Необходимость создания систем теплоснабжения обусловлена следующими основными причинами:
• суровыми климатическими условиями основных районов
страны, когда в течение 200-360 дней в году необходимо отопление
жилых, общественных и производственных зданий;
• невозможностью осуществления многих технологических
процессов без затрат теплоты, например, производство электроэнергии, варка и сушка материалов, стирка белья и др.;
• необходимостью удовлетворения санитарно-гигиенических
нужд населения в горячей воде для мытья посуды, уборки помещений и других процессов.
В настоящее время удельный вес городов в теплопотреблении страны составляет примерно 70%. Структура теплового баланса в городах достаточно стабильна и выглядит следующим образом: доля затрат теплоты в системах отопления и вентиляции составляет 55-60%, технологическое потребление тепла - 35-40%, бытовое горячее водоснабжение - 5-20% от общего объема потребления теплоты. Расход топлива на теплоснабжение превосходит его потребление на электроснабжение и составляет около 30% общего потребления топливно-энергетических ресурсов в стране.
|
|
Для удовлетворения потребностей города в теплоте создаются специальные системы теплоснабжения, представляющие собой комплекс инженерных сооружений, специального оборудования и коммуникаций для генерирования, транспорта и потребления теплоты. В системах теплоснабжения выделяют три основных элемента:
• источники теплоты или теплогенерирующие установки, с
помощью которых топливно-энергетические ресурсы преобразуются в теплоту;
• теплопроводы или тепловые сети в виде системы труб и каналов, предназначенных для транспорта и распределения теплоносителя между потребителями;
комплекс инженерного оборудования и коммуникаций для
эффективного использования теплоты потребителями.
Системы теплоснабжения классифицируются по источникам теплоты, мощности, потребителям, теплоносителю, способам и схемам присоединения, количеству трубопроводов и другим признакам.
Различают централизованные и местные системы теплоснабжения. Системы местного теплоснабжения обслуживают часть или все здание на базе печного отопления или домовой котельной установки. Централизованные системы теплоснабжения - один или несколько районов города. Поэтому они включают в себя источники теплоснабжения (котельные, ТЭЦ), тепловые сети, тепловые пункты и системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения зданий. Централизованное теплоснабжение большого числа потребителей возможно:
• от крупных квартальных или районных котельных, тепловая
мощность которых превышает 20 МВт, а радиус действия составляет 5-10 км;
|
|
• теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) мощностью 100-500 МВт и
радиусом действия 10-15 км.
Системы теплоснабжения характеризуются мощностью или расчетной тепловой нагрузкой, дальностью (радиусом) передачи теплоты и числом потребителей. Тепловая нагрузка - это максимально-часовой суммарный расход теплоты на нужды отопления, вентиляции, технологии и горячего водоснабжения с учетом потерь в сетях и собственных нужд источника теплоты.
По виду потребителя системы теплоснабжения можно разделить на промышленные, промышленно-отопительные и отопительные. В промышленных системах теплоснабжения главной составляющей тепловой нагрузки является расход теплоты на технологические нужды, в отопительных - коммунально-бытовые нагрузки жилых и общественных зданий, а в промышленно-отопительных от одного источника теплоту получают как промышленные предприятия, так и жилищно-коммунальный сектор города.
По виду теплоносителя системы теплоснабжения подразделяются на паровые и водяные. Вода как теплоноситель позволяет: 1) сохранить конденсат пара на ТЭЦ или в котельной; 2) осуществлять ступенчатый подогрев; 3) централизованно регулировать отпуск теплоты. Вода обладает повышенной аккумулирующей способностью, что позволяет передавать теплоту на большие расстояния с малыми потерями. Недостатками воды как теплоносителя можно считать: 1) большие затраты электроэнергии на перекачку; 2) малую гидравлическую устойчивость водяных сетей; 3) значительную массу; 4) большую чувствительность к авариям, так как утечки пара по массе в 20-40 раз меньше, чем воды. Пар как теплоноситель обладает большей гидравлической устойчивостью, но его использование требует дорогого и сложного конденсатного хозяйства. Поэтому паровые системы применяют для теплоснабжения промышленных предприятий, где требуются повышенные параметры теплоносителя. В городских системах теплоснабжения рекомендуется использовать в качестве теплоносителя воду, нагретую до температуры 95-150°С.
