ООО Свой Мастер & PoliStyle

Статьи:

Присоединение систем отопления к тепловой сети

Схемы присоединения систем отопления бывают зависимыми и независимыми. В зависимых схемах теплоноситель в отопительные приборы поступает непосредственно из тепловой сети. Один и тот же теплоноситель циркулирует как в тепловой сети, так и в системе отопления, поэтому давление в системах отопления определяется давлением в тепловой сети. В независимых схемах теплоноситель из тепловой сети поступает в подогреватель, в котором нагревает воду, циркулирующую в системе отопления. Система отопления и тепловая сеть разделены поверхностью нагрева теплообменника и, таким образом, гидравлически изолированы друг от друга.

Могут применяться любые схемы, но следует правильно выбирать вид присоединения систем отопления, чтобы обеспечить надежную их работу.

Независимая схема присоединения систем отопления

Применяется в следующих случаях:

1. для подключения высоких зданий (более 12 этажей), когда давления в тепловой сети недостаточно для заполнения отопительных приборов на верхних этажах;
2. для зданий, требующих повышенной надежности работы систем отопления (музеи, архивы, библиотеки, больницы);
3. здания, имеющие помещения, куда нежелателен доступ постороннего обслуживающего персонала;
4. если давление в обратном трубопроводе тепловой сети выше допустимого давления для систем отопления (больше 60 м.вод.ст. или 0,6 МПа).

РС – расширительный сосуд, РД – регулятор давления, РТ – регулятор температуры: ОК – обратный клапан.

Сетевая вода из подающей линии поступает в теплообменник и нагревает воду местной отопительной системы. Циркуляция в системе отопления осуществляется циркуляционным насосом, который обеспечивает постоянный расход воды через нагревательные приборы. Система отопления может иметь расширительный сосуд, в котором содержится запас воды для восполнения утечек из системы. Он обычно устанавливается в верхней точке и подключается к обратной линии на всас циркуляционного насоса. При нормальной работе системы отопления утечки незначительны, что дает возможность заполнять расширительный бак раз в неделю. Подпитка производится из обратной линии по перемычке, выполняемой для надежности с двумя кранами и сливом между ними, или с помощью подпиточного насоса, если давления в обратной линии недостаточно для заполнения расширительного сосуда. Расходомер на линии подпитки позволяет учитывать водоразбор из тепловой сети и правильно производить оплату. Наличие подогревателя позволяет осуществлять наиболее рациональный режим регулирования. Это особенно эффективно при плюсовых температурах наружного воздуха и при центральном качественном регулировании в зоне излома температурного графика.

Наличие в схеме подогревателей, насоса, расширительного бака увеличивает стоимость оборудования и монтажа, и увеличивает размеры теплового пункта, а также требует дополнительных затрат на обслуживание и ремонт. Использование теплообменника увеличивает удельный расход сетевой воды на тепловой пункт и вызывает повышение температуры обратной сетевой воды на 3÷4ºС в среднем за отопительный сезон.

Зависимые схемы присоединения систем отопления.

В этом случае системы отопления работают под давлением, близким к давлению в обратном трубопроводе тепловой сети. Циркуляция обеспечивается за счет перепада давлений в подающем и обратном трубопроводах. Этот перепад ∆Р должен быть достаточен для преодоления сопротивления системы отопления и теплового узла.

Если давление в подающем трубопроводе превышает необходимое, то оно должно быть снижено регулятором давления или дроссельной шайбой.

Достоинства зависимых схем по сравнению с независимой:

• проще и дешевле оборудование абонентского ввода;
• может быть получен больший перепад температур в системе отопления;
• сокращен расход теплоносителя,
• меньше диаметры трубопроводов,
• снижаются эксплуатационные расходы.

Недостатки зависимых схем:

• жесткая гидравлическая связь тепловой сети и систем отопления и, как следствие, пониженная надежность;
• повышенная сложность эксплуатации.

Различают следующие способы зависимого подключения:

Схема непосредственного присоединения систем отопления

Она является простейшей схемой и применяется, когда температура и давление теплоносителя совпадают с параметрами системы отопления. Для присоединения жилых зданий на абонентском вводе должна быть температура сетевой воды не более 95ºС, для производственных зданий – не более 150ºС).

Эта схема может применяться для подключения промышленных зданий и жилого сектора к котельным с чугунными водогрейными котлами, работающими с максимальными температурами 95 – 105ºС или после ЦТП.

Здания присоединяются непосредственно, без смешения. Достаточно иметь задвижки на подающем и обратном трубопроводах системы отопления и необходимые КИП. Давление в тепловой сети в точке присоединения должно быть меньше допустимого. Наименьшей прочностью обладают чугунные радиаторы, для которых давление не должно превышать 60 м.вод.ст. Иногда устанавливают регуляторы расхода.

Схема с элеватором

Применяется, когда требуется снизить температуру теплоносителя для систем отопления по санитарно-гигиеническим показателям (например, со 150ºС до 95ºС). Для этого применяют водоструйные насосы (элеваторы). Кроме того, элеватор является побудителем циркуляции.

По этой схеме присоединяется большинство жилых и общественных зданий. Преимуществом этой схемы является ее низкая стоимость и, что особенно важно, высокая степень надежности элеватора.

РДДС – регулятор давления до себя; СПТ – теплосчетчик, состоящий из расходомера, двух термометров сопротивления и электронного вычислительного блока.

• простота и надежность работы;
• нет движущихся частей;
• не требуется постоянное наблюдение;
• производительность легко регулируется подбором диаметра сменного сопла;
• большой срок службы;
• постоянный коэффициент смешения при колебаниях перепада давления в тепловой сети (в определенных пределах);
• вследствие большого сопротивления элеватора повышается гидравлическая устойчивость тепловой сети.

• низкий КПД, равный 0,25÷0,3, поэтому для создания перепада давления в системе отопления надо иметь до элеватора располагаемый напор в 8÷10 раз больший;
• постоянство коэффициента смешения элеватора, что приводит к перегреву помещений в теплый период отопительного сезона, т.к. нельзя изменить соотношение между количествами сетевой воды и подмешиваемой;
• зависимость давлений в системе отопления от давлений в тепловой сети;
• при аварийном отключении тепловой сети прекращается циркуляция воды в отопительной установке, в результате чего создается опасность замерзания воды в системе отопления.

Схема с насосом на перемычке

1. при недостаточном перепаде давлений на абонентском вводе ;
2. при достаточном перепаде давлений, но если давление в обратном трубопроводе превышает статическое давление системы отопления не более чем на 5 м вод. ст.;
3. требуемая мощность теплового узла велика (более 0,8МВт) и выходит за пределы мощности выпускаемых элеваторов.

При аварийном отключении тепловой сети насос осуществляет циркуляцию воды в отопительной установке, что предотвращает ее размораживание в течение относительно длительного периода (8 — 12часов). Такая схема установки насоса обеспечивает наименьший расход электроэнергии на перекачку, т.к. насос подбирается по расходу подмешиваемой воды.

При установке смесительных насосов в жилых и общественных зданиях рекомендуется применять бесшумные бесфундаментные насосы типа ЦВЦ производительностью от 2,5 до 25 т/час. Более высокой надежностью обладают насосы импортного производства, которые в настоящее время начинают использоваться на тепловых пунктах.

Замена элеваторов насосами является прогрессивным решением, т.к. позволяет примерно на 10% снизить расход сетевой воды и уменьшить диаметр трубопроводов.

Недостаток – шум насосов (фундаментных) и необходимость их обслуживания.

Схема широко применяется для ЦТП.

Схема с насосом на подающей линии.

Данная схема применяется при недостаточном давлении в подающей магистрали, т.е. когда это давление ниже статического давления системы отопления (в зданиях повышенной этажности).

Расчетный напор насоса должен соответствовать недостающему напору, а производительность выбирается равной полному расходу воды в отопительнойустановке. Залив системы отопления обеспечивается регулятором подпора РД, причем разность напоров между подающей и обратной линиями дросселируется в регулировочном клапане на перемычке (ДК – дроссельный регулировочный клапан). С его помощью устанавливается необходимый коэффициент подмешивания. При нестабильном гидравлическом режиме тепловой сети обратный клапан на подающей линии заменяют регулятором давления после себя (РДПС), на который подается импульс при остановке подкачивающих насосов.

Схема с насосом на обратной линии

Данная схема применяется при недопустимо высоком давлении в обратной линии. Наиболее часто применяется на концевых участках, когда давление в обратке повышено, а перепад недостаточен. Насосы работают в режиме «подмешивание-подкачка», при этом снижается давление в обратной линии и увеличивается перепад между подающим и обратным трубопроводами. Регулятор подпора на обратной лини необходим при статическом режиме, когда насосы работают в качестве циркуляционных. В этом случае регуляторы давления на подающей и обратной линиях принудительно закрываются, и происходит отсечка абонентского ввода от тепловой сети. Для регулирования сниженного давления в обратной линии на перемычке устанавливается дроссельный регулировочный клапан (ДК), с помощью которого регулируется коэффициент подмешивания.

При использовании насосного смешения на тепловых пунктах наряду с рабочим насосом необходимо устанавливать резервный. Кроме того, требуется повышенная надежность в электроснабжении, так как отключение насоса приводит к поступлению перегретой воды из тепловой сети в местную отопительную систему, что может привести к ее повреждению. В случае аварии в тепловой сети, чтобы сохранить воду в местной системе отопления дополнительно устанавливаются обратный клапан на подающей линии и регулятор давления на обратном трубопроводе.

Схемы с насосом и элеватором

Отмеченные недостатки устраняются в схемах с элеватором и центробежным насосом. В этом случае выход из строя центробежного насоса приводит к снижению коэффициента смешения элеватора, но не снизит его до нуля, как при чисто насосном смешении. Эти схемы применимы если разность напоров перед элеватором не может обеспечить необходимого коэффициента смешения, т.е. она меньше 10÷15 м вод. ст., но больше 5 м вод. ст. В действующих тепловых сетях такие зоны обширны. Схемы позволяют вести ступенчатое температурное регулирование в зоне высоких температур наружного воздуха. Установка центробежного насоса с нормально работающим элеватором при включении насоса позволяет увеличить коэффициент смешения и снизить температуру воды, подаваемой в систему отопления.

Возможны 3 схемы включения насоса по отношению к элеватору:

Схема 1.

Схема 1 применяется, если потери напора в остановленном насосе невелики и не могут заметно снизить коэффициент смешения элеватора. Если это условие не выполняется, применяют схему 2.

Схема 2

При малых перепадах давления необходимо прикрывать задвижку 1 в схеме 3.

Схема 3

Другой схемой, которая может обеспечить двухступенчатое регулирование в зоне высоких температур наружного воздуха, является схема с двумя элеваторами.

Схема 4

Отключение одного элеватора ведет к снижению расхода сетевой воды и повышению коэффициента смешения. Каждый элеватор может быть рассчитан на 50% расхода воды, либо один на 30-40%, а другой на 70-60%.

Разработаны элеваторы с регулируемым соплом. Путем введения иглы изменяется сечение сопла и соответственно коэффициент смешения. Это позволяет в теплый период снизить расход сетевой воды и увеличить коэффициент смешения, сохраняя постоянным расход в системе отопления. Как бы ни была совершенна конструкция элеватора, погрешность и маневренность при зависимом присоединении от этого не повысятся. В последние годы в связи с увеличением строительства зданий повышенной этажности растет использование независимых схем присоединения систем отопления через водо-водяные подогреватели. Переход на независимые схемы позволяет широко применять автоматизацию и повысить надежность теплоснабжения. Целесообразно применять независимое присоединение систем отопления в сетях с непосредственным водоразбором, что позволяет ликвидировать основной недостаток этих систем, а именно, низкое качество воды, идущей на горячее водоснабжение.

абонентский ввод системы теплоснабжения здания

Изобретение относится к технике теплоснабжения, а именно к централизованному теплоснабжению жилых и преимущественно общественных и промышленных зданий. Технический результат: повышение эффективности работы системы теплоснабжения здания за счет обеспечения экономичности расхода горячей воды в подающем трубопроводе путем регулирования подачи теплоносителя по гибкому графику регулирования температур воздуха в здании с учетом нерабочего и ночного времени, выходных и праздничных дней на весь отопительный сезон. Абонентский ввод системы теплоснабжения здания содержит подающий и обратный трубопроводы, элеватор, задвижки, расположенные до и после элеватора, и нагревательные приборы. Элеватор установлен на подающем трубопроводе параллельно задвижке с электроприводом и регулятором скорости вращения в виде блока порошковых электромагнитных муфт и снабжен регулятором температуры, включающим регулятор температуры воздуха с датчиками температуры внутри и снаружи здания и регулятором температуры воды с датчиками температуры в подающем и обратном трубопроводах, причем регуляторы температуры воздуха и воды содержат взаимосвязанные блоки сравнения, задания, блоки нелинейной обратной связи, электронные и магнитные усилители, соединенные с регулятором скорости вращения в виде блока порошковых электромагнитных муфт электропривода задвижки. 1 ил.

Формула изобретения

Абонентский ввод системы теплоснабжения здания, содержащий подающий и обратный трубопроводы, элеватор, задвижки, расположенные до и после элеватора, и нагревательные приборы, отличающийся тем, что элеватор установлен на подающем трубопроводе параллельно задвижке с электроприводом и регулятором скорости вращения в виде блока порошковых электромагнитных муфт и снабжен регулятором температуры, включающим регулятор температуры воздуха с датчиками температуры внутри и снаружи здания и регулятором температуры воды с датчиками температуры в подающем и обратном трубопроводах, причем регуляторы температуры воздуха и воды содержат взаимосвязанные блоки сравнения, задания, блоки нелинейной обратной связи, электронные и магнитные усилители, соединенные с регулятором скорости вращения в виде блока порошковых электромагнитных муфт электропривода задвижки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике теплоснабжения, а именно к централизованному теплоснабжению жилых и преимущественно общественных и промышленных зданий.

Известен абонентский ввод системы теплоснабжения здания (см. а.с. № 1000681, МКл. F24D 17/00, Бюл. № 8, 1983 г.), содержащий подающие и обратные трубопроводы системы отопления и горячего водоснабжения, верхнюю, нижнюю и дополнительную ступени водонагревателя с входными и выходными патрубками греющей и нагреваемой воды, смесительную установку системы отопления и запорно-регулирующую арматуру, при этом входной патрубок греющей воды дополнительной ступени водонагревателя соединен с подающим трубопроводом системы отопления после смесительной установки.

Недостатком является невысокая эффективность регулирования, связанная с потерями тепла сетевой воды и сложности гидравлического регулирования.

Известен абонентский ввод системы теплоснабжения здания по способу регулирования температуры воды в системе отопления с элеватором (см. а.с. № 1046580, МКл. F24D 3/00, Бюл. № 37, 1983 г.), содержащий подающие и обратные трубопроводы, элеватор, задвижки, расположенные до и после элеватора, и нагревательные приборы.

Недостатком является перерасход сетевой воды в переходные периоды, когда допускается снижение нормировано необходимых температур системы отопления, как-то выходные и праздничные дни, а также нерабочие часы из-за невозможности регулирования количественного поступления теплоносителей через элеватор без изменения его давления, а это, как известно, ухудшает работу элеваторного узла и системы отопления в целом.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности работы системы теплоснабжения здания за счет экономичного расхода горячей воды в подающем трубопроводе путем автоматизированного регулирования подачи теплоносителя по гибкому графику регулирования температуры воздуха в здании с учетом нерабочего и ночного времени, выходных и праздничных дней на весь отопительный сезон.

Технический результат достигается тем, что абонентский ввод системы теплоснабжения здания содержит подающий и обратный трубопроводы, элеватор, задвижки, расположенные до и после элеватора, и нагревательные приборы, при этом элеватор установлен параллельно задвижке с электроприводом на подающем трубопроводе и снабжен регулятором температуры, который соединен с датчиком температуры воздуха внутри и снаружи здания, датчиками температуры воды на подающем и оборотном трубопроводах, а также электрически связан с электроприводом задвижки на подающем трубопроводе.

На чертеже изображен предлагаемый абонентский ввод системы теплоснабжения здания.

Абонентский ввод системы теплоснабжения здания состоит из подающего 1 и обратного 2 трубопроводов тепловой сети, элеватора 3, задвижек 4 и 5, (подсоединения элеватора 3 к подающему 1 трубопроводу), нагревательных приборов 6 отапливаемого здания 7, задвижки 8 с электроприводом 9, установленной на подающем 1 трубопроводе параллельно элеватору 3 по ходу движения горячей сетевой воды, регулятора температуры 10, который соединен с датчиком температуры воздуха 11 внутри и с датчиком температуры воздуха 12 снаружи здания 7, а также с датчиком температуры воды 13 на подающем 1 и с датчиком температуры воды 14 на обратном 2 трубопроводах тепловой сети. При этом регулятор температуры 10 электрически связан с электроприводом 9 задвижки 8 на подающем 1 трубопроводе, а элеватор 3 трубопроводом 15 соединен с обратным 2 трубопроводом.

Элеватор 3 установлен на подающем трубопроводе 1 параллельно задвижке 8 с электроприводом 9 и регулятором скорости вращения 16 в виде блока порошковых электромагнитных муфт и снабжен регулятором температуры 10, включающим регулятор температуры воздуха 17 с датчиком температуры воздуха внутри 11 и датчиком температуры воздуха снаружи 12 отапливаемого здания 7, и регулятором температуры воды 18 с датчиком температуры 13 в подающем 1 и датчиком температуры 14 в обратном 2 трубопроводах. Причем регулятор температуры воздуха 17 и регулятор воды 18 содержат взаимосвязанные блоки сравнения 19 и 20, задания 21 и 22, блоки нелинейной обратной связи 23 и 24, электронные усилители 25 и 26 и магнитные усилители 27 и 28, соединенные с регулятором скорости вращения 16 в виде блока порошковых электромагнитных муфт электропривода 9 задвижки 8.

Абонентский ввод системы теплоснабжения преимущественно производственного здания работает следующим образом.

В рабочее время, в зависимости от нормированной температуры внутреннего воздуха в здании 7, синхронно открываются задвижки 4 и 5 до и после элеватора 3 при отрегулированной на заданный расход в подающем 1 трубопроводе горячей воды и открытой задвижке 8 с электроприводом 9 и на нагревательные приборы поступает необходимое количество подмешиваемой воды подающего 1 и оборотного 2 трубопроводов.

При наступлении нерабочего времени или выходных и праздничных дней для снижения расхода горячей воды тепловой сети с допустимым уменьшением температуры воздуха внутри здания 7 от датчика температуры 11 поступает сигнал в регулятор температуры 10, а именно в регулятор температуры воздуха 17, который в блоке сравнения 22 согласуется с сигналом от датчика температуры 12 наружного воздуха и становится большим, чем сигнал блока задания 22. В результате на выходе блока сравнения 20 появляется сигнал отрицательной полярности, который поступает на вход электронного усилителя 26 одновременно с сигналом нелинейной обратной связи блока 24. Сигнал с выхода электронного усилителя 26 поступает на вход магнитного усилителя 28, где усиливается по мощности, выпрямляется и поступает на регулятор скорости вращения 16 в виде блока порошковых электромагнитных муфт электропривода 9 задвижки 8. Отрицательная полярность сигнала электронного усилителя 26 вызывает уменьшение тока возбуждения на выходе магнитного усилителя 28. В результате момент, передаваемый регулятором скорости вращения 16 в виде блока порошковых электромагнитных муфт от электропривода 9 на задвижку 8, уменьшается, прикрывая задвижку 8.

В результате по подающему 1 трубопроводу поступает меньшее количество горячей воды тепловой сети и в суммарный поток для нагревательных приборов 6 поступает большее количество воды из обратного 2 трубопровода, т.к. элеватор 3 остается под стабильным перепадом давления и температура воздуха внутри отапливаемого здания 7 уменьшается.

При переходе к рабочим часам осуществляется увеличение температуры воздуха внутри здания 7 до необходимой нормированной температуры. От датчика температуры воздуха 11 внутри здания поступает сигнал в регулятор температуры 10, а именно в регулятор температуры воздуха 17, который в блоке сравнения 22 согласуется с сигналом от датчика температуры 12 наружного воздуха и становится меньшим, чем сигнал блока задания 22. В результате на выходе блока сравнения 20 появляется сигнал положительной полярности, который поступает на вход магнитного усилителя 26 одновременно с сигналом нелинейной обратной связи блока 24. Сигнал с выхода электронного усилителя 26 поступает на вход магнитного усилителя 28, где усиливается по мощности, выпрямляется и поступает на регулятор скорости вращения 16 в виде блока порошковых электромагнитных муфт привода 9 задвижки 8. Положительная полярность сигнала электронного усилителя 26 вызывает увеличение тока возбуждения на выходе магнитного усилителя 28. В результате, момент, передаваемый, регулятором скорости вращения 16 в виде блока порошковых электромагнитных муфт от электропривода 9 на задвижку 8, увеличивается, открывая ее для обеспечения поступления большего количества горячей воды тепловой сети с температурой, регистрируемой датчиком 13 на подающем 1 трубопроводе.

Регулятор температуры воздуха 17 периодически опрашивает датчик температуры воздуха 12 снаружи здания 7, не допуская уменьшение температуры воздуха внутри помещения ниже допустимой, и на основании соотношения сигналов, поступающих от датчика температуры 11 внутри и датчика температуры 12 снаружи здания, постоянно через регулятор скорости вращения 16 в виде блока порошковых электромагнитных муфт воздействует на электропривод 9 задвижки 8, приоткрывая или прикрывая ее для плавного регулирования поступающей горячей воды по подающему 1 трубопроводу тепловой сети при стабильной работе элеватора 3. В результате достигается снижение энергозатрат тепловой сети на теплоснабжение в нерабочие часы, праздничные и выходные дни.

Изменение температуры горячей воды в подающем 1 трубопроводе регистрируется датчиком температуры 13, изменение температуры охлажденной воды в обратном 2 трубопроводе регистрируется датчиком температуры 14. От датчика температуры 13 сигнал поступает регулятор температуры 10, а именно в регулятор температуры воды 18, где в блоке сравнения 19 согласуется с сигналом от датчика температуры 14 и в зависимости от соотношения температур воды в подающем 1 и в обратном 2 трубопроводах становится большим или меньшим, чем сигнал блока задания 21. В результате, на выходе блока сравнения 19 появляется сигнал отрицательной или положительной полярности, который поступает на вход электронного усилителя 25 одновременно с сигналом нелинейной обратной связи блока 23. С выхода электронного усилителя 25 сигнал поступает на вход магнитного усилителя 27, где усиливается по мощности, выпрямляется и поступает на регулятор скорости вращения 16 в виде блока порошковых электромагнитных муфт привода 9 задвижки 8. Отрицательная или положительная полярность сигнала электронного усилителя 25 вызывает уменьшение или, соответственно, увеличение тока возбуждения на выходе магнитного усилителя 27. В результате, момент, передаваемый регулятором скорости вращения 16 в виде блока порошковых электромагнитных муфт от электропривода 9 на задвижку 8, уменьшает или, соответственно, увеличивает ее открытие, т.е. осуществляет регулирование теплоснабжения здания 7, поддерживая температурный график с экономией тепловой энергии, что приводит к снижению расчетного расхода воды на 20÷25% за счет оптимизации подачи тепла на нагревательные приборы 6 в различные периоды отопления здания 7.

Оригинальность предлагаемого технического решения изобретения заключается в том, что достигается снижение расхода горячей воды тепловой сети с поддержанием нормированной допустимой температуры внутреннего воздуха в соответствии с изменяющейся температурой наружного воздуха преимущественно для производственных зданий путем регулирования теплоснабжения по эксплуатационным показателям в рабочие и нерабочие часы, а также выходные и праздничные дни. Это обеспечивается автоматизированным регулированием соотношения горячей и подмешиваемой воды путем установки элеватора параллельно задвижке с электроприводом, расположенной на подающем трубопроводе, и снабжения абонентского ввода регулятором температуры, содержащим регулятор температуры воздуха с датчиками температуры воздуха внутри и снаружи здания и регулятор температуры воды с датчиками температуры горячей и подмешиваемой воды.

Классы МПК:	F24D3/00 Системы водяного центрального отопления
Автор(ы):	Емельянов Сергей Геннадьевич (RU) , Кобелев Николай Сергеевич (RU) , Алябьева Татьяна Васильевна (RU) , Плетнёва Вера Павловна (RU) , Котенко Сергей Владимирович (RU)
Патентообладатель(и):	Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Юго-Западный государственный университет» (ЮЗГУ) (RU)
Приоритеты: