Размещено на http://www.allbest.ru/

Двухконтурное теплоснабжение

Шлапаков В.И., Начальник регионального управления

ВНИПИэнергопром, г. Санкт-Петербург

В практике существует три общеизвестных основных систем теплоснабжения: 1. Открытая, 2. Закрытая, 3. Трёхтрубная.

Каждая из них имеет недостатки и преимущества относительно друг друга. Причиной вех недостатков является совмещение горячего водоснабжения с отоплением.

Авторским свидетельством на изобретение (Л. 1) предлагается ещё один вариант теплоснабжения.

В предлагаемой системе заложен принцип выделение части отопительной нагрузки без горячего водоснабжения в отдельный контур. Горячее водоснабжение обеспечивается по другому контуру, который работает по совмещённому температурному графику с отопительной нагрузкой равной

Q=W*(tп-tг) (ф-1),

W-среднечасовой расход горячего водоснабжения, tп - температура прямой сетевой воды, tг - температура воды на ГВС.

В зависимости от расчётной температуры наружного воздуха, отопительная нагрузка, передаваемая в контуре с горячем водоснабжением колеблется от (20 до 30)%.

Рис. 1 Описание контуров

Первый - абсолютно закрытый без нагрузки г.в.с. с уменьшенным отоплением на величину нагрузки по (ф-1).

По замкнутому контуру (12-4-13-1) циркулирует сетевая вода, нагреваясь в основных подогревателях(2) и водогрейных котлах(3). Пройдя элеваторный узел и 70% поверхностей отопительных приборов (4) сетевая вода снова поступает на насосы (1). Выделение 70% нагрузки достигается подключением стояков в одной из комнат, каждой квартиры.

Второй - с расходом сетевой воды, равный среднему горячему водоразбору и частичной нагрузкой отопления.

По трубопроводу (16) подогретая вода в основном (2*) и пиковом (3*) подогревателях, в соответствии температурным графиком отопления, в количестве, равном среднечасовому расходу горячего водоснабжения подаётся на ЦТП или ИТП. На этих пунктах смешивается вода из прямого и обратного трубопровода для подачи на горячий водоразбор и отопление аналогично открытой системе теплоснабжения. Для снятия 30% отопительной нагрузки к этим узлам подключается стояки каждой квартиры с наименьшей поверхностью нагрева.

В период водопотребления ниже среднего вода не использована на горячее водоснабжение по трубопроводу (19) сбрасывается в аккумуляторный бак (11), установленный в центре тепловых нагрузок жилых районов.

В период водопотребления выше среднего из аккумуляторного бака насосом (10) горячая вода подаётся по трубопроводу (19) к потребителям.

Преимущества перед существующими системами:

1. В сравнении с открытой системой:

1.1. В случае прекращения подачи хозпитьевой воды на источник циркуляция воды для 70% отопления сохраняется.

1.2 Подпитка закрытого контура определяется только трудно выявляемыми утечками в трубопроводе (без перетоков в подогревателях), по этому составляет незначительную величину. Вода для восполнения этих потерь, в связи с незначительным количеством, может быть обессоленной и с кислородом ниже 10 мкг/л, тем самым обеспечивается безнакипный режим водогрейных котлов и внутренних систем отопления. Происходит снижение в разы коррозионные процессы внутренних поверхностей нагрева и теплотрасс.

1.3. В открытом контуре, в связи с отсутствием водогрейных котлов, требование к качеству воды существенно снижаются и ограничиваются только вводом ИОМСа.

1.4. Исключаются "перетопы" в осеннее-весенние периоды, когда температура в отоплении должна быть ниже 60С.

1.5. Для потребителей закрытого контура не требуется автоматика при этом, будет абсолютная гидравлическая стабильность.

1.6. Исключается прекращения горячего водоснабжения для обеспечения ремонта в летний период.

2. В сравнении с закрытой системой.

2.1. Отсутствуют подогреватели на ЦТП или ИТП.

2.2. Не требуется деаэрация на ЦТП или ИТП, при этом срок службы квартальных и домовых сетей остаётся на уровне расчётного. Исключается необходимость применения дорогих сталей для трубопроводов горячей воды.

2.3. Гидравлическая стабильность во много раз выше.

