Схемы присоединения потребителей к тепловым сетям. Принципиальная схема ИТП. Тепловые сети и способы прокладки трубопроводов в ппу изоляции Применяется при всех видах

6.1 Выбор системы теплоснабжения объекта производится на основании утвержденной в установленном порядке схемы теплоснабжения.

Принятая к разработке в проекте схема теплоснабжения должна обеспечивать:

безопасность и надежность теплоснабжения потребителей;

энергетическую эффективность теплоснабжения и потребления тепловой энергии;

нормативный уровень надежности, определяемый тремя критериями: вероятностью безотказной работы, готовностью (качеством) теплоснабжения и живучестью;

требования экологии;

безопасность эксплуатации.

6.2 Функционирование тепловых сетей и СЦТ в целом не должно приводить:

а) к концентрации, превышающей предельно допустимую, в процессе эксплуатации токсичных и вредных для населения, ремонтно-эксплуатационного персонала и окружающей среды веществ в тоннелях, каналах, камерах, помещениях и других сооружениях, в атмосфере, с учетом способности атмосферы к самоочищению в конкретном жилом квартале, микрорайоне, населенном пункте и т.д.;

б) к стойкому нарушению естественного (природного) теплового режима растительного покрова (травы, кустарников, деревьев), под которым прокладываются теплопроводы.

6.3 Тепловые сети, независимо от способа прокладки и системы теплоснабжения, не должны проходить по территории кладбищ, свалок, скотомогильников, мест захоронения радиоактивных отходов, полей орошения, полей фильтрации и других участков, представляющих опасность химического, биологического и радиоактивного загрязнения теплоносителя.

Технологические аппараты промышленных предприятий, от которых могут поступать в тепловые сети вредные вещества, должны присоединяться к тепловым сетям через водоподогреватель с дополнительным промежуточным циркуляционным контуром между таким аппаратом и водоподогревателем при обеспечении давления в промежуточном контуре меньше, чем в тепловой сети. При этом следует предусматривать установку пробоотборных точек для контроля вредных примесей.

Системы горячего водоснабжения потребителей к паровым сетям должны присоединяться через пароводяные подогреватели.

6.4 Безопасная эксплуатация тепловых сетей должна обеспечиваться путем разработки в проектах мер, исключающих:

возникновение напряжений в оборудовании и трубопроводах выше предельно допустимых;

возникновение перемещений, приводящих к потере устойчивости трубопроводов и оборудования;

изменения параметров теплоносителя, приводящие к выходу из строя (отказу, аварии) трубопроводов тепловых сетей и оборудования источника теплоснабжения, теплового пункта или потребителя;

несанкционированный контакт людей непосредственно с горячей водой или с горячими поверхностями трубопроводов (и оборудования) при температурах теплоносителя более 55 °С;

поступление теплоносителя в системы теплоснабжения с температурами выше определяемых нормами безопасности;

снижение при отказах СЦТ температуры воздуха в жилых и производственных помещениях потребителей второй и третьей категорий ниже допустимых величин (4.2);

слив сетевой воды в непредусмотренных проектом местах;

превышение уровня шума и вибрации относительно требований СН 2.2.4/2.1.8.562;

несоответствие параметрам и критериям, обозначенным в разделе "Безопасность и надежность теплоснабжения" утвержденной в установленном порядке схемы теплоснабжения.

6.5 Температура на поверхности теплоизоляционной конструкции теплопроводов, арматуры и оборудования должна соответствовать СП 61.13330 и не должна превышать:

при прокладке теплопроводов в подвалах зданий, технических подпольях, тоннелях и проходных каналах, 45 °С;

при надземной прокладке, в местах доступных для обслуживания, 55 °С.

6.6 Система теплоснабжения (открытая, закрытая, в том числе с отдельными сетями горячего водоснабжения, смешанная) выбирается на основании утвержденной в установленном порядке схемы теплоснабжения.

6.7 Непосредственный водоразбор сетевой воды у потребителей в закрытых системах теплоснабжения не допускается.

6.8 В открытых системах теплоснабжения подключение части потребителей горячего водоснабжения через водо-водяные теплообменники на тепловых пунктах абонентов (по закрытой системе) допускается как временное при условии обеспечения (сохранения) качества сетевой воды согласно требованиям действующих нормативных документов.

6.9 При использовании атомных источников теплоты должны проектироваться системы теплоснабжения, исключающие вероятность попадания радионуклидов от самого источника в сетевую воду, трубопроводы, оборудование СЦТ и в приемники теплоты потребителей.

6.10 В составе СЦТ должны предусматриваться:

аварийно-восстановительные службы (ABC), численность персонала и техническая оснащенность которых должны обеспечивать полное восстановление теплоснабжения при отказах на тепловых сетях в сроки, указанные в таблице 2;

Таблица 2

собственные ремонтно-эксплуатационные базы (РЭБ) - для районов тепловых сетей с объемом эксплуатации 1000 условных единиц и более. Численность персонала и техническая оснащенность РЭБ определяются с учетом состава оборудования, применяемых конструкций теплопроводов, тепловой изоляции и т.д.;

механические мастерские - для участков (цехов) тепловых сетей с объемом эксплуатации менее 1000 условных единиц;

единые ремонтно-эксплуатационные базы - для тепловых сетей, которые входят в состав подразделений тепловых электростанций, районных котельных или промышленных предприятий.

Схемы тепловых сетей

6.11 Водяные тепловые сети надлежит проектировать, как правило, двухтрубными, подающими одновременно теплоту на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и технологические нужды.

Многотрубные и однотрубные магистральные тепловые сети допускается применять при технико-экономическом обосновании.

Многотрубные распределительные тепловые сети следует прокладывать после центральных тепловых пунктов при наличии у потребителей системы централизованного горячего водоснабжения, а также при различных температурных графиках в системах отопления, вентиляции и технологических потребителей при независимом присоединении.

Тепловые сети, транспортирующие в открытых системах теплоснабжения сетевую воду в одном направлении, при надземной прокладке допускается проектировать в однотрубном исполнении при длине транзита до 5 км. При большей протяженности и отсутствии резервной подпитки СЦТ от других источников теплоты тепловые сети должны выполняться в два (или более) параллельных теплопровода.

