ŠILUMOS TIEKIMAS Doc. A. Rogoža, lekt. J. Čiuprinskienė

Neakivaizdinis skyrius

Šilumos vartotojai. Šilumos šaltiniai. Šilumos poreikių skaičiavimas. Šilumos tinklai, jų

klasifikacija ir schemos. Šilumos tinklų elementai. Šilumos vartotojų prijungimas prie šilumos tinklų. Šilumos tinklų skaičiavimas. Pjezometrinis grafikas. Šilumos punktai. Šilumos punktų elementai. Literatūra: 1. Gedgaudas M., Šležas A., Švedarauskas J., Tuomas E. Šilumos tiekimas. Vilnius, 1992. 328 p. 2. Šilumos perdavimo tinklų šilumos izoliacijos įrengimo taisyklės. Lietuvos Respublikos ūkio ministro

2007 m. gegužės 5 d. įsakymas Nr. 4-170 3. Šilumos tiekimo tinklų ir šilumos punktų įrengimo taisyklės. Lietuvos Respublikos ūkio ministro

2005 m. vasario 24 d. įsakymas Nr. 4-80 4. ABB Centralizuoto šilumos tiekimo vadovas. 12 leidimas. 1994. 5. Ионин А. А., Хлыбов Б. М., Братенков В. Н., Терлецкая Е. Н. Теплоснабжение. Москва,

Стройиздат, 1982. 336 с. 6. Беляйкина И. В., Витальев В. П., Громов Н. К. и др. Водяные тепловые сети. Справочное

пособие по проектированию. Москва, Энергоатомиздат, 1988. 376 с. 7. Козин В. Е., Левина Т. А. и др. Теплоснабжение. Москва, Высшая школа, 1980. 408 с. 8. Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые сети. Москва, Энергоиздат, 1982, 359 с. 9. Копко В. М., Зайцева Н. К., Базыленко Г. И. Теплоснабжение (курсовое проектирование), 1985. 10. Bekanalių šilumos tiekimo vamzdžių projektavimo vadovas (pasirinktinai pagal firmą: ABB,

KWHpipe…) 11. Рандлов П. Справочник по централизованному теплоснабжению, Европейская Ассоциация

Производителей Предварительно Изолированных Труб для Централизованного Теплоснабжения, Elbo Grafiske Hus A/S, 1997, 318 с.

12. http://www.ekostrategija.lt. Centralizuotas šilumos tiekimas – Rytų ir Vakarų Europos tendencijos.

13. Nacionalinė energetikos vartojimo efektyvumo didinimo 2006–2010 metų programa. LR ūkio ministerija, 2007.

14. Lietuvos šilumos tiekėjų asociacijos medžiaga

1. ĮVADAS. CENTRALIZUOTAS ŠILUMOS TIEKIMAS

Centralizuotas šilumos tiekimas (CŠT) yra vyraujantis aprūpinimo šiluma būdas centrinėse,

rytinėse ir šiaurinėse Europos šalyse. Dėl vietinių klimato sąlygų susiklostė palanki padėtis CŠT plėtrai gyvenamajame sektoriuje. Tačiau CŠT taip pat naudojamas ir pietinėse ES šalyse, ypač Italijoje ir Prancūzijoje.

1 paveiksle pateikta šiluminės energijos gamyba ir gyvenamojo sektoriaus aprūpinimo šiluma užimamos rinkos dalys ES šalyse ir Centrinės ir Rytų Europos (CRE) šalyse, bei šalyse, priklausančiose Europos laisvosios prekybos asociacijai (ELPA) (European Free Trade Association). Akivaizdu, kad didžiausias centralizuotai tiekiamos šilumos gamintojas yra Vokietija (88,000 GWh/metus). Tarp šalių - kandidačių į ES didžiausi centralizuotai tiekiamos šilumos kiekiai generuojami Čekijos Respublikoje (41,000 GWh/metus).

1 pav. Šilumos gamyba ir užimamos gyvenamojo sektoriaus rinkos dalis

Analizuotose ES šalyse CŠT užimamos gyvenamojo sektoriaus rinkos dalis kinta nuo 1% Didžiojoje Britanijoje iki 50% Suomijoje.

Analizuotose CRE šalyse CŠT užimamos gyvenamojo sektoriaus rinkos dalis kinta nuo 12% Kroatijoje iki 70% Latvijoje. Todėl šiame regione CČT yra svarbus energetikos sektoriaus komponentas. Lyginant su 1999 metais, šilumos gamyba išaugo daugumoje ES šalių. Labiausiai išaugo Italijoje (7.4% per metus), Austrijoje (7.4% per metus) ir Švedijoje (6% per pastaruosius dvejus metus). Austrijoje CŠT užimama gyvenamojo sektoriaus rinkos dalis padidėjo 14.5% iki 15.6%.

Yra du specifiniai bruožai būdingi CRE šalims: nors CŠT tiekiama šilumos dalis gyvenamajam sektoriui sąlyginai išliko toks pats kaip ir 1999 metais, tačiau CŠT gamyba smarkiai sumažėjo. Taip atsitiko dalinai dėl diegiamų energijos taupymo priemonių, ypač gyvenamajam sektoriuje, bei ypatingai dėl neobjektyvios konkurencijos tarp CŠT ir šildymo individualiais gamtinių dujų katilais, kai stambūs vartotojai subsidijuoja smulkius.

Apskritai CŠT tiekiamos šilumos apimtys mažėja. Tokią tendenciją lemia CŠT sistemų atnaujinimas ir modernizavimas, o taip pat vartojimo sumažėjimai. [12].

Lietuvoje galutinės energijos reikmių struktūriniai pokyčiai per ketverius metus pagal pagrindines vartotojų grupes bei energijos (elektra, šiluma, kuras) rūšis buvo tokie (procentais kiekvienai energijos rūšiai ir bendras) [13]:

namų ūkis – 14; 2,6; –5,9; – 0,4; prekyba ir paslaugos – 30,9; 11,1; 11,9; 18,5; pramonė – 16,1; 26,2; 24,5; 22,7; transportas – 4,1; 0; 15,8; 15,8; žemės ūkis – (–10,3); – 6; 5,7; 2.

2 pav. Galutinis energijos sunaudojimas pagal sektorius 2006 metais

[13]

2. CENTRALIZUOTO ŠILUMOS TIEKIMO ISTORIJA 1876 Pirmoji centralizuoto šilumos tiekimo sistema įrengta JAV (Niujorke). 1893 Pirmoji kombinuotos šilumos ir elektros energijos gamybos elektrinė buvo pastatyta Europoje, o sukonstruota Vokietijoje (Hamburge). 1900 Gruodžio 5 d. pradėjo veikti pirmoji Vokietijos rajoninio šildymo sistema Drezdene. 1903 Vilniaus centrinėje elektrinėje įrengtas žemo slėgio centrinis garinis šildymas. Tai buvo pirmasis centrinis šildymas Lietuvoje 1904 Pradėjo veikti pirmoji centralizuoto šilumos tiekimo sistema Vengrijoje, aprūpinanti šiluma Parlamentą Budapešte. 1923 Pradėjo veikti pirmoji Olandijos centralizuoto šilumos tiekimo sistema (Utrechte). 1924 Tarybų Sąjungoje pradėjo veikti pirmoji centralizuoto šilumos tiekimo sistema (Sankt Peterburge). 1925 Danijoje (Kopenhagoje), taip pat Islandijoje (Reikjavike) pradėjo veikti centralizuoto šilumos tiekimo sistema. 1930 Pradėjo veikti pirmoji centralizuoto šilumos tiekimo sistema Prancūzijoje (Paryžiuje). Europoje šiais metais veikė daugiau nei 200 centralizuoto šilumos tiekimo jėgainių. 1932 Šveicarijoje (Ciuriche) buvo pradėta statyti centralizuoto šilumos tiekimo jėgainė. 1937 Valonėjos mieste (Belgijoje) pradėjo veikti pirmoji centralizuoto šilumos tiekimo sistema. 1947 Kogeneracijos pradžia Lietuvoje, kuomet Kaune iš Petrašiūnų elektrinės turbinų garas buvo pradėtas tiekti popieriaus fabriko technologiniams ir buitiniams poreikiams tenkinti 1947 Švedijoje pradėjo veikti centralizuoto šilumos tiekimo sistema. Austrijoje pradėjo veikti pirmoji kogeneracinė jėgainė. 1951 Didžiojoje Britanijoje (Londone) pradėjo veikti pirmoji didesnė centralizuoto šilumos tiekimo sistema.Pradėjo veikti pirmoji centralizuoto šilumos tiekimo sistema Suomijos sostinėje Helsinkyje. 1954 Pradėjo veikti pirmoji kogeneracinė jėgainė Lenkijos sostinėje Varšuvoje.Įsikūrė Euroheat&Power - tarptautinė centralizuoto šilumos tiekimo, centralizuoto šaldymo ir kombinuotos šilumos ir elektros energijos gamybos asociacija. Asociacijos tikslas skatinti centralizuoto šilumos tiekimo, centralizuoto šaldymo ir kogeneracijos plėtrą ES šalyse. 1957 Lietuvoje (Vilniuje) pradėjo veikti centralizuoto šilumos tiekimo sistema. Pradėjo veikti pirmoji kogeneracinė jėgainė Suomijoje. 1964 Švedijoje pradėjo veikti pirmoji branduolinė kogeneracinė jėgainė.

