ОБОРУДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПУНКТОВ

Типы и количество различной номенклатуры оборудования тепловых пунктов подбираются в зависимости от результатов и принятых решений в разд. 5, 7, 9.

Поверхности нагрева отопительных подогревателей и подогревателей горячего водоснабжения принимаются на основании тепловых расчетов соответствующих схем присоединения теплообменников к тепловым сетям. Исходными данными для их расчетов являются графики регулирования (рис. 5...8), по ним устанавливаются тепловые нагрузки теплообменников, расходы и температуры греющего и нагреваемого теплоносителей. Методики расчетов теплообменников рассмотрены в литературных источниках [2...6, 9,11].

Смесительные (элеваторы и насосы) и водомерные устройства на абонентских вводах систем отопления и горячего водоснабжения подбираются по пропускной способности. Исходные данные для расчетов принимаются так же из графиков регулирования. Расчет устройств, подбор конструкций и технических характеристик производится по разработкам в литературе [2...8, 11, 15...19].

Схема теплового пункта, помимо основного оборудования, должна содержать следующие элементы (рис. 20):

• запорную арматуру на подающем и обратном трубопроводах для отключения теплового пункта от тепловых сетей и от местных систем потребителей тепла;
• грязевики на подающем трубопроводе перед оборудованием теплового пункта, а на обратном- после системы отопления;
• регуляторы расхода, температуры, давления, подпора;
• манометры и термометры для контроля параметров теплоносителя;
• измерительную арматуру и средства автоматического контроля и управления.

Рис. 20. Схема местного теплового пункта (МТП):

ПГВ – ступени подогревателя горячей воды; ОП, ВП – отопительный и водоразборный приборы; Э – элеватор; ЦН – циркулярный насос; В – водомер; Г – грязевик; М – манометр; Т – термометр; РР, РТ, РП – регуляторы расхода, температуры, подпора

Компоновку оборудования необходимо производить после ознакомления с правилами размещения основного оборудования, трубопроводов, арматуры и контрольно-измерительных приборов. Между оборудованием, приборами и коммуникациями должны выдерживаться допустимые разрывы и свободные проходы, обеспечивающие удобство обслуживания, ремонта и безопасную работу в помещении теплового пункта. Для определения необходимых размеров помещения и правильного размещения оборудования и приборов следует знать все их габаритные размеры. Поэтому в расчетно-пояснительной записке необходимо приводить не только технические характеристики, но и габаритные и присоединительные размеры подобранных аппаратов и приборов. Пример исполнения компоновки теплового пункта приведен в литературе [11].

При предварительном построении пьезометрического графика магистрального направления необходимо знать величину располагаемого напора у концевого потребителя ( на рис. 14). В районных тепловых сетях в концевых точках магистралей и ответвлений могут быть отдельные здания с местными тепловыми пунктами (МТП) или центральные тепловые пункты (ЦТП) жилых кварталов и объекты промышленных предприятий.

В местном тепловом пункте в общем случае потеря напора (необходимый располагаемый напор) представляет сумму

, (86)

где - потеря напора в грязевике, м;

- потеря напора сетевой воды в межтрубном пространстве подогревателя горячей воды, м;

- потеря напора в регуляторе расхода, м;

- напор, необходимый для нормальной работы элеватора, м;

- потеря напора в регуляторе подпора, м;

- потеря напора в водомерном устройстве, м;

- потеря напора в запорной арматуре, м.

Помимо указанных в формуле (86) могут быть и другие потери, например, в дроссельных диафрагмах калориферов.

Потери напора в грязевике определяются по эквивалентной длине, принимаемой из литературы [7] или рассчитываются по формуле [9]

, (87)

где d – внутренний диаметр трубы, к которому присоединяется грязевик, м.

В приближенных расчетах сопротивление одного грязевика принимается равным 0,5...1,5 м (при диаметрах труб не более 0,2 м).

Потери напора в межтрубном пространстве водоводяных секционных подогревателей определяются по формуле (82).

Потери напора в регуляторах любого типа изменяются от бесконечности (при полном закрытии) до минимального значения (при полном открытии). Минимальное сопротивление регулирующих клапанов рассчитывается по формуле

, (88)

где - гидравлическая характеристика сопротивления клапана [16], м× ч²/м⁶;

Д_у - условный диаметр прохода клапана, мм;

V_р - расход теплоносителя через клапан, м³/ч.

