Устройство тепловых сетей


Тепловая сеть (теплосеть) — система трубопроводов (теплопроводов) централизованного теплоснабжения , по которым теплоноситель (горячая вода или пар) переносит тепло от источника (котельной) к потребителям и возвращается обратно к источнику.

Различают магистральные и распределительные тепловые сети; потребители подсоединяются к распределительным тепловым сетям через ответвления. По способу прокладки тепловые сети подразделяют на подземные и надземные (воздушные). В городах и посёлках наиболее распространены подземная прокладка труб в каналах и коллекторах (совместно с другими коммуникациями) и так называемая бесканальная прокладка — непосредственно в грунте. Надземная прокладка (на эстакадах или специальных опорах) обычно осуществляется на территориях промышленных предприятий и вне черты города. Для сооружения тепловых сетей применяют главным образом стальные трубы диаметром от 50 мм (подводка к отдельным зданиям) до 1400 мм (магистральные тепловые сети).

Температура теплоносителя в тепловых сетях изменяется в широких пределах; для компенсации температурных удлинений трубопроводов применяют компенсаторы — обычно гибкие (П-образные) для трубопроводов небольшого диаметра (до 300 мм) и осевые (сальниковые и линзовые) для трубопроводов большого диаметра.


ижение тепловых потерь в трубопроводах тепловой сети достигается их теплоизоляцией. В каналах и при надземной прокладке для тепловой изоляции используются преимущественно изделия из минеральной ваты; при бесканальной прокладке применяют изоляционные материалы, наносимые на трубопровод в заводских условиях (пенобетон, битумоперлит и др.), а также сыпучие, укладываемые в траншею в процессе монтажа тепловой сети (например, асфальтоизол). Тепловая изоляция используется также для защиты наружной поверхности теплопровода от коррозии. С этой целью на теплоизоляционную оболочку наносят слой водонепроницаемого материала. Применяют и специальные покрытия (из изола, стеклоэмалевые, эпоксидные и др.), наносимые непосредственно на поверхность трубопровода. Для защиты от коррозии внутренней поверхности трубопровода и предотвращения образования на ней накипи вода, заполняющая тепловую сеть, проходит водоподготовку .

Схемы магистральных тепловых сетей могут быть радиальными (тупиковыми) или кольцевыми. Во избежание перерывов в снабжении теплом предусматривается соединение отдельных магистральных сетей между собой, а также устройство перемычек между ответвлениями. При большой длине магистральных тепловых сетей на них устанавливают подкачивающие насосные подстанции. На трассе тепловые сети и в местах ответвлений оборудуют подземные камеры, в которых размещают запорно-регулировочную арматуру, сальниковые компенсаторы и пр.


1. Производство теплоносителя

Производство теплоносителя – это приготовление горячей воды или пара. Для приготовления теплоносителя используют теплогенерирующие предприятия: теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) или котельные.

Принцип работы ТЭЦ похож на работу теплоэлектростанции. ТЭЦ конструктивно устроена как конденсационная электростанция (КЭС). Главное отличие ТЭЦ от КЭС состоит в возможности отбора части тепловой энергии пара, после того, как он выработает электрическую энергию. В зависимости от вида паровой турбины, существуют различные отборы пара, которые позволяют забирать из нее пар с разными параметрами. Турбины ТЭЦ позволяют регулировать количество отбираемого пара. Отобранный пар конденсируется в сетевых подогревателях и передает свою энергию сетевой воде, которая направляется на пиковые водогрейные котельные и тепловые пункты.

Производство тепловой энергии (теплоносителя) в котельных осуществляется в том случае, когда ТЭЦ слишком удалена от микрорайона или её вообще нету в городе. Котельная производит пар или воду в зависимости от типа котла (паровой или водяной).
Полученный в ТЭЦ или котельных теплоноситель по трубопроводу транспортируется в центральные (ЦТП) и индивидуальные тепловые пункты (ИТП) для дальнейшего распределения.


2. Транспортировка теплоносителя

Для транспортировки тепла к потребителям используют трубопроводы, которые относятся к тепловым сетям и могут передавать тепло с помощью воды и пара, их соответственно называют водяными и паровыми. В настоящее время тепловые сети передают тепло на большие расстояния. Во избежание больших теплопотерь трубопроводы должны быть теплоизолированными.

Обратите внимание!

Различают транзитные, магистральные, распределительные и кольцевые трубопроводы. Тепловые сети, которые подводят тепло к промышленным предприятиям, называют промышленными, к жилым и общественным зданиям — коммунальными, к предприятиям и гражданским зданиям — смешанными.

Схемы тепловых сетей в плане могут быть двух видов: радиальные и кольцевые. Радиальная схема теплоснабжения представляет собой тупиковые ответвления ко всем объектам. В случае аварии эти объекты оказываются отключенными. Кольцевая схема теплоснабжения более надежна и бесперебойна в работе. В ней все ветки мелких ответвлений объединены в общий контур. Тепловые сети разных районов города могут быть соединены между собой, чтобы в случае выхода из строя одного источника тепла его мог дублировать другой. Это позволяет бесперебойно снабжать теплом все районы города и одновременно устранять неисправность.

Тепловые сети могут быть однотрубными, двухтрубными и многотрубными. Наиболее распространена двухтрубная система, при которой одна труба — подающая, другая — обратная. В этой системе вода циркулирует по замкнутому кругу: отдав свое тепло потребителю, она возвращается к источнику тепловой энергии.


Однотрубная система подает теплоноситель для отопления и вентиляции, а затем выпускает его в качестве горячего водоснабжения. Вариант наиболее дешевый, но трудно рассчитываемый. Трехтрубная система обеспечивает подачу тепла по двум трубам с разными параметрами теплоносителя, а возврат осуществляется по третьей трубе. В четырехтрубной системе подача тепла на отопление и горячее водоснабжение разделена по двум парам труб. Наиболее применима в настоящее время в населенных пунктах раздельная двухтрубная система теплоснабжения ввиду удобства и экономичности ее использования.

Для горячего водоснабжения используют открытый и закрытый варианты присоединения к тепловым сетям. В открытых сетях горячая вода забирается из общей системы отопления. Качество горячей воды невысокое. В закрытых сетях вода теплосети полностью возвращается к тепловому источнику, нагревая водопроводную воду для горячего водоснабжения в пластинчатых теплообменниках. В этом случае качество горячей воды высокое.

Тепловые сети прокладываются как над, так и под землей. Надземная прокладка дешевле, но часто недопустима по эстетическим соображениям. Подземная прокладка наиболее распространена. Различают канальную и бесканальную прокладки трубопроводов.

Канальная прокладка трубопроводов дороже, но надежнее, так как стенки канала защищают трубы от случайных воздействий, блуждающих токов и т.д. Каналы делают кирпичными и железобетонными. По конструкции они бывают проходные (высотой 2 м), полупроходные (высотой 1,4 м) и непроходные.


Бесканальная прокладка теплопроводов — простой и дешевый способ, поэтому он наиболее распространен, особенно при реконструкции и в малоэтажной застройке. Трубы укладываются прямо в грунт. Этот способ имеет, однако, большие недостатки: коррозия, трудоемкость ремонта, отсутствие периодического надзора. Частично их преодолевают, защищая трубы от внешних воздействий грунта изоляционным материалом, цементной коркой и гидроизоляцией.
При строительстве теплотрасс особое внимание уделяют тепловой и водонепроницаемой изоляциям стыковых соединений трубопроводов. При этом используют специальную сварную муфту, обеспечивающую абсолютно герметичное соединение стыков.

Трассу тепловых сетей в городах прокладывают в отведенных для инженерных сетей технических полосах параллельно красным линиям улиц, дорог и проездов вне проезжей части и полосы зеленых насаждений, иногда допускается расположение теплотрассы под проезжей частью или тротуаром. Теплосети нельзя прокладывать вдоль бровок террас, оврагов и т.п.

Магистральные сети располагаются по главным направлениям от источника тепла и состоят из труб больших диаметров — от 400 до 1200 мм. Разводящие сети имеют диаметр трубопроводов от 100 до 300 мм, а диаметр трубопроводов, ведущих к потребителям,- 50… 150 мм.

Паровые системы теплоснабжения делают одно- и двухтрубными, при этом конденсат возвращается по специальной трубе — конденсатопроводу. Под действием начального давления 0,6… 0,7 МПа, а иногда и 1,3… 1,6 МПа, пар движется со скоростью 30…40 м/с. При выборе способа прокладки теплопроводов главной задачей является обеспечение долговечности, надежности и экономичности решения.


Тепловые сети монтируют из стальных электросварных труб, расположенных на специальных опорах. На трубах устраивают запорную и регулирующую арматуры (задвижки, вентили). Опоры трубопроводов создают горизонтальное незыблемое основание. Интервал между опорами определяют при проектировании.

Опоры тепловых сетей подразделяют на неподвижные и подвижные. Неподвижные опоры фиксируют расположение конкретных мест сетей в определенной позиции, не допускают никаких смещений. Подвижные опоры допускают перемещение трубопровода по горизонтали вследствие температурных деформаций.

3. Распределение теплоносителя

Распределение теплоносителя происходит в тепловых пунктах.
Тепловой пункт (ТП) — это комплекс оборудования, предназначенного для распределения тепла, поступающего из тепловой сети, к потребителю в соответствии с установленными для него видом и параметрами теплоносителя.

Тепловые пункты различаются по количеству и типу подключенных к ним систем теплопотребления, индивидуальные особенности которых определяют тепловую схему и характеристики оборудования, а также по типу монтажа и особенностям размещения оборудования в помещении ТП.


Различают следующие виды ТП:
— ИТП используется для обслуживания одного потребителя (здания или его части). Как правило, располагается в подвальном или техническом помещении здания, однако, в силу особенностей обслуживаемого здания, может быть размещён в отдельно стоящем сооружении.

ЦТП используется для обслуживания группы потребителей (зданий, промышленных объектов). Чаще располагается в отдельностоящем сооружении, но может быть размещен в подвальном или техническом помещении одного из зданий.

Блочный тепловой пункт (БТП) изготавливается в заводских условиях и поставляется для монтажа в виде готовых блоков. Может состоять из одного или нескольких блоков. Оборудование блоков монтируется очень компактно, как правило, на одной раме. Обычно используется при необходимости экономии места, в стесненных условиях. По характеру и количеству подключенных потребителей БТП может относиться как к ИТП, так и к ЦТП.

ЦТП отличаются от ИТП тем, что они обслуживают несколько абонентов. Располагается ЦТП зачастую в отдельно стоящем строении. ИТП имеем более тонкую регулировку режима отопления, где осуществляется давление горячей и холодной воды, сокращение потерь с утечкой воды в системе горячего водоснабжения, сокращение разводящих трубопроводов и более простой учет энергоресурсов.

К основным задачам теплового пункта относят: преобразование вида теплоносителя; контроль и регулирование параметров теплоносителя; распределение теплоносителя по системам теплопотребления; отключение систем теплопотребления; защита систем теплопотребления от аварийного повышения параметров теплоносителя; учет расходов теплоносителя и тепла; обеспечение бесперебойной подачи горячего водоснабжения и отопления, согласно температурному графику.


В тепловой пункт поступает подогретая до определённой температуры, согласно температурному графику, подготовленная вода (теплоноситель). Теплоноситель подается на пластинчатые теплообменники горячего водоснабжения и пластинчатые теплообменники отопления под определённым давлением. В пластинчатых теплообменниках происходит процесс подогрева воды за счет теплоотдачи. Разница в устройстве пластинчатых теплообменников ГВС (горячего водоснабжения) и теплообменников ЦО (центрального отопления) заключается в том, что в ТО ГВС с одной стороны поступает теплоноситель, а с другой — городская холодная вода, а в ТО Отопления с той же стороны теплоноситель, а с другой — остывшая сетевая вода, пришедшая с дома после обогрева системы. Циркуляционными насосами горячая вода и отопление подается к потребителю.

Оборудование тепловых пунктов

Центральные тепловые пункты

При теплоснабжении районов массовой застройки применяют обычно многоступенчатые системы теплоснабжения, в которых важную роль в обеспечении потребителей тепловой энергией играют центральные тепловые пункты (ЦТП).

ЦТП (рисунок) – это отдельно стоящее здание, в котором располагаются теплообменники (бойлеры), тепловые 1 и водомерные узлы, циркуляционные 3, 4, хозяйственные 6, противопожарные 5 и отопительные насосы, приборы автоматики и запорно-регулирующая арматура.


Система автоматизации ЦТП предусматривает: управление циркуляционными насосами систем горячего водоснабжения и насосами холодного водоснабжения, поддержание постоянного давления после насосов холодного водоснабжения, поддержание постоянной температуры в системе горячего водоснабжения, поддержание постоянного расхода теплоносителя на вводе.

Управление циркуляционными насосами систем отопления сводится к тому, что при аварии одного из циркуляционных насосов автоматически включается в работу резервный насос, и одновременно подаются световой и звуковой сигналы на щит управления.

Подпиточный насос для восполнения водой систем отопления включается в зависимости от уровня воды в расширительном сосуде или при снижении давления теплоносителя в теплопроводе ниже нормированного. Как только вода достигнет критического (нижнего) уровня, поплавковое реле или реле уровня подает сигнал и автоматически включает в работу насос; при заполнении систем и достижении верхнего предела насос останавливается.

К основному оборудованию тепловых пунктов относятся элеваторы, центробежные насосы, водо-водяные подогреватели, грязевики, баки-аккумуляторы, деаэраторы. К дополнительному оборудованию относятся: приборы контроля и регулирования, различная арматура, трубы и тепловая изоляция.

Тепловые сети, их классификация.


Тепловая сеть – это система трубопроводов, по которым теплоноситель (горяча вода или пар) передается от генератора теплоты к потребителям тепла. Схема тепловой сети определяется следующими факторами: размещением источника теплоснабжения относительно района теплопотребления, характером тепловой нагрузки потребителей, видом теплоносителя. Основные принципы, которыми руководствуются при выборе схемы тепловых сетей – надежность обеспечения потребителя теплотой и экономичность системы теплоснабжения.

Тепловые сети подразделяются на:

— магистральные, которые прокладываются по главным

направлениям объектов;

— распределительные, которые расположены между магистральными

тепловыми сетями и узлами ответвлений;

— ответвления тепловых сетей к отдельным потребителям.

В зависимости от схемы магистральных трубопроводов различают кольцевые и радиальные (лучевые) тепловые сети.

В кольцевых тепловых сетях предусмотрены перемычки между определенными магистральными направлениями, которые делают схему более надежной, но требуют затрат труб.

При небольших диаметрах магистралей, что характерно для маломощных тепловых сетей, используют радиальную схему с постоянным уменьшением диаметров труб по мере удаления от источника теплоснабжения. Такая сеть наиболее проста в эксплуатации и требует меньших начальных затрат.

По назначению тепловые сети подразделяются на системы отопления и вентиляции и сети горячего водоснабжения. По виду используемого теплоносителя сети подразделяются на водяные и паровые сети.

Совокупность трех основных элементов: трубопровода, по которому транспортируется теплоноситель (его обычно выполняют из стальных труб); изоляции, несущей конструкции, которая воспринимает весовую нагрузку теплопровода и усилий, которые возникают при работе теплопроводной сети – называют теплопроводом.

Прокладка тепловых сетей может быть наземной и подземной.

Наземная прокладка допускается на территории предприятий, площадках, свободных от застройки. Наземная прокладка может быть на низких опорах и опорах средней высоты.

Подземная прокладка наиболее распространена. Различают канальную и безканальную прокладку. При канальной прокладке изоляционная конструкция трубопроводов разгружена от внешних нагрузок грунта. При безканальной прокладке изоляционная конструкция теплопроводов несет нагрузку грунта. Каналы выполняют проходными, полупроходными и непроходными. Этот способ используется при температуре теплоносителя не больше 115 0С.

Монолитные безканальные прокладки наиболее совершенны. Их можно использовать при температуре теплоносителя до 180 0С, используя литые теплопроводы в пенобетонном массиве.

Перспективной является прокладка теплопроводов в гидрофобных порошках. Преимущества этого способа заключаются в простоте изготовления изоляционного слоя.

Тепловая изоляция – самый важный элемент теплопровода. Она служит для снижения тепловых потерь и уменьшения падения температуры на пути к потребителю тепла. От качества изоляции зависит долговечность теплопровода.

В качестве тепловой изоляции широко используют минеральную вату. Слой изоляции защищает от увлажнения битумом. Укладку изоляции осуществляют таким способом: на стальную поверхность трубы накладывают антикоррозионное покрытие, сверху которого укладывают минеральную вату в виде скорлупы, на которую накладывают стальную сетку. На сетку устанавливают полуциллиндрические асбестоцементные футляры, которые закрепляют бандажами из кровельной стали. На практике как изоляцию используют также пенобетон, перлитобетон, керамзитобетон и др.

Для сооружения тепловых сетей чаще всего используют стальные трубы. Для водяных тепловых сетей при давлении Р ≤ 12 МПа рекомендуются трубы из сталей Ст 2 СП, Ст 3 СП, а также сталей 10, 20.

Обычно глубина заложения теплопроводов равна 0,5 … 1,0 м. Минимальный уклон водяных сетей принимается0,002. Для паровых сетей при направлении уклона по ходу пара минимальный уклон равняется 0,002, а для направления против хода пара – 0,01.

Вследствие нагревания труб происходит температурная деформация теплопроводов. Удлинения, которые возникают при этом в трубах, воспринимаются компенсаторами.

Виды прокладки теплосетей

2-х трубная. При использовании этой системы устанавливают две линии: подающую и обратную. Они зачастую используются для конечного приготовления продукта в здании с теплоснабжением.

3-х трубная. Этот вид прокладки теплосетей используют очень редко и в основном для зданий, у которых не должно быть перебоев с отоплением, к ним относятся детские учреждения и больницы. Третья линия добавляется как резервная. На сегодняшний день 3-х трубный вариант практически не используется, так как требует больших затрат. В этом случае его заменили стационарно модульные котельные.

4-х трубная. Использование этого вида прокладки, обеспечивает потребителя подачей теплоносителя и горячей водой. В этом случае две линии с теплоносителем и две линии с горячей питьевой водой используются по принципу 2-х трубной прокладки (подачей и обраткой). Устройство тепловых сетей

Способы прокладки теплотрасс

Подземная. Этот способ прокладки делится на три разновидности: канальная, бесканальная и в гильзах.

Канальная прокладка труб. При этом способе прокладки трубы укладываются в лоток. Его плюсы заключаются в защите от внешнего воздействия (к примеру, от ковша экскаватора) и безопасности (исключения провалов и вымываний при порыве).

Если говорить о минусах, то при плохой гидроизоляции канал может заполняться грунтовыми или дождевыми водами, что сильно снижает долговечность металлических труб. Также нужно учитывать и стоимость монтажа, которая довольно велика.

Бесканальная. В этом случае трубопровод укладывается непосредственно в грунт. Его плюсы: простота монтажа и относительно малая стоимость.

Минусы: при порыве трудно определить место, этого порыва, а также есть возможность подмывания грунта.

В гильзах. Это трубопровод тепловой сети, прокладывается в нутрии трубы с большим диаметром. В основном этот способ используют для уменьшения нагрузки на трубы. Зачастую при пересечении дорог.

Элементы тепловой сети

Основным элементом теплосети является труба. Ее длинна, зависит от диаметра и выпускается по 6 и 12 метров, также можно заказать трубы и других размеров. Но в основном используются стандартный метраж, так как нарезка под заказ будет гораздо дороже.

Для теплосетей зачастую используют стальные трубы, которые предварительно покрываются слоем изоляцию. Что касается не металлических аналогов, то их использование производится очень редко, и только в системах с пониженным температурным графиком. Так же не стоит использовать трубы, бывшие в употреблении, так как это приведет к сокращению срока эксплуатации. Еще для теплотрасс нежелательно применять трубы со спиральным сварочным швом, потому как это может привести к увеличению порывов, а их процесс устранения очень трудоемкий.

Также к трубам выпускаются фасонные детали. К ним относятся: отводы (с различным градусом разворота), тройники (для ответвления от основной трубы), переходы (для изменения диаметра трубопровода), а также концевые элементы.

Большую роль в строительстве теплотрассы имеет запорная арматура. Она предназначена для перекрытия потока теплоносителя. Запорная арматура в обязательном порядке должна устанавливаться на каждое здание. Все это для того, чтобы при аварии не пришлось отключать весь район.

Обязательным элементом теплосети является дренаж. От основного трубопровода делается ответвление с запорной арматурой, которое опускается в бетонный колодец. И для того чтобы опустошить теплосеть, достаточно отрыть краны и сбросить теплоноситель. Дренаж устанавливают во всех нижних точках теплотрассы.

Еще не маловажным элементом конструкции является воздушник, без него нормальное функционирование трубопровода просто невозможно. Это ответвление тепловой сети с расположенным на конце шаровым краном, расположенным строго вверх. Предназначено это устройство для удаления из трубопровода воздуха, так как при образовании воздушных пробок, система теплоносителем полностью не заполняется.


Использованные источники

  1. rawbuilding.ru/eco-energy/what-is-the-heat-network-and-what-are-they-needed-for-heating-network.html
  2. how-to-all.com/морфология:водотеплоснабжение
  3. studopedia.ru/2_116389_ustroystvo-teplovih-setey.html
  4. stroy.ru/cottage/build-other/publications_2125.html

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.