Основные направления работы в городском хозяйстве

--PAGE_BREAK--2. Система теплоснабжения


Необходимость создания систем теплоснабжения обусловлена следующими основными причинами:

•   суровыми климатическими условиями основных районов
страны, когда в течение 200-360 дней в году необходимо отопление
жилых, общественных и производственных зданий;

•   невозможностью  осуществления многих технологических
процессов без затрат теплоты, например, производство электроэнергии, варка и сушка материалов, стирка белья и др.;

•   необходимостью удовлетворения санитарно-гигиенических
нужд населения в горячей воде для мытья посуды, уборки помещений и других процессов.

В настоящее время удельный вес городов в теплопотреблении страны составляет примерно 70%. Структура теплового баланса в городах достаточно стабильна и выглядит следующим образом: до­ля затрат теплоты в системах отопления и вентиляции составляет 55-60%, технологическое потребление тепла — 35-40%, бытовое горячее водоснабжение — 5-20% от общего объема потребления те­плоты. Расход топлива на теплоснабжение превосходит его потреб­ление на электроснабжение и составляет около 30% общего потребления топливно-энергетических ресурсов в стране.

Для удовлетворения потребностей города в теплоте создаются специальные системы теплоснабжения, представляющие собой ком­плекс инженерных сооружений, специального оборудования и ком­муникаций для генерирования, транспорта и потребления теплоты. В системах теплоснабжения выделяют три основных элемента:

•   источники теплоты или теплогенерирующие установки, с
помощью которых топливно-энергетические ресурсы преобразуются в теплоту;

•   теплопроводы или тепловые сети в виде системы труб и каналов, предназначенных для транспорта и распределения теплоносителя между потребителями;

комплекс инженерного оборудования и коммуникаций для
эффективного использования теплоты потребителями.

       Системы теплоснабжения классифицируются по источникам теплоты, мощности, потребителям, теплоносителю, способам и схемам присоединения, количеству трубопроводов и другим при­знакам.

Различают централизованные и местные системы теплоснаб­жения. Системы местного теплоснабжения обслуживают часть или все здание на базе печного отопления или домовой котельной уста­новки. Централизованные системы теплоснабжения — один или не­сколько районов города. Поэтому они включают в себя источники теплоснабжения (котельные, ТЭЦ), тепловые сети, тепловые пунк­ты и системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения зданий. Централизованное теплоснабжение большого числа потре­бителей возможно:

•   от крупных квартальных или районных котельных, тепловая
мощность которых превышает 20 МВт, а радиус действия составляет 5-10 км;

•   теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) мощностью 100-500 МВт и
радиусом действия 10-15 км.

Системы теплоснабжения характеризуются мощностью или расчетной тепловой нагрузкой, дальностью (радиусом) передачи теплоты и числом потребителей. Тепловая нагрузка — это макси­мально-часовой суммарный расход теплоты на нужды отопления, вентиляции, технологии и горячего водоснабжения с учетом потерь в сетях и собственных нужд источника теплоты.

По виду потребителя системы теплоснабжения можно разде­лить на промышленные, промышленно-отопительные и отопитель­ные. В промышленных системах теплоснабжения главной состав­ляющей тепловой нагрузки является расход теплоты на технологи­ческие нужды, в отопительных — коммунально-бытовые нагрузки жилых и общественных зданий, а в промышленно-отопительных от одного источника теплоту получают как промышленные предпри­ятия, так и жилищно-коммунальный сектор города.

По виду теплоносителя системы теплоснабжения подразделя­ются на паровые и водяные. Вода как теплоноситель позволяет: 1) сохранить конденсат пара на ТЭЦ или в котельной; 2) осуществ­лять ступенчатый подогрев; 3) централизованно регулировать отпуск теплоты. Вода обладает повышенной аккумулирующей спо­собностью, что позволяет передавать теплоту на большие расстоя­ния с малыми потерями. Недостатками воды как теплоносителя можно считать: 1) большие затраты электроэнергии на перекачку; 2) малую гидравлическую устойчивость водяных сетей; 3) значи­тельную массу; 4) большую чувствительность к авариям, так как утечки пара по массе в 20-40 раз меньше, чем воды. Пар как тепло­носитель обладает большей гидравлической устойчивостью, но его использование требует дорогого и сложного конденсатного хозяйст­ва. Поэтому паровые системы применяют для теплоснабжения про­мышленных предприятий, где требуются повышенные параметры теплоносителя. В городских системах теплоснабжения рекомендует­ся использовать в качестве теплоносителя воду, нагретую до темпе­ратуры 95-150°С.

Водяные системы теплоснабжения делятся:

•   по способу подачи теплоты на горячее водоснабжение — за­
крытые и открытые;

•   по схемам присоединения абонентских систем отопления и
вентиляции — зависимые и независимые;

•   по количеству трубопроводов — одно-, двух-, трех- и четырехтрубные.

Водяные системы теплоснабжения бывают двух типов: от­крытые или закрытые. В открытых системах вода частично или полностью разбирается потребителями непосредственно из сети на нужды горячего водоснабжения. В закрытых системах вода исполь­зуется только как теплоноситель и из сети не отбирается.

