Системы горячего водоснабжения.

Классификация установок горячего водоснабжения дана на рис.6.3.6.

У абонентов, потребляющих большое количество горячей воды (бани, прачеч­ные, бассейны) и имеющих неравномерный график нагрузки горячего водоснабжения, обычно устанавливаются аккумуляторы горячей воды, задачей которых является выравнивание графика тепловой нагрузки а также создание запаса горячей воды на случай внезапного перерыва в работе тепловой сети. Такие же схемы применяются на промышленных предприятиях, учреждениях, когда нагрузка на горячее водоснабжение имеет пиковый характер. Горячая вода заблаговременно приготавливается на ЦТП или непосредственно в котельных.

На схемах рис. 6.4.1а и 6.4.1б показано присоединение к тепловой сети  горячего водоснабжения с верхним или нижним аккумулятором в закрытых системах теплоснабжения.

Сетевая вода из подающей линии тепловой сети через клапан регулятора темпеpaтуры 11 проходит через водо-водяной по­догреватель 5, в котором она через стенку нагревает воду, поступающую из водопро­вода. Охлажденная сетевая вода после подогревателя поступает в обратную линию тепловой сети. Импульсом для регулятора температуры является температура водо­проводной воды после подогревателя.

Холодная вода поступает из водопроводa через регулятор давления «после себя» (РДПС) 9, задачей которого является под­держание заданного постоянного давления водопроводной воды на абонентском вводе, проходит через подогреватель 5, в котором она нагревается сетевой водой, и затем по­ступает в местную систему горячего водо­снабжения.

В схеме, показанной на рис 6.4.1а, акку­мулятор горячей воды 1 расположен в верх­ней точке установки, а в схеме, показанной на рис 6.4.1б - в нижней. При верхней установке аккумулятора зарядка его производится под напором водопровода, а разрядка - под статическим напором само­го аккумулятора. Циркуляция воды в мест­ной системе осуществляется насосом 14.

При нижней установке аккумулятора за­рядка его производится насосом 14, а раз­рядка - водопроводным напором. В этой схеме насос 14, постоянно находится в рабо­те. При малом водоразборе на горячее водо­снабжение под действием напора насоса 14 происходит циркуляция воды через аккуму­лятор 1 и через замкнутый контур местной системы горячего водоснабжения насос – подогреватель - местная система - обрат­ный клапан 4– насос.

При увеличении водоразбора из местной системы горячего водоснабжения циркуля­ция воды через аккумулятор и контур мест­ной системы горячего водоснабжения, соз­даваемая насосом 14 ослабляется. При большом водоразборе изменяется направ­ление движения воды через аккумулятор. Холодная вода поступает из водопровода одновременно во всасывающую линию на­соса 14 и в аккумулятор1. Холодная вода поступает снизу в аккумулятор 1 и вытесня­ет из его верхней части горячую воду, кото­рая поступает в водоразбор совместно с подогретой водопроводной водой из подогревателя 5.

Рис. 6.4.1а.                                                                Рис.6.4.1б.                          

 

Рис. 6.4.1в Одноступенчатая   схема                        Рис. 6.4.1.г Двухступенчатая присоединения ГВС и отопления (параллельная схема) схема присоединения ГВС и                                                                                      отопления (смешанная схема)

                                     

                                              

7

8

11

10

13

Рис. 6.4.1д  Двухступенчатая схема присоединения ГВС и зависимой схемы отопления        (связанное регулирование - предвключение)

8

11

12

14

16

9

7

 

Рис. 6.4.1е Двухступенчатая  схема присоединения ГВС при независимом отоплении (схема предвключения)

                      

18

19

17

10

13

 

Рис. 6.4.1ж  Двухступенчатая схема  присоединения  вентиляции и зависимого отопления (схема предвключения)

 

Рис. 6.4.1з Двухступенчатая  схема присоединения ГВС при зависимом отоплении (схема предвключения)

 

 1 – аккумулятор горячей воды; 2 – водоразборный кран; 3 – нагревательный прибор;

