книги / Системы централизованного теплоснабжения

на обратном. Хотя незначительные преимущества имеют место. Так, насос при установке на обратном трубопроводе имеет больший кавитационный запас и лучший отвод тепла от двигателя с мокрым ротором, но у него несколько выше энергопотребление, чем у насоса на подающем трубопроводе из-за повышенной мощности на валу, что связано с большей плотностью перекачиваемого теплоносителя. Насос устанавливается один (в системах отопления с тепловой мощностью до 25 кВт), сдвоенным или с резервным насосом: переключение с одного на второй для равномерного изнашивания осуществляется автоматически через 24 часа. При двух больших насосах при соответствующей экономической оценке устанавливают три насоса (2 рабочих и один резервный). Циркуляционные насосы систем отопления должны иметь не менее трех ступеней регулирования скорости вращения.

Для тепловых пунктов применяются как схемы с одним теплообменником отопления, так и с двумя. Параллельно включенные теплообменники применяют для абонентов, не допускающих перерывов в подаче теплоты (в этом случае каждый теплообменник рассчитывается на 100 % нагрузки на отопление), для абонентов при фасадном регулировании (для системы отопления без терморегуляторов на отопительных приборах).

7.2.Запорное, защитное

иизмерительное оборудование

7.2.1. Запорная арматура

На вводах в современные тепловые пункты должна предусматриваться стальная запорная арматура – шаровые краны или дисковые затворы (см. рис. 13). Отключающая запорная арматура предназначена для отключения теплопотребляющих систем и предотвращения попадания загрязненного теплоносителя при промывке системы в оборудование теплового узла. Запорная арматура предназначается также для перекрытия теплоносителя при ремонте или замене насоса либо обратного клапана, а также для предотвращения

71

протекания теплоносителя через насосы при заполнении или опорожнении системы. Подбор арматуры осуществляется по диаметру трубопровода и необходимому сопротивлению.

7.2.2. Защитное оборудование (рис. 28)

Грязевик. Устанавливается для очистки теплоносителя от загрязнения. Внешне представляет узел расширения трубопровода с фильтрацией воды специальной сеткой и изменением ее направления. Принцип действия грязевика – гравитационное осаждение средних и крупных взвешенных твердых частичек.

Рис. 28. Защитное оборудование: а – грязевик; б – сетчатый фильтр; в – обратный клапан

Сетчатый фильтр. За грязевиком устанавливается сетчатый фильтр тонкой очистки, если он конструктивно не вмонтирован в грязевик. Необходимость прочистки фильтра определяется по перепаду давления до и после фильтра.

Обратный клапан. Обратный клапан применяют для недопущения образования циркуляции теплоносителя в обратном направлении через неработающий насос. Устанавливают обратные клапаны обычно после насоса по ходу движения теплоносителя.

7.2.3. Измерительное оборудование

Манометры. В тепловых пунктах применяют манометры классом точности не ниже 2,5 (так как рабочее давление теплоносителя обычно не превышает 2,3 МПа). Диаметр манометра, ус-

72

танавливаемого на высоте до 2 м над уровнем площадки наблюдения, должен быть не менее 100 мм. Манометр следует выбирать с такой шкалой, чтобы стрелка находилась в средней трети шкалы при рабочем давлении.

Термометры. В тепловых пунктах используются жидкостные термометры – для визуального контроля, а также термометры сопротивления или термопары для передачи данных к автоматике управления. Датчики термометров вставляются в гильзы, поставляемые по заказу.

Расходомеры. Расходомеры устанавливаются на подающем, обратном трубопроводе и на линии подпитки (при независимом присоединении отопления) одновременно. Место установки расходомера зависит от требований производителя и требований теплоснабжающейорганизации. Расходомерыпопринципудействияделятся:

–на тахеометрические (крыльчатые);

–электромагнитные;

–ультразвуковые;

–вихревые.

Схемы работы расходомеров разного типа приведены в приложении 17.

7.3.Подбор теплообменного оборудования

7.3.1.Разновидности теплообменного оборудования, используемого в системах теплоснабжения

Вцентрализованных системах теплоснабжения используются, как правило, скоростные водо-водяные подогреватели. Емкостные подогреватели применяются для отдельных абонентов со

значительной неравномерностью потребления горячей воды. В существующих центральных тепловых пунктах еще остаются кожухотрубные разновидности нагревателей [6], а в индивидуальных и реконструированных центральных тепловых пунктах устанавливают пластинчатые теплообменники (рис. 29).

73

tб , tм – соответственно большее и меньшее значение из разно-

стей температур между греющей и нагреваемой средами на входе и выходе в подогревателе.

Разность температур между греющей (G1) и нагреваемой (G2) средами на входе и выходе из теплообменника длиной L показана на рис. 30.

Рис. 30. Зависимости изменения температур греющей (G1) инагреваемой(G2) средотдлинырекуперативноготеплообменника

При технических расчетах наибольшую проблему представляет определение коэффициента теплопередачи k, так как его значение зависит в основном от коэффициентов теплоотдачи . Однако теоретическое определение при теплоотдаче от греющей воды к стенке нагревателя и при теплоотдаче от стенки к греющей среде затруднено. Это связано с различными режимами течения сред, скоростью течения, свойствами жидкостей и другими факторами для каждой конкретной конструкции теплообменника. Поэтому производитель проводит свои собственные исследования по определению k и предлагает выполнить расчет для заказчика оборудо-

75

вания на основании предлагаемого опросного листа. Образец такого опросника приводится в приложении 15.

