Като се има предвид зависимостта от броя на потребителите, техните нужди от топлинна енергия, както и изискванията за качество и непрекъснато снабдяване с топлина за определени категории абонати, отоплителните мрежи се правят радиални (задънени) или пръстеновидни.
Веригата без изход (снимка) е най-често срещаната. Използва се при осигуряване на топлинна енергия на град, квартал или село от един източник – топлоцентрала или котелна централа. Тъй като основната линия се отдалечава от източника, диаметрите на топлинните тръби 1 намаляват, дизайнът, съставът на конструкциите и оборудването на отоплителните мрежи се опростяват в съответствие с намаляването на топлинния товар. Тази схема се характеризира с това, че при повреда на магистралната мрежа абонатите, включени към топлопреносната мрежа след мястото на аварията, не получават топлинна енергия.
За да се увеличи надеждността на осигуряване на потребители 2 с топлинна енергия, между съседни линии са монтирани джъмпери 3, които позволяват превключване на подаването на топлинна енергия в случай на повреда на която и да е линия. Съгласно стандартите за проектиране на отоплителни мрежи, инсталирането на джъмпери е задължително, ако мощността на мрежата е 350 MW или повече. В този случай диаметърът на линиите обикновено е 700 mm или повече. Наличието на джъмпери частично елиминира основния недостатък на тази схема и създава възможност за непрекъснато топлоснабдяване на потребителите. При аварийни условия се допуска частично намаляване на подаването на топлинна енергия. Например, съгласно стандартите за проектиране, джъмперите са проектирани да осигурят 70% от общото топлинно натоварване (максимална почасова консумация за отопление и вентилация и средна почасова консумация за захранване с топла вода).
В развиващите се райони на града се осигуряват резервни джъмпери между съседни магистрали, независимо от топлинната мощност, но въз основа на приоритета на развитие. Осигурени са и джъмпери между магистрали в задънени вериги при подаване на топлина към зона от няколко източника на топлина (CHP, районни и блокови котелни 4), което повишава надеждността на топлоснабдяването. В същото време, през лятото, когато една или две котелни къщи работят в нормален режим, няколко котелни, работещи при минимално натоварване, могат да бъдат изключени. В същото време, наред с повишаване на ефективността на котелните, се създават условия за навременни превантивни и основни ремонти на отделни участъци от отоплителната мрежа и самите котелни. На големи клонове (вижте фигурата) са предвидени секционни камери 5. За предприятия, които не позволяват прекъсвания в подаването на топлинна енергия, са предвидени вериги на топлинната мрежа с двупосочно захранване, местни резервни източници или кръгови вериги.
Пръстенова верига(Фигура) се предоставя в големите градове. Инсталирането на такива отоплителни мрежи изисква големи капиталови инвестиции в сравнение с тези в задънена улица. Предимството на пръстеновидната верига е наличието на няколко източника, което повишава надеждността на топлоснабдяването и изисква по-малко обща резервна мощност на котелното оборудване. С увеличаването на цената на пръстеновата магистрала капиталовите разходи за изграждане на източници на топлинна енергия намаляват. Околовръстна магистрала 1 е свързана към три топлоелектрически централи, потребители 2 са свързани към пръстеновата магистрала чрез задънена верига през централни отоплителни точки 6. На големите клонове са предвидени секционни камери 5 Промишлени предприятия 7 също са свързани по безизходна верига.
Според конструкцията на топлоизолацията, безканалното полагане на топлопроводи се разделя на запълване, сглобяеми, сглобяеми и монолитни. Основният недостатък на безканалната инсталация е повишеното слягане и външната корозия на топлинните тръби, както и увеличените топлинни загуби в случай на нарушаване на хидроизолацията на топлоизолационния слой. До голяма степен недостатъците на безканалните инсталации на отоплителните мрежи се елиминират чрез използване на топло- и хидроизолация на основата на полимербетонни смеси.
Топлинните тръби в каналите се полагат върху подвижни или неподвижни опори. Подвижните опори служат за пренасяне на собственото тегло на топлинните тръби към носещите конструкции. В същото време те осигуряват движението на тръбите, което се получава в резултат на промени в тяхната дължина, когато тяхната дължина се променя при промяна на температурата на охлаждащата течност. Подвижните опори могат да бъдат плъзгащи се или ролкови.
Плъзгащите се опори се използват в случаите, когато основата за опорите трябва да бъде достатъчно здрава, за да издържи големи хоризонтални натоварвания. В противен случай се монтират ролкови опори, които създават по-малки хоризонтални натоварвания. Поради тази причина при полагане на тръбопроводи с голям диаметър в тунели, върху рамки или мачти трябва да се монтират ролкови лагери.
Фиксираните опори служат за разпределяне на топлинното разширение на топлинната тръба между компенсаторите и осигуряване на еднаква работа на последните. В камерите на подземните канали и при надземни инсталации се изработват неподвижни опори под формата на метални конструкции, заварени или закрепени с болтове към тръби. Тези конструкции са вградени в основи, стени и тавани на канали.
За да се абсорбират температурни удължения и да се облекчат топлинните тръби от температурни напрежения, в отоплителните мрежи се монтират радиални (гъвкави и вълнообразни панти) и аксиални (жлеза и лещи) компенсатори.
