Что такое способ присоединения системы горячего водоснабжения

ПРИСОЕДИНЕНИЕ СИСТЕМ К ТЕПЛОВЫМ СЕТЯМ

В зависимости от способа присоединения систем горячего водоснабжения к тепловым сетям различают закрытые и открытые системы теплоснабжения. В закрытых системах трубопроводы горячего водоснабжения присоединяют к тепловым сетям через водоводяные теплообменники, в которых происходит нагрев воды для горячего водоснабжения. В открытых системах теплоснабжения вода для горячего водоснабжения отбирается непосредственно из тепловой сети, поэтому требуется оборудовать тепловые станции мощными источниками воды и организовывать на них водоподготовку, что ограничивает применение этой прогрессивной системы теплоснабжения.

В открытой системе вода для горячего водоснабжения забирается из подающего и обратного трубопроводов тепловой сети и смешивается в терморегуляторе (рис. 1.7). В качестве терморегулятора обычно используют приборы ТРЖ или ТРД конструкции ОРГРЭС. В результате смешивания обоих потоков давление воды за терморегулятором близко к давлению воды в обратном трубопроводе, поэтому для осуществления циркуляции в в системе горячего водоснабжения циркуляционный трубопровод подключается (рис. 1.7, а) к обратному трубопроводу тепловой сети за местом отбора воды и после дроссельной шайбы. Диаметр шайбы выбирается из расчета создания на ней сопротивления, соответствующего потерям давления в системе горячего водоснабжения.

При давлении в обратном трубопроводе тепловой сети, недостаточном для подачи воды в систему горячего водоснабжения, на трубопроводе горячей воды после терморегулятора устанавливают повысительно-циркуляционный насос (рис. 1.7,6), который выполняет функции подпиточного насоса системы отопления с независимым присоединением.

При недостаточной мощности источника водоснабжения на тепловой станции и для снижения температуры воды, возвращаемой на станцию, в г. Свердловске, применяют комбинированную схему присоединения систем горячего водоснабжения (рис. 1.8,а), при которой на тепловых пунктах часть воды забирается из городской водопроводной сети. Эту воду сначала нагревают в водонагревателе теплоносителем из обратного трубопровода системы отопления, а затем смешивают с водой из подающего трубопровода теплосети. Строительство теплового пункта для такой схемы требует больших капитальных затрат, чем для схемы с непосредственным водоразбором, но меньших, чем для закрытой схемы. По данным Теплосети «Свердловэнерго» внедрение комбинированной схемы позволяет уменьшить объем водоподготовки на станции на 35—40 %, а также снизить расход электроэнергии на перекачку теплоносителя на 20%.

При значительных отборах воды на горячее водоснабжение из подающего трубопровода, как правило, сокращается расход сетевой воды, поступающей в систему отопления, что приводит к разрегулировке последней и непрогревам отдельных помещений. Для устранения этого недостатка Теплосетью «Волгоградэнерго» предложено на тепловых пунктах устанавливать предвключенные водонагреватели горячего водоснабжения (см. рис. 1.8,б). Воду на горячее водоснабжение в течение всего отопительного периода отбирают только из обратного трубопровода и при необходимости догревают до заданной температуры в водонагревателях сетевой воды из подающего трубопровода. При этом неблагоприятное влияние водоразбора из тепловых сетей на работу систем отопления сводится к минумуму, так как с возрастанием нагрузки расход сетевой воды, циркулирующей в системе отопления, увеличивается. Снижение температуры сетевой воды, поступающей в систему отопления, должно компенсироваться повышением температуры воды в, подающем трубопроводе тепловой сети по сравнению с требуемой по отопительному графику.

Непосредственный водоразбор из тепловой сети позволяет создать принципиально новую однотрубную систему теплоснабжения, в которой вся вода, прошедшая систему отопления, используется для горячего водоснабжения или на технологические нужды (см. рис. 1.8, в). Преимуществом однотрубного теплоснабжения является то, что благодаря отсутствию обратной трубы в два раза уменьшается расход труб, а следовательно, и стоимость тепловых сетей. Основная трудность при эксплуатации указанных систем возникает из-за необходимости вы-J равнить расходы воды на отопление и горячее водоснабжение. При расчетной температуре сетевой воды 150 °С расход воды на отопление для климатических условий] Москвы примерно в два раза больше расхода воды на горячее водоснабжение (на одного жителя суточный расход воды на отопление 230—270 л, на горячее водоснабжение 105—130 л), поэтому применение однотрубной системы теплоснабжения требует повышения расчетной температуры сетевой воды до 180—200 °С и наличия баков-аккумуляторов горячей воды. При этом расхождение баланса по расходу воды будет незначительным и слив минимальным.

