Размещено на http://www.allbest.ru/

Резервирование теплопотребляющих систем гостиниц и высотных зданий в закрытых тепловых сетях

А.А. Арешкин, ГИП по теплоснабжению,

А.В. Москаленко, руководитель группы по теплоснабжению,

Н.В. Горобец, руководитель группы по теплоснабжению,

ООО «Институт «Каналстройпроект», г. Москва

Введение

Согласно СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети» [1] потребители тепла по надежности теплоснабжения делятся на три категории. К первой категории относятся потребители, для которых должна быть обеспечена бесперебойная подача тепловой энергии, среди них следующие объекты жилищно-коммунального сектора: больницы; родильные дома; детские дошкольные учреждения с круглосуточным пребыванием детей и картинные галереи. Ко второй категории - потребители (жилые и общественные здания), у которых допускается снижение температуры в помещениях на период ликвидации аварий до 12 ^ОС. К третьей категории - потребители, у которых допускается снижение температуры в отапливаемых помещениях на период ликвидации аварий до 3 ^ОС. Исходя из данной классификации, в СНиП 41-02-2003 приведены нормы и технические решения по резервированию потребителей (абонентов). Для обеспечения бесперебойной подачи тепла потребителям первой категории на практике осуществляется прокладка четырехтрубного (трехтрубного) абонентского ввода от зарезервированного теплопровода, присоединенного к двум источникам тепла (двум выводам одного источника).

В то же время в Москве для особых потребителей приняты более жесткие нормативные положения и технические решения, по сравнению с приведенными в [1]. Согласно п. 7.5 МГСН 4.16-98 «Гостиницы» [2] для гостиниц (категории 4 и 5 звезд) должна обеспечиваться бесперебойная подача тепла от двух источников тепла, а согласно п. 30 МГСН 4.19-2005 «Временные нормы и правила проектирования многофункциональных высотных зданий и зданий-комплексов в городе Москве» [3], практически для всех зданий высотой более 75 м (включающих в себя помимо жилых и другие функциональные помещения) поддержание температуры в жилых помещениях не менее 16 ^ОС. Согласно п. 9.3 [3], к зданию должны быть подведены независимые основной и обязательный резервный ввод от тепловых сетей. При этом в [2, 3] не включен самый надежный вариант резервирования с использованием местного аварийного источника тепла, а также перечень мероприятий по обеспечению живучести местных теплопотребляющих систем при аварийных ситуациях [1].

Таким образом, согласно положениям [2, 3], гостиницы (категории 4 и 5 звезд) и большинство высотных зданий (за исключением чисто офисных) фактически переведены в разряд потребителей первой категории соответственно с запиткой от двух источников тепла (от двух независимых выводов одного источника тепла). В настоящее время в Москве запитку от двух источников тепла возможно осуществить только для проектируемых абонентов, расположенных на стыке зон обслуживания этих источников, т.е. не во всех случаях. В большинстве случаев более реальным является вариант запитки от двух независимых выводов (от двух головных тепломагистралей) одного источника тепла.

Для условий Москвы и Московской обл. минимальным уровнем резервирования тепловых сетей является закольцовка теплопроводов диаметром 600 мм [4], которая производится в любом случае. Поэтому резервирование высотных зданий в итоге сводится к решению вопроса подачи тепла в систему отопления при аварии на тупиковом абонентском вводе. С целью снижения затрат вместо четырехтрубного абонентского ввода возможно применять трехтрубный абонентский ввод, что широко используется на практике.

Предлагаемые схемы резервирования теплопотребляющих систем

Схема 1. Для зданий с отопительной нагрузкой менее 10 Гкал/ч и протяженными абонентскими вводами (более 300 м) экономически оправданным является разработка специальных мероприятий, обеспечивающих подачу тепла на отопление с временной приостановкой (ограничением) эксплуатации системы вентиляции и ГВС. Для ИТП с независимым присоединением наиболее простым вариантом является временный переход на схему со сливом сетевой воды в водосток (канализацию) после ее использования в системе отопления здания. Предлагаемая схема присоединения системы отопления здания к тепловым сетям приведена на рис. 1.

При аварии на обратном теплопроводе в камере закрывается задвижка 7, а на ИТП - задвижки 2 и 5. Затем открывается задвижка 4 на отводящем теплопроводе. Задвижка 8 на перемычке в камере и задвижка 3 на перемычке на ИТП остаются закрытыми. Задвижка 6 в камере и задвижка 1 в ИТП остаются открытыми.

При аварии на подающем теплопроводе (от камеры до ввода) в камере закрываются задвижки 6 и 7 и открывается задвижка 8 на перемычке, в результате чего потребителю подается прямая сетевая вода. Затем на ИТП открывается задвижка 4 на отводящем трубопроводе, открываются задвижки на перемычке 3 и закрываются задвижки 1 и 5. Задвижка 2 на ИТП остается открытой.

По данной схеме на ИТП подается тепло на отопление и ГВС. При нехватке тепла на отопление (при текущей температуре наружного воздуха выше расчетной), перекрыв задвижки 9 и 10, возможно перекрыть 2-ю ступень подогревателя ГВС. В этом случае будет наблюдаться недогрев горячей воды, т.е. кратковременное ограничение подачи тепла на ГВС. Температура сетевой воды, сливаемой в водосток (канализацию), составит менее 40 ^ОС, поскольку после системы отопления сетевая вода будет охлаждаться потоком холодной воды, подаваемой на ГВС. В результате будет выполнено условие слива сетевой воды в водосток [1], в связи с чем дополнительное согласование с эксплуатационными организациями по водостоку и канализации не выглядят обязательными.

Аварийный режим эксплуатации систем отопления зданий со сбросом обратной сетевой воды в водосток или канализацию требует резкого увеличения подпитки тепловых сетей. Поэтому его возможно осуществить только при согласовании с организацией, эксплуатирующей источник тепла, и разработке специального регламента аварийной эксплуатации системы теплоснабжения, включая ИТП зданий.

Схема 2. Кроме рассмотренного варианта покрытия отопительной нагрузки во время ремонтно-восстановительных работ, могут использоваться и другие методы. Например, возможно произвести монтаж электрического подогревателя, используемого в отопительный период в качестве аварийного для системы отопления и в неотопительный период в качестве резервного для системы ГВС на время плановых отключений тепловых сетей (рис. 2).

потребитель тепло энергия температура

Отключение систем вентиляции и ГВС при аварии на абонентских вводах в отопительный период сопровождается снижением потребления электрической энергии высотным многофункциональным зданием, т.е. увеличение потребления электроэнергии при аварийных ситуациях (включение аварийного электроподогревателя) частично компенсируется снижением потребления электроэнергии другим технологическим оборудованием (вентиляционное оборудование, насосное оборудование, кондиционеры, компрессоры и пр.).

Кроме этого, необходимо учитывать, что вероятность аварий на одном абонентском вводе с его перекрытием составляет не более 1 аварии на 1 км трассы в течение 10 лет, а вероятность аварий на абонентских вводах двух зданий одновременно практически является нулевой. Исходя из этого, а также кратковременности работы аварийного электрического подогревателя (до 12 ч) в отопительный период, резервирование дополнительной мощности на источнике электроснабжения не выглядит обязательным.

При аварии на абонентском вводе (см. рис. 2) перекрываются задвижки 1 и 2 на входе в ИТП и задвижки 3 и 4 за подогревателем отопления. После чего открываются задвижки 5 и 6 с включением электрического подогревателя, при этом задвижки 7 и 8 остаются закрытыми. В результате циркуляционная вода, нагретая в электроподогревателе, подается в систему отопления здания.

В неотопительный период при резервировании нагрузки ГВС дополнительные электрические подогреватели непрерывно работают в течение 340-500 ч (14-21 суток). Для снижения нагрузки на резервный электрический подогреватель рекомендуется производить установку накопительного бака горячей воды с заполнением его в ночное время, т.е. в период минимального потребления электрической энергии (отключение кондиционеров, освещения и т.д.). В этом случае ночное потребление электроэнергии может оказаться меньшим, чем в дневное время, и резервирование дополнительной мощности на источнике электроснабжения для работы электрического подогревателя в неотопительный период может не потребоваться.

При отключении теплосети на плановый ремонт перекрываются задвижки 1 и 2 на входе в ИТП, а также задвижки 9 до и 10 за подогревателем ГВС с отключением циркуляционного насоса. Открываются задвижки 7, 8 и 11 с последующим включением электроподогревателя и подающего насоса. В результате нагретая вода подается в систему ГВС здания.

Для окончательного решения вопроса целесообразности резервирования электрической мощности на источнике электроснабжения для дополнительных электрических подогревателей рекомендуется производить расчет электропотребления высотным многофункциональным зданием в четырех режимах: рабочий режим в отопительный период; рабочий режим в неотопительный период; аварийный режим в отопительный период; резервный режим в неотопительный период, после чего согласовывать резервирование мощности с эксплуатационными организациями.

Схема 3. Исходя из функциональности и престижности, ужесточение норм для гостиниц (категории 4 и 5 звезд), согласно [2], выглядит вполне оправданным решением. В то же время нормы, приведенные в [3], носят достаточно противоречивый характер и однозначно могут рассматриваться только в случае размещения в здании гостиничных номеров (категории 4 и 5 звезд). В связи с чем предлагается при проектировании высотных жилых, административных зданий и высотных гостиниц категории 1, 2 и 3 звезды (далее по тексту - высотные здания) применять менее жесткие требования по резервированию.

В первую очередь рекомендуется разрабатывать специальные мероприятия для тепловых пунктов, препятствующие быстрому остыванию здания и замерзанию теплопотребляющих систем с временной приостановкой эксплуатации системы вентиляции и ГВС здания и подачей тепла только в систему отопления, для чего предлагается также использовать схему, приведенную на рис. 1, при условии возможного снижения подачи тепла на отопление до 50% (в зависимости от климатических условий региона). При необходимости подачу тепла можно осуществлять методом «пропуска» с периодической подачей прямой сетевой воды на ИТП.

Для малоэтажных и среднеэтажных гостиниц (категории 1, 2 и 3 звезды), на которые специальные требования не распространяются, возможно использовать еще более простые решения, для чего в ИТП достаточно предусмотреть перемычку перед подогревателем и отдельный сливной трубопровод для отвода сетевой воды в водосток или канализацию. Схема рассматриваемого варианта присоединения системы отопления здания к тепловым сетям приведена на рис. 3.

При аварии на обратном теплопроводе в первую очередь проводятся мероприятия, обеспечивающие бесперебойную подачу прямой сетевой воды на ИТП. Затем в камере закрывается задвижка 7, а на ИТП открывается задвижка 4 на отводящем трубопроводе, закрывается задвижка 2 на обратном теплопроводе и остается закрытой на перемычке задвижка 3. Задвижка 6 в камере и задвижка 1 на ИТП остаются открытыми. Для отключения ГВС закрываются задвижки 8 и 9.

При аварии на подающем теплопроводе в первую очередь проводятся мероприятия, обеспечивающие бесперебойную подачу обратной сетевой воды на ИТП. Затем в камере закрывается задвижка 6, а на ИТП открывается задвижка 4 на отводящем трубопроводе, открывается задвижка на перемычке 3 и закрываются задвижки 1 и 5. Задвижка 7 в камере и задвижка 2на ИТП остаются открытыми. Для отключения ГВС закрываются задвижки 8 и 9.

При необходимости подачу тепла можно осуществлять методом «пропуска» с периодической подачей прямой или обратной сетевой воды на ИТП. Например, в течение 4 ч подавать сетевую воду в подогреватель отопления, а затем на 2ч отключать его.

Отличительной чертой схемы, приведенной на рис. 3, от схемы, приведенной на рис. 1, является присоединение ответвления в камере без секционирующих задвижек, в результате чего при аварии на подающем трубопроводе абонентского ввода подача тепла резко снижается (по сравнению с аварией на обратном теплопроводе). Поэтому данная схема может использоваться только для предотвращения от замерзания теплопотребляющих систем здания, т.е. для поддержания температуры +3 ^ОС [1] внутри помещений.

О возможностях резервирования на примере Москвы

В последние годы в тепловых сетях ОАО «Московская теплосетевая компания» (ОАО «МТК») резко снизились утечки сетевой воды, что связано с широкомасштабной заменой сальниковых компенсаторов на сильфонные и постепенным переходом на шаровую арматуру. В результате на тепловых станциях ОАО «Мосэнерго» образовался резерв мощности на системах химводоочистки, который может обеспечить перевод на открытую систему ориентировочно до 3% нагрузки (временно). Для наиболее мощных станций ТЭЦ-21, ТЭЦ-22, ТЭЦ-23, ТЭЦ-25 и ТЭЦ-26 эта величина ориентировочно составляет 65 Гкал/ч; для ТЭЦ-12, ТЭЦ-16, ТЭЦ-20 - 30 Гкал/ч; для ТЭЦ-8, ТЭЦ-9, ТЭЦ-11, ТЭЦ-27 - 15 Гкал/ч. Анализ тепловых нагрузок проектируемых высотных зданий показывает, что тепловая нагрузка на отопление большинства из них редко превышает 10 Гкал/ч. Исходя из этого, а также низкой вероятности аварий на абонентских вводах двух и более потребителей одновременно, практически все тепловые станции ОАО «Мосэнерго» способны обеспечить предлагаемый аварийный режим эксплуатации тепловых сетей и систем отопления высотных зданий на период проведения ремонтных работ (до 12 ч). Таким образом, в случае присоединения многофункциональных высотных зданий к тепловым сетям ОАО «МТК» вопрос резервирования подачи тепла для отопления возможно решать различными способами.

Кратковременный перевод тепловых сетей, присоединенных к источникам тепла ОАО «Московская объединенная энергетическая компания» (ОАО «МОЭК»), на открытую систему теплоснабжения осуществить невозможно, что связано с малой мощностью систем химводоочистки. В связи с этим целесообразно подачу тепла абонентам при нормальной эксплуатации осуществлять от источников тепла ОАО «МОЭК», а на период проведения ремонтно-восстановительных работ от источников тепла ОАО «Мосэнерго», т.е. резервирование абонентов осуществлять от тепловых сетей ОАО «МТК».

Открытые системы теплоснабжения с водоразбором сетевой воды из тепловых сетей многие годы используются в крупнейших городах страны, в связи с чем предлагаемые технические решения по резервированию абонентов со сливом сетевой воды в водосток или канализацию давно апробированы и широко используются на практике.

Оптимальная редакция положения по резервированию для нормативнометодической документации

С целью оптимизации технических решений по теплоснабжению гостиниц и многофункциональных высотных зданий рекомендуется расширить трактовку по резервированию теплопотребляющих систем зданий, например в следующей редакции.

1.Для гостиниц (категории 4 и 5 звезд) и высотных зданий с гостиничными номерами (категории 4 и 5 звезд) необходимо обеспечить бесперебойную работу систем отопления без снижения подачи тепла и с возможным отключением систем вентиляции (кондиционирования), тепловых завес и ГВС на период ликвидации аварии в тепловых сетях (до 12 ч). При этом допускается обеспечить бесперебойную работу систем отопления с использованием следующих технических решений:

а) прокладка четырехтрубного (трехтрубного) абонентского ввода от закольцованной теплосети двух источников тепла (двух независимых тепломагистралей);

б) при соответствующем технико-экономическом обосновании установка аварийных электрических (газифицированных) котлов и теплонасосных установок;

в) переход на однотрубную подачу тепла с последующим сливом сетевой воды после использования в системе отопления здания в канализацию (водосток).

Для высотных жилых и административных зданий и высотных гостиниц (категории 1, 2 и 3 звезды), кроме отключения систем вентиляции, тепловых завес и ГВС, допускается, в зависимости от климатических условий, снижать до 50% подачу тепла на отопление.

2.Для малоэтажных и среднеэтажных гостиниц (категории 1, 2 и 3 звезды) необходимо предусматривать мероприятия, препятствующие замерзанию систем отопления с возможным отключением систем вентиляции (кондиционирования), тепловых завес и ГВС на период ликвидации аварии в тепловых сетях (до 12 ч). При этом допускается обеспечить аварийную работу систем отопления (со снижением нагрузки в зависимости от климатических условий) с использованием технических решений, изложенных выше в п. 1 (а-в).

3. Для гостиниц (категории 4 и 5 звезд) и высотных зданий с гостиничными номерами (категории 4 и 5 звезд) необходимо обеспечить бесперебойную работу систем ГВС на период проведения планового ремонта тепловых сетей в неотопительный период (от 14 до 21 суток). При этом допускается обеспечить бесперебойную работу систем ГВС с использованием технических решений, изложенных выше в п. 1 (а, б).

Литература

1.СНиП 41-02-2003 Тепловые сети.

2.МГСН 4.16-98 Гостиницы.

3.МГСН 4.19-2005 Временные нормы и правила проектирования многофункциональных высотных зданий и зданий-комплексов в городе Москве.

4.Арешкин А.А. Резервирование тепловых сетей подземной прокладки в закрытых системах теплоснабжения // Новости теплоснабжения. 2009, № 8. С. 42-47.

Размещено на Allbest.ru