Самостоятельные тепловые сети для присоединения технологических потребителей теплоты следует предусматривать, если качество и параметры теплоносителя отличаются от принятых в тепловых сетях.

6.12 Схема и конфигурация тепловых сетей должны обеспечивать теплоснабжение на уровне заданных показателей надежности путем:

применения наиболее прогрессивных конструкций и технических решений;

совместной работы нескольких источников теплоты;

прокладки резервных теплопроводов;

устройства перемычек между тепловыми сетями смежных тепловых районов.

6.13 Тепловые сети могут быть кольцевыми и тупиковыми, резервированными и нерезервированными.

Число и места размещения резервных трубопроводных соединений между смежными теплопроводами следует определять по критерию вероятности безотказной работы.

6.14 Системы отопления потребителей могут присоединяться к двухтрубным водяным тепловым сетям по независимой и зависимой схеме в соответствии с заданием на проектирование.

Как правило, по независимой схеме, предусматривающей установку в тепловых пунктах водоподогревателей, допускается присоединять, при обосновании, системы отопления и вентиляции зданий в 12 этажей и выше, а также других потребителей, если такое присоединение обусловлено гидравлическим режимом работы системы.

6.15 Горячая вода, поступающая к потребителю, должна отвечать требованиям технических регламентов, санитарных правил и нормативов, определяющих ее безопасность.

Качество подпиточной и сетевой воды для открытых систем теплоснабжения и качество воды горячего водоснабжения в закрытых системах должно удовлетворять требованиям к питьевой воде в соответствии с СанПиН 2.1.4.1074.

Использование в закрытых системах теплоснабжения технической воды допускается при наличии термической деаэрации с температурой не менее 100 °С (деаэраторы атмосферного давления). Для открытых систем теплоснабжения деаэрация также должна производиться при температуре не менее 100 °С в соответствии с СанПиН 2.1.4.2496.

Другие требования, предъявляемые к качеству сетевой и подпиточной воды, приведены в приложении Б.

6.16 Установка для подпитки системы теплоснабжения на теплоисточнике должна обеспечивать подачу в тепловую сеть в рабочем режиме воду соответствующего качества и аварийную подпитку водой из систем хозяйственно-питьевого или производственного водопроводов .

Расход подпиточной воды в рабочем режиме должен компенсировать расчетные (нормируемые) потери сетевой воды в системе теплоснабжения.

Расчетные (нормируемые) потери сетевой воды в системе теплоснабжения включают расчетные технологические потери (затраты) сетевой воды и потери сетевой воды с нормативной утечкой из тепловой сети и систем теплопотребления.

Среднегодовая утечка теплоносителя (м/ч) из водяных тепловых сетей должна быть не более 0,25% среднегодового объема воды в тепловой сети и присоединенных системах теплоснабжения независимо от схемы присоединения (за исключением систем горячего водоснабжения, присоединенных через водоподогреватели). Сезонная норма утечки теплоносителя устанавливается в пределах среднегодового значения.

Технологические потери теплоносителя включают количество воды на наполнение трубопроводов и систем теплопотребления при их плановом ремонте и подключении новых участков сети и потребителей, промывку, дезинфекцию, проведение регламентных испытаний трубопроводов и оборудования тепловых сетей .

Для компенсации этих расчетных технологических потерь (затрат) сетевой воды необходима дополнительная производительность водоподготовительной установки и соответствующего оборудования (свыше 0,25% объема теплосети), которая зависит от интенсивности заполнения трубопроводов. Во избежание гидравлических ударов и лучшего удаления воздуха из трубопроводов максимальный часовой расход воды () при заполнении трубопроводов тепловой сети с условным диаметром () не должен превышать значений, приведенных в таблице 3. При этом скорость заполнения тепловой сети должна быть увязана с производительностью источника подпитки и может быть ниже указанных расходов .

Таблица 3 - Максимальный часовой расход воды при заполнении трубопроводов тепловой сети

В результате для закрытых систем теплоснабжения максимальный часовой расход подпиточной воды (, м/ч) составляет:

где - расход воды на заполнение наибольшего по диаметру секционированного участка тепловой сети, принимаемый по таблице 3, либо ниже при условии такого согласования;

Объем воды в системах теплоснабжения, м.

При отсутствии данных по фактическим объемам воды допускается принимать его равным 65 мна 1 МВт расчетной тепловой нагрузки при закрытой системе теплоснабжения, 70 мна 1 МВт - при открытой системе и 30 мна 1 МВт средней нагрузки - для отдельных сетей горячего водоснабжения.

В закрытых системах теплоснабжения на источниках теплоты мощностью 100 МВт и более следует предусматривать установку баков запаса химически обработанной и деаэрированной подпиточной воды вместимостью 3% объема воды в системе теплоснабжения.

Внутренняя поверхность баков должна быть защищена от коррозии, а вода в них - от аэрации, при этом должно обеспечиваться обновление воды в баках.

Число баков независимо от системы теплоснабжения принимается не менее двух по 50% рабочего объема каждый.

6.17 Для открытых систем теплоснабжения, а также при отдельных тепловых сетях на горячее водоснабжение с целью выравнивания суточного графика расхода воды (производительности ВПУ) на источниках теплоты должны предусматриваться баки-аккумуляторы химически обработанной и деаэрированной подпиточной воды по СанПиН 2.1.4.2496.

Расчетная вместимость баков-аккумуляторов должна быть равной десятикратной величине среднечасового расхода воды на горячее водоснабжение. Внутренняя поверхность баков должна быть защищена от коррозии, а вода в них - от аэрации, при этом должно предусматриваться непрерывное обновление воды в баках.

При расположении всех баков-аккумуляторов на источнике теплоты максимальный часовой расход подпиточной воды (, м/ч), подаваемой с источника, составляет

где - максимальный расход воды на горячее водоснабжение, м/ч.

6.18 При расположении части баков-аккумуляторов в районе теплоснабжения расход подпиточной воды, подаваемой с источника теплоты, может быть уменьшен до усредненного значения (, м/ч), равного

где - коэффициент, определяемый проектной организацией в зависимости от объема баков-аккумуляторов, установленных на источнике теплоты и вне его;

Усредненный расчетный расход воды на горячее водоснабжение.