В настоящее время применяют две принципиально различные схемы присоединения установок абонентов к тепловым сетям:

•   зависимую, когда вода из тепловой сети поступает непосредственно в приборы абонентской установки;

•   независимую, когда вода из тепловой сети проходит через
промежуточный теплообменник, в котором нагревает вторичный
теплоноситель, используемый в установках потребителя.

По числу трубопроводов системы подразделяют на однотруб­ные, применяемые в тех случаях, когда вода полностью использу­ется потребителями и обратно не возвращается, двухтрубные — теп­лоноситель полностью или частично возвращается в источник теплоты для повторного нагрева, многотрубные — при необходимости подачи теплоносителя с различными параметрами. В городских системах теплоснабжения преимущественно используются двух­трубные системы, обеспечивающие экономию капитальных затрат и эксплуатационных расходов по сравнению с многотрубными сис­темами.

Каждая из названных систем теплоснабжения имеет свою об­ласть применения. Основными факторами, определяющими выбор той или иной системы теплоснабжения, являются климатические ус­ловия, величина и плотность тепловых нагрузок, стоимость обору­дования, коммуникаций, топлива и других ресурсов, необходимых для сооружения и эксплуатации данных систем. Выбор производит­ся путем технико-экономического сравнения конкурирующих вариантов. Очевидно, что чем больше плотность нагрузки, тем, при про­чих равных условиях, выгоднее централизация теплоснабжения. Плотность тепловой нагрузки зависит от типа домов, этажности за­стройки и принятых условий благоустройства. При небольшой плотности нагрузок и рассредоточенности потребителей предпочти­тельнее, чтобы каждый из них имел собственный источник теплоты. Наиболее эффективным способом теплоснабжения является теплофикация, обеспечивающая значительную экономию топлива и других ресурсов за счет совместной выработки электрической и те­пловой энергии. Однако теплофикация требует значительных капи­тальных вложений и, следовательно, будет эффективна при боль­ших объемах потребления теплоты и значительной плотности тепловых нагрузок.

Тепловые пункты в системах теплоснабжения предназначены для присоединения систем отопления, вентиляции, горячего водо­снабжения и технологических установок потребителей к тепловым сетям. Тепловые пункты подразделяются на индивидуальные для присоединения одного здания и центральные — для двух и более зданий.

В системе теплоснабжения тепловые пункты выполняют сле­дующие основные функции:

•   присоединения местных систем отопления, вентиляции и
горячего водоснабжения зданий к центральной системе теплоснабжения;

•   юридической границы раздела ответственности между теплоснабжающей организацией и потребителем теплоты;

•   защиты местных систем от повышенного давления и температуры греющего теплоносителя;

•   автоматического поддержания и регулирования параметров
и расхода теплоносителя в соответствии с изменением температуры
наружного воздуха и требованиями потребителя;

•   приготовления и аккумулирования горячей воды с требуемыми параметрами;

коммерческого учета отпуска теплоты потребителям.

Правильное функционирование тепловых пунктов определяет экономичность использования теплоносителя и теплоты потребите­лям. Для выполнения основных функций тепловые пункты осна­щаются специальным оборудованием, арматурой, контрольно-измерительными приборами и автоматикой (КИПиА). Схемы и обо­рудование тепловых пунктов выбираются с учетом:

•   характеристики источника теплоты;

•   параметров теплоносителя и режима отпуска теплоты;

•   гидравлической характеристики внешней тепловой сети;

•   технических характеристик местных систем теплоснабжения.
При проектировании тепловых пунктов основным вопросом

является выбор между открытой и закрытой системой теплоснаб­жения и между зависимой и независимой схемой присоединения потребителей. Исторически сложилось так, что в Российской Феде­рации применяются две принципиально различные схемы тепло­снабжения потребителей:

•   открытая, с зависимым присоединением систем отопления
и вентиляции зданий и непосредственным водоразбором на нужды
горячего водоснабжения;

•   закрытая, с независимым присоединением систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения потребителей через теплообменники.

В настоящее время наибольшее применение имеют зависимые схемы присоединения как более простые. В этом случае система отопления здания гидравлически связана с тепловой сетью и рабо­тает под давлением, близким давлению в обратной магистрали внешней сети. Циркуляция воды обеспечивается за счет разности давлений в подающем и обратном трубопроводе тепловой сети. Простейшей из зависимых является схема с непосредственным присоединением, при которой вода из тепловой сети без смешения поступает в систему отопления. Это возможно, если расчетные параметры систем теплоснабжения и отопления совпадают. Напри­мер, при работе системы теплоснабжения с максимальной темпера­турой теплоносителя 95°С.

В городских системах теплоснабжения температура теплоно­сителя, как правило, достигает 150°С. Поэтому большинство зда­ний подключено по зависимой схеме с элеватором, в котором теплоноситель из подающего трубопровода попадает в сопло, где из-за уменьшения диаметра резко увеличивается ско­рость потока при одновременном снижении давления, что обеспе­чивает подсос остывшего теплоносителя из обратного трубопрово­да и его смешение с более горячим теплоносителем. Работа элева­тора выполняется за счет перепада давлений в системе теплоснаб­жения. Преимуществом этой схемы является низкая стоимость и высокая степень надежности элеватора как смесительного насоса.

