Схемы присоединения систем отопления к тепловым сетям

Присоединение сетей теплопотребления к водяным тепловым сетям определяют видом тепловой нагрузки, температурным и пьезометрическим графиком работы тепловой сети. Присоедине­ние потребителей к тепловым сетям происходит в центральных и индивидуальных тепловых пунктах.

Различают следующие виды присоединения систем отопления: непосредственное, зависимое, независимое.

Непосредственное присоединение показано на рис а. Если параметры системы отопления совпадают с параметрами тепловой сети, систему отопления присоединяют к тепловой сети непосред­ственно, без установки какого-либо промежуточного устройства.

Зависимое присоединение. Если для системы отопления требу­ется более низкая температура, чем в тепловой сети, а давление в точке присоединения ниже допустимого, то применяется зависи­мое присоединение. Температура теплоносителя снижается сме­шением сетевой воды с обратной водой системы отопления.

Для смешения применяют водоструйные насосы (элеваторы) или насосы. Наибольшее распространение в качестве смеситель­ного устройства получил элеватор (б). При применении элеваторов вследствие их большого сопротивления повышается гидравлическая устойчивость тепловой сети. Кроме того, элеватор является чрезвычайно простым устройством, не имеющим движу­щихся частей, поэтому он надежен в эксплуатации, имеет большой срок службы, затраты на его обслуживание минимальны. Для обес­печения расчетной температуры в системе отопления необходимо обеспечить расчетный коэффициент смешения, определяемый по формуле:

где U — коэффициент смешения; G₂ — расход подмешиваемой воды из системы отопления, кг; G₁ — расход воды, поступа­ющей из тепловой сети, кг, т; T₁ — температура воды в пода­ющем трубопроводе тепловой сети, °С; Т₁₁ — то же в подаю­щем трубопроводе системы отопления (после смесительного устройства), °С; Т₂₂ — то же в обратном трубопроводе системы отопления.

Схемы присоединения систем отопления к тепловой сети

а — непосредственное: б — зависимое с помощью элеватора;
в — зависимое, с насосом на перемычке; г—то же с насосом на подающем трубопроводе системы отопления;
д — то же, с насосом на обратном трубопроводе; в — независимое;
1 — элеватор; 2 — грязевик; 3 — насос; 4 — подогреватель; 5 — водомер;
РД — ре¬гулятор давления; РР — регулятор расхода; PC —расширительный, бак

Значения коэффициентов смешения в зависимости от расчет­ных температур тепловой сети в системе отопления приведены в таблице ниже.

Значения коэффициентов смешения

Расчетная температура в тепловой сети, °С

Расчетная температура в системе отопления, °С

Нормальная работа элеватора происходит при H/h = 8-12 (H— располагаемый напор на вводе; h — сопротивление системы отопления).

Следует иметь в виду, что значение расчетного напора перед элеватором прямо пропорционально сопротивлению системы отопления. Поэтому увеличение сопротивления системы отопле­ния, например, в 1,5 раза вызовет увеличение расчетного напора Я также в 1,5 раза.

Присоединение с насосом на перемычке (в). В том случае, если смешение воды не может быть выполнено с помощью эле­ватора, устанавливают насос на перемычке между подающим и обратным трубопроводами системы отопления. Смешение с по­мощью элеватора не может быть выполнено по следующим при­чинам: напор в месте присоединения недостаточен для нормаль­ной его работы; потребная тепловая мощность смесительного узла велика и выходит за пределы мощности изготовляемых элеваторов (обычно больше 0,8 МВт — 0,7 Гкал/ч).

При установке смесительных насосов в жилых и общественных зданиях рекомендуется применять бесшумные бесфундаментные насосы. При установке смесительных насосов, рассчитанных на большую подачу, применяют в качестве смесительных насосов центробежные типа К и КМ. Подача насоса равна G₂=1.1G₁, а на­пор должен быть равен H = 1.15h (где h — сопротивление системы отопления).

Присоединение с насосом на подающем трубопроводе системы отоп­ления (г). Насос на подающем трубопроводе устанавливают в том случае, если наряду со смешением воды требуется повысить давление в подающем трубопроводе в месте присоединения системы отопления (статическая высота системы отопления выше давления в подающем трубопроводе в месте присоединения).

Подача насоса равна G₃ = 1,1 (1 + U)G₁,а напор должен быть равен:

где h — сопротивление системы отопления; h_n — разность между статической высотой системы отопления и пьезометрической высотой в подающем трубопроводе тепловой сети в месте при­соединения, м.

Присоединение с насосом на обратном трубопроводе системы отопления (д). Насос на обратном трубопроводе устанав­ливают в том случае, если наряду со смешением воды требуется снизить давление в обратном трубопроводе в месте присоединения системы отопления (давление больше допустимого для системы отопления). Подача насоса в этом случае равна С₃ = 1,1 (1 + U)G₁ а напор должен иметь значение, обеспечивающее требуемое дав­ление в обратном трубопроводе.

Независимое присоединение (е). Если давление в обрат­ном трубопроводе в тепловой сети выше допустимого давления для системы отопления, а здание имеет значительную высоту или расположено на высоком месте по отношению к рядом стоящим зданиям, то систему отопления присоединяют по независимой схеме.

По независимой схеме допускается присоединять здания вы­сотой 12 этажей и более. Независимая схема основана на отделе­нии системы отопления от тепловой сети с помощью теплообмен­ника, вследствие этого давление в тепловой сети не может пере­даваться теплоносителю системы отопления. Циркуляция теплоносителя осуществляется с помощью циркуляционных на­сосов типа К и КМ. Подачу насоса определяют по формуле

где Q — мощность системы отопления, кДж/ч (Гкал/ч); С — теп­лоемкость воды, Дж/(кг·ч); T₁₁,T₂₂ — расчетная температура воды соответственно в подающем и обратном трубопроводах системы отопления, °С

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.