ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ УЗЛОВ ПРИСОЕДИНЕНИЯ И ИХ ОСНОВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Выбор схемы узла присоединения системы отопления здания к тепловым сетям зависит от давления в магистральных теплопроводах тепловых сетей в местах присоединения и от давления, которое допустимо для отопительных приборов, установленных в зданиях.

Наиболее распространенным является непосредственное присоединение системы отопления здания к тепловым сетям, осуществляемое в тех случаях, когда в месте присоединения имеется достаточная разность давлений для работы водоструйного элеватора (не менее 0,15 МПа) и когда давление в обратной магистрали сети не превышает давления, допустимого для отопительных приборов системы отопления здания (0,6 МПа) (рис. 3.1).

Высокотемпературная вода после задвижки 1, устанавливаемой на вводе, проходит грязевик 2 и попадает в водоструйный элеватор 3, в котором происходит подмешивание обратной воды из системы отопления. В выходном сечении элеватора давление должно быть достаточным для преодоления всех сопротивлений системы отопления. Обратная вода системы отопления (после отбора части ее элеватором) проходит грязевик 4, водомер 5, задвижку 6 и возвращается в сеть.

На теплопроводах теплового центра устанавливают термометры и манометры, а при необходимости — регулятор расхода и регулятор давления.

Элеватор, являющийся основным элементом узла непосредственного присоединения системы отопления к тепловым сетям высокотемпературным теплоносителем, может быть чугунным или стальным.

Основными частями стального элеватора ВТИ-Мосэнерго (рис. 3.2) являются сопло 1, камера всасывания 2, горловина 3 и диффузор 4. Высокотемпературный теплоноситель па выходе из сопла приобретает такую скорость, за счет которой давление в камере всасывания оказывается ниже давления в обратной магистрали системы отопления и некоторая часть обратной воды системы по патрубку 5 поступает в элеватор и в горловине смешивается с первичным теплоносителем. В диффузоре скорость движения смеси снижается, давление увеличивается и доводится до величины, необходимой для преодоления гидравлических сопротивлений системы отопления. . Некоторые данные представленного на рис. 3.2 элеватора приведены в табл. 3.1.

Следует отметить, что элеваторы, получившие широкое распространение благодаря своей простоте и безотказности в работе, обладают существенными недостатками, Они имеют очень низкий энергетический кпд (около 10 %) и практически неизменяемый коэффициент подмешивания. В ряде случаев, подробно рассматриваемых в курсе «Теплоснабжение», элеваторы заменяют подмешивающими насосами на перемычке, на подающем или обратном теплопроводах, что обеспечивает при наличии автоматики более гибкое эксплуатационное регулирование систем отопления, позволяет более рационально использовать давление на вводах и повышает гидравлическую устойчивость систем.

Если давление в обратных теплопроводах или статическое давление в тепловых сетях выше давления, допустимого для отопительных приборов систем отопления, применяют независимую схему присоединения. Такая схема необходима в особо ответственных зданиях (музеи, архивы, архитектурные памятники и др.). Независимая схема присоединения может применяться и в тех случаях, когда разности давления на вводе недостаточно для работы элеватора.

В узел присоединения по независимой схеме (рис. 3.3) включают скоростной водоподогреватель 1, в котором вода системы отопления, перемещаемая насосом 3 (один насос резервный), подогревается до требуемой температуры. В остальном оборудование узла не отличается от изображенного на рис. 3.1, за исключением того, что грязевик на обратном теплопроводе сетевой воды не устанавливается. Так как в независимой схеме гидравлическая связь между водой тепловой сети и водой системы отопления отсутствует, то в системе отопления обязательна установка расширительного бака 2.

Заполнение системы отопления водой в начальный период и подпитка ее в период эксплуатации производится деаэрированной водой из тепловой сети через обратную магистраль. При недостаточном давлении в тепловой сети на подпиточной линии 4 может устанавливаться насос. Для контроля расходуемой из тепловой сети воды на подпиточной линии необходимо устанавливать тепломер. Присоединение с насосом на перемычке (рис. 3.4) используется в том случае, когда для работы элеватора не хватает располагаемой разности давлений, а высота здания выходит за линию статического давления в системе теплоснабжения. При присоединении с насосом на перемычке на рводе предусматривается регулятор давления 3 на обратной трубе и обратный клапан 1 на подающей. Давление, которое должен создавать смеси возможному перепаду давлений между подающим и обратным теплопроводами в узле, где устанавливается насос. Наличие грязевика на подающем теплопроводе при вводе от теплосети в тепловой пункт обязательно.

Узел присоединения пароводяных систем показан на рис. 3.5. Пар, идущий по трубе 1, проходит расходомер 2 и попадает в пароводяной теплообменник 3, где, передавая теплоту фазового превращения подогреваемой воде, конденсируется. Конденсат собирается в конденсатный бак 5 и из пего насосом 6 возвращается на станцию. Количество возвращаемого конденсата регистрируется водомером 7. Вода системы отопления, перемещаемая по теплопроводам циркуляционным насосом 4, нагревается в теплообменнике 3 до требуемой температуры.

Узлы водо- и паровоздушных систем при подогреве воздуха в одном центре создаются по аналогичной схеме. В качестве теплообменников применяют калориферы. Если воздух необходимо подогревать в различных местах здания, то первичный теплоноситель — пар или высокотемпературную воду — подводят непосредственно к местам установки воздухоподогревателей.

Пароводяные подогреватели могут быть емкостными и скоростными.

Емкостный подогреватель (рис. 3.6) состоит из цилиндрического корпуса 4 с приваренными к нему сферическими днищами 2 и горловины 7, через которую в корпус вставляют змеевик 6 из стальных труб. На корпусе имеются патрубки для подвода подогреваемой воды и установки предохранительного клапана 5, а также штуцеры для установки термометра 3 и манометра 1. Емкостные подогреватели изготавливают объемом от 0,5 до 4 м3, с поверхностью нагрева змеевика от 0,5 до 5 м2. Такие подогреватели удобно применять в системах отопления с естественной циркуляцией.

Теплообмен в емкостном подогревателе происходит вследствие возникающих в воде конвективных токов. При таких условиях коэффициент теплопередачи невелик и выражается величиной порядка 700. 820 Вт/(м2-К).

Для получения большего теплосъема с единицы поверхности применяют скоростные пароводяные подогреватели, которые изготавливают односекционными, но двух- или четырехходовыми.

Корпуса водоводяных скоростных подогревателей изготавливают из стальных труб больших диаметров, внутрь которых вставляют пакеты из латунных трубок, имеющих наружный диаметр 16 мм и толщину стенки 1 . 0,75 мм. При подогреве воды для систем отопления в таких подогревателях первичный теплоноситель пропускают по трубкам, а вторичный — по межтрубному пространству. В скоростных подогревателях осуществляется противоточное движение теплоносителей с большими скоростями и коэффициент теплопередачи может получать значение порядка 3500. 4700 Вт/(м2-К).

Скоростные водоводяные подогреватели изготавливают отдельными секциями длиной 2 или 4 м. При необходимости подогреватели могут собираться из любого числа секций. Трехсекционный скоростной подогреватель показан на рис. 3.7.

При установке водоподогревателей необходимо предусматривать достаточное место для демонтажа трубчатых элементов в случае их замены или ремонта. В уникальных зданиях и зданиях особого назначения устанавливают два параллельно включенных подогревателя.

Некоторые технические данные о секциях подогревателей даны в табл. 3.2.

Типовые схемы

ИТП выполнен по независимой схеме, с использованием одного пластинчатого теплообменника, рассчитанного на 100% нагрузки.

Для компенсации потерь давления используется сдвоенный насос.

Подпитка системы отопления осуществляется из обратного трубопровода тепловой сети.

Данный блок ИТП может оснащаться узлом учета тепловой энергии, блоком системы ГВС и другими необходимыми узлами и блоками.

ИТП выполнен по независимой схеме. Для системы отопления используется один пластинчатый теплообменник, рассчитанный на 100% нагрузки.

Система ГВС выполнена по независимой, двухступенчатой схеме с использованием двух пластинчатых теплообменников.

Для компенсации потерь давления используются группы насосов.

Подпитка системы отопления осуществляется из обратного трубопровода тепловой сети при помощи подпиточных насосов.

Подпитка системы ГВС осуществляется из системы холодного водоснабжения.

ИТП оборудован узлом учета тепловой энергии.

ИТП выполнен по независимой схеме. Для системы отопления и вентиляции используется один пластинчатый теплообменник, рассчитанный на 100% нагрузки.

Система ГВС выполнена по независимой, одноступенчатой, параллельной схеме с использованием двух пластинчатых теплообменников, рассчитанных на 50% нагрузки каждый.

Для компенсации потерь давления используются группы насосов.

Подпитка системы отопления осуществляется из обратного трубопровода тепловой сети.

Подпитка системы ГВС осуществляется из системы холодного водоснабжения.

ИТП оборудован узлом учета тепловой энергии.

ИТП для системы отопления
ИТП для системы ГВС
ИТП выполнен по независимой, параллельной, одноступенчатой схеме с использованием двух пластинчатых теплообменников, каждый из которых рассчитан на 50% нагрузки. Для компенсации потерь давления используется группа насосов. Подпитка системы ГВС осуществляется из системы холодного водоснабжения. Данный блок ИТП может оснащаться узлом учета тепловой энергии, блоком системы отопления и другими необходимыми узлами и блоками.
ИТП для системы отопления и системы ГВС
ИТП для систем отопления, вентиляции и ГВС

Принципиальные схемы ИТП ( Индивидуальных тепловых пунктов )

для систем (систем отопления / вентиляции и водоснабжения), с вариантами подключений по зависимой и независимой схеме, с использованием различных типов теплообменников (водоподогревателей).

Принципиальная схема ИТП для одной системы отопления при независимом подключении к тепловой сети.

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.