Тепловые сети - это системы, используемые для передачи тепла от горячей воды или пара с помощью трубопроводов от источника энергии до потребителя, после чего теплоноситель вновь поступает к устройству регенерации. Такой цикл позволяет правильно распределять тепло по всем точкам потребления с контролем постоянного давления в сети.

Рис. Наружные инженерные сети. Тепловые сети.

При проектировании тепловой сети определяется источник подачи тепла. При этом учитываются такие факторы:

площадь отапливаемого помещения или нескольких зданий;
число этажей и высота домов;
удаленность потребителя от теплового источника.

После выбора источника тепла проектирование тепловых сетей требует определения типа систем, которые бывают:

магистральные;
централизованные;
децентрализованные;
распределительные.

Тепловая сеть включает в себя:

источник подачи тепла (нагревание воды с помощью газа, электричества или угля);
магистраль;
узел подсчета тепла;
точку потребления.

По способу применения тепловые сети делятся на:

магистральные;
распределительные;
квартальные.При проектировании наружных тепловых сетей применяется надземная и подземная технологии монтажа труб. Чтобы исключить большие теплопотери, чаще выбирается подземная прокладка коммуникаций.Подземный монтаж бывает двух видов.
- Канальный . В данном случае трубопровод монтируется в коллектор. В этом устройстве могут быть расположены и другие инженерные коммуникации.
- Бесканальный . При такой технологии прокладки трубопровод помещается прямо в грунт. При выборе бесканального способа монтажа проводящие коммуникации изолируются с помощью специальных утепляющих материалов, что также повышает коррозионную стойкость металла труб. Также выделяют тепловые системы в городских тоннелях.
Надземная технология монтажа тепловых коммуникаций осуществляется посредством стальных и чугунных труб. Они размещаются на бетонных опорах, занимая разную высоту от земли. Этот способ используется при невозможности монтажа труб в грунт, но помимо удобства прокладки данная технология имеет серьезный недостаток: значительные потери тепла при сильных холодах.

При проектировании тепловых сетей в Москве нужно учитывать несколько значимых факторов: плотность городской застройки, уже проложенные и работающие инженерные сети, создаваемые коммуникации. Данные работы производятся в нашей компании только профессионалами со строгим соблюдением существующих норм и правил.

ООО «ИнжГеоПроект+» имеет значительный опыт в проектировании водяных тепловых сетей и систем с другими видами теплоносителей. Мы готовы выполнить план тепловых вводов, разводящих и магистральных сетей, тепловых пунктов, а также подготовить необходимую исполнительную документацию. Наши разработки проходят все этапы требуемого согласования в городских инстанциях. Также в рамках проектирования и прокладки тепловых сетей мы можем оформить всю исходную техническую документацию для начала монтажа, а в дальнейшем сдать объект в эксплуатацию.

При необходимости вы можете абсолютно бесплатно проконсультироваться у нашего опытного специалиста по всем вопросам предварительных работ и их стоимости.

Документы, требуемые для проектирования тепловых систем:
- техусловия на теплоснабжение;
- топографический план в масштабе 1:500 (геоподоснова).

Данный проект иллюстрирует использование геоинформационной системы (электронной карты) MosMap-GIS для создания сложных информационно-графических систем. Здесь карта используется для формирования и отображения графических элементов тепловой сети (схемы теплоснабжения) , в то же время вся информация сети, включая графическую, хранится в базе данных модели теплосетей.
Подобный подход может так же применяться для моделирования сетей газоснабжения, электрических сетей и прочих линейно-точечных систем, распределенных на территории города.

Работа выполнена по заказу ВНИПИЭнергопром и предназначена для формирования тепловой сети города на электронной карте Москвы, а также для моделирования характеристик сети, при изменении ее параметров и конфигурации.

