4.3.2. Открытые системы теплоснабжения

Расчетные расходы сетевой воды, т/ч, на отопление и вентиляцию определяют по формулам (4.15) и (4.16), на горячее водоснабжение – по следующим выражениям:

среднечасовой –

, (4.31)

максимальный –

. (4.32)

Суммарный расчетный расход сетевой воды, т/ч, в двухтрубных тепловых сетях при качественном регулировании отпуска теплоты по отопительной нагрузке определяется по формуле (4.21), где коэффициент К₃ принимается равным: для систем с тепловым потоком ΣQ ≥ 100 МВт К₃ = 0,6; для систем с ΣQ < 100 МВт К₃ = 0,8.

Для потребителей с Q_hmax / Q_omax > 1 при отсутствии баков-аккумуляторов, а также с тепловым потоком 10 МВт и менее, суммарный расчетный расход воды определяют по формуле (4.22).

При центральном качественном регулировании отпуска теплоты по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения расчетный расход воды в двухтрубных сетях определяется без учета нагрузки на горячее водоснабжение по формуле (4.23).

В неотопительный период расчетные расходы воды в подающем и обратном теплопроводах неодинаковы. Расход сетевой воды в подающем трубопроводе определяют по формуле:

, (4.33)

при этом максимальный расход воды на горячее водоснабжение G_1hmax находят по формуле (4.32) при температуре холодной воды в летний период, т.е. = 15 °С.

Расход сетевой воды в обратном трубопроводе принимают в размере 10 % от расчетного расхода воды в подающем трубопроводе.

4.4. Выбор конструкции тепловой сети и разработка монтажной схемы

Проектирование тепловых сетей начинается с выбора трассы и способа ее прокладки. В городах и других населенных пунктах трасса должна предусматриваться в отведенных для инженерных сетей технических полосах, параллельно красным линиям улиц, дорогам и проездам, вне проезжей части и полосы зеленых насаждений, а внутри микрорайонов и кварталов – вне проезжей части дорог. При выборе трассы теплопровода необходимо учитывать экономичность и надежность работы тепловых сетей. Наиболее экономичной является тупиковая схема.

С целью повышения надежности работы теплосетей целесообразно устраивать резервирование подачи теплоты потребителям за счет совместной работы нескольких источников теплоты, а также устройства блокировочных перемычек между магистралями тепловых сетей при подземной прокладке.

Резервная подача теплоты, принимаемая для пропуска 50 – 90 % аварийного расхода воды, осуществляется в зависимости от расчетной температуры наружного воздуха для отопления и диаметров трубопроводов.

При выборе трассы тепловых сетей необходимо выдерживать нормативные расстояния от их строительных конструкций до зданий, сооружений и инженерных коммуникаций. Следует избегать прокладки тепловых сетей вблизи трамвайных путей, электрифицированных железных дорог и отсасывающих кабелей постоянного тока, а также пересечения с ними во избежание необходимости устройства защиты от блуждающих токов. Пересечения тепловыми сетями естественных препятствий и инженерных коммуникаций должны выполняться под углом 90°, а в исключительных случаях – не менее 45°, в сооружениях метрополитена и железных дорог – не менее 60°.

Особенно строго должны выдерживаться нормативы при пересечении с газопроводами и электрическими сетями. Подробные указания по выбору трассы на территории населенных пунктов и промышленных предприятий приведены в [4, п.6.1 – 6.19]. Допускается пересечение распределительными теплопроводами диаметром до 300 мм жилых и общественных зданий при условии прокладки труб в технических коридорах с устройством дренирующего колодца в нижней точке на выходе из здания.

При выборе трассы предусматривается один ввод тепловых сетей в каждый квартал. В отдельных случаях в крупные кварталы устраивают по два ввода. Допускается подключать расположенные рядом кварталы из одной тепловой камеры.

В курсовой работе можно применять унифицированные типовые конструкции сборных железобетонных каналов, размеры которых зависят от диаметров теплопроводов (табл. 4.3), или бесканальные конструкции теплопроводов с изоляцией из ППМИ.

Таблица 4.3

Основные типы сборных железобетонных каналов

для тепловых сетей серии 3.006-2

Условный диаметр труб, d, мм	Марка канала	Размеры канала, мм		Расстояния, мм
		внутренние	наружные	от стенки канала до изоляции	между изоляци-онными поверх-ностями	от дна канала до изоляции
25 – 50	КЛ 60 – 30	600x300	850x440	70	100	100
70 – 80	КЛ 60 – 45	600x450	850x630	70	100	100
100 –150	КЛ 90 – 45	900x450	1150x630	80	140	150
175 –250	КЛ 90 – 60	900x600	1150x780	80	140	150
200 –300	КЛ 120 – 60	1200x600	1450x780	100	160	150
350 –400	КЛ 150 – 60	1500x600	1800x850	100	200	180
	КЛ 210 – 60	2100x600	2400x890	110	200	180
450 –500	КЛ 90 – 90	900x900	1060x1070	110	200	180
	КЛ 120 – 90	1200x900	1400x1070	110	200	180
	КЛ 150 – 90	1500x900	1740x1070	110	200	180
600	КЛ120 – 120	1200x1200	1400x1370	110	200	180
700	КЛ 210 – 120	2100x1200	2380x1470	110	200	180
800	КЛ 300 – 150	3000x1500	3610x1950	120	250	200
900	КЛ 360 – 180	3600x1800	4300x2280	120	250	300
1000	КЛ 420 – 210	4200x2100	4940x2640	120	250	300

1. Расстояние от перекрытия канала до изоляции следует принимать: для труб d = 25 – 250 мм – не менее 50 мм, d = 200 – 400 мм – не менее 70 мм, d = 500 мм и более – 100 мм.

1. Типовые решения по проектированию и строительству тепловых сетей в пенополимерминеральной изоляции (ППМИ) для труб Ду50…400 мм разработаны для районов с расчетной температурой не ниже 40 С.

2. Технические решения разработаны для двухтрубных водяных тепловых сетей на расчетные параметры транспортируемого теплоносителя: рабочее давление Р_раб.  1,6 МПа, температура до 150 С.

3. Принятые решения предусмотрены для подземной бесканальной, канальной и надземной прокладки тепловых сетей. При этом конструкция теплопроводов является идентичной для всех видов прокладки. Бесканальная прокладка теплопроводов с изоляцией из ППМИ рекомендуется при строительстве тепловых сетей в непросадочных грунтах с естественной влажностью или водонасыщенных и просадочных грунтах 1-ого типа. При прокладке ниже уровня грунтовых вод, а также в насыщенных водой грунтах, необходимо устройство попутного дренажа.

4. При других природных условиях строительства тепловых сетей в оболочке из ППМИ (вечномерзлые, пучинистые, илистые, просадочные П-го типа, заторфованные грунты, пойменные территории) в типовые решения требуется внесение соответствующих дополнений и корректировок, учитывающих климатические, геологические и другие особенности строительства в увязке с требованиями СНиП 2.04.07-86* «Тепловые сети».

5. При проектировании и строительстве должны соблюдаться следующие действующие нормативные документы:

• «Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды, утвержденные Госгортехнадзором России постановлением № 45 от 18.07.1995 г.»;

• СНиП 2.04.07-86* – «Тепловые сети»;

• СНиП 3.05.03-85 – «Тепловые сети»;

• СНиП 41-01-2003 – «Тепловые сети»;

• СНиП Ш-42-80 – «Правила производства и приемки работ. Магистральные трубопроводы»;

• СНиП 2.04.14-88 – «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов». Нормы проектирования;

• СНиП Ш-4-80* – «Техника безопасности в строительстве»;

• СНиП 2.01.07-85 – «Нагрузки и воздействия»;

• СНиП 2.02.01-83* – «Основания зданий и сооружений». Нормы проектирования, а также требования по технике безопасности в строительстве с учетом правил пожарной безопасности при проведении сварочных и других огневых работ на объектах народного хозяйства ГУПО МВД Российской Федерации и других документов, утвержденных и согласованных Минстроем РФ.

2. Конструкция теплопровода с индустриальной теплоизоляцией ППМИ представляет собой 12-ти метровую стальную трубу, с нанесенной не ее поверхность в заводских условиях теплоизоляцией из ППМИ для подземной прокладки (рис. 4.4). При этом в процессе изготовления труб образуется система, состоящая из стальной трубы и пенополимерминеральной теплоизоляции с высокой степенью адгезии теплоизоляции к стальной трубе. Концы труб длиной 200 мм остаются неизолированными для обеспечения возможности сварки звеньев в траншеях на монтаже с последующим закрытием стыков скорлупами из пенополимерминеральной смеси на месте монтажа. Гидроизоляционные свойства поверхностного слоя пенополимерминеральной изоляции исключают возможность увлажнения основного теплоизоляционного слоя в процессе эксплуатации. Теплогидроизоляционная оболочка ППМИ представляет собой новый вид теплогидроизоляции из пенополимерминеральной смеси (ППМС), являющейся высоконаполненным композиционным материалом, получаемым на основе полиизоционатов, полиольных композиций и минерального наполнителя.

1. Все компоненты, кроме минерального наполнителя, являются жидкостями с различной плотностью, температурой кипения и молекулярной массой. Вспенивание и твердение ППМС протекает в нормальных воздушно-сухих условиях с экзотермическим эффектом.

ППМИ на стальной трубе представляет собой монолитную конструкцию изоляции с переменной по сечению плотностью. При этом за один цикл формирования образуется единовременно три слоя:

• внутренний антикоррозионный слой толщиной 3 – 8 мм, плотно прилегающий к трубе с объемной массой 400 – 700 кг/м³;

• средний, теплоизоляционный слой, требуемый по расчету толщины, с объемной массой 70 – 80 кг/м³;

• наружный, механо-гидрозащитный слой толщиной 5 – 10 мм с объемной массой 400 – 700 кг/м³.

Выбор труб и арматуры при проектировании осуществляют по рабочему давлению и температуре теплоносителя. Для тепловых сетей рекомендуется применять электросварные стальные прямошовные трубы или со спиральным швом. Соединяют трубы с помощью сварки. Основным видом запорной арматуры являются стальные задвижки с ручным приводом при диаметре до 500 мм и электрическим – при диаметре более 500 мм.

Рис. 4.4. Подземная прокладка трубопроводов.

Конструкция тепловой изоляции ППМИ

Монтажная схема разрабатывается после выбора трассы, способа прокладки тепловых сетей и предварительного гидравлического расчета, по которому определяют диаметры теплопроводов.

Монтажная схема вычерчивается в две линии, причем подающий теплопровод располагается с правой стороны по ходу движения теплоносителя от источника теплоты. В местах ответвлений к кварталам или зданиям предусматривают тепловые камеры.

Составление монтажной схемы заключается в расстановке на трассе тепловых сетей неподвижных опор, компенсаторов и запорно-регулирующей арматуры. На участках между узловыми камерами, т.е. камерами в узлах ответвлений, размещают неподвижные опоры, расстояние между которыми зависит от диаметра теплопровода, типа компенсатора и способа прокладки тепловых сетей (табл. 4.4). В каждой узловой камере устанавливают неподвижную опору. На участке между двумя неподвижными опорами предусматривают компенсатор. Повороты трассы теплосети под углом 90 – 130° используют для самокомпенсации температурных удлинений, а в местах поворотов, под углом более 130°, устанавливают неподвижные опоры.

В тепловых сетях используются компенсаторы трех типов: сальниковые, сильфонные и манжетные. Сальниковые компенсаторы получили широкое применение благодаря большой компенсирующей способности, небольшим размерам, экономичности, малым затратам металла на изготовление и стоимости. Однако их установка снижает эксплуатационную надежность, они требуют постоянного наблюдения и обслуживания. Основными недостатками являются потеря подвижности при перекосах осей компенсаторов и трубопровода и периодическая замена набивки сальников.

Таблица 4.4

Расстояние между неподвижными опорами, м

Диаметр теплопровода d, мм	Прокладка
	сальниковые компенсаторы		П-образные компенсаторы
	канальная	бесканальная
100	70	-	80
125	70	25	90
150	80	30	100
175	80	35	100
200	80	50	120
250	100	60	120
300	100	70	120
350	120	70	140
400	140	70	160
450	140	70	160
500	140	80	180
600	160	80	200
700	160	80	200
800	160	100	200
900	160	100	200
1000	160	120	200
1200	160	120	200

Расстояние между неподвижными опорами при П-образных компенсаторах принимаются: для труб d = 50 мм – 50 м, d = 70 мм – 55 м, d = 80 мм – 65 м. На участках самокомпенсации расстояние между неподвижными опорами нужно принимать, как на участках с П-образными компенсаторами с учетом коэффициента 0,6.

Широко используются волнистые компенсаторы, имеющие малые габариты, массу и высокую надежность, не требующие обслуживания. Волнистые компенсаторы можно устанавливать на тепловых сетях без устройства подземных теплофикационных камер в районах строительства с расчетной температурой наружного воздуха не ниже -40 °С, а также в тепловых пунктах, насосных, в камерах и тоннелях.

При строительстве тепловых сетей диаметром 50 – 250 мм в сельской местности рекомендуется применять манжетные компенсаторы.

При бесканальной прокладке теплопроводов участки теплосети в местах поворотов прокладывают в каналах, тип и размеры которых принимают по табл. 4.4. В каналах необходимо прокладывать также участки теплопроводов, примыкающие к П-образным компенсаторам, сами компенсаторы, а также участки входов и выходов теплопроводов в камеры. Эти участки каналов принимают длиной 1,5 – 2 м.

Тип неподвижных опор, их конструкция и размеры приведены.

Камеры тепловых сетей могут выполняться из сборных бетонных и железобетонных элементов, монолитными или из кирпича. Их габаритные размеры определяют из условия удобства и безопасности обслуживания и обеспечения нормативных расстояний между строительными конструкциями и оборудованием.

В курсовом проекте необходимо выполнить рабочие чертежи оборудования одной из тепловых камер. Разработку строительных конструкций разрешается не производить. Могут быть выбраны унифицированные сборные железобетонные камеры по типовому проекту серии 903-4-11. Неподвижную опору располагают на теплопроводах большего диаметра. Для спуска в камеру и выхода из нее предусматривают не менее двух люков, металлические лестницы или скобы. При площади камеры по внутреннему обмеру более 6 м² устанавливается четыре люка. Дно устраивается с уклоном 0,002 в сторону приямка, для сбора и удаления воды. На всех ответвлениях теплопроводов в камере устраивают отключающую арматуру. Переход на другой диаметр труб осуществляют в пределах камеры. Минимальная высота камеры принимается 2 м.

С целью уменьшения высоты камеры и заглубления тепловых сетей задвижки могут устанавливаться под углом 45° или горизонтально. В местах установки секционирующих задвижек со стороны источника теплоты устраивается перемычка между подающим и обратным теплопроводами диаметром, равным 0,3 диаметра теплопровода. На перемычке устанавливаются две задвижки, а между ними – спускной контрольный вентиль d = 25 мм.

Допускается увеличивать расстояние между секционирующими задвижками до 1500 м на трубопроводах d = 400 – 500 мм при условии заполнения секционированного участка водой или спуска ее в течение 4 ч; для трубопроводов d > 600 мм – до 3000 м при условии заполнения участка водой или спуска воды в течение 5 ч; а для надземной прокладки d > 900 мм – до 5000 м.

При установке задвижек большого диаметра с электроприводом, независимо от способа прокладки тепловых сетей, вместо тепловых камер могут устраиваться надземные павильоны.

В камерах, на ответвлениях к отдельным зданиям, при диаметре ответвлений до 50 мм и длине до 30 м запорную арматуру допускается не устанавливать. При этом должна предусматриваться запорная арматура, обеспечивающая отключение группы зданий с суммарной тепловой нагрузкой до 0,6 МВт.

Тепловая камера должна быть изображена в плане и в двух разрезах. В случаях, когда конструкция и расположение оборудования в камере ясны из плана и одного разреза, второй можно не выполнять.