Резервирования подачи тепла потребителям является наиболее сложным вопросом проектирования тепловых сетей, который не полностью освещен в нормативно-технической документации. В связи с этим произведена разработка “Методических рекомендаций по резервированию тепловых сетей” (в дальнейшем по тексту “Рекомендации”) с учетом последних достижений техники и специфических условий эксплуатации г. Москвы в 2006 году. В данной статье представлены рекомендации по резервированию закрытых тепловых сетей, основанные на актуальных нормативных документах, передовом опыте и современных инженерных решениях.

Обеспечение бесперебойного теплоснабжения потребителей является одной из важнейших задач жилищно-коммунального хозяйства. Закрытые тепловые сети, как ключевой элемент системы теплоснабжения, подвержены различным рискам, таким как аварии, отказы оборудования, погодные катаклизмы. Для обеспечения надежности и устойчивости к подобным угрозам необходимо внедрять комплексные меры резервирования.

Целью данной работы является:

• Ознакомить читателей с основными принципами резервирования закрытых тепловых сетей.
• Описать способы резервирования, применяемые на различных этапах системы теплоснабжения.
• Дать рекомендации по выбору оптимального варианта резервирования с учетом технических и экономических факторов.
• Ознакомить с требованиями нормативных документов к резервированию закрытых тепловых сетей.

Практическая значимость данной работы заключается в том, что она может быть использована:

• Специалистами в сфере теплоснабжения для разработки и реализации мероприятий по резервированию закрытых тепловых сетей.
• Руководителями предприятий жилищно-коммунального хозяйства для повышения надежности и устойчивости систем теплоснабжения.
• Проектировщиками при разработке новых и модернизации действующих систем теплоснабжения.

Что такое резервирование тепловых сетей?

Резервирование тепловых сетей – это комплекс мероприятий, направленных на обеспечение бесперебойного снабжения потребителей теплом в случае аварий или плановых отключений.

Существует несколько способов резервирования:

1. Резервирование по источникам тепла:

• Один источник, одна труба: Это самый простой и экономичный вариант, но он наименее надежный.
• Один источник, две трубы: Обеспечивает более высокую надежность, так как при выходе из строя одной трубы теплоноситель может подаваться по другой.
• Два источника, две трубы: Максимально надежный вариант, так как при отказе одного источника или обеих труб теплоносителя может подаваться от другого источника.

2. Резервирование по прокладке теплосетей:

• Параллельная прокладка: Резервные трубы прокладываются параллельно основным.
• Кольцевая прокладка: Теплоноситель может подаваться по кольцу в любом направлении, что повышает надежность системы.
• Перемычки: Короткие участки труб, соединяющие отдельные участки сети, позволяющие переключать поток теплоносителя в случае необходимости.

3. Резервирование по режиму работы:

• Понижение температуры: В случае аварии или дефицита теплоносителя возможно временное снижение его температуры на подаче.
• Отключение части потребителей: В случае крайней необходимости возможно отключение от теплоснабжения наименее критичных объектов.

Выбор способа резервирования зависит от многих факторов, таких как:

• Категория надежности потребителей: Для потребителей первой категории (больницы, школы, детские сады) требуется максимально надежное резервирование.
• Экономическая целесообразность: Резервирование должно быть экономически оправданным.
• Технические возможности: Необходимо учитывать технические возможности существующей системы теплоснабжения.

Рекомендации по резервированию закрытых тепловых сетей

В рекомендациях представлены различные схемы тепловых сетей,  включая закольцовку сети и тупиковую тепловую сеть. В разработке принимали участие:

Генеральный директор ООО ”Каналстройпроект” – Малиницкий В.С.

Заместитель Главного инженера ООО ”Каналстройпроект” – Липовских В.М.

Главный инженер проекта ООО ”Каналстройпроект” – Арешкин А.А.

В течение последних пятидесяти лет требования по резервированию сетей периодически изменялись. Например, для климатических условий г. Москвы требования по резервированию были следующими:

– согласно п.4.1. СНиП II-36-73 резервирование тепловых сетей было обязательным для тепломагистралей с нагрузкой более 300 Гкал/ч (для СЦТ с режимом 150/70°С, начиная с теплопроводов 2хДу800 мм и более);

– согласно п.3.1, и табл.1 СНиП 2.04.07-86* резервирование было обязательным для теплопроводов 2хДу500 мм и более;

– согласно п.6.33. и табл.2 СНиП 41-02-2003 резервирование стало обязательным для теплопроводов 2хДу300 мм и более.

При этом в СНиП 41-02-2003 не учтены специфические условия бесканальной прокладки теплопроводов заводского изготовления с теплоизоляцией из пенополиуретана (ППУ) в полиэтиленовой оболочке, в которых предусмотрен кабель для профилактического дистанционного контроля состояния теплопроводов (в дальнейшем по тексту бесканальная прокладка теплопроводов в ППУ-изоляции).

В результате чего существующие тепловые сети, а также запроектированные до 2003 г. не соответствуют нормам резервирования действующего СНиП 41-02-2003. Исходя из этого, при реконструкции действующих СЦТ необходимо рассматривать вопрос резервирования существующих тепловых сетей в зависимости от срока их прокладки (или последнего срока перекладки) и технического состояния.

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 и проектов тепловых сетей необходимо исходить из следующих положений:

– вероятности одной аварии тепловых сетях в рассматриваемый период времени;

– обеспечения резервирование источника тепла за счет установки на нем двух и более агрегатов;

— особенности присоединения к тепловым сетям.

Термины и классификация

В настоящих нормах используются следующие термины и классификация.

Система централизованного теплоснабжения – система, состоящая из одного или нескольких источников тепла, тепловых сетей и потребителей тепла (в дальнейшем по тексту СЦТ).

Авария – повреждение тепловых сетей, приводящее к останову подачи тепла потребителям на период более 15 часов.

Первая категория потребителей – потребители, не допускающие перерывов в подаче расчетного количества тепла и снижение температуры воздуха в помещениях ниже предусмотренных ГОСТ 30494. Например, больницы, родильные дома, детские дошкольные с круглосуточным пребыванием детей, картинные галереи, химические и специальные производства, шахты и т.п.

Вторая категория потребителей — потребители, допускающие снижение температуры в отапливаемых помещениях на период ликвидации аварии, но не более 54 часов:

– жилых и общественных зданий до 12°С;

– промышленных зданий до 8°С.

Третья категория потребителей – остальные потребители.

Первичные тепломагистрали – тепловые сети непосредственно присоединенные к источникам тепла без вторичных тепломагистралей и квартальных первичных теплопроводов.

Вторичные тепломагистрали – тепловые сети присоединенные к первичным тепломагистралям без квартальных первичных теплопроводов.

Квартальные теплопроводы – разводящие первичные тепловые сети внутри кварталов.

Абонентские вводы — теплопроводы от тепломагистралей или квартальных теплопроводов до ЦТП, ВЦТП и ИТП.

1. Общие положения по резервирование источников тепла и тепловых сетей

1.1. Вопрос резервирования тепловых сетей напрямую связан с метеоусловиями местности и со сроком выполнения ремонтных работ. В связи с этим при разработке данных “Рекомендаций” учитывались специфичные условия эксплуатации (в зависимости от условий эксплуатации, профилактических мер и оперативности аварийной службы), сложившиеся в ОАО “Московская теплосетевая компания” (МТК) и ОАО “Московская энергетическая компания” (МОЭК).

1.2. Согласно требованиям СНиП 41-02-2003 “Тепловые сети” при отсутствие на объектах 1 категории местного резервного источника тепла резервирование тепловых сетей от источника тепла (или от другого источника тепла) до данного объекта обязательно.

1.3. Согласно требованиям СНиП 41-02-2003 “Тепловые сети” допускается не производить резервирование тепловых сетей в следующих случаях:

– для участков надземной прокладки протяженностью менее 5 км;

– при наличии у потребителей местного резервного источника тепла;

– для тепловых сетей диаметром 250 мм и менее.

Для остальных случаев необходимо рассматривать вопрос резервирования сетей с учетом конкретной ситуации.

1.4. Резервирование источников тепла обеспечивается следующим условием выбора котлов — при выходе 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 и 3 категории и 100% расчетной нагрузки потребителей 1 категории.

1.5. Не производится резервирования транзитных теплопроводов от ТЭЦ до 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 и 3 категории и 100% расчетной нагрузки потребителей 1 категории.

1.6. Основными критериями при резервировании тепловых сетей рекомендуется принимать:

– срок слива и заполнения сетевой водой теплопроводов и срок ликвидации аварии, которые необходимо снижать за счет оперативности проведения восстановительных работ до минимально допустимого периода, т.е. до периода 12 часов и менее, что соответствует сроку ликвидации аварии на участке тепловой сети 2хДу250 мм протяженностью 1000 м (участок между двумя секционирующими задвижками).

– вероятность возникновения аварии, исходя из срока службы и технического состояние теплопроводов, а также типа прокладки теплопроводов и контроля их состояния.

Исходя из этих вышеперечисленных критериев рекомендуется определять протяженность не зарезервированных участков теплопроводов 2хДуЗ00-600 мм.

1.6.1. Расчет и практика восстановительных работ в МТК и МОЭК показали, что для теплопроводов проложенных в непроходных каналах с теплоизоляцией из минераловатных изделий (или бесканальная прокладка с теплоизоляцией из армопенобетона и пенополимерминеральной изоляции) 2хДуЗ00-600 мм необходимо снизить протяженность не зарезервированных участков до уровня, приведенного в таблице 1.1.

Таблица 1.1

1.6.2. В случае монтажа дополнительных сливных устройств, обеспечивающих ускоренное опорожнение трубопроводов или увеличения диаметра сливных устройств допускается повышать протяженность не зарезервированных участков до уровня, приведенного таблице 1.2.

Таблица 1.2

Схема тепловых сетей с тупиковыми участками, обеспечивающая краткосрочное проведение ремонтных работ (менее 12 часов) приведена на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Схема тепловых сетей с тупиковой разводкой (непроходной канал, мин. вата), не требующих резервирования

1.6.3. В связи с профилактическим контролем состояния теплопроводов для бесканальной прокладки теплопроводов в ППУ-изоляции протяженность незарезервированных участков по сравнению с таблицей 1.1. может быть увеличена до уровня, приведенного в таблице 1.3. При этом должен быть обеспечено ускоренное опорожнение трубопроводов за счет монтажа дополнительных сливных устройств или увеличения диаметра сливных устройств.

Таблица 1.3

Схема тепловых сетей с тупиковыми участками, обеспечивающая краткосрочное проведение ремонтных работ (менее 12 часов) приведена на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Схема тепловых сетей с тупиковой разводкой (бесканальная прокладка, ППУ), не требующих резервирования

1.7. При обеспечение района теплом от двух и более источников рекомендуется производить резервирование тепловых сетей от каждого источника, т.е. монтировать аварийную перемычку между тепловыми сетями каждого источника тепла.

1.8. В дальнейшем по тексту рассматривается вопрос резервирования тепловых сетей только закрытых систем центрального теплоснабжения (СЦТ) при отсутствие у потребителя местного аварийного источника тепла.

2. Технические решения по резервированию тепловых сетей

2.1. Резервирование тепловых сетей рекомендуется осуществлять с использованием следующих технических решений:

– путем двухстороннего присоединения вторичных тепломагистралей к двум первичным тепломагистралям (одного или двух источников тепла) без монтажа секционирующих задвижек;

– путем одностороннего присоединения одним концом тупиковых вторичных тепломагистралей к двум параллельно проложенным первичным тепломагистралям (одного или двух источников тепла) без монтажа секционирующих задвижек;

– путем закольцовки первичных тепломагистралей (одного или двух источников тепла) с монтажом секционирующих задвижек;

– путем прокладки дополнительного (третьего) теплопровода;

– путем подвода к потребителю дополнительных двухтрубных теплопроводов от первичной тепломагистрали или второго источника тепла (в основном потребители 1 категории);

– путем комбинирования вышеперечисленных технических решений.

2.2. Схема тепловых сетей, в которых производится двухстороннее присоединения тепловых сетей к двум первичным тепломагистралям (одного или двух источников тепла) без монтажа секционирующих задвижек приведена на рис. 2.1. Отличительной особенностью данного технического решения является то, что потребители присоединяются исключительно к вторичным тепломагистралям.

Для данного варианта тепловых сетей рекомендуется к источнику тепла присоединять четное количество первичных тепломагистралей.

Рис. 2.1. Схема зарезервированных тепловых сетей с двухсторонним присоединением к двум первичным тепломагистралям

2.3. Схема тепловых сетей, в которых производится одностороннее присоединения тупиковых тепловых сетей к двум первичным тепломагистралям (одного или двух источников тепла) без монтажа секционирующих задвижек приведена на рис.2.2.

Рис. 2.2. Схема зарезервированных тепловых сетей с односторонним присоединением к двум первичным тепломагистралям

2.4. Схема тепловых сетей, в которых резервирование обеспечивается закольцовкой первичных тепломагистралей (одного или двух источников тепла) приведена на рис. 2.3. Отличительной особенностью данной схемы – закольцовка сети, является присоединение тупиковых тепловых сетей в одной точке между двумя секционирующими задвижками первичной тепломагистрали или присоединение в двух точках в обхват одной секционирующей задвижки первичной тепломагистрали (врезка “штанами”).

Рис. 2.3. Схема зарезервированных тепловых сетей с односторонним присоединением к закольцованным первичным тепломагистралям

2.5. Схема тепловых сетей, в которых резервирование производится путем прокладки дополнительного (третьего) теплопровода двойного назначения приведена на рис. 2.4. При этом все теплопроводы должны присоединяться непосредственно к зарезервированной тепломагистрали (или к источнику тепла), хрехтрубную схему целесообразно использовать для отдельно расположенных районов и потребителей 1 категории. При этом для обеспечения постоянной циркуляции в период нормальной эксплуатации дополнительный теплопровод рекомендуется использовать в качестве обратного теплопровода.

Рис. 2.4. Схема прокладки трехтрубных тепловых сетей с односторонним присоединением к зарезервированным тепломагистралям

2.6. Схема прокладки двух дополнительных теплопроводов (подающего и обратного) для резервирования объектов 1 категории приведена на рис. 2.4. При этом основные и резервные теплопроводы должны присоединяться в двум зарезервированным тепломагистралям.

2.7. Конфигурация тепловых сетей с нерезервируемыми надземными участками приведена на рис.2.5.

Рис. 2.5. Конфигурация тепловых сетей с нерезервируемыми участкам надземной прокладки

З. Резервирование тепловых сетей при строительстве нового источника тепла

3.1. При разработке схемы тепловых сетей при строительстве нового источника тепла рекомендуется производить разработку различных вариантов схем теплосети с рассмотрением вопроса резервирования.

3.2. Для источников тепла производительностью менее 50 Гкал/ч рекомендуется производить разработку варианта схемы только с тупиковой разводкой без резервирования тепловых сетей.

3.3 Для источников тепла производительностью от 50 до 200 Гкал/ч включительно рекомендуется производить разработку как варианта с тупиковой разводкой без резервирования тепловых сетей, так и вариантов с резервированием тепловых сетей и последующим согласованием одного из них (или совмещенного варианта).

3.4. Для источников тепла производительностью более 200 Гкал/ч рекомендуется производить разработку нескольких вариантов схем с резервированием тепловых сетей и последующим согласованием одного из них.

3.5. Допускается монтаж участков, обеспечивающих резервирование тепловых сетей выполнять на последнем этапе строительства после формирования теплового района.

4. Резервирование тепловых сетей при реконструкции СЦТ

4.1. При реконструкции СЦТ с увеличением нагрузки источника тепла за счет присоединения новых (реконструируемых) потребителей допускается для сохраняемых и реконструируемых потребителей использовать существующую схему тепловых сетей. При этом разработку схемы для новых потребителей рекомендуется производить с учетом положений, приведенных в разделе 3.

4.2. При реконструкции СЦТ с увеличением нагрузки источника тепла только за счет реконструируемых потребителей (без присоединения новых) допускается для сохраняемых и реконструируемых потребителей использовать существующую схему тепловых сетей.

4.3. При реконструкции СЦТ с целью повышения надежности без увеличения нагрузки источника тепла и присоединения новых потребителей рекомендуется разрабатывать новую схему тепловых сетей с учетом положений, приведенных в разделе 3.

5. Принципиальные схемы узлов (камер) на участках с резервными связями

5.1. Для двухтрубных тепловых сетей допускается принципиальные схемы узлов выполнять в однотрубном исполнении. Для трехтрубных тепловых сетей принципиальные схемы узлов рекомендуется выполнять в натуральном виде, т. е. в двух и трехтрубном исполнении.

5.2. Для обеспечения правильной циркуляции теплоносителя после переключения потоков сетевой воды на участках резервной связи необходимо выполнять транспозицию теплопроводов, то есть “перехлест” потоков сетевой воды. При этом “перехлест” потоков может осуществляться путем соответствующей врезки теплопроводов в камере или путем “перехлеста” теплопроводов на участке теплосети.

5.2.2. С целью снижения коррозионных процессов на участках резервной связи необходимо обеспечивать циркуляцию сетевой воды с использованием воздушной или спускной линии.

5.3. Для повышения надежности на протяженных участках резервной связи рекомендуется устанавливать отсекающие задвижки по обе стороны участка. Максимальная протяженность участков, на которых допускается производить установку отсекающей задвижки только с одной стороны приведена в таблице 5.1. Установка отсекающих задвижек по обе стороны участков меньшей протяженности требует согласования с эксплуатационной организацией.

Таблица 5.1

.

5.4. Принципиальные схемы узлов на участках с резервной связью приведены на рис. 5.1

Рис. 5.1. Принципиальная схема узлов (камер) на участке резервной связи

6. Проверка гидравлического и теплового режима при аварийных ситуациях

6.1. Для протяженных тепловых сетей при необходимости рекомендуется производить проверку гидравлического и теплового режима при аварийных ситуациях с учетом положений, изложенных в п.6.33, и таблицы 2 СНиП 41-02-2003 (приложение 1).

6.2. Поверочный гидравлический расчет тепловых сетей при аварийных ситуациях рекомендуется производить по специальной компьютерной программе с построением пьезометрического графика, исходя из условия сохранения напоров на выходе и входе источника тепла, характерных для нормальных условий эксплуатации.

6.3. Допускается производить поверочный гидравлический расчет тепловых сетей при аварийных ситуациях по компьютерной программе для гидравлического расчета тупиковых тепловых сетей со снижением расхода сетевой воды до требуемого уровня согласно п.6.33. и таблицы 2 СНиП 41-02-2003.

6.4. Для пунктов 6.2 и 6.3 возможно использование следующих программ:

– Гидросистема – гидравлический и теплогидравлический расчеты, а также выбор диаметров трубопроводных систем различного назначения с детальным учетом местных сопротивлений с возможностью автоматического построение пьезометрических графиков. Данная программа поставляется ООО “НТП Трубопровод”.

– ZuluThermo – гидравлические расчеты тепловых сетей с возможностью выполнения конструктивного, поверочного и наладочного теплогидравлического расчета тепловой сети и функцией построения пьезометрических графиков. Данная программа поставляется ООО “Политерм”.

Приложение 1

Выписка из СНиП 41-02-2003 “Тепловые сети” п.6.33:

При подземной прокладке тепловых сетей в непроходных каналах и бесканальной прокладке величина подачи теплоты (%) для обеспечения внутренней температуры воздуха в отапливаемых помещениях не ниже 12°С в течение ремонтно-восстановительного периода после отказа должна приниматься по таблице 2.

Таблица 2

Надеюсь, что все разобрались со схемами теплоснабжения, как с резервированием, так и без него. Теперь, понятно как производится закольцовка сети и что из себя представляет тупиковая тепловая сеть? Пишите комментарии, и варианты своих схем тепловой сети.

В заключение статьи хотелось бы отметить, что резервирование закрытых тепловых сетей является важнейшим фактором обеспечения надежности и устойчивости систем теплоснабжения.

Правильный выбор и реализация мероприятий по резервированию позволяют:

• Предотвратить перерывы в теплоснабжении потребителей, вызванные авариями и отказами оборудования.
• Сократить время ликвидации аварийных ситуаций.
• Повысить качество жизни населения.
• Снизить экономические потери, связанные с перерывами в теплоснабжении.

При разработке и реализации мероприятий по резервированию необходимо учитывать технические, экономические и эксплуатационные факторы.

Важно также соблюдать требования нормативных документов, регламентирующих вопросы резервирования закрытых тепловых сетей.

Надеемся, что данная статья стала полезным инструментом для специалистов в сфере теплоснабжения, руководителей предприятий ЖКХ и проектировщиков.

Поделиться ссылкой: