Рациональная структура тепловых сетей

9. РАЦИОНАЛЬНАЯ СТРУКТУРА ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

9.1 Основные недостатки современных тепловых сетей

Основные недостатки:

1) высокая повреждаемость тепловых сетей и отсутствие резервирования, что приводит к частому отключению системы;

2) отсутствие согласованной работы источников тепла, что затрудняет режим подачи тепла в аварийных ситуациях;

3) низкая гидравлическая устойчивость систем, вследствие чего системы должны работать с повышенным по отношению к расчетному расходом воды;

4) низкая управляемость систем, вследствие чего система работает нормально только при постоянном расходе воды;

5) жесткая гидравлическая связь между всеми элементами системы, что может привести к повышению давления в некоторых элементах выше допустимого;

6) большие потери теплоносителя в аварийных ситуациях;

7) высокая стоимость сетей, особенно в закрытых системах, где в ЦТП установлены подогреватели;

8) потребность в большом количестве авторегуляторов;

9) из-за наличия на абонентских вводах элеваторов, недопустимо местное количественное регулирование;

10) невозможность повысить температуру сетевой воды выше 150 ⁰С.

9.2 Гидравлическая устойчивость сети. Нейтральные точки

Гидравлическая устойчивость сети – способность систем поддерживать заданный гидравлический режим. Характеризуется коэффициентом гидравлической устойчивости.

Обозначается y. Это отношение расчетного расхода к максимально возможному. О гидравлической устойчивости сети судят по наиболее удаленному потребителю.

Максимальный расход воды у потребителя будет, если отключить все остальные потребители.

DHc при максимальном расходе у потребителя стремится к нулю.

Для повышения гидравлической устойчивости сети при проектировании требуется выбирать наименьшее количество местных сопротивлений. В процессе эксплуатации задвижки должны быть полностью закрыты.

Для стабилизации режима давления в сети в одной или двух (при сложном профиле местности) точках системы давление искусственно изменяют по определенному закону. Такие точки называются точками регулируемого давления. Если в этих точках и в статическом, и в динамическом состоянии поддерживается одно и тоже давление, то эту точку называют нейтральной. Нейтральные точки целесообразно размещать на перемычке сетевых насосов.

Изменение давления в нейтральной точке служит импульсом для регулирования расхода подпиточной воды.

9.3 Управляемость системы

Основные принципы проектирования тепловых сетей:

1) простота;

2) надежность;

3) экономичность;

4) управляемость;

5) резервирование.

Под управляемостью понимают возможность согласованного изменения режима работы всех звеньев системы теплоснабжения. Управляемость определяется тремя факторами:

1) наличием авторегуляторов. Всякая автоматизированная система управляема;

2) гидравлической устойчивостью;

3) количеством самостоятельных элементов системы.

Возможно два типа структуры тепловой сети:

1) обезличенная – ответвления к распределительным линиям и распределительные линии к магистралям присоединяются через задвижку. Для системы характерна жесткая гидравлическая связь всех элементов;

2) секционированная - ответвления к распределительным линиям присоединяются через задвижку, а распределительные линии к магистралям – через контрольные распределительные пункты (КРП). В этом случае в распределительной линии с помощью средств автоматизации на КРП устанавливается режим давления не связанный с режимом давления в магистрали.

Если сравнить между собой секционированную и обезличенную сети по трем приведенным выше показателям, то предпочтительнее сеть секционированная.

КРП может присоединяться к трубопроводам сети с двух сторон секционирующей задвижки. КРП могут быть индивидуальные (на одно здание), групповые (на 5…10 зданий) и районные (до 100 зданий).

Возможная схема КРП:

РУ – реле утечки;

РТ – регулятор температуры;

РД – регулятор давления;

ОК – обратный клапан.

КРП выполненное по приведенной схеме позволяет:

1) поддерживать постоянное давление в обратной линии и перепад давления в распредели-тельной линии;

2) повысить температуру воды в магистральной линии и снизить расход воды в магистра-ли;

3) быстро обнаружить аварию и отсекать аварийную распределительную линию от магистрали, что позволяет снизить потери в аварийной ситуации.

9.4 Резервирование

Резервирование магистральных и распределительных линий решается с помощью перемычек. Считается, что системы имеют резерв, если перераспределение воды в аварийных ситуациях занимает не более 3 часов.

Выполнение перемычек:

1) при резервировании магистральных линий перемычки делают однотрубными, но присоединяют к подающему и обратному трубопроводам. Перемычки выполняются в районе секционирующих задвижек. В аварийных режимах допускается снижение расхода воды до 65 % от расчетного при одновременном увеличении температурного перепада в сети;

2) при резервировании распределительных линий перемычки делаются двухтрубными, так как они могут быть использованы в период летних ремонтов. При резервировании распределительных линий расход воды должен сохранятся 100 %. Резервирование с помощью перемычек решается в радиальных распредлиниях. С целью резервирования распредлинии целесообразно выполнять по кольцевым схемам, присоединяя их к одному или двум КРП и к одной или двум магистралям.

Преимущества схем с КРП и резервирующими участками:

1) обеспечивается возможность управления тепловым и гидравлическим режимом магистральных и распределительных линий независимо друг от друга, что позволяет:

а) не увеличивать диаметр магистральных линий с целью резервирования;

б) повышать температурный график в аварийных ситуациях с целью снижения расхода воды;

в) обеспечить подачу тепла всем КРП в аварийных режимах;

г) создавать в каждой распределительной линии тепловой и гидравлический режим, не зависящий от других распредлиний;

д) подключать новых потребителей, не нарушая режимы подачи тепла к уже присоединенным;

е) быстро определять и отключать аварийные участки, что позволяет снизить потери воды в сети;

2) повышается гидравлическая устойчивость распредлиний, что обеспечивает точность распределения воды по потребителям;

3) снижается средний уровень давления в распредлиниях;

4) появляется возможность работы магистрали и распределительных линий с переменными расходами воды, что позволяет:

а) снизить расход циркулируемой воды;

б) снизить затраты электроэнергии на перекачку теплоносителя.

9.5 Выбор схем подключения абонентских установок

Местные системы могут подключаться к сети по зависимым и независимым схемам. В зависимых схемах давление в местных системах зависит от давления в распредлиниях. В независимых – не зависит.

При независимых схемах потребители подсоединяются к тепловой сети через водоводяные подогреватели.

Независимая схема подключения системы отопления:

Такие схемы применяются либо при недопустимо высоком давлении в обратной линии, либо при недостаточном располагаемом напоре на абонентском вводе. Давление в системе отопления определяется положением расширительного бака.

Рекомендации:

1) в системах, питаемых от крупных ТЭЦ, распределительные линии присоединяются к магистралям через КРП, а потребитель – через индивидуальные тепловые пункты (ИТП) или центральные тепловые пункты (ЦТП) по зависимым, либо независимым схемам;

2) в системах, питаемых от крупных котельных, потребителей следует присоединять через ИТП или ЦТП по независимым схемам;

3) в системах, получающих тепло от небольших либо квартальных котельных, потребителей можно подключать к сети через ИТП или ЦТП по зависимым либо независимым схемам.