При этом на источнике теплоты должны предусматриваться баки-аккумуляторы вместимостью не менее 25% общей расчетной вместимости баков.

6.19 Устанавливать баки-аккумуляторы горячей воды в жилых кварталах не допускается. Расстояние от баков-аккумуляторов горячей воды до границы жилых кварталов должно быть не менее 30 м. При этом на грунтах 1-го типа просадочности расстояние, кроме того, должно быть не менее 1,5 толщины слоя просадочного грунта.

6.20 Баки-аккумуляторы должны быть ограждены общим валом высотой не менее 0,5 м. Обвалованная территория должна вмещать рабочий объем воды в наибольшем баке и иметь отвод воды в дренажную сеть или систему дождевой канализации.

Для повышения эксплуатационной надежности баков-аккумуляторов следует также предусматривать устройство для защиты от лавинообразного разрушения.

При размещении баков-аккумуляторов вне территории источников теплоты следует предусматривать их ограждение высотой не менее 2,5 м для исключения доступа посторонних лиц к бакам.

6.21 Баки-аккумуляторы горячей воды у потребителей должны предусматриваться в системах горячего водоснабжения промышленных предприятий для выравнивания сменного графика потребления воды объектами, имеющими сосредоточенные кратковременные расходы воды на горячее водоснабжение.

Для объектов промышленных предприятий, имеющих отношение средней тепловой нагрузки на горячее водоснабжение к максимальной тепловой нагрузке на отопление меньше 0,2, баки-аккумуляторы не устанавливаются.

6.22 Для открытых и закрытых систем теплоснабжения должна предусматриваться дополнительно аварийная подпитка химически не обработанной и не деаэрированной водой, расход которой принимается в количестве 2% среднегодового объема воды в тепловой сети и присоединенных системах теплоснабжения независимо от схемы присоединения (за исключением систем горячего водоснабжения, присоединенных через водоподогреватели), если другое не предусмотрено проектными (эксплуатационными) решениями. При наличии нескольких отдельных тепловых сетей, отходящих от коллектора источника тепла, аварийную подпитку допускается определять только для одной наибольшей по объему тепловой сети. Для открытых систем теплоснабжения аварийная подпитка должна обеспечиваться только из систем хозяйственно-питьевого водоснабжения.

6.23 В СЦТ с теплопроводами любой протяженности от источника теплоты до районов теплопотребления допускается использование теплопроводов в качестве теплоаккумулирующих емкостей.

6.24 Для уменьшения потерь сетевой воды и соответственно теплоты при плановых или вынужденных опорожнениях теплопроводов допускается установка в тепловых сетях специальных баков-накопителей, вместимость которых определяется объемом теплопроводов между двумя секционирующими задвижками.

Надежность

6.25 Способность проектируемых и действующих источников теплоты, тепловых сетей и в целом СЦТ обеспечивать в течение заданного времени требуемые режимы, параметры и качество теплоснабжения (отопления, вентиляции, горячего водоснабжения, а также технологических потребностей предприятий в паре и горячей воде) следует определять по трем показателям (критериям): вероятности безотказной работы , коэффициенту готовности , живучести [Ж].

Расчет показателей системы с учетом надежности должен производиться для каждого потребителя.

6.26 Минимально допустимые показатели вероятности безотказной работы следует принимать для:

источника теплоты 0,97;

тепловых сетей 0,9;

потребителя теплоты 0,99;

СЦТ в целом 0,9x0,97x0,99=0,86.

Заказчик вправе устанавливать в техническом задании на проектирование более высокие показатели.

6.27 Для обеспечения безотказности тепловых сетей следует определять:

предельно допустимую длину нерезервированных участков теплопроводов (тупиковых, радиальных, транзитных) до каждого потребителя или теплового пункта;

места размещения резервных трубопроводных связей между радиальными теплопроводами;

достаточность диаметров выбираемых при проектировании новых или реконструируемых существующих теплопроводов для обеспечения резервной подачи теплоты потребителям при отказах;

необходимость замены на конкретных участках конструкций тепловых сетей и теплопроводов на более надежные, а также обоснованность перехода на надземную или тоннельную прокладку;

очередность ремонтов и замен теплопроводов, частично или полностью утративших свой ресурс;

необходимость проведения работ по дополнительному утеплению зданий.

6.28 Готовность системы к исправной работе следует определять по числу часов ожидания готовности: источника теплоты, тепловых сетей, потребителей теплоты, а также - числу часов нерасчетных температур наружного воздуха в данной местности.

6.29 Минимально допустимый показатель готовности СЦТ к исправной работе принимается 0,97.

6.30 Для расчета показателя готовности следует определять (учитывать):

готовность СЦТ к отопительному сезону;

достаточность установленной тепловой мощности источника теплоты для обеспечения исправного функционирования СЦТ при нерасчетных похолоданиях;

способность тепловых сетей обеспечить исправное функционирование СЦТ при нерасчетных похолоданиях;

организационные и технические меры, необходимые для обеспечения исправного функционирования СЦТ на уровне заданной готовности;

максимально допустимое число часов готовности для источника теплоты;

температуру наружного воздуха, при которой обеспечивается заданная внутренняя температура воздуха.

Резервирование

6.31 Следует предусматривать следующие способы резервирования:

организацию совместной работы нескольких источников теплоты на единую систему транспортирования теплоты;

резервирование тепловых сетей смежных районов;

устройство резервных насосных и трубопроводных связей;

установку баков-аккумуляторов.

При подземной прокладке тепловых сетей в непроходных каналах и бесканальной прокладке величина подачи теплоты (%) для обеспечения внутренней температуры воздуха в отапливаемых помещениях не ниже 12 °С в течение ремонтно-восстановительного периода после отказа должна приниматься по таблице 4.

Таблица 4

6.32 Участки надземной прокладки протяженностью до 5 км допускается не резервировать, кроме трубопроводов диаметром более 1200 мм в районах с расчетными температурами воздуха для проектирования отопления ниже минус 40 °С.

