При местном (децентрализованном) теплоснабжении тепловым пунктом системы отопления является, как уже установлено, местная водогрейная котельная, подробно рассматриваемая в дисциплине "Теплогенерирующие установки".
Для общности изложения приведем лишь принципиальную схему теплопроводов котельной (рис. 1), изобразив ее для случая, когда местным теплоснабжением, кроме системы отопления (0), обеспечиваются также системы вентиляции (В) и горячего водоснабжения (ГВ) здания.
Рис. 1. Схема теплопроводов местной водогрейной котельной:
1,2 - соответственно, ведущий и ведомый теплогенераторы; 3 - газовая или дизельная горелка с турбо-натдувом;
4 - блок автоматики;
5 - предохранительный клапан;
6 - циркуляционный насос контура котельной; 7 - обратный клапан;
8 - запорная арматура;
9 - гидравлический разделитель;
10 -трехходовой смесительный клапан;
11 - циркуляционный насос тепло потребляющей системы;
12 - закрытый расширительный бак;
13,14 - соответственно, сборный и распределительный коллекторы;
15 - сетчатый водяной фильтр; Tl, T2 - соответственно, подающая и обратная магистрали контура котельной; Т11, Т12, Т13 - подающие магистрали теплопотребляющих систем; Т21, Т22, Т23 - обратные магистрали теплопотребляющих систем; В1
- линия подпитки из холодного водопровода
Обычно в котельной устанавливают один или два котла, каждый из которых рассчитан на 50 % общей тепловой мощности всех потребителей теплоты здания. Первичная вода в котле нагревается до температуры, не ниже требуемой и достаточной для последующего нагревания водопроводной (вторичной) воды в теплообменнике системы горячего водоснабжения (обычно 70 °С).
Современная схема местного (децентрализованного) теплоснабжения предусматривает установку в каждой системе собственного циркуляционного насоса. Расширительный бак является общим для всех теплопотребителей.
При централизованном теплоснабжении тепловой пункт может быть местным - индивидуальным (ИТП) для системы отопления данного здания и групповым - центральным (ДТП) для систем отопления группы зданий (рассматривается в дисциплине "Теплоснабжение"). Проектирование тепловых пунктов ведется в соответствии с нормативными правилами [4].
Принципиальная схема местного теплового пункта при независимом присоединении
системы насосного водяного отопления к наружным теплопроводам с необходимой запорной, контрольно-измерительной и регулирующей арматурой показана на рис. 2.
Рис. 2. Схема местного теплового пункта при независимом присоединении системы водяного отопления к наружным теплопроводам: 1 - задвижка; 2 - грязевик; 3 - манометр; 4 -регулятор давления; 5 - ответвления к системам вентиляции и горячего водоснабжения; 6 -водоводяной теплообменник; 7 - обратный клапан; 8 - циркуляционный насос; 9 - расширительный бак; 10 - подпиточный насос; 11 -клапан с электроприводом; 12 - регулирующий клапан; 13 - термометр; 14 - тепломер
Слева на рисунке изображены наружные теплопроводы, по которым перемещается высокотемпературная вода (температура ti) в теплообменник и охлажденная вода (температура t2) из теплообменника. Число теплообменников обусловлено делением системы отопления здания на отдельные независимые части. При единой системе устанавливают один-два теплообменника. Расход высокотемпературной воды предусмотрено изменять автоматически при помощи регулирующего клапана в соответствии с задаваемой программой изменения температуры воды tr, направляемой в систему отопления. Показан также регулятор давления (РД) "после себя" для понижения давления в подающем теплопроводе до необходимого значения.
Справа на рис. 2 даны: сверху - теплопроводы системы отопления от сборного до распределительного коллекторов с циркуляционным насосом и присоединенным расширительным баком, снизу - линия для заполнения (и восполнения при утечке) системы деаэрированной водой, забираемой из наружных теплопроводов. Подпиточный насос на этой линии устанавливают только тогда, когда гидростатическое давление в системе отопления превышает давление в наружных теплопроводах. Действует этот насос периодически с автоматическим управлением в зависимости от изменения уровня воды в открытом расширительном баке или при снижении давления в точке подключения насоса до недопустимой величины.
Для нагревания воды до температуры tr, служит теплообменник. В настоящее время применяют так называемые скоростные теплообменники различных типов. Кожухотрубный водоводяной теплообменник состоит из стандартных секций длиной 2 и 4 м. Каждая секция представляет собой стальную трубу диаметром от 50 до 300 мм, внутрь которой помещены несколько латунных трубок диаметром 16x1 мм. Греющая вода из наружного теплопровода пропускается по латунным трубкам, нагреваемая из системы отопления -противотоком в межтрубном пространстве. Более совершенныйпластинчатый теплообменник набирается из определенного количества стальных профилированных пластин. Греющая и нагреваемая вода протекает между пластинами противотоком или перекрестно.