Потери напора в элеваторе многократно превышают потерю напора в системе отопления. Поэтому основным сопротивлением местной системы отопления является сопротивление сопла элеватора, которое определяется по формуле [2]

, (89)

где Н – потери напора в системе отопления, м;

U - коэффициент смешения элеватора.

Потери напора в системе отопления определяются из проектных документов, при их отсутствии ориентировочно принимается 0,2 м на один этаж жилого здания и 0,3 м на один этаж общественного здания.

Потери напора в водомерах (водосчетчиках) рассчитываются по формуле

, (90)

где S_в – гидравлическая характеристика сопротивления водомера, принимаемая по прилож. 13, м× ч²/м⁶;

V_в – расход воды через водомер, м³/ч.

Потери напора в запорной арматуре вычисляются по эквивалентным длинам, определяемым по прилож. 5.

Согласно п. 5.24 норм проектирования [8] расчетные потери напора по формуле (86) должны приниматься с коэффициентом 1,5, но быть не менее 0,15 МПа.

Большое различие располагаемых напоров по длине магистральных трубопроводов создает неравные условия работы теплоприемников (особенно элеваторных узлов местных систем отопления) на всех абонентских вводах. Равенство располагаемых напоров, срабатываемых на всех элеваторных узлах, достигается установкой на всех подающих трубопроводах (перед элеватором) и на обратных трубопроводах (за системой отопления) дроссельных диафрагм. При этом у концевого потребителя на магистральном направлении дроссельные диафрагмы (шайбы) рассчитываются на срабатывание напора не менее 0,5...1 м. На всех остальных элеваторных узлах диаметры шайб рассчитываются на дросселирование всего избыточного напора (сверх необходимого для нормальной работы элеватора).

Многоэтажное строительство жилых домов новых [20] серий внесло дополнительное своеобразие в проектные разработки тепловых сетей. Здания комплектуются из нескольких типовых секций длиной по 22,4 м или по 24 м. Развернутая длина отдельных многосекционных жилых домов достигает 100…350 м. Секции имеют технические подполья, удобные для прокладки городских коммуникаций. К тепловым сетям подключается иногда группа многосекционных зданий последовательно друг за другом. В результате ответвление тепловой сети приобретает протяженность, сравнимую с протяженностью магистральных трубопроводов. В пределах длины многосекционного здания элеваторные узлы системы отопления каждой секции присоединяются к трубопроводам ответвления также последовательно. Местная система горячего водоснабжения выполняется общей на все секции жилого дома. Схема распространенного присоединения местных теплопотребителей в многосекционном жилом доме показана на рис. 21, а на рис. 22 – последовательное присоединение жилых многосекционных домов к ответвлению тепловой сети. В результате многочисленных последовательных подключений секционных элеваторных узлов и пунктов отбора горячей воды возникает жесткая гидравлическая зависимость всех узлов как в пределах одного здания, так и по всей длине ответвления тепловой сети.

По местным обстоятельствам в крупных системах теплоснабжения практикуется совмещение открытой и закрытой системы теплоснабжения. При таком "обезличивании" системы излом температурного графика в переходном периоде (I первый диапазон регулирования ) должен поддерживаться на уровне . А это означает, что при настройке регулирующих клапанов смешения (РКС) на подачу горячей воды к водоразборным приборам с температурой водоразбор непосредственно из теплосетей в этом диапазоне регулирования и во всех последующих должен производиться одновременно из подающего и из обратного трубопроводов. Конструкции регуляторов смешения таковы, что при любой доле подмешивания обратной воды напор на выходе из РКС в водоразборные сети горячего водоснабжения становится равным остаточному напору воды после местной системы отопления.

Остаточный напор после местных систем отопления на концевых участках магистральных сетей и ответвлений оказывается не всегда достаточным для непосредственного горячего водоразбора. В результате наблюдается неудовлетворительное поступление горячей воды к водоразборным приборам. Схема разводки трубопроводов горячего водоснабжения в одной 9^ти – этажной секции (состоит из 6…8 подающих водоразборных стояков, поверху закольцованных одним циркуляционным стояком, см. рис. 21) согласно типовому проекту [20] здания рассчитана на запас напора воды не менее 33 м. Когда забор воды в многосекционных зданиях ведется из одного узла РКС и разводится к водоразборным приборам нескольких секций, типовой запас напора может оказаться недостаточным, в любом случае его величина нуждается в расчетном подтверждении.

