Схема тепловых сетей

Оглавление

Введение 2
1.Общие сведения 4
2.Схемы тепловых сетей 7
3.Принципиальные схемы магистральной, распределительной и
квартальной тепловых сетей 12
4.Способы прокладки тепловых сетей 15
Заключение 18
Список использованных источников 19

Введение

Тепловая сеть – это система прочно и плотно соединенных между собой участников теплопроводов, по которым теплота с помощью теплоносителей (пара или горячей воды) транспортируется от источников к тепловым потребителям.
Направление теплопроводов выбирается по тепловой карте района с учетом материалов геодезической съемки, плана существующих и намечаемых надземных и подземных сооружений, данных о характеристике грунтов и т. д. Вопрос о выборе типа теплопровода (надземный или подземный) решается с учетом местных условий и технико-экономических обоснований.
При высоком уровне грунтовых и внешних вод, густоте существующих подземных сооружений на трассе проектируемого теплопровода, сильно пересеченной оврагами и железнодорожными путями в большинстве случаев предпочтение отдается надземным теплопроводам. Они также чаще всего применяются на территории промышленных предприятий при совместной прокладке энергетических и технологических трубопроводов на общих эстакадах или высоких опорах.
В жилых районах из архитектурных соображений обычно применяется подземная кладка тепловых сетей. Стоит сказать, что надземные теплопроводные сети долговечны и ремонтопригодны, по сравнению с подземными. Поэтому желательно изыскание хотя бы частичного использования подземных теплопроводов.
При выборе трассы теплопровода следует руководствоваться в первую очередь условиями надежности теплоснабжения, безопасности работы обслуживающего персонала и населения, возможностью быстрой ликвидации неполадок и аварий.
В целях безопасности и надежности теплоснабжения, прокладка сетей не ведется в общих каналах с кислородопроводами, газопроводами, трубопроводами сжатого воздуха с давлением выше 1,6 МПа. При проектировании подземных теплопроводов по условиям снижения начальных затрат следует выбирать минимальное количество камер, сооружая их только в пунктах установки арматуры и приборов, нуждающихся в обслуживании. Количество требующих камер сокращается при применении сильфонных или линзовых компенсаторов, а также осевых компенсаторов с большим ходом (сдвоенных компенсаторов), естественной компенсации температурных деформаций.
На не проезжей части допускаются выступающие на поверхность земли перекрытия камер и вентиляционных шахт на высоту 0,4 м. Для облегчения опорожнения (дренажа) теплопроводов, их прокладывают с уклоном к горизонту. Для защиты паропровода от попадания конденсата из конденсатопровода в период остановки паропровода или падения давления пара после конденсатоотводчиков должны устанавливаться обратные клапаны или затворы.
По трассе тепловых сетей строится продольный профиль, на который наносят планировочные и существующие отметки земли, уровень стояния грунтовых вод, существующие и проектируемые подземные коммуникации и другие сооружения пересекаемые теплопроводом, с указанием вертикальных отметок этих сооружений.
Общие сведенияДля транспортирования тепла от источника теплоснабжения до потребителей сооружаются наружные тепловые сети. Они являются одними из наиболее трудоемких и дорогостоящих элементов системы теплоснабжения.
В комплекс строительных конструкций входят камеры обслуживания и система подземных каналов.
Тепловые сети различают по числу теплопроводов, передающих теплоноситель в одном направлении (одно-, двух-, трех- и четырехтрубные). Однотрубная магистраль применяется для подачи воды без ее возврата в котельную или ТЭЦ и пара без возврата конденсата. Такое решение возможно при использовании воды из самой тепловой сети на цели горячего водоснабжения, технологические нужды или дальнее теплоснабжение от ТЭЦ, а также при использовании термальных вод.
В теплоснабжении малых населенных мест применяется двухтрубная открытая система теплоснабжения, когда тепловая сеть состоит из теплопроводов подающего и обратного. Часть воды, циркулирующей в открытой сети, разбирается абонентами для горячего водоснабжения.
В водяных и паровых двухтрубных закрытых системах вода, циркулирующая в тепловых сетях, или пар используется только как теплоноситель. Соединение двухтрубной системы теплоснабжения на нужды отопления и вентиляции с однотрубной системой горячего водоснабжения приводит к трехтрубной. Если система горячего водоснабжения имеет две трубы, вторая труба является вспомогательной для создания циркуляции, устраняющей остывание воды при малом водоразборе. Тогда вся система теплоснабжения вместе с двухтрубной системой отопления называется четырехтрубной. Трехтрубные или четырехтрубные могут быть применены в тех случаях, где рациональнее выделить горячее водоснабжение на третью трубу. В системах горячего водоснабжения жилых зданий, больниц, гостиниц и т. п. желательно предусматривать циркуляцию воды.
Схема тепловой сети определяется размещением ТЭЦ или поселковой котельной среди теплопотребителей.
Принятая схема тепловых сетей в значительной мере определяет надежность теплоснабжения, маневренность системы, удобство ее эксплуатации и экономическую эффективность. Крупные и средние системы должны иметь иерархическое построение. Высший уровень составляют магистральные сети, соединяющие источники тепла с крупными тепловыми узлами — районными тепловыми пунктами (РТП), которые распределяют теплоноситель по сетям низшего уровня и обеспечивают в них автономные гидравлический и температурный режимы.
Распределительные сети присоединяют к магистральным в РТП через водоводяные подогреватели или непосредственно с установкой смесительных циркуляционных насосов. В случае присоединения через водоводяные подогреватели гидравлические режимы магистральных и распределительных сетей полностью разобщаются, что делает систему надежной, гибкой и маневренной. В сеть высшего иерархического уровня теплоноситель может подаваться из различных источников с различными температурами, но при условии, чтобы они превышали температуру в распределительных сетях.
В системе теплоснабжения с насосами в РТП отсутствует полная гидравлическая изоляция магистральных сетей от распределительных. Для больших систем с протяженными закольцованными магистральными теплопроводами и несколькими источниками питания задачу управления гидравлическим режимом. Сети при соблюдении ограничений в давлениях, предъявляемых потребителями, можно решить лишь при оснащении РТП современной автоматикой.
Эти системы также позволяют поддерживать независимый циркуляционный режим теплоносителя в распределительных сетях и температурный режим, отличный от температурного режима в магистралях.
В результате установки регуляторов давления на подающей и обратной линиях можно обеспечить в них пониженный уровень давления.
У систем с двумя иерархическими уровнями резервируют только высший уровень. Надежность теплоснабжения обеспечивается выбором такой мощности РТП, при которой надежность нерезервированной (тупиковой) сети оказывается достаточной. Принятый уровень надежности определяет протяженность и максимальные диаметры распределитель­ной сети от каждого РТП. На высшем уровне резервируют и источники тепла, и теплопроводы. Резервирование осуществляют путем соединения подающих и обратных магистралей соответственными перемычками. Различают два вида перемычек.
Одни из них резервируют сеть, обеспечивая ее надежное функционирование при отказах участков теплопроводов, задвижек или другого оборудования сети. Другие резервируют источники тепла, обеспечивая переток теплоносителя из зоны одного источника в зону другого при его отказах или ремонте.
Тепломагистрали вместе с перемычками образуют единую кольцевую сеть. Диаметры всех теплопроводов этой сети, включая диаметры перемычек, должны быть рассчитаны на пропуск необходимого количества теплоносителя в самых неблагоприятных аварийных ситуациях.
В нормальном режиме теплоноситель движется по всем теплопроводам системы и понятие кольцующей «перемычки» теряет смысл, тем более, что при переменных гидравлических режимах точки схода потоков могут перемещаться, и роль «перемычки» будут выполнять различные участки сети. Поскольку резервные элементы тепловой сети всегда находятся в работе, такое резервирование называется нагруженным.
2. Схемы тепловых сетейНаиболее простой и часто применяемой является радиальная схема (тупиковая) тепловой сети.
Рис. 1 – Принципиальная схема радиальная
1 – потребители теплоты
2 – тепловые сети
3 – источник теплоснабжения (котельная, ТЭЦ)
Радиальные тепловые сети характеризуются постепенным уменьшением диаметров трубопровода по мере удаления от источника теплоснабжения и снижения расхода сетевой воды. На трубопроводах тепловых сетей размещаются секционирующие задвижки на расстоянии от 1000 до 1500 м друг от друга. Секционирующие задвижки также устанавливаются на ответвлениях потребителей теплоты. Назначение секционирующей задвижки – это локализация места аварии тепловой сети и отключение потребителей. Радиальные тепловые сети наиболее просты и требуют больших капитальных и эксплуатационных затрат.
Главный недостаток радиальных тепловых сетей – отсутствие резервирования, т.е. при аварии на одном из участков, например, на схеме участок “Б-Г”, прекращается подача теплоты всем потребителям, расположенным после точки (участка) ”Г”.
Повышение надежности радиальных тепловых сетей возможны следующими методами:
Совместная работа нескольких источников теплоснабжения на общую радиальную тепловую сеть.
Резервирование отдельных элементов радиальной тепловой сети (4 вместо 1 подающего трубопровода, который рассчитан на пропуск 100% расхода сетевой можно проложить 2 трубопровода, каждый из которых рассчитан на пропуск 50% расхода сетевой воды).
Использование технических мероприятий, повышающих вероятность безотказной работы отдельных элементов тепловой сети (например, антикоррозионная защита трубопроводов, использование стальной запорной арматуры вместо чугунной).
Установка дублирующих перемычек между тепловыми сетями соседних районов.
Использование щадящего режима при работе радиальной тепловой сети (например, работа систем теплоснабжения на пониженных температурных графиках τ01<=900C, τ02 <=600C).
Однако повышение надежности радиальных тепловых сетей приводит к их значительному удорожанию и должно быть обосновано технико-экономическим расчетом.
Непрерывность подачи теплоты потребителям достаточно хорошо обеспечивается кольцевой схемой тепловой сети.
Рис.2 – Принципиальная схема кольцевой тепловой сети
В кольцевых тепловых сетях предусматривается прокладка дублирующих магистральных участков (”А-А’-Г’-Е’-Ж”), а также предусматривается прокладка перемычек (например, ”В-В’; Г-Г’; Д-Д’; Е-Е’ ”). И в случае аварии на одном из участков потребитель будет получать тепловую энергию по дублирующей магистрали участкам через перемычки.
Кольцевание повышает надежность тепловых сетей, но приводит к значительному увеличению капитальных и эксплуатационных затрат. Выбор схема тепловой сети определяется технико-экономическим обоснованием с обязательным учетом надежности обеспечения потребителей тепловой энергией.
Потребители теплоты по надежности теплоснабжения разделяются на 3 категории:
Потребители недопускающие перерыва подачи требуемого количества теплоты и недопускающие снижения температуры внутреннего воздуха в помещениях зданий (больницы, родильные дома, детские-дошкольные учреждения с круглосуточным пребыванием детей, галереи, шахты и т.д.).
Потребители, допускающие снижение температуру внутреннего воздуха на период ликвидации аварии. Допустимое снижение температуру внутреннего воздуха на период ликвидации аварии составляет для жилых, общественных, административно-бытовых зданий до 120С, для промышленных зданий до 80С.
Все остальные потребители теплоты (склады, гаражи, хранилища).
При авариях на тепловых сетях или на источнике теплоснабжения снижение подачи теплоты потребителям 2 и 3 категории приведено в таблице 1.
Допустимое снижение подачи теплоты потребителям 2 и 3 категории при аварийном режиме теплоснабжения.
Таблица 1
Расчетное время ликвидации аварии и полного восстановления теплоснабжения составляет от 15 до 54 часов (в зависимости от места возникновения аварии и сложности повреждения).
Согласно СНиП 41-02-2003 ”Тепловые сети”. Все тепловые сети населенных пунктов и промышленных предприятий подразделяются на:
магистральные тепловые сети – предназначены для транспортировки теплоносителя от источников теплоснабжения до вводов в жилые районы или до вводов на территорию промышленных предприятий.
распределительные тепловые сети – предназначены для транспортировки теплоносителя от магистральных тепловых сетей до тепловых пунктов жилых районов или промышленных предприятий.
квартальные тепловые сети или межцеховые тепловые сети – предназначены для транспортировки теплоносителя от тепловых пунктов до зданий жилых районов или цехов промышленных предприятий.
Принципиальные схемы магистральной, распределительной и квартальной тепловых сетей
Рис.3 - Принципиальная схема тепловых сетей жилых микрорайонов
1 – потребители теплоты (здания)
2 – источники теплоснабжения
3 – участки магистральной тепловой сети
4 – распределительные тепловые сети
5 – квартальные тепловые сети
6 – центральные тепловые пункты
Рис. 4 - Принципиальная схема тепловых сетей с индивидуальными тепловыми пунктами
На рисунках приведены схемы радиальная магистральная распределительная и квартальная тепловых сетей для 2-х жилых районов при наличии 2-х источников теплоснабжения.
Для каждого жилого района предусматривается подача теплоты от любого источника теплоснабжения (посредством переключения задвижек на магистральной и распределительной тепловых сетях). Магистральные тепловые сети и распределительные тепловые сети транспортируют теплоноситель для всех видов теплового потребления, т.е. в одном трубопроводе находится сетевая вода и для отопления, и для вентиляции, и для горячего водоснабжения и возможно даже для технологических нужд потребителей теплоты.
Магистральные тепловые сети и распределительные тепловые сети прокладываются, как правило, 2-х трубными, квартальные и межцеховые сети транспортируют теплоноситель для каждого вида теплового потреблении по отдельности, т.е. отдельно прокладываются сети для отопления (так называемые отопительные тепловые сети), отдельно прокладываются сети для горячего водоснабжения (сети горячего водоснабжения), также на промышленных предприятиях могут прокладываться сети для покрытия технологической тепловой нагрузки.
Квартальные и межцеховые тепловые сети прокладываются либо 4-х трубные, либо много трубные, при наличии жилых районов или на промышленных предприятиях, индивидуальных тепловых пунктах практически стираются отличия между распределительными и квартальными тепловыми сетями, т.е. распределительные тепловые сети в этом случае прокладываются в самих жилых кварталах, или между цехами в промышленных предприятиях.
Способы прокладки тепловых сетейВ населенных пунктах для тепловых сетей предусматривается, как правило, подземная прокладка (бесканальная, в каналах или в городских и внутриквартальных тоннелях совместно с другими инженерными сетями). При обосновании допускается надземная прокладка тепловых сетей, кроме территорий детских и лечебных учреждений.
При выборе трассы допускается пересечение жилых и общественных зданий транзитными водяными тепловыми сетями с диаметрами теплопроводов до 300 мм включительно при условии прокладки сетей в технических подпольях и тоннелях (высотой не менее 1,8 м) с устройством дренирующего колодца в нижней точке на выходе из здания.
В виде исключения допускается пересечение транзитными водяными тепловыми сетями диаметром 400 - 600 мм, давлением 1,6 МПа жилых и общественных зданий при соблюдении следующих требований:
прокладка должна предусматриваться в проходных монолитных железобетонных каналах с усиленной гидроизоляцией. Концы канала должны выходить за пределы здания не менее чем на 5 м;
водовыпуски диаметром 300 мм должны осуществляться из нижних точек канала за пределами здания в ливневую канализацию;
при монтаже обязательна 100 % проверка сварных швов стальных труб теплопроводов;
запорная и регулировочная арматура должна устанавливаться за пределами здания;
теплопроводы в пределах здания не должны иметь ответвлений.
Уклон тепловых сетей к отдельным зданиям при подземной прокладке должен приниматься, как правило, от здания к ближайшей камере.
На отдельных участках (при пересечении коммуникаций, прокладке по мостам и т.п.) допускается принимать прокладку тепловых сетей без уклона.
Подземную прокладку тепловых сетей допускается предусматривать совместно с перечисленными ниже инженерными сетями:
в каналах - с водопроводами, трубопроводами сжатого воздуха давлением до 1,6 МПа, мазутопроводами, контрольными кабелями, предназначенными для обслуживания тепловых сетей;
в тоннелях - с водопроводами диаметром до 500 мм, кабелями связи, силовыми кабелями напряжением до 10 кВ, трубопроводами сжатого воздуха давлением до 1,6 МПа, трубопроводами напорной канализации
Пересечение тепловыми сетями рек, автомобильных дорог, трамвайных путей, а также зданий и сооружений следует, как правило, предусматривать под прямым углом. Допускается при обосновании пересечение под меньшим углом, но не менее 45°, а сооружений метрополитена, железных дорог - не менее 60°.
Пересечение подземными тепловыми сетями трамвайных путей следует предусматривать на расстоянии от стрелок и крестовин не менее 3 м (в свету).
При подземном пересечении тепловыми сетями железных дорог наименьшие расстояния по горизонтали в свету следует принимать, м:
до стрелок и крестовин железнодорожного пути и мест присоединения отсасывающих кабелей к рельсам электрифицированных железных дорог - 10;
до стрелок и крестовин железнодорожного пути при просадочных грунтах - 20;
до мостов, труб, тоннелей и других искусственных сооружений - 30.
Рис.5 – Способы прокладки тепловых сетей
Рис.6 - Технология прокладки тепловых сетей
Заключение

Россия относится к странам с высоким уровнем централизации теплоснабжения. Энергетическое, экологическое и техническое преимущество централизованного теплоснабжения над автономным в условиях монополии государственной собственности считалось априорным. Автономное и индивидуальное теплоснабжение отдельных домов было выведено за рамки энергетики и развивалось по остаточному принципу.
Тепловые сети в целом, особенно магистральные, являются серьезным и ответственным сооружением. Распределение стоимости прокладки тепловых сетей между строительными, монтажными и изоляционными работами следующее: стоимость строительных работ для внутриквартальных и межквартальных тепловых сетей в сухих грунтах составляет 80 % и в мокрых — 90 % общей стоимости трассы, остальные 10—20 % составляют соответственно стоимость монтажных и стоимость изоляционных работ; стоимость строительных работ для магистральных тепловых сетей в сухих грунтах составляет в среднем 55 % стоимости трассы, в мокрых — 75 %.
Средний срок службы подземных канальных теплопроводов не превышает 10-12 лет, а бесканальных с изоляцией на битумовяжущей основе 6—8 лет. Основной причиной повреждений является наружная коррозия, возникающая в результате некачественного нанесения антикоррозионных покрытий или их отсутствия, неудовлетворительного качества или состояния покровных слоев, допускающих избыточное увлажнение изоляции, а также вследствие затопления каналов из-за неплотностей конструкций.
Список использованных источников

СП 124.13330.2012 Тепловые сети. Актуализированная редакция СНиП 41-02-2003
СНиП 10-01-2003. Система нормативных документов в строительстве. — М.: ФГУП ЦПП, 2004.
СНиП 41-01- 2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование. — М.: ФГУП ЦПП, 2004.
СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий. — М.: ФГУП ЦПП, 2004.
СНиП 41-02-2003. Тепловые сети. — М.: ФГУП ЦПП, 2004.
СНиП 23-01-99*. Строительная климатология (с изменением №1). - М.: ГУП ЦПП, 2003.
Бейербах В. А. Инженерные сети. Подготовка территорий и зданий : учеб. пособие / В. А. Бейербах. - Ростов н/Д. : Феникс. 2004 - 640 с.
Малеева Т. В. Инженерно-экономические основы градостроительства : учеб. пособие / Т. В. Малеева - СПб. : СПб ГИЭУ. 2003.- 175 с.
Николаевская И. А. Благоустройство территорий : учеб. пособие для вузов / И. А. Николаевская. - М. : Академия. 2002. - 272 с.
Правила и нормы технической эксплуатации жилищного фонда : Учеб. пособие - М. : Омега-Л. 2006. - 136 с.
Еремкин А. И. Тепловой режим зданий : учеб. пособие / А. И. Еремкин, Т. Н. Королева. - М. : изд-во «Ассоциация строительных вузов», 2001. - 273 с.
Николаевская И. А., Горлопанова Л. А., Морозова Н. Ю. Инженерные сети и оборудование территорий, зданий и стройплощадок; Academia - М., 2016. - 224 c.
Нотенко С. Н. Техническая эксплуатация жилых зданий : учеб. пособие / С. Н. Нотенко. - М. : Высшая школа. 2000. - 174 с.
Инженерные сети. Оборудование зданий и сооружений : учеб. пособие / под общ. ред. Ю. П. Сонина. - М. : Высшая школа. 2001.-271 с.
Тихомиров К. В. Теплотехника, теплогазоснабжение, вентиляция : учеб. пособие / К. В. Тихомиров. Э. С. Сергеенко. - М. : Стройиздат. 2003. - 349 с.
Справочник современного инженера жилищно-коммунального хозяйства под общ. ред. JI. Р. Маиляна. - Ростов н/Д : Феникс. 2005 - 352 с. СНиПы : 23-02 2003, 2.04.01-85, 23-01-99. СП 23-101-2004.