Централизованные городские системы газоснабжения

Централизованные городские системы газоснабжения предназначены для снабжения газом генераторов тепла, а также непосредственно жилых, общественных и промышленных зданий.

Все виды городского потребления газа можно сгруппировать следующим образом:

• бытовое потребление в квартирах;

• потребление в коммунальных и общественных предприятиях;

• потребление на отопление и вентиляцию зданий;

• промышленное потребление.

Современная городская система газоснабжения включает:

• газовые сети высокого, среднего и низкого давления,

• газораспределительные станции (ГРС),

• газорегуляторные пункты (ГРП) и газорегуляторные установки (ГРУ),

• внутренние домовые сети и заканчивается газовыми горелками.

Для повышения надежности газоснабжения газовые сети кольцуют.

Потребление газа неравномерно и изменяется по месяцам года, дням недели и времени суток. Причем каждой категории потребителей присущ свой характерный график неравномерности, что приводит к переменному гидравлическому режиму газовых сетей.

Управление гидравлическим режимом газоснабжения ведется путем поддержания постоянного давления в отдельных частях сети, независимо от интенсивности потребления газа. Особенностью газораспределительных сетей является отсутствие нагнетателей, поэтому при входе в сеть газ имеет существенное избыточное давление.

Требуемое давление в газовой сети обеспечивается редуцированием в ГРС, ГРП и ГРУ. Кроме того, в ГРС и ГРП предусмотрены устройства для отключения подачи газа при недопустимом повышении или понижении давления в сети.

При подборе регулирующих устройств следует учитывать пределы изменения давления газа, которые составляют:

в сетях высокого давления: 0,3 - 1,2 МПа.

в сетях среднего давления: 5 кПа - 0,3 МПа.

в сетях низкого давления:: 2 - 5 кПа.

во внутридомовых сетях: менее 2 кПа.

Система кондиционирования микроклимата

Система кондиционирования микроклимата - комплекс градостроительных, объемно-планировочных и конструктивных средств, которые в совокупности с системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха служат для поддержания в помещениях зданий заданных параметров температуры, влажности и чистоты воздуха.

Потоки тепла, влаги и воздуха, проходящие из внешней среды через наружные ограждения здания оказывают влияние на внутреннюю среду помещения. Помимо потоков, проходящих через наружные ограждения, в помещение поступают потоки тепла и влаги от внутренних источников и из соседних помещений, также воздействующие на микроклимат данного помещения.

Изменяющиеся во времени потоки энергии вещества, передаваемые в помещение из внешней среды и внутренних источников, избыток или недостаток которых приводит к нарушению допустимых внутренних условий, называются возмущающими воздействиями на микроклимат.

Приведение внутренних условий к заданным осуществляется регулирующими воздействиями на микроклимат. Регулирующими являются потоки тепла, влаги, воздуха, подаваемые в помещение и поглощаемые системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Каждая из систем комплекса имеет определенное назначение. Рассмотрим это подробнее.

Система отопления (СО) предназначена для поддержании в помещении заданных температурных условий в течение отопительного периода. В ряде случаев системы отопления могут играть роль защиты наружных ограждений от выпадения на их поверхности конденсата. Поддержание температуры воздуха на определенном уровне достигается изменением количества теплоты, передаваемой в помещение отопительными приборами.

Теплоотдача отопительного прибора вычисляется по формуле (1), из которой видно, что теплоотдачу отопительного прибора можно регулировать изменением расхода теплоносителя или температуры теплоносителя на входе. Кроме того, уменьшение теплового потока, вносимого системой отопления, достигается отключением на определенное время всех приборов или их части, т.е. введением прерывистого отопления.

Теплоотдача отопительного прибора (Вт):

- расход теплоносителя (кг / ч);

-удельная теплоемкость теплоносителя (кДж / (кг .град)); - температура теплоносителя на входе в отопительный прибор (град); - температура теплоносителя на выходе из отопительного прибора (град);

Максимальная температура теплоносителя определяется допустимой температурой на поверхности отопительного прибора, которая зависит от вида прибора и функционального назначения помещения и составляет:

• для промышленных зданий: 130 - 1500 С;

• для общественных и жилых зданий: 95 - 1050 С;

• для помещений с повышенными санитарными требованиями: 850 С;

• для систем панельно-лучистого отопления: 450 С.

В отечественной практике наиболее распространен способ изменения производительности системы отопления изменением расхода теплоносителя.

Возможность использования переменного расхода теплоносителя в абонентском вводе для системы в целом ограничена опасностью разрегулировки - перераспределением расхода теплоносителя в отдельных кольцах циркуляции и неравномерной теплоотдачей приборов.

Переменный расход теплоносителя целесообразно применять в отдельных отопительных приборах, что возможно в 2-х трубных системах отопления.

Наиболее надежное поддержание заданной температуры воздуха в помещениях обеспечивает индивидуальное регулирование теплоотдачи приборов.

Оборудование абонентских вводов, в которых осуществляется поддержание требуемых расхода и температуры теплоносителя на входе в отопительный прибор определяется видом присоединения системы отопления к тепловым сетям.

Элеваторная схема присоединения широко применяется в жилых и общественных зданиях. Элеватор 4 служит смесителем воды и побудителем её циркуляции в системе. Поскольку элеватор имеет постоянный коэффициент смешения, при уменьшении потребности здания в теплоте в нем не удается сократить расход сетевой воды. При сохранении её температуры в переходные периоды года это приводит к заметному перерасходу теплоты в системе отопления.

В последнее время начинают применяться элеваторы с регулируемым соплом, имеющем переменное выходное сечение, что дает возможность регулировать коэффициент смешения и, следовательно, расширяет область применения элеваторов.

Когда применение элеваторов нецелесообразно, а также при недостаточном перепаде давления на вводе, используют смесительные насосы. Эта схема является наиболее гибкой, поскольку обеспечивает изменение расхода теплоносителя в широких пределах. Однако её массовое применение сдерживается отсутствием малошумных бесфундаментных смесительных насосов.

Наиболее надежной и энергетически эффективной является схема независимого присоединения системы отопления к тепловым сетям через водоводяной теплообменник. При такой схеме соединения гидравлический режим системы отопления не связан с гидравлическим режимом тепловых сетей. Появляется возможность регулирования температуры и расхода теплоносителя в широких пределах, что в сочетании с индивидуальным регулированием теплоотдачи отопительных приборов позволяет надежно обеспечивать требуемый температурный режим помещений при минимальном расходе теплоты в здании.

Система вентиляции предназначена для создания в помещении необходимого воздухообмена с целью обеспечения нормативных санитарно-гигиенических условий или технологических требований производства. Системы вентиляции удаляют из помещения вредные вещества и подают в него свежий наружный воздух.

Необходимый воздухообмен в помещении L из условия разбавления того или иного вида вредных веществ вычисляется по формуле (2).

В помещении может выделяться одновременно несколько видов вредных веществ (например, избыточные теплота и влага, различные пары, газы, аэрозоли), поэтому необходимый воздухообмен L принимается по наибольшему из определяемых по формуле(2) значений.

Из формулы (2) следует, что объемная концентрация вредных веществ во внутреннем воздухе вычисляется по формуле (3), т.е. она целиком определяется содержанием вредных веществ в наружном воздухе и величиной L. Поскольку величина является в большинстве случаев неуправляемой, то поддержание заданного с помощью системы вентиляции достигается изменением величины L.

Рассмотрим функциональную схему общеобменной (приточно-вытяжной) вентиляции.

В общем случае температура приточного воздуха в помещение обеспечивается регулированием теплопроизводительности калорифера 1 или перепуском части воздуха в обвод 2. В рециркуляционных системах вентиляции поддержание температуры приточного воздуха возможно путем изменения соотношения количества смешиваемого наружного и внутреннего воздуха с помощью регулирующих заслонок. Регулирование приточного воздуха в помещение осуществляется воздействием на регулирующую заслонку, расположенную непосредственно перед помещением, либо изменением частоты вращения вентилятора 3 или с помощью направляющего аппарата 4.

В помещениях, обслуживаемых несколькими вентиляционными установками, расход воздуха можно сократить, отключив часть установок.

Работа систем вентиляции с переменным расходом воздуха с энергетической точки зрения наиболее эффективна при малой доле наружного воздуха в общем объеме приточного воздуха, причем максимальную экономию электроэнергии при сокращении расхода воздуха можно получить за счет изменения частоты вращения вентилятора.

Системы кондиционирования воздуха предназначены для поддержания в помещениях оптимальной температуры и влажности, исходя из комфортных или технологических требований к параметрам внутреннего воздуха. Заданные температура и влажность воздуха в помещении обеспечиваются поддержанием на определенном уровне температуры и влагосодержания приточного воздуха.

Для регулирования температуры и влагосодержания приточного воздуха в широком диапазоне установки кондиционирования воздуха оборудуют теплообменниками (или калориферами) 1-го и 2-го подогрева (на схеме обозначены соответственно цифрами 1 и 2), воздухоохладителем 3 и оросительными камерами 4. В этих целях используются также регулирующие заслонки первой и второй рециркуляций (5 и 6), обвода 7.

Заданная температура приточного воздуха обеспечивается его нагревом в теплообменниках 1 и 2, охлаждением в воздухоохладителе 3 и оросительной камере 4, а также при смешении в смесительных камерах 9.

Необходимое влагосодержание приточного воздуха поддерживается смешением наружного и рециркуляционного воздуха в результате пароувлажнения и испарения мелкодисперсной распыленной воды непосредственно в помещении и в оросительной камере 4.

Теплопроизводительность системы кондиционирования воздуха можно также регулировать изменением расхода приточного воздуха.

Теплоснабжение калорифера 1-го подогрева осуществляется, как правило, сетевой водой, поэтому регулирование его теплопроизводительности возможно путем изменения расхода и температуры этого теплоносителя.

Воздух, обрабатываемый в теплообменниках перемещается со скоростью от 1, 5 до 6 м/с (в большинстве случаев - около 3 м/с), при этом разность температур воздуха на выходе из теплообменника первого подогрева и на входе в него может достигать 50 градусов.

Что касается калорифера 2-го подогрева, то его тепловую мощность можно регулировать изменением расхода теплоносителя при постоянной температуре.

Для обеспечения постоянной температуры воды применяют смесительные устройства, в которых вода из тепловой сети с температурой от 70 до 150 градусов смешивается с обратной водой из теплообменников с температурой от 40 до 50 градусов.

Калорифер 2-го подогрева можно присоединять к обратной магистрали или теплофикационной сети по независимой схеме.

Система холодоснабжения предназначена для снабжения холодом воздухоохладителей и оросительных камер системы кондиционирования воздуха. Система холодоснабжения включает:

• источник холода;

• трубопроводы;

• баки-аккумуляторы.

Для холодоснабжения СКВ применяют прямое и косвенное испарительное охлаждение, артезианскую воду, лёд.

Наиболее распространенными источниками холода являются холодильные машины:

• поршневые;

• компрессионные;

• абсорбционные;

• пароэжекторные.

В качестве хладоагента в поршневых и компрессионных холодильных машинах преимущественно используется хладон.

Непосредственное охлаждение воздуха в испарителе холодильной установки осуществляется в местных автономных кондиционерах холодопроизводительностью до 60 кВт. Центральные СКВ обслуживают холодильные станции из 2-х и более холодильных машин, в испарителях которых охлаждается вода.

Рассмотрим принципиальную схему системы холодоснабжения центрального кондиционера.

Охлажденная в испарителе 1 вода подается насосом 2 в бак-аккумулятор 3. Питание холодной водой теплообменника 4 осуществляется из бака 3 с помощью насоса 5 через смесительное устройство 6. Перепад температуры воды на входе и выходе из охлаждающего устройства обычно составляет 3 градуса.

Холодопроизводительность оросительных камер системы кондиционирования воздуха регулируется изменением начальной температуры воды путем изменения соотношения расхода холодной воды из бака 3 и теплообменника 4 в смесительном устройстве 6.

Холодопроизводительность поверхностных воздухоохладителей (не приведенных на схеме) можно регулировать, изменяя расход холодной воды.

Системы утилизации теплоты вытяжного воздуха (СУТВ) предназначены для улавливания низкопотенциального тепла, холода и влаги выбросного воздуха и предварительного нагрева, увлажнения или осушки приточного воздуха. Всё это позволяет снизить нагрузку на основные теплообменники и экономить энергоресурсы. В настоящее время существует множество способов утилизации теплоты вытяжного воздуха, отличающихся друг от друга различной эффективностью и областями применения.

Процесс утилизации может осуществляться в одном теплообменнике или аппарате (схемы 1, 2, 4) или в разных, соединенных между собой контуром циркуляции рабочей жидкости (схемы 2 и 5).

Наибольшая эффективность утилизации теплоты обеспечивается при низких температурах наружного воздуха. С повышением температуры наружного воздуха количество утилизированной теплоты уменьшается, а температура приточного воздуха после выхода из утилизатора возрастает. Начиная с некоторой температуры наружного воздуха, возникает необходимость в снижении теплопроизводительности утилизатора, что достигается способами, изложенными в правом столбце таблицы.

Поверхность теплообмена в контуре вытяжного воздуха в течение длительного времени имеет температуру ниже точки росы, что приводит к конденсации влаги, а при отрицательных температурах - к образованию инея, которое может привести к полному выводу теплообменников из работы. Поэтому нормальное функционирование утилизаторов невозможно без устройств, предотвращающих замерзание влаги на их поверхностях, для чего применяют предварительный подогрев наружного воздуха или обвод теплообменников в контуре наружного воздуха.

Системы горячего водоснабжения (СГВ) обеспечивают потребителей горячей водой для бытовых и хозяйственных нужд. Температура горячей воды в точках водозабора в зависимости от типа СГВ и вида потребителя составляет от 50 до 80 градусов.

Наиболее распространена циркуляционная система горячего водоснабжения.

В такой системе холодная вода нагревается в теплообменнике и поступает к водозаборным кранам по подающему трубопроводу. При закрытых водозаборных кранах вода по циркуляционному трубопроводу с помощью насоса или под действием силы тяжести попадает в теплообменник, где смешивается с холодной водой, и далее весь цикл повторяется. В зависимости от назначения системы циркуляция воды может осуществляться круглосуточно или периодически перед началом водозабора. Потребление горячей воды характеризуется значительной неравномерностью в зависимости от времени суток, дня недели и времени года, поэтому для выравнивания потребления применяют баки-аккумуляторы.

Главная задача управления системой горячего водоснабжения - обеспечить заданную температуру воды при её переменном потреблении, что достигается регулированием расхода сетевой воды, проходящей через теплообменник. При выборе режима работы теплообменника следует также учитывать перепады температуры сетевой воды.