Разность напоров теплоносителя перед тепловым пунктом была не менее 15 м вод. ст. Если это условие не выполняется, тогда снижа­ется коэффициент смешения, что приводит к перерасходу сетевой воды и, следовательно, теплоты.

Большие возможности по регулированию отпуска теплоты имеют схемы присоединения систем отопления с насосами. Наибо­лее распространенной является схема включения насоса на пере­мычке между прямой и обратной трубами теплового пункта, что дает экономию электроэнергии. Установка насосов на прямой и об­ратной линии рекомендуется в случае необходимости создания до­полнительной разности напоров для циркуляции воды в местных системах. Наличие насоса в схеме присоединения позволяет прово­дить более совершенное регулирование отпуска теплоты в систему теплоснабжения в зависимости от температуры наружного воздуха, по специально заданному временному графику с применением ре­гуляторов расхода или частотных регуляторов электропривода на­соса. Необходимым условиям для применения этих схем является применение компактных, надежных и бесшумных насосов.

При открытой системе теплоснабжения установки горячего водоснабжения присоединяются через смесители, регуляторы тем­пературы воды. Экономичная и надежная работа таких пунктов возможна только при наличии надежной работы авторегулятора температуры воды.

Все преимущества открытой системы теплоснабжения сводят­ся к упрощению и удешевлению абонентских вводов потребителей и в меньшей степени — повышению долговечности внутридомовых систем горячего водоснабжения. Вместе с тем при открытой систе­ме теплоснабжения стоимость источника теплоты увеличивается на 20-25% за счет усложнения системы водоподготовки. Одновремен­но возрастают эксплуатационные затраты, что обусловлено, во-первых, перерасходом воды, реагентов и электроэнергии на подго­товку и подачу горячей воды потребителям, во-вторых, низкой на­дежностью открытых систем теплоснабжения вследствие высокой коррозийной активности теплоносителя. Это ведет к росту затрат, связанных с ликвидацией аварий, восполнением утечек и сливов теплоносителя, ремонтом и заменой сетей, арматуры и оборудова­ния. Дополнительные потери возникают из-за невозможности в пе­реходные периоды года поддерживать температуру теплоносителя менее 70°С при температурах воздуха выше 0°С, что ведет к «пере­топу», т. е. необоснованному увеличению расхода теплоты на ото­пление зданий.

В связи с этим необходимо рассмотреть преимущества и не­достатки закрытых систем теплоснабжения, в которых вода исполь­зуется только как средство доставки теплоты и из сетей не отбирает­ся. При проектировании тепловых пунктов для закрытой системы теплоснабжения основным вопросом является схема присоединения подогревателей горячего водоснабжения. Выбор схемы присоедине­ния ГВС определяется расчетным расходом воды, режимом регули­рования и производится на основании технико-экономического сравнения параллельной и смешанной схем. Данные схемы могут дополняться баками аккумуляторами, с помощью которых выравнивается график нагрузки горячего водоснабжения и обеспечивается резерв на случай непродолжительного перерыва теплоснабжения. Объем аккумуляторного бака должен быть равен 4-6-часовому рас­ходу горячей воды. В этом случае расчет и выбор оборудования ве­дется по среднечасовому расходу горячей воды, и, следовательно, уменьшается поверхность нагрева подогревателей и стоимость теп­лового пункта.

В последнее время появилась возможность перехода на закры­тую систему теплоснабжения с независимым присоединением и систем отопления зданий. В этом случае система отопления при­соединяется к тепловой сети через поверхностный теплообменник. В качестве подогревателей в закрытых независимых системах ре­комендуется устанавливать пластинчатые теплообменники, нагре­вающая поверхность которых состоит из набора пластин с канала­ми для прохода греющей и нагреваемой жидкостей. Пластины из­готавливаются из нержавеющей стали и закрепляются между неподвижной и подвижной плитами или спаиваются. Необходимое число и параметры пластин определяются с помощью ЭВМ в соот­ветствии с физическими свойствами, расходами и параметрами жидкостей. Пластины гофрированы, что способствует турбулизации потока. Поэтому пластинчатые теплообменники имеют высо­кий коэффициент теплопередачи, что обеспечивает теплообмен при разности температур в 3-5°. При одинаковой тепловой мощности пластинчатые теплообменники в 3-5 раз меньше по габаритам и в 6 раз по массе, чем кожухотрубные.

В связи с этим основным элементом современных систем теп­лоснабжения должны стать индивидуальные высокоэффективные тепловые пункты моноблочного исполнения. В состав этих блоков входят пластинчатые теплообменники, бесфундаментные и бесшум­ные насосные установки, контрольно-измерительные приборы, сис­темы учета и автоматического регулирования теплоотпуска.Усложнение и удорожание оборудования индивидуальных те­пловых пунктов закрытых независимых систем теплоснабжения компенсируется за счет экономии капитальных вложений и экс­плуатационных затрат в других элементах системы. В частности, за счет упрощения схемы и уменьшения производительности системы водоподготовки можно на 20% снизить капитальные вложения в источник теплоснабжения. Благодаря гидравлической изолирован ности внешней и внутренней систем теплоснабжения обеспечива­ется стабильное качество горячей воды и высокий уровень ком­фортности отапливаемых помещений. Экономия теплоты за счет автоматического регулирования теплоотпуска может составить 15-20%. Существенно сокращается расход теплоносителя, так как пре­кращается непосредственный водоразбор из тепловой сети. Одновременно уменьшаются затраты на подготовку воды и перекачку теплоносителя.

