проявляется в отклонении температуры воды в подающей линии тепловой сети от расчетных значений. Это приводит к изменению температуры в подающем и обратном трубопроводах отопительной системы и, следовательно, температуры воздуха в отапливаемых помещениях

     В результате нарушается тепловлажностный режим эксплуатации ограждающих конструкций зданий, что проявляется в увеличении влажности строительных материалов, глубине промерзания конструкций, повышении теплопроводности материалов и росте теплопотерь здания в 1,5-2 раза. Кроме того, замерзание и оттаивание влаги в порах строительных материалов ведет к ускоренному физическому износу и сокращению долговечности ограждающих конструкций зданий. Чем больше переходов через 0°С, выше скорость замерзания и ниже температура, тем больше напряжения в материале и меньше срок службы ограждающих конструкций здания.

     При проектировании тепловых сетей решаются следующие вопросы:

     • рациональной трассировки с учетом размещения источников и потребителей теплоты;

• гидравлического и теплового расчета с учетом расчетных 
  тепловых нагрузок и расходов воды в тепловой сети;
• выбора метода и типа прокладки тепловых сетей.

     Для разработки схемы теплоснабжения необходимо подготовить план города с указанием источников теплоты, нумерацией кварталов и условным обозначением перспективных максимально-часовых расходов теплоты потребителями района. Источник тепла должен размещаться по возможности в промышленной зоне или за городской чертой с учетом господствующих ветров. Вместе с тем источник тепла должен быть расположен как можно ближе к центру тепловых нагрузок. В этом случае радиус действия тепловых сетей будет кратчайшим, а расходы на транспортировку будут минимальными.

     Тепловые  сети, соединяющие источник теплоты  с потребителями, подразделяются следующим образом:

• магистральные — главные теплопроводы от источника теплоты до каждого микрорайона или крупного потребителя;
• распределительные - межквартальные, ответвляющиеся от 
  магистральных тепловых сетей и обеспечивающие теплотой отдельные кварталы города, ЦТП и предприятия средней величины;
• внутриквартальные - тепловые сети, отходящие от распределительных или магистральных сетей, ЦТП и заканчивающихся в 
  индивидуальных тепловых пунктах (ИТГТ) потребителей.

     При выборе трассы тепловых сетей следует учитывать ряд технико-экономических рекомендаций:

• прокладка тепловых сетей должна совмещаться с другими 
  инженерными сетями города;
• трассы магистральных сетей должны быть максимально короткими и проходить вблизи центров тепловых нагрузок;
• тепловые сети должны быть дешевыми в сооружении и надежными в эксплуатации, а их прокладка и архитектурное оформление должны отвечать требованиям ремонтопригодности, безопасности движения и эстетического восприятия.

     После разработки тепловой карты города составляется схема гидравлического расчета тепловой сети (рис. 6.3), на которой в произвольном масштабе изображаются источник теплоты, трассы магистральных, распределительных и внутриквартальных сетей. Все рас четные участки тепловой сети нумеруют в направлении от источника к потребителям. Расчетным считается участок трубопровода между двумя смежными ответвлениями. Далее на схему наносят в виде флажков значения тепловых нагрузок (Q, Гкал/ч), расхода (G, т/ч) и скорости {V, м/с) теплоносителя, а также длину расчетного участка (/, м) и удельные потери давления в трубопроводе (ЛЯ, Па/м).

     В задачу гидравлического расчета  тепловых сетей входит:

• определение диаметров трубопроводов, потерь давления и 
  конечных параметров теплоносителя в различных точках сети при 
  заданных расходах и начальных параметрах теплоносителя;

     определение пропускной способности трубопроводов, падения давления в сети при известном диаметре трубопроводов и заданной потере давления.

     Гидравлический  расчет радиальных тупиковых сетей  выполняется при помощи номограмм и таблиц, а сложных и кольцевых - на ЭВМ по специальным программам. Критерием для определения оптимального диаметра тепловых сетей являются удельные потери давления и скорость движения воды в трубопроводах.

     Гидравлический  расчет выполняется в следующей последовательности:

• выбирается  основная  расчетная   магистраль  до   наиболее 
  удаленного потребителя;
• принимаются удельные потери давления на трение для магистральных сетей А/г < 8 кг/(м -м);
• по таблицам (номограммам) для гидравлического расчета 
  определяются диаметры трубопроводов и уточняются действительные удельные потери давления на трение и скорость по участкам 
  основной расчетной магистрали, которая не должна превышать V = 
  = 2,5...3 м/с.

     Результаты  гидравлического расчета представляются в табличной форме, на расчетной схеме и в виде пьезометрического графика (рис. 6.4). Они являются исходной базой для:

• определения объема работ и капитальных вложений в тепловые сети;
• выяснения условий и режимов эксплуатации тепловых сетей;
• установления характеристик и выбора сетевых и подпиточных насосов;
• определения схем подключения индивидуальных тепловых 
  пунктов потребителей.

     Тепловой  расчет выполняется с целью определения  тепловых потерь, падения температуры теплоносителя и выбора конструкции тепловой изоляции теплопровода. При расчете потерь теплоты необходимо учитывать: способ прокладки, глубину заложения, температуру и свойства грунта, расстояние между трубопроводами, температуру теплоносителя.

     Тепловые  сети - это инженерные сооружения, которые  включают в себя изолированные трубопроводы, опоры, компенсаторы, запорно-регулирующую арматуру, контрольно-измерительную аппаратуру, каналы, камеры и павильоны, дюкеры, мачты и эстакады, насосные и дренажные станции.