СИСТЕМА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ЗДАНИЯ

Решение относится к области теплоэнергетики - эксплуатации однотрубных внешних тепловых сетей с энергоносителем «пар» для нужд теплоснабжения и внутренних (в здании) четырехтрубных водяных систем (подающий и обратный трубопроводы) для нужд отопления и горячего водоснабжения.
Известна система теплоснабжения (патент РФ №2044223, F24D 1/00, опубл. 20.09.1995, схема а), содержащая подающий паропровод, паропроводы абонентских вводов, обратный трубопровод, систему горячего водоснабжения (ГВС) с водоразборной арматурой, водяную отопительную систему, теплообменный аппарат рекуперативного типа, регулирующий клапан и датчик.
Система горячего водоснабжения при этом является тупиковой, что приводит к остыванию горячей воды в подводящих трубопроводах при длительном отсутствии водоразбора.
В качестве прототипа принята система теплоснабжения здания (см. Теплофикация и тепловые сети/Е.Я.Соколов - М.: Издательский дом МЭИ, 2006, стр.109, рис.3.16-а).
Система содержит подающий трубопровод теплоносителя (пар) с установленными на нем двумя пароводяными инжекторами по смешанной (параллельно-последовательной) схеме (параллельной по пару и последовательной по воде с целью организации двухступенчатого подогрева и повышения давления воды), обратный трубопровод системы водяного отопления, трубопроводы подачи теплоносителя (вода) к водоразборным и отопительным приборам, расширительный сосуд (бак-аккумулятор), регулирующие клапаны и датчики.
В данном случае система горячего водоснабжения также является тупиковой, что приводит к остыванию горячей воды в подводящих трубопроводах при длительном отсутствии водоразбора.
Кроме того, имеет место перегрев воды системы горячего водоснабжения в неотапливаемый период, когда отсутствует охлаждение в радиаторах отопления; пароводяной инжектор имеет относительно небольшой напор подающей воды (не более 10…12 м вод. ст.), что не позволяет осуществлять теплоснабжение многоэтажных зданий; отсутствие трубопровода подпитки холодной водой не позволяет точно регулировать температуру теплоносителя в системе отопления. Эти недостатки устраняются предлагаемым решением.
Решается задача повышения экономичности системы теплоснабжения и более, полного удовлетворения эксплуатационных требований с точки зрения санитарных норм.
Технический результат - повышение эффективности работы системы теплоснабжения за счет снижения потерь тепловой энергии путем исключения остывания горячей воды в подводящих трубопроводах ГВС при длительном отсутствии водоразбора и соблюдении требуемых значений температур воды в приборах отопления с целью недопустимости перетопа помещений. Кроме того, при отключении отопления в летний период соблюдаются санитарные требования по температуре воды ГВС (55…75°С), а также имеется возможность обслуживания высотных зданий.
Этот технический результат достигается тем, что в системе теплоснабжения здания, содержащей подающий трубопровод теплоносителя с установленным на нем пароводяным инжектором, обратный трубопровод, трубопроводы подачи горячей воды к водоразборным и отопительным приборам и отведения от них циркуляционной воды, бак-аккумулятор, регулирующие клапаны и датчики, бак-аккумулятор установлен на обратном трубопроводе, трубопроводы отведения воды от водоразборных и отопительных приборов соединены через обратный трубопровод с баком-аккумулятором, к которому также подведен трубопровод подпитки холодной водой и от которого отведен трубопровод к пароводяному инжектору; трубопровод отведения циркуляционной воды от водоразборных приборов соединен с обратным трубопроводом через перемычку с клапаном, установленную после трубопровода отведения воды от отопительных приборов; на подающем трубопроводе после пароводяного инжектора установлен повысительный насос для обслуживания высотных зданий и регулирования расхода теплоносителя в приборах потребителей.
При любом расходе в водоразборных приборах давление и температура воды у потребителей ГВС остаются постоянными, удовлетворяющими санитарным требованиям, а расход и температура воды отопительных приборов обеспечивают необходимую температуру воздуха помещений здания, благодаря соответствующим датчикам и регуляторам, вследствие чего снижаются тепловые потери систем ГВС и отопления и более полно удовлетворяются эксплуатационные требования.
Предлагаемая система теплоснабжения здания приведена на чертеже. Она включает подающий трубопровод 1 теплоносителя (пара) с установленным на нем пароводяным инжектором 2, обратный трубопровод 3, трубопроводы 4, 5 подачи горячей воды к водоразборным 6 и отопительным приборам 7 и трубопроводы 8, 9 отведения от них циркуляционной воды, бак-аккумулятор 10, датчик 11 контроля температуры в подающих трубопроводах 4 и 5, датчик 12 контроля давления в подающих трубопроводах 4 и 5, датчик 13, подающий соответствующий сигнал на двухпозиционный регулятор 14 подачи холодной воды для подпитки бака-аккумулятора 10.
На подающем трубопроводе 1 перед инжектором 2 установлен регулятор 15 расхода теплоносителя (пара). На трубопроводах 4, 5, 8, 9 установлены клапаны 16 для гидравлического регулирования сезонной наладки и ремонтопригодности системы.
Бак-аккумулятор 10 установлен на обратном трубопроводе 3, к нему подведены: трубопровод 8 отведения циркуляционной воды от водоразборных приборов 6, трубопровод 9 отведения воды от отопительных приборов 7 (через обратный трубопровод 3) и трубопровод 17 для подпитки холодной водой. От бака-аккумулятора 10 выведен трубопровод 18 к пароводяному инжектору 2.
Трубопровод 8 отведения циркуляционной воды от водоразборных приборов соединен с обратным трубопроводом 3 через перемычку 19 с клапаном 16 для возможности функционирования системы ГВС при отключении системы отопления (например, в летнее время).
На подающем трубопроводе 1 после пароводяного инжектора 2 и температурного датчика 11 установлен повысительный насос 20 с приводом 21 для обслуживания высотных зданий и регулирования расхода теплоносителя в приборах потребителей.
Предлагаемая система теплоснабжения здания работает следующим образом.
Теплоноситель - пар (от котельной или ТЭЦ) с давлением 0,6…0,8 МПа по подающему трубопроводу 1 поступает на пароводяной инжектор 2, где смешивается с водой из бака-аккумулятора 10, которая подсасывается энергией струи пара. Подогретая до температуры 55…75°С (в зависимости от температуры наружного воздуха) паром в инжекторе 2 вода (контроль температуры осуществляется датчиком 11, подающим соответствующий сигнал на регулятор 15 расхода пара) подается в систему теплоснабжения здания повысительным насосом 20 для обслуживания высотных зданий и регулирования расхода теплоносителя в приборах потребителей. Подача горячей воды происходит при давлении 0,5…0,7 МПа (в зависимости от высоты здания и требуемого расхода, определяемого из тепловой нагрузки при различных температурах наружного воздуха). Контроль давления осуществляется датчиком 12, подающим соответствующий сигнал на привод 21, изменяющий частоту вращения насоса 20.
Горячая вода поступает одновременно как на водоразборные приборы (краны) 6 системы ГВС, так и на отопительные приборы (радиаторы) 7 системы отопления. При этом циркуляционная обратная вода ГВС поступает на вход системы отопления в отопительный период и помимо нее в бак-аккумулятор 10 в летний период (клапаны 16 на трубопроводах 5 и 9 закрываются, а клапан 16 на перемычке 19 открывается).
Уровень воды в баке-аккумуляторе 10 поддерживается в требуемых пределах при помощи датчика 13, подающего соответствующий сигнал на двухпозиционный регулятор 14 подпитки холодной водопроводной водой по трубопроводу 17. При достижении верхнего уровня регулятор 14 закрывается, нижнего уровня - открывается. Клапаны 16 осуществляют гидравлическое регулирование сезонной наладки и возможность ремонтопригодности системы.
3
3
При рассмотрении объекта теплоснабжения - жилого 9-этажного дома с максимальной тепловой нагрузкой 1000 кВт (720 кВт - отопление, 280 кВт - ГВС) потребуется пароводяной инжектор (аппарат «Фисоник» Ду 40) с расходом пара 1,4 т/ч, повысительный насос К80-50-200 (номинальная подача 50 м/ч, напор 50 м вод.ст.) с частотно-регулируемым приводом мощностью 15 кВт, бак-аккумулятор горячей воды объемом 10 м(из условия возможного водоразбора в течение 8 часов).
Исследования подтверждают промышленную применимость системы.