Существует также возможность расчета подогревателей в он- лайн-программах, выставленных производителями в Интернете. Пример такой программы приведен на сайте http://www.ridan.ru/ raschet-i-zakaz/raschetnaja_programma_ridan. Проектировщику при этомнеобходимоподготовить исходные данныедлярасчета:

–расход нагреваемой среды, кг/ч (единицы измерения могут быть изменены и выбраны из предлагаемых в программе);

–расход греющей воды, кг/ч;

–начальная температура нагреваемой воды, С;

–начальная температура греющей воды, С;

–конечная температура нагреваемой воды, С.

Вместо расходов в программу можно вводить тепловые нагрузки в соответственно выбранных единицах измерения тепловой энергии.

Необходимо также учесть, что расчет поверхности нагрева водо-водяного подогревателя ГВС осуществляется по температуре теплоносителя в подающем трубопроводе тепловой сети, равной температуре в точке излома графика температур воды или минимальной температуре воды при отсутствии излома графика. Бойлер отопления рассчитывается по температуре сетевой воды, соответствующей расчетной температуре наружного воздуха для проектирования системы отопления.

Для удобства представления исходных данных предварительно составляется схема потоков и параметров греющей и нагреваемой сред. Разность температур на входе греющей и выходе нагреваемой сред следует принимать равной 5 С. Допустимый перепад давления на теплообменнике принимается в зависимости от имеющегося располагаемого напора на входе в тепловой пункт. Пример составления расчетной схемы с исходными данными приведен в приложении 16.

76

7.4. Подбор насосов

От правильного выбора насоса зависит работоспособность регулирующих клапанов, бесшумность системы и ее энергоэффективность.

Расчетные параметры насосов определяют либо для условий стопроцентного резервирования, либо для обеспечения пиковой нагрузки.

При переменном гидравлическом режиме работы системы отопления с термостатами рекомендуется оборудовать циркуляционные насосы устройствами автоматического изменения частоты вращения двигателя для оптимальной работы в режиме с частичной нагрузкой.

Каждый насос в режиме стопроцентного резервирования подбирают на подачу всего расчетного расхода теплоносителя. Для обеспечения пиковой нагрузки сдвоенные насосы подбирают на 50%-ную расчетную нагрузку системы на каждый насос. При невысоких тепловых нагрузках работает один насос в 24-ча- совом сменном режиме с другим насосом. Управляет насосами устройство частотного регулирования. В пиковом режиме оба насоса работают параллельно.

Использование автоматического регулирования работой насоса не заменит его правильного выбора [23]. Для правильного выбора насоса необходимо учесть следующие положения:

–расчетная точка 1 (рис. 31) насоса с автоматическим регулированием не должна быть ниже рабочей точки 2 более чем на 25 % (по расходу теплоносителя); для нерегулируемого насоса – не ниже чем на 10 %;

–расчетная точка может находиться выше не более чем на 10 % от рабочей точки для автоматически регулируемого и нерегулируемого насосов;

–рабочая точка должна находиться в зоне максимального КПД насоса;

77

–эксплуатационное увеличение расхода теплоносителя, вызванное открыванием терморегуляторов системы отопления, должно находиться в рабочей зоне характеристики насоса;

–если несколько насосов отвечают проектным характеристикам системы, необходимо выбирать насос меньшей мощности.

Допустимое уменьшение гидравлических параметров насоса, показанное на рис. 31, определено с учетом того, что снижение расхода теплоносителя на 25 % в системах отопления приводит к незначительному уменьшению теплового потока отопительного прибора (примерно на 7 %). Эта недостача вполне компенсируется завышенной тепловой мощностью отопительного прибора на 10 % и возможностью терморегулятора открываться, пропуская бóльший расход теплоносителя.

Рис. 31. Подбор циркуляционного насоса

К установке в тепловых пунктах рекомендуются насосы марок Wilo или Grundfos. Для подбора насоса необходима «рабочая точка», определяемая двумя значениями: G – производительность или подача насоса, м3/ч; Н – развиваемый напор, м вод.ст. При подборе насоса используются графики характеристик насосов, которые предоставляютпроизводители насосов(рис. 32, 33).

78

Выбирается насос, на график которого попала «рабочая точка», например, на рис. 32 это циркуляционный насос Grundfos UPS 32-100 серии 100 для систем отопления. Теперь для более точного подбора необходимо перейти к следующему графику, на котором показаны все модификации насоса UPS 32-100. Большинство насосов имеют разные модификации, отличающиеся диаметром рабочего колеса, влияющего на изменение напора, а следовательно, и на мощность двигателя (см. рис. 33).

Для установки в ИТП подбирается несколько групп насосов: рабочие и циркуляционные насосы системы горячего водоснабжения, циркуляционные и подпиточные (при независимой схеме присоединения отопления) и подмешивающие или повы- сительно-циркуляционные (при зависимом присоединении) для системы отопления.

7.5.Подбор автоматических клапанов и регуляторов

Косновному оборудованию для автоматического регулирования в ИТП относятся регуляторы расхода, давления и регуляторы температуры. Перечисленное оборудование позволяет поддерживать требуемые параметры теплоносителя:

1)на вводе в ИТП установка регулятора перепада позволяет осуществить автоматическую гидравлическую балансировку (увязку) централизованной системы теплоснабжения, ограничить расход теплоносителя, а также поддерживать постоянные перепады давлений теплоносителя на исполнительных механизмах регулирующих устройств систем теплопотребления;

2)в системе отопления, с помощью погодозависимого регулятора изменять температуру в подающей магистрали в зависимости от изменения температуры наружного воздуха путем изменения расхода сетевой воды;

3)в системе ГВС изменять расход греющей воды на бойлер ГВС в зависимости от водоразбора для поддержания на нужном уровне температуры горячей воды, идущей к потребителям;

80