2.1. Centralizuotas ir vietinis šilumos tiekimas

Šilumos vartotojai šilumą gali gauti dvejopai: iš bendro ir atskiro šilumos šaltinio. Kiekvieną šilumos tiekimo sistemą sudaro keturi pagrindiniai elementai:

1. šilumos šaltinis, kuriame yra gaminama šiluma; 2. šilumos tiekimo tinklai, kuriais šilumnešis tiekiamas vartotojams; 3. šilumos punktai, dažniausiai yra įrengiami vartotojų pastatuose ir jie yra jungiamoji grandis tarp

pastato ir lauko inžinerinių sistemų; 4. vartotojai – tai pastato inžinerinės sistemos vartojančios šilumą (karšto vandentiekio, šildymo,

mechaninio vėdinimo, technologinės). Šilumos tiekimo sistemos yra centralizuotos ir vietinės. Centralizuotos šilumos tiekimo sistemos (CŠTS) pagal šilumos šaltinį skirstomos į

termofikacines ir rajonines. Termofikacinėse sistemose šilumos šaltinis yra termofikacinė (TE) elektrinė, kai vienu metu gaminama dviejų rūšių energija – elektra ir šiluma. Rajoninėse centralizuoto šilumos tiekimo sistemose šilumos šaltinis yra miestų arba pramonės įmonių katilinės (kogeneratorinės), kuriose gaminama šiluminė (arba kartu ir elektros) energija.

1 – šilumos šaltinis; 2 – šilumos tiekimo ir paskirstymo vamzdynų tinklai; 3 – vartotojų šilumą naudojančios sistemos [14]

Vietinės šilumos tiekimo sistemos yra tos, kai šiluminė energija gaminama keliems pastatams

arba net pačiuose pastatuose įrengtose katilinėse. CŠTS naudojami šilumnešiai – karštas vanduo (iki 150ºC-120ºC) arba garas. Garo privalumai - tenkina tiek technologinius tiek buitinius šilumos poreikius, garo kondensato

grąžinimui iš vartotojų į šaltinį elektros energijos suvartojama mažiau, negu grąžinant vandenį, trūkumai – sistemų eksploatacija sudėtinga, garotiekio ilgiai riboti. Garo tinklai tiesiami tik į pramonės rajonus (Vilniuje-Savanorių pr. apylinkėse).

Miesto šildymui tiesiami tik vandeniniai šilumos tinklai. Vandens CŠTS paprastesnė ir patogesnė vartotojui, ją galimą efektyviai reguliuoti, atsižvelgiant į išorės oro temperatūrą.

2.2. Centralizuoto šilumos tiekimo privalumai

Centralizuoto šilumos tiekimo privalumai yra šie:

• centralizuoto šilumos tiekimo schemos yra ekonominiu požiūriu efektyvios, jų taikymas žymiai sumažina oro taršą, o ypač CO2 išsiskyrimą;

• CŠT tinklai yra lankstūs technologijų vystymuisi, o tai leidžia mažinti energijos kainų pokyčių svyravimus;

• centralizuoto šilumos tiekimo technologijos yra gerai išvystytos, o jų taikymas pagrįstas; • skatinamas centralizuoto rajono darbo vietų augimas ir infrastruktūros atgaivinimas.

Nacionalinėje energetikos strategijoje centralizuoto šilumos tiekimo sektoriaus plėtroje pabrėžiama, kad reikia [13]:

• Šilumos ūkį tvarkyti pagal šilumos ūkio specialiuosius planus; • Palaipsniui įrengti termofikacines elektrines. Pasiekti, kad iki 2020 m. kogeneracinėse elektrinėse

pagaminama : elektros energija sudarytų ne mažiau kaip 35 % bendro elektros balanso; šilumos energija

2

1

3

sudarytų ne mažiau kaip 75 % bendro centralizuotai tiekiamos šilumos balanso; iki 2020 m. pastatyti 400 MW bendros galios termofikacines elektrines Klaipėdoje, Panevėžyje, Šiauliuose, Alytuje, Marijampolėje ir kt.;

• Skatinti konkurenciją tarp šilumos gamintojų; • Skatinti šilumos ir elektros gamybą iš vietinių ir atsinaujinančių energijos išteklių: iki 2010 m. Vilniuje įrengti

komunalinių atliekų deginimo įrenginį (pajėgumas: 200 tūkst. t/metus); 2010-2025 m. panašius įrenginius pastatyti Kaune, Klaipėdoje, Šiauliuose ir Panevėžyje;

• Iki 2015 m. modernizuoti šilumos tiekimo sistemas (pakeisti iki 75% esamų vamzdynų); • Sudaryti palankias sąlygas pastatams renovuoti; • Per energetinių paslaugų įmones skatinti privataus kapitalo dalyvavimą šilumos ūkio modernizavimo

projektuose.

Lietuvos šilumos gamybos ir naudojimo balansas

2001 m. 1990 m. Skirtumas GWh % GWh % GWh %

Gamyba 14608 100% 39774 100% 25166 63% Nuostoliai 4539 31% 4028 10%

Sunaudojimas 10069 69% 35746 90%

Šilumos gamyba 14608 100% 39774 100% Šiluminės elektrinės 5357 37% 12700 32% 7343 58%

Katilinės 6024 41% 24496 62% 18472 75% Kiti šaltiniai * 3227 22% 2578 6% -649 -25%

Šilumos naudojimas 10069 100% 35746 100%

Pramonė 1861 18% 17468 49% 15607 89% Žemės ūkis 126 1% 2222 6% 2096 94% Namų ūkis 6015 60% 8233 23% 2218 27%

Prekyba ir paslaugos 2067 21% 7823 22% 5756 74% 2002 m.

Kuro sąnaudos 100% Gamtinės dujos 75,6%

Mazutas 18,7% Atsinaujinantys ištekliai 5,0%

Kita 0,8%

• - Utilizacijos įrenginiai, Ignalinos AE, elektros katilinės.

2.3. Šilumos vartotojų poreikiai

Vartotojai: gyvenamieji, visuomeniniai ir komunaliniai-buitiniai pastatai, pramonės įmonės, žemės ūkis.

Šilumos vartotojas – juridinis ar fizinis asmuo, kurio naudojami šildymo prietaisai nustatyta tvarka prijungti prie šilumos perdavimo tinklų ar pastatų šildymo ir karšto vandens sistemų [3].

Pagal šilumos naudojimo režimus šilumos poreikiai skirstomi: • sezoniniai (šildymo, vėdinimo ir oro kondicionavimo sistemos), • nuolatiniai (karšto vandens ir technologinės sistemos).

Sezoniniai šilumos poreikiai susiję su klimatinėmis sąlygomis. Nuolatiniai šilumos poreikiai suprantami kaip nuolatiniai metų bėgyje, tačiau paros bėgyje šie šilumos poreikiai gali labai svyruoti.

Šilumos poreikiai nustatomi: pagal konkrečių vartotojų poreikius arba pagal sustambintus šilumos poreikių rodiklius (būdinga planavimo metu). Pagal sustambintus rodiklius – šildymui, vėdinimui ir karštam vandeniui.