Длину и число секций кожухотрубного теплообменника или размеры и число пластин в пластинчатом теплообменнике определяют в результате теплового расчета.
Ориентировочно общую площадь нагревательной поверхности кожухотрубного теплооб-менника Ат 0, м2 , можно найти, задаваясь коэффициентом теплопередачи kT 0 в пределах от 1500 до 2000 Вт/(м2-°С), по формуле
Ат.о.=Qc/(kт.оΔtср) (1.1)
где Qc - тепловая мощность системы отопления, Вт; Δtср - средняя логарифмическая разность температуры греющей и нагреваемой воды, °С.
Число секций теплообменника N, шт., получают, выбрав длину и площадь одной секции а1, м , по справочной литературе
N=Ат.о/ а1 (1.2)
с округлением до ближайшего целого числа.
Движение нагреваемой воды в межтрубном пространстве последовательно соединенных N секций длиной 4 м сопровождается потерями давления Арт.0з кПа, которые определяются по формуле
Δpт.о =10,79w2N, (1.3)
где w - скорость движения нагреваемой воды в межтрубном пространстве теплообменника, м/с, определяемая по формуле
w = Gc/(Рсрaм.тр); (1.4)
Gc - расход воды в системе отопления по формуле (3.7), кг/Рср - средняя плотность нагреваемой воды, кг/м ; aм.тр - площадь межтрубного пространства секции теплообменника, м2.
Принципиальная схема местного теплового пункта при зависимом присоединении системы водяного отопления к наружным теплопроводам со смешением воды при помощи водоструйного элеватора дана на рис. 3.
На схеме показаны смесительный аппарат, основные контрольно-измерительные и другие приборы и арматура, применяемые в тепловых пунктах, относящихся не только к системе отопления, но и к системам приточной вентиляции и горячего водоснабжения. На подающем теплопроводе высокотемпературной воды (температура ti) помещен регулятор расхода (РР), предназначенный для стабилизации расхода воды в системе отопления при неравномерном отборе ее через ответвления к другим теплопотребителям. Если применяется автоматизированный водоструйный элеватор, то вместо РР предусматривается регулирующий клапан для получения заданной температуры воды, поступающей в систему ото-
пления. Следовательно, в этом случае при смешивании воды обеспечивается местное качественное регулирование работы системы отопления.
На рисунке показан также регулятор давления (РД), поддерживающий давление "до себя", необходимое для заполнения системы отопления водой, и препятствующий вытеканию воды из системы (как и обратный клапан на подающем теплопроводе) при аварийном опорожнении наружных теплопроводов.
Манометры, размещаемые попарно на одном и том же уровне от пола (см. рис. 3), позволяют судить не только о гидростатическом давлении в каждом теплопроводе, но и о разности давления, определяющей интенсивность движения теплоносителя в циркуляционных кольцах систем. Тепломер на обратном теплопроводе предназначен для учета общих теплозатрат в здании.
Для смешивания высокотемпературной и охлажденной (температура to) воды вместо водоструйных элеваторов применяют также центробежные насосы.
Принципиальная схема местного теплового пункта при зависимом прямоточном присоединении системы водяного отопления к наружным теплопроводам изображена на рис.4. Схема отличается от предыдущей (см. рис. 3) отсутствием смесительного аппарата (водоструйного элеватора). Горячая вода по подающему теплопроводу непосредственно поступает в систему отопления. Клапан на этом теплопроводе предназначен для регулирования расхода греющей воды в системе. Температура и разность давления воды на вводе теплопроводов в здание контролируются по показаниям термометров и манометров. Применяются, как и в схеме на рис. 3, регулятор давления "до себя" на обратном теплопроводе и обратный клапан на подающем, а также тепломер для учета теплозатрат в системе отопления.
Рис. 3. Схема местного теплового пункта при зависимом присоединении системы водяного отопления к наружным теплопроводам со смешением воды с помощью водоструйного элеватора: 1 - задвижка; 2- грязевик; 3 - термометр; 4 - ответвления к системам вентиляции и горячего водоснабжения; 5 - регулятор расхода; б - обратный клапан; 7 - водоструйный элеватор; 8 - манометр; 9 - тепломер; 10 -регулятор давления
Рис. З.5. Схема местного теплового пункта при зависимом прямоточном присоединении системы водяного отопления к наружным теплопроводам: 1 - задвижка; 2 - грязевик; 3 -термометр; 4 - манометр; 5- регулятор расхода; 6 - обратный клапан; 7 - тепломер; 5 - регулятор давления