Гъвкавите U- и S-образни компенсатори се изработват от тръби и колена (огънати, стръмно извити и заварени) за топлопроводи с диаметър от 500 до 1000 mm. Такива компенсатори се монтират в непроходими канали, когато е невъзможно да се проверят инсталираните топлопроводи, както и в сгради с безканална инсталация. Допустимият радиус на огъване на тръбите при производството на компенсатори е 3,5...4,5 пъти външния диаметър на тръбата.
За да се увеличи компенсационният капацитет на огънатите разширителни фуги и да се намалят компенсационните напрежения, те обикновено се разтягат предварително. За да направите това, компенсаторът в студено състояние се разтяга в основата на контура, така че когато се подава гореща охлаждаща течност и съответното удължаване на топлинната тръба, раменете на компенсатора са в положение, при което напреженията ще бъдат минимални .
Компенсаторите на салниковата кутия са малки по размер и имат голяма компенсираща способност, за да осигурят малко съпротивление на протичащия флуид. Произвеждат се едностранни и двустранни за тръби с диаметър от 100 до 1000 mm. Компенсаторите на салника се състоят от корпус с фланец на разширената предна част. В тялото на компенсатора се вкарва подвижно стъкло с фланец за монтиране на компенсатора върху тръбопровода. За да се предотврати изтичането на охлаждаща течност от компенсатора на салниковата кутия между пръстените, уплътнението на салниковата кутия се поставя в пролуката между тялото и стъклото. Салниковата кутия се притиска във фланцовата обшивка с помощта на шпилки, завинтени в тялото на компенсатора. Компенсаторите са прикрепени към неподвижни опори.
Камерата за монтиране на вентили на отоплителни мрежи е показана на фигурата. При подземно полагане на отоплителни системи се монтират 3 правоъгълни подземни камери за обслужване на спирателни кранове. В камерите са положени клонове 1 и 2 на мрежата към потребителите. Топла вода се подава към сградата чрез топлопровод, положен от дясната страна на канала. Топлинните тръби за захранване 7 и връщане 6 са монтирани върху опори 5 и са покрити с изолация. Стените на камерите са изградени от тухли, блокове или панели, сглобяемите тавани са от стоманобетон под формата на оребрени или плоски плочи, дъното на камерата е от бетон. Входът в килиите е през чугунени люкове. Важно е да се отбележи, че за спускане в камерата под люковете в стената се запечатват скоби или се монтират метални стълби. Височината на камерата трябва да бъде най-малко 1800 mm. Ширината се избира така, че разстоянието между стените и тръбите да е най-малко 500 m.
Въпроси за самоконтрол:
1. Как се наричат топлинните мрежи?
2. Как се класифицират отоплителните мрежи?
3. Какви са предимствата и недостатъците на пръстеновидните и пън мрежите?
4. Какво се нарича топлинна тръба?
5. Назовете методите за полагане на отоплителни мрежи.
6. Посочете предназначението и видовете изолация на топлопроводите.
7. Назовете тръбите, от които са монтирани отоплителни мрежи.
8. Посочете предназначението на компенсаторите.
Билет №1
1. Източници на енергия, включително топлинна енергия, могат да бъдат вещества, чийто енергиен потенциал е достатъчен за последващото преобразуване на тяхната енергия в други видове с цел последващо целенасочено използване. Енергийният потенциал на веществата е параметър, който ни позволява да оценим фундаменталната възможност и осъществимостта на тяхното използване като енергийни източници и се изразява в енергийни единици: джаули (J) или киловат (термични) часове [kW (термични) -h] * Всички енергийни източници са условно разделени на първични и вторични (фиг. 1.1). Първичните източници на енергия са вещества, чийто енергиен потенциал е следствие от природни процеси и не зависи от човешката дейност. Първичните източници на енергия включват: изкопаеми горива и разпадащи се вещества, нагрети до висока температура във водите на земните недра (термални води), слънцето, вятъра, реките, моретата, океаните и др. Вторичните енергийни източници са вещества, които имат определен енергиен потенциал и са странични продукти на човешката дейност; например отработени запалими органични вещества, битови отпадъци, горещ отпадъчен охладител от промишлено производство (газ, вода, пара), емисии от нагрята вентилация, селскостопански отпадъци и др. Първичните енергийни източници условно се разделят на невъзобновяеми, възобновяеми и неизчерпаеми. Възобновяемите първични енергийни източници включват изкопаеми горива: въглища, нефт, газ, шисти, торф и изкопаеми делящи се вещества: уран и торий. Възобновяемите първични енергийни източници включват всички възможни източници на енергия, които са продукти на непрекъснатата активност на Слънцето и естествените процеси на земната повърхност: вятър, водни ресурси, океан, растителни продукти от биологична дейност на Земята (дървесина и други растителни вещества) , както и Слънцето. Практически неизчерпаемите първични енергийни източници включват термалните води на Земята и веществата, които могат да бъдат източници на термоядрена енергия. Ресурсите на първичните енергийни източници на Земята се оценяват по общите запаси на всеки източник и неговия енергиен потенциал, т.е. количеството енергия, което. може да се освободи от единица нейната маса. Колкото по-висок е енергийният потенциал на дадено вещество, толкова по-висока е ефективността на използването му като основен източник на енергия и, като правило, толкова по-разпространено е то в производството на енергия. Например нефтът има енергиен потенциал от 40 000-43 000 MJ на 1 тон маса, а природните и свързаните с тях газове - от 47 210 до 50 650 MJ на 1 тон маса, което в съчетание със сравнително ниската им себестойност на производство направи възможно бързото им разпространение през 1960-1970 г. като първични източници на топлинна енергия. Използването на редица първични енергийни източници доскоро беше възпрепятствано или от сложността на технологията за преобразуване на тяхната енергия в топлинна енергия (например делящи се вещества). или от относително ниския енергиен потенциал на първичния енергиен източник, което изисква големи разходи за получаване на топлинна енергия с необходимия потенциал (например използване на слънчева енергия, вятърна енергия и др.). Развитието на промишлеността и научния и производствения потенциал на страните по света доведе до създаването и внедряването на процеси за производство на топлинна енергия от неразработени досега първични енергийни източници, включително създаването на ядрени топлоцентрали, слънчеви топлинни генератори за отопление на сгради и топлинни генератори, използващи геотермална енергия.
Принципна схема на топлоелектрическата централа
2. Отоплителна точка (HP) - набор от устройства, разположени в отделно помещение, състоящи се от елементи на топлоелектрически централи, които осигуряват свързването на тези инсталации към отоплителната мрежа, тяхната работоспособност, контрол на режимите на потребление на топлина, трансформация, регулиране на параметри на охлаждащата течност и разпределение на охлаждащата течност по вид потребление Основни цели на TP са:
Преобразуване на типа охлаждаща течност
Мониторинг и регулиране на параметрите на охлаждащата течност
Разпределение на охлаждащата течност между системите за потребление на топлина
Деактивиране на системи за консумация на топлина
Защита на системите за потребление на топлина от аварийни увеличения на параметрите на охлаждащата течност
Отчитане на разходите за охлаждаща течност и топлина
Схемата на ТП зависи, от една страна, от характеристиките на потребителите на топлинна енергия, обслужвани от отоплителната точка, и от друга страна, от характеристиките на източника, захранващ ТП с топлинна енергия. Освен това, като най-често срещаната, ние считаме TP със затворена система за захранване с топла вода и независима верига за свързване на отоплителната система.
Принципна схема на нагревателна точка
Охлаждащата течност, влизаща в TP през захранващия тръбопровод за термичен вход, отдава топлината си в нагревателите на системите за захранване с топла вода и отопление, а също така навлиза във вентилационната система на потребителя, след което се връща към тръбопровода за връщане на термичния вход и се изпраща обратно през главните мрежи към топлогенераторното предприятие за повторно използване. Част от охлаждащата течност може да бъде консумирана от потребителя. За попълване на загубите в първичните отоплителни мрежи в котелни и топлоелектрически централи има системи за допълване, източниците на охлаждаща течност за които са системите за пречистване на водата на тези предприятия.
Водата от чешмата, постъпваща в ТП, преминава през помпите за студена вода, след което част от студената вода се насочва към потребителите, а другата част се нагрява в първия етап на нагревателя за БГВ и влиза в циркулационния кръг на системата за БГВ. В циркулационния кръг водата с помощта на циркулационни помпи за горещо водоснабдяване се движи кръгово от отоплителната станция до потребителите и обратно, а потребителите вземат вода от веригата според нуждите. Докато водата циркулира през кръга, тя постепенно освобождава топлината си и за да поддържа температурата на водата на дадено ниво, тя постоянно се нагрява във втората степен на нагревател за БГВ.
Отоплителната система също представлява затворен контур, през който охлаждащата течност се движи с помощта на циркулационни помпи на отоплението от топлоцентралите към отоплителната система на сградата и обратно. По време на работа могат да възникнат течове на охлаждаща течност от веригата на отоплителната система. За компенсиране на загубите се използва система за презареждане на топлинна точка, като се използват първичните отоплителни мрежи като източник на охлаждаща течност.
Билет №3
Схеми за свързване на потребители към отоплителни мрежи. Принципна схема на ИТП
Има зависими и независими схеми за свързване на отоплителни системи:
Схема на независима (затворена) връзка - схема за свързване на система за потребление на топлина към отоплителната мрежа, при която охлаждащата течност (прегрята вода), идваща от отоплителната мрежа, преминава през топлообменник, монтиран в отоплителната точка на потребителя, където загрява вторичната охлаждаща течност, която впоследствие се използва в системата за потребление на топлина
Диаграма на зависима (отворена) връзка - схема за свързване на система за потребление на топлина към отоплителна мрежа, при която охлаждащата течност (вода) от отоплителната мрежа тече директно в системата за потребление на топлина.
Индивидуална отоплителна точка (ИТП).Използва се за обслужване на един потребител (сграда или част от нея). По правило се намира в сутерена или техническото помещение на сградата, но поради характеристиките на обслужваната сграда може да се постави в отделна конструкция.
2. Принцип на действие на MHD генератора. Схема на ТЕЦ с MHD.
Магнитохидродинамичен генератор, MHD генератор е електроцентрала, в която енергията на работна течност (течна или газообразна електропроводима среда), движеща се в магнитно поле, се преобразува директно в електрическа енергия.