Šilumos poreikiai skirtingiems vartotojams skaičiuojami atskirai. Gyvenamiesiems ir visuomeniniams namams skaičiuojami šilumos poreikiai šildymui, karštam vandeniui, vėdinimui ir/ar oro

kondicionavimui. Pramonės įmonėms skaičiuojami šilumos poreikiai šildymui, vėdinimui, karštam vandeniui, technologiniams procesams (įvertinami pritekėjimai dėl šių procesų) ir kitoms reikmėms.

• Šilumos poreikiai šildymui: )(...21max

skisvidn

sild ttVkkkqQ −⋅⋅⋅⋅⋅⋅=

Čia nk - įvairūs koeficientai charakterizuojantys pastato struktūrą, jo elementus, jų savybes ir pan.

• Šilumos poreikiai vėdinimui dažniausiai skaičiuojami visuomeniniams ir gamybiniams pastatams, rečiau gyvenamiesiems:

kQQ sildved ⋅= maxmax ; 4,0≅k

arba )(max

normvedvidved

ved ttVqQ −⋅⋅=

• Šilumos poreikiai karštam vandeniui:

psvkvkvparos cttNGQ ⋅−⋅⋅= )( ;

G – paros vandens norma žmogui

kQ

Qkvparoskv ⋅=24max ; 5,2...2=k

Taip pat turėtų būti įvertinti šilumos poreikiai karšto vandentiekio cirkuliacinėje sistemoje. Jie priklauso nuo jos tipo. Šiuo metu šie poreikiai normuojami (per mėnesį butui). Jei cirkuliacinė linija tik iki stovo (rūsyje) – apie 10 kWh/butui per mėnesį, jei sistema su rankšluosčių džiovintuvu (gyvatuku) – 100-160 kWh, jei sistema su gyvatuku ir cirkuliacija virtuvėje – 160-200 kWh. Atlikus šilumo poreikių skaičiavimą reikia sudaryti metinį šilumos poreikių trukmės arba integralinį grafiką. Jie padeda spręsti daug svarbių CŠTS projektavimo ir eksploatavimo klausimų: parinkti teisingai įrengimus, nustatyti tų įrengimų veikimo režimus ir koreguoti juos, sudaryti įrenginių remonto grafikus ir t.t.

Metiniai šilumos poreikių integraliniai trukmės grafikai reikalingi: 1. Parenkant šilumos šaltinių įrenginius ir jų skaičių (pagrindinio apkrovimo katilai, kintamo

apkrovimo katilai, pikiniai katilai). 2. Parenkant šilumos šaltinių skaičių, galią ir darbo režimus. 3. Planuojant kogeneracinių šilumos šaltinių darbą.

Šilu

mos

por

eiki

s, M

Wh

Kumuliacinė trukmė, valandomis

3. ŠILUMOS TIEKIMO SISTEMOS (ŠTS)

Šilumos tiekėjas – juridinis asmuo, valdantis šilumos perdavimo tinklą, organizuojantis šio tinklo eksploatavimą gaminant (perkant) šilumą ir tiekiant ją vartotojams [3].

Šilumos tiekimas – centralizuotai pagamintos šilumos ir (ar) karšto vandens pristatymas ir pardavimas šilumos vartotojams. Šilumos tiekimo sistema – organizacinis-techninis kompleksas, skirtas tiekti šilumos vartotojams šilumą, valdomas šilumos tiekėjo ir susidedantis iš šilumos perdavimo tinklo bei vieno ar daugiau prie tinklo prijungtų šilumos gamintojų [3].

3.1. ŠTS klasifikacija

Šilumos tiekimo sistemų klasifikacija: 1. Pagal šilumos šaltinius (termofikacinės – iki 1750 MW ir rajoninės – iki 700 MW); 2. Pagal šilumnešio rūšį (vandens ir garo); 3. Pagal šilumnešio naudojimo pobūdį vartotojų sistemose (atviros ir uždaros); 4. Pagal vartotojų prijungimo pobūdį (priklausomas ir nepriklausomas). 5. Pagal vamzdynų skaičių (vienvamzdės, dvivamzdės, trivamzdės, keturvamzdės, dvivamzdės-

keturvamzdės ir vienvamzdės-divamzdės);

3. 4. Šilumnešio naudojimo pobūdis vartotojų sistemose tiesiogiai nulemia prijungimo pobūdį, todėl dažniausiai sistemos vadinamos priklausomos–atviros, o nepriklausomos uždaros. Priklausomos atviros sistemos schemos pavyzdys: a) naudojant sumaišymo vožtuvą

1 – sklendės; 2 – trijų eigų ventilis; 3 – siurblys su elektros varikliu; 4 – valdymo blokes [14] b) naudojant elevatorių (srovinį siurblį), šiuo metu tokios sistemos keičiamos į nepriklausomo jungimo sistemas

1 ir 2 – termofikacinio vandens tiekimo ir grąžinimo vamzdžiai; 3 – sklendės; 4 – purvo rinktuvai; 5 – debito reguliatorius; 6 – srovinis siurblys (elevatorius); 7 – matavimo prietaisai. [14]

Uždaros - šilumnešis vartotojo sistemose atiduoda šilumą, bet pats nepanaudojamas, atviros -

panaudojama ne tik šilumnešio šiluma, bet ir dalis paties šilumnešio.

4

3 2

1 1 Iš šilumos tinklų

Į pastato šildymo sistemą

5. Šilumos tiekimo tinklų vamzdynų skaičius lemia schemos parinkimą (vienvamzdės,

dvivamzdės, trivamzdės, keturvamzdės, dvivamzdės-keturvamzdės ir vienvamzdės-divamzdės) [14]. a) Dvivamzdė:

1 – šilumos šaltinis; 2 - termofikacinio vandens tiekimo vamzdis; 3 - termofikacinio vandens grąžinimo vamzdis; 4 – vartotojo šilumos punktas; 5 – šildymo sistema; 6 – karšto vandentiekio sistema; 7 – vėdinimo (oro kondicionavimo) sistema;

b) Trivamzdė

1 – šilumos šaltinis; 2 - termofikacinio vandens tiekimo vamzdis; 3 - termofikacinio vandens grąžinimo vamzdis; 4 – vartotojo šilumos punktas; 5 – šildymo sistema; 6 – karšto vandentiekio sistema; 7 – vėdinimo (oro kondicionavimo) sistema; 8 – technologinis įrenginys;

5 7

6

4

3

2 1

H

TI

PITI

6

1

TI

PI

2

TE

RM

OF

IKA

CIN

IS T

INK

LAS

Vandens apskaita

M

7

Kar

što

vand

ens

sist

ema TE

TE

M

PI PI

4

PI

5

Papildymo linija

ET

TE TIPI

3

Šild

ymo

sist

ema

Šilu

mos

ska

itikl

is

Siurblių valdymas HS HS

Reguliatorius TCKIS

TE1 - paduodamas termofikacinis vanduo;2 - gražinamas termofikacinis vanduo;3 - į šildymo sistemą;4 - iš šildymo sistemos;5 - šaltas vanduo;6 - karštas vanduo;7 - karšto vandens cirkuliacija.

H

2 8

6

5 7

1

4

3

c) Keturvamzdė

1 – šilumos šaltinis; 2 - termofikacinio vandens tiekimo vamzdis; 3 - termofikacinio vandens grąžinimo vamzdis; 4 – vartotojo šilumos punktas; 5 – šildymo sistema; 6 – karšto vandentiekio sistema; 7 – vėdinimo (oro kondicionavimo) sistema; 8 – technologinis įrenginys; 9 – garo vamzdis; 10 – kondensato vamzdis.

d) dvivamzdė–keturvamzdė

1 – šilumos šaltinis; 2 - termofikacinio vandens tiekimo vamzdis; 3 - termofikacinio vandens grąžinimo vamzdis; 4 – vartotojo šilumos punktas; 5 – šildymo sistema; 6 – karšto vandentiekio sistema; 7 – vėdinimo (oro kondicionavimo) sistema; 11 – karšto vandentiekio cirkuliacinis vamzdis;12 – grupinis šilumos punktas.

3.2. ŠTS tinklai ir schemos

Šilumos tiekimo tinklai yra brangiausias CŠTS elementas (50-70% kapitalinių išlaidų). Pagal paskirtį būna: magistraliniai, skirstomieji tinklai ir įvadai.

Magistraliniai tinklai jungia šilumos šaltinį ir skirstomuosius tinklus. Skirstomieji tinklai paskirsto šilumnešį atskiriems vartotojams, o įvadai leidžia prijungti tiesiogiai tinklus prie vartotojų pastatų.

CŠT schemos būna: šakotosios, žiedinės ir mišrios (privalumai ir trūkumai–kaina ir patikimumas). Dvipakopės schemos – kai magistraliniai tinklai atskiriami nuo skirstomųjų šilumos paskirstymo punktais (centriniais šilumos punktais). Garo ŠTS – dažniausiai naudojamas pramonės įmonėse technologiniams procesams. Pagal kondensato grąžinimo būdą būna negrąžinančios ir grąžinančios kondensatą į šilumos šaltinį. Pagal vamzdynų skaičių vienvamzdės, dvivamzdės ir daugiavamzdės garo ŠTS. Kondensato grąžinimas didina sistemos ekonomiškumą.

3.3. Šilumos punktai Vietiniai ir centriniai šilumos punktai bei jų įrengimai (slėgio, debito reguliatoriai, siurbliai, šilumos

skaitikliai ir kt.).

Šilumos punktas – prie šilumos įvado prijungtas pastato šildymo ir karšto vandens sistemos įrenginys, su šilumnešiu gaunamą šilumą transformuojantis ir pristatantis į pastato šildymo prietaisus [3].

8 1

10

9

6

5 7

2

4

3

12

11

5 7

6

4

3

2 1

Vietiniai (individualūs) ir centriniai ŠP – šilumos mazgai su tam tikra įranga, kurių dėka reguliuojami

tiekiamo vartotojui šilumnešio parametrai priklausomai nuo poreikių. Centriniai ŠP dažniausiai įrengiami atskirame statinyje ir tiekia šiluma 8-15 pastatų. Pagrindinis tokių ŠP tikslas paruošti ir tiekti karštą vandenį. Atskirais atvejais juose keičiami šilumnešio, skirto pastatų šildymui, parametrai. Privalumai – mažiau įrangos pastatuose, tinkamesnės sąlygos šalto vandens apdorojimui, mažesnės energijos sąnaudos bendram siurbliui, gali būti įrengti akumuliaciniai bakai. Būna atvejų, kai pastato rūsyje įrengtas šilumos punktas aptarnauja kelis namus (GŠP).

Šiuo metu didžiuosiuose Lietuvos miestuose centriniai šilumos punktai naikinami, paliekant kiekviename name atskirą (vietinį) šilumos punktą, kuris aptarnauja vieną namą ar net korpusą.

Pagrindiniai ŠP įrenginiai: šilumokaičiai (nepriklausomose sistemose), manometrai, sklendės, purvo rinktuvai (filtrai), termometrai, debito ir slėgio reguliatoriai, elevatoriai (sroviniai siurbliai) ar cirkuliaciniai siurbliai, vandens išleidimo ventiliai, išsiplėtimo indai.

3.3.1. Šilumokaičiai ir jų parinkimas. Dviejų pakopų schemos: 1 ŠILD + 2 KV šilumokaičiai (mišri dviejų pakopų schema) – efektyvi, nes sumažinamas tiekiamo šilumnešio debitas skirtas karšto vandens ruošimui (šaltas vanduo pašildomas pirmos pakopos šilumokaityje iš grįžtamos šildymo sistemos šilumokaičio linijos). Skaičiavimai karšto vandens šilumokaičio(ių) parinkimui priklauso nuo karšto vandens ruošimo ir akumuliavimo. Jei nėra akumuliacinių bakų, šilumokaičio galia skaičiuojama pagal maksimalų valandinį karšto vandens poreikį, o jei yra – pagal vidutinį paros kv poreikį.

3.3.2. Šilumos punktų automatizavimas. Nuolatinis šilumos tiekimo reguliavimas reikalingas dėl kintamų šilumos poreikių režimų. Tik automatinis reguliavimas gali užtikrinti tinkamus šiluminius ir hidraulinius režimus. Tiekiamo šilumos srauto reguliavimas atliekamas įvairaus veikimo principo automatiniais reguliatoriaus. Jie būna tiesioginio ir netiesioginio veikimo. Pirmieji veikia be papildomų tiesioginio impulso keitiklių. Pagrindiniai reguliatoriai yra skirti šilumnešio debitui ir slėgiui reguliuoti ir reikiamai temperatūrai palaikyti. Debito reguliatoriai naudojami pastoviam debitui palaikyti individualiuose šilumos punktuose, kurio nukrypimai susiję su slėgio svyravimais tiekimo linijoje. Šie reguliatoriai užtikrina pastovų slėgių skirtumą tarp reguliatoriaus ir impulsinio vamzdelio prijungimo vietos. Slėgio reguliatoriai gali būti įrengiami tiekimo ir/ar grąžinimo linijoje. Grąžinimo linijoje toks reguliatorius įrengiamas, kai slėgis grįžtamojoje šilumos tinklų linijoje yra mažesnis nei šildymo sistemoje. Slėgio reguliatorius nuo debito reguliatoriaus skiriasi vožtuvo padėtimi. Esant mažesniam už nustatytą grįžtamam slėgiui vožtuvas uždaro šilumnešio tekėjimą. Tuo pačiu sistema apsaugoma nuo ištuštinimo. Tiekimo linijoje slėgio reguliatoriai įrengiami tam, kad apsaugoti pastato šildymo sistemą nuo aukštų slėgių. Karšto vandens temperatūros reguliatoriai (bimetalinės plokštelės)

3.4. Šilumos tiekimo reguliavimas

a. Šilumos tiekimo reguliavimo tikslas ir metodai. b. Centrinis šilumos tiekimo reguliavimas, esant kintamiems šilumos poreikiai.

Šilumos tiekimo reguliavimo tikslas ir metodai Tikslas – aprūpinti vartotojų sistemas reikiamų parametrų šilumnešiu. Reguliavimas ne tik užtikrina šilumos tiekimo kokybę bet ir racionalų jos naudojimą. Pagal reguliavimo vietą gali būti centrinis, grupinis, vietinis ir individualus reguliavimas. Jei naudojami keli reguliavimo būdai kartu, reguliavimą vadiname kombinuotu. Pagrindinė lygtis, kuri parodo šilumnešio ir šilumokaičio perduodamų šilumos srautų balansą yra ši:

mtAkttcGQ ∆⋅⋅=−⋅⋅= )( ''1

'1 ,

kur 22

''2

'2

''1

'1 tttt

tm

+−

+=∆ .

Iš formulių matyti, kad perduodamos šilumos srautą galima keisti keičiant šilumnešio debitą, temperatūrų skirtumą bei šilumos mainų plotą (laikant k ir c nekintamais dydžiais). Šilumos tiekimo reguliavimui yra naudojami 3 būdai: kokybinis, kiekybinis (nenutraukiant ar nutraukiant šilumnešio tiekimą – periodinis šildymas) ir kokybinis-kiekybinis (privalumai ir trukumai). Centrinis reguliavimas esant vienarūšėms ir nevienarūšėms šilumą naudojančioms sistemoms (t1>=70oC). Centrinio kokybinio reguliavimo atveju, kai vidutinis šilumos kiekis karštam vandeniui ruošti sudaro mažiau kaip 15 % projektinio šilumos kiekio pastatams šildyti, reguliavimas turi būti atliekamas pagal šilumos poreikį pastatams šildyti, o kai daugiau kaip 15 % - pagal bendrą šilumos poreikį pastatams šildyti ir karštam vandeniui ruošti (STR). Termofikacinio vandens projektinę temperatūrą šilumos tiekimo tinkluose nustato šilumos tiekėjas, tačiau ji negali būti aukštesnė kaip 120 °C bekanaliuose vamzdynuose (išskyrus trumpalaikius maksimumus, kurių metu gali pakilti iki 140 °C) ir 150 °C kitais būdais paklotuose vamzdynuose.

4. ŠILUMOS TIEKIMO TINKLAI IR JŲ ELEMENTAI

• Šilumos tiekimo tinklų schemos, trasavimas, profilis ir įrengimo būdai. • Vamzdynų elementai, jų skaičiavimas. • Šilumos tinklų apsauga nuo korozijos.

Schemos šakotosios, žiedinės ir mišrios (aptarta anksčiau)

4.1. Trasavimas

Šilumos tiekimo tinklų statybos ir montavimo kapitalinės išlaidos sudaro apie 80%, todėl labai svarbu juos minimizuoti. Tai galima įgyvendinti racionaliai trasuojant ir parenkant profilį.

• Trasa turi būti kuo trumpesnė su mažiausiomis darbų (kasimo) apimtimis. • Turi būti užtikrintas patikimas šilumos tiekimas vartotojams. • Patogaus ir greito aptarnavimo (remonto) galimybės. Pagrindiniai reikalavimai pateikti [3]: Šilumos tiekimo tinklai gali būti pakloti po žeme ir virš žemės. Vamzdynų klojimo būdas parenkamas

remiantis techniniu ir ekonominiu pagrindimu, jeigu nėra kitų specifinių reikalavimų. Virš žemės vamzdynai klojami ant žemų ar aukštų atramų. Po žeme vamzdynai įrengiami:

• bekanaliu būdu - iš anksto izoliuoti vamzdynai klojami tiesiog į grunte iškastą tranšėją; • nepereinamuose kanaluose; • pereinamuose kanaluose (kartu su kitais inžineriniais tinklais). Gyvenamuosiuose kvartaluose šilumos tiekimo tinklai klojami po žeme inžineriniams tinklams

skirtose juostose šalia gatvių bei kelių ir želdinių juostų. Šilumos tiekimo tinklus leidžiama įrengti po šaligatviais ir išimtiniais atvejais - po gatvės važiuojamąja dalimi. Skirstomųjų tinklų termofikacinio vandens vamzdynus, jeigu ds £ 300 mm, galima kloti gyvenamųjų ir visuomeninių pastatų techniniuose rūsiuose, techniniuose koridoriuose ir tuneliuose, kurių aukštis ne mažesnis kaip 1,8 m, numatant atskirus įėjimus jų galuose.

Draudžiama kloti šilumos tiekimo tinklus, kurie kirstų vaikų ikimokyklinių, mokyklinių ir gydymo bei profilaktikos įstaigų pastatus, galimo biologinio ir cheminio teršimo vietose (kapinės, sąvartynai ir t.t.), jeigu jie neturi sandaraus hidroizoliacinio apvalkalo. Šilumos tiekimo tinklus draudžiama kloti bendruose kanaluose su skystųjų dujų, buitinės, gamybinės ir lietaus kanalizacijos tinklais. Kai šilumos tiekimo tinklai kertasi su gatvėmis ar automagistralėmis, susikirtimo vietose jie turi būti klojami pereinamuose, pusiau pereinamuose kanaluose arba įmautėse.

Šilumos tiekimo tinklai, turi būti klojami su nuolydžiu, ne mažesniu kaip 0,002. Įvadas nuo apžiūros kameros turi kilti aukštyn pastato link, išskyrus bekanalį klojimo būdą,

kuriam šis reikalavimas netaikomas.

Kai šilumos tiekimo tinklai kertasi su upėmis, keliais, geležinkeliais, kitais statiniais, reikia, kad susikirtimo kampas būtų 90°. Suderinus su šilumą tiekiančia organizacija, susikirtimo su statiniais kampą leidžiama sumažinti iki 45°, išskyrus geležinkelį.

Šilumos tinklus klojant per geležinkelius, upes, daubas, reikia sumontuoti antžeminę trasą, kurią galima nutiesti po kelių ar geležinkelių tiltais. Atskirais atvejais, prasilenkiant su geležinkeliu ir automobilių keliais, šilumos tiekimo tinklus galima pakloti po žeme:

a) nepereinamuose kanaluose, kai darbus galima atlikti atviruoju būdu; b) įmautėse, jeigu jų ilgis iki 40 m ir negalima atlikti darbų atviruoju būdu, iš abiejų įmautės pusių turi būti 10-15 m ilgio tiesūs šilumos tiekimo trasos ruožai; c) pereinamuose kanaluose - visais kitais atvejais; d) įveikiant vandens kliūtis, jeigu negalima pasinaudoti tiltais, įrengiami diukeriai. Prasilenkimo vietose (po žeme) su vandentiekio ir kanalizacijos tinklais, jeigu jie pakloti virš

šilumos tiekimo tinklų, taip pat su dujotiekiu - vandentiekio, kanalizacijos ir dujotiekio vamzdžiai turi būti įmautėse, kurių ilgis į abi puses nuo šilumos tiekimo tinklų konstrukcijos turi būti ne mažesnis kaip 3 m. Įmautės turi būti padengtos antikorozine danga. Neleidžiama kitų inžinerinių tinklų kloti per šilumos tiekimo tinklų statybines konstrukcijas: apžiūros kameras, nepereinamus kanalus. Šilumos tiekimo tinklų įvadai turi būti hermetiški, kad dujos nepatektų į pastatus.

4.2. Profilis

ŠTT profilis sudaromas pagal ŠTT trasą. Pagrindas profiliui sudaryti yra reljefo planas. Profilyje ties charakteringais taškais (kameromis, nejudamomis atramomis, kompensatoriais, posūkiais ir pan.) pažymimos esamos ir projektinės žemės altitudės, vamzdžio apačios ar kanalo dugno altitudės, posūkio kampas. Tarpuose tarp taškų – atstumas, nuolydžio kryptis ir dydis, tinklų tipas ir vamzdžio skersmuo. Žemiausiose trasos vietose įrengiama trasos ištuštinimo, o aukščiausiose – oro išleidimo armatūra.

4.3. ŠTT įrengimo būdai

ŠTT įrengiami po žeme arba virš žemės. Požeminės trasos skirstomos į bekanales ir kanalines. Kanalai būna pereinamieji, pusiau pereinamieji ir nepereinamieji. Dauguma jų yra surenkami iš gelžbetoninių elementų.

Pereinamieji kanalai (kolektoriai) dažniausiai įrengiami prie šilumos šaltinio bei ten, kur nutiestos ypač didelio skersmens magistralės arba po pagrindiniais keliais. Kolektoriuose tiesiamos ir kitos komunikacijos: vandens vamzdžiai, elektros ir ryšių kabeliai ir kt. Praėjimai kolektoriuose būna nesiauresni nei 900 mm ir nežemesni 2000 mm. Kas 200-250 m numatomos išlipimo angos. Kolektoriuose turi būti įrengtas natūralus (kartais mechaninis) vėdinimas (30oC temperatūrai išlaikyti) ir elektrinis apšvietimas. Vamzdynai klojami ant metalinių lentynų.

Pusiau pereinami kanalai dažniausiai įrengiami po gatvėmis. Jų aukštis – ne mažesnis kaip 1400 mm. Juose galimas tik nedidelis šilumos izoliacijos remontas bei vamzdžių apžiūra.

Nepereinami kanalai būna su oro tarpu tarp izoliacijos ir kanalo arba be jo. Kanalai be tarpo būna cilindriniai. Tokiuose kanaluose vyksta labai maža oro apykaita, todėl įdrėkusi izoliacija blogai džiūsta, dėl ko padidėja šilumos nuostoliai tinkle bei vamzdžių korozija.

Bekanaliai tinklai yra žymiai pigesni darbo sąnaudų požiūriu, o jų patikimumas nėra blogesnis, jei naudojami kokybiški iš anksto izoliuoti vamzdžiai bei atliekamas kokybiškas jų montavimas.

Antžeminiu būdu ŠTT tiesiami pramonės įmonių teritorijose, vietose, kur aukštas gruntinio vandens lygis ar sudėtingas reljefas. Antžeminiai tinklai yra nuo 30% iki 60% pigesni už kanalinius ir ilgiau tarnauja. Tokie tinklai tiesiami ant atskirų atramų arba estakadų. Atramos būna plieninės ir gelžbetoninės (dažniausiai), aukštos ir žemos. Pagal apkrovas būna inkarinės (atlaiko vertikalias ir horizontalias apkrovas) ir tarpinės (tik vertikalias apkrovas). Žemų atramų nuo 0,35 m. Estakados įrengiamos, kai tiesiama daug vamzdžių. Tai atramos sujungtos tarpusavyje sijomis.