4 – обратный клапан; 5 – подогреватель горячего водоснабжения одноступенчатый;

6, 7 – подогреватель горячего водоснабжения нижней и верхней ступеней;                             8 – отопительный подогреватель; 9 – регулятор давления; 10 – регулятор расхода;

11 – регулятор температуры воды; 12 – регулятор отопления; 13 – элеватор; 14 – циркуляционный насос отопления; 15 – циркуляционный (подпиточный) насос ГВС; 16 – циркуляционный насос ГВС; 17, 18 – воздушные калориферы нижней и верхней ступеней; 19 – регулятор температуры воздуха.

 

Присоединение абонентов, имеющих два вида тепловой нагрузки, потребляющих одновременно теплоту как для отопления так и для горячего водоснабжения показано на рис.6.4.1в - ж. На схемах не показаны циркуляционные насосы в системе ГВС. Такое сочетание двух видов тепловой нагрузки характерно для современных жилых домов, оборудованных системами отопления и горячего водоснабжения.

На рис.6.4.1в показано параллельное присоединение на одном абонентском вводе горячего водоснабжения и отопительной установки. При такой схеме расход сетевой воды на абонентском вводе определяется арифметической суммой расходов воды на отопление и горячее водоснабжение.

Расход сетевой воды на отопление под­лаживается постоянно на расчетном уровне регулятором расхода 10. Расход сетевой воды на горячее водоснабжение является резкопеременной величиной. Регулятор температуры 11 изменяет этот расход в соответствии с нагрузкой горячего водоснабжения.

Расчетный расход сетевой воды на горячее водоснабжение определяется по максимальному значению этой нагрузки и при минимальной температуре воды в подающем трубопроводе тепловой сети. Поэтому суммарный расход сетевой воды получается завышенным что удорожает систему теплоснабжения. Расчетный расход сетевой воды на горячее водоснабжение можно уменьшить при включении в схему аккумулятора горячей воды для выравнивания графика нагрузки горячего водоснабжения. Однако установка аккумулятора горячей воды усложняет оборудование абонентского ввода и увеличивает требующиеся габариты помещения ввода. Поэтому обычно аккумуляторы горячей воды в жилых домах не устанавливаются, хотя это усложняет ре­жимы работы сети.

При параллельном присоединении сис­тем отопления и горячего водоснабжения се­тевая вода используется на абонентском вводe недостаточно рационально. Обратная се­тевая вода, возвращаемая из отопительной установки с температурой примерно 40-70 °С, не используется для подогрева холод­ной водопроводной воды, имеющей на вводе температуру около 5 °С, Теплотой об­ратной воды после отопления можно по­крыть значительную долю нагрузки горячего водоснабжения, поскольку температура го­рячей воды подаваемой в систему горячего водоснабжения, обычно не превышает 60-65 °С. При рассматриваемой схеме вся тепловая нагрузка горячего водоснабжения удовлетворяется за счет теплоты сетевой воды, поступающей в водо-водяной подогреватель  непосредственно из подающей линии тепловой сети.

Вследствие нерациональною использо­вания теплоносителя на абонентском вводе и удовлетворения нагрузки горячего водо­снабжения по максимуму суточного графи­ка получается завышенный расчетный рас­ход воды в городских тепловых сетях. Это вызывает увеличение диаметров тепловых сетей и рост начальных затрат на их соору­жение, а также увеличение расхода элек­трической энергии на перекачку теплоносителя.

Расчетный расход воды несколько снижа­ется при двухступенчатой смешанной схеме присоединения установки горячего водо­снабжения и отопительной установки (см. рис. 6.4.1г )

Особенностью этой схемы является двухступенчатый подогрев воды для горя­чего водоснабжения. В нижней ступени подогрева 7 холодная вода предварительно подогревается за счет теплоты воды, возвра­щаемой из абонентской установки, благода­ря чему уменьшается тепловая производи­тельность подогревателя верхней ступени 8  и снижается расход сетевой воды на покры­тие нагрузки горячего водоснабжения.

