Dystrybucja i transport nośnika ciepła między odbiorcami odbywa się za pośrednictwem specjalnej sieci ciepłowniczej. Jest to jeden z głównych elementów całej struktury komunikacji inżynierskiej. Niezawodność i jakość transmisji bezpośrednio zależy od tego, jak to działa. Rurociągi sieci ciepłowniczych to nie jedyne elementy tej konstrukcji. Oprócz nich zawiera również różne konstrukcje. Należą do nich w szczególności stacje dławiąco-pompowe, punkty grzewcze.
Struktura
Sieć ciepłownicza, oparta na scentralizowanym schemacie dostaw, jest podzielona na dwa poziomy w swojej strukturze: główny i kwartalny (mikrookręg). Pierwsza z nich to elementy łączące źródła ciepła z lokalnymi (powiatowymi) punktami jego dystrybucji wśród odbiorców końcowych. W większości przypadków są to zapętlone układy rur (średnica 500–1400 mm) oraz konstrukcje inżynierskie. Elementy te zlokalizowane są na terenie całego miasta, co zapewnia niezawodność przesyłu oraz możliwość zaspokojenia zapotrzebowania na konsumpcję. Dzięki separacji znacznie ułatwiona jest eksploatacja sieci ciepłowniczych. Powstają więc różne schematykontrole zwiększające niezawodność pracy i podnoszące jakość dostaw. Projektowanie i układanie sieci grzewczych głównego typu odbywa się z uwzględnieniem możliwych awarii w działaniu dowolnego elementu podwodnego. W związku z tym tworzone są łącza zapasowe. Są podłączone do źródeł ciepła. Dzięki takiemu podejściu powstaje ujednolicony system zarządzania. Jest w stanie nieprzerwanie dostarczać deklarowane wskaźniki trybów termicznych i hydraulicznych. Jednocześnie praca jest wykonywana nawet w przypadku awarii jednego z jej elementów (źródło zasilające, jedna z gałęzi linii głównej). Dystrybucja chłodziwa w takich warunkach jest lepsza, straty wynikające z przełożenia są zmniejszone, a także obserwuje się oszczędności paliwa.
Zarząd
Zasady sieci ciepłowniczych przewidują obecność specjalnych elementów, za pomocą których kontrolowana jest konstrukcja. Należą do nich w szczególności mechanizmy blokujące - zawory. Z ich pomocą ogólna sieć ciepłownicza jest podzielona na osobne sekcje. Wpływ na zawory pozwala włączać (wyłączać) małe odcinki autostrady, a także znajdujące się na nich stacje pomp i przepustnic. Większość nowoczesnych urządzeń wyposażona jest w napęd elektryczny. Umieszcza się je średnio co 1-3 km autostrady. Ogólne zarządzanie sieciami obejmuje kontrolę trybu pracy i stanu elementów konstrukcyjnych, zapobieganie możliwym awariom. Aby chronić przed uderzeniem wodnym, w lokalnych punktach instalowane jest specjalne urządzenie odciążające.
Kwartalna sieć ciepłownicza. Funkcje
Te struktury to rozgałęzione systemy bez wyjścia. Są podłączone do punktów grzewczych. Zarządzanie odbywa się zarówno w trybie ręcznym, jak i offline. Taka konstrukcja ma średnicę do 400 mm, dlatego przerwy w dostawie energii cieplnej do odbiorców w wyniku awarii w takiej sieci są uważane za dopuszczalne. Jednak w wyniku ogólnego projektu systemów dostaw tylko niewielka część użytkowników końcowych cierpi w przypadku awarii. Naprawa sieci ciepłowniczych w tym przypadku nie zajmuje dużo czasu. Punkty, przez które media wchodzą do systemu, są zautomatyzowane. Pozwala to zaoszczędzić na zużyciu energii cieplnej.
Podłączanie do sieci szkieletowej
Sieci dystrybucyjne są podłączone do ogólnego systemu za pomocą mieszaczy lub pomp (mieszających-obiegowych), rzadziej przez podgrzewacze wody. Zastosowanie tego ostatniego sprawia, że system jest bardziej elastyczny i niezawodny. Jest to możliwe dzięki rozdzieleniu reżimów hydraulicznych głównego i dystrybucyjnego. Przewoźnik wchodzący do ogólnych sieci z różnych źródeł może mieć różne temperatury, przewyższające tę, która jest już w rurociągu. Układy zasilania wyposażone w pompy wykluczają hydrauliczną izolację linii od obwodów rozdzielczych. W rezultacie zarządzanie odpowiednim trybem awaryjnym staje się bardziej skomplikowane. W takim przypadku staje się możliwe samodzielne utrzymanie za pomocą pompy w sieciach dystrybucyjnych okrężnych iwarunki temperaturowe, które będą się różnić od głównych.
Dwupoziomowy widok systemu
Schemat dużej struktury sieci ciepłowniczej ma widok dwupoziomowy. Na szczycie znajduje się obwodnica. Oddziały odchodzą od niego do punktów grzewczych regionów. Połączenie odbywa się zwykłą metodą. W przypadku awarii odcinka magistrali, do której podłączony jest punkt grzewczy, odbiorcy końcowi są pozbawieni energii cieplnej. Użytkownicy są podłączani do punktu dystryktu za pomocą systemów lokalnych - jest to niższy poziom.
Rezerwacja serwowania
Czynnik chłodniczy jest dostarczany do głównej sieci z elektrociepłowni i kotłowni okręgowej. W takim przypadku istnieje możliwość przeprowadzenia procesu rezerwacji zasilania na wypadek awarii jednego z punktów podgrzewania mediów. Odbywa się to poprzez zainstalowanie zworki łączącej na przewodach zasilających i powrotnych. Połączenie tych elementów tworzy jednopierścieniową sieć ciepłowniczą. Projektowana średnica elementów przewodzących systemów jest obliczana w taki sposób, aby zapewnić przepustowość wymaganego nośnika nawet w sytuacjach awaryjnych. W warunkach stabilnej nieprzerwanej pracy chłodziwo przepływa przez wszystkie rurociągi cieplne sieci. W takim przypadku użycie zworek traci sens. W celu bardziej efektywnego wykorzystania zworek i obniżenia kosztów podgrzewania chłodziwa stosuje się metodę „nieobciążonej rezerwy”. W tym przypadku zworki całkowicie zachodzą na siebie. Zworki są załączane tylko w przypadku awarii elementów termicznych.sieć.
Rury cieplne sieci
Ruch nośnika odbywa się wzdłuż tych elementów, w postaci których pojawia się woda. Rurociągi cieplne są instalowane metodami naziemnymi i podziemnymi. W pierwszym przypadku uszczelka ma szereg istotnych zalet: wydłużony okres użytkowania, łatwe monitorowanie stanu systemu oraz łatwiejszy dostęp do rozwiązywania problemów. Jednak instalacja naziemnego ciepłociągu we współczesnych miastach jest praktycznie niemożliwa ze względu na ograniczenia architektoniczne. W tych warunkach większość systemów znajduje się pod ziemią. Aby zainstalować takie rurociągi, wyłamują się specjalne kanały.
Korzystanie z systemu
Przed rozpoczęciem pracy przeprowadzane są testy cieplne sieci ciepłowniczych. Zainstalowane elementy wypełnione są gorącą wodą o różnych temperaturach. Płyn jest następnie wielokrotnie spuszczany w okresie eksploatacji. W wyniku wszystkich wpływów wewnętrznych zmieniają się ściany rury, wyjściem z tej sytuacji jest montaż kompensatorów w rurociągach. Dwa końce sekcji są trwale zamocowane na wspornikach. Kompensator jest zainstalowany pośrodku. Dodatkowo rurociągi są trwale zamocowane w pobliżu wymienników ciepła, pomp. Odbywa się to w celu zmniejszenia obciążenia wywieranego przez odkształcenie termiczne. Podpory umieszcza się w kanałach lub specjalnych komorach. W kanałach rurociąg układany jest na ruchomych podporach. W celu stałego monitorowania stanu systemów budowane są specjalne komory podziemne. Mieszczą różne zawory, zawory spustowe, kurki powietrzne ikompensatory. W niektórych przypadkach (na przykład przy średnicy rury wodociągowej większej niż 500 mm) nad komorami wznoszone są pawilony naziemne w celu przetestowania sieci grzewczych i wygodniejszej konserwacji. Rozmieszczenie punktów i przepompowni odbywa się w specjalnie wyposażonych budynkach.
Wybór optymalnej opcji dla sieci ciepłowniczych
Obecnie istnieje ogromna liczba schematów sieci ciepłowniczych i sposobów ich układania. Dlatego na etapie projektowania rozważa się kilka opcji. Porównując wszystkie możliwe warunki, wykonuje się obliczenia techniczne i ekonomiczne, wybiera się najtańszą opcję o najlepszych właściwościach. Na podstawie tych obliczeń określa się średnicę zastosowanych elementów, materiały izolacyjne i ich grubość, moc zainstalowanych pomp. Ponadto utrzymywane są koszty budowy i utrzymania ciepłociągu w przypadku strat ciepła podczas przesyłu ze źródła do odbiorcy.
Rosyjskie systemy grzewcze
Większość obecnie eksploatowanych sieci ciepłowniczych w Rosji została zbudowana w ZSRR, po upadku którego znacznie ograniczono finansowanie relokacji i odnowienia istniejących rurociągów ciepłowniczych. Zaprzestano planowych kontroli stanu systemów i ich regularnej wymiany, kontrola ze strony państwa również zaczęła słabnąć.
Ogólna sytuacja z sieciami ciepłowniczymi w kraju zaczęła gwałtownie się pogarszać. W warunkach znacznych oszczędności wymagania dotyczące jakości elementów zaczęły spadać,wykorzystywane w relokacji istniejących systemów. Oszczędności doprowadziły do obniżenia kosztów prac, co wpłynęło na ich końcową jakość. Systemy budowane w tych latach miały niską żywotność i wymagały wymiany po 5-7 latach. Wszystko to doprowadziło do gwałtownego wzrostu liczby awarii, co doprowadziło do zwiększenia zdolności służb ratowniczych. Straty ciepła podczas transferu nośnika szacuje się na 20-50% całkowitej mocy w okresie grzewczym i od 30 do 70% - w okresie letnim. Liczby te kilkakrotnie przewyższają normy przyjęte w rozwiniętych krajach Europy.
