2.1. Схемы теплоснабжения зданий
Система теплоснабжения зданий включает в себя систему отопления и горячего водоснабжения.
Система отопления состоит из трёх элементов:
источник теплоты (генератор);
трубопроводы;
отопительные приборы.
Если все эти три элемента объединены вместе в пределах одного здания, то такие системы называются местными. К местным системам отопления относят печное, газовое (от местных котельных), электрическое.
Если происходит получение тепловой энергии от общего удалённого генератора теплоты посредством теплоносителя, то такая система называется централизованным отоплением. По виду теплоносителя системы теплоснабжения разделяют на системы паровые, водяные, воздушные и огневые. Системы парового отопления применяются, в основном, для промышленных зданий. К генераторам теплоты относятся котельные либо при применении централизованных систем отопления тепло-электроцентрали (ТЭЦ).
Первичным источником теплоты является ТЭЦ (тепло- электроцентраль), откуда вода по наружным магистральным сетям подаётся на промежуточный теплопункт (теплоцентр), к которому непосредственно подключаются системы отопления и горячего водоснабжения здания. Теплопункт может присоединяться к наружной теплосети зависимым или независимым способами, представленными на рис. 2.2, 2.3.
Теплоцентр, подключённый по схеме зависимого теплоснабжения, оборудуется элеватором, водомерами, предохранительными клапанами, регуляторами давления, терморегуляторами, манометрами для измерения давления в системе, а также в теплоцентре устанавливаются задвижки для отключения теплоцентра от наружной магистрали теплоснабжения, для отключения здания от теплоцентра и для регулирования расхода воды на элеваторе.
В Санкт-Петербурге, в основном, применяется теплоснабжение зданий по зависимому способу.
Рис. 2.3. Присоединение
теплопункта и системы отопления здания
к наружной тепловой сети зависимым
способом.
Присоединение внутридомовой системы по независимой схеме осуществляется через подогреватель, в котором происходит теплообмен (нагревание) воды, циркулирующей по замкнутому контуру внутридомовой системы отопления, теплом воды, приходящей из наружной магистрали. Давление во внутренней системе не зависит от давления в наружной теплосети. Система оборудуется расширительным баком, создающим собственное гидростатическое давление.
По способу обеспечения циркуляции воды во внутридомовой системе системы отопления бывают с естественной циркуляцией и с искусственной (принудительной) циркуляцией.
В системах с естественной циркуляцией давление, побуждающее циркуляцию воды, возникает за счёт остывания и изменения плотности воды в системе внутридомового отопления, и определяется по формуле (1):
(1)
где Р – естественное циркуляционное давление, Па
g – гравитационная постоянная (g =9,8 м/с² );
ρг, ρо - плотности горячей и остывшей воды, соответственно.
Искусственная циркуляция воды в системе отопления обеспечивается при независимом способе теплоснабжения применением циркуляционного насоса либо использованием элеваторов при зависимом способе теплоснабжения.
На обратной магистрали системы отопления устанавливаются, как правило, два циркуляционных насоса (рабочий и резервный), а также устраивается обводная линия для обеспечения естественной циркуляции в случае отключения обоих насосов.
Расчет системы отопления осуществляется по максимальному значению температуры воды на входе в систему, равному 95 °С в условиях наиболее холодной пятидневки в году. После прохождения по трубопроводам и остывания в отопительных приборах максимальная температура воды на выходе из системы отопления устанавливается равной 70°С. Температура воды, приходящей из наружной теплосети, равна 150 °С.
Фактически же температура теплоносителя внутри системы отопления и в обратной магистрали намного меньше, чем указанные максимальные значения.
Снижение температуры со 150 до 95 °С обеспечивается путём подмешивания элеватором охлаждённой воды из обратной магистрали. Схематично процесс смешивания воды в элеваторе представлен на рис. 2.4.
При прохождении перегретой воды (150 ◦С) через сечение меньшего диаметра, т.е. сопло, увеличивается скорость движения воды и понижается давление воды. В зону пониженного давления привлекается вода из обратного трубопровода, т.о. происходит смешивание перегретой воды с охлажденной. Работа элеватора характеризуется коэффициентом смешивания.
В теплоцентре устанавливается регулятор напора воды, предохраняющий систему отопления от опорожнения в тех случаях, когда давление в обратной магистрали становится выше, чем в подающей, а также при присоединении к теплоцентру системы горячего водоснабжения по открытому способу.