В рассматриваемой схеме подогреватель нижней ступени 7 включен по сетевой воде последовательно, а подогреватель верхней ступени 8 – параллельно по отношению к отопительной системе.

Преимущество двухступенчатой смешанной схемы по сравнению с параллель­ной — меньший расчетный расход сетевой воды благодаря частичному удовлетворе­нию нагрузки горячего водоснабжения за счет теплоты воды, возвращаемой из систе­мы отопления.

При отсутствии аккумуляторов горячей воды расход сетевой воды на горячее водо­снабжение при двухступенчатой спешанной схеме, так же как и при схеме, показанной на рис. (6.4.1в), должен рассчитываться по максимально нагрузке горячего водо­снабжения.

Одним из методов выравнивания тепло­вой нагрузки жилых зданий без установки аккумуляторов горячей воды служит при­менение так называемого связанного регу­лирования- предвключения (см.рис. 6.4.1д, ). В этом слу­чае с помощью регулятора расхода, уста­новленного на абонентском вводе или на ГТП, поддерживается постоянный расход сетевой воды на удовлетворение суммар­ной тепловой нагрузки отопления и горяче­го водоснабжения.

В этих схемах в качестве теплового ак­кумулятора используется строительная конструкция отапливаемого здания. В пери­од повышенной нагрузки горячего водо­снабжения уменьшается отдача теплоты на отопление. Недоданная теплота компен­сируется в период малых нагрузок горячего водоснабжения. Такой принцип связанного регулирования реализован в схеме, разра­ботанной ВТИ, МЭИ и Теплосетью Мосэнерго(см. рис. 6.4.1д, ), когда наряду с удовлетворе­нием значительной доли нагрузки горячего водоснабжения за счет теплоты обратнойводы происходит выравнивание суточного графика тепловой нагрузки.

Сетевая вода, посту­пающая из подающей линии тепловой сети, разветвляется на два потока. Один поток проходит через регулятор расхода, другой — через водо-водяной подогреватель 8. Сетевая вода, прошедшая через подогрева­тель 8, смешивается затем с потоком воды, прошедшим через регулятор расхода, и об­щий поток воды поступает через элеватор 13 в отопительную установку. Обратная во­да после отопительной установки предвари­тельно проходит через водо-водяной подог­реватель нижней ступени 7, в котором она подогревает холодную воду, поступающую из водопровода. Подогретая водопроводная вода после нижней ступени 7 проходит че­рез водо-водяной подогреватель верхней ступени 8 и направляется в местную систе­му горячего водоснабжения.

В том случае, когда после нижней ступе­ни 7 температура подогретой водопроводной воды достаточна для удовлетворения потре­бителей горячего водоснабжения, регулятор температуры 11 перекрывает проход сетевой воды через верхнюю ступень 8. При этом ре­жиме весь поток сетевой воды поступает из подающей линии сети через клапан регуля­тора 10 в отопительную установку.

Если температура водопроводной воды, после нижней ступени подогрева7 ниже требуемой, регулятор температуры 11открывает клапан и на подогреватель верхней ступени 8 ответвляется часть воды, поступающей на абонентский ввод из подающей линии тепловой сети.

  При любом положении регулятора температуры расход сетевой воды на абонентcкиx вводах остается практически постоянным. Это обеспечивается регулятором расхода 10, поддерживающим практически постоянный перепад давлений в сопле элеватоpa 13, через которое проходит весь рас­ход сетевой воды, поступающей на абонентский ввод. При увеличении регулято­ром 11 расхода сетевой воды через подогреватель 8 регулятор 10 призакрывается.

   В летний период, когда отопительная установка отключена, подогреватели верхней и нижней ступеней 8 и 7 включаются в ра­боту последовательно помимо отопительной установки с помощью специальной перемычки (не показанной на схеме). Сетевая вода из подающей линии проходит последовательно через подогреватели верхней и нижней ступеней и отводится в обратную линию тепловой сети. Схема движения водопроводной воды через подогреватели остается неизменной зимой и летом.

В зимний период в часы максимальной нагрузки горячего водоснабжения часть сетевой воды или вся сетевая вода пропускается через подогреватель верхней ступени 8. Так как в этом подогревателе температура сетевой воды снижается, то снижается также температура воды, поступающей в элеватор 13, и в результате уменьшается отдача теплоты на отопление здания. Теплота, недоданная на отопление в периоды большой нагрузки горячего водоснабжения, компенсируется в периоды малой нагрузки горячеговодоснабжения, когда в элеватор поступает поток воды повышенной температуры.

В подогревателе нижней ступени 7 значительное количество теплоты обратной воды используется для горячего водоснабжения. Все это приводит к уменьшению расчётного расхода воды в сети по сравнению со смешанной двухступенчатой схемой. При соответствующем температурном режиме теплоподготовительной установки, когда в подающем трубопроводе тепловой сети поддерживается температура, превы­шающая требуемую для отопительных ус­тановок на температурный перепад, ис­пользуемый в подогревателях верхней сту­пени, нагрузка горячего водоснабжения удовлетворяется без дополнительного рас­хода воды в тепловой сети по сравнению с расчетным расходом воды на отопление. Снижение расчетного расхода воды в тепловой сети позволяет уменьшить ее диаметр, снизить начальные затраты на ее сооружение и удешевить транспорт и распределение теплоты.

При двухступенчатом последователь­ном присоединении температура обратной сетевой воды, возвращаемой на ТЭЦ, полу­чается ниже, чем при параллельном присое­динении. Это позволяет использовать на ТЭЦ для подогрева сетевой воды отрабо­тавший пар более низкого давления, отчего возрастает удельная комбинированная вы­работка электрической энергии.

Преимущество двухступенчатой схемы с предвключением (см. рис. 6.4.1д) по срав­нению с двухступенчатой смешанной схе­мой (см. рис. 6.4.1.е) заключается в выравни­вании суточного трафика тепловой нагруз­ки и лучшем использовании энтальпии теп­лоносителя, что приводит к дополнительно­му уменьшению расхода воды в сети.

Недостаток двухступенчатой схемы с предвключением  по сравнению с двухступен­чатой смешанной заключается в усложне­нии схемы регулирования ГТП или або­нентских вводов из-за необходимости изме­нения расхода сетевой воды у абонентов, у которых относительная нагрузка горячего водоснабжения (отношение средненедельной нагрузки горячего водоснабжения к расчетной отопительной нагрузке) отли­чается от типовой относительной нагрузки, по которой ведется центральное регули­рование.

Указанный устраняется при применении местного автоматическо­го регулирования отопительных установок (см. рис.6.4.1е). Двухступенчатая  схема присоединения с предвключением по­лучила широкое применение в городских тепловых сетях при закрытой системе теп­лоснабжения.

Для постоянного обеспечения в водоразборных кранах горячего водоснабжения у потребителей температуры воды не ниже 50С в любое время суток в крупных жилых зданиях системы горячего водоснабжения выполняются двухтрубными с постоянной циркуляцией, обеспечиваемой насосом 16.

В ранее рассмотренных схемах присоединения отопительных установок к тепловой сети (см. pиc.6.4.1) в качестве основного регулирующего устройства использован регулятор расхода 10, являющийся, по существу, регулятором постоянства расхода, так как его задачей является поддержание постоянного расхода сетевой воды на отопление. Такой метод регулирования принципиально применим только в районах с однородной тепловой нагрузкой, когда можно ограничиться только центральным качественным регулированием теплоснабжения путем изменения температуры сетевой воды, поступающей после теплоподготовительной установки источника теплоты (ТЭЦ или котельной) в подающий трубопровод тепловой сети, по тому же закону, по которому изменяется тепловая нагрузка абонентов.

Для теплоснабжения общественных зданий, в которых, как правило, доля нагрузки горячего водоснабжения незначительна, но существенна доля вентиляционной нагрузки, можно заметно снизить расчетный pасход сетевой воды при присоединении вентиляционных калориферов по двухступенчатой схеме, как показано на рис.(6.4.1.ж)

В современных городах в связи с интенсивным строительством новых, более комфортабельных жилых и общественных зданий, оснащенных всеми видами благоустройства, сильно усложнилась структура тепловой нагрузки. Возросла доля горячего водоснабжения и вентиляции в суммарной тепловой нагрузке.

Для качественного и экономичного теплоснабжения всех потребителей в paйоне с разнородной тепловой нагрузкой одного центрального регулирования недостаточно.

Необходимо в дополнение к центральному регулированию осуществлять групповое или  местное регулирование всех видов тепловой нагрузки на ЦТП и (или) ИТП. Выбор импульса для группового или местного ре­гулирования тепловой нагрузки зависит от типа установок.

Импульсом в установках горячего водо­снабжения обычно служит температура во­допроводной воды после подогревательной установки, в вентиляционных установках — температура нагретого воздуха после кало­риферов.

Выбор импульса для регулирования ото­пительной нагрузки является более слож­ной задачей, так как температура в отдель­ных помещениях отапливаемых зданий мо­жет существенно различаться и зависит не только от количества теплоты, поданной в здание, но и от качества работы отопи­тельной установки здания, условий экс­плуатации отдельных помещений, бытовых тепловыделений, а также от инсоляции и инфильтрации, которые, в свою очередь, зависят от размещения отдельных помеще­ний по отношению к сторонам света и «розе ветров». Поэтому для качественного и эко­номичного удовлетворения нагрузки необ­ходимо в дополнение к групповому и (или) местному регулированию осуществлять ин­дивидуальное регулирование отдельных помещений или отдельных зон, подвержен­ных различному влиянию инсоляции, инфильтрации, бытовых тепловыделений и других условий.

Для группового или местного регулиро­вания отопительной нагрузки используют­ся обычно следующие раздельные импуль­сы или их сочетания:

внутренняя температура представитель­ного помещения или средняя внутренняя температура нескольких помещений;

температура наружного воздуха или ин­тегральный метеорологический показатель, учитывающий наружную температуру и ин­соляцию.

В тех случаях, когда для нормальной работы отопительной установки необходимо постоянный расход воды через эту установку, при снижении подачи сетевой воды должен включаться в работу смесительный насос.

На рис. 6.4.1 е и 6.4.1 з  показаны самые распространенные присоедине­ния к тепловой сети отопительной установ­ки и установки горячего водоснабжения по двухступенчатым  независимой и зависимой схемам. В отличие от преды­дущих схем местное регулирование отопи­тельной нагрузки в этих схемах проводится по внутренней температуре отапливаемых зданий с помощью регулятора отопления 12.  

Циркуляционный контур 14 отопительной системы на рис. 6.4.1 е гидравлически изолирован от контура сетевой воды и поддерживает постоянную циркуляцию воды в отопительной установке.

На рис.6.4.1 з  циркуляционный насос 14 также обеспечивает постоянный расход воды в присоединительных отопительных установках независимо от расхода сетевой воды, поступающей на ГТП через клапан регулятора отопления 12. Система ГВС подсоединена по закрытой двухступенчатой  схеме с предвключением.

При применении регуляторов отопления, действующих по импульсу внутренней температуры отапливаемых помещений вместо регуляторов постоянства расхода значительно повышается резервирующая способность системы теплоснабжения. Создаётся возможность снижения в необходимых случаях расхода сетевой воды, подаваемой абонентам при одновременном повышении её температуры без нарушения теплового режима отапливаемых помещений. Это позволяет при аварийных ситуациях резервировать взаимно сблокированные магистрали путем передачи части расхода сетевой воды в смесительную магистраль. При применении регуляторов расхода такой метод резервирования теплоснабжения путем повышения температуры воды невозможен.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: