Глава 5
Теплоснабжение

Теплоснабжение — снабжение тепловой энергией систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения зданий различного назначения и технологических потребителей от единого теплоэнергетического центра: квартальной или районной котельной или ТЭЦ.

Теплоносителями в системах теплоснабжения могут быть горячая вода и пар. В систему централизованного теплоснабжения входят источник тепловой энергии, тепловые сети, центральный тепловой пункт (ЦТП). Генератором теплоты в таких системах могут быть котлы местных, квартальных, районных котельных или ТЭЦ и АТЭЦ, от которых теплота с помощью высокотемпературного теплоносителя по тепловым сетям подается в теплообменные устройства (бойлеры, элеваторные узлы) центральных тепловых пунктов и затем по теплопроводам с меньшей температурой теплоносителя поступает к отопительным приборам системы отопления здания.

Чтобы увеличить радиус действия источника теплоснабжения и уменьшить количество транспортируемого теплоносителя, а следовательно, уменьшить диаметры трубопроводов, используют воду с температурой до 150 °C (иногда и до 180 °C). Использование высокотемпературного теплоносителя объясняется тем, что вода, нагретая до 130–150 °C, отдает потребителю значительно большее количества тепла, чем вода, нагретая до 95 °C. Так, если 1 кг воды, нагретой до 130 °C, охладить до 70 °C, то в систему отопления выделится 60 ккал тепла, а 1 кг воды, нагретой до 95 °C, – только 25 ккал, т. е. в 2,4 раза меньше, чем в первом случае.

Тепловые сети, как правило, монтируют тупиковыми. Чтобы повысить надежность теплоснабжения зданий и сооружений, необходимо предусмотреть резервирующие перемычки между смежными магистралями, которые могут быть использованы как распределительные тепловые сети. Для зданий, в которых не допускается перерыв в подаче тепла, устраивают два ввода (двустороннее питание), каждый из которых обеспечивает подачу расчетного количества тепла на эти здания.

Водяные тепловые сети прокладывают двухтрубными, подающими одновременно тепло на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. В таких системах все время происходит циркуляция теплоносителя между источником теплоснабжения и местными системами потребителей тепла. В некоторых случаях, с учетом технико-экономических обоснований, допускается применять однотрубные тепловые сети. В однотрубных сетях теплоноситель полностью используется потребителем; охлажденная в системе отопления вода используется на технологические цели; излишек ее сбрасывается в систему канализации или водостоков.

Принципиальная схема теплоснабжения от районной котельной приведена на рис. 5.1, а. Нагретая в котлах 1 до температуры 115 °C вода подается по наружным магистралям 2 в системы отопления 3 (температура теплоносителя 95 °C) отдельных зданий и, охладившись в них, отводится в котлы по обратным магистралям 4.

Вода в системе циркулирует с помощью насоса 5, установленного в котельной. Расширительный сосуд присоединяется к обратной магистрали ближе к котельной.

Рис. 5.1. Схемы районного теплоснабжения: а – при температуре теплоносителя 95 °C; б – при температуре теплоносителя 160 °C; 1 – котлы; 2 – наружная подающая магистраль; 3 – система отопления здания; 4 – наружная обратная магистраль; 5 – насос; 6 – элеватор

Схема теплоснабжения с высокотемпературной водой (рис. 5.1, б) отличается от предыдущей схемы тем, что в зданиях устанавливают водоструйные элеваторы 6, которые к перегретой воде, поступающей в них, подмешивают охлажденную воду из местной системы отопления. Благодаря этому в местную систему отопления поступает вода с расчетной температурой 95 – 105 °C. Кроме того, элеваторы создают в системе циркуляционный напор. Водоструйный элеватор (рис. 5.2) состоит из сопла 7, камеры всасывания 3, в которую поступает охлажденная вода из обратной магистрали отопительной системы, смесительного конуса 4, где горячая вода смешивается с охлажденной, и диффузора 5, присоединяемого к подающему трубопроводу местной системы отопления. Благодаря конусообразной форме сопла 7 вода из него поступает в смесительный конус 4 с большой скоростью, создавая разрежение в кольцевом пространстве между соплом и конусом. Под влиянием разрежения вода из обратной линии подсасывается в смесительный конус, где смешивается с горячей водой, и через диффузор поступает в систему отопления.

Рис. 5.2. Водоструйный элеватор:1 – сопло; 2, 6, 7 – фланцы; 3 – камера всасывания; 4 – смесительный конус;5 – диффузор

Элеваторы различных номеров имеют разную подачу. Диаметр отверстия эжектирующего сопла перед установкой элеватора рассверливают до размера, указанного в проекте.

Вода в сети циркулирует с помощью сетевого насоса, установленного на источнике теплоснабжения. Использовать высокотемпературную воду потребитель может по закрытой или открытой системе. В закрытой системе высокотемпературная вода из сети не разбирается, а циркулирует в теплосети, в открытой же системе частично разбирается потребителем. Закрытая и открытая системы различаются между собой принципом подсоединений горячего водоснабжения.

Рис. 5.3. Схема теплоснабжения с двумя последовательно подключенными бойлерами горячего водоснабжения:1 – система горячего водоснабжения; 2 – водонагреватель второй ступени;3 – элеватор; 4 – холодный водопровод; 5 – водонагреватель первой ступени

Закрытая система (рис. 5.3) состоит из двух последовательно включенных водонагревателей 2 и 5, в которых холодная водопроводная вода сначала нагревается обратной сетевой водой в водонагреватель 5 первой ступени, а затем в водонагревателе 2 второй ступени согревается до заданной температуры. Водонагреватель второй ступени подсоединен к сетевой воде. Вода из подающей линии, пройдя водонагреватель, опять поступает в эту же линию. На подающей линии теплосети установлены регулятор расхода с термореле или трехходовой клапан, которые поддерживают постоянную температуру горячего водоснабжения.

Рис. 5.4. Схема теплоснабжения с непосредственным разбором горячей воды;1 – терморегулятор ТРЖ-ОРГРЭС-3; 2 – выход воды в систему горячего водоснабжения; 3 – выход воды в местную систему отопления

Водонагреватели установлены, как правило, в отдельно стоящем центральном тепловом пункте (ЦТП), обслуживающем несколько зданий. Здания подключают к ЦТП по четырехтрубной схеме – две трубы для отопления и две трубы для горячего водоснабжения (подающая и циркуляционная).

В открытых системах (рис. 5.4) при непосредственном разборе воды из тепловых сетей для целей горячего водоснабжения устанавливают регуляторы (ТРЖ-ОРГРЭС-3 и РТБ), которые автоматически поддерживают температуру смешанной воды, поступающей к потребителю и равной 65 °C.