По данным МИСИ им. В. В. Куйбышева, стоимость открытой системы теплоснабжения составляет 76,5, однотрубной— 45,8% стоимости закрытой системы теплоснабжения. Однако, несмотря на перспективность и экономичность однотрубной системы теплоснабжения, она не нашла широкого применения из-за расхождения расходов воды на отопление и горячее водоснабжение. Особенно эффективно ее применение при сверхдальней транспортировке тепла и в южных районах, где отопительная нагрузка сравнительно невелика и для исключения слива не требуется завышенных параметров теплоносителя.

В Москве была выполнена опытная проверка так называемой «полуторной» системы: однотрубная система в котельной до ДТП и двухтрубная система с непосредственным водоразбором в квартале. Для выравнивания нагрузки горячего водоснабжения в ДТП был установлен бак-аккумулятор. Проверка показала, что при расчетной температуре теплоносителя 200 °С слив начинается только при температуре наружного воздуха tex<—12°С.

Схемы присоединения водонагревателей горячего водоснабжения в закрытой системе теплоснабжения показаны на рис. 1.9—1.12. В связи с резко переменным графиком водопотребления обязательным условием подключения водонагревателей горячего водоснабжения является оборудование их регуляторами температуры горячей воды. Параллельную (рис. 1.19) и двухступенчатую смешанную (см. рис. 1.10) схемы применяют при независимом регулировании нагрузок отопления и горячего водоснабжения. Расчетный расход сетевой воды для нужд горячего водоснабжения определяют (при отсутствии аккумуляторов горячей воды) по максимальной часовой нагрузке. При работе по этим схемам наблюдаются значительные колебания расхода сетевой воды на горячее водоснабжение из-за неравномерности потребления горячей воды в течение суток (при отсутствии на вводе баков-аккумуляторов) и сезонной неравномерности расхода сетевой воды на горячее водоснабжение (с понижением наружной температуры растет температура воды в тепловой сети, а следовательно, и расход сетевой воды на горячее водоснабжение сокращается). Для сохранения стабильного расхода воды в системе отопления перед элеватором устанавливают регулятор. Параллельную схему применяют, если расход теплоты на горячее водоснабжение значительно превышает расход теплоты на отопление. Смешанную схему применяют при нагрузке горячего водоснабжения соизмеримой с расходом тепла на отопление с целью использования теплоты воды, прошедшей систему отопления, и одновременного снижения ее температуры.

Для предвключенной и последовательной двухступенчатой схем (см. рис. 1.9 и 1.11) присоединения водонагревателей расчетный расход сетевой воды на абонентский ввод определяют по среднему, а не максимальному расходу теплоты на горячее водоснабжение.

Неравномерность потребления теплоты системой горячего водоснабжения вызывает изменение температуры воды, поступающей в системы отопления, поскольку регулятор расхода, установленный на перемычке вокруг предвключенного системе отопления водонагревателя, поддерживает постоянный расход сетевой воды на вводе. В часы максимального водоразбора система отопления недополучает теплоты, а в часы водоразбора ниже среднего уровня она, наоборот, получает теплоты больше необходимого. В делом за сутки система отопления получает свою норму расхода теплоты, и, как показали выполненные во Всесоюзном теплотехническом институте (ВТИ) и МНИИТЭПе исследования, колебания температуры в отапливаемых помещениях не превышают 1 °С. Это объясняется аккумулирующей способностью здания и системы отопления, а также тем, что в часы максимального водоразбора в квартирах имеются наибольшие бытовые тепловыделения.

При соотношении среднего расхода теплоты на горячее водоснабжение к расчетному на отопление 0,3 (а по максимальным величинам 0,7—0,9) расчетный расход сетевой воды на горячее водоснабжение при двухступенчатой последовательной схеме будет меньше, чем при смешанной схеме, в 2 раза и в 3,2 раза, чем при параллельной схеме (предвключенная схема применяется при меньшей доле нагрузки горячего водоснабжения).

Однако при применении последовательных схем в условиях центрального регулирования отпуска теплоты по отопительному графику нарушается необходимое соответствие. между подачей теплоты на отопление и тепло- потерями зданий, что вызывается сезонной неравномерностью расхода сетевой воды на горячее водоснабжение (отмеченной при описании смешанной схемы). Поскольку расход сетевой воды на абонентский ввод поддерживается постоянным, избыток его с понижением наружной температуры поступает в систему отопления, вызывая перегрев отапливаемых помещений. Поэтому в районах, в которых кроме отопления имеется горячее водоснабжение, следует использовать повышенный график, при котором расход теплоты на горячее водоснабжение компенсируется не расходом сетевой воды, а повышением температуры воды в подающем трубопроводе по сравнению с предусмотренной отопительным графиком (см. в гл. 3). При этом обеспечивается расход на горячее водоснабжение без дополнительного (или с незначительным увеличением) расхода воды в тепловой сети по сравнению с расчетным расходом на отопление и устраняется сезонный перерасход теплоты. Таким образом применение икледовательной двухступенчатой схемы присоединении водонагревателей горячего водоснабжения при теплоты по повышенному температурному графику позволяет значительно увеличить пропускную способность существующих тепловых сетей или снизить удельную стоимость проектируемых наружных сетей.

В последнее время находит все большее применение смешанная схема с ограничением максимального расходы сетевой воды, также дающая возможность использовать теплоаккумулирующую способность отапливаемых зданий и систем отопления для устранения влияния неравномерности потребления теплоты системами горячего водоснабжения на работу тепловой сети. В отличие от обычной смешанной схемы в этой схеме регулятор расхода устанавливают не перед системой отопления, а на иноде до места отбора сетевой воды на II ступень водонагревателя горячего водоснабжения (см. рис. 1.12). Регулятор поддерживает расход воды не выше заданного. С ростом водоразбора регулятор температуры раскроется, увеличивая расход сетевой воды через II ступень. Но увеличение этого расхода произойдет не за счет повышения общего расхода сетевой воды (так как регулятор-ограничитель не пропустит больший расход), а за счет сокращения расхода сетевой воды на отопление, что делает эту схему равноценной с последовательной по расчетному расходу сетевой воды. Постоянный расход воды в системах отопления обеспечивается работой циркуляционного насоса и дифференциального регулятора давления.

В системах горячего водоснабжения эффективно применение аккумуляторов горячей воды. Выравнивая графики тепло- и водопотребления, они позволяют в 3— 4 раза уменьшить площадь поверхности нагрева водонагревателей горячего водоснабжения, а при параллельной и смешанной схемах значительно сократить расход сетевой воды. Возможно использование либо открытых (рис. 1.13,а), либо закрытых (рис. 1.13,6) баков-аккумуляторов горячей воды. При открытых базах кроме уменьшения площади поверхности нагрева водонагревателей снижается пиковое водопотребление из городской водопроводной сети. Верхнее расположение бака предпочтительнее из-за частичной деаэрации воды, что ослабляет процессы внутренней коррозии в системах горячего водоснабжения. Для обеспечения постоянного расхода воды через водонагреватель при верхнем расположении бака в системе на трубопроводе холодной воды устанавливают регулятор расхода.

В схеме с закрытым аккумулятором бак имеет более сложную конструкцию, так как он рассчитывается на повышенное давление. Роль авторегулятора, поддерживающего постоянный расход местной воды через водонагреватель, в этой схеме выполняет циркуляционный насос. Если сумма расхода воды из водопровода и циркуляционной линии меньше установленной подачи насоса, то недостающая часть воды забирается из аккумулятора (зарядка), если больше, то излишняя часть, наоборот, вытесняет воду из аккумулятора (разрядка). Объем бака для жилого дома должен в 4—6 раз превышать средний часовой расход горячей воды.

Уменьшить площадь поверхности нагрева водонагревателей возможно, если сократить хотя бы пиковый расход теплоты в часы максимального водоразбора. Это достигается применением емких теплообменников водоснабжения, позволяющих одновременно осуществлять естественную циркуляцию в местной системе. Причем в I ступени следует сохранить скоростные водонагреватели (рис. 1.13,в), так как в случае объединения I и II ступени ночью при отсутствии водоразбора вода и I системы отопления будет охлаждать воду в водонагревателе горячего водоснабжения.