2.4. Исключается недовыработка электроэнергии на тепловом потреблении, за счёт отсутствия необходимости поддержания температурного перепада в теплообменниках

2.5. Обеспечивается резервирование потребителей в случае прекращения циркуляции по любому из контуров, соответственно (25-30)% или (75 70)%.

2.6. Исключается поподание сырой воды в сетевую воду через неплотности в теплообменниках.

3. В сравнении с трёхтрубной системой.

3.1 Общие капвложения значительно ниже, удорожание при монтаже третьей трубы, относительно двухтрубных, в целом системы не происходит из-за адекватного уменьшения диаметров труб в закрытом контуре.

3.2 Третья труба является ( 25-30)% резервом для отопления.

Все вышесказанные преимущества и недостатки сведены в (Таблицу-1). отражающую сравнения по всем основным функцианальным узлам систем.

Таблица 1

Рейтенговая таблица двухконтурной и двухтрубной системы

Примечания:

1. Цифры в таблице определяют рейтинг.

2. 1- обозначает наивысшее рейтинговое место.

3. Последующие цифры расставляют приоритеты по нисходящим.

4. Итоговые цифры определяют место среди рассматриваемых систем, (чем меньше число, тем лучше).

Расчёт соотношения затрат магистральных и квартальных трубопроводов

трубопровод двухконтурный теплоснабжение магистральный

Казалось бы, чего тут не ясного надо срочно внедрять, но сомнения об удорожании всё-таки остаются. Что бы их снять предлагается относительное сравнение затрат новой системы с существующими. В основе расчёта, заложено следующее:

1. Сравнение ведётся по соотношению сечений стенок систем трубопроводов, так как материальные характеристики и затраты, прямо пропорциональны расчётным сечениям. Возможные отклонения пропорциональности не могут являться определяющими из-за малости относительных величин.

2. Диапазон расхода воды для расчёта диаметров закрытого контура, выбран на (20-30-50)% меньше требуемого, чтобы сравнить с вариантами выбора диаметров в существующих системах, когда они выбираются для регулирования по отопительному или по совмещённому графику. В этом же диапазоне учтено снятие расхода на отопление передаваемого на второй контур.

3. Температурный график третьего трубопровода рассчитывается на регулирование по совмещённой нагрузке, что в целом не усугубляет влияния системы регулирования на гидравлическую стабильность отопительной нагрузки в сравнении с гидравлической стабильностью работы по этому графику существующих систем.

Выбор диаметров трубопроводов всех систем определяется по формуле (Л2).

d=A*W^0,38/R^{0,19 (ф-15.6)}

d-внутренний диаметр, A- коэффициент по табл.=0,117, W- расход воды в кг/с, R -уделное падение давление в П/м.

Расчёт толщины стенки определяется по формуле: (Л.3)

S=(P*D/230*b +P)+С ф-10.1

D=(d+7)-наружный диаметр выраженный через внутренний, b-допускаемое напряжение в (кгс/мм²), С-прибавка к расчётной толщине на коррозионный износ=4мм

На основании приведённых формул произведён сравнительный расчёт сечений для двухконтурной и для двухтрубной системы. Результаты сведены в табл. 2.

Таблица 2

Сравнение площади сечений двухконтурной и двухтрубной системы при разных процентах расхода воды на ГВС

Результаты показывают, что при самом малом соотношении разница в капвложениях всего 4,7%, при этом затраты на адекватное резервирование в двух трубных системах не учтены. При наличии ЦТП затраты на квартальные теплосети сравниваемых систем соизмеримы по абсолютной величине.

Система домовых разводок должна корректироваться индивидуально под каждую серию домов, при этом дополнительных капвложений для вновь строящихся не требуется, а для существующих только для переврезки стояков.

Очевидно, что в случае сравнения затрат по всем остальным функциональным узлам систем, эффект будет в пользу двухконтурной системы.

Вывод

При реконструкции или новом строительстве систем теплоснабжения, целесообразно в число рассматриваемых вариантов, включать вариант теплоснабжения по двухконтурной схеме.

Список литературы

Л. 1 - Авторское свидетельство SU №1767299 А1 "Способ теплоснабжения".

Л.2 - Соколов Е.Я, "Теплофикация и тепловые сети".

Л.3 - Николаев А.А. "Справочник проектировщика".

Размещено на Allbest.ru