ОДНОТРУБНЫЕ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

В отдельных районах больших городов, которые временно не могут быть охвачены теплофикацией, строятся районные котельные, рассматриваемые как опорные пункты теплофикации [Л. 1 и 2]. Топливом для крупных котельных во избежание загрязнения атмосферы городов выбирается преимущественно газ.

Исследования показывают, что использование тепла уходящих газов в крупных котельных целесообразно до температуры 25—30° С в контактных камерах охлаждения газов свободно падающими потоками воды. Вода после контактных камер по данным АКХ и санинспекций Москвы и Ленинграда, удовлетворяет всем сантехническим нормам горячего водоснабжения и не отличается по качеству от водопроводной воды.

При охлаждении уходящих газов до 25—30° С содержащиеся в них пары воды (около 1,63 кг на 1 hms природного газа) конденсируются, а общее использование тепла в котельной возрастает на 25—40%.

Топливо используется по его высшей теплотворной способности, вследствие чего такие котлы экономичнее по сравнению с самыми лучшими водогрейными котлами (например, типа ПТ>В) в среднем на 22—25 %.

Тепловые сети от таких котельных могут быть однотрубными, рассчитанными на температуру воды до 200° С. Такие сети весьма экономичны и дают возможность использовать для целей горячего водоснабжения тепло уходящих из котлов газов.

Решая проблему горячего водоснабжения городов и их районов, необходимо учитывать, что к 1980 г. нормы общего водопотребления по СССР [Л. 3] ожидаются 350—400 л/чел-сутки при мощности водопровода 650— 660 л/чел-сутки.

Определяя потребность в горячей (65° С) воде, следует исходить из того факта, что ее расход в новых домах превышает потребление неподогретой водопроводной воды на 20—30%.

Расчеты показывают, что при постоянной температуре 200° С количество воды, поступающей в тепловую сеть за отопительный сезон на отопление жилых зданий в Москве, в 1,5 раза меньше (рис. 1) ее количества, необходимого для горячего водоснабжения (по известной проектной норме расхода горячей воды в новых домах 120 л/чел-сутки).

Планируемая на 1965 г. кубатура зданий 54 м3/чел соответствует максимальному расходу тепла на отопление 24 ООО ккал/чел-сутки.

При постоянном расходе воды в тепловой сети (качественное регулирование) и ее расчетной температуре 150° С количество воды, циркулирующей в тепловой сети Москвы, должно быть больше 50 м3/чел. При температуре воды 200°С расход воды согласно рис. 1 сокращается до 15 м3/чел и становится значительно меньшим потребности в горячей воде на бытовые нужды, составляющей примерно 23 м3/чел в отопительный сезон.

Из этих соображений при подаче тепла потребителю от любых источников тепла нужны только однотрубные водопроводные тепловые сети (200 В»). Отопление получается за счет воды, идущей на горячее водоснабжение.

Оценка тепловых потерь по стоимости топлива показывает, что однотрубные тепловые сети 200 В» от ТЭЦ получаются абсолютно рентабельными при любой нагрузке горячего водоснабжения.

Прокладка обратных труб от ТЭЦ невыгодна, так как летом они лежат в земле холодными и корродируют, а зимой при разборах воды на горячее водоснабжение всего несколько часов в сутки должны собирать остатки теплой воды, не используемой в системе горячего водоснабжения.

На многих ТЭЦ циркуляционная вода после конденсаторов турбин сливается при температуре 20—30°С в градирни, где она охлаждается окружающим атмосферным воздухом. Эту воду целесообразно использовать для горячего водоснабжения в течение 8 760 ч в году.

Для перехода на однотрубные водопроводные тепловые сети существенными являются следующие предпосылки:

1. Расход воды на горячее водоснабжение в новых домах достигает 150—180 л/чел-сутки.

2. Положительный опыт работы тепловых сетей с непосредственным водоразбором.

3. Низкая стоимость обработки воды с применением новых методов ее умягчения.

4. Выбор расчетной постоянной температуры воды в тепловых сетях 200 В», обусловливающий незначительный ее расход на отопление.

Количество воды, которое можно напучить за сутки от системы отопления при среднем за отопительный сезон расходе тепла на отопление 0,013 Гкал/чел-сутки,

Суточные режимы отопления и горячего водоснабжения показывают, что даже без баков-аккумуляторов горячей воды воду, сливаемую из системы отопления, можно полностью использовать в системах горячего водоснабжения до 18 ч в сутки.

Снижение температуры отапливаемых помещений на 1—2° С (рис. 2) [Л. 4] позволяет уменьшить сливы воды в ночное время до 2— 3% годового количества воды, необходимой для горячего (водоснабжения.

Потери тепла за 6 ч ночного времени при наружной расчетной температуре 20 С составляют 200/24X100 = 7,5%, где 60° С—максимальная температура воды после систем отопления. При средней за отопительный сезон наружной температуре воздуха —5° С и сокращении подачи воды в ночное время до 40% потери тепла от слива воды получаются 2%.

Повышение температуры воды в тепловых сетях выше 200° С нецелесообразно как с точки зрения выработки энергии на ТЭЦ, так и в целях дальнейшего снижения и без того небольшого расхода воды на отопление, а также из расчета допустимого для нормальных труб давления, которое при 200° С не должно быть ниже 15 атм по условиям вскипания воды в трубах

Удешевление тепла при тепловых сетях 200 В» происходит за счет:

а) стоимости обратных трубопроводов;

б) снижения стоимости тепловой сети в связи с переходом на высокие параметры при одинаковой или несколько большей выработке электроэнергии с двухтрубной тепловой сетью, заставляющей иметь на ТЭЦ повышенную среднюю температуру воды;

в) удешевления на 20—25% тепла в РК за счет конденсации водяных паров уходящих газов и охлаждения их холодной водой до 25—30° С;

г) экономии на хлорирующих и других водоподготовительных устройствах систем городского водоснабжения в случае использования водоемов ТЭЦ как источника горячего водоснабжения.

В Ленинграде для этой цели используется невская вода. Это вполне возможно осуществить и частично осуществляется и в других городах. Высокое качество такой воды, необходимое для горячего водоснабжения, достижимо в осветлителях со взвешенными фильтрами системы ВНИИГС (рис. 3) и в результате ее умягчения и обработки в магнитных или электромагнитных аппаратах и деаэраторах [Л. 5—7].

Опыт работы тепловых сетей большинства городов Советского Союза с непосредственным водоразбором убедительно показывает, что обратные трубы в системах теплоснабжения от ТЭЦ и РК являются излишними. Кроме того, система с непосредственным водоразбором имеет ряд преимуществ:

1. Увеличивается выработка электроэнергии на ТЭЦ.

2. Отсутствуют многочисленные металлоемкие водо- подогреватели с латунными трубками на вводах потребителей.

3. Снижаются затраты на оборудование ввода по сравнению с затратами при местном приготовлении горячей воды.

4. Отсутствуют установки для защиты местных систем горячего водоснабжения от разрушающего действия кислорода, который выделяется при нагревании в местных подогревателях водопроводной воды.

5. Отсутствует коррозия местных систем горячего водоснабжения вследствие улучшения качества воды при ее централизованной подготовке.

6. Осуществляется бесперебойная круглосуточная подача горячей воды по свободному режиму горячего водоснабжения за счет аккумуляции тепла зданиями.

Работа тепловых сетей в Ленинграде показала, что в момент максимального водоразбора расход воды из тепловых сетей бывает в 1,6 раза больше ее расхода на отопление, рассчитанного на наивысшую температуру воды в тепловой сети 150° С.

Стоимость очистки воды, получаемой из Невы, по данным И. С. Ланина, после ее осветления в кварцевых фильтрах составляет долю процента стоимости заменяемой водопроводной воды.

В Москве, кроме осветления воды, необходимо иметь еще магнитную стабилизацию и умягчение. Магнитные и электромагнитные аппараты используются для обработки воды в большинстве городов Советского Союза и за рубежом и, как известно из практики, во всех случаях дают хорошие результаты.

Экономичность новых систем теплоснабжения возрастает при установке на радиаторах автоматических регуляторов температуры комнатного воздуха. Эти автоматы системы автора (рис. 4) являются простыми клапанами с биметаллическими пружинами.

В жилых зданиях Москвы серия таких автоматов работает безупречно несколько лет.

Если в системах отопления поддерживать постоянную температуру 95° С, то при установке автоматических регуляторов температуры комнатного воздуха слив воды из системы уменьшается до предела (рис. 5), а среднегодовой выход тепла из системы отопления сокращается примерно в 4 раза.

Кроме того, автоматические регуляторы на радиаторах обеспечивают температуру воздуха в пределах зоне комфорта в каждом отдельном помещении и позволяют использовать нагрев помещений от солнца, а также всех внутренних источников тепла, что дает экономию тепла 15—20%.

Потери тепла в подземных тепловых сетях можно значительно снизить, применяя термоторф [Л. 8], полученный автором в результате нагревания торфа топочными газами до температуры 250—350° С. Вытапливаемые из торфа деготь и парафин делают частицы термоторфа гидрофобными. Вскрытие теплопровода в Москве показало, что коэффициент теплопроводности термоторфа во влажной земле имеет величину 0,05 ккал/м ч/град.

Экономия тепла получается также при установке на вводах тепловых сетей теплосчетчиков (рис. 6) конструкции автора, выпускаемых таллинским заводом, которые производят точный учет количества тепла, поступающего к потребителям из тепловой сети.

При однотрубных водопроводных тепловых сетях повышается гидравлическая устойчивость отопительных систем.

Напор воды в обратных трубах тепловых сетей зависит от профиля местности и величины гидравлического сопротивления.

Гидравлика отопительных систем с ликвидацией обратных труб резко улучшается. Одновременно повышается надежность работы систем теплоснабжения, так как в тепловой сети получается в 2 раза меньше труб, что уменьшает вероятность возникновения в ней аварий.

Высокие давления в тепловой сети 200 В» обеспечивают устойчивую работу вводов.

Для ТЭЦ при дорогой электроэнергии или дешевых воде и топливе выгодны тепловые сети 200 В» с качественным регулированием. В этом случае автоматические регуляторы расхода воды на вводах могут быть заменены простыми дроссельными устройствами.

Работа системы отопления в этих условиях обеспечивается установкой низконапорных циркуляционных насосов. Элеваторные узлы на вводах тепловой сети непригодны по следующим соображениям:

1. Элеваторы ограничивают возможности количественного регулирования.

2. Напоры, создаваемые элеваторами, не удовлетворяют требованиям нормальной эксплуатации отопительных систем при различных температурных режимах наружного воздуха.

3. Необходимые по эксплуатационным требованиям коэффициенты подмешивания имеют значение выше необходимых по расчету на 50—100%.

4. Температура обратной воды в тепловых сетях при элеваторах высока. Тепловые сети перегружаются большими количествами воды, бесполезно перекачиваемой насосами. При некоторых режимах происходят срыв подмешивания и опрокидывание циркуляции: перегретая вода уходит в обратные трубы, минуя отопительную систему.

В отличие от элеватора низконапорные бесшумные насосы (ЦНИИПС), изготовляемые в г. Уральске, обеспечивают высокое качество работы отопительных систем.

Стоимость насосов незначительна, а потребляемая мощность 100—150 вт в 2—3 раза меньше мощности комнатного пылесоса.

Очевидно, что низконапорные электронасосы мощностью 150 вт, улучшающие работу отопительной системы, нужно широко использовать на практике.

Однотрубные системы тепловых сетей. Сборник статей под редакцией Громова Н. К. 1962