Водяные системы теплоснабжения делятся:
• по способу подачи теплоты на горячее водоснабжение - за
крытые и открытые;
• по схемам присоединения абонентских систем отопления и
вентиляции - зависимые и независимые;
• по количеству трубопроводов - одно-, двух-, трех- и четырехтрубные.
Водяные системы теплоснабжения бывают двух типов: открытые или закрытые. В открытых системах вода частично или полностью разбирается потребителями непосредственно из сети на нужды горячего водоснабжения. В закрытых системах вода используется только как теплоноситель и из сети не отбирается.
В настоящее время применяют две принципиально различные схемы присоединения установок абонентов к тепловым сетям:
• зависимую, когда вода из тепловой сети поступает непосредственно в приборы абонентской установки;
• независимую, когда вода из тепловой сети проходит через
промежуточный теплообменник, в котором нагревает вторичный
теплоноситель, используемый в установках потребителя.
По числу трубопроводов системы подразделяют на однотрубные, применяемые в тех случаях, когда вода полностью используется потребителями и обратно не возвращается, двухтрубные - теплоноситель полностью или частично возвращается в источник теп лоты для повторного нагрева, многотрубные - при необходимости подачи теплоносителя с различными параметрами. В городских системах теплоснабжения преимущественно используются двухтрубные системы, обеспечивающие экономию капитальных затрат и эксплуатационных расходов по сравнению с многотрубными системами.
Каждая из названных систем теплоснабжения имеет свою область применения. Основными факторами, определяющими выбор той или иной системы теплоснабжения, являются климатические условия, величина и плотность тепловых нагрузок, стоимость оборудования, коммуникаций, топлива и других ресурсов, необходимых для сооружения и эксплуатации данных систем. Выбор производится путем технико-экономического сравнения конкурирующих вариантов. Очевидно, что чем больше плотность нагрузки, тем, при прочих равных условиях, выгоднее централизация теплоснабжения. Плотность тепловой нагрузки зависит от типа домов, этажности застройки и принятых условий благоустройства. При небольшой плотности нагрузок и рассредоточенности потребителей предпочтительнее, чтобы каждый из них имел собственный источник теплоты. Наиболее эффективным способом теплоснабжения является теплофикация, обеспечивающая значительную экономию топлива и других ресурсов за счет совместной выработки электрической и тепловой энергии. Однако теплофикация требует значительных капитальных вложений и, следовательно, будет эффективна при больших объемах потребления теплоты и значительной плотности тепловых нагрузок.
|
|
Тепловые пункты в системах теплоснабжения предназначены для присоединения систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологических установок потребителей к тепловым сетям. Тепловые пункты подразделяются на индивидуальные для присоединения одного здания и центральные - для двух и более зданий.
В системе теплоснабжения тепловые пункты выполняют следующие основные функции:
• присоединения местных систем отопления, вентиляции и
горячего водоснабжения зданий к центральной системе теплоснабжения;
• юридической границы раздела ответственности между теплоснабжающей организацией и потребителем теплоты;
• защиты местных систем от повышенного давления и температуры греющего теплоносителя;
• автоматического поддержания и регулирования параметров
и расхода теплоносителя в соответствии с изменением температуры
наружного воздуха и требованиями потребителя;
|
|
• приготовления и аккумулирования горячей воды с требуемыми параметрами;
коммерческого учета отпуска теплоты потребителям.
Правильное функционирование тепловых пунктов определяет экономичность использования теплоносителя и теплоты потребителям. Для выполнения основных функций тепловые пункты оснащаются специальным оборудованием, арматурой, контрольно-измерительными приборами и автоматикой (КИПиА). Схемы и оборудование тепловых пунктов выбираются с учетом:
• характеристики источника теплоты;
• параметров теплоносителя и режима отпуска теплоты;
• гидравлической характеристики внешней тепловой сети;
• технических характеристик местных систем теплоснабжения.
При проектировании тепловых пунктов основным вопросом
является выбор между открытой и закрытой системой теплоснабжения и между зависимой и независимой схемой присоединения потребителей. Исторически сложилось так, что в Российской Федерации применяются две принципиально различные схемы теплоснабжения потребителей:
• открытая, с зависимым присоединением систем отопления
и вентиляции зданий и непосредственным водоразбором на нужды
горячего водоснабжения;
• закрытая, с независимым присоединением систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения потребителей через теплообменники.
В настоящее время наибольшее применение имеют зависимые схемы присоединения как более простые. В этом случае система отопления здания гидравлически связана с тепловой сетью и работает под давлением, близким давлению в обратной магистрали внешней сети. Циркуляция воды обеспечивается за счет разности давлений в подающем и обратном трубопроводе тепловой сети. Простейшей из зависимых является схема с непосредственным присоединением, при которой вода из тепловой сети без смешения поступает в систему отопления. Это возможно, если расчетные параметры систем теплоснабжения и отопления совпадают. Например, при работе системы теплоснабжения с максимальной температурой теплоносителя 95°С.
В городских системах теплоснабжения температура теплоносителя, как правило, достигает 150°С. Поэтому большинство зданий подключено по зависимой схеме с элеватором, в котором теплоноситель из подающего трубопровода попадает в сопло, где из-за уменьшения диаметра резко увеличивается скорость потока при одновременном снижении давления, что обеспечивает подсос остывшего теплоносителя из обратного трубопровода и его смешение с более горячим теплоносителем. Работа элеватора выполняется за счет перепада давлений в системе теплоснабжения. Преимуществом этой схемы является низкая стоимость и высокая степень надежности элеватора как смесительного насоса.
Разность напоров теплоносителя перед тепловым пунктом была не менее 15 м вод. ст. Если это условие не выполняется, тогда снижается коэффициент смешения, что приводит к перерасходу сетевой воды и, следовательно, теплоты.
Большие возможности по регулированию отпуска теплоты имеют схемы присоединения систем отопления с насосами. Наиболее распространенной является схема включения насоса на перемычке между прямой и обратной трубами теплового пункта, что дает экономию электроэнергии. Установка насосов на прямой и обратной линии рекомендуется в случае необходимости создания дополнительной разности напоров для циркуляции воды в местных системах. Наличие насоса в схеме присоединения позволяет проводить более совершенное регулирование отпуска теплоты в систему теплоснабжения в зависимости от температуры наружного воздуха, по специально заданному временному графику с применением регуляторов расхода или частотных регуляторов электропривода насоса. Необходимым условиям для применения этих схем является применение компактных, надежных и бесшумных насосов.
При открытой системе теплоснабжения установки горячего водоснабжения присоединяются через смесители, регуляторы температуры воды. Экономичная и надежная работа таких пунктов возможна только при наличии надежной работы авторегулятора температуры воды.
Все преимущества открытой системы теплоснабжения сводятся к упрощению и удешевлению абонентских вводов потребителей и в меньшей степени - повышению долговечности внутридомовых систем горячего водоснабжения. Вместе с тем при открытой системе теплоснабжения стоимость источника теплоты увеличивается на 20-25% за счет усложнения системы водоподготовки. Одновременно возрастают эксплуатационные затраты, что обусловлено, во-первых, перерасходом воды, реагентов и электроэнергии на подготовку и подачу горячей воды потребителям, во-вторых, низкой надежностью открытых систем теплоснабжения вследствие высокой коррозийной активности теплоносителя. Это ведет к росту затрат, связанных с ликвидацией аварий, восполнением утечек и сливов теплоносителя, ремонтом и заменой сетей, арматуры и оборудования. Дополнительные потери возникают из-за невозможности в переходные периоды года поддерживать температуру теплоносителя менее 70°С при температурах воздуха выше 0°С, что ведет к «перетопу», т. е. необоснованному увеличению расхода теплоты на отопление зданий.
В связи с этим необходимо рассмотреть преимущества и недостатки закрытых систем теплоснабжения, в которых вода используется только как средство доставки теплоты и из сетей не отбирается. При проектировании тепловых пунктов для закрытой системы теплоснабжения основным вопросом является схема присоединения подогревателей горячего водоснабжения. Выбор схемы присоединения ГВС определяется расчетным расходом воды, режимом регулирования и производится на основании технико-экономического сравнения параллельной и смешанной схем. Данные схемы могут дополняться баками аккумуляторами, с помощью которых выравнивается график нагрузки горячего водоснабжения и обеспечивается резерв на случай непродолжительного перерыва теплоснабжения. Объем аккумуляторного бака должен быть равен 4-6-часовому расходу горячей воды. В этом случае расчет и выбор оборудования ведется по среднечасовому расходу горячей воды, и, следовательно, уменьшается поверхность нагрева подогревателей и стоимость теплового пункта.
В последнее время появилась возможность перехода на закрытую систему теплоснабжения с независимым присоединением и систем отопления зданий. В этом случае система отопления присоединяется к тепловой сети через поверхностный теплообменник. В качестве подогревателей в закрытых независимых системах рекомендуется устанавливать пластинчатые теплообменники, нагревающая поверхность которых состоит из набора пластин с каналами для прохода греющей и нагреваемой жидкостей. Пластины изготавливаются из нержавеющей стали и закрепляются между неподвижной и подвижной плитами или спаиваются. Необходимое число и параметры пластин определяются с помощью ЭВМ в соответствии с физическими свойствами, расходами и параметрами жидкостей. Пластины гофрированы, что способствует турбулизации потока. Поэтому пластинчатые теплообменники имеют высокий коэффициент теплопередачи, что обеспечивает теплообмен при разности температур в 3-5°. При одинаковой тепловой мощности пластинчатые теплообменники в 3-5 раз меньше по габаритам и в 6 раз по массе, чем кожухотрубные.
В связи с этим основным элементом современных систем теплоснабжения должны стать индивидуальные высокоэффективные тепловые пункты моноблочного исполнения. В состав этих блоков входят пластинчатые теплообменники, бесфундаментные и бесшумные насосные установки, контрольно-измерительные приборы, системы учета и автоматического регулирования теплоотпуска.Усложнение и удорожание оборудования индивидуальных тепловых пунктов закрытых независимых систем теплоснабжения компенсируется за счет экономии капитальных вложений и эксплуатационных затрат в других элементах системы. В частности, за счет упрощения схемы и уменьшения производительности системы водоподготовки можно на 20% снизить капитальные вложения в источник теплоснабжения. Благодаря гидравлической изолирован ности внешней и внутренней систем теплоснабжения обеспечивается стабильное качество горячей воды и высокий уровень комфортности отапливаемых помещений. Экономия теплоты за счет автоматического регулирования теплоотпуска может составить 15-20%. Существенно сокращается расход теплоносителя, так как прекращается непосредственный водоразбор из тепловой сети. Одновременно уменьшаются затраты на подготовку воды и перекачку теплоносителя.
Зависимость потребления теплоты от климатических условий требует постоянного и целенаправленного регулирования отпуска теплоты, что обеспечивает высокое качество и эффективность теплоснабжения потребителей.
Поэтому в системах теплоснабжения применяют три метода регулирования отпуска теплоты:
• качественное, при котором отпуск теплоты регулируется за
счет изменения температуры теплоносителя при постоянном его
расходе;
• количественное, когда отпуск теплоты регулируется изменением расхода теплоносителя при постоянной температуре;
• количественно-качественное, при котором измеряется как
температура, так и расход теплоносителя.
Для двухтрубных водяных тепловых сетей рекомендуется применять центральное качественное регулирование по отопительному графику, которое дополняется групповым регулированием в центральных (рис. 6.2) и индивидуальных тепловых пунктах, а также местным регулированием непосредственно у отдельных тепло-использующих установок потребителей. Центральное регулирование осуществляется в источнике теплоснабжения за счет изменения параметров теплоносителя. Групповое и местное регулирование должно осуществляться автоматически регуляторами расхода, давления, температуры и напора.
В основе регулирования отпуска теплоты лежит температурный график сети - зависимость температуры теплоносителя в прямой и обратной магистралях от температуры наружного воздуха. Этот график строится для преобладающей отопительной нагрузки, а затем корректируется в зависимости от требований других потребителей.
В основе всех расчетов по регулированию отпуска теплоты на отопление лежит три уравнения теплового баланса здания:
• количество теплоты, теряемое зданием;
• количество теплоты, передаваемое от приборов отопления к
воздуху;
• количество теплоты, передаваемое от теплоносителя приборам отопления.
Для поддержания постоянной температуры внутри помещений при изменении температуры наружного воздуха необходимо соблюдать тепловое равновесие
Зависимость между температурами воды в подающих трубопроводах тепловой сети и местных систем, подсоединенных через смесительное устройство, устанавливается расчетным коэффициентом смешения
Групповое и местное регулирование всех видов тепловой нагрузки рекомендуется проводить количественным методом. В качестве импульса для регулирующего устройства следует использовать температуру наружного или внутреннего воздуха отапливаемых помещений. Дополнение центрального качественного регулирования отпуска теплоты групповым (местным) обеспечивает комфортность проживания и экономию энергии в системах теплоснабжения.
Нарушение режима отпуска теплоты, как правило, проявляется в отклонении температуры воды в подающей линии тепловой сети от расчетных значений. Это приводит к изменению температуры в подающем и обратном трубопроводах отопительной системы и, следовательно, температуры воздуха в отапливаемых помещениях
В результате нарушается тепловлажностный режим эксплуатации ограждающих конструкций зданий, что проявляется в увеличении влажности строительных материалов, глубине промерзания конструкций, повышении теплопроводности материалов и росте теплопотерь здания в 1,5-2 раза. Кроме того, замерзание и оттаивание влаги в порах строительных материалов ведет к ускоренному физическому износу и сокращению долговечности ограждающих конструкций зданий. Чем больше переходов через 0°С, выше скорость замерзания и ниже температура, тем больше напряжения в материале и меньше срок службы ограждающих конструкций здания.
При проектировании тепловых сетей решаются следующие вопросы:
• рациональной трассировки с учетом размещения источников и потребителей теплоты;
• гидравлического и теплового расчета с учетом расчетных
тепловых нагрузок и расходов воды в тепловой сети;
• выбора метода и типа прокладки тепловых сетей.
Для разработки схемы теплоснабжения необходимо подготовить план города с указанием источников теплоты, нумерацией кварталов и условным обозначением перспективных максимально-часовых расходов теплоты потребителями района. Источник тепла должен размещаться по возможности в промышленной зоне или за городской чертой с учетом господствующих ветров. Вместе с тем источник тепла должен быть расположен как можно ближе к центру тепловых нагрузок. В этом случае радиус действия тепловых сетей будет кратчайшим, а расходы на транспортировку будут минимальными.
Тепловые сети, соединяющие источник теплоты с потребителями, подразделяются следующим образом:
• магистральные — главные теплопроводы от источника теплоты до каждого микрорайона или крупного потребителя;
• распределительные - межквартальные, ответвляющиеся от
магистральных тепловых сетей и обеспечивающие теплотой отдельные кварталы города, ЦТП и предприятия средней величины;
• внутриквартальные - тепловые сети, отходящие от распределительных или магистральных сетей, ЦТП и заканчивающихся в
индивидуальных тепловых пунктах (ИТГТ) потребителей.
При выборе трассы тепловых сетей следует учитывать ряд технико-экономических рекомендаций:
• прокладка тепловых сетей должна совмещаться с другими
инженерными сетями города;
• трассы магистральных сетей должны быть максимально короткими и проходить вблизи центров тепловых нагрузок;
• тепловые сети должны быть дешевыми в сооружении и надежными в эксплуатации, а их прокладка и архитектурное оформление должны отвечать требованиям ремонтопригодности, безопасности движения и эстетического восприятия.
После разработки тепловой карты города составляется схема гидравлического расчета тепловой сети (рис. 6.3), на которой в произвольном масштабе изображаются источник теплоты, трассы магистральных, распределительных и внутриквартальных сетей. Все рас четные участки тепловой сети нумеруют в направлении от источника к потребителям. Расчетным считается участок трубопровода между двумя смежными ответвлениями. Далее на схему наносят в виде флажков значения тепловых нагрузок (Q, Гкал/ч), расхода (G, т/ч) и скорости {V, м/с) теплоносителя, а также длину расчетного участка (/, м) и удельные потери давления в трубопроводе (ЛЯ, Па/м).
В задачу гидравлического расчета тепловых сетей входит:
• определение диаметров трубопроводов, потерь давления и
конечных параметров теплоносителя в различных точках сети при
заданных расходах и начальных параметрах теплоносителя;
определение пропускной способности трубопроводов, падения давления в сети при известном диаметре трубопроводов и заданной потере давления.
Гидравлический расчет радиальных тупиковых сетей выполняется при помощи номограмм и таблиц, а сложных и кольцевых - на ЭВМ по специальным программам. Критерием для определения оптимального диаметра тепловых сетей являются удельные потери давления и скорость движения воды в трубопроводах.
Гидравлический расчет выполняется в следующей последовательности:
• выбирается основная расчетная магистраль до наиболее
удаленного потребителя;
• принимаются удельные потери давления на трение для магистральных сетей А/г < 8 кг/(м -м);
• по таблицам (номограммам) для гидравлического расчета
определяются диаметры трубопроводов и уточняются действительные удельные потери давления на трение и скорость по участкам
основной расчетной магистрали, которая не должна превышать V =
= 2,5...3 м/с.
Результаты гидравлического расчета представляются в табличной форме, на расчетной схеме и в виде пьезометрического графика (рис. 6.4). Они являются исходной базой для:
• определения объема работ и капитальных вложений в тепловые сети;
• выяснения условий и режимов эксплуатации тепловых сетей;
• установления характеристик и выбора сетевых и подпиточных насосов;
• определения схем подключения индивидуальных тепловых
пунктов потребителей.
Тепловой расчет выполняется с целью определения тепловых потерь, падения температуры теплоносителя и выбора конструкции тепловой изоляции теплопровода. При расчете потерь теплоты необходимо учитывать: способ прокладки, глубину заложения, температуру и свойства грунта, расстояние между трубопроводами, температуру теплоносителя.
Тепловые сети - это инженерные сооружения, которые включают в себя изолированные трубопроводы, опоры, компенсаторы, запорно-регулирующую арматуру, контрольно-измерительную аппаратуру, каналы, камеры и павильоны, дюкеры, мачты и эстакады, насосные и дренажные станции.
Существующие способы прокладки тепловых сетей можно разделить на три группы:
1) надземная;
2) подземная в каналах (коллекторах);
3) бесканальная в грунте.
Надземную прокладку тепловых сетей выполняют на низких или высоких опорах, мачтах и эстакадах, а также по пролетам строений мостов и наружным стенам промышленных зданий. В конструктивном отношении надземная прокладка теплопроводов является наиболее простой, доступной для профилактического осмотра и ремонта. Для наземной прокладки теплопроводов используют низкие, отдельно стоящие опоры высотой 0,9-1,2 м или мачты требуемой высоты (6,0-8,4 м) в виде железобетонных стоек.
Подземная прокладка тепловых сетей выполняется открытым способом в траншеях или каналах. В водонасыщенных грунтах тепловые сети рекомендуется прокладывать в каналах или коллекторах. Различают непроходимые, полупроходимые (Я < 1600 мм) и проходные (Н > 1600 мм) каналы. Наибольшее распространение получила прокладка тепловых сетей в непроходных каналах. Канал защищает теплопроводы от механического воздействия, препятствует проникновению влаги и электрохимическому взаимодействию с окружающей средой. Однако каналы надежно защищают трубопроводы только при устройстве гидроизоляции и эффективного попутного дренажа. Отсутствие попутного дренажа или отказы в его работе приводят к периодическому (сезонному) подтоплению каналов, разрушению изоляционного слоя и выходу из строя теплопроводов.
Современные строительные конструкции тепловых сетей - каналы, камеры, опоры, эстакады, колодцы дренажных устройств -выполняются из сборного железобетона, что удешевляет изготовление и монтаж. Так, разработаны три типа непроходных каналов: КЛ, состоящий из лотка и плиты; КЛп - плиты днища и лотка; КЛс -из двух лотков. Полупроходные каналы собираются из днищ, стеновых блоков и плит перекрытия.
В сухих грунтах более целесообразной является бесканальная прокладка тепловых сетей, которая обеспечивает сокращение земляных и строительно-монтажных работ, экономию сборного железобетона, снижение трудоемкости строительных работ и, следовательно, уменьшение сметной стоимости строительства на 20-25% по сравнению с канальной.
Для тепловых сетей применяют трубы из углеродистых и низколегированных сталей. Выбор марки стали для труб производится в зависимости от давления и температуры теплоносителя. В строительстве тепловых сетей с давлением до 1,6 МПа (< 16 кг/см") и температурой до ЗОО°С применяют электросварные трубы из стали ВСтЗсп5 с диаметром условного прохода Dy 50, 80, 100, 120, 150+500 мм с шагом 50 мм, Dy 600-rl 000 мм с шагом 100 мм, Dy 1200 и 1400 мм.
Трубы и фасонные части теплопроводов соединяются электросваркой. Для соединения трубопроводов с арматурой применяют соединительные части (фитинги) с резьбовыми соединениями или фланцы. Трубопроводная запорная и регулирующая арматура (задвижки, вентили, клапаны) для тепловых сетей применяются преимущественно стальные с ручным и механическим приводом. Арматура с ручным приводом управляется вращением маховика, насажанного на шпиндель, или через редуктор. Приводная арматура снабжается электроприводом.