Точно както при конвенционалните машинни генератори, принципът на работа на MHD генератора се основава на явлението електромагнитна индукция, тоест на възникването на ток в проводник, пресичащ линиите на магнитното поле. Но за разлика от машинните генератори, в MHD генератора проводникът е самата работна течност, в която при движение през магнитното поле възникват противоположно насочени потоци от носители на заряд с противоположни знаци.
Следната среда може да служи като работна течност на MHD генератора:
· Електролити
Течни метали
Плазма (йонизиран газ)
Първите MHD генератори са използвали електропроводими течности (електролити) като работна течност, в момента те използват плазма, в която носителите на заряд са предимно свободни електрони и положителни йони, които се отклоняват в магнитно поле от траекторията, по която ще се движи газът; липсата на поле. В такъв генератор може да се наблюдава допълнително електрическо поле, т.нар Холско поле, което се обяснява с изместването на заредени частици между сблъсъци в силно магнитно поле в равнина, перпендикулярна на магнитното поле.
Електрически централи с магнитохидродинамични генератори (MHD генератори). MHD генераторите се планират да бъдат изградени като допълнение към станция тип IES. Те използват термични потенциали от 2500-3000 K, недостъпни за конвенционалните котли.
На фигурата е показана принципна диаграма на топлоелектрическа централа с MHD инсталация. Газообразните продукти от изгарянето на гориво, в които се въвежда лесно йонизираща се добавка (например K 2 CO 3), се изпращат към MHD - канал, проникнат от магнитно поле с висок интензитет. Кинетичната енергия на йонизираните газове в канала се преобразува в електрическа енергия на постоянен ток, която от своя страна се преобразува в трифазен променлив ток и се изпраща в електроенергийната система към потребителите.
Принципна диаграма на IES с MHD генератор:
1 - горивна камера; 2 – MHD - канал; 3 - магнитна система; 4 - въздушен нагревател,
5 - парогенератор (котел); 6 - парни турбини; 7 - компресор;
8 - кондензна (захранваща) помпа.
Билет №4
1.Класификация на системите за топлоснабдяване
Схематични диаграми на системи за топлоснабдяване според метода на свързване към тях отоплителни системи
Въз основа на местоположението на производството на топлина, системите за топлоснабдяване се разделят на:
· Централизирано (източникът на производство на топлинна енергия работи за доставка на топлина към група сгради и е свързан чрез транспортни устройства към устройствата за потребление на топлина);
· Локални (консуматорът и източникът на топлоснабдяване са разположени в едно помещение или в непосредствена близост).
По вид охлаждаща течност в системата:
· Вода;
· Пара.
Според метода на свързване на отоплителната система към системата за топлоснабдяване:
· зависим (охлаждащата течност, загрята в топлинен генератор и транспортирана през отоплителни мрежи, отива директно към устройствата, консумиращи топлина);
· независим (охлаждащата течност, циркулираща през отоплителните мрежи в топлообменника, загрява охлаждащата течност, циркулираща в отоплителната система).
Според метода на свързване на системата за захранване с топла вода към отоплителната система:
· затворен (водата за топла вода се взема от водопровода и се нагрява в топлообменник с мрежова вода);
· Отворен (водата за топла вода се взема директно от отоплителната мрежа).
При полагане на подземни трасета в проходни колектори е разрешено да не се осигурява резерв.
При надземно полагане резервирането се осигурява само при tnr<-40 · С для диаметров >1200 мм в размер не по-малко от 70%. Освен това SNiP предвижда резервация (100%) за определени видове сгради, за които технологията забранява разликите в топлоснабдяването. В този случай се осигуряват или 2 независими входа в сградата от различни отоплителни мрежи, или мрежов резервен източник на топлина (например електрически бойлер).
Аварийната зависимост на отоплителните мрежи нараства за големите системи за топлоснабдяване.
В големите системи се използват главно 2 схеми:
Задънен край
Пръстен
В пръстеновидните мрежи се използват няколко източника на топлина за мрежа. Изчисляването на пръстеновидните мрежи се извършва само на компютър, като се използват законите на Кирхоф.
Не може да се използва резервиране чрез джъмпери в такива мрежи.
Ако A-t мрежата е като пръстеновидна, тогава всички клапани са отворени и водните потоци се разпределят пропорционално на съпротивлението и топлинните натоварвания, тъй като A-t на такива мрежи е много сложен. На практика източниците се изолират един от друг чрез затваряне на разделителните вентили (1). В този случай мрежата A-t е безизходна мрежа. В аварийни ситуации разделителните вентили се отварят и част от топлината се прехвърля от първия източник към друг. Чрез инсталиране на резервни джъмпери (метод 2).
Поради устройството на 1-ви източник с излишни джъмпери в малки N.n. (задънена верига).
Диаметрите на резервния джъмпер се вземат с резерв според изчислението, за да се осигури минималното необходимо топлоснабдяване на зона А.
Резервирането чрез полагане на резервен тръбопровод се използва, когато източникът е разположен на разстояние от потребителя. В този случай главният участък на мрежата се полага по "тритръбен" начин.
Два тръбопровода - A-m за подаване 1-H за връщане. В авариен режим, ако първият тръбопровод се повреди, топлината се подава през останалите линии.
Схематична схема на отоплителната мрежа.
Основно се състои от главни и разклонителни тръбопроводи. На тези тръбопроводи се поставят специални конструкции, като отоплителни агрегати (СН), камери за поставяне на компенсатори, понижаващи и повишаващи абонатни станции.
UT съдържа спирателна и секционна арматура, устройства за отстраняване на въздух и изпускане на вода и компенсатори на салникови кутии. В камерата на компенсатора се поставят само салникови компенсатори; възможно е да се постави оборудване за отстраняване на въздуха и изпускане на вода.
Свързването на м/райони и жилищни райони се осъществява чрез централен отоплителен възел.
Големите сгради могат да бъдат свързани към отоплителни мрежи чрез централни отоплителни станции. Присъединяване на потребители с товар под 4 MW. към отоплителните мрежи е забранено. Според SNiP отоплителните мрежи трябва да имат 2 тръби. По време на предпроектното проучване се допуска използването на 3 и 4 тръбни системи. Свързването на потребителите към отоплителните мрежи трябва да бъде основно зависимо. Независими връзки са разрешени за 12-етажни сгради и в зависимост от пиезометъра.
Връзката на системите за топла вода е предимно затворена.
Определяне на прогнозните дебити на водата
Очакваната консумация на вода се определя според SNiP отделно за всеки тип топлинно натоварване.
o = Qo / T1р – T2р (mW), t/h
в = Qв / T1р – T2р (mW), t/h
Разходът за топла вода зависи от вида на системата – отворена или затворена.
- Затворено
Консумация צ - зависи от схемата включваненагреватели в ИТП или ТЕЦ. При изчисляване се определят 2 разходи:
- Средно аритметично
- Максимум
а) Паралелна верига за свързване на нагреватели
gv.z sr = Q gv.z sr / T1p – T2,gv (mW), t/h
Т1п – Приема се по справочника (70 С)
T2,gv – температура на водата на изхода на бойлера (30 C по SNiP)
Средната консумация за нуждите на топла вода се намира при tnp. Максималният дебит се определя по подобен начин.
Отоплителната мрежа е набор от тръбопроводи и устройства, които осигуряват
транспортиране на топлина от източника на топлоснабдяване до потребителите с помощта на охлаждаща течност (гореща вода или пара).
Структурно отоплителната мрежа включва тръбопроводи с топлоизолация и компенсатори, устройства за полагане и закрепване на тръбопроводи, както и спирателна или контролна арматура.
Изборът на охлаждаща течност се определя от анализ на нейните положителни и отрицателни свойства. Основните предимства на водната отоплителна система: висок капацитет за съхранение на вода; възможност за транспортиране на дълги разстояния; в сравнение с пара, по-малко загуби на топлина по време на транспортиране; възможност за регулиране на термичното натоварване чрез промяна на температурата или хидравличния режим. Основният недостатък на водните системи е високата консумация на енергия за придвижване на охлаждащата течност в системата. Освен това използването на вода като охладител налага нейната специална подготовка. По време на приготвянето се стандартизират карбонатната твърдост, съдържанието на кислород, съдържанието на желязо и pH. Водните отоплителни мрежи обикновено се използват за задоволяване на отоплителни и вентилационни натоварвания, натоварвания за захранване с гореща вода и нископотенциални технологични натоварвания (температури под 100 0 C).
Предимствата на парата като охладител са следните: ниски загуби на енергия при движение в канали; интензивен топлообмен по време на кондензация в термични уреди; При високо потенциално натоварване на процеса, парата може да се използва при високи температури и налягания. Недостатък: работата на системите за парно отопление изисква специални мерки за безопасност.
Оформлението на отоплителната мрежа се определя от следните фактори: местоположението на източника на топлоснабдяване по отношение на зоната на потребление на топлина, естеството на топлинното натоварване на потребителите, вида на охлаждащата течност и принципа на нейното използване .
Топлинните мрежи са разделени на:
Магистрални линии, положени по основните направления на съоръженията за потребление на топлина;
Разпределителни, които са разположени между главните отоплителни мрежи и разклонителните възли;
Разклонения на отоплителни мрежи към индивидуални потребители (сгради).
Схемите на топлинната мрежа обикновено се използват като радиални, фиг. 5.1. От топлоелектрическата централа или котелната централа 4 охлаждащата течност се подава през радиални линии 1 към топлинен потребител 2. За да се осигури резервна топлина на потребителите, радиалните линии са свързани с джъмпери 3.
Радиусът на действие на водните отоплителни мрежи достига
12 км. За малки дължини на тръбопроводи, което е типично за селските отоплителни мрежи, се използва радиална схема с постоянно намаляване на диаметъра на тръбите, когато се отдалечават от източника на топлоснабдяване.
Полагането на отоплителни мрежи може да бъде надземно (въздушно) и подземно.
Надземно полагане на тръби (на
свободностоящи мачти или надлези, върху бетонни блокове и се използва на териториите на предприятията, при изграждане на отоплителни мрежи извън границите на града при пресичане на дерета и др.
В селските населени места полагането на земята може да бъде върху ниски опори и опори със средна височина. Този метод е приложим при високи температури
носител не повече от 115 0 C. Подземният монтаж е най-често срещаният. Има канални и неканални инсталации. На фиг. Фигура 5.2 показва уплътнение на канала. При полагане в канал изолационната конструкция на тръбопроводите се разтоварва от външните натоварвания на засипката. За безканална инсталация (виж фиг. 5.3), тръбопроводи 2 се полагат върху опори 3 (чакъл
или пясъчни възглавници, дървени блокове и др.).
Засипка 1, която се използва: чакъл, едър пясък, смлян торф, експандирана глина и др., служи за защита срещу външни повреди и същевременно намалява загубата на топлина. При полагане в канал температурата на охлаждащата течност може да достигне 180 °C. За отоплителни мрежи най-често се използват стоманени тръби с диаметър от 25 до 400 mm. За да се предотврати разрушаването на металните тръби поради температурна деформация, по дължината на целия тръбопровод на определени разстояния се монтират компенсатори.
Различни конструкции на компенсатори са показани на фиг. 5.4.
Ориз. 5.4. Компенсатори:
a – U-образна; b– лировидна; V– салникова кутия; Ж- лещи
Типови компенсатори А (U-образна) и b (лировидни) се наричат радиални. При тях промяната в дължината на тръбата се компенсира от деформацията на материала при завои. В разширителни фуги на салникова кутия VВъзможно е тръбата да се плъзне вътре в тръбата. При такива компенсатори има нужда от надеждна конструкция на уплътнението. Компенсатор G - типът на обектива избира промяна в дължината поради пружиниращото действие на лещите. Големи перспективи за подсилени компенсатори. Силфонът е тънкостенна гофрирана обвивка, която му позволява да абсорбира различни движения в аксиална, напречна и ъглова посока, да намалява нивата на вибрации и да компенсира несъосността.
Тръбите се полагат върху специални опори от два вида: свободни и фиксирани. Свободните опори осигуряват движението на тръбите по време на температурни деформации. Фиксираните опори фиксират позицията на тръбите в определени зони. Разстоянието между фиксираните опори зависи от диаметъра на тръбата, например с D = 100 mm L = 65 m; при D = 200 mm L = 95 m Между неподвижните опори под тръбите с компенсатори се монтират 2...3 подвижни опори.
Понастоящем вместо метални тръби, които изискват сериозна защита срещу корозия, масово започнаха да се въвеждат пластмасови тръби. Промишлеността на много страни произвежда широка гама от тръби, изработени от полимерни материали (полипропилен, полиолефен); металопластични тръби; тръби, направени чрез навиване на нишки от графит, базалт, стъкло.
По главните и разпределителните отоплителни мрежи се полагат тръби с топлоизолация, поставена по промишлен начин. За топлоизолация на пластмасови тръби е за предпочитане да се използват полимеризиращи материали: полиуретанова пяна, пенополистирол и др. За метални тръби се използва битумно-перлитна или фенолно-полимерна пластмасова изолация.
5.2. Отоплителни точки
Отоплителната точка е комплекс от устройства, разположени в отделна стая, състоящ се от топлообменници и елементи на отоплително оборудване.
Отоплителните точки осигуряват свързване на обекти, консумиращи топлина, към отоплителната мрежа. Основната задача на ТП е:
– преобразуване на топлинна енергия;
– разпределение на охлаждащата течност между системите за потребление на топлина;
– контрол и регулиране на параметрите на охлаждащата течност;
– отчитане на разходите за охлаждаща течност и топлина;
– изключване на системите за топлинно потребление;
– защита на системите за потребление на топлина от аварийни увеличения на параметрите на охлаждащата течност.
Отоплителните точки се разделят според наличието на отоплителни мрежи след тях на: централни отоплителни точки (CHP) и индивидуални отоплителни точки (ITP). Към централната отоплителна станция са свързани два или повече топлинни консуматора. ITP свързва отоплителната мрежа към един обект или част от него. Според разположението си нагревателните пунктове могат да бъдат свободностоящи, прикрепени към сгради и постройки или вградени в сгради и постройки.
На фиг. Фигура 5.5 показва типична диаграма на ITP системи, които осигуряват отопление и топла вода за отделно съоръжение.
Две тръби са свързани от отоплителната мрежа към спирателните вентили на отоплителната точка: захранване (влиза охлаждаща течност с висока температура) и
връщане (охладената охлаждаща течност се отстранява). Параметри на охлаждащата течност в захранващия тръбопровод: за вода (налягане до 2,5 MPa, температура - не по-висока от 200 0 C), за пара (p t 0 C). Най-малко два топлообменника от рекуперативен тип (кожухотръбни или пластинчати) са монтирани вътре в нагревателната точка. Единият осигурява преобразуването на топлината в отоплителната система на съоръжението, а другият в системата за топла вода. И в двете системи пред топлообменниците са монтирани устройства за наблюдение и регулиране на параметрите и подаването на охлаждащата течност, което позволява автоматично отчитане на изразходваната топлина. За отоплителната система водата в топлообменника се нагрява до максимум 95 0 C и се изпомпва през отоплителните уреди чрез циркулационна помпа. На връщащия тръбопровод са монтирани циркулационни помпи (едната работеща, другата резервна). За захранване с топла вода
Водата, изпомпвана през топлообменника от циркулационна помпа, се загрява до 60 0 C и се подава към потребителя. Водният поток се компенсира в топлообменника от системата за захранване със студена вода. За отчитане на топлината, изразходвана за отопление на вода и нейното потребление, са инсталирани подходящи сензори и записващи устройства.
5.2. Определяне на схемата и конфигурацията на отоплителните мрежи.
При проектирането на отоплителни мрежи изборът на схема е сложна техническа и икономическа задача. Оформлението на отоплителната мрежа се определя не само от местоположението на източниците на топлина по отношение на потребителите, но и от вида на охлаждащата течност, естеството на топлинните натоварвания и тяхната изчислена стойност.
Основните критерии, по които се оценява качеството на проектираната отоплителна мрежа, трябва да бъдат нейната икономическа ефективност. Когато избирате конфигурацията на отоплителните мрежи, трябва да се стремите към най-простите решения и, ако е възможно, по-малки дължини на тръбопровода.
В отоплителните мрежи вода и пара могат да се използват като охладители. Парата като охлаждаща течност се използва главно за технологични натоварвания на промишлени предприятия. Обикновено дължината на парните мрежи за единица проектно топлинно натоварване е малка. Ако поради естеството на технологичния процес са допустими краткотрайни (до 24 часа) прекъсвания на подаването на пара, тогава най-икономичното и в същото време доста надеждно решение е полагането на еднотръбен паропровод с жица.
Трябва да се има предвид, че дублирането на парни мрежи води до значително увеличаване на тяхната цена и консумация на материали, предимно стоманени тръбопроводи. При полагане, вместо един тръбопровод, предназначен за пълно натоварване, два успоредни, предназначени за половин товар, повърхността на тръбопроводите се увеличава с 56%. Съответно потреблението на метал и първоначалната цена на мрежата се увеличават.
Изборът на дизайн на мрежи за отопление на вода се счита за по-трудна задача, тъй като натоварването им обикновено е по-малко концентрирано. Мрежите за отопление на водата в съвременните градове обслужват голям брой потребители, често измервани в хиляди и дори десетки хиляди свързани сгради, разположени в райони, често измервани в много десетки квадратни километри.
Водните мрежи са по-малко издръжливи от парните мрежи, главно поради по-голямата чувствителност към външна корозия на стоманените тръбопроводи, положени в подземни канали. Освен това мрежите за отопление на водата са по-чувствителни към аварии поради по-високата плътност на охлаждащата течност. Аварийната уязвимост на водните отоплителни мрежи е особено забележима в големи системи с зависимо свързване на отоплителните инсталации към отоплителната мрежа, поради което при избора на схема за водни отоплителни мрежи трябва да се обърне специално внимание на въпросите за надеждността и излишъка на топлоснабдяването .
Мрежите за отопление на водата трябва да бъдат ясно разделени на текущи и разпределителни. ДА СЕ ny мрежиобикновено включват топлопроводи, свързващи източници на топлина със зони на потребление на топлина, както и един с друг.
Топлоносителят постъпва от разпределителните мрежи и се подава през разпределителните мрежи чрез групови топлинни абонатни станции или локални топлинни абонатни станции до топлопотребяващите инсталации на абонатите. Не трябва да се допуска директно свързване на потребители на топлина към тези мрежи, с изключение на случаите на свързване на големи промишлени предприятия,
Новите отоплителни мрежи са разделени на участъци с дължина 1–3 km с помощта на вентили. Когато тръбопроводът се отвори (скъса), мястото на повредата или аварията се локализира чрез секционни кранове. Благодарение на това се намаляват загубите на мрежова вода и се намалява продължителността на ремонта поради намаляване на времето, необходимо за източване на водата от тръбопровода преди ремонт и за запълване на участъка от тръбопровода с мрежова вода след ремонт.
Разстоянието между секционните вентили е избрано така, че времето, необходимо за ремонт, да е по-малко от времето, през което вътрешната температура в отопляваните помещения, когато отоплението е напълно изключено при проектната външна температура за отопление, пада под 12 - 14 ° ° С. Това е минималната гранична стойност, която обикновено се приема в съответствие с договора за топлоснабдяване.
Разстоянието между секционните вентили обикновено трябва да бъде по-малко за по-големи диаметри на тръбопровода и при по-ниски проектни външни температури за отопление. Времето, необходимо за извършване на ремонт, се увеличава с увеличаване на диаметъра на тръбопровода и разстоянието между секционните клапани. Това се дължи на факта, че с увеличаване на диаметъра времето за ремонт значително се увеличава.
Ако времето за ремонт е по-дълго от допустимото, е необходимо да се предвиди системно резервиране на топлоснабдяването в случай на повреда на участък от топлопреносната мрежа. Един от методите за резервиране е блокиране на съседни магистрали. Секционните вентили са удобно разположени в точките на свързване между разпределителните и отоплителните мрежи. В тези възлови камери, в допълнение към секционните вентили, има и главни клапани на разпределителни мрежи, клапани на блокиращи линии между съседни мрежи или между главни и резервни източници на топлоснабдяване, например районни (камера 4 на фиг. 5.1). Няма нужда да се разделят тръбопроводите за пара, тъй като масата на парата, необходима за запълване на дълги тръбопроводи за пара, е малка. Секционните вентили трябва да бъдат оборудвани с електрическо или хидравлично задвижване и да имат телемеханична връзка с централния контролен център. Разпределителните мрежи трябва да бъдат свързани към главния тръбопровод от двете страни на секционните кранове, така че да може да се осигури непрекъснато обслужване на абонатите в случай на аварии на всеки секционен участък от главния тръбопровод.
Ориз. 5.1. Принципна еднолинейна комуникационна схема на двутръбна водна отоплителна мрежа с две главни мрежи
1 - колектор; 2 - мрежа; 3 - дистрибуторска мрежа; 4 - секционна камера; 5 - секционна клапа; 6 - ; 7 - блокиране на връзката
Блокиращите връзки между магистралите могат да бъдат направени с помощта на единични тръби. Подходяща схема за свързването им към мрежата може да предвижда използването на блокиращи връзки както за захранващия, така и за връщащия тръбопровод.
В сгради от специална категория, които не позволяват прекъсване на топлоснабдяването, трябва да се предвиди резервно топлоснабдяване от газови или електрически нагреватели или от локални нагреватели в случай на аварийно прекъсване на централизирано топлоснабдяване.
Съгласно SNiP 2.04.07-86 е разрешено да се намали подаването на топлина при аварийни условия до 70% от общата проектна консумация (максимално на час за вентилация и средно на час за захранване с топла вода). За предприятия, в които не се допускат прекъсвания на топлоснабдяването, трябва да се осигурят дублирани или пръстеновидни вериги на отоплителните мрежи. Прогнозната аварийна консумация на топлина трябва да се вземе в съответствие с режима на работа на предприятията.
На фиг. Фигура 5.1 показва принципна еднолинейна диаграма на двутръбна водна отоплителна мрежа с електрическа мощност 500 MW и топлинна мощност 2000 MJ/s (1700 Gcal/h).
Радиусът на топлопреносната мрежа е 15 км. Консумираната топлинна енергия се пренася до крайната зона чрез два двутръбни транзитни водопровода с дължина 10 км. Диаметърът на изходящите линии е 1200 мм. Тъй като водата се разпределя в свързаните клони, диаметрите на линиите намаляват. Консумираната топлина се въвежда в крайната зона чрез четири магистрали с диаметър 700 mm и след това се разпределя в осем магистрали с диаметър 500 mm. Блокиращите връзки между главните линии, както и резервните подстанции, се монтират само на линии с диаметър 800 mm или повече.
Това решение е приемливо в случай, че с приетото разстояние между секционните вентили (2 km на диаграмата) времето, необходимо за ремонт на тръбопровод с диаметър 700 mm , по-малко време, през което вътрешната температура на отопляемите сгради, когато отоплението е изключено при външна температура, ще падне от 18 до 12 ºС (не по-ниско).
Блокировъчните връзки и секциониращите кранове са разпределени така, че в случай на авария на който и да е участък от магистрала с диаметър над 800 mm да бъдат осигурени всички абонати, свързани към топлопреносната мрежа. абонати се нарушава само при аварии на линии с диаметър 700 mm или по-малък.
В този случай абонатите, разположени зад мястото на аварията (по топлинния път), се прекратяват.
При доставка на топлина за големи градове от няколко е препоръчително да се предвиди взаимно блокиране чрез свързване на техните мрежи с блокиращи връзки. В този случай може да се създаде комбиниран пръстен
Блокиращите връзки между тръбопроводите с голям диаметър трябва да имат достатъчен капацитет, за да осигурят предаването на излишни водни потоци. При необходимост се изграждат подстанции за увеличаване на капацитета на блокиращите връзки.
Независимо от блокиращите връзки между главните мрежи, препоръчително е в градовете с развито натоварване на топла вода да се осигурят джъмпери със сравнително малък диаметър между съседни топлоразпределителни мрежи, за да се запази натоварването на топла вода.
Когато диаметрите на тръбопроводите, излизащи от източника на топлина, са 700 mm или по-малко, обикновено се използва радиална (радиална) диаграма на отоплителна мрежа с постепенно намаляване на диаметъра, тъй като разстоянието от станцията се увеличава и свързаният топлинен товар намалява.
Такава мрежа е най-евтината по отношение на първоначалните разходи, изисква най-малко потребление на метал за изграждане и е лесна за работа. Но при авария в опорната част на радиалната мрежа абонатите, свързани към мястото на аварията, се прекратяват. Ако възникне авария на главната линия в близост до гарата, тогава всички консуматори, свързани с магистралата, прекъсват. Това решение е приемливо, ако времето за ремонт на тръбопроводи с диаметър най-малко 700 mm отговаря на горното условие.
Въпросът какви диаметри на топлопроводите и коя схема на отоплителна мрежа (радиална или пръстеновидна) трябва да се използва в системите за централно отопление, трябва да се реши въз основа на специфичните условия, продиктувани от топлоснабдяването на потребителите на топлина: дали те позволяват прекъсване на доставката охлаждаща течност или не, какви са разходите за резервиране и т.н. Следователно в условията на пазарна икономика горното регулиране на диаметрите и диаграмите на отоплителните мрежи не може да се счита за единственото правилно решение.