Зависимость потребления теплоты от климатических условий требует постоянного и целенаправленного регулирования отпуска теплоты, что обеспечивает высокое качество и эффективность теп­лоснабжения потребителей.

Поэтому в системах теплоснабжения применяют три метода регулирования отпуска теплоты:

•        качественное, при котором отпуск теплоты регулируется за
счет изменения температуры теплоносителя при постоянном его

расходе;

•   количественное, когда отпуск теплоты регулируется изменением расхода теплоносителя при постоянной температуре;

•   количественно-качественное, при котором измеряется как
температура, так и расход теплоносителя.

Для двухтрубных водяных тепловых сетей рекомендуется применять центральное качественное регулирование по отопитель­ному графику, которое дополняется групповым регулированием в центральных (рис. 6.2) и индивидуальных тепловых пунктах, а так­же местным регулированием непосредственно у отдельных тепло-использующих установок потребителей. Центральное регулирование осуществляется в источнике теплоснабжения за счет изменения параметров теплоносителя. Групповое и местное регулирование должно осуществляться автоматически регуляторами расхода, дав­ления, температуры и напора.

В основе регулирования отпуска теплоты лежит температурный график сети — зависимость температуры теплоносителя в прямой и обратной магистралях от температуры наружного воздуха. Этот гра­фик строится для преобладающей отопительной нагрузки, а затем корректируется в зависимости от требований других потребителей.

В основе всех расчетов по регулированию отпуска теплоты на отопление лежит три уравнения теплового баланса здания:

• количество теплоты, теряемое зданием;

•        количество теплоты, передаваемое от приборов отопления к
воздуху;

•        количество теплоты, передаваемое от теплоносителя приборам отопления.

Для поддержания постоянной температуры внутри помещений при изменении температуры наружного воздуха необходимо со­блюдать тепловое равновесие

Зависимость между температурами воды в подающих трубо­проводах тепловой сети и местных систем, подсоединенных через смесительное устройство, устанавливается расчетным коэффициен­том смешения

Групповое и местное регулирование всех видов тепловой на­грузки рекомендуется проводить количественным методом. В каче­стве импульса для регулирующего устройства следует использовать температуру наружного или внутреннего воздуха отапливаемых по­мещений. Дополнение центрального качественного регулирования отпуска теплоты групповым (местным) обеспечивает комфортность проживания и экономию энергии в системах теплоснабжения.

Нарушение режима отпуска теплоты, как правило, проявляет­ся в отклонении температуры воды в подающей линии тепловой се­ти от расчетных значений. Это приводит к изменению температуры в подающем и обратном трубопроводах отопительной системы и, следовательно, температуры воздуха в отапливаемых помещениях

В результате нарушается тепловлажностный режим эксплуата­ции ограждающих конструкций зданий, что проявляется в увеличе­нии влажности строительных материалов, глубине промерзания конструкций, повышении теплопроводности материалов и росте теплопотерь здания в 1,5-2 раза. Кроме того, замерзание и оттаивание влаги в порах строительных материалов ведет к ускоренному физи­ческому износу и сокращению долговечности ограждающих конст­рукций зданий. Чем больше переходов через 0°С, выше скорость замерзания и ниже температура, тем больше напряжения в материале и меньше срок службы ограждающих конструкций здания.

При проектировании тепловых сетей решаются следующие вопросы:

• рациональной трассировки с учетом размещения источников и потребителей теплоты;

•   гидравлического и теплового расчета с учетом расчетных
тепловых нагрузок и расходов воды в тепловой сети;

•   выбора метода и типа прокладки тепловых сетей.

Для разработки схемы теплоснабжения необходимо подгото­вить план города с указанием источников теплоты, нумерацией кварталов и условным обозначением перспективных максимально-часовых расходов теплоты потребителями района. Источник тепла должен размещаться по возможности в промышленной зоне или за городской чертой с учетом господствующих ветров. Вместе с тем источник тепла должен быть расположен как можно ближе к цен­тру тепловых нагрузок. В этом случае радиус действия тепловых сетей будет кратчайшим, а расходы на транспортировку будут минимальными.

Тепловые сети, соединяющие источник теплоты с потребите­лями, подразделяются следующим образом:

•   магистральные — главные теплопроводы от источника теплоты до каждого микрорайона или крупного потребителя;

•   распределительные — межквартальные, ответвляющиеся от
магистральных тепловых сетей и обеспечивающие теплотой отдельные кварталы города, ЦТП и предприятия средней величины;

•   внутриквартальные — тепловые сети, отходящие от распределительных или магистральных сетей, ЦТП и заканчивающихся в
индивидуальных тепловых пунктах (ИТГТ) потребителей.

