В книге приведены нормативные материалы, используемые при проектировании тепловых сетей и тепловых пунктов. Даны рекомендации по выбору оборудования и схем теплоснабжения Рассмотрены расчеты, связанные с проектированием тепловых сетей. Приведены сведения о прокладке тепловых сетей, об организации строительства и эксплуатации тепловых сетей и тепловых пунктов. Книга рассчитана на инженерно-технических работников, занимающихся проектированием тепловых сетей.
Жилищное и промышленное строительство, требования экономии топлива и защиты окружающей среды предопределяют целесообразность интенсивного развития систем централизованного теплоснабжения. Выработка тепловой энергии для таких систем в настоящее время производится теплоэлектроцентралями, котельными районного значения.
Надежная работа систем теплоснабжения при строгом соблюдении необходимых параметров теплоносителя во многом определяется правильным выбором схем тепловых сетей и тепловых пунктов, конструкций прокладки, применяемого оборудования.
Считая, что правильное проектирование тепловых сетей невозможно без знания их устройства, работы и тенденций развития, авторы старались привести в справочном пособии рекомендации по проектированию и дать краткое их обоснование.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ И ТЕПЛОВЫХ ПУНКТОВ
1.1. Системы централизованного теплоснабжения и их структура
Системы централизованного теплоснабжения характеризуются сочетанием трех основных звеньев: теплоисточников, тепловых сетей и местных систем теплоиспользования (теплопотребления) отдельных зданий или сооружений. В теплоисточниках осуществляется получение теплоты за счет сжигания различных видов органического топлива. Такие теплоисточники называются котельными. В случае использования в теплоисточниках теплоты, выделяемой при распаде радиоактивных элементов, они называются атомными станциями теплоснабжения (ACT). В отдельных системах теплоснабжения используются в качестве вспомогательных возобновляемые источники теплоты — геотермальная энергия, энергия солнечного излучения и т. п.
Если теплоисточник расположен вместе с теплоприемниками в одном здании, то трубопроводы для подачи теплоносителя к теплоприемникам, проходящие внутри здания, рассматриваются как элемент системы местного теплоснабжения. В системах централизованного теплоснабжения теплоисточники располагаются в отдельно стоящих зданиях, а транспорт теплоты от них осуществляется по трубопроводам тепловых сетей, к которым присоединены системы теплоиспользования отдельных зданий.
Масштабы систем централизованного теплоснабжения могут изменяться в широких пределах: от небольших, обслуживающих несколько соседних зданий, до крупнейших, охватывающих ряд жилых или промышленных районов и даже город в целом.
Независимо от масштаба эти системы по контингенту обслуживаемых потребителей подразделяются на коммунальные, промышленные и общегородские. К коммунальным относятся системы, снабжающие теплотой в основном жилые и общественные здания, а также отдельные здания промышленного и коммунально-складского назначения, размещение которых в селитебной зоне городов допускается нормами [27, 52].
В основу классификации коммунальных систем по их масштабу целесообразно положить принятое в нормах планировки и застройки городов [27] членение территории селитеоной зоны на группы соседних зданий (или кварталы в районах старой застройки), объединяемые в микрорайоны с численностью населения 4 — 6 тыс. чел. в малых городах (с населением до 50 тыс. чел.) и 12—20 тыс. чел. в городах остальных категорий. В последних предусматривается формирование из нескольких микрорайонов жилых районов с численностью населения 25 — 80 тыс. чел. Соответствующие системы централизованного теплоснабжения можно охарактеризовать как групповые (квартальные), микрорайонные и районные.
Теплоисточники, обслуживающие эти системы, по одному на каждую систему, могут быть отнесены соответственно к категории групповых (квартальных), микрорайонных и районных котельных. В крупных и крупнейших городах (с численностью населения соответственно 250-500 тыс. чел. и более 500 тыс. чел.) нормами предусматривается объединение нескольких смежных жилых районов в планировочные районы, ограниченные естественными или искусственными рубежами. В таких городах возможно появление наиболее крупных межрайонных систем коммунального теплоснабжения.
При больших масштабах выработки теплоты, в особенности в общегородских системах, является целесообразной совместная выработка теплоты и электроэнергии. Это обеспечивает существенную экономию топлива по сравнению с раздельной выработкой теплоты в котельных, а электроэнергии — на тепловых электростанциях за счет сжигания тех же видов топлива.
Тепловые электростанции, предназначенные для совместной выработки теплоты и электроэнергии, называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ).
Атомные электростанции, использующие теплоту, выделяемую при распаде радиоактивных элементов, для выработки электроэнергии, также иногда целесообразно использовать как теплоисточники в крупных системах теплоснабжения. Эти станции называются атомными теплоэлектроцентралями (АТЭЦ).
Системы централизованного теплоснабжения, использующие ТЭЦ в качестве основных теплоисточников, называются теплофикационными. Вопросы сооружения новых систем централизованного теплоснабжения, а также расширения и реконструкции существующих систем требуют специальной проработки, исходя из перспектив развития соответствующих населенных пунктов на ближайший период A0—15 лет) и расчетный срок 25 — 30 лет).
Нормами [60] предусматривается разработка специального предпроектного документа, а именно схемы теплоснабжения данного населенного пункта. В схеме прорабатывается несколько вариантов технических решений по системам теплоснабжения и на основе технико-экономического сопоставления обосновывается выбор предлагаемого к утверждению варианта.
Последующая разработка проектов теплоисточников и тепловых сетей должна согласно нормативным документам производиться только на основе решений, принятых в утвержденной схеме теплоснабжения данного населенного пункта.
1.2. Общая характеристика тепловых сетей
Тепловые сети могут быть классифицированы по виду используемого в них теплоносителя, а также по его расчетным параметрам (давлениям и температурам). Практически единственными теплоносителями в тепловых сетях являются горячая вода и водяной пар. Водяной пар как теплоноситель повсеместно применяется в теплоисточниках (котельных, ТЭЦ), а во многих случаях — и в системах теплоиспользования, особенно промышленных. Коммунальные системы теплоснабжения оборудуются водяными тепловыми сетями, а промышленные — либо только паровыми, либо паровыми в сочетании с водяными, используемыми для покрытия нагрузок систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Такое сочетание водянки и паровых тепловых сетей характерно также для общегородских систем теплоснабжения.
Водяные тепловые сети большей частью выполняются двухтрубными с сочетанием подающих трубопроводов для подачи горячей воды от теплоисточников до систем теплоиспользования и обратных трубопроводов для возврата охлажденной в этих системах воды к теплоисточникам для повторного подогрева. Подающие и обратные трубопроводы водяных тепловых сетей вместе с соответствующими трубопроводами теплоисточников и систем теплоиспользования образуют замкнутые контуры циркуляции воды. Эта циркуляция поддерживается сетевыми насосами, устанавливаемыми в теплоисточниках, а при больших дальностях транспорта воды — также и на трассе сетей (насосные станции). В зависимости от принятой схемы присоединения к сетям систем горячего водоснабжения различают закрытые и открытые схемы (чаще применяются термины «закрытые и открытые системы теплоснабжения»).
В закрытых системах отпуск теплоты из сетей в системе горячего водоснабжения осуществляется за счет подогрева, холодной водопроводной воды в специальных водонагревателях.
В открытых системах покрытие нагрузок горячего водоснабжения осуществляется за счет подачи потребителям воды из подающих трубопроводов сетей, а в течение отопительного периода — в смеси с водой из обратных трубопроводов систем отопления и вентиляции. Если при всех режимах для горячего водоснабжения может быть использована полностью вода из обратных трубопроводов, то отпадает надобность в обратных трубопроводах от тепловых пунктов до теплоисточника. Соблюдение этих условий, как правило, возможно, только при совместной работе нескольких теплоисточников на общие тепловые сети с возложением покрытия нагрузок горячего водоснабжения на часть этих источников.
Водяные сети, состоящие только из подающих трубопроводов, называются однотрубными и по капитальным вложениям в их сооружение являются наиболее экономичными. Подпитка тепловых сетей в закрытых и открытых системах осуществляется за счет работы подпиточных насосов и установок по подготовке подпиточной воды. В открытой системе их требуемая производительность в 10-30 раз больше, чем в закрытой. В результате при открытой системе большими оказываются капитальные вложения в теплоисточники. Вместе с тем в этом случае отпадает надобность в подогревателях водопроводной воды, а потому существенно снижаются затраты на узлы присоединения систем горячего водоснабжения к тепловым сетям. Таким образом, выбор между открытой и закрытой системами в каждом случае должен обосновываться технико-экономическими расчетами с учетом всех звеньев системы централизованного теплоснабжения. Такие расчеты следует выполнять при разработке схемы теплоснабжения населенного пункта, т. е. до проектирования соответствующих теплоисточников и их тепловых сетей.
В отдельных случаях водяные тепловые сети выполняются трех- и даже четырехтрубными. Такое увеличение количества труб, обычно предусматриваемое лишь на отдельных участках сетей, связано с удвоением либо только подающих (трехтрубные системы), либо как подающих, так и обратных (четырехтрубные системы) трубопроводов для раздельного присоединения к соответствующим трубопроводам систем горячего водоснабжения или систем отопления и вентиляции. Такое разделение существенно облегчает регулирование отпуска теплоты в системы различного назначения, но вместе с тем приводит к значительному увеличению капитальных вложений в сети.
В крупных системах централизованного теплоснабжения возникает потребность в разделении водяных тепловых сетей на несколько категорий, в каждой из которых могут применяться собственные схемы отпуска и транспорта теплоты.
В нормах [22] предусматривается подразделение тепловых сетей на три категории: магистральные от теплоисточников до вводов в микрорайоны (кварталы) или предприятия; распределительные от магистральных сетей до сетей к отдельным зданиям: сети к отдельным зданиям в виде ответвлений от распределительных (или в отдельных случаях от магистральных) сетей до узлов присоединения к ним систем теплоиспользования отдельных зданий. Эти наименования целесообразно уточнить применительно к принятой в § 1.1 классификации систем централизованного теплоснабжения по их масштабу и контингенту обслуживаемых потребителей. Так, если в небольших системах от одного теплоисточника осуществляется подвод теплоты лишь к группе жилых и общественных зданий в пределах микрорайона или производственных зданий одного предприятия, то надобность в магистральных тепловых сетях отпадает и все сети от таких теплоисточников следует рассматривать как распределительные. Такое положение характерно для использования в качестве теплоисточников групповых (квартальных) и микрорайонных котельных, а также промышленных, обслуживающих одно предприятие. При переходе от таких небольших систем к районным, а тем более к межрайонным появляется категория магистральных тепловых сетей, к которым присоединяются распределительные сети отдельных микрорайонов или предприятий одного промышленного района. Присоединение отдельных зданий непосредственно к магистральным сетям, помимо распределительных, по ряду причин крайне нежелательно, а потому применяется очень редко.
Крупные теплоисточники районных и межрайонных систем централизованного теплоснабжения согласно нормам [27] должны размещаться за пределами селитебной зоны в целях сокращения влияния их выбросов на состояние воздушного бассейна этой зоны, а также упрощения систем подачи им жидкого или твердого топлива.
В таких случаях появляются начальные (головные) участки магистральных сетей значительной протяженности, в пределах которых отсутствуют узлы присоединения распределительных сетей. Такой транспорт теплоносителя без попутной раздачи его потребителям называется транзитом, при этом соответствующие головные участки магистральных тепловых сетей целесообразно выделить в особую категорию транзитных.
Наличие транзитных сетей существенно ухудшает технико-экономические показатели транспорта теплоносителя, особенно при протяженности этих сетей в 5 — 10 км и более, что характерно, в частности, при использовании в качестве теплоисточников атомных ТЭЦ или станций теплоснабжения.
1.3. Общая характеристика тепловых пунктов
От работы таких установок зависят в значительной мере надежность и экономичность систем теплоснабжения в целом. Эти установки в нормативных документах [22,95] называются тепловыми пунктами (ранее применялись также наименования «узлы присоединения местных систем тёплоиспользования», «тепловые центры», «абонентские установки» и т. п.).