Теплосеть состоит из тепломагистрали (трубы большого диаметра, до 1400 мм) и распределительных сетей. На отводах от магистрали обычно устроены центральные тепловые пункты (ЦТП) , от которых по распределительным теплосетям вода подается к жилым зданиям или другим отапливаемым помещениям.
В данную схему теплоснабжения включены также объекты производство тепла - ТЭЦ, РТС, КТС, котельные.
Структура модели тепловой сети содержит две части: графическую и «информационную». К графической относятся: линии участков (трубы) и изображения пунктов тепловой сети (ЦТП, камеры, смотровые колодцы и пр.), а так же также объекты производство тепла. Информационная часть содержит числовую и текстовую информацию, привязанную к графическим данным.
Все данные модели теплоснабжения, как графическая, так и информационная содержатся в базе данных модели и по необходимости высвечиваются на карту, соответствующими программами модели.

Структура тепловой сети (графическая часть).

Тепловая сеть состоит из объектов двух типов:
- точечные (источники), к которым относятся ТЭЦ, РТС, котельные;
- точечные (пункты), ЦТП, камеры, смотровые колодцы и пр. Предусмотрена возможность введения псевдопунктов - точек участков, где происходит смена характеристик (диаметра и пр.);
- точечные (строения),дома и иные потребители тепла. Особенностью этих объектов является их "двойственность", т.е. они являются объектами как модели, так и карты.;
- линейные (участки) - трубы.

Участком схемы теплоснабжения считается ломаная линия, соответствующая комплекту труб между двумя точечными объектами, поэтому каждый участок, в списке своих параметров содержит коды концевых пунктов. Участки выводятся на карту в виде ломаных линий различной толщины и цвета.

Формирование тепловой сети.

Тепловые сети Москвы представляют собой большую и сложную графическую структуру, привязанную к различным объектам города. В связи с этим, одной из основных задач разработки являлось создание программ ввода и фомирования сети теплоснабжения, способных в наибольшей степени упростить задачу ввода исходных данных. Представление схемы теплоснабжения в цифровом виде может производиться двумя способами:
- вручную,
- с использованием электронного носителя.
Основным способом построения тепловой сети является ручной, с бумажной схемы.

Ручной ввод.
Разработана программа ручного формирования сети теплоснабжения с бумажного носителя и последующей ее коррекции.
Основное внимание уделялось простоте ввода, именно поэтому для изображения точечных объектов (кроме строений) применены иконки, установка которых на карте производится двумя щелчками мыши (выбором иконки из списка и щелчком на карте). Кроме того, иконки позволяют применять графически сложные элементы отображения объектов, что увеличивает их информативность. Дополнительное удобство создает то обстоятельство, что пользователь, сам может подбирать, заменять и добавлять иконки.

Установка участков производится пометкой концевых пунктов на карте или в базе (в списке объектов), после чего они автоматически соединяются прямой линией. Далее, деформированием этой линии на карте, устанавливается ее истинная конфигурация.

Ввод "информационных" характеристик объекта сети, может быть произведен сразу после его создания, либо позже, для чего нужно пометить этот объект на карте или в базе щелчком мыши.
Корректировка местоположения точечного объекта производится его пометкой и установкой щелчком мыши в другом месте карты. При этом, координаты концов, привязанных к нему участков автоматически изменяются, в соответствии с координатами объекта.
Графическая корректировка участка производится его пометкой и последующей деформацией исходной ломаной линии.
С помощью данной програмы была сформирована сеть (от источников до конечных ЦТП) четырех котельных Предприятия № 2 ТС и С:
РТС Бабушкинская -1, РТС Бабушкинская -2, РТС Отрадное, РТС Ростокино.

Ввод с электронного носителя.
Сеть или часть сети сформирована другой организацией и на другой карте (геоподоснове). В этом случае главной задачей является перенесение графической части тепловой сети с одной геоподосновы на другую. Для этой задачи была разработана программа, позволяющая производить привязку объектов (пересчет координат) различных карт с весьма высокой точностью (зависит от количества точек привязки). Так участки сети, построеные на геоподоснове карты Геобилдер, быле привязаны к координатной системе карты MosMap с точностью не менее 5 м.

Просмотр и анализ тепловой сети.

В более крупном масштабе, на карту выводятся все объекты сети. Точечные объекты - в виде иконок, линейные в виде ломаных линий. Толщины и цвет линий зависит от характеристик участков и устанавливаемого на панели управления режима. Так толщина линии, может зависеть от диаметра трубы, в соответствии с устанавливаемой шкалой. Так же эти параметры могут использоваться для отображения различного рода характеристик, рассчитанных технологическими программами.

Этот режим, по типу высвечивания пунктов, в свою очередь подразделяется на два этапа: сначала пункты высвечиваются в виде уменьшенных иконок, без названий пунктов, далее при увеличении масштаба, размеры иконок увеличиваюся (лучше виден внутренний рисунок иконки, определяющий тип пункта), и сверху выводится название пункта. В первом случае лучше видна общая структура сети, во втором более подробно структура выделенной ее части.

Предусмотрена возможность отключения вывода пунктов. Такой режим полезен для просмотра собственно сети, выявления контуров и пр.

Между всеми объектами тепловой сети, высвеченными на карте и базой данных сети установлена дуплексная связь, так что при щелчке мыши на любом объекте на карте, на панели управления высвечивается любой набор характеристик этого объекта и объектов с ним связанных, записанные в базе. Так для участка, высвечиваются не только его характеристики, но и характеристики концевых пунктов.

Так же можно установить высвечивание на карте числовых значений: длины или диаметра участков. Данные высвечиваются непосредственно на участках, если их размер в кадре позволяет их разместить. Для более мелкого масштаба, можно использовать режим высвечивания характеристик объекта над курсором при щелчке на нем мыши.

В качестве одной из задач анализа сети предусмотрено определение неполноты ввода сети. Специфическим цветом могут отображаться участки, для которых отсутствует тот или иной набор характеристик. Эта задача полезна при формировании сети.

Задачи статистического анализа сети теплоснабжения:

- для источников, площадь зоны, количества пунктов разного типа,
- для участков, распределение диаметров труб и суммарных длин этих диаметров, для всей тепловой сети или сети выбранного источника.

Решение технологических задач.

Здесь предполагается использование как внутренних, так и внешних программ. Со стороны модели предполагается пометка и формирование некоторой части сети, с необходимыми характеристикам, предача ее вычислительной программе с последующим приемом и высвечиваним результата на карте и в таблицах Б.Д.

В качестве входной информации для вычисления, наиболее часто предполагается использовать путь, от выбранного пункта до источника. В связи с этим, в разработан алгоритм нахождения такого пути (аналог волнового метода). Найденый путь, подсвечивается на карте и на панели управления формируется таблица с перечислением пунктов и участков (в порядке их следования) с их характеристиками. Определяются также интегральные характеристики пути (длина и пр.)

Моделирование сети теплоснабжения.

Если под моделированием понимать расчет параметров сети, при изменении числа, характеристик и расположения составляющих ее объектов, то данная программа может предложить, описанный выше, достаточно эффективный аппарат ввода и коррекции сети, достаточно просто позволяющий изменять структуру. При этом, предполагаются доработки, позволяющие вести специфическую пометку и высвечивани виртуальных объектов сети и запоминания различных вариантов изменений, для сравнения вариантов и повторения экспериментов.

Сети теплоснабжения некоторых РТС г.Москвы (крупный масштаб)
Привязка точечных объектов к электронной карте

Тепловая сеть - система трубупроводных коммуникаций, по которой теплоноситель (пар или горячая вода) переносит тепло от источника (теплогенератор - котёл) к потребителям и возвращается обратно: по той же системе коммуникаций-теплопроводов, называемых системой централизованного теплоснабжения. Строительство в данной сфере относится к наиболее ответственным и технически сложным работам, так как прокладка элементов трубопроводной системы в городских и загородных хозяйствах делает весьма трудозатратным их ремонт и аварийное восстановление, что вынуждает предъявлять повышенные требования к качеству капитального строительства. Высокие температуры и давление требуют не менее высокую надежность и гарантии безопасности тепловых сетей (теплотрасс).