Резервирование подачи теплоты по тепловым сетям, прокладываемым в тоннелях и проходных каналах, допускается не предусматривать.

6.33 Для потребителей первой категории допускается предусматривать местные резервные источники теплоты (стационарные или передвижные) при отсутствии возможности резервирования от нескольких независимых источников тепла или тепловых сетей.

6.34 Для резервирования теплоснабжения промышленных предприятий допускается предусматривать местные источники теплоты.

Живучесть

6.35 Минимальная подача теплоты по теплопроводам, расположенным в неотапливаемых помещениях и снаружи, в подъездах, лестничных клетках, на чердаках и т.п., должна быть достаточной для поддержания температуры воды в течение всего ремонтно-восстановительного периода после отказа не ниже 3 °С.

6.36 В проектах должны быть разработаны мероприятия по обеспечению живучести элементов систем теплоснабжения, находящихся в зонах возможных воздействий отрицательных температур, в том числе:

организация локальной циркуляции сетевой воды в тепловых сетях до и после ДТП;

спуск сетевой воды из систем теплоиспользования у потребителей, распределительных тепловых сетей, транзитных и магистральных теплопроводов;

прогрев и заполнение тепловых сетей и систем теплоиспользования потребителей во время и после окончания ремонтно-восстановительных работ;

проверка прочности элементов тепловых сетей на достаточность запаса прочности оборудования и компенсирующих устройств;

обеспечение необходимого пригруза бесканально проложенных теплопроводов при возможных затоплениях;

временное использование, при возможности, передвижных источников теплоты.

Сбор и возврат конденсата

6.37 Системы сбора и возврата конденсата источнику теплоты следует предусматривать закрытыми, при этом избыточное давление в сборных баках конденсата должно быть не менее 0,005 МПа.

Открытые системы сбора и возврата конденсата допускается предусматривать при количестве возвращаемого конденсата менее 10 т/ч и расстоянии до источника теплоты до 0,5 км.

6.38 Возврат конденсата от конденсатоотводчиков по общей сети допускается применять при разнице в давлении пара перед конденсатоотводчиками не более 0,3 МПа.

При возврате конденсата насосами число насосов, подающих конденсат в общую сеть, не ограничивается.

Параллельная работа насосов и конденсатоотводчиков, отводящих конденсат от потребителей пара на общую конденсатную сеть, не допускается.

6.39 Напорные конденсатопроводы следует рассчитывать по максимальному часовому расходу конденсата, исходя из условий работы трубопроводов полным сечением при всех режимах возврата конденсата и предохранения их от опорожнения при перерывах в подаче конденсата. Давление в сети конденсатопроводов при всех режимах должно приниматься избыточным.

Конденсатопроводы от конденсатоотводчиков до сборных баков конденсата следует рассчитывать с учетом образования пароводяной смеси.

6.40 Удельные потери давления на трение в конденсатопроводах после насосов надлежит принимать не более 100 Па/м при эквивалентной шероховатости внутренней поверхности конденсатопроводов 0,001 м.

6.41 Вместимость сборных баков конденсата, устанавливаемых в тепловых сетях, на тепловых пунктах потребителей должна приниматься не менее 10-минутного максимального расхода конденсата. Число баков при круглогодичной работе следует принимать не менее двух, вместимостью по 50% каждый. При сезонной работе и менее 3 мес в году, а также при максимальном расходе конденсата до 5 т/ч допускается установка одного бака.

При контроле качества конденсата число баков следует принимать, как правило, не менее трех с вместимостью каждого, обеспечивающей по времени проведение анализа конденсата по всем необходимым показателям, но не менее 30-минутного максимального поступления конденсата.

6.42 Подача (производительность) насосов для перекачки конденсата должна определяться по максимальному часовому расходу конденсата.

Напор насоса должен определяться по величине потери давления в конденсатопроводе с учетом высоты подъема конденсата от насосной до сборного бака и величины избыточного давления в сборных баках.

Напор насосов, подающих конденсат в общую сеть, должен определяться с учетом условий их параллельной работы при всех режимах возврата конденсата.

Число насосов в каждой насосной следует принимать не менее двух, один из которых является резервным.

6.43 Постоянный и аварийный сбросы конденсата в системы дождевой или бытовой канализации допускаются после охлаждения его до температуры 40 °С. При сбросе в систему производственной канализации с постоянными стоками конденсат допускается не охлаждать.

6.44 Возвращаемый от потребителей к источнику теплоты конденсат должен отвечать требованиям правил технической эксплуатации электрических станций и сетей.

Температура возвращаемого конденсата для открытых и закрытых систем не нормируется.

6.45 В системах сбора и возврата конденсата следует предусматривать использование его теплоты для собственных нужд предприятия.

Тепловая энергия в виде горячей воды или пара транспортируется от источника теплоты (ТЭЦ или крупной котельной) к тепловым потребителям по специальным трубопроводам, называемым тепловыми сетями.

Тепловая сеть - один из наиболее дорогостоящих и трудоемких элементов систем централизованного теплоснабжения. Она представляет собой теплопроводы - сложные сооружения, состоящие из соединенных между собой сваркой стальных труб, тепловой изоляции, компенсаторов тепловых удлинений, запорной и регулирующей арматуры, строительных конструкций, подвижных и неподвижных опор, камер, дренажных и воздухоспускных устройств. Проектирование сетей производят с учетом требований СНиП 2.04.07-86 «Тепловые сети».

По числу параллельно проложенных теплопроводов тепловые сети могут быть:

• 0 однотрубные - наиболее экономичные и простые. В них сетевая вода после систем отопления и вентиляции должна полностью использоваться для горячего водоснабжения;
• 0 двухтрубные - наиболее распространены, состоят из подающего и обратного теплопроводов для водяных сетей и паропровода с конденсатопроводом для паровых сетей;

о трехтрубные - две трубы используют в качестве подающих для подачи теплоносителя с разными тепловыми потенциалами, а третью - в качестве общей обратной;

О четырехтрубные - одна пара теплопроводов обслуживает системы отопления и вентиляции, а другая - систему горячего водоснабжения и технологические нужды.

