Мінімальний напір на споживача. П'єзометричний графік теплової мережі

Наявний перепад тиску для створення циркуляції води, Па, визначається за формулою

де ДРн - тиск, що створюється циркуляційним насосомабо елеватором, Па;

ДРе - природний циркуляційний тиск у розрахунковому кільці за рахунок охолодження води в трубах і опалювальні прилади, Па;

У насосних системахдопускається не враховувати ДРе, якщо воно становить менше 10% від ДРн.

Наявний перепад тиску на введенні в будівлю ДРр = 150 кПа.

Розрахунок природного циркуляційного тиску

Природний циркуляційний тиск, що виникає в розрахунковому кільці вертикальної однотрубної системи з нижньою розводкою, що регулюється з замикаючими ділянками, Па визначається за формулою

де - середнє збільшення щільності води при зниженні її температури на 1? С, кг/(м3? С);

Вертикальна відстань від центру нагрівання до центру остигання

опалювального приладу, м;

Витрата води в стояку, кг/год визначається за формулою

Розрахунок насосного циркуляційного тиску

Величина, Па, вибирається відповідно до різниці тиску на введенні і коефіцієнтом змішування U по номограмі.

Наявна різниця тиску на введенні = 150 кПа;

Параметри теплоносія:

У тепловій мережі ф1 = 150? ф2 = 70?

У системі опалення t1 = 95 ° C; t2=70?C;

Визначаємо коефіцієнт змішування за формулою

µ= ф1 - t1 / t1 - t2 = 150-95/95-70 = 2,2; (2.4)

Гідравлічний розрахунок систем водяного опалення методом питомих втрат тиску на тертя

Розрахунок головного циркуляційного кільця

1) Гідравлічний розрахунокголовного циркуляційного кільця виконуємо через стояк 15 вертикальної однотрубної системи водяного опалення з нижньою розводкою та тупиковим рухом теплоносія.

2) Розбиваємо ГЦК на розрахункові ділянки.

3) Для попереднього вибору діаметра труб визначається допоміжна величина – середнє значення питомої втрати тиску від тертя, Па, на 1 метр труби за формулою

де - наявний тиск у прийнятій системі опалення, Па;

Загальна довжина головного циркуляційного кільця, м;

Поправочний коефіцієнт, що враховує частку місцевих втрат тиску у системі;

Для системи опалення з насосною циркуляцією частки втрати на місцеві опори дорівнюють b=0,35, тертя b=0,65.

4) Визначаємо витрату теплоносія на кожній ділянці, кг/год, за формулою

Параметри теплоносія в трубопроводі, що подає і зворотному, системи опалення, ?С;

Питома масова теплоємність води, що дорівнює 4,187 кДж/(кг??С);

Коефіцієнт обліку додаткового теплового потоку при округленні понад розрахункову величину;

Коефіцієнт обліку додаткових втрат теплоти опалювальними приладами біля зовнішніх огорож;

6) Визначаємо коефіцієнти місцевих опорів на розрахункових ділянках (а їхню суму записуємо в таблицю 1) по .

Таблиця 1

7) На кожній ділянці головного циркуляційного кільця визначаємо втрати тиску на місцеві опори Z, залежно від суми коефіцієнтів місцевого опору Уо і швидкості води на ділянці.

8) Перевіряємо запас перепаду тиску в головному циркуляційному кільці за формулою

де - сумарні втрати тиску у головному циркуляційному кільці, Па;

При тупиковій схемі руху теплоносія нев'язка втрат тиску в циркуляційних кільцях повинна перевищувати 15%.

Гідравлічний розрахунок головного циркуляційного кільця зводимо до таблиці 1 (додаток А). В результаті отримуємо нев'язку втрат тиску

Розрахунок малого циркуляційного кільця

Виконуємо гідравлічний розрахунок другорядного циркуляційного кільця через стояк 8 однотрубної системи водяного опалення

1) Розраховуємо природний циркуляційний тиск за рахунок остигання води в опалювальних приладах стояка 8 за формулою (2.2)

2) Визначаємо витрату води у стояку 8 за формулою (2.3)

3) Визначаємо перепад тиску для циркуляційного кільця через другорядний стояк, який повинен дорівнювати відомим втрат тискам на ділянках ГЦК з поправкою на різницю природного. циркуляційного тискуу другорядному та головному кільцях:

15128,7 + (802-1068) = 14862,7 Па

4) Знаходимо середнє значення лінійної втрати тиску за формулою (2.5)

5) За величиною, Па/м, витрати теплоносія на ділянці, кг/год, і за гранично допустимими швидкостями руху теплоносія визначаємо попередній діаметр труб dу, мм; фактичні питомі втрати тиску R, Па/м; фактичну швидкість теплоносія V, м/с, .

6) Визначаємо коефіцієнти місцевих опорів на розрахункових ділянках (а їхню суму записуємо в таблицю 2) по .

7) На ділянці малого циркуляційного кільця визначаємо втрати тиску на місцеві опори Z, залежно від суми коефіцієнтів місцевого опору Уо і швидкості води на ділянці.

8) Гідравлічний розрахунок малого циркуляційного кільця зводимо до таблиці 2 (додаток Б). Перевіряємо гідравлічне ув'язування між головним і малим гідравлічними кільцями за формулою

9) Визначаємо необхідні втрати тиску в дросельній шайбі за формулою

10) Визначаємо діаметр шайби дросельної за формулою

На ділянці потрібно встановити дросельну шайбу діаметром внутрішнього проходу Ду=5мм

Робочий тиск у системі опалення найважливіший параметр, від якого залежить функціонування всієї мережі. Відхилення в той чи інший бік від передбачених проектом значень як знижують ефективність опалювального контуру, а й відчутно позначаються роботі устаткування, а окремих випадках можуть навіть вивести його з ладу.

Звичайно, певний перепад тиску в системі опалення обумовлений принципом її пристрою, а саме різницею тиску в трубопроводах, що подає і зворотному. Але за наявності більш значних стрибків слід вживати негайних заходів.

1. Статичний тиск. Ця складова залежить від висоти стовпа води або іншого теплоносія у трубі чи ємності. Статичний тиск існує навіть у тому випадку, якщо робоче середовищеперебуває у спокої.
2. Динамічне тиск. Є силою, яка впливає на внутрішні поверхні системи при русі води або іншого середовища.

Вирізняють поняття граничного робочого тиску. Це максимально допустима величина, перевищення якої загрожує руйнуванням окремих елементів мережі.

Який тиск у системі слід вважати оптимальним?

Таблиця граничного тиску в системі опалення.

При проектуванні опалення тиск теплоносія в системі розраховують виходячи з поверховості будівлі, загальної довжинитрубопроводів та кількості радіаторів. Як правило, для приватних будинків та котеджів оптимальні значення тиску середовища в опалювальному контурі знаходяться в діапазоні від 1,5 до 2 атм.

Для багатоквартирних будинківвисотою до п'яти поверхів, підключених до системи центрального опалення, тиск у мережі підтримують на рівні 2-4 атм. Для дев'яти- і десятиповерхових будинків нормальним вважається тиск у 5-7 атм, а у вищих будівлях - у 7-10 атм. Максимальний тиск реєструється в теплотрасах, якими теплоносій транспортується від котелень до споживачів. Тут воно сягає 12 атм.

Для споживачів, розташованих на різній висотіі на різній відстані від котельні, натиск у мережі доводиться коригувати. Для його зниження застосовують регулятори тиску, підвищення — насосні станції. Проте слід враховувати, що несправний регулятор може стати причиною підвищення тиску на окремих ділянках системи. У деяких випадках при падінні температури ці прилади можуть повністю перекривати запірну арматуру на трубопроводі, що подає від котельної установки.

Щоб уникнути подібних ситуацій, налаштування регуляторів коригують таким чином, щоб повне перекриття клапанів було неможливо.

Автономні системи опалення

Розширювальний бак в автономній системі опалення

При відсутності централізованого теплопостачанняу будинках влаштовують автономні опалювальні системи, у яких теплоносій підігрівається індивідуальним казаном невеликої потужності. Якщо система повідомляється з атмосферою через розширювальний бачок і теплоносій у ній циркулює з допомогою природної конвекції, вона називається відкритою. Якщо повідомлення з атмосферою немає, а робоче середовище циркулює завдяки насосу, систему називають закритою. Як уже було сказано, для нормального функціонуваннятаких систем тиск води у них має становити приблизно 1,5-2 атм. Такий низький показникобумовлений порівняно малою довжиною трубопроводів, а також невеликою кількістю приладів та арматури, результатом чого стає порівняно малий гідравлічний опір. Крім того, через невелику висоту таких будинків статичний тиск на нижніх ділянках контуру рідко перевищує 0,5 атм.

На етапі запуску автономної системи заповнюють холодним теплоносієм, витримуючи мінімальний тиск в закритих системах опалення 1,5 атм. Не варто бити на сполох, якщо через деякий час після заповнення тиск у контурі знизиться. Втрати тиску в даному випадкуобумовлені виходом із води повітря, яке розчинилося у ній під час заповнення трубопроводів. Контур слід розвіяти і повністю заповнити теплоносієм, доводячи його тиск до 1,5 атм.

Після розігріву теплоносія у системі опалення його тиск дещо збільшиться, досягнувши при цьому розрахункових робочих значень.

Запобіжні заходи

Прилад вимірювання тиску.

Бо при проектуванні автономних системопалення для економії запас міцності закладають невеликий, навіть невисокий стрибок тиску до 3 атм може викликати розгерметизацію окремих елементів або їх з'єднань. Для того щоб згладити перепади тиску внаслідок нестабільної роботи насоса або зміни температури теплоносія, закритій системіопалення встановлюють розширювальний бачок. На відміну від аналогічного пристрою у системі відкритого типувін не має повідомлення з атмосферою. Одна або кілька стінок робляться з пружного матеріалу, завдяки чому бачок виконує функцію демпфера при стрибках тиску або гідроударах.

Наявність розширювального бачка не завжди гарантує підтримку тиску в оптимальних межах. У ряді випадків воно може перевищити максимально допустимі значення:

• при неправильному доборі ємності розширювального бачка;
• при збоях у роботі циркуляційного насоса;
• при перегріві теплоносія, що буває наслідком порушень роботи автоматики котла;
• внаслідок неповного відкриття запірної арматури після проведення ремонту чи профілактичних робіт;
• через появу повітряної пробки(це явище може провокувати як зростання тиску, і його падіння);
• при зниженні пропускної здатності грязьового фільтра через його надмірну засміченість.

Тому, щоб уникнути аварійних ситуацій при влаштуванні опалювальних системзакритого типу обов'язковою є установка запобіжного клапана, який скине надлишки теплоносія у разі перевищення допустимого тиску.

Що робити, якщо падає тиск у системі опалення

Тиск у розширювальному баку.

При експлуатації автономних опалювальних систем найчастішими є такі аварійні ситуації, у яких тиск плавно чи різко знижується. Вони можуть бути викликані двома причинами:

• розгерметизацією елементів системи чи їх сполук;
• неполадками в казані.

У першому випадку слід виявити місце витоку та відновити його герметичність. Зробити це можна двома способами:

1. Візуальний огляд. Цей метод застосовується у випадках, коли опалювальний контур прокладено відкритим способом(не плутати із системою відкритого типу), тобто всі його трубопроводи, арматура та прилади знаходяться на увазі. Насамперед уважно оглядають підлогу під трубами та радіаторами, намагаючись виявити калюжі води або сліди від них. Крім того, місце витоку можна зафіксувати за слідами корозії: на радіаторах або місцях з'єднань елементів системи при порушенні герметичності утворюються характерні іржаві патьоки.
2. За допомогою спеціального обладнання. Якщо візуальний огляд радіаторів нічого не дав, а труби прокладені прихованим способомі не можуть бути оглянуті, слід звернутися до допомоги спеціалістів. Вони мають спеціальним обладнанням, що допоможе виявити витік і усунути його, якщо власник будинку не має можливості зробити це самостійно. Локалізація точки розгерметизації здійснюється досить просто: вода з опалювального контуру зливається (для таких випадків у нижній точці контуру на етапі монтажу врізають зливальний кран), потім у нього за допомогою компресора закачується повітря. Місце витоку визначається за характерним звуком, який видає повітря, що просочується. Перед запуском компресора за допомогою запірної арматури слід ізолювати котел та радіатори.

Якщо проблемне місце є одним із з'єднань, його додатково ущільнюють клоччям або ФУМ-стрічкою, а потім підтягують. Труб, що лопнув, вирізують і приварюють на його місце новий. Вузли, які не підлягають ремонту, просто змінюють.

Якщо герметичність трубопроводів та інших елементів не викликає сумнівів, а тиск у закритій системі опалення все-таки знижується, слід пошукати причини цього явища в котлі. Проводити діагностику самостійно не слід, це робота для фахівця, який має відповідну освіту. Найчастіше у казані виявляються такі дефекти:

Влаштування системи опалення з манометром.

• поява мікротріщин у теплообміннику через гідроудари;
• заводський брак;
• вихід з ладу підживлювального крана.

Дуже поширеною причиною, через яку падає тиск у системі, є неправильний підбірємності розширювального бачка.

Хоча в попередньому розділі говорилося, що це може спричинити зростання тиску, ніякої суперечності тут немає. Коли зростає тиск у системі опалення, спрацьовує запобіжний клапан. При цьому теплоносій скидається та його обсяг у контурі зменшується. В результаті з часом тиск знижуватиметься.

Контроль тиску

Для візуального контролю тиску в мережі опалення найчастіше застосовують стрілочні манометри із трубкою Бредана. На відміну від цифрових пристроїв, такі манометри не вимагають підключення електричного живлення. У автоматизованих системахвикористовують електроконтактні датчики. На відведенні контрольно-вимірювального приладу слід обов'язково встановлювати триходовий кран. Він дозволяє ізолювати манометр від мережі під час обслуговування чи ремонту, і навіть використовується видалення повітряної пробки чи скидання приладу на нуль.

Інструкції та правила, що регламентують експлуатацію опалювальних систем як автономних, так і централізованих, рекомендують встановлювати манометри в таких точках:

1. Перед котельнею установкою (або котлом) і на виході з неї. У цій точці визначається тиск у казані.
2. Перед циркуляційним насосом та після нього.
3. На введенні магістралі опалення до будівлі чи споруди.
4. Перед регулятором тиску та після нього.
5. На вході та виході фільтра грубої очистки (грязевика) для контролю рівня його забрудненості.

Усі контрольно-вимірювальні прилади повинні проходити регулярну перевірку, що підтверджує точність вимірів, що виконуються ними.

За результатами розрахунку водопровідних мереж для різних режимів водоспоживання визначаються параметри водонапірної вежі та насосних агрегатів, що забезпечують працездатність системи, а також вільні натиски у всіх вузлах мережі.

Для визначення напору в точках живлення (біля водонапірної башти, на насосній станції) необхідно знати необхідні напори споживачів води. Як зазначалося вище, мінімальний вільний натиск у мережі водопроводу населеного пункту при максимальному господарсько-питному водорозборі на введенні в будівлю над поверхнею землі при одноповерховій забудові повинен бути не менше 10 м (0,1 МПа), за більшої поверховості на кожен поверх необхідно додавати 4 м.

У години найменшого водоспоживання натиск для кожного поверху, починаючи з другого, допускається приймати 3 м. Для окремих багатоповерхових будівель, і навіть груп будинків, розташованих у підвищених місцях, передбачають місцеві установки подкачки. Вільний напір у водорозбірних колонок має бути не менше 10 м (0,1 МПа),

У зовнішньої мережівиробничих водопроводів вільний напір приймають за технічним характеристикамобладнання. Вільний тиск у мережі господарсько-питного водопроводу у споживача не повинен перевищувати 60 м, в іншому випадку для окремих районів або будівель передбачають встановлення регуляторів тиску або зонування системи водопостачання. Під час роботи водопроводу в усіх точках мережі має бути забезпечений вільний натиск щонайменше нормативного.

Вільні натиски в будь-якій точці мережі визначають як різницю позначок п'єзометричних ліній та поверхні землі. П'єзометричні позначки для всіх розрахункових випадків (при господарсько-питному водоспоживання, при пожежі та ін.) обчислюють виходячи із забезпечення нормативного вільного натиску в точці, що диктує. При визначенні п'єзометричних позначок задаються положенням точки, що диктує, тобто, точки, що має мінімальний вільний натиск.

Зазвичай точка, що диктує, розташована в найбільш несприятливих умовах як щодо геодезичних позначок (високі геодезичні позначки), так і щодо віддаленості від джерела живлення (тобто сума втрат напору від джерела живлення до диктуючої точки буде найбільша). У диктуючій точці задаються натиском, рівним нормативному. Якщо в будь-якій точці мережі натиск виявиться меншим за нормативний, то положення диктуючої точки задано неправильно.

Розрахунок системи водопостачання працювати під час пожежі роблять у припущенні його виникнення у найвищих і віддалених джерел живлення точках території, обслуговуваної водопроводом. За способом гасіння пожежі водопроводи бувають високої та низького тиску.

Як правило, при проектуванні систем водопостачання слід приймати протипожежний водопровід низького тиску, за винятком невеликих населених пунктів(Менше 5 тис. осіб). Пристрій протипожежного водопроводу високого тискумає бути економічно обґрунтовано,

У водопроводах низького тиску підвищення напору виробляється лише тимчасово гасіння пожежі. Необхідне підвищення напору створюється пересувними пожежними насосами, які підвозяться до місця пожежі та забирають воду із водопровідної мережі через вуличні гідранти.

Відповідно до СНиП напір у будь-якій точці мережі протипожежного водопроводу низького тиску на рівні поверхні землі при пожежогасінні повинен бути не менше 10 м. Такий напір необхідний для запобігання можливості утворення в мережі вакууму при відборі води пожежними насосами, що, у свою чергу, може викликати проникнення в мережу через нещільність стиків ґрунтової води.

Крім того, деякий запас тиску в мережі потрібний для роботи пожежних автонасосів з метою подолання значних опорів в лініях, що всмоктують.

Система пожежогасіння високого тиску (зазвичай приймається на промислових об'єктах) передбачає подачу до місця пожежі встановленої нормами пожежної витрати води та підвищення тиску у водопровідній мережі до величини, достатньої для створення пожежних струменів безпосередньо від гідрантів. Вільний натиск у цьому випадку повинен забезпечувати висоту компактного струменя не менше 10 м при повній пожежній витраті води та розташуванні стовбура брандспойту на рівні найвищої точки найвищої будівлі та подачі води по пожежних рукавах довжиною 120 м:

Нсв пож = Н зд + 10 + ∑h ≈ Н зд + 28 (м)

де Н зд - Висота будівлі, м; h - втрати напору в рукаві та стовбурі брандспойту, м.

У водопроводі високого тиску стаціонарні пожежні насоси обладнують автоматикою, що забезпечує пуск насосів не пізніше ніж через 5 хв після подачі сигналу про пожежу. Труби мережі повинні бути обрані з урахуванням підвищення тиску при пожежі. Максимальний вільний тиск у мережі об'єднаного водопроводу не повинен перевищувати 60 м водяного стовпа (0,6 МПа), а в годину пожежі — 90 м (0,9 МПа).

При значних перепадах геодезичних відміток об'єкта, що забезпечується водою, великої протяжності водопровідних мереж, а також при великий різниціу величинах необхідних окремими споживачами вільних напорів (наприклад, мікрорайонах з різною поверховістю забудови) влаштовують зонування водопровідної мережі. Воно може бути зумовлене як технічними, і економічними міркуваннями.

Поділ на зони проводять виходячи з наступних умов: у найбільш високо розташованій точці мережі повинен бути забезпечений необхідний вільний напір, а в її нижній (або початковій) точці напір не повинен перевищувати 60 м (0,6 МПа).

За типами зонування водопроводи бувають з паралельним та послідовним зонуванням. Паралельне зонуванняводопроводу застосовують при великих діапазонах геодезичних позначок у межах площі міста. Для цього формують нижню (I) та верхню (II) зони, які забезпечуються водою відповідно насосними станціями І та ІІ зон з подачею води з різними напорами по окремих водоводах. Зонування здійснюється таким чином, щоб на нижній межі кожної зони тиск не перевищував допустимої межі.

Схема водопостачання з паралельним зонуванням

1 — насосна станція II підйому з двома групами насосів; 2 - насоси II (верхньої) зони; 3 - насоси I (нижньої) зони; 4 - напірно-регулюючі ємності

На п'єзометричному графіку в масштабі наносяться рельєф місцевості, висота приєднаних будівель, натиск у мережі. За цим графіком легко визначити напір і наявний напір у будь-якій точці мережі та абонентських системах.

За горизонтальну площину відліку напорів прийнято рівень 1 – 1 (див. рис.6.5). Лінія П1 – П4 – графік напорів лінії подачі. Лінія О1 – О4 – графік натисків зворотної лінії. Но1 - повний натиск на зворотному колекторі джерела; Нсн - напір мережевого насоса; Нст – повний напір підживлювального насоса, або повний статичний напір у тепловій мережі; Н до– повний натиск у т.к на нагнітальному патрубку насоса; D Hт - втрата напору в теплопідготовчій установці; Нп1 - повний натиск на колекторі, що подає, Нп1 = Ндо – D Hт. Натиск мережевої води на колекторі ТЕЦ. Н 1 =Нп1 - Но1. Натиск у будь-якій точці мережі iпозначається як Нп i , H oi - повні натиски в прямому і зворотному трубопроводі. Якщо геодезична висота в точці iє Z i , то п'єзометричний натиск у цій точці є Нп i - Z i , H o i - Z i у прямому та зворотному трубопроводах, відповідно. Натиск, що знаходиться в точці iє різниця п'єзометричних напорів у прямому та зворотному трубопроводах – Нп i - H oi. Натиск в тепловій мережі у вузлі приєднання абонента Д є Н 4 = Нп4 – Но4.

Рис.6.5. Схема (а) та п'єзометричний графік (б) двотрубної теплової мережі

Втрата напору в лінії подачі на ділянці 1 – 4 є . Втрата натиску у зворотній лінії дільниці 1 – 4 є . Під час роботи мережевого насоса натиск Нст підживлювального насоса регулюється регулятором тиску до Но1. При зупинці мережевого насоса в мережі встановлюється статичний напір Нст, що розвивається підживлювальним насосом.

При гідравлічному розрахунку паропроводу можна не враховувати профіль паропроводу через малу щільність пари. Втрати напору в абонентів, наприклад залежить від схеми приєднання абонента. При елеваторному змішуванні D Не = 10 ... 15 м, при безелеваторному введенні - D нбе =2…5 м, за наявності поверхневих підігрівачів D Нп =5…10 м, при насосному змішуванні D Ннс = 2 ... 4 м.

Вимоги до режиму тиску в тепловій мережі:

У будь-якій точці системи тиск не повинен перевищувати максимально допустиму величину. Трубопроводи системи теплопостачання розраховані на 16 ат, трубопроводи місцевих систем - на тиск 6 ... 7 ат;

Щоб уникнути підсмоктування повітря в будь-якій точці системи тиск повинен бути не менше 1.5 ата. Крім того, ця умова необхідна для запобігання кавітації насосів;

У будь-якій точці системи тиск повинен бути не менше тиску насичення при даній температурі, щоб уникнути закипання води.

У водяних системах теплопостачання забезпечення споживачів теплотою здійснюється шляхом відповідного розподілу розрахункових витрат мережі між ними. Для реалізації такого розподілу необхідно розробити гідравлічний режим теплопостачання.

Метою розробки гідравлічного режиму системи теплопостачання є забезпечення оптимально допустимих тисків у всіх елементах системи теплопостачання та необхідних наявних тисків у вузлових точках теплової мережі, групових та місцевих теплових пунктах, достатніх для подачі споживачам розрахункових витрат води. Наявним тиском називається різниця тисків води в трубопроводах, що подає і зворотному.