Расчет гидравлического режима совместной работы отопления и горячего водоснабжения в многосекционном жилом здании рассмотрен в примере 13.

ПРИМЕР 13. Рассчитать гидравлический режим отопления и горячего водоснабжения девятиэтажного восьмисекционного жилого дома.

Исходные данные. Длина каждой секции 24 м. Диаметры трубопроводов системы отопления приведены на рис. 21. Абсолютная эквивалентная шероховатость труб К_э = 0,003 м. Жилое здание расположено на геодезической отметке 177,00 м (выше отметки районной водогрейной котельной на 3,0 м).

Расчетный расход сетевой воды на отопление здания расчетный расход сетевой воды на горячее водоснабжение: из подающего трубопровода , из обратного - . Плотность сетевой воды: в подающем трубопроводе , в обратном - . Напор сетевой воды на вводе в здание: в подающем трубопроводе Н₁ = 74,0 м; в обратном – Н₂ = 53,5 м.

Решение. Нанесем на рис. 21 координатную сетку с условным геодезическим уровнем (начало отсчета напоров), совпадающим с отметкой районной котельной. Подающий и циркуляционный трубопроводы системы горячего водоснабжения на рис. 21 разместим условно на отметке, совпадающей с отметкой расположения здания. Нанесем в масштабе высоту водоразборных стояков (на рис. 21 условно показано 5 стояков вместо реальных 8).

Объемный расход сетевой воды из подающего трубопровода на каждый элеваторный узел

Возврат воды из системы отопления каждой секции

Удельные характеристики сопротивления трубопроводов на участках (по схеме на рис. 21) найдем по формуле (71).

На участке I и II секций здания

.

Для остальных участков в секциях III...VIII характеристики сопротивления рассчитываются аналогично, результаты их приведены в табл. 12.

Далее определим для каждого участка эквивалентные длины (по прил. 5). Найдем потери напора на каждом участке подающего и обратного трубопроводов. Результаты таких расчетов сводим в табл. 12.

Пользуясь методикой построения пьезометрического графика (раздел 9), на координатной сетке рис. 21 нанесем результаты расчета по данным табл. 12.

Рис. 21. Гидравлический режим отопления и горячего водоснабжения девятиэтажного восьмисекционного жилого дома:

а – разводящий подающий трубопровод горячего водоснабжения; б – водоразборный стояк; в – циркуляционный секционный стояк; г – сборный циркуляционный трубопровод; – изменение уровней напора в циркуляционных стояках секций (по сравнению с напором в сборном циркуляционном трубопроводе здания); Ш1, Ш2, Ш3 – дроссельные шайбы, перед элеватором, после системы отопления секции, на циркуляционном стояке секции (соответственно в секциях I, II, …, VII жилого здания).

Таблица 12

Гидравлический расчет местной системы отопления по схеме на рис. 21

Просчеты потерей напора по типовой схеме горячего водоснабжения многосекционного жилого дома (рис.22) примечательны по нескольким показателям. Во-первых, в девятисекционном здании общие потери напора в кольце, состоящим из подающих и циркуляционных стояков всех секций и общего сборного циркуляционного трубопровода, составляют = 19,73 м. Во-вторых, уменьшив число секций в здании, например до семи или пяти, соответственно получим потери напора Таким образом, данные рис. 22 могут быть использованы для ориентировочной оценки потерь напоров в любом девятиэтажном здании с числом типовых секций не более 9. В-третьих, в любой по очередности секции потери напора в секционном кольце (поз.4) такие же, как и в I секции. Откладывая их значения на графике для каждой секции, получим кривую 3, которая указывает значения остаточных напоров воды в циркуляционных стояках секций в местах их врезки в сборный циркуляционный трубопровод здания. Разность напора между линиями 3 и 2 означает наличие избыточного напора в каждом циркуляционном стояке перед местом врезки в сборный циркуляционный трубопровод.

Результаты просчетов потерей напоров в реально существующем многосекционном жилом доме с типовой разводкой трубопроводов местных систем отопления и горячего водоснабжения приведены на рис. 21. На этом графике обозначены:

- пьезометрическая линия подающего трубопровода местной системы отопления;

- то же обратного трубопровода;

- пьезометрическая линия подающего (разводящего) трубопровода местной системы горячего водоснабжения;

- пьезометрическая линия сборного циркуляционного трубопровода местной системы горячего водоснабжения.

Пьезометрический график местной системы горячего водоснабжения располагается ниже пьезометрической линии обратного трубопровода местной системы отопления на величину гидравлического сопротивления регулирующего клапана смешения (на пьезографике обозначенную разностью напоров между точками ). Из пьезографика следует, что для совместной работы систем отопления и горячего водоснабжения располагаемый напор на вводе в здание должен быть не менее м. Фактический располагаемый напор на вводе составляет м. Следовательно, для нормального функционирования отопления и горячего водоснабжения необходима установка на сборном циркуляционном трубопроводе подкачивающего (циркуляционного) насоса (ЦН) с напором не менее м.

Рис. 22. Потери напора в местной системе горячего водоснабжения 9- этажного жилого дома при нормативных водоразборах:

– в подающем трубопроводе здания; 2 – в сборном циркуляционном трубопроводе здания; 3 – линия изменения напоров в циркуляционных стояках секций в местах их врезки в сборный циркуляционный трубопровод здания; 4 – пьезометрический график, характеризующий потери напора в секционном кольце, состоящим из подающих стояков и одного циркуляционного стояка.

Рис. 23. Гидравлический режим отопления и горячего водоснабжения при последовательном подключении теплоприемников группы потребителей:

1с, 2с, 3с – секции в жилом доме; ВП, ВС – водоразборный прибор и стояк; ЦС, СЦТ – циркуляционный стояк секции и сборный циркуляционный трубопровод здания; Н₁₁, Н₁₂, Н₁₃, Н_1к – напоры в подающем трубопроводе на вводах соответственно здания №1, №2, №3 и в конце здания №3; Н₂₁, Н₂₂, Н₂₃, Н_2к – напоры в обратном трубопроводе на выходе соответственно из зданий №1, №2, №3 и в конце здания №3; Н_с – располагаемый напор в магистральных сетях; Н_оi, Н_г - потери напора в системе отопления и горячего водоснабжения здания.

При последовательном подключении группы зданий к общему ответвлению тепловой сети образуется пьезометрический график со ступенчатым изломом пьезометрической линии обратного трубопровода на границах между зданиями (рис. 23), а необходимый располагаемый напор может многократно превышать фактический располагаемый напор в магистральных сетях. Автономная циркуляция горячей воды с помощью индивидуальных циркуляционных насосов не одобряется жилищно-коммунальными организациями. Отказ от автономной циркуляции в местной системе горячего водоснабжения приводит к сливу в канализацию большого количества остывшей воды, к нарушению непрерывности поступления горячей воды к водоразборным приборам верхних этажей концевых секций жилых домов.

Перспективность, несомненно, прогрессивного способа прокладки тепловых сетей по техническим подпольям зданий современных серий выигрывает, если групповое подключение потребителей осуществлять по узловой схеме (рис. 24). Узловое подключение зданий позволяет устранить названные выше ограничения и недостатки группового последовательного подключения. Раздельное подключение потребителей в узлах многократно упрощает гидравлический расчет трубопроводов ответвления вследствие значительного уменьшения числа расчетных участков. А расчет гидравлических режимов местных систем отопления производится по расходу сетевой воды на отопление и горячее водоснабжение только одного рассматриваемого здания. Жесткая гидравлическая зависимость между теплоприемниками уменьшается. Пьезометрические графики отопления и горячего водоснабжения в жилых домах одинаковой секционности приобретают типовое распределение напоров, что упрощает отработку типового метода наладки. Уменьшение разности избыточных напоров в элеваторных узлах секций и их абсолютной величины допускает регулирование запорной арматурой или сработкой в соплах элеваторов, что позволяет отказаться от применения шайб. Для устранения избытков напора в подающем () и в обратном () трубопроводах узлового отвода достаточно установки шайб Ш1 и Ш5. Важным преимуществом метода является сохранение запаса напора в обратном трубопроводе ответвления. Это расширяет возможности группового подключения зданий, в том числе многосекционных и в сложных геодезических условиях. В закрытых системах теплоснабжения подобные вопросы решаются значительно проще.

Поиск по сайту: