что такое работоспособность защиты систем теплопотребления
Защита оборудования систем централизованного теплоснабжения от недопустимых изменений давления сетевой воды и гидравлических ударов. Повышение надежности и безопасности теплоснабжения
Надежное и эффективное теплоснабжение населенных пунктов и промышленных предприятий может быть обеспечено, в первую очередь, при условии минимизации рисков негативного воздействия на здоровье людей (обслуживающего персонала и населения), а также исключения случаев прекращения или перерывов подачи потребителям тепловой энергии, уничтожения или порчи имущества юридических и физических лиц при аварийных ситуациях.
Одним из существенных факторов, влияющих на безопасность и надежность теплоснабжения, является обеспечение защиты трубопроводов и оборудования водоподогревательных установок источников тепловой энергии, тепловых сетей и потребителей тепловой энергии от гидравлических ударов, а также от повышения давления сетевой воды сверх допускаемых значений.
Гидравлические удары в системах теплоснабжения возникают при отключении под нагрузкой сетевых или перекачивающих насосных групп вследствие отказов электроснабжения, при ошибочном закрытии запорной и регулирующей арматуры, а также при повторной конденсации вскипевшего теплоносителя по причине резких колебаний давления в системе теплоснабжения. Согласно статистическим данным, в течение года происходит 10 и более случаев потери электроснабжения собственных нужд на ТЭЦ и крупных котельных по Российской Федерации. Значительно чаще происходят отказы электроснабжения подкачивающих насосных станций, групп сетевых и подпиточных насосов источников тепловой энергии. Также нередки случаи несанкционированных действий персонала или посторонних лиц, приводящие к подобным аварийным ситуациям.
Аварии, вызванные гидравлическими ударами, могут сопровождаться разрушением сетевого оборудования источника тепловой энергии, теплопроводов, массовыми разрывами отопительных приборов потребителей, что приводит к порче имущества, ожоговому травматизму людей и, как правило, к длительному прекращению теплоснабжения, а в период стояния низких температур наружного воздуха – часто к невозможности восстановить теплоснабжение вплоть до потепления с тяжелейшими социальными последствиями. Разрывы сетевых станционных трубопроводов нередко приводят к затоплению сетевой водой источника тепловой энергии со стороны тепловых сетей с «посадкой на ноль».
Такие аварии имели место в различных городах России и сопровождались ожоговым травматизмом персонала и населения, приводили к серьезным материальным ущербам, социальным последствиям и в разные годы происходили в гг. Белгороде, Владивостоке, Ижевске, Москве, Новочебоксарске, Чебоксарах, Петропавловске-Камчатском, Саратове, Сургуте, Сызрани, Томске, Улан-Удэ, Электростали Московской обл. и ряде других городов России, многии из которых широко освещались в средствах массовой информации.
Основные требования по защите оборудования источников тепловой энергии, тепловых сетей, систем теплопотребления от недопустимых изменений (повышения и понижения) давления устанавливаются требованиями обязательных нормативно-технических документов:
— СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети» пункт 8.18: регламентирует для систем теплоснабжения с присоединенной нагрузкой 100 Гкал/ч и более обязательность комплексной проработки систем защиты, предотвращающей возникновение гидравлических ударов и недопустимых давлений в оборудовании водоподогревательных установок источников теплоты, в тепловых сетях, системах теплоиспользования потребителей;
— СП 124.13330.2012 «Свод правил Тепловые сети Актуализированная редакция СНиП 41-02-2003» пункт 8.19: «При проектировании СЦТ следует определять необходимость комплексной системы защиты, предотвращающей возникновение гидравлических ударов, недопустимых давлений и вскипания сетевой воды в оборудовании водоподогревательных установок источников теплоты, в тепловых сетях, системах теплоиспользования потребителей. В подкачивающих насосных станциях следует устанавливать на обводной линии, соединяющей напорные и всасывающие коллекторы, обратный клапан, диаметром, равным диаметру подходящего к насосной станции трубопровода. Отказ от выполнения защитных мероприятий должен быть обоснован расчетными или экспериментальными исследованиями»;
— «Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей РФ» п.4.11.8, п.4.12.40, «Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок» п.5.1.14, п.6.2.62, СП 124.13330.2012 «Свод правил Тепловые сети Актуализированная редакция СНиП 41-02-2003» пункт 15.6 – устанавливают обязательность предварительной проверки опасности для оборудования всех элементов системы теплоснабжения (источника тепловой энергии, тепловых сетей, потребителей) возникающих гидравлических ударов и колебаний давления при отключении под нагрузкой сетевых и подкачивающих насосов, и в случае опасности – предусматривать установку подпиточно-сбросных устройств, при этом производить проверку возможности снижения давления с обеспечением невскипания сетевой воды и повторной конденсации теплоносителя, обеспечивать запрет повторного пуска (самозапуска, пуска по АВР) отключаемых насосов;
— «Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок» п.9.1.1 и п.9.1.42, а также СП 124.13330.2012 «Свод правил Тепловые сети Актуализированная редакция СНиП 41-02-2003» пункт 15.14 – предписывают установку защитных устройств на тепловых пунктах (центральных и индивидуальных).
— «Методические указания по проведению испытаний источников тепловой энергии и тепловых сетей в системах централизованного теплоснабжения при нестационарных гидравлических режимах их работы» СО 34.20.365-98 (РД 153-34.1-20.365-98) – устанавливают классификацию систем теплоснабжения по степени сложности для выполнения специальных работ по определению параметров нестационарных гидравлических режимов, указывают способы определения параметров нестационарных режимов, рекомендуют последовательность и состав работ при выборе защитных мероприятий и их реализации.
ООО «Центр Тепловидения» выполняет:
Результаты работы ООО «Центр Тепловидения» являются основой для разработки Технического задания на проектирование и собственно проекта системы защиты от повышения давления сетевой воды и гидравлических ударов в СЦТ в целом или на ее локальных элементах (источнике теплоты, подкачивающей насосной станции, группы потребителей тепловой энергии, центральном или индивидуальном тепловом пункте).
ООО «Центр Тепловидения» при необходимости консультирует эксплуатирующую, проектную организацию по всем вопросам, связанным с разработанными защитными мероприятиями, проводит анализ разработанного проекта в части полноты реализации защитных мероприятий, участвует в согласовании и приемке разработанного проекта, проведении экспертизы промышленной безопасности проекта.
ООО «Центр Тепловидения» при необходимости по заявке Заказчика участвует в надзоре за монтажом устройств защиты, пуско-наладочных работах, поузловом и комплексном опробовании системы защит, включая ее приемо-сдаточные испытания.
ООО «Центр тепловидения» обладает
необходимыми кадровыми ресурсами:
квалифицированными специалистами, имеющими большой опыт выполнения работ по предотвращению негативного воздействия повышенных давлений (в том числе гидравлических ударов) на оборудовании систем теплоснабжения более чем 40 городов России и СНГ, включая :
необходимыми материально-техническими ресурсами:
К вопросу о безопасности теплоснабжения
Г.М. Скольник,
главный инженер ЗАО «Роскоммунэнерго», Заслуженный энергетик РФ
Огромное значение для безопасности граждан, общества и государства, устойчивого развития экономики имеет безопасность теплоснабжения.
Государственный стандарт Союза ССР — ГОСТ 19431-84 «Энергетика и электрификация. Термины и определения» [1] дает следующее определение термина «Теплоснабжение»: «Обеспечение потребителей теплом».
Реализация назначения теплоснабжения имеет многообразные структурные и технические формы, основными из которых являются системы централизованного теплоснабжения.
По данным Международного энергетического агентства [2], в странах с переходной экономикой системы централизованного теплоснабжения обеспечивают 60% потребности в горячей воде и отоплении. В России на долю этих систем приходится более 30% общего потребления энергии.
Современное состояние теплоснабжения в стране характеризуется устойчивой тенденцией роста потребности экономики и социальной сферы в тепловой энергии, что продиктовано:
• для экономики — развитием, с задачей удвоения внутреннего валового продукта (ВВП);
• для социальной сферы — реализацией национального проекта «Доступное и комфортное жилье — гражданам России».
Упомянутая работа МЭА [2] указывает, что «Сущность энергетической безопасности — это бесперебойное и надежное энергообеспечение. Несмотря на то, что большинство дискуссий ведется вокруг краткосрочных перебоев с поставками, постепенное ослабление всей системы может также значительным образом влиять на безопасность энергопоставок».
Это положение ярко проявилось в опыте проведения отопительных периодов, особенно последних лет, который наглядно показал, что если нет надежного теплоснабжения, то обеспечение безопасности, прежде всего населения, перемещается в сферу деятельности МЧС; и не в качестве задачи по предупреждению чрезвычайных ситуаций, а в качестве неотложных мер по ликвидации последствий этих ситуаций.
Безопасность теплоснабжения должна рассматриваться как составная и неотъемлемая часть энергетической безопасности.
В настоящее время нет какого-либо документа, комплексно устанавливающего требования к безопасности теплоснабжения.
Федеральный закон о техническом регулировании от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ [3] открывает реальную возможность восполнить пробел, имеющийся в нормативно-правовом регулировании теплоснабжения, принятием специального технического регламента или национального стандарта о безопасности теплоснабжения.
В любом случае соответствующий нормативный документ вписывается в определенную законом область биологической безопасности и способен обеспечить повышение уровня безопасности жизни и здоровья граждан.
В ряду мер по обеспечению биологической безопасности — безопасность теплоснабжения соседствует с продовольственной безопасностью, имея ряд важных совпадений.
Основу безопасности теплоснабжения составляет формирование баланса спроса и предложения [2], который требует соответствия мощности теплоисточников и пропускной способности тепловых сетей присоединенной тепловой нагрузке потребителей.
В большинстве стран, построивших системы централизованного теплоснабжения, в последние 30 лет значительные усилия были направлены на создание систем теплоснабжения с заданными свойствами элементов, позволяющими осуществлять эксплуатацию без значительных затрат на организацию аварийно-восстановительных работ, и прежде всего, за счет интеллектуализации структуры управления безопасностью теплоснабжения. В значительной степени централизованные системы теплоснабжения бывших социалистических стран Восточной Европы, вступивших в ЕС, были реорганизованы в сторону поддержания безопасности без интенсификации аварийно-восстановительных работ. Как правило, такая реорганизация была выполнена этими странами за счет введения различного рода регламентов (европейских директив), регулирующих процесс проектирования и строительства систем теплоснабжения.
К настоящему времени полностью устарело утвержденное постановлением Государственного комитета РСФСР по архитектуре и строительству от 9 сентября 1991 г. № 130 Положение о порядке финансирования, разработки, согласования и утверждения схем теплоснабжения городов, других населенных пунктов, промузлов и отдельных предприятий промышленности и сельского хозяйства на территории РСФСР.
В связи с этим в новом техническом регламенте или национальном стандарте целесообразно определить состав проектов систем теплоснабжения и их элементов на разных стадиях выполнения, а также согласования с органами надзора и государственной экспертизы отдельных разделов и проектов в целом.
За более чем столетний период создания, строительства и эксплуатации систем централизованного теплоснабжения накоплен достаточный объем знаний, позволяющий выделить те исходные (потенциально опасные) события, которые могут привести (а иногда и приводят) к прекращению теплоснабжения с крупными ущербами. Причем последствия прекращения теплоснабжения в разных регионах России различны.
Последнее выдвигает на первый план необходимость установления категорий потребителей по надежности теплоснабжения, признаком которого для жилищного фонда должны стать резко различные природно-климатические условия.
В качестве прецедента могут быть использованы утвержденные Госстроем России (приказ от б сентября 2000 г. № 203) Организационно-методические рекомендации по подготовке к проведению отопительного периода и повышению надежности систем коммунального теплоснабжения в городах и населенных пунктах Российской Федерации [4].
Отнесение части жилищного фонда к потребителям, не допускающим перерывов теплоснабжения, диктуется их катастрофическими последствиями в условиях низких значений температуры наружного воздуха, близких к расчетной температуре, принимаемой при проектировании отопления зданий.
Категорирование жилищного фонда станет основой для категорирования теплоисточников по надежности и резервирования тепловых сетей.
В [4] рекомендовано предусматривать 100%-ное резервирование тепловых сетей в населенных пунктах, микрорайонах городов
при расчетных температурах наружного воздуха для проектирования отопления:
Категорирование теплоисточников в свою очередь определит требования к их надежности, сводящиеся к проектированию условий для обеспечения надежности (резерв оборудования, включая мобильное; топливо-, водо-, электроснабжение), требований к оборудованию (конструкции; методы изготовления, монтажа; диагностика).
В качестве требований к надежности тепловых сетей и сетевых сооружений могут быть приняты требования к проектированию, конструкциям, методам изготовления, монтажа, диагностики, а также схемные решения, обеспечивающие резервирование.
Для обеспечения безопасности теплоснабжения существенное значение имеет ограничение в зоне расположения тепловых сетей отдельных видов деятельности и действий, могущих нарушить целостность или режим функционирования тепловых сетей.
Такой перечень и условия выполнения ограниченных видов деятельности и действий должны быть приведены в техническом регламенте.
Утвержденные Министерством архитектуры, строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (приказ от 17 августа 1992 г. № 197) Типовые правила охраны коммунальных тепловых сетей нуждаются в актуализации и переоформлении в соответствии с ныне действующими требованиями.
Неотъемлемой частью системы теплоснабжения являются системы теплопотребления, требования к ним должны быть составной частью технического регламента, в частности требования к технологическим функциям систем безопасности; факторы, при появлении которых система безопасности должна вступать в действие.
Специальной темой технического регламента должно быть предотвращение и ликвидация серьезных аварийных нарушений теплоснабжения и требования к взаимодействию субъектов систем теплоснабжения с органами государственной власти и местного самоуправления при ликвидации чрезвычайных ситуаций, вызванных нарушениями теплоснабжения.
В данном случае речь идет о комплексе мер, обеспечивающих:
а) предотвращение и ликвидацию значительных аварийных нарушений теплоснабжения городов — требование иметь планы конкретных противоаварийных мероприятий; технические требования к противоаварийным мероприятиям; особое внимание должно быть обращено на необходимость технических и организационных мер, исключающих полное прекращение теплоснабжения какого-либо микрорайона, тем более крупного, на время, превышающее допустимую величину, заранее установленную в зависимости от температуры наружного воздуха. Надежность жизнеобеспечения крупных городов и мегаполисов должна быть предметом специальных исследований и разработки на их основе комплексных проектно-технических решений под руководством городской администрации, требования к контролю наличия планов, технических средств и ресурсов, необходимых для обеспечения безопасности города при нарушениях теплоснабжения;
б) управление системами теплоснабжения в ситуациях, вызванных нарушениями теплоснабжения (требования к действиям персонала в зонах, где произошло нарушение, к графикам ограничения режима потребления, вводимого в случае необходимости принятия неотложных мер по предотвращению или ликвидации аварий, к правилам отключения (ограничения) потребителей);
в) управление системами теплоснабжения в чрезвычайных ситуациях, с указанием мер, обеспечиваемых МЧС, МВД и местными органами государственной власти.
В тесной связи с приведенным должны быть превентивные меры безопасности потребителей — требование разработки планов технических и организационных мероприятий для снижения риска нарушений работы и сокращения тяжести последствий таких нарушений.
Необходима разработка системы установления аварийной и технологической брони, порядка составления и введения графиков ограничения теплопотребления.
Важно не допустить подмены проблемы безопасности теплоснабжения вопросами безопасного обслуживания оборудования и тепловых сетей, которое само по себе является необходимым и должно составлять одно из направлений в общем комплексе обеспечения безопасности теплоснабжения.
В части безопасного обслуживания оборудования и сетей систем теплоснабжения накоплен огромный опыт, который может стать основой для разработки соответствующего технического регламента, национального стандарта и стандартов организации.
Наряду с вопросами безопасного обслуживания оборудования, эти документы должны охватить важные вопросы обеспечения безопасных режимов функционирования тепловых сетей, меры по предотвращению «нештатных» гидравлических режимов, по выполнению переключений для локализации участков сети, а также для сохранения теплоснабжения потребителей.
Даже краткое перечисление факторов, обеспечивающих безопасность теплоснабжения, говорит в пользу осуществления комплексного подхода, что может реализоваться только при наличии координирующих органов на различных уровнях — от федерального до местного.
Можно констатировать, что в настоящее время нет координатора развития и функционирования одной из систем жизнеобеспечения — теплоснабжения.
Это особенно ощутимо в области коммунального теплоснабжения, где полностью отсутствуют вертикально-интегрированные структуры. Необходимость осуществления комплексного подхода к обеспечению безопасности в сфере коммунального теплоснабжения диктуется его масштабами: более 80 миллионов жителей страны обеспечивается теплом от теплоисточников и тепловых сетей организаций коммунального комплекса.
В упомянутом выше обзоре Международного энергетического агентства [2] преимуществами систем централизованного теплоснабжения, что можно смело отнести к теплоснабжению в целом, названы три «Э»:
• экология (защита окружающей среды).
В приведенном перечислении преобладают направления, совпадающие со сферой деятельности Ростехнадзора, на чье внимание надеются энергетики коммунального комплекса, а преобразование Управления по надзору в электроэнергетике в Управление государственного энергетического надзора усиливает эту надежду.
1. Государственный стандарт Союза ССР — ГОСТ 19431-84 «Энергетика и электрификация. Термины и определения».
2. «От холода к теплу. Политика в сфере теплоснабжения в странах с переходной экономикой». Международное энергетическое агентство (МЭА). ОЭСР/МЭА, 2005.
3. Федеральный закон о техническом регулировании от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ//М.: Энергосервис. — 2003.
4. Организационно-методические рекомендации по подготовке к проведению отопительного периода и повышению надежности систем коммунального теплоснабжения в городах и населенных пунктах Российской Федерации. МДС 41-6.2000.
Общие положения по резервированию подачи тепла в системах теплоснабжения
A.А.Арешкин, ГИП по теплоснабжению,
А.В. Москаленко, руководитель группы по теплоснабжению,
Н.В. Горобец, руководитель группы по теплоснабжению,
Д.Н. Николаевский, инженер,
B.А. Кролин, инженер,
ООО «Институт «Каналстройпроект», г. Москва
Реальная практика проектирования показала, что положения о необходимости резервирования тепловых сетей носят противоречивый характер и во многих случаях невыполнимы.
Обеспечение в течение заданного времени требуемых режимов и допустимых параметров в помещениях является важнейшей задачей систем теплоснабжения, которое обеспечивается путем резервирования источников тепла и тепловых сетей. При рассмотрении вопроса резервирования тепловых сетей необходимо учитывать, что оно приводит к дополнительному увеличению капитальных затрат и поэтому должно быть минимизировано. В связи с этим, при разработке схем теплоснабжения и проектов тепловых сетей рекомендуется исходить из следующих основополагающих принципов:
■ обеспечения резервирования источника тепла за счет установки на нем двух и более агрегатов;
■ вероятности аварии только на одной головной тепломагистрали в рассматриваемый период времени;
■ допустимости кратковременного отключения от тепловых сетей большинства потребителей (абонентов) при ускоренном выполнении ремонтных работ с учетом теплоустойчивости зданий.
Общие положения резервирования систем теплоснабжения, разработанные на основе данных принципов, приведены в СНиП 41-02-2003 [1] и СНиП II-35-76 [2]. При этом необходимо иметь ввиду, что некоторые положения и разделы СНиП 41-02-2003 носят рекомендательный характер.
С целью снижения капитальных затрат на источники тепла и тепловые сети, потребители, исходя из условия резервирования, разделены на три категории.
Резервирование источника тепла
Согласно положениям [1], резервирование источников тепла по основному оборудованию обеспечивается следующим условием выбора котлов: при выходе из строя самого мощного котла производительность оставшихся котлов должна обеспечить покрытие в зависимости от расчетной температуры наружного воздуха, от 78 до 91% расчетной нагрузки на отопление и вентиляцию для потребителей 2-й и 3-й категорий и 100% расчетной нагрузки потребителей 1-й категории. При возможности, допускается отключение системы горячего водоснабжения. Котельная должна быть обеспечена нормативным запасом аварийного топлива. Электроснабжение котельной производительностью более 10 Гкал/ч фактически должно соответствовать первой категории [2]. При этих условиях строительство двух источников тепла для населенного пункта не является обязательным требованием и обосновывается технико-экономическими соображениями.
Многолетняя практика эксплуатации тепловых сетей показала, что вероятность прекращения подачи тепловой энергии в результате аварии потребителям в течение отопительного периода крайне низка. При этом вероятность эта снижается с увеличением диаметра теплопроводов. Поэтому вероятность одновременной аварии на двух различных головных тепло-
магистралях, присоединенных к одному источнику тепла, практически нулевая. Исходя из этого, для обеспечения надежного теплоснабжения, достаточно резервировать между собой две смежные тепломагистрали.
Под понятием живучести понимается способность системы теплоснабжения сохранять свою работоспособность при аварийных и экстремальных условиях, связанных с понижением температуры наружного воздуха ниже расчетной температуры на отопление [1]. Главным условием живучести системы теплоснабжения является недопущение замерзания сетевой воды, приводящего к прекращению ее циркуляции. В связи с этим, в период аварийных ситуаций должна быть обеспечена минимальная подача тепловой энергии в системы зданий для поддержания температуры воды более +3 О С на чердаках, в подъездах и подвалах.
В соответствии с этим, в проектах должны разрабатываться мероприятия по обеспечению живучести элементов систем теплоснабжения, находящихся в зонах возможных воздействий отрицательных температур, в том числе:
■ организация локальной циркуляции сетевой и циркуляционной воды в тепловых сетях и теплопотребляющих системах зданий;
■ прогрев тепловых сетей и теплопотребляющих систем зданий в период ремонтно-восстановительных работ;
■ при необходимости спуск с последующим заполнением сетевой и циркуляционной водой теплопотребляющих систем зданий во время и после окончания ремонтно-восстановительных работ.
Условия резервирования и поддержания живучести в закрытых и открытых системах теплоснабжения и теплопотребляющих системах гостиниц и высотных зданий соответственно приведены в работах 6.
Отключение потребителей на период проведения ремонтных работ
Поскольку каждое здание обладает определенной теплоустойчивостью падение температуры внутреннего воздуха в помещениях (например, с комфортной примерно +20 О С до минимально допустимой +8 ÷ +12 О С) наблюдается в течение нескольких часов, что позволяет производить кратковременное отключение абонентов от тепловых сетей для проведения восстановительных работ. Темпы остывания зданий зависят от конструкции самого здания и метеоусловий местности, т.е. чем ниже расчетная температура на отопление, тем выше темпы падения температуры в помещениях. В связи с этим по мере снижения расчетной температуры на отопление ужесточаются условия резервирования тепловых сетей.
Период проведения ремонтных работ повышается с увеличением диаметра теплопроводов и протяженности отключаемых участков теплосети, что связано со сливом и заполнением теплопроводов. При этом авария в надземных тепловых сетях обнаруживается и ликвидируется значительно быстрее, чем при подземной канальной прокладке. Также быстрее обнаруживается место аварии при бесканальной прокладке теплопроводов в пенополиуретановой изоляции с системой оперативного дистанционного контроля. С другой стороны вероятность возникновения аварии заметно уменьшается при снижении протяженности и увеличении диаметра и толщины стенок теплопроводов. Расчет допустимого времени устранения аварии и восстановления подачи тепла подробно рассмотрен в работе [7].
На основании данных номограмм в зависимости от протяженности и диаметра незарезервированного участка между секционирующими задвижками сначала можно определить период проведения ремонтно-восстановительных работ, а потом температуру наружного воздуха, при которой будет обеспечиваться минимально допустимая температура жилых помещений (+12 О С) и предотвращено замерзание стояков в подъездах зданий (+3 О С).
Исходя из вышеизложенного, в положениях СНиП 41-02-2003 [1] резервирование тепловых сетей принято необязательным для следующих случаев:
■ при наличии у потребителей местного резервного источника тепла;
■ для участков надземной прокладки протяженностью менее 5 км (при соответствующем обосновании расстояние может быть увеличено);
■ для теплопроводов, прокладываемых в тоннелях и проходных каналах;
■ для тепловых сетей диаметром 250 мм и менее (при отсутствии потребителей 1-й категории).
При этом для потребителей 1-й категории в зависимости от ситуации, обязательно резервирование местным аварийным источником тепла или тепловыми сетями от двух источников тепла, или тепловыми сетями от двух выводов одного источника тепла.
Допускается не производить резервирования транзитных теплопроводов от ТЭЦ до вынесенных пиковых котельных, в случае если их производительность обеспечивает в зависимости от расчетной температуры наружного воздуха покрытие от 78 до 91% расчетной нагрузки на отопление и вентиляцию для потребителей 2-й и 3-й категории и 100% расчетной нагрузки потребителей 1-й категории.
Для остальных случаев необходимо рассматривать вопрос резервирования тепловых сетей с учетом конкретной ситуации, сложившейся в данном населенном пункте, а также возможностей эксплуатационной организации.
Основные положения по резервированию тепловых сетей
При аварийных ситуациях, с учетом положений, изложенных в СНиП 41-02-2003 [1], система теплоснабжения и тепловые сети должны обеспечивать подачу минимально допустимого количества тепла (табл. 1) при расчетной температуре на отопление tр =-10 О С и ниже. При этом данные о необходимости резервирования тепловых сетей при расчетной температуре на отопление выше tр=-10 О С отсутствуют. Однако реальная практика проектирования показала, что данные положения носят противоречивый характер и во многих случаях невыполнимы.
Например, при разработке схем теплоснабжения для районов с высокой расчетной температурой на отопление (tр =-3÷-5 О С) в некоторых случаях производится неоправданная заколь- цовка тепловых сетей и увеличение диаметров аварийных перемычек. Приведенные требования особенно сложно выполнить для внутриквартальных тепловых сетей малого диаметра и отдаленных объектов с нагрузкой от 20 до 50 Гкал/ч, т.е. для теплопроводов 2Ду300÷400 мм.
Наиболее сложные проблемы возникают в ходе реконструкции существующих систем, в которых уровень резервирования не соответствует положениям СНиП 41-02-2003 [1]. Например, в случае присоединения к существующему тупиковому теплопроводу 2Ду500 мм нового жилого квартала с тепловой нагрузкой 30 Гкал/ч, для выполнения условий, приведенных в табл. 1, необходимо:
■ произвести резервирование существующего теплопровода 2Ду500 мм путем прокладки дополнительного теплопровода 2Ду300 мм и более;
■ произвести прокладку кольцевого теплопровода 2Ду300 мм вокруг квартала;
■ осуществить врезку каждого абонентского ввода между двумя секционирующими задвижками на кольцевой тепломагистрали 2Ду300 мм.
В результате чего капитальные затраты возрастают в 2-3 раза по сравнению с вариантом врезки тупикового разводящего теплопровода 2Ду300 мм. Альтернативой данному решению является использование мероприятий, направленных на снижение срока проведения ремонтно-восстановительных работ путем уменьшения протяженности участков между секционирующими задвижками.
В связи с этим рекомендуется в качестве минимальных требований выполнять более реальные условия, приведенные в СНиП 2.0407-86* [8], на основе которых запроектировано большинство тепловых сетей страны. Минимальное количество резервной подачи тепла при аварийных ситуациях в % от расчетного приведено в табл. 2, которая разработана на основе положений СНиП 2.0407-86*. При этом для теплопроводов большого диаметра допустимы малопротяженные тупиковые участки, ограниченные секционирующими задвижками. Последний вопрос для закрытых и открытых систем теплоснабжения подробно рассмотрен в соответствующих работах 4.
При разработке схем теплоснабжения и тепловых сетей рекомендуется на первом этапе использовать условия, приведенные в табл. 2, а в ходе согласования схем (по требованию заказчиков и эксплуатационных организаций) ужесточать условия резервирования вплоть до положений, приведенных в табл. 1. Такой подход позволяет оптимизировать технические решения и сокращать капитальные затраты на резервирование тепловых сетей.
Основными мероприятиями по резервированию и повышению надежности тепловых сетей является применение следующих технических решений:
■ прокладка от источника тепла двух и более головных тепломагистралей, соединенных между собой резервными перемычками (закольцов- ка тепловых сетей);
■ прокладка резервных перемычек между тепловыми сетями двух и более источников тепла (закольцовка тепловых районов);
■ монтаж в закольцованном контуре не менее трех секционирующих задвижек (две при врезке контура, одна и более по трассе контура);
■ прокладка до абонентов двух резервных теплопроводов;
■ прокладка до абонентов реверсивного (третьего) теплопровода;
■ уменьшение протяженности участка между секционирующими задвижками;
■ монтаж секционирующих задвижек по ходу потока сетевой воды после врезки ответвлений;
■ обеспечение минимальной циркуляции сетевой воды в аварийных перемычках;
■ соединение теплопроводов транспозицией («перехлест» теплопроводов) на участках со встречными потоками теплоносителя (непосредственно на участках или в камерах).
Прокладка резервных перемычек и дополнительных теплопроводов позволяет отключать аварийные участки без прекращения подачи тепла абонентам. При этом диаметр теплопроводов аварийной перемычки не должен превышать диаметра соединяемых теплопроводов.
Поскольку в тепловых сетях соблюдается определенный порядок укладки теплопроводов (подающий теплопровод располагается справа по движению потока сетевой воды, а обратный слева), это необходимо учитывать при монтаже аварийных перемычек. Поэтому с целью переключения потоков на резервных перемычках при встречных потоках сетевой воды производится соединение теплопроводов транспозицией, т.е. осуществляется «перехлест» теплопроводов (рис. 3).
Монтаж секционирующих задвижек после врезки ответвлений позволяет отключать нижерасположенный аварийный участок без прекращения подачи тепла в ответвление, что приводит к сокращению числа отключаемых абонентов.
Схема тепловых сетей, в которых производится двухстороннее присоединение тепловых сетей к двум головным тепломагистралям (одного или двух источников тепла) без монтажа секционирующих задвижек, приведена на рис. 4. Отличительной особенностью данного технического решения является то, что потребители присоединяются исключительно к разводящим тепломагистралям. Для данного варианта тепловых сетей рекомендуется к источнику тепла присоединять четное количество головных тепломагистралей.
Схема тепловых сетей, в которых производится одностороннее присоединение тупиковых тепловых сетей к двум головным тепломагистралям (одного или двух источников тепла) без монтажа секционирующих задвижек, приведена на рис. 5. Схема тепловых сетей, в которых резервирование обеспечивается закольцовкой головных тепломагистралей (одного или двух источников тепла), приведена на рис. 6. Отличительной особенностью данной схемы является присоединение тупиковых тепловых сетей в одной точке между двумя секционирующими задвижками тепломагистрали или присоединение в двух точках в обхват одной секционирующей задвижки тепломагистрали.
Схема тепловых сетей, в которых резервирование производится путем прокладки дополнительного реверсивного (третьего) теплопровода двойного назначения, приведена на рис. 7. При этом все теплопроводы должны присоединяться непосредственно к зарезервированной тепломагистрали (или к источнику тепла). Трехтрубную схему целесообразно использовать для отдельно расположенных районов и потребителей 1-й категории. При этом для обеспечения постоянной циркуляции в период нормальной эксплуатации дополнительный теплопровод рекомендуется использовать в качестве обратного теплопровода.
Схема прокладки двух дополнительных теплопроводов (подающего и обратного) для резервирования объектов 1-й категории приведена на рис. 7. При этом основные и резервные теплопроводы должны присоединяться к зарезервированной тепломагистрали.
С целью экономии капитальных затрат и повышения надежности за счет снижения единиц оборудования потребителей 1-й категории рекомендуется присоединять исключительно через индивидуальные тепловые пункты с подачей первичного теплоносителя. Присоединение потребителей к тепловой сети посредством четырехтрубного абонентского ввода более надежно, но и более затратно по сравнению с прокладкой трехтрубного ввода. В связи с этим четырехтрубный абонентский ввод рекомендуется ограничивать протяженностью 100 м и менее, а при большей протяженности использовать трехтрубный ввод.
Тепловые сети, присоединенные к мощным ТЭЦ, вынесенным за пределы жилых застроек, как правило, включают участки надземной и подземной прокладки. Поэтому в таких тепловых сетях закольцовка часто производится только на участках подземной прокладки. Конфигурация тепловых сетей с незарезервированными надземными участками приведена на рис. 8.
При разработке схемы тепловых сетей для нового строительства с собственным источником тепла рекомендуется производить разработку различных вариантов схем с рассмотрением вопроса резервирования. Для источников тепла производительностью 60 Гкал/ч и менее рекомендуется производить разработку только варианта схемы тупиковой разводки (с одним или с двумя выводами) без резервирования тепловых сетей.
Для источников тепла производительностью от 60 до 200 Гкал/ч включительно рекомендуется производить разработку как варианта схемы с тупиковой разводкой без резервирования тепловых сетей, так и вариантов с резервированием тепловых сетей и последующим согласованием одного из них. Для источников тепла производительностью более 200 Гкал/ч рекомендуется производить разработку нескольких вариантов схем с резервированием тепловых сетей.
В случае присоединения объектов нового строительства к существующим источникам тепла и тепловым сетям рекомендуется:
■ использовать сложившуюся схему тепловых сетей при отсутствии необходимости увеличения диаметров существующих тепломагистралей;
■ осуществлять прокладку новых тепломагистралей с повышением уровня резервирования тепловых сетей при необходимости увеличения диаметров существующих тепломагистралей.
Для протяженных тепловых сетей должна проводиться проверка гидравлического и теплового режима при аварийных ситуациях. При этом поверочный гидравлический расчет тепловых сетей целесообразно производить исходя из условия сохранения напоров на выходе и входе источника тепла, принятых для нормальных условий эксплуатации.
1. СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети».
2. СНиП II-35-76 «Котельные установки».
3. ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях».
4. Арешкин А.А. Резервирование тепловых сетей подземной прокладки в закрытых системах теплоснабжения // Новости теплоснабжения. 2009, № 8. С. 42-47.
5. Арешкин А.А., Москаленко А.В., Горобец Н.В. Резервирование тепловых сетей подземной прокладки в открытых системах теплоснабжения // Новости теплоснабжения. 2009, № 10. С. 26-29.
6. Арешкин А.А., Москаленко А.В., Горобец Н.В. Резервирование теплопотребляющих систем гостиниц и высотных зданий в закрытых тепловых сетях// Новости теплоснабжения. 2010, № 5. С. 46-50.
7. Варфоломеев Ю.М., Кокорин О.Я. Отопление и тепловые сети. Москва, 2007.