Для укладки трубопроводов тепловых сетей применяют подвижные и неподвижные опоры. Подвижные опоры в зависимости от способа прокладки и диаметров труб могут быть скользящими, нартовыми и др. При подземной прокладке трубопроводов в непроходных каналах используют скользящие опоры на бетонных подушках, при надземной - катковые. Неподвижные опоры закрепляют отдельные участки, точки трубопровода и воспринимают усилия, возникающие при тепловых удлинениях. Как правило, неподвижные опоры устанавливаются в камерах для фиксации положения арматуры и в местах ответвлений трубопроводов, а также на прямых участках для обеспечения правильной работы компенсаторов тепловых удлинений.
Если в трубопроводах не будет компенсации температурных удлинений, тогда при нагревании в трубах могут возникнуть опасные для прочности напряжения. Для компенсации температурных удлинений трубопроводов используются естественные повороты, специальные П-образные, одно- и двухсторонние сальниковые, линзовые и сильфонные компенсаторы.
Для защиты трубопроводов от воздействия окружающей среды и снижения потерь теплоты применяются специальные строительно-изоляционные конструкции. Они подразделяются на следующие основные типы:
1) набивные;
2) оберточные (изоляция под сетку);
3) сборные (из скорлуп и сегментов);
4) мастичные;
5) засыпные (минеральные и органические);
6) литые (индустриально-монолитные).
В конструкцию входят:
1) антикоррозионный слой из стеклоэмали, кремнийорганических и других красок, наносимый непосредственно на поверхность труб;
2) основной слой тепловой изоляции из материалов, обладающих низкой теплопроводностью (минеральная вата, битумоперлит, армопенобетон, пенопо-лиуритан и др.);
3) покровный слой (гидрозащитное покрытие) из рулонных материалов (изола, бризола и др.), полимерной пленки, стеклоткань на битуморезиновой или битумополимерной мастике, а также трубы из полиэтилена низкого давления. Например, трубопроводы с изоляцией из битумоперлита имеют защитное покрытие из стеклоэмали, теплоизоляцию из битумоперлита и гидрозащитное покрытие из экструдированной полимерной оболочки толщиной 0,5-1,5 мм из полиэтилена. Для гидроизоляции труб с теплоизоляцией из армопенобетона применяют покрытия из бризоля (изола) и стеклоткань на битумополимерной мастике.
Наиболее надежными гидрозащитными покрытиями являются трубы из полиэтилена низкого давления и кожух из оцинкованной стали. Из всех теплоизоляционных материалов лучшими защитными свойствами обладает пенополиуритан, теплопроводность которого примерно в 3 раза меньше теплопроводности армопенобетона. Поэтому будущее за теплопроводами в защитной полиэтиленовой трубе с теплоизоляцией из пенополиуритана, расчетный срок службы которых 25 лет, что на 10 лет больше гарантии завода-изготовителя армопенобетонных изоляционных конструкций трубопроводов тепловых сетей.
Стоимость сооружения тепловых сетей определяется сметно-финансовым расчетом, учитывающим вид прокладки, глубину заложения, стоимость земляных, монтажных и изоляционных работ, а также испытаний с учетом накладных расходов. При укрупненных технико-экономических расчетах допускается определение объема капитальных вложений по удельным капительным вложениям (&гС) и материальной характеристике тепловой сети (Мтс)
Важнейшими технико-экономическими показателями работы тепловой сети являются:
• тепловые потери, которые определяются расчетом или по
результатам тепловых испытаний и не должны превышать 5% годового объема отпуска теплоты;
• расход воды, связанный с восполнением непроизводительных
утечек и сливов воды в системе (не более 0,25% объема сети в час);
• расход энергии на перекачку теплоносителя, который зависит от параметров теплоносителя, гидравлического и теплового ре
жима эксплуатации тепловых сетей, совершенства сетевой насос
ной установки и колеблется от 8 до 16 кВтч/Гкал;
себестоимость транспорта теплоты, которая складывается из
следующих составляющих: 1) отчислений на амортизацию основных
фондов; 2) расходов на обслуживание сетей (заработная плата персонала с начислениями); 3) расходов на текущий ремонт; 4) стоимости
восполнения утечек теплоносителя; 5) стоимости тепловых потерь;
6) затрат на перекачку теплоносителя и 7) прочих расходов.