При выборе трассы тепловых сетей следует учитывать ряд технико-экономических рекомендаций:

•   прокладка тепловых сетей должна совмещаться с другими
инженерными сетями города;

•   трассы магистральных сетей должны быть максимально короткими и проходить вблизи центров тепловых нагрузок;

•   тепловые сети должны быть дешевыми в сооружении и надежными в эксплуатации, а их прокладка и архитектурное оформление должны отвечать требованиям ремонтопригодности, безопасности движения и эстетического восприятия.

После разработки тепловой карты города составляется схема гидравлического расчета тепловой сети (рис. 6.3), на которой в про­извольном масштабе изображаются источник теплоты, трассы маги­стральных, распределительных и внутриквартальных сетей. Все расчетные участки тепловой сети нумеруют в направлении от источника к потребителям. Расчетным считается участок трубопровода между двумя смежными ответвлениями. Далее на схему наносят в виде флажков значения тепловых нагрузок (Q, Гкал/ч), расхода (G, т/ч) и скорости {V, м/с) теплоносителя, а также длину расчетного участка (/, м) и удельные потери давления в трубопроводе (ЛЯ, Па/м).

В задачу гидравлического расчета тепловых сетей входит:

•   определение диаметров трубопроводов, потерь давления и
конечных параметров теплоносителя в различных точках сети при
заданных расходах и начальных параметрах теплоносителя;

определение пропускной способности трубопроводов, падения давления в сети при известном диаметре трубопроводов и заданной потере давления.

Гидравлический расчет радиальных тупиковых сетей выпол­няется при помощи номограмм и таблиц, а сложных и кольцевых — на ЭВМ по специальным программам. Критерием для определения оптимального диаметра тепловых сетей являются удельные потери давления и скорость движения воды в трубопроводах.

Гидравлический расчет выполняется в следующей последова­тельности:

•   выбирается  основная  расчетная   магистраль  до   наиболее
удаленного потребителя;

•   принимаются удельные потери давления на трение для магистральных сетей А/г

•   по таблицам (номограммам) для гидравлического расчета
определяются диаметры трубопроводов и уточняются действительные удельные потери давления на трение и скорость по участкам
основной расчетной магистрали, которая не должна превышать V=
= 2,5...3м/с.

Результаты гидравлического расчета представляются в таб­личной форме, на расчетной схеме и в виде пьезометрического гра­фика (рис. 6.4). Они являются исходной базой для:

•   определения объема работ и капитальных вложений в тепловые сети;

•   выяснения условий и режимов эксплуатации тепловых сетей;

•   установления характеристик и выбора сетевых и подпиточных насосов;

•   определения схем подключения индивидуальных тепловых
пунктов потребителей.

Тепловой расчет выполняется с целью определения тепловых потерь, падения температуры теплоносителя и выбора конструкции тепловой изоляции теплопровода. При расчете потерь теплоты не­обходимо учитывать: способ прокладки, глубину заложения, тем­пературу и свойства грунта, расстояние между трубопроводами, температуру теплоносителя.

Тепловые сети — это инженерные сооружения, которые вклю­чают в себя изолированные трубопроводы, опоры, компенсаторы, запорно-регулирующую арматуру, контрольно-измерительную ап­паратуру, каналы, камеры и павильоны, дюкеры, мачты и эстакады, насосные и дренажные станции.

Существующие способы прокладки тепловых сетей можно разделить на три группы:

1) надземная;

2) подземная в каналах (коллекторах);

3) бесканальная в грунте.

Надземную прокладку те­пловых сетей выполняют на низких или высоких опорах, мачтах и эстакадах, а также по пролетам строений мостов и наружным сте­нам промышленных зданий. В конструктивном отношении надзем­ная прокладка теплопроводов является наиболее простой, доступ­ной для профилактического осмотра и ремонта. Для наземной про­кладки теплопроводов используют низкие, отдельно стоящие опо­ры высотой 0,9-1,2 м или мачты требуемой высоты (6,0-8,4 м) в виде железобетонных стоек.

Подземная прокладка тепловых сетей выполняется открытым способом в траншеях или каналах. В водонасыщенных грунтах теп­ловые сети рекомендуется прокладывать в каналах или коллекторах. Различают непроходимые, полупроходимые (Я 1600 мм) и проходные (Н > 1600 мм) каналы. Наибольшее распространение полу­чила прокладка тепловых сетей в непроходных каналах. Канал за­щищает теплопроводы от механического воздействия, препятствует проникновению влаги и электрохимическому взаимодействию с ок­ружающей средой. Однако каналы надежно защищают трубопрово­ды только при устройстве гидроизоляции и эффективного попутного дренажа. Отсутствие попутного дренажа или отказы в его работе приводят к периодическому (сезонному) подтоплению каналов, раз­рушению изоляционного слоя и выходу из строя теплопроводов.

Современные строительные конструкции тепловых сетей — каналы, камеры, опоры, эстакады, колодцы дренажных устройств -выполняются из сборного железобетона, что удешевляет изготов­ление и монтаж. Так, разработаны три типа непроходных каналов: КЛ, состоящий из лотка и плиты; КЛп — плиты днища и лотка; КЛс -из двух лотков. Полупроходные каналы собираются из днищ, сте­новых блоков и плит перекрытия.

В сухих грунтах более целесообразной является бесканальная прокладка тепловых сетей, которая обеспечивает сокра­щение земляных и строительно-монтажных работ, экономию сбор­ного железобетона, снижение трудоемкости строительных работ и, следовательно, уменьшение сметной стоимости строительства на 20-25% по сравнению с канальной.

Для тепловых сетей применяют трубы из углеродистых и низ­колегированных сталей. Выбор марки стали для труб производится в зависимости от давления и температуры теплоносителя. В строительстве тепловых сетей с давлением до 1,6 МПа (500 мм с ша­гом 50 мм, Dy600-rl000 мм с шагом 100 мм, Dy1200 и 1400 мм.

Трубы и фасонные части теплопроводов соединяются элек­тросваркой. Для соединения трубопроводов с арматурой применя­ют соединительные части (фитинги) с резьбовыми соединениями или фланцы. Трубопроводная запорная и регулирующая арматура (задвижки, вентили, клапаны) для тепловых сетей применяются преимущественно стальные с ручным и механическим приводом. Арматура с ручным приводом управляется вращением маховика, насажанного на шпиндель, или через редуктор. Приводная армату­ра снабжается электроприводом.

Для укладки трубопроводов тепловых сетей применяют под­вижные и неподвижные опоры. Подвижные опоры в зависимости от способа прокладки и диаметров труб могут быть скользящими, нартовыми и др. При подземной прокладке трубопроводов в непро­ходных каналах используют скользящие опоры на бетонных по­душках, при надземной — катковые. Неподвижные опоры закреп­ляют отдельные участки, точки трубопровода и воспринимают уси­лия, возникающие при тепловых удлинениях. Как правило, непод­вижные опоры устанавливаются в камерах для фиксации положе­ния арматуры и в местах ответвлений трубопроводов, а также на прямых участках для обеспечения правильной работы компенсато­ров тепловых удлинений.

Если в трубопроводах не будет компенсации температурных удлинений, тогда при нагревании в трубах могут возникнуть опас­ные для прочности напряжения. Для компенсации температурных удлинений трубопроводов используются естественные повороты, специальные П-образные, одно- и двухсторонние сальниковые, линзовые и сильфонные компенсаторы.

Для защиты трубопроводов от воздействия окружающей сре­ды и снижения потерь теплоты применяются специальные строи­тельно-изоляционные конструкции. Они подразделяются на следующие основные типы:

1) набивные;

2) оберточные (изоля­ция под сетку);

3) сборные (из скорлуп и сегментов);

4) мастичные;

5) засыпные (минеральные и органические);

6) литые (индустри­ально-монолитные).

 В конструкцию входят:

 1) антикоррозионный слой из стеклоэмали, кремнийорганических и других красок, нано­симый непосредственно на поверхность труб;

2) основной слой те­пловой изоляции из материалов, обладающих низкой теплопровод­ностью (минеральная вата, битумоперлит, армопенобетон, пенопо-лиуритан и др.);

3) покровный слой (гидрозащитное покрытие) из рулонных материалов (изола, бризола и др.), полимерной пленки, стеклоткань на битуморезиновой или битумополимерной мастике, а также трубы из полиэтилена низкого давления. Например, трубо­проводы с изоляцией из битумоперлита имеют защитное покрытие из стеклоэмали, теплоизоляцию из битумоперлита и гидрозащитное покрытие из экструдированной полимерной оболочки толщиной 0,5-1,5 мм из полиэтилена. Для гидроизоляции труб с теплоизоля­цией из армопенобетона применяют покрытия из бризоля (изола) и стеклоткань на битумополимерной мастике.

Наиболее надежными гидрозащитными покрытиями являются трубы из полиэтилена низкого давления и кожух из оцинкованной стали. Из всех теплоизоляционных материалов лучшими защитны­ми свойствами обладает пенополиуритан, теплопроводность кото­рого примерно в 3 раза меньше теплопроводности армопенобетона. Поэтому будущее за теплопроводами в защитной полиэтиленовой трубе с теплоизоляцией из пенополиуритана, расчетный срок служ­бы которых 25 лет, что на 10 лет больше гарантии завода-изгото­вителя армопенобетонных изоляционных конструкций трубопрово­дов тепловых сетей.

Стоимость сооружения тепловых сетей определяется сметно-финансовым расчетом, учитывающим вид прокладки, глубину за­ложения, стоимость земляных, монтажных и изоляционных работ, а также испытаний с учетом накладных расходов. При укрупненных технико-экономических расчетах допускается определение объема капитальных вложений по удельным капительным вложениям (&гС) и материальной характеристике тепловой сети (Мтс)

Важнейшими технико-экономическими показателями работы тепловой сети являются:

•   тепловые потери, которые определяются расчетом или по
результатам тепловых испытаний и не должны превышать 5% годового объема отпуска теплоты;

•   расход воды, связанный с восполнением непроизводительных
утечек и сливов воды в системе (не более 0,25% объема сети в час);

•   расход энергии на перекачку теплоносителя, который зависит от параметров теплоносителя, гидравлического и теплового ре­
жима эксплуатации тепловых сетей, совершенства сетевой насос­
ной установки и колеблется от 8 до 16 кВтч/Гкал;

себестоимость транспорта теплоты, которая складывается из
следующих составляющих: 1) отчислений на амортизацию основных
фондов; 2) расходов на обслуживание сетей (заработная плата персонала с начислениями); 3) расходов на текущий ремонт; 4) стоимости
восполнения утечек теплоносителя; 5) стоимости тепловых потерь;
6) затрат на перекачку теплоносителя и 7) прочих расходов.