Для надійності роботи системи теплопостачання висуваються такі умови:

Не перевищення допустимих тисків: у джерелах теплопостачання та теплових мережах: 1.6-2.5 мПа - для пароводяних мережевих підігрівачів типу ПСВ, для сталевих водогрійних котлів, сталевих трубта арматури; в абонентських установках: 1.0 мПа-для секційних водоводяних підігрівачів; 0.8-1.0 мПа-для сталевих конвекторів; 0.6 мПа-для чавунних радіаторів; 0.8 мПа-для калориферів;

Забезпечення надлишкового тискуу всіх елементах системи теплопостачання для запобігання кавітації насосів та захисту системи теплопостачання від підсмоктування повітря. Мінімальне значення надлишкового тиску набуває 0,05 мПа. З цієї причини п'єзометрична лінія зворотного трубопроводу у всіх режимах повинна розташовуватися вище за точку найвищої будівлі не менше ніж на 5 м. вод. ст.;

У всіх точках системи теплопостачання повинен підтримуватись тиск, що перевищує тиск насиченої водяної пари при максимальній температурі води, забезпечуючи невкипання води. Як правило, небезпека закипання води найчастіше виникає в трубопроводах теплової мережі, що подають. Мінімальний напір у трубопроводах, що подають, приймається за розрахунковою температурою мережної води, таблиця 7.1.

Таблиця 7.1

Лінію на нескипання необхідно провести на графіці паралельно рельєфу місцевості на висоті, що відповідає надлишковому натиску при максимальній температурі теплоносія.

Графічно гідравлічний режим зручно зображати у вигляді п'єзометричного графіка. П'єзометричний графікбудується для двох гідравлічних режимів: гідростатичного та гідродинамічного.

Мета розробки гідростатичного режиму – забезпечити необхідний тиск води у системі теплопостачання, у допустимих межах. Нижня межа тиску повинна забезпечити заповнення водою систем споживачів та створити необхідний мінімальний тиск для захисту системи теплопостачання від підсмоктування повітря. Гідростатичний режим розробляється при працюючих підживлювальних насосах та відсутності циркуляції.

Гідродинамічний режим розробляється на основі даних гідравлічного розрахункутеплових мереж та забезпечується одночасною роботою підживлювальних та мережевих насосів.

Розробка гідравлічного режиму зводиться до побудови п'єзометричного графіка, що відповідає всім вимогам до гідравлічного режиму. Гідравлічні режимиводяних теплових мереж (п'єзометричні графіки) слід розробляти для опалювального та неопалювального періодів. П'єзометричний графік дозволяє: визначити натиски в трубопроводі, що подає і зворотному; наявний напір у будь-якій точці теплової мережі з урахуванням рельєфу місцевості; за наявним натиском і висоти будівель вибирати схеми приєднання споживачів; підібрати авторегулятори, сопла елеваторів, дросельні пристроїдля місцевих систем споживачів теплоти; підібрати мережеві та підживлювальні насоси.

Побудова п'єзометричного графіка(рис.7.1) проводиться наступним чином:

а) вибираються масштаби по осях абсцис та ординат і наносяться рельєф місцевості та висота будівлі кварталів. П'єзометричні графіки будуються для магістральних та розподільчих теплових мереж. Для магістральних теплових мереж можуть бути прийняті масштаби: горизонтальний М 1:10000; вертикальний М 1:1000; для розподільчих теплових мереж: М г 1:1000 М в 1:500; За нульову позначку осі ординат (осі напорів) зазвичай приймають позначку нижчої точки теплотраси або позначку мережевих насосів.

б) визначається значення статичного натиску забезпечує заповнення систем споживачів і створення мінімально надлишкового напору. Це висота найбільш високо розташованої будівлі плюс 3-5 м.вод.ст.

Після нанесення рельєфу місцевості та висоти будівель визначається статичний напір системи

H c т = [Н зд + (3 5)],м (7.1)

де Н зд- Висота найбільш високо розташованого будинку, м.кв.

Статичний напір Н ст проводиться паралельно осі абсцис, і він не повинен перевищувати максимальний робочий напір для місцевих систем. Величина максимального робочого напору становить: для систем опалення зі сталевими нагрівальними приладами та для калориферів – 80 метрів; для систем опалення з чавунними радіаторами- 60 метрів; для незалежних схем приєднання з поверхневими теплообмінниками – 100 метрів;

в) Потім будується динамічний режим. Довільно вибирається напір на всмоктуванні насосів Н Нс, який не повинен перевищувати статичний напір і забезпечує необхідний запас напору на вході для запобігання кавітанції. Кавітаційний запас, залежно від мірки насоса, становить 5-10 м.вод.ст.;

г) від умовної лінії напорів на всмоктуванні мережевих насосів послідовно відкладаються втрати напорів на зворотному трубопроводі DН обр головної магістралі теплової мережі ( лінія А-В) використовуючи результати гідравлічного розрахунку. Величина напорів у зворотній магістралі повинна відповідати вимогам, зазначеним вище, при побудові лінії статичного напору;

д) відкладається необхідний наявний натиск у останнього абонента DН аб, з умови роботи елеватора, підігрівача, змішувача та розподільчих теплових мереж (лінія В-С). Розмір напору в точці підключення розподільних мереж приймається не менше 40м;

е) починаючи від останнього вузла трубопроводів, відкладаються втрати напорів в трубопроводі, що подає головній магістралі DН під ( лінія С-D). Натиск у всіх точках трубопроводу, що подає, виходячи з умови його механічної міцностіне повинен перевищувати 160 м;

ж) відкладаються втрати напору в джерелі теплоти DН іт ( лінія D-E) і виходить натиск на виході з мережевих насосів. За відсутності даних втрати натиску в комунікаціях ТЕЦ може бути прийнято 25 - 30 м, а районної котельні 8-16м.

Напір мережевих насосів визначається

Напір підживлювальних насосів визначається напором статичного режиму.

В результаті такої побудови виходить первісна форма п'єзометричного графіка, що дозволяє оцінити натиски у всіх точках системи теплопостачання (рис.7.1).

У разі їх невідповідності вимогам змінюють положення та форму п'єзометричного графіка:

а) якщо лінія напорів зворотного трубопроводу перетинає висоту будівлі або відстоїть від неї менш ніж на 35 м, то п'єзометричний графік слід підняти, щоб напір у зворотному трубопроводі забезпечував заповнення системи;

б) якщо величина максимального напору у зворотному трубопроводі перевищує допустимий напір в опалювальних приладах, і його не можна зменшити шляхом зміщення п'єзометричного графіка вниз, то його слід зменшити шляхом встановлення насосів, що підкачують, у зворотному трубопроводі;

в) якщо лінія на невскипание перетинає лінію напорів в трубопроводі, що подає, то за точкою перетину можливе закипання води. Тому напір води в цій частині теплової мережі слід підвищити шляхом переміщення п'єзометричного графіка вгору, якщо це можливо, або встановити насос, що підкачує, на трубопроводі, що подає;

г) якщо максимальний напір в обладнанні теплопідготовчої установки джерела теплоти перевищує допустиме значення, то встановлюються насоси, що підкачують, на трубопроводі, що подає.

Розподіл теплової мережі на статичні зони. П'єзометричний графік розробляють для двох режимів. По-перше, для статичного режиму, коли у системі теплопостачання відсутня циркуляція води. Вважають, що система заповнена водою з температурою 100°С, тим самим виключається необхідність підтримки надлишкового тиску в теплопроводах, щоб уникнути закипання теплоносія. По-друге, для гідродинамічного режиму – за наявності циркуляції теплоносія в системі.

Розробку графіка починають із статичного режиму. Розташування на графіку лінії повного статичного тиску має забезпечувати приєднання всіх абонентів до теплової мережі за залежною схемою. Для цього статичний тиск не повинен перевищувати допустимого з умови міцності абонентських установок і забезпечувати заповнення водою місцевих систем. Наявність загальної статичної зони для всієї системи теплопостачання спрощує її експлуатацію та підвищує її надійність. За наявності значної різниці геодезичних відміток землі встановлення загальної статичної зони виявляється неможливим з таких причин.

Найнижче положення рівня статичного тиску визначається за умов заповнення водою місцевих систем та забезпечення у верхніх точках систем найбільш високих будівель, розташованих у зоні найбільших геодезичних позначок, надлишкового тиску щонайменше 0,05 МПа Такий тиск виявляється неприпустимо високим для будівель, розташованих у тій частині району, що має найнижчі геодезичні позначки. За таких умов виникає необхідність розподілу системи теплопостачання на дві статичні зони. Одна зона для частини району з низькими геодезичними позначками, інша – з високими.

На рис. 7.2 показані п'єзометричний графік та принципова схемасистеми теплопостачання району, що має значну різницю геодезичних позначок рівня землі (40м). Частина району, прилегла до джерела теплопостачання, має нульові геодезичні позначки, у периферійній частині району позначки становлять 40м. Висота будівель 30 та 45м. Для можливості заповнення водою систем опалення будівель III та IV,Розташованих на позначці 40м і створення у верхніх точках систем надлишкового напору в 5м рівень повного статичного напору повинен бути розташований на позначці 75м (лінія 5 2 - S 2). У цьому випадку статичний натиск дорівнюватиме 35м. Однак натиск у 75м неприпустимий для будівель Iі II, що розташовані на нульовій позначці. Їх допустиме найвище становище рівня повного статичного тиску відповідає позначці 60м. Таким чином, у цих умовах встановити загальну статичну зону для всієї системи теплопостачання не можна.

Можливим рішенням є поділ системи теплопостачання на дві зони з різними рівнями повних статичних напорів – на нижню з рівнем 50м (лінія S t-Si) і верхню з рівнем 75м (лінія S 2 -S 2).При такому рішенні всіх споживачів можна приєднати до системи теплопостачання за залежною схемою, оскільки статичні натиски в нижній та верхній зонах знаходяться у допустимих межах.