Однако принятую в тех же документах классификацию тепловых пунктов целесообразно несколько уточнить, поскольку в них все тепловые пункты относятся либо к центральным (ЦТП), либо к индивидуальным (ИТП). К последним относятся только установки с узлами присоединения к тепловым сетям систем тёплоиспользования одного здания или их части (в крупных зданиях). Все остальные тепловые пункты независимо от количества обслуживаемых зданий относятся к центральным.
В соответствии с принятой классификацией тепловых сетей, а также различных ступеней регулирования отпуска теплоты применяется следующая терминология. В части тепловых пунктов:
местные тепловые пункты (МТП), обслуживающие системы тёплоиспользования отдельных зданий;
групповые или микрорайонные тепловые пункты (ГТП), обслуживающие группу жилых зданий или все здания в пределах микрорайона;
районные тепловые пункты (РТП), обслуживающие все здания в пределах жилого
В части ступеней регулирования:
центральное — только на теплоисточниках;
районное, групповое или микрорайонное — на соответствующих тепловых пунктах (РТП или ГТП);
местное — на местных тепловых пунктах отдельных зданий (МТП);
индивидуальное на отдельных теплоприемниках (приборах систем отопления, вентиляции или горячего водоснабжения).
В книге приведены нормативные материалы, используемые при проектировании тепловых сетей и тепловых пунктов. Даны рекомендации по выбору оборудования и схем теплоснабжения. Рассмотрены расчеты, связанные с проектированием тепловых сетей. Приведены сведения о прокладке тепловых сетей, об организации строительства и эксплуатации тепловых сетей и тепловых пунктов. Книга рассчитана на инженерно-технических работников, занимающихся проектированием тепловых сетей.
Содержание
Раздел первый. ОБЩАЯ ЧАСТЬ
Глава первая. Общая характеристика тепловых сетей и тепловых пунктов
Глава вторая. Нормативные документы, руководящие и справочные материалы
Раздел второй. ЭЛЕМЕНТЫ И КОНСТРУКЦИИ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ
Глава третья. Трубы и детали трубопроводов
Глава четвертая. Арматура и оборудование
Глава пятая. Теплоизоляционные материалы и конструкции
Глава шестая. Контрольно-измерительные приборы, автоматические регуляторы и аппаратура телемеханики
Раздет третий. РАСЧЕТЫ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ
Глава седьмая. Расчетные и суммарные расходы теплоты, отпускаемой из тепловых сетей
Глава восьмая. Выбор графиков температур и определение расчетных расходов сетевой воды
Глава девятая. Гидравлические расчеты и режимы работы работы водяных тепловых сетей
Глава десятая. Тепловые расчеты изоляционных конструкций тепловых сетей
Глава одиннадцатая. Расчет трубопроводов тепловых сетей па прочность в компенсацию температурных расширений
Раздел четвертый. СХЕМЫ И СПОСОБЫ ПРОКЛАДКИ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ
Глава тринадцатая. Схемы тепловых сетей
Глава четырнадцатая. Проектирование трасс тепловых сетей
Глава пятнадцатая Выбор способа прокладки тепловых сетей Глава шестнадцатая. Конструкции надземной прокладки тепловых сетей Глава семнадцатая. Конструкции канальной прокладки тепловых сетей
Глава восемнадцатая. Конструкции бесканальной прокладки тепловых сетей
Глава девятнадцатая. Специальные сооружения по трассе тепловых сетей
Глава двадцатая. Основные положения по расчету строительных конструкций тепловых сетей Глава двадцать первая. Защита трубопроводов тепловых сетей от наружной коррозии
Раздел пятый. ТЕПЛОВЫЕ ПУНКТЫ И НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ
Глава двадцать вторая. Схемы присоединения и автоматизация систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения
Глава двадцать третья. Групповые и местные тепловые пункты
Глава двадцать четвертая. Оборудование тепловых пунктов Глава двадцать пятая. Расчет и выбор оборудования тепловых пунктов Глава двадцать шестая. Насосные станции
Раздел шестой. СМЕТЫ И ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ
Глава двадцать седьмая. Сметная документация на сооружение тепловых сетей Глава двадцать восьмая. Организация эксплуатации тепловых сетей и пунктов
Технологические карты
Формат dwg pdf