Источник

ООО Свой Мастер & PoliStyle

Статьи:

Схемы подключения ГВС к тепловым сетям

Закрытые тепловые сети

Системы горячего водоснабжения присоединяются к тепловой сети через водо-водяные теплообменники. В двухтрубных сетях при одновременном присоединении систем отопления и горячего водоснабжения применяют несколько схем включения подогревателей: предвключенную, параллельную, двухступенчатую последовательную, двухступенчатую смешанную, двухступенчатую смешанную с ограничителем расхода. В ряде случаев необходима установка баков-аккумуляторов для выравнивания нагрузки горячего водоснабжения, а также, как резерв, на случай перерыва в подаче теплоносителя. Резервные баки устанавливаются в гостиницах с ресторанами, банях, прачечных, для душевых сеток на производстве и т.д. Поэтому параллельная схема может быть без аккумулятора, с нижним баком-аккумулятором и с верхним баком-аккумулятором.

Параллельная схема включения подогревателя горячего водоснабжения

Схему применяют, когда Q max _гвс/Q_o ?1. Расход сетевой воды на абонентский ввод определяется суммой расходов на отопление и ГВС. Расход воды на отопление является величиной постоянной и поддерживается регулятором расхода РР. Расход сетевой воды на ГВС – величина переменная. Постоянная температура горячей воды на выходе из подогревателя поддерживается регулятором температуры РТ в зависимости от ее расхода.

Схема имеет простую коммутацию и один регулятор температуры. Подогреватель и тепловая сеть рассчитываются на максимальный расход ГВС. В этой схеме теплота сетевой воды используется недостаточно рационально. Не используется теплота обратной сетевой воды, имеющая температуру 40 – 60 о С, хотя она позволяет покрыть значительную долю нагрузки ГВС, и поэтому имеет место завышенный расход сетевой воды на абонентский ввод.

Схема с предвключенным подогревателем горячего водоснабжения

В этой схеме подогреватель включается последовательно по отношению к подающей линии тепловой сети. Схема применяется, когда Q max _гвс/Q_o max _гвс/Q_o? 0,6. Выбор схемы зависит от графика центрального регулирования отпуска теплоты: повышенный или отопительный.

Преимуществом последовательной схемы по сравнению с двухступенчатой смешанной является выравнивание суточного графика тепловой нагрузки, лучшее использование теплоносителя, что приводит к уменьшению расхода воды в сети. Возврат сетевой воды с низкой температурой улучшает эффект теплофикации, т.к. для подогрева воды можно использовать отборы пара пониженного давления. Сокращение расхода сетевой воды по этой схеме составляет (на тепловой пункт) 40% по сравнению с параллельной и 25% — по сравнению со смешанной.

Недостаток – отсутствие возможности полного автоматического регулирования теплового пункта.

Двухступенчатая смешанная схема с ограничением максимального расхода воды на ввод

Она получила применение и позволяет также использовать теплоаккумулирующую способность зданий. В отличие от обычной смешанной схемы регулятор расхода устанавливается не перед системой отопления, а на вводе до места отбора сетевой воды на вторую ступень подогревателя.

Он поддерживает расход не выше заданного. С ростом водоразбора регулятор температуры РТ откроется, увеличив расход сетевой воды через вторую ступень подогревателя горячего водоснабжения, при этом сокращается расход сетевой воды на отопление, что делает эту схему равноценной с последовательной схемой по расчетному расходу сетевой воды. Но подогреватель второй ступени включен параллельно, поэтому поддержание постоянного расхода воды в системе отопления обеспечивается циркуляционным насосом (элеватор применять нельзя), и регулятор давления РД будет поддерживать постоянным расход смешанной воды в системе отопления.

Открытые тепловые сети

Схемы присоединения систем ГВС значительно проще. Экономичная и надежная работа систем ГВС может быть обеспечена лишь при наличии и надежной работе авторегулятора температуры воды. Отопительные установки присоединяются к тепловой сети по тем же схемам, что и в закрытых системах.

а) Схема с терморегулятором (типовая)

Вода из подающего и обратного трубопроводов смешивается в терморегуляторе. Давление за терморегулятором близко к давлению в обратном трубопроводе, поэтому циркуляционная линия ГВС присоединяется за местом отбора воды после дроссельной шайбы. Диаметр шайбы выбирается из расчета создания сопротивления, соответствующего перепаду давления в системе горячего водоснабжения. Максимальный расход воды в подающем трубопроводе, по которому определяется расчетный расход на абонентский ввод, имеет место при максимальной нагрузке ГВС и минимальной температуре воды в тепловой сети, т.е. при режиме, когда нагрузка ГВС целиком обеспечивается из подающего трубопровода.

б) Комбинированная схема с водоразбором из обратной линии

Схема предложена и реализована в Волгограде. Применяется для снижения колебаний переменного расхода воды в сети и колебаний давления. Подогреватель включается в подающую магистраль последовательно.

Вода на горячее водоснабжение берется из обратной линии и при необходимости догревается в подогревателе. При этом сводится к минимуму неблагоприятное влияние водоразбора из тепловой сети на работу систем отопления, а снижение температуры воды, поступающей в систему отопления, должно быть компенсировано повышением температуры воды в подающем трубопроводе теплосети по отношению к отопительному графику. Применяется при соотношении нагрузок ?_ср = Q ср _гвс/Q_o > 0,3

в) Комбинированная схема с отбором воды из подающей линии

При недостаточной мощности источника водоснабжения на котельной и для снижения температуры обратной воды, возвращаемой на станцию, применяют эту схему. Когда температура обратной воды после системы отопления примерно равна 70?С, водоразбора из подающей линии нет, горячее водоснабжение обеспечивается водопроводной водой. Такая схема применяется в городе Екатеринбурге. По их данным схема позволяет уменьшить объем водоподготовки на 35 — 40% и снизить расход электроэнергии на перекачку теплоносителя на 20%. Стоимость такого теплового пункта больше, чем при схеме а), но меньше, чем для закрытой системы. При этом теряется основное преимущество открытых систем – защита систем горячего водоснабжения от внутренней коррозии.

Добавка водопроводной воды будет вызывать коррозию, поэтому циркуляционную линию системы ГВС нельзя присоединять к обратному трубопроводу тепловой сети. При значительных отборах воды из подающего трубопровода сокращается расход сетевой воды, поступающей в систему отопления, что может привести к недогревам отдельных помещений. Этого не происходит в схеме б), что и является ее преимуществом.

Присоединение двух видов нагрузки в открытых системах

Подключение двух видов нагрузки по принципу несвязанного регулирования показано на рисунке А).

В схеме несвязанного регулирования (Рис. А) установки отопления и горячего водоснабжения работают независимо друг от друга. Расход сетевой воды в системе отопления поддерживается постоянным с помощью регулятора расхода РР и не зависит от нагрузки горячего водоснабжения. Расход воды на горячее водоснабжение изменяется в весьма широком диапазоне от максимальной величины в часы наибольшего водоразбора до нуля в период отсутствия водоразбора. Регулятор температуры РТ регулирует соотношение расходов воды из подающей и обратной линий, поддерживая постоянной температуру воды на горячее водоснабжение. Суммарный расход сетевой воды на тепловой пункт равен сумме расходов воды на отопление и горячее водоснабжение. Максимальный расход сетевой воды имеет место в периоды максимального водоразбора и при минимальной температуре воды в подающей линии. В этой схеме имеет место завышенный расход воды из подающей магистрали, что приводит к увеличению диаметров тепловой сети, росту начальных затрат и удорожает транспорт теплоты. Расчетный расход можно снизить установкой аккумуляторов горячей воды, но это усложняет и удорожает оборудование абонентских вводов. В жилых домах аккумуляторы обычно не ставятся.

В схеме связанного регулирования (Рис. Б) регулятор расхода устанавливается до подключения системы горячего водоснабжения и поддерживает постоянным общий расход воды на абонентский ввод в целом. В часы максимального водоразбора снижается подача сетевой воды на отопление, а, следовательно, и расход теплоты. Чтобы не происходила гидравлическая разрегулировка отопительной системы, на перемычке элеватора включается центробежный насос, поддерживающий постоянный расход воды в системе отопления. Недоданная теплота на отопление компенсируется в часы минимального водоразбора, когда большая часть сетевой воды направляется в систему отопления. В этой схеме строительные конструкции здания используются в качестве теплового аккумулятора, выравнивающего график тепловой нагрузки.

При повышенной гидравлической нагрузке горячего водоснабжения у большинства абонентов, что характерно для новых жилых районов, часто отказываются от установки регуляторов расхода на абонентских вводах, ограничиваясь только установкой регулятора температуры в узле присоединения горячего водоснабжения. Роль регуляторов расхода выполняют постоянные гидравлические сопротивления (шайбы), устанавливаемые на тепловом пункте при начальной регулировке. Эти постоянные сопротивления рассчитываются так, чтобы получить одинаковый закон изменения расхода сетевой воды у всех абонентов при изменении нагрузки горячего водоснабжения.

Источник