Паровые тепловые сети устраивают преимущественно двухтрубными. Возврат конденсата осуществляется по отдельной трубе - конденсатопроводу. Пар от ТЭЦ по паропроводу со скоростью 40-60 м/с и более направляется к месту потребления. В тех случаях, когда пар используется в теплообменниках, конденсат его собирается в конденсатных баках, откуда насосами по конденсатопроводу возвращается на ТЭЦ.

Водяные тепловые сети имеют более широкое применение, чем паровые, благодаря высокой аккумулирующей способности воды, позволяющей осуществлять дальнее теплоснабжение, а также большей экономичности и возможности центрального регулирования отпуска теплоты потребителям.

По способу приготовления воды для горячего водоснабжения они разделяются следующим образом:

• 0 закрытые - водопроводная вода нагревается сетевой водой в водоподогревателях; при этом сетевая вода возвращается на ТЭЦ или в котельную;
• 0 открытые - вода для горячего водоснабжения разбирается потребителями непосредственно из тепловой сети и после использования в сеть не возвращается. Качество воды в открытой тепловой сети должно отвечать требованиям ГОСТ 2874-82*.

Тепловые сети разделяют на магистральные, прокладываемые на главных направлениях населенных пунктов; распределительные, прокладываемые внутри квартала, микрорайона; и ответвления к отдельным зданиям.

В практике применяются схемы тепловых сетей радиальные (тупиковые), радиально-кольцевые и кольцевые.

Радиальные сети (рис. 5.1, о) наиболее просты и экономичны по начальным затратам, их сооружают с постепенным уменьшением диаметров теплопроводов в направлении от источника теплоты. Их основной недостаток - отсутствие резервирования. Согласно СНиП 2.04.07-86, во избежание перерывов теплоснабжения (в случае аварии на магистрали радиальной сети прекращается теплоснабжение потребителей на аварийном участке) должно предусматриваться резервирование подачи теплоты потребителям за счет устройства перемычек между тепловыми сетями смежных районов и совместной работы источников теплоты (если их несколько). Радиус действия тепловых сетей во многих городах весьма значительный (15-20 км).

Устройство перемычек превращает тепловую сеть в радиально-кольцевую, происходит частичный переход к кольцевым сетям (рис. 5.1, б). Для предприятий, в которых не допускается перерыв в теплоснабжении, предусматривают дублирование или кольцевые (с двусторонней подачей теплоты) схемы тепловых сетей. Хотя кольцевание тепловых сетей существенно удорожает их, но зато значительно повышает надежность теплоснабжения, создает возможность резервирования.

Рис. 5Л. Схемы тупиковой (а) и кольцевой (б) тепловых сетей:

• 1 - лучевой магистральный теплопровод; 2 - тепловые потребители; 3 - перемычки; 4- районные (квартальные) котельные; 5- секционирующие камеры;
• 6 - кольцевая магистраль; 7- центральные тепловые пункты; - промышленные

предприятия

Прокладка трассы тепловых сетей в городах и других населенных пунктах должна осуществляться по районам наиболее плотной тепловой нагрузки с учетом подземных и надземных сооружений, данных о составе грунтов и уровне стояния грунтовых вод, в отведенных для инженерных сетей технических полосах вне проезжей части и полосы зеленых насаждений. При проектировании следует стремиться к наименьшей протяженности трассы, что обеспечивает меньшие объемы работ по прокладке трассы.

Прокладка тепловых сетей бывает: о надземная (воздушная) - на отдельно стоящих мачтах или эстакадах, кронштейнах, заделываемых в стены здания, применяется на территориях промышленных предприятий, при сооружении тепловых сетей вне черты города, при пересечении оврагов и т.д.; надземная прокладка тепловых сетей рекомендуется преимущественно при высоком стоянии грунтовых вод;

О подземная - в проходных каналах и коллекторах совместно с другими коммуникациями; в полупроходных и непроходных каналах; бесканальная (в защитных оболочках различной формы и с засыпной теплоизоляцией). Этот способ прокладки трубопроводов тепловых сетей является преобладающим.

Прокладка теплопроводов в проходных каналах - наиболее совершенный, но и наиболее дорогой способ. Его применяют при наличии нескольких теплопроводов больших диаметров. В больших городах строят так называемые городские коллекторы, в которых прокладывают теплопроводы, водопровод, электрические и телефонные кабели.

При температуре воздуха в каналах более 50 °С предусматривают естественную или механическую вентиляцию через вытяжные шахты, которые размещают на трассе примерно через 100 м. Приточные шахты располагают между вытяжными и по возможности объединяют с аварийными люками. На участках тепловых сетей с большим числом трубопроводов и высокой температурой теплоносителей устраивают механическую вентиляцию. При температуре воздуха в каналах ниже 40 °С их периодически проветривают, открывая люки и входы. Во время производства ремонтных работ можно применять механический передвижной вентиляционный агрегат.

По трассе подземного теплопровода устраивают специальные камеры и колодцы для установки арматуры, измерительных приборов, сальниковых компенсаторов и др., а также ниши для П-образных компенсаторов. Подземный теплопровод прокладывают на скользящих опорах. Расстояние между опорами принимают в зависимости от диаметра труб; опоры подающего и обратного трубопроводов устанавливают вразбежку.

Полупроходные каналы состоят из стеновых блоков Г-образной формы, железобетонных днищ и перекрытий. Строят их под проездами с интенсивным уличным движением, под железнодорожными путями, при пересечении зданий, где затруднено вскрытие теплопроводов для ремонта. Высота их обычно не превышает 1600 мм, ширина прохода между трубами 400- 500 мм.

Непроходные каналы наиболее широко применяются в практике централизованного теплоснабжения. Разработаны типовые каналы трех типов: канал типа КЛ (рис. 5.2), состоящий из лотков и железобетонных плит перекрытия; канал типа КЛ п, состоящий из плиты-днища и лотка; канал типа КЛс, состоящий из двух лотков, уложенных один на другой и соединенных на цементном растворе с помощью двутавровых балок.

Бесканалъный способ прокладки теплопровода - самый дешевый. Применение его позволяет снизить на 30-40 % строительную стоимость тепловых сетей, значительно уменьшить трудовые затраты и расход строительных материалов. Блоки теплопроводов изготовляют на заводе. Монтаж теплопроводов на трассе сводится к укладке автокраном блоков в траншею и сварке стыков.