Щоб при припиненні циркуляції води в системі рівні статичних тисків встановилися відповідно до прийнятих двох зон, у місці їх з'єднання розташовують розділовий пристрій (рис. 7.2 6 ). Цей пристрій захищає теплову мережувід підвищеного тиску при зупинці циркуляційних насосів, автоматично розсікаючи її на дві гідравлічно незалежні зони: верхню та нижню.

При зупинці циркуляційних насосів падіння тиску у зворотному трубопроводі верхньої зони запобігає регулятору тиску «до себе» РДДС (10), що підтримує постійним заданий напір HРДДС у точці відбору імпульсу. При падінні тиску він закривається. Падіння тиску в лінії подачі запобігає встановленому на ній Зворотній клапан(11), який також закривається. Таким чином, РДДС та зворотний клапан розсікають тепломережу на дві зони. Для підживлення верхньої зони встановлено підживлювальний насос (8), який забирає воду з нижньої зони та подає у верхню. Напір, що розвивається насосом, дорівнює різниці гідростатичних напорів верхньої та нижньої зон. Підживлення нижньої зони здійснює підживлювальний насос 2 і регулятор підживлення 3.

Малюнок 7.2. Система теплопостачання, розділена на дві статичні зони

а - п'єзометричний графік;

б – принципова схема системи теплопостачання; S 1 - S 1 - лінія повного статичного напору нижньої зони;

S 2 - S 2 - лінія повного статичного напору верхньої зони;

Н п.н1 - напір, що розвивається підживлювальним насосом нижньої зони; Н п.н2 - напір розвивається підживлювальним насосом верхньої зони; Н РДДС - напір на який налаштовані регулятори РДДС (10) і РД2 (9); ΔН РДДС - напір, що спрацьовується на клапані регулятора РДДС при гідродинамічному режимі; I-IV- абоненти; 1-бак підживлювальної води; 2,3 - підживлювальний насос і регулятор підживлення нижньої зони; 4 - передвімкнений насос; 5 – основні пароводяні підігрівачі; 6-мережевий насос; 7 - піковий водогрійний казан; 8 , 9 - підживлювальний насос і регулятор підживлення верхньої зони; 10 -регулятор тиску до себе РДДС; 11- зворотний клапан

Регулятор РДДС налаштований на тиск Нрддс (рис. 7.2а). На цей же натиск налаштований регулятор підживлення РД2.

При гідродинамічному режимі регулятор РДДС підтримує тиск на тому ж рівні. На початку мережі підживлювальний насос із регулятором підтримують напір Н О1 . Різниця цих напорів витрачається на подолання гідравлічних опорів у зворотному трубопроводі між розподільним пристроєм та циркуляційним насосом джерела тепла, решта напору спрацьовується у дросельній підстанції на клапані РДДС. На рис. 8.9 а ця частина напору показана величиною ΔН РДДС. Дросельна підстанція при гідродинамічному режимі дозволяє підтримувати тиск у зворотній лінії верхньої зони не нижче за прийнятий рівень статичного тиску S 2 – S 2 .

П'єзометричні лінії, що відповідають гідродинамічному режиму, показані на рис. 7.2а. Найбільший тиску зворотному трубопроводі у споживача IV становить 90-40 = 50м, що допустимо. Натиск у зворотній лінії нижньої зони також знаходиться в допустимих межах.

У трубопроводі, що подає, максимальний напір після джерела тепла дорівнює 160 м, що не перевищує допустимого з умови міцності труб. Мінімальний п'єзометричний напір у трубопроводі, що подає 110м, що забезпечує нескипання теплоносія, так як при розрахунковій температурі 150°С мінімальний допустимий тиск дорівнює 40м.

Розроблений для статичного та гідродинамічного режимів п'єзометричний графік забезпечує можливість приєднання всіх абонентів за залежною схемою.

Іншим можливим рішеннямгідростатичного режиму системи теплопостачання, показаної на рис. 7.2 є приєднання частини абонентів за незалежною схемою. Тут можуть бути два варіанти. Перший варіант- Встановити загальний рівень статичного тиску на позначці 50м (лінія S 1 - S 1), а будівлі, розташовані на верхніх геодезичних відмітках, приєднати за незалежною схемою. У цьому випадку статичний напір у водоводяних опалювальних підігрівачах будівель верхньої зони з боку теплоносія, що гріє, складе 50-40=10м, а з боку нагрівається теплоносія визначиться висотою будівель. Другий варіант - встановити загальний рівень статичного тиску на позначці 75 м (лінія S 2 - S 2) із приєднанням будівель верхньої зони за залежною схемою, а будівель нижньої зони - незалежною. У цьому випадку статичний напір у водоводяних підігрівачах з боку теплоносія, що гріє, буде дорівнює 75 м, тобто менше допустимої величини (100м).

Осн.1, 2; 3;

дод. 4, 7, 8 .