Передача тепловой энергии

Выработанная на ТЭС или в котельных тепловая энергия пере­дается потребителям по тепловым сетям, основой которых являют­ся трубопроводы. Классификация теплосетей приведена на рис.2.4. Для теплофикации (обогрева зданий и помещений) преимуществен­ное распространение имеют системы горячего водоснабжения. Вода имеет большую, чем пар аккумулирующую способность, чем обеспе­чивается большая дальность теплоснабжения. Вода безопаснее па­ра в аварийных ситуациях.Водяные системы позволяют организо­вать централизованное регулирование отпуска тепла. Системы па­рового теплоснабжения имеют более высокие параметры теплоноси­теля, поэтому зачастую они предпочтительней водяных систем для промышленных потребителей. Отдельные промышленные потребители тепла вообще используют только пар.

По количеству труб наиболее просты и экономичны однотрубные системы. Но они пригодны лишь там, где теплоноситель полностью используется потребителем. Наиболее распространены двухтрубные системы с подающим и обратным трубопроводами. В многотрубных сетях выполняется несколько подающих труб с разными потенциа­лами теплоносителя и общая обратная труба.

Наземная прокладка трубопроводов проще и дешевле, но воз­можна только при наличии свободной территории. Обычно по трассе прокладки есть подземные участки, например, в черте города, и наземные, например, на территории ТЭЦ и промышленного потребителя.

Рис.2.4. Классификация теплосетей.

Радиальные схемы прокладки теплосетей просты и дешевы, но уступают кольцевым по надежности и маневренности.

Участки прокладки теплосетей разделяют следующим образом: магистральные - от источника тепла, например, от ТЭЦ до ввода в микрорайоны, жилые кварталы или на предприятия; распределительные- от магистральных сетей до отдельных зданий или цехов; ответвительные - к отдельным зданиям или цехам до узлов присо­единения к ним систем теплоиспользования отдельных потребите­лей. Примеры прокладки трубопроводов приведены на рис.2.5

При прокладке в земле наиболее прост бесканальный способ. Таким способом выполняется примерно 6% теплосетей. В грунте подготавливают траншею 1, на дне которой устраивают бетонную подготовку 2,например, плиту. На песчаную подсыпку 3 опускается стальная труба 4. Для антикоррозийной и тепловой изоляции тру­ба покрывается эпоксидной смолой, стеклотканью, битумом, пропи­танной специальным составом лентой, затем минеральным покрыти­ем, мастикой, волокнистыми материалами. Сверху труба засыпается грунтом 5.

Прокладка в железобетонном непроходном канале производится примерно в 80% случаев. Она позволяет улучшить эксплуатационные качества теплосетей за счет вентиляции (естественной или ис­кусственной через специальные колодцы на трассе), отвода вла­ги, установки контрольных и регистрирующих аппаратов.

В проходных каналах, по габаритам позволяющих находиться в
них человеку, обслуживание и ремонт теплосетей производится без
раскопки грунта и без обязательного отключения потребителей.
Такая прокладка используется для особо ответственных потребителей­
тепла (около 4% сетей).

Примерно 10% теплосетей прокладывается наземным способом, например, на мачтах (рис.2.5.в.). Отсутствие железобетонных блоков 6,

предохраняющих трубопровод при подземной прокладке от воздействия грунтовых вод и химических активных элементов ком­пенсируется при этом за счет дополнительного уплотненного по­крытия труб, проложенных на открытом воздухе.

Рис.2.5. Прокладка трубопроводов:

а- бесканальная; б- в непроходном канале; в- надземная прокладка на мачтах.

Тепловые сети в целом, особенно магистральные, являются слож­ным и ответственным сооружением. Кроме непосредственно труб они включают в себя колодцы для приборов, арматуры и обслуживания; сальниковые и П-образные компенсаторы температурной и иной деформации; скользящие опоры; дренажные системы и многое другое.

Особо важное значение с точки зрения эффективности теплопередачи имеет изоляция. До настоящего время наиболее широко применялась минеральная вата с гидроизоляцией. На практике герметизация теплоизоляции от попадании влаги малоэффективна. Оболочки, выполненные из различных материалов (изола, бризола, гидроизола, рубероида и др.) не являются абсолютно герметичным.

Отверстия в оболочке образуются как при изготовлении так и при монтаже. Они появляются в процессе эксплуатации из-за ускоренного старения под действием температурно-влажностных факторов. Поэтому срок их службы по данным Академии коммунального хозяйства составляет: рубероид 2-3 года, стеклорубероид 3-4года, штукатурка асбестоцементная 4-5 лет.

Теплопотери при увлажнении теплоизоляции значительно возрастают. Существенное улучшение технико-экономических показателей обеспечивает применение изоляции из пенополиуретана (см.табл.3.1).

Таблица 3.1. Результаты расчетов тепловых потерь (Вт/п.м) для режима 95-70°С

Диаметр трубы, мм	Минеральная вата (толщина изоляции 50мм)	Пенополиуретан (толщина теплоизоляции по ГОСТ 30732-2001)
Абсолютно сухая	Влажность 20%
п/т	о/т	п/т	о/т	п/т	о/т
	19,5	14,6	78,6		15,4	11,3
	22,9	16,5			19,5	14,5
	25,2	18,1	92,3	42,9	20,2	14,9
	28,3	20,2	99,7	45,2	22,8	16,2
	32,4	22,9	108,9	47,8	22,5	16,8
	36,4	25,6	117,9	50,2	25,9
	45,2	31,2	137,3	54,4	32,5

Примечание: п/т – прямой трубопровод; о/т – обратный трубопровод

Практика показывает, что применение пенополиуретановой теплоизоляции в гидроизолирующей оболочке снижают тепловые потери в несколько раз. Долговечность теплоизоляции увеличивается до 30 лет и более.