    продолжение
--PAGE_BREAK--3. Системы и схемы водоснабжения
Системой водоснабжения называют комплекс взаимосвязан­ных инженерных сооружений и установок, предназначенных для забора и подъема воды из природных источников, улучшения ее качества, создания требуемого напора, хранения, транспортирова­ния и подачи потребителям.

Строительство систем водоснабжения продиктовано тем, что без воды невозможна жизнь людей и производство практически всех видов промышленной и сельскохозяйственной продукции. Системы водоснабжения должны обеспечивать потребителя водой заданного качества, в требуемом количестве и под необходимым напором.

Системы водоснабжения классифицируются:

По виду источника:

•   с поверхностными источниками (реки, озера, водохранилища);

•   с подземными источниками (грунтовые воды, ключи, артезианские воды);

со смешанными источниками (поверхностными и подземными).

По способу подъема (подачи) воды:

•   самотечные или гравитационные;

•   нагнетательные с механической подачей воды, с использованием насосов;

• комбинированные (самотечно-насосные).

По назначению:

•   хозяйственно-питьевые,  обслуживающие  бытовые  нужды
населения;

•   производственные, удовлетворяющие технологические нужды промышленных предприятий;

•   противопожарные, предназначенные для подачи воды во
время тушения пожаров;

•   объединенные, для подачи воды всем перечисленным потребителям.

По видам обслуживаемых объектов:

•   городские (поселковые);

•   промышленные;

•   сельскохозяйственные и др.

По территориальному охвату потребителей:

•   местные или локальные, обеспечивающие водой отдельные
объекты;

•   централизованные, предназначенные для подачи воды всем
потребителям, расположенным в данном городе;

•   групповые или районные, служащие для снабжения водой
нескольких населенных пунктов.

По характеру, способу использования воды:

•   прямоточные, в которых вода после однократного использования выпускается в канализацию;

•   с повторным или каскадным использованием воды несколь­кими потребителями;

•   оборотные с многократным использованием воды в замкнутом технологическом процессе.

По надежности, степени обеспеченности подачи воды: 1-я категория — допускает снижение подачи воды на хозяйст­венно-питьевые нужды на 30% расчетного расхода и на производ­ственные нужды до установленного аварийного резерва на время до трех суток и перерыв в подаче воды не более 10 минут;

2-я категория — допускает снижение подачи воды не более 30% до 10 суток, а перерыв не более 6 часов;

3-я категория — допускает снижение подачи воды не более 30% до 15 суток, а перерыв не более 24 часов.

В общем случае в систему водоснабжения входят сооружения и установки для забора, подъема, очистки и транспортирования во­ды, а также для создания постоянного напора и хранения запаса во­ды. Системы водоснабжения устраиваются по определенной схеме. Схемой системы водоснабжения называют конкретные решения расположения всех сооружений и устройств на плане города, увя­занные с местоположением объектов и рельефом местности. Фак­торами, определяющими вид схемы водоснабжения, являются:

•   тип, мощность источника водоснабжения;

•   качество воды в природном источнике;

•   виды потребителей и требования, предъявляемые ими к воде;

•   объем и режим водопотребления;

•   рельеф местности и др.

В начальной стадии проектирования составляются несколько вариантов схем водоснабжения. После технико-экономического сравнения выбирают наиболее выгодный вариант. При этом необ­ходимо, чтобы выбранная система водоснабжения надежно снаб­жала всех потребителей водой надлежащего качества, в заданном количестве, с необходимым напором и при минимальных затратах на строительство и эксплуатацию всех инженерных сооружений.

Возможные схемы водоснабжения города бывают разные:место расположения водонапорной башни выбирается в зависимости от рельефа местности, величины требуемых напоров и протяженности сети. В свою очередь, от на­личия и места расположения водонапорной башни зависят режим работы, диаметр труб, стоимость сооружения и эксплуатации водопровода.

При использовании в качестве источника подземных вод схе­ма водоснабжения может претерпеть различные изме­нения. Как правило, особенностью таких систем является наличие большого числа трубчатых колодцев (скважин) или шахтных ко­лодцев, водосборных галерей и других сооружений. Она может включать в себя те же самые инженерные сооружения для подъема, перекачки, очистки, хранения и транспортирования воды потреби­телям, что и предыдущая. Представленная схема может быть зна­чительно упрощена, если качество воды в источнике соответствует требуемому. В этом случае очистные сооружения, резервуары, на­сосные станции IIподъема могут отсутствовать.

В ряде случаев оказывается технически и экономически целе­сообразным разделение централизованной системы водоснабжения на две или несколько «высотных» зон.

Такие зонные водопроводы устанавливаются в случае значи­тельной разности геодезических отметок обслуживаемой террито­рии или при транспортировании воды на большие расстояния. В этом случае при параллельном водоснабжении нижняя и верхняя зоны питаются самостоятельными водоводами, а при последова­тельном — вода подается в резервуар, который для нижней зоны служит напорным устройством, а для верхней — источником водо­снабжения.

Схема водоснабжения выбирается в процессе технико-эко­номического сопоставления вариантов, сформированных исходя из санитарно-гигиенических, технологических, противопожарных и других требований. При этом рассматриваются варианты различ­ных решений по всем инженерным сооружениям и устройствам. Окончательное решение принимается исходя из стоимости соору­жения и эксплуатации той или иной схемы водоснабжения. Уменьшение затрат, как правило, приводит к перерасходу эксплуатацион­ных затрат, связанных с подачей воды потребителям. На сооруже­ние очистных сооружений требуется 5-25% от общей стоимости системы водоснабжения. Величина этих затрат тем больше, чем хуже качество исходной воды.

Точно так же изменяются и эксплуатационные затраты, свя­занные с очисткой воды. Сооружение водозаборов из поверхност­ных источников в 2-2,5 раза дешевле, чем для подземных вод. Ос­тальные затраты примерно одинаковы и не зависят от источника водоснабжения.

В результате деятельности человека возможно нарушение взаимосвязи между живым миром и окружающей средой. Особенно опасные последствия для жизни и здоровья людей имеют загрязне­ния, тем или иным способом попадающие в источники поверхност­ных или подземных вод. Поэтому для каждой системы водоснаб­жения необходимо предусматривать специальные зоны санитарной охраны, проект которых согласовывается с Государственной сани­тарной инспекцией и утверждается местной администрацией.

Основной задачей зоны санитарной охраны является выделе­ние территории, в пределах которой создается особый режим, ис­ключающий или ограничивающий возможность загрязнения водо­источника и водопроводных сооружений. В зависимости от степени санитарной ответственности элемента устройства системы водо­снабжения предусматривается либо строгий санитарный режим (первый пояс), либо ограниченный (второй пояс).

Первый пояс охватывает территорию в месте забора воды и расположения головных сооружений водопроводных станций (во­дозабор, насосные сооружения, очистные сооружения, резервуары). Границы этого пояса в месте забора воды из открытых водоисточ­ников рекомендуется устанавливать не менее чем на 200 м вверх и на 100 м вниз по течению реки, 100 м по ширине реки и 100 мвглубь прилегающего берега, а также 100-200 м вокруг насосных сооружений. Эти границы являются ориентировочными и могут быть расширены в случае необходимости, т. е. с учетом местных условий. Территория первого пояса ограждается от доступа посто­ронних лиц и окружается зелеными насаждениями и охраняется. В пределах этой территории запрещается применение ядохимикатов, органических и минеральных удобрений, выпуск стоков, выпас и водопой скота, ловля рыбы, стирка белья, проживание людей, строительство и т. д. Существующие здания в первом поясе долж­ны быть канализованы, а его территория должна быть спланирова­на таким образом, чтобы поверхностный сток беспрепятственно от­водился в ливневую канализацию.

Границы второго пояса зон санитарной охраны охватывают сам водоисточник, питающие его притоки и грунтовые воды, а так­же соответствующую территорию с населенными пунктами, зда­ниями и сооружениями. Обычно зону ограничений по ширине оп­ределяют границами водосборного бассейна для данного водоема. Размеры его устанавливаются с учетом топологических, геодезиче­ских и санитарных данных. Протяженность зон санитарной охраны рассчитывается исходя из условий обеспечения самоочищения во­доема. Так, бактериальное очищение воды в средней полосе Рос­сийской Федерации происходит в течение 3-5 суток. Следователь­но, при известной скорости движения воды можно определить про­тяженность зоны.

В границах второго пояса санитарной охраны осуществляются общеоздоровительные мероприятия по охране окружающей среды:

•   вводятся ограничения на хозяйственную деятельность с це­лью защиты источника от загрязнения;

•   запрещается вырубка и сплав леса;

•   запрещается применение ядохимикатов;

•   строительство, использование земельных участков для любых нужд допускается только с особого разрешения органов Государственной санитарной инспекции.

При повышенных санитарных требованиях предусматривается третий пояс санитарной охраны, так называемая зона наблюдения в границах всего бассейна верховьев реки и ее притоков, где органа­ми здравоохранения ведется учет инфекционных заболеваний, переносимых водой. Санитарная защита площадок водопроводных сооружений и водоводов устанавливается в виде границ шириной не менее 30 м от их стен.

Зона санитарной охраны водоводов предусматривается в виде полосы, ширина которой в обе стороны от крайних трубопроводов составляет:

•   при отсутствии грунтовых вод и d1000 мм-10м, при
d> 1000 мм-20 м;

•   в случае движения грунтовых вод — не менее 50 м.

По застроенной территории ширину полосы санитарной защи­ты допускается уменьшать до пределов, диктуемых местными ус­ловиями. Санитарными нормами запрещается прокладка водоводов по территориям промышленных предприятий, свалок, полей оро­шения, кладбищ, животноводческих ферм и скотомогильников.

    продолжение
--PAGE_BREAK--