Газоснабжение и горячее водоснабжение

Горючие газы по происхождению разделяют на естественные (природные) и искусственные, вырабатываемые из твердого и жидкого топлива.

Природные газы образуются в недрах земли в пустотах горных пород. Его добывают через скважины из чисто газовых месторождений, а также нефтяных месторождений попутно с нефтью. Газы чисто газовых месторождений состоят преимущественно из метана с небольшим содержанием тяжелых углеводородов в отличие от газов, добываемых из газонефтяных месторождений.

Искусственный газ получают при переработке на заводах каменного угля, торфа, кокса, горючих стланцев и нефти. В зависимости от способов переработки и вида сырья получают газ: генераторный, коксовый, сланцевый и нефтегазы. Выработанный на заводах газ очищают от вредных примесей (нафталина, сероводорода) и удаляют из него влагу. Очищенный и осушенный газ поступает в городские хранилища.

Для газоснабжения населенных пунктов также используют и сжиженные углеводородные газы, представляющие собой смесь, состоящую преимущественно из пропана, бутана и изобутана. Основным источником получения сжиженных газов являются попутные нефтяные газы, которые перерабатывают для получения из них бензина и сжиженных газов. Характерным свойством углеводородных газов является относительно легкий переход в жидкое состояние при нормальной температуре и небольшом повышении давления. При снижении давления эти газы переходят обратно в газообразное состояние.

Характеристикой любого топлива, в том числе и газа, является его теплота сгорания, т. е. количество теплоты, выделяемой при сгорании 1 м³ газа.

Горение газообразного топлива – химический процесс соединения его горючих компонентов с кислородом воздуха.

Источником газоснабжения города или населенного пункта чаще всего служит природный газ, который транспортируется к газоснабжаемым объектам от газовых промыслов по магистральным трубопроводам, начальным пунктом которых является головная компрессорная станция и пункт очистки газа от вредных примесей. Конечным пунктом магистральных сетей служит газораспределительная станция (ГРС), на которой снижается давление газа перед подачей его в распределительную сеть города или населенного пункта.

Распределительные городские газопроводы в зависимости от максимального рабочего давления подразделяют на газопроводы: а) низкого давления – до 5 кПа; б) среднего – свыше 5 кПа до 300 кПа; в) высокого – свыше 300 кПа до 600 кПа; г) повышенного давления – свыше 600 кПа до 1200 кПа. Связь между газопроводами различных давлений осуществляется через газовые регуляторные пункты (ГРП), которые снижают и поддерживают давление газа на заданном уровне.

Для газоснабжения жилых домов, общественных зданий применяют газ низкого давления, а для подачи газа к промышленным и крупным коммунальным предприятиям используют газопроводы среднего и высокого давлений. К крупным промышленным предприятиям, технология которых требует подачи газа под давлением более 600 кПа, и к газохранилищам газ подводят по газопроводам повышенного давления.

Для газоснабжения населенных мест применяют одноступенчатые, двух-, трех- и многоступенчатые системы газоснабжения.

Выбор системы газоснабжения (количество ступеней давления) определяется различными факторами: планировка и размер населенного пункта, объем газопотребления, расположение источников газоснабжения и, кроме того, чем больше давление газа в газопроводе, тем меньше его диаметр и стоимость, но зато усложняется прокладка сети, так как необходимо выдерживать большие разрывы до зданий.

При проектировании газовых сетей применяют в основном две схемы: кольцевые и тупиковые. Кольцевые распределительные сети образуют как бы кольцо или контур, и питание газом каждого участка осуществляется с двух сторон. Недостатком кольцевых сетей является большая протяженность газопроводов, а следовательно, и стоимость, но они обладают высокой надежностью газоснабжения потребителей.

Тупиковые сети не имеют замыкающих участков в отличие от кольцевых, а поэтому протяженность и стоимость газопроводов значительно меньше. Но, несмотря на это, тупиковые сети находят ограниченное применение при газоснабжении городов, так как менее надежны, чем кольцевые. Их в основном применяют только для газоснабжения малых населенных пунктов и отдельных промышленных объектов.

На территории городов и других населенных пунктов прокладку наружных газопроводов, независимо от назначения и давления газа, планируют, как правило, подземной. Наземная прокладка допускается на территории промышленных и коммунальных предприятий по стенам зданий и на опорах, а также при переходе через естественные препятствия.

Газопроводы, как правило, выполняют из стальных труб, соединяя их электросваркой.

Газоснабжение зданий состоит из ввода в здание, внутренних сетей и газопотребляющих приборов.

В жилых зданиях до 11 этажей, на предприятиях общественного питания допускается использование газа только низкого давления. Использование газа в детских учреждениях, в пищеблоках школ, кинотеатрах, театрах, клубах, жилых домах 11 этажей и выше запрещено.

Вводы газопровода здания устраивают в каждую секцию и прокладывают стояки для распределения газа по этажам. При подземной прокладке газопровода вводы осуществляют в лестничные клетки; при воздушной прокладке газопровода по стене здания вводы целесообразно осуществлять в кухни. Прокладка газопроводов в подвальных и жилых помещениях не разрешается.

Горячее водоснабжение включает в себя приготовление, транспортировку и подачу горячей воды с заданной температурой к водоразборным кранам. Различают бытовое, коммунальное и производственное потребление горячей воды.

Горячая вода используется для хозяйственно-бытовых целей: в жилых зданиях; в общественных зданиях и коммунальных предприятиях; в промышленных.

При проектировании и эксплуатации систем горячего водоснабжения необходимо учитывать, что горячая вода, подаваемая на хозяйственно-бытовые нужды, должна соответствовать нормам питьевого водоснабжения.

Классифицируют системы горячего водоснабжения в зависимости от режима и объема потребления горячей воды для хозяйственно-бытовых нужд в зданиях различного назначения на централизованные и местные.

В местных системах горячего водоснабжения приготовление горячей воды и ее потребление происходят в одном месте. Горячую воду готовят в газовых или электрических водоподогревателях, размещая их в ванных комнатах и кухнях жилых домов. В районах, не имеющих газоснабжения, нагрев горячей воды осуществляют в водогрейных колодках, работающих на твердом топливе (угле или дровах).

В системах централизованного горячего водоснабжения приготовление горячей воды осуществляют в одном центре, например в центральных или индивидуальных тепловых пунктах (ЦТП или ИТП), а разбор ее может производиться у целого ряда потребителей вне этого центра. Транспортировку горячей воды к местам потребления осуществляют по трубопроводам.

К централизованным системам горячего водоснабжения относят: системы с приготовлением горячей воды в водоподогревателях, присоединяемых к тепловой сети (закрытые системы теплоснабжения); с непосредственным водоразбором из тепловой сети (открытые системы теплоснабжения); с приготовлением горячей воды непосредственно в водогрейных котлах, баках-аккумуляторах, установленных в котельных.

Выбор закрытой или открытой водяной системы теплоснабжения зависит от условий водоснабжения, источника теплоты и качества исходной водопроводной воды. Схемы, применяемые в системах горячего водоснабжения, могут быть тупиковыми и с циркуляционными трубопроводами.

Во избежание охлаждения горячей воды в зданиях с большой протяженностью подающих трубопроводов и при отсутствии постоянного водоразбора предусматривают циркуляцию горячей воды в водоразборных трубопроводах. При высоте зданий до четырех этажей циркуляцию производят только в разводящих трубопроводах, а при большой этажности – и в стояках.

В небольших жилых зданиях и зданиях с постоянным расходом горячей воды применяют тупиковые схемы сетей систем горячего водоснабжения при условии, что температура горячей воды в местах водоразбора не будет снижаться: ниже 60 °С – для систем централизованного горячего водоснабжения, присоединяемых к открытым системам теплоснабжения, и для систем местного горячего водоснабжения; ниже 50 °С – для систем централизованного горячего водоснабжения, присоединяемых к закрытым системам теплоснабжения. Во всех случаях температура воды в системах горячего водоснабжения не должна быть выше 75 °С.

В централизованных системах горячего водоснабжения нагрев холодной водопроводной воды может осуществляться: в паровых или скоростных водяных водонагревателях в зависимости от теплоносителя; в емких подогревателях (бойлерах) и открытых баках; в водогрейных котлах.

В целях предохранения от коррозии трубопроводы систем горячего водоснабжения выполняют из стальных оцинкованных труб. Допустимо применение труб из термостойких пластических масс при условии, что они не ухудшают качество горячей воды. Для обеспечения воздухоудаления из систем горячего водоснабжения трубопроводы прокладывают с уклоном не менее 0,002. При проектировании систем горячего водоснабжения применяют промышленную трубопроводную арматуру общего назначения. Арматуру диаметром до 50 мм включительно применяют из бронзы, латуни и термостойких пластмасс.