Заглубление тепловых сетей от поверхности земли или дорожного покрытия до верха перекрытия канала или коллектора принимается: при наличии дорожного покрытия - 0,5 м, без дорожного покрытия - 0,7 м, до верха оболочки бесканальной прокладки - 0,7 м, до верха перекрытия камер - 0,3 м.

В настоящее время свыше 80 % тепловых сетей проложены в непроходных каналах, около 10 % - надземные (рис. 5.3), 4 % - в проходных каналах и тоннелях, около 6 % - бесканальные.

Рис. 5.2. Одноячейковый (а) и двухячейковый (б) непроходные каналы типа КЛ: 1 - песчаная подготовка; 2 - лотковый элемент; 3 - плита перекрытия; 4 - цементная шпонка; 5 - песок

Тепловые сети в целом, особенно магистральные, являются серьезным и ответственным сооружением. Распределение стоимости прокладки тепловых сетей между строительными, монтажными и изоляционными работами следующее: стоимость строительных работ для внутриквартальных и межквартальных тепловых сетей в сухих грунтах составляет 80 % и в мокрых - 90 % общей стоимости трассы, остальные 10-20 % составляют соответственно стоимость монтажных и стоимость изоляционных работ; стоимость строительных работ для магистральных тепловых сетей в сухих грунтах составляет в среднем 55 % стоимости трассы, в мокрых - 75 %.

Средний срок службы подземных канальных теплопроводов не превышает 10-12 лет, а бесканальных с изоляцией на битумовяжущей основе 6-8 лет. Основной причиной повреждений является наружная коррозия, возникающая в результате некачественного нанесения антикоррозионных покрытий или их отсутствия, неудовлетворительного качества или состояния покровных слоев, допускающих избыточное увлажнение изоляции, а также вследствие затопления каналов из-за неплотностей конструкций.

Задачи гидравлического расчета тепловых сетей

Гидравлический расчет является одним из важнейших этапов проектирования и эксплуатации тепловых сетей.

При проектировании тепловых сетей в прямую задачу гидравлического расчета входит:

1. Определение диаметров трубопроводов;

2. Определение потерь давления на участках;

3. Определение давления в различных точках;

4. Увязка всех точек системы при статическом и динамическом режимах.

В некоторых случаях (при эксплуатации тепловых сетей) может решаться обратная задача, т.е. определение пропускной способности трубопроводов при известном диаметре или потерях давления участка.

В результате после гидравлического расчета тепловой сети могут быть решены следующие задачи:

1. Определение капитальных вложений;

2. Подбор циркуляционных и подпиточных насосов;

3. Выбор схем присоединения абонентов;

4. Выбор регулирования абонентских вводов;

5. Разработка режима эксплуатации.

Для проведения гидравлического расчета должны быть заданы схема и профиль тепловой сети, указаны размещения источника и потребителей и расчетные тепловые нагрузки.

Схема тепловой сети определяется размещением источника теплоты (ТЭЦ или котельной) по отношению к району теплопотребления, характером тепловой нагрузки и видом теплоносителя (рис. 5.1 ).

Основные принципы, которыми следует руководиться при выборе схемы тепловой сети – это надежность и экономичность.

Экономичность тепловой сети определяется по - среднее удельное падение давления по длине. = f (стоимости сети, расхода электроэнергии на перекачку теплоносителя, теплопотерь трубопроводов и т.д.)

Удельные потери давления на трение при гидравлических расчетах водяных тепловых сетей следует определять на основании технико-экономических расчетов.

Если технико-экономические расчеты не проводятся, то рекомендуется принимать:

Магистральные трубопроводы;

Ответвления.

Надежность тепловой сети – это способность непрерывной подачи теплоносителя к потребителю в необходимом количестве в течении всего года. Требования к надежности тепловой сети возрастают с понижением расчетной температуры наружного воздуха и увеличением диаметров трубопроводов. В СНиПе для различных t нр и d тр указаны необходимость резервирования подачи теплоты и допускаемое снижение подачи от расчетного значения.

Аварийная уязвимость тепловой сети особенно заметно проявляется в крупных системах теплоснабжения при зависимом присоединении абонентов, поэтому при выборе схемы водяной тепловой сети вопросам надежности и резервирования теплоснабжения необходимо уделить особое внимание.

Водяные тепловые сети разделяются на магистрали и распределительные. К магистралям относятся трубопроводы, соединяющие источник с районами теплопотребления. Из магистралей теплоноситель поступает в распределительные сети и по ним через ЦТП и ИТП к абонентам. Непосредственное присоединение потребителей к магистралям тепловой сети допускать не следует, кроме крупных промышленных предприятий (с Q > 4 МВт ).

Рис. 5.1.

Принципиальная

схема тепловой

СК – секционирущая камера

В местах присоединения распределительных сетей к магистралям сооружают секционирующие камеры (СК), в которых размещают: секционирующие задвижки, задвижки распределительных сетей и т.д.

Секционирующие задвижки устанавливают на магистралях с 100 мм на 1000 м , 400 мм на 1500 м . Благодаря разделению магистральных сетей на секции уменьшаются потери воды из тепловой сети при аварии, т.к. место аварии локализуется секционными задвижками.

Принципиально существуют две схемы: тупиковая(радиальная) и кольцевая.

Рис. 5.2 . Принципиальные схемы тепловых сетей: а, в – тупиковые;

в – кольцевая; 1 – магистраль 1; 2 – магистраль 2;

3 – резервирующая перемычка

Тупиковая схема (рис. 5.2а, в ) более дешевая по начальным затратам, требует меньше металла и проста в эксплуатации. Однако менее надежна, т.к. при аварии на магистралях прекращается теплоснабжение абонентов, присоединенных за местом аварии.

Кольцевая схема (рис. 5.2б ) более надежна и применяется в крупных системах теплоснабжения от нескольких источников.

Для увеличения надежности работы тупиковых схем применяют резервирующие перемычки (рис. 5.2в ).

Учитывая зависимость отчисла потребителœей, их потребностей в тепловой энергии, а также требований к качеству и бесперебойности теплоснабжения для определœенных категорий абонентов тепловые сети выполняются радиальными (тупиковыми) или кольцевыми.

Тупиковая схема (рисунок) является наиболее распространенной. Она применяется при обеспечении тепловой энергией города, квартала или посœелка от одного источника – теплоэлектроцентрали или котельной. По мере удаления магистрали от источника уменьшаются диаметры теплопроводов 1, упрощаются конструкция, состав сооружений и оборудование на тепловых сетях в соответствии со снижением тепловой нагрузки. Для этой схемы характерно то, что при аварии магистрали абоненты, подключенные к тепловой сети после места аварии, не обеспечиваются тепловой энергией.

Для повышения надежности обеспечения потребителœей 2 тепловой энергией между смежными магистралями устраивают перемычки 3, которые позволяют при аварии какой-либо магистрали переключать подачу тепловой энергии. Согласно нормам проектирования тепловых сетей, устройство перемычек обязательно, в случае если мощность магистралей 350 МВт и более. В этом случае диаметр магистралей, как правило, 700 мм и более. Наличие перемычек частично исключает основной недостаток этой схемы и создает возможность бесперебойного теплоснабжения потребителœей. В аварийных условиях допускается частичное снижение подачи тепловой энергии. К примеру, согласно Нормам проектирования, перемычки рассчитывают на обеспечение 70 %-ной суммарной тепловой нагрузки (максимального часового расхода на отопление и вентиляцию и среднечасового на горячее водоснабжение).

В развивающихся районах города резервирующие перемычки предусматривают между смежными магистралями независимо от тепловой мощности, но исходя из очередности развития. Перемычки предусматривают также и между магистралями в тупиковых схемах при теплоснабжении района от нескольких источников теплоты (ТЭЦ, районных и квартальных котельных 4), что повышает надежность теплоснабжения. Вместе с тем, в летний период при работе одной или двух котельных на нормальном режиме можно отключать несколько котельных, работающих с минимальной нагрузкой. При этом наряду с повышением КПД котельных создаются условия для своевременного проведения профилактического и капитального ремонтов отдельных участков тепловой сети и собственно котельных. На крупных ответвлениях (см. рисунок) предусматриваются секционирующие камеры 5. Для предприятий, не допускающих перерыва в подаче тепловой энергии, предусматривают схемы тепловых сетей с двусторонним питанием, местные резервные источники или кольцевые схемы.

Кольцевая схема (рисунок) предусматривается в крупных городах. Для устройства таких тепловых сетей требуются большие капитальные вложения по сравнению с тупиковыми. Достоинство кольцевой схемы – наличие нескольких источников, благодаря чему повышается надежность теплоснабжения и требуется меньшая суммарная резервная мощность котельного оборудования. При увеличении стоимости кольцевой магистрали снижаются капитальные затраты на строительство источников тепловой энергии. Кольцевая магистраль 1 подключена к трем ТЭЦ, потребители 2 через центральные тепловые пункты 6 присоединœены к кольцевой магистрали по тупиковой схеме. На крупных ответвлениях предусмотрены секционирующие камеры 5. Промышленные предприятия 7 также присоединœены по тупиковой схеме.

Бесканальная прокладка теплопроводов по конструкции тепловой изоляции подразделяется на засыпную, сборную, сборно-литую и монолитную. Основной недостаток бесканальной прокладки – повышенная просадка и наружная коррозия теплопроводов, а также увеличенные теплопотери в случае нарушения гидроизоляции теплоизолирующего слоя. В значительной мере недостатки бесканальных прокладок тепловых сетей устраняются при использовании теплогидроизоляции на базе полимербетонных смесей.

Теплопроводы в каналах укладывают на подвижные или неподвижные опоры. Подвижные опоры служат для передачи собственного веса теплопроводов на несущие конструкции. Вместе с тем, они обеспечивают перемещение труб, происходящее вследствие изменения их длины при изменении их длинны при изменении температуры теплоносителя. Подвижные опоры бывают скользящие и катковые.

Скользящие опоры используют в тех случаях, когда основание под опоры должна быть сделано достаточно прочным для восприятия больших горизонтальных нагрузок. В противном случае устанавливают катковые опоры, создающие меньшие горизонтальные нагрузки. По этой причине при прокладке трубопроводов больших диаметров в тоннелях, на каркасах или мачтах следует ставить катковые опоры.

Неподвижные опоры служат для распределœения термических удлинœений теплопровода между компенсаторами и для обеспечения равномерной работы последних. В камерах подземных каналов и при надземных прокладках неподвижные опоры выполняют в виде металлических конструкций, сваренных или соединœенных на болтах с трубами. Эти конструкции заделывают в фундаменты, стены и перекрытия каналов.

Для восприятия температурных удлинœений и разгрузки теплопроводов от температурных напряжений на теплосœети устанавливают радиальные (гибкие и волнистые шарнирного типа) и осœевые (сальниковые и линзовые) компенсаторы.

Гибкие компенсаторы П - и S - образные изготовляют из труб и отводов (гнутых, крутоизогнутых и сварных) для теплопроводов диаметром от 500 до 1000 мм. Такие компенсаторы устанавливают в непроходных каналах, когда невозможен осмотр проложенных теплопроводов, а также в зданиях при бесканальной прокладке. Допустимый радиус изгиба труб при изготовлении компенсаторов составляет 3,5…4,5 наружного диаметра трубы.

С целью увеличения компенсирующей способности гнутых компенсаторов и уменьшения компенсационных напряжений обычно их предварительно растягивают. Для этого компенсатор в холодном состоянии растягивается в основании петли, с тем чтобы при подаче горячего теплоносителя и соответствующем удлинœении теплопровода плечи компенсатора оказались в положении, при котором напряжения будут минимальные.

Сальниковые компенсаторы имеют небольшие размеры, большую компенсирующую способность оказывать незначительное сопротивление протекающей жидкости. Их изготовляют односторонними и двусторонними для труб диаметром от 100 до 1000 мм. Сальниковые компенсаторы состоят из корпуса с фланцем на уширенной передней части. В корпус компенсатора вставлен подвижный стакан с фланцем для установки компенсатора на трубопроводе. Чтобы сальниковый компенсатор не пропускал теплоноситель между кольцами, в промежутке между корпусом и стаканом укладывают сальниковую набивку. Сальниковую набивку вжимают фланцевым вкладышем с помощью шпилек, ввинчиваемых в корпус компенсатора. Компенсаторы крепят к неподвижным опорам.

Камера для установки задвижек на тепловых сетях изображена на рисунке. При подземных прокладках теплосœетей для обслуживания запорной арматуры устраивают подземные камеры 3 прямоугольной формы. В камерах прокладывают ответвления 1 и 2 сети к потребителям. Горячая вода в здание подается по теплопроводу, укладываемому с правой стороны канала. Подающий 7 и обратный 6 теплопроводы устанавливают на опоры 5 и покрывают изоляцией. Стены камер выкладывают из кирпича, блоков или панелœей, перекрытия сборные – из желœезобетона в виде ребристых или плоских плит, дно камеры – из бетона. Вход в камеры через чугунные люки. Важно заметить, что для спуска в камеру под люками в стене заделывают скобы или устанавливают металлические лестницы. Высота камеры должна быть не менее 1800 мм. Ширину выбирают с таки расчетом, чтобы расстояния между стенами и трубами были не менее 500 м.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что называют тепловыми сетями?

2. Как классифицируются тепловые сети?

3. В чем преимущества и недостатки кольцевой и тупиковой сетей?

4. Что называют теплопроводом?

5. Назовите способы прокладывания тепловых сетей.

6. Назовите назначение и виды изоляции теплопроводов.

7. Назовите трубы, из которых монтируют тепловые сети.

8. Назовите назначение компенсаторов.

Подготовленный теплоноситель (пар определенного давления или вода, нагретая до заданной температуры) подается по тепловым сетям к потребителям теплоты. Тепловая сеть состоит из теплопроводов, т. е. соединенных сваркой стальных труб, тепловой изоляции, запорной и регулировочной арматуры, насосных подстанций, авторегуляторов, компенсаторов тепловых удлинений, дренажных и воздухоспускных устройств, подвижных и неподвижных опор, камер обслуживания и строительных конструкций.

В настоящее время тепловые сети выполняются большей частью двухтрубными, состоящими из подающего и обратного теплопроводов для водяных сетей и паропровода с конденсатопроводом для паровых сетей.

Схема тепловой сети определяется размещением источников теплоты (ТЭЦ или районных котельных) по отношению к району теплового потребления, характером тепловой нагрузки и видом теплоносителя. Схема сети должна обеспечивать надежность и экономичность эксплуатации; протяженность сети должна быть минимальной, а конфигурация по возможности простой.

Пар в качестве теплоносителя используется главным образом для технологических нагрузок промышленных предприятий. Основная нагрузка паровых сетей обычно концентрируется в сравнительно небольшом количестве узлов, которыми являются цехи промышленных предприятий. Поэтому удельная протяженность паровых сетей на единицу расчетной тепловой нагрузки, как правило, невелика. Когда по характеру технологического процесса допустимы кратковременные (до 24 ч) перерывы в подаче пара, наиболее экономичным и в то же время достаточно надежным решением служит прокладка однотрубного паропровода с конденсатопроводом.

Более сложной задачей считается выбор схемы водяных тепловых сетей, поскольку их нагрузка, как правило, менее концентрирована. Водяные тепловые сети в современных городах обслуживают большое число потребителей, измеряемое нередко тысячами и даже десятками тысяч присоединенных зданий.

Водяные тепловые сети должны четко разделяться на магистральные и распределительные. К магистральным обычно относятся теплопроводы, соединяющие источники теплоты с районами теплового потребления, а также между собой. Теплоноситель поступает из магистральных в распределительные сети и по распределительным сетям подается через групповые тепловые подстанции или местные тепловые подстанции к теплопотребляющим установкам абонентов. Непосредственное присоединение тепловых потребителей к магистральным сетям не следует допускать, за исключением случаев присоединения крупных промышленных предприятий.

Различают радиальные и кольцевые тепловые сети. Наиболее часто применяются радиальные сети, которые характеризуются постепенным уменьшением диаметра по мере удаления от источника теплоснабжения и снижения тепловой нагрузки (рис. 26). Такие сети просты в эксплуатации и требуют наименьших капитальных затрат.

Недостатком радиальных сетей является отсутствие резервирования. При аварии на одной из магистралей, например в точке а магистрали I , прекратится подача теплоты всем потребителям, расположенным после точки а по ходу теплоносителя. При аварии в начале магистрали прекращается теплоснабжение всех потребителей; присоединенных к этой магистрали. Для резервирования снабжения потребителей теплотой могут предусматриваться перемычки между магистралями. Перемычки прокладываются повышенного диаметра, они соединяют середины или концы магистралей.

При теплоснабжении крупных городов от нескольких ТЭЦ целесообразно предусмотреть взаимную блокировку ТЭЦ путем соединения их магистралей блокировочными связями. В этом случае может быть создана объединенная кольцевая тепловая сеть с несколькими источниками питания. Схема такой сети показана на рис. 27. В такую же систему в ряде случаев могут быть объединены тепловые сети ТЭЦ и крупных районных или промышленных котельных.

Кольцевание сетей значительно удорожает сети, но повышает надежность теплоснабжения. Кольцевание промышленных тепловых сетей иногда является обязательным при снабжении теплотой потребителей, не допускающих перерывов в подаче теплоносителя, как правило, для технологических потребностей. В этом случае кольцевание может быть заменено дублированием, т. е. прокладкой параллельно двух паропроводов или теплопроводов. Второй паропровод или теплопровод в этом случае находится в «горячем резерве». При соответствующих обоснованиях на промышленных предприятиях предусматривается резервная мощность тепловых сетей для последующего расширения предприятия или отдельных цехов.

Объединение магистральных тепловых сетей нескольких источников теплоты наряду с резервированием теплоснабжения позволяет уменьшить суммарный котельный резерв на ТЭЦ и увеличить степень использования наиболее экономичного оборудования в системе за счет оптимального распределения нагрузки между источниками теплоты.