По принципиальному типу устройства схемы магистральных тепловых сетей условно подразделяются на кольцевые и радиальные (тупиковые). Между отдалёнными магистральными сетями обычно предусматриваются соединения-перемычки: для того, чтобы при возникновении аварийной ситуации не было чрезмерных перерывов в снабжении теплом. При очень большой протяженности магистральной тепловой сети, в ней устанавливается дополнительный узел - подкачивающая насосная подстанция. С этой целью, под землёй (где обычно и проходят тепловые сети, а также находятся места ответвлений), оборудуются специальные камеры, в которых размещаются сальниковые компенсаторы и трубопроводная арматура (запорно-регулировочной конструкции).

Именно магистральные тепловые сети имеют наибольшую протяженность, так как могут быть удалены от источника тепла на несколько километров и даже более. При строительстве магистральных теплотрасс используются трубопроводы из специальных сталей (для высокотемпературных рабочих сред), диаметр таких труб может достигать 1400 мм. В ситуациях, когда теплоноситель поставляют несколько генерирующих предприятий, на магистральных трубопроводах создают т. н. закольцовки. По сути, объединяющие все эти предприятия в одну теплосеть. Такое решение позволяет серьёзно повысить уровень надёжности снабжения тепловых пунктов и, соответственно, надёжность снабжения теплом конечного потребителя.Тепловая сеть - система трубупроводных коммуникаций, по которой теплоноситель (пар или горячая вода) переносит тепло от источника (теплогенератор - котёл) к потребителям и возвращается обратно: по той же системе коммуникаций-теплопроводов, называемых системой централизованного теплоснабжения. Строительство в данной сфере относится к наиболее ответственным и технически сложным работам, так как прокладка тепловых систем в городских и загородных хозяйствах делает весьма трудозатратным их ремонт и аварийное восстановление, что вынуждает предъявлять повышенные требования к качеству капитального строительства. Высокие температуры и давление требуют не менее высокую надежность и гарантии безопасности тепловых сетей (теплотрасс).

При авариях, время от времени происходящих на магистралях и в котельных, теплоснабжением аварийного участка теплосети занимается одна из соседних котельных данной теплосети. В некоторых случаях устраивается плановое перераспределение нагрузки между теплогенерирующими предприятиями. Вода, подготовленная особым способом, с заданными показателями карбонатной жесткости, содержания кислорода и железа, используется в качестве теплоносителя для магистральных сетей. Обычная водопроводная («жёсткая») вода не должна попадать в магистральную теплосеть, поскольку её химический состав при высоких температурах приводит к ускоренному коррозионному износу трубопровода. В том числе, и для предотвращения этого в проектах тепловых сетей предусматривается такая специальная конструкция, как тепловой пункт. Такой тепловой пункт в норме должен быть удалён от потребителей не более чем на километр. И в пределах городской черты это расстояние достигает по протяженности, в среднем, около двух кварталов.

Тепловые сети

Тепловая сеть– это совокупность трубопроводов и устройств, обеспе-

чивающих посредством теплоносителя (горячей воды или пара) транспортировку теплоты от источника теплоснабжения к потребителям.

Конструкционно тепловая сеть включает трубопроводы с теплоизоляцией и компенсаторами, устройства для укладки и закрепления трубопроводов, а так же запорную или регулирующую арматуру.

Выбор теплоносителя определяется анализом его положительных и отрицательных свойств. Основные преимущества водяной системы теплоснабжения: высокая аккумулирующая способность воды; возможность транспортировки на большие расстояния; по сравнению с паром меньшие потери тепла при транспортировке; возможность регулирования тепловой нагрузки путем изменения температуры или гидравлического режима. Основной недостаток водяных систем – это большой расход энергии на перемещение теплоносителя в системе. Кроме того, использование воды в качестве теплоносителя, возникает необходимость в специальной ее подготовке. При подготовке в ней нормируются показатели карбонатной жесткости, содержание кислорода, содержание железа и pH. Водяные тепловые сети обычно применяются для удовлетворения отопительно – вентиляционной нагрузки, нагрузки горячего водоснабжения и технологической нагрузки малого потенциала (температура ниже 100 0 С).

Преимущества пара как теплоносителя следующие: малые потери энергии при движении в каналах; интенсивная теплоотдача при конденсации в тепловых приборах; в высокопотенциальных технологических нагрузках пар можно использовать с высокими температурой и давлением. Недостаток: эксплуатация паровых систем теплоснабжения требует соблюдения особых мер безопасности.

Схема тепловой сети определяется следующими факторами: размещением источника теплоснабжения по отношению к району теплового потребления, характером тепловой нагрузки потребителей, видом теплоносителя и принципом его использования.

Тепловые сети подразделяются на:

Магистральные,прокладываемые по главным направлениям объектов теплопотребления;

Распределительные,которые расположены между магистральными тепловыми сетями и узлами ответвления;

Ответвления тепловых сетей к отдельным потребителям (зданиям).

Схемы тепловых сетей применяют, как правило, лучевые, рис. 5.1. От ТЭЦ или котельной 4 по лучевым магистралям 1 теплоноситель поступает к потребителю теплоты 2. С целью резервного обеспечения теплотой потре
бителей лучевые магистрали соединяются перемычками 3.

Радиус действия водяных сетей теплоснабжения достигает

12 км.
При небольших протяженностях магистралей, что характерно для сельских тепловых сетей, применяют радиальную схему с постоянным уменьшением диаметра труб по мере удаления от источника теплоснабжения.

Укладка тепловых сетей может быть надземной (воздушной) и подземной.

Надземная укладка труб (на

отдельно стоящих мачтах или эстакадах, на бетонных блоках и применяется на территориях предприятий, при сооружении тепловых сетей вне черты города при пересечении оврагов и т.д.

В сельских населенных пунктах наземная прокладка может быть на низких опорах и опорах средней высоты. Этот способ при- меним при температуре тепло-

носителя не более 115 0 С. Подземная прокладка наиболее распространена. Различают канальную и бесканальную прокладку. На рис. 5.2 изображена канальная прокладка. При канальной прокладке, изоляционная конструкция трубопроводов разгружена от внешних нагрузок засыпки. При бесканальной прокладке (см. рис. 5.3) трубопроводы 2 укладывают на опоры 3 (гравийные

или песчаные подушки, деревян- ные бруски и другое).

Засыпка 1, в качестве которой используют: гравий, крупнозернистый песок, фрезерный торф, керамзит и т.п., служит защитой от внешних повреждений и одновременно снижает теплопотери. При канальной прокладке температура теплоносителя может достигать 180 °С. Для тепловых сетей, чаще всего используют стальные трубы диаметром от 25 до 400 мм. С целью предотвращения разрушения металлических труб вследствие температурной деформации по длине всего трубопровода через определенные расстояния устанавливаются к о м п е н с а т о р ы.

Различные конструктивные выполнения компенсаторов приведены на рис. 5.4.

Рис. 5.4. Компенсаторы:

а – П-образный; б – лирообразный; в – сальниковый; г – линзовый

Компенсаторы вида а (П-образный) и б (лирообразный) называют радиальными. В них изменение длины трубы компенсируется деформацией материала в изгибах. В сальниковых компенсаторах в возможно скольжение трубы в трубе. Втаких компенсаторах возникает потребность в надежной конструкции уплотнения. Компенсатор г – линзового типа выбирает изменение длины за счет пружинящего действия линз. Большие перспективы у с и л ь ф о н н ы х компенсаторов. Сильфон – тонкостенная гофрированная оболочка, позволяющая воспринимать различные перемещения в осевом, поперечном и угловом направлениях, снижать уровень вибраций и компенсировать несоосность.

Трубы укладываются на специальные опора двух типов: свободные и неподвижные. Свободные опоры обеспечивают перемещение труб при температурных деформациях. Неподвижные опоры фиксируют положение труб на определенных участках. Расстояние между неподвижными опорами зависит от диаметра трубы, так, например, при D = 100 мм L= 65 м; при D = 200 мм L = 95 м. Между неподвижных опор под трубы с компенсаторами устанавливают 2…3 подвижных опоры.

В настоящее время вместо металлических труб, требующих серьезной защиты от коррозии, начали широко внедряться пластиковые трубы. Промышленность многих стран выпускает большой ассортимент труб из поли-мерных материалов (полипропилена, полиолефена); труб металлопластиковых; труб, изготовленных намоткой нити из графита, базальта, стекла.

На магистральных и распределительных тепловых сетях укладывают трубы с теплоизоляцией, нанесенной индустриальным способом. Для теплоизоляции пластиковых труб предпочтительнее использовать полимеризующиеся материалы: пенополиуретан, пенополистерол и др. Для металлических труб используют битумоперлитовую или фенольнопоропластовую изоляцию.

5.2. Тепловые пункты

Тепловой пункт – это комплекс устройств, расположенных в обособленном помещении, состоящих из теплообменных аппаратов и элементов теплотехнического оборудования.

Тепловые пункты обеспечивают присоединения теплопотребляющих объектов к тепловой сети. Основной задачей ТП является:

– трансформация тепловой энергии;

– распределение теплоносителя по системам теплопотребления;

– контроль и регулирование параметров теплоносителя;

– учета расходов теплоносителей и теплоты;

– отключение систем теплопотребления;

– защита систем теплопотребления от аварийного повышения параметров теплоносителя.

Тепловые пункты подразделяются по наличию тепловых сетей после них на: центральные тепловые пункты (ЦТП) и индивидуальные тепловые пункты (ИТП). К ЦТП присоединяются два и более объекта теплопотребления. ИТП подсоединяет тепловую сеть к одному объекту или его части. По размещению тепловые пункты могут быть отдельно стоящие, пристроенные к зданиям и сооружениям и встроенные в здания и сооружения.

На рис. 5.5 приведена типичная схема систем ИТП, обеспечивающего отопление и горячее водоснабжение отдельного объекта.

Из тепловой сети к запорным кранам теплового пункта подведены две трубы: п о д а ю щ а я (поступает высокотемпературный теплоноситель) и

о б р а т н а я (отводится охлажденный теплоноситель). Параметры теплоносителя в подающем трубопроводе: для воды (давление до 2,5 МПа, температура – не выше 200 0 С), для пара (р t 0 C). Внутри теплового пункта установлены как минимум два теплообменных аппарата рекуперативного типа (кожухотрубные или пластинчатые). Один обеспечивает трансформацию теплоты в систему отопления объекта, другой – в систему горячего водоснабжения. Как в ту, так и в другую системы перед теплообменниками вмонтированы приборы контроля и регулирования параметров и подачи теплоносителя, что позволяет вести автоматический учет потребляемой теплоты. Для системы отопления вода в теплообменнике нагревается максимум до 95 0 С и циркуляционным насосом прокачивается через нагревательные приборы. Циркуляционные насосы (один рабочий, другой резервный) устанавливаются на обратном трубопроводе. Для горячего водоснаб-

жения вода, прокачиваемая через теплообменник циркуляционным насосом, нагревается до 60 0 С и подается потребителю. Расход воды компенсируется в теплообменник из системы холодного водоснабжения. Для учета теплоты, затраченной на нагрев воды, и ее расхода устанавливаются соответствующие датчики и регистрирующие приборы.

Проектирование тепловых сетей.