4.4. Vamzdynų elementai, jų skaičiavimas

Bendruoju atveju šilumos tinklus sudaro trys pagrindinės dalys: · vamzdynai ir armatūra;

· izoliacinės konstrukcijos (antikorozinės ir šilumos); · apsauginės (nuo fizinių pažeidimų) konstrukcijos.

Vamzdynai Šilumos tiekimo tinkluose pagal medžiagos rūšį naudojami dviejų tipų vamzdžiai – metaliniai ir

plastikiniai. Plastikinių vamzdžių skersmenys neviršija 100mm dėl slėgio apribojimų. Jų naudojimo

temperatūros riba 100oC (polietileniniams 60oC), o slėgio – 0,6 MPa. Plastikinių vamzdžių teigiamos savybės – tai plastiškumas, lengvas montavimas, korozijos nebuvimas. Tačiau pagrindinėmis problemomis lieka deguonies difuzija į termofikacinį vandenį ir drėgmės skverbimasis iš vamzdžio į izoliaciją. Jiems pateikiama gyvavimo trukmė yra apie 20 metų. Vertinant jų kainą, ji sudaro nuo 41% iki 96% plieninių vamzdžių kainos. Šilumos tinkluose daugiausiai naudojami plieniniai vamzdžiai. Tai daugiausia besiūliai valcuoti ir elektra suvirinami plieniniai vamzdžiai. Besiūliai valcuoti vamzdžiai pagal ГОСТ 8732-78 gaminami nuo 32 iki 426 mm išorinio skersmens. Elektra suvirinami vamzdžiai su tiesia siūle pagal ГОСТ 10706-76 ir su spiraline siūle pagal ГОСТ 8696-74 gaminami didesnių už 426 mm išorinių skersmenų [82].

Armatūra – uždaromoji, reguliuojamoji ir apsauginė. Ji gaminama iš plieno (dažniausiai), ketaus (iki 0,067 MPa ir 115oC), spalvotųjų metalų ar plastiko. Ketaus armatūra negali būti naudojama lenkimo vietose ir antžeminiuose tinkluose. Spalvotų metalų armatūrą gaminti yra pakankamai brangu, o plastikinė armatūra yra nepatvari aukštam slėgiui, todėl jos praktiškai nenaudojamos šilumos tinkluose. Skaičiai ant armatūros nurodo armatūros tipą, korpuso medžiagą, pavaros rūšį ir sandarinimo paviršių medžiagą. ŠT tinkluose dažniausiai montuojama uždaromoji armatūra – ventiliai ir sklendės, o reguliuojamoji ir apsauginė – dažniausiai tik šilumos šaltiniuose, šilumos paskirstymo punktuose, siurblinėse.

Uždaromoji armatūra – ventiliai ir sklendės. Ventiliai gaminami flanšiniai ir srieginiai. Srieginiai ventiliai naudojami šilumos tinkluose, kur šilumnešio slėgis neviršija 1,6 MPa. Sklendės gaminamos flanšinės arba neflanšinės. Neflanšinės sklendės suvirinamos su tinklų vamzdynais. Tokio tipo sklendės naudojamos pavojingose aukšto slėgio šilumos tinklų ruožuose. Sklendės su elektros pavara įrengiamos ant vamzdžių, kurių sąlyginis skersmuo didesnis už 500 mm.

Flanšai naudojami flanšinės armatūros sujungimui su vamzdynais. Vandens ir garo šilumos tiekimo sistemose, kur slėgis mažesnis negu 2,5 MPa, labiausiai paplitę plokšti privirinami flanšai. Flanšiniams sujungimams naudojamos tarpinės iš paronito, kurios skirtos atlaikyti 4 MPa slėgį ir 450 oC temperatūrą.

Aklės naudojamos tam tikrų šilumos tinklo ruožų ar atšakų atjungimui nuo viso tinklo remonto, hidraulinių bandymų metu arba galutinių ruožų užaklinimui.

Fasoninės dalys – tai alkūnės, trišakiai, keturšakiai, skersmens perėjimai. Šios dalys yra gaminamos iš vamzdžių su padidintu sienelės storiu (1-3 mm). Vandens drenavimui naudojami drenažiniai antgaliai su ventiliais. Jie įrengiami visose žemiausiose vietose. Oro išleidimui aukščiausiose tinklo vietose įrengiami oro išleidimo ventiliai.

Atramos būna judamosios ir nejudamosios. Judamosios atramos nenaudojamos bekanaliuose tinkluose. Judamosios atramos tvirtinamos prie vamzdynų ir dėl vamzdyno temperatūrinių deformacijų juda kartu su jais. Pagal atramų judėjimo pobūdį jos skirstomos į slystamąsias, riedamąsias ir kabamąsias. Slystamosios atramos būna aukštos (140 mm) ir žemos (90 mm). Tai priklauso nuo izoliacijos storio – žemos naudojamos, kai izoliacijos storis iki 80 mm. Riedamąsias atramas naudoja vamzdynų ruožams, kurių skersmenys viršija 175 mm, kad sumažinti trinties koeficientą. Kabamąsias atramas galima naudoti nedidelio skersmens vandens ir garo tinkluose, kurių vamzdžių skersmenys neviršija 500 mm.

Nejudamos atramos reikalingos tinklo padalinimui į ruožus, kurie nebūtų priklausomi nuo tarpusavio temperatūrinių įtempimų ir vidaus slėgio. Nejudamos atramos įrengiamos tarp kompensatorių ir ruožų su savaimine temperatūrinių pailgėjimų kompensacija, atšakose šalia uždaromosios armatūros, įvaduose į statinius.

Kompensatoriai yra skirti temperatūrinių įtempimų tinkle mažinimui. Pagal veikimo pobūdį yra lenktieji ir ašiniai kompensatoriai. Lenktiems kompensatoriams priklauso L, U ir Z formos kompensatoriai. Ašiniai kompensatoriai yra riebokšliniai ir tamprieji (+lęšiniai). Miestų teritorijoje (po gatvėmis) dažniausiai įrengiami ašiniai kompensatoriai, o lenktieji kompensatoriai taikomi nedidelio skersmens vamzdynams (iki 200 mm). Dažniausiai ašiniams kompensatoriams yra nustatytas pailgėjimo ciklų skaičius, lemiantis jų naudojimo trukmę.

Apžiūros kameros įrengiamos vietose, kur yra sklendės, riebokšliniai kompensatoriai, drenažas, oro išleistuvai ir kita ŠTT įranga, kuriai reikia priežiūros. Kamerų aukštis – 1,8-2 m, o plotis po 0,5 m nuo vamzdžio sienelių. Magistralinių tinklų kameros (kai d>=500 mm) statomos šalia gatvių, o virš jų įrengiami antžeminiai statiniai elektrinėms sklendėms prižiūrėti ir valdyti. Kamerų apačioje įrengiamos drenažinės prieduobės. Iš jų vanduo gali būti nuleidžiamas į kanalizaciją arba išsiurbiamas siurblių pagalba. Kameros montuojamos iš plytų ar gelžbetonio blokų (būna monolitinės). Kamerose turi būti 2 išlipimo angos. Kad į kameras nepatektų gruntinis vanduo, jų sienos ir dugnas izoliuojami. Atstumas nuo kamerų viršaus iki žemės paviršiaus 0,3 m, o iki kelio dangos 0,5 m.

Izoliacija gali būti sudaryta iš vieno sudėtinio sluoksnio, arba iš kelių vienas ant kito uždedamų sluoksnių (antikorozinė, šilumos ir šilumos izoliacijos apsauga nuo drėgmės ir pažeidimų). Pagrindinė medžiaga naudojama šilumos izoliacijai yra mineralinė vata. Skaičiuojant šilumos nuostolius per kanalinių šilumos tiekimo tinklų armatūrą ir atramas, bendrieji šilumos nuostoliai padidinami 20%, kai vamzdžių sąlyginis skersmuo mažesnis už 150 mm, ir 15% - jei skersmuo nemažesnis už 150 mm.

Bekanalių šilumos tiekimo tinklų reglamentavimu rūpinasi Europos Standartizacijos Komitetas (CEN). CEN sudaro Techniniai Komitetai (TC) įvairioms technikos sritims standartizuoti. TC įkuria Darbo Grupes (WG), kurios ruošia atskirus standartus. Šiuo metu už centralizuoto šilumos tiekimo tinklus yra atsakingas CEN/TC 107 komitetas (Prefabricated District Heating Pipe Systems). Bekanalių šilumos vamzdynų standartai yra išleisti ir lietuvių kalba.

Bekanaliai šilumos vamzdynai nuo kanalinių labiausiai skiriasi tuo, kad bekanalių izoliavimas atliekamas gamykloje ir jiems nereikalingi kanalai, nes jie turi iš anksto uždėtą apsauginį apvalkalą. Iš anksto izoliuotus vamzdynus sudaro 3 elementai: plieniniai vamzdžiai, šilumos izoliacija ir apsauginis apvalkalas.

Polietileninis apsauginis apvalkalas, saugantis šilumos izoliaciją nuo mechaninių pažeidimų ir drėgmės, gaminamas iš polietileno granulių. Polipropileno tarpinių pagalba plieninis vamzdis centruojamas polietileno apvalkale. Du signalizaciniai vario laidai įrengiami išilgai viso vamzdžio izoliacijos sluoksnio ertmėje. Poliolas maišomas su pagalbinėmis cheminėmis medžiagomis ir kartu su izocianidu įpurškiamas į ertmę tarp vamzdžio ir apvalkalo per mažą skylę apvalkale. Poliuretano putos susidaro veikiamos išsiskiriančio anglies dioksido ir garuojant ciklopentanui dėl polimerizacijos metu išsiskiriančios šilumos. Po įpurškimo skylė apvalkale užsandarinama kamščiu, kuris vėliau išlydomas. Vamzdžių poliuretano izoliacijos šilumos laidumo koeficiento reikšmės svyruoja nuo 0,028 iki 0,035W/(mK), priklausomai nuo izoliaciją užpildančių dujų.

Bekanalių tinklų fasoninės dalys ir armatūra iš esmės nesiskiria nuo kanalinių tinklų, tačiau šiuo atveju visi elementai yra iš išorės hidrauliškai izoliuoti dar gamykloje. Ypatingas dėmesys taip pat turi būti skirtas sujungimų hidroizoliacijai vamzdynų montavimo metu. Prasta hidroizoliacijos kokybė gali sukelti išorinę koroziją ir ženkliai sutrumpinti vamzdyno naudojimo trukmę. Naudojant bekanalius iš anksto izoliuotus vamzdžius, sumažėja atramų poreikis. Judamosios atramos šiuo atveju visiškai nenaudojamos, o nejudamos atramos įrengiamos tik tose vietose, kur vamzdyno judėjimas yra neleistinas (pvz., įvaduose į pastatus). Dėl grunto svorio susidaro menamos nejudamos atramos, kurios ir atlieka tikrųjų nejudamųjų atramų vaidmenį. Temperatūriniams pailgėjimams vamzdynuose kompensuoti kaip kanaliniuose, taip ir bekanaliuose tinkluose naudojami kompensatoriai. Juos galima suskirstyti į lenktuosius ir ašinius. Lenktieji kompensatoriai gali būti natūralios kilmės (apeinant kliūtį) arba specialiai įrengti įtempimams vamzdžiuose kompensuoti. Šių kompensatorių nereikia atskirai gaminti – jie gali būti montuojami įvairios formos panaudojant alkūnes. Ašiniai kompensatoriai yra iš anksto gaminami ir juos galima suskirstyti į riebokšlinius, lęšinius ir vienkartinio veikimo kompensatorius. Riebokšliniai kompensatoriai naudojami tik kanaliniuose tinkluose.

Gedimų kontrolės sistema sutinkama tik bekanaliniame tinkle. Ji neapsaugo vamzdžių nuo korozijos, bet praneša apie drėgmės atsiradimą izoliacijoje. Ši sistema veikia, naudojant izoliacijoje įlietus varinius laidus. Gedimo signalas perduodamas, kai drėgmė izoliacijoje tarp laidų viršija didžiausia leistiną kiekį arba, kai laidas nutraukiamas.

5. ŠILUMOS TINKLŲ APSAUGA NUO KOROZIJOS

Požeminiai plieniniai šilumos tiekimo vamzdynai turi būti apsaugoti nuo grunto ir klaidžiojančių elektros srovių keliamos korozijos. Korozija - tai palaipsnis metalo paviršiaus irimas dėl elektrocheminio poveikio su aplinka.

Klaidžiojančios elektros srovės grunte atsiranda nuo elektrifikuoto transporto (tramvajų, metro, elektrinių traukinių), dėl blogos bėgių izoliacijos su gruntu, pramonės įmonių, naudojančių arba gaminančių nuolatinę ar kintamąją elektros srovę, taip pat nuo apgadintų elektros srovės kabelių. Tekėdama gruntu, elektros srovė, sutikusi savo kelyje šilumos tinklų ar kt. komunikacijos plieninį vamzdį, kuris yra geras laidininkas, tuojau į jį pereina. Zona, kurioje elektros srovė patenka į vamzdį (metalą), vadinama katodine. Šioje zonoje korozija nevyksta. Zona, kurioje klaidžiojančios elektros srovės iš metalo patenka į gruntą, vadinama anodine. Kuo didesnė srovė nuteka į gruntą, tuo intensyvesnė korozija. Visi požeminiai plieniniai vamzdynai turi būti apsaugoti nuo grunto ir klaidžiojančių elektros srovių korozijos. Pagrindinė sąlyga kovojant su korozija yra neleisti tiesioginio metalo sąlyčio su gruntu. Plieninių vamzdžių apsauga nuo korozijos yra pasyvi ir aktyvi. Pasyvi – kai izoliacija turi neleisti tiesioginio grunto ir metalo sąlyčio, taip pat užtikrinti, kad per ją į tinklą nepatektų grunte klaidžiojančios elektros srovės. Aktyvi apsauga turi užtikrinti tinkle tokį apsauginio potencialo dydį, kad į tinklą nepatektų grunte klaidžiojančios elektros srovės.

Aktyvios plieninių šilumos tiekimo tinklų apsaugos nuo korozijos būdai: elektrinis drenažas, katodinė ir protektorinė apsauga.

Elektrinis drenažas kabeliu nuveda patekusias į vamzdyną klaidžiojančias sroves iš anodinės zonos prie jų šaltinio, t.y. neleidžia koroduoti vamzdžiams, nes per juos neišteka elektros srovė.

Katodinė apsauga dirbtinai, naudojant išorinį nuolatinės elektros srovės šaltinį, sudaro potencialų skirtumą tarp vamzdyno ir grunto. Šilumos tiekimo tinklas būna katodu. Dirbtinio elektros srovės šaltinio (katodinės stoties) neigiamasis polius sujungiamas su šilumos tiekimo tinklu, o teigiamasis - su specialiu įžeminimo elektrodu (anodu), susisiekiančiu su gruntu. Taip tekanti elektros srovė ardo specialiai įrengtą anodą, o vamzdynas lieka nepažeistas. Įžeminimo elektrodui (anodui) naudojami jau nebetinkami plieniniai vamzdžiai, geležinkelio bėgiai, įvairūs metalo profiliai ir pan.

Protektorinė apsauga skiriasi nuo katodinės tik nuolatinės elektros srovės šaltiniu. Protektorius - tai galvaninis anodas su neigiamu potencialu, kai elektrolitu būna gruntas; šilumos tiekimo tinklas būna katodu. Izoliuotu laidu sujungus protektorių su tinklu, elektros srovė teka iš protektoriaus į gruntą ir jis yra ardomas, o vamzdynas - apsaugomas. Protektoriai gaminami iš magnio, aliuminio ir cinko lydinių. Tenka pastebėti, kad aktyvi šilumos tiekimo tinklų apsauga nuo korozijos (katodinė) yra klaidžiojančių elektros srovių šaltinis kitų metalinių komunikacijų (vandentiekio, dujotiekio) atžvilgiu. Todėl apsaugą nuo klaidžiojančių elektros srovių korozijos būtina kompleksiškai tvarkyti visose miesto plieninėse inžinerinėse komunikacijose.

6. ŠILUMOS TIEKIMO TINKLŲ HIDRAULINIS SKAIČIAVIMAS

• ŠTT hidraulinio skaičiavimo tikslai, metodai. • Šakotųjų ir žiedinių tinklų skaičiavimas • Garotiekio skaičiavimas

6.1. ŠTT hidraulinio skaičiavimo tikslai

Projektuojant naujus arba perskaičiuojant turimus šilumos tiekimo tinklus hidrauliniu skaičiavimu nustatomi: vamzdynų skersmenys, šilumnešio slėgio nuostoliai vamzdynuose, slėgiai tam tikruose tinklo taškuose. Be to, eksploatacijos metu dažnai sprendžiamas atvirkščias uždavinys: žinant vamzdynų skersmenis ir leistinus slėgio nuostolius, apskaičiuojamas šilumnešio debitas.Slėgio nuostoliai tinkluose susidaro dėl trinties ir vietinių kliūčių. Skaičiavimai gali remtis formulėmis arba nomogramomis. Slėgio nuostoliai dėl trinties vamzdynuose apskaičiuojami:

ρλ ⋅⋅⋅=∆2

2v

d

lpt arba lRpt ⋅=∆ ,

λ - hidraulinis trinties koeficientas; l - vamzdžio ilgis, m;

d - vamzdžio vidaus skersmuo, m; ρ - šilumnešio tankis, kg/m3; v - šilumnešio tekėjimo greitis, m/s; R - slėgio nuostoliai dėl trinties l m ilgio vamzdyje, Pa/m. Bendruoju atveju hidraulinis trinties koeficientas priklauso nuo Reinoldso skaičiaus Re ir vamzdžio santykinio ekvivalentinio šiurkštumo ke/d. Reinoldso skaičius gaunamas iš formulės:

νdv ⋅

=Re ,

kur ν - kinematinis klampio koeficientas, m2/s. Šiurkštumas priklauso nuo iškilimų ir įdubų, esančių ant vamzdžio vidinio paviršiaus. Realiomis sąlygomis šie iškilimai ir įdubos išsidėstę netolygiai ir yra nevienodo dydžio. Ekvivalentiniu šiurkštumu

ek laikomas šiurkštumas tokio paviršiaus, ant kurio esantys iškilimai yra vienodo dydžio ir formos, o

nuostoliai dėl trinties tokie patys, kaip ir realiuose vamzdžiuose. Hidrauliniai bandymai rodo, kad hidrauliškai skaičiuojant šilumos tiekimo vamzdynus tikslinga pasirinkti tokį ekvivalentinį šiurkštumą: garotiekiams – 0,0002 m, vandens tinklams – 0,0005 m, o kondensato tinklams – 0,001 m. Šilumnešio tekėjimas šilumos tinkluose apibūdinamas kaip turbulentinis, tačiau ne visada jis yra

vienodas. Esant nedideliems Reinoldso skaičiams (ek

d10Re ≤ ), pasienio laminarinis sluoksnis dengia

nelygumus ir tuomet susidaro hidrauliškai lygių vamzdžių režimas. Jo metu trinties koeficientas λ apskaičiuojamas pagal Blazijaus formulę:

25.0Re

3164.0=λ .

Didėjant Re, vystosi turbulentiškumas, kuris ardo laminarinį pasienio sluoksnį, ties nelygumais formuojasi turbulentiniai sūkuriai, kurie atitrūkę nuo sienutės stabdo tekantį šilumnešį. Tai vadinama inerciniu pasipriešinimu. Šias sąlygas atitinka pereinamasis režimas. Kai pasipriešinimas nebepriklauso

nuo skysčio klampio, o tik nuo inercinių jėgų, susidaro nusistovėjęs turbulentinis režimas (ek

d⋅> 500Re ).

Skaičiuojant hidraulinės trinties koeficientą šiems režimams, galima naudoti universalią Altšulio formulę, kuri gali būti naudojama ir laminariniam tekėjimui (tuomet )0=ek .

25.0

Re

6811.0

+⋅=

d

keλ .

Šilumos tiekimo tinkluose vandens tekėjimo greitis dažniausiai būna didesnis už 0,42 m/s (maksimalus 3,5 m/s), kas atitinka ribinį greitį (esant 70 oC) pereinant į nusistovėjusį turbulentinį režimą. Todėl galima teigti, kad šilumos tinkluose yra nusistovėjęs turbulentinis režimas. Aukšto (1 MPa) ir žemo (0,17 MPa) slėgio garotiekių ribiniai greičiai yra atitinkamai 7,5 m/s ir 33,2 m/s. Aukšti slėgio faktiniai greičiai yra daug didesni už ribinį, todėl režimas taip pat yra nusistovėjęs, o žemo slėgio ribinis greitis yra artimas didžiausiems leistiniems greičiams garotiekiuose, todėl garas juose teka dažniausiai pereinamuoju režimu. Slėgio nuostoliai vietinėse kliūtyse susidaro dėl kintančių šilumnešio greičių ir krypties. Jie apskaičiuojami pagal Veisbacho formulę:

∑⋅

=∆2

2vpv

ρζ ,

kur ∑ζ - vietinių kliūčių koeficientų suma atskirame ruože.

Vietines kliūtis patogu išreikšti per ekvivalentinį ruožo ilgį, išreiškiant slėgio nuostolius vietinėse kliūtyse slėgio nuostoliais dėl trinties.

25.0

25.109.9

e

ek

dl

⋅=∑ζ

6.2. Šakotųjų ir žiedinių tinklų hidraulinis skaičiavimas

Šakotieji tinklai gali būti skaičiuojami, kai užsiduodami vidutiniai slėgio nuostoliai tinkle (80 ir 300 Pa/m) bei, kai žinomas pradinis ir galinis slėgiai tinkle. Antruoju atveju vidutiniai slėgio nuostoliai tinkle skaičiuojami pagal formulę:

∑+∆

=l

pR

)1( α, kur

l

le=α ,

o kadangi el nėra žinomas, nes nežinomi skersmenys, tai apytikriai skaičiuojama taip:

Gz ⋅=α , kur G - debitas magistralės pradžioje, m3/s, z - koeficientas (0,005 vandens tinklams, 0,026-0,05 – garotiekiams). Skaičiuojant garotiekį būtina įvertinti faktą, kad dėl trinties ir kliūčių mažėjant jo slėgiui, kinta jo tankis. Garo tankis yra parenkamas iš sauso sočiojo garo parametrų lentelių pagal slėgį. Žinomais laikomi garo debitai, slėgis magistralės pradžioje ir gale. Skaičiavimas pradedamas nuo magistralės pradžios, pasirenkant vidutinius slėgio nuostolius jame, randamas vidutinis slėgis, pagal kurį nustatomas garo tankis. Tada parenkamas garo skersmuo ir nustatomi tikri slėgio nuostoliai. Jei jie yra nepriimtini, skaičiavimas kartojamas.

6.3. Žiediniai tinklai Miestuose dažniausiai sutinkamos daugiažiedės sistemos. Šiuo atveju šilumnešio srautų pasiskirstymas ruožuose yra nežinomas. Debitai skaičiuojami dviem skirtingais būdais:

i. kai žinomi atskiriems vartotojams tiekiami debitai V (m3/s) bei vamzdyno hidraulinio pasipriešinimo charakteristikos S atskiruose ruožuose, o reikia apskaičiuoti debitus juose;

ii. kai nurodytos tos pačios charakteristikos S ir esamas slėgių skirtumas (tarp tiekiamos ir grįžtamos linijų) įtekėjimo į žiedą vietoje p∆ (Pa), o reikia rasti debitus atskiruose ruožuose.

Vamzdyno hidraulinio pasipriešinimo charakteristika S (Pa s2/m6) santykinai parodo slėgio nuostolius vamzdyne ir yra išreiškiama kaip slėgio nuostolių bei šilumnešio debito kvadrato santykis:

2V

pS

∆= ,

arba

25,5

2

d

lSS p

R

⋅⋅=ρ

.

Šilumnešio srauto pasiskirstymo skaičiavimai yra grindžiami Kirchhofo dėsniu, kuris ŠTT yra formuluojamas taip: Algebrinė debitų suma bet kuriame mazge turi būti lygi nuliui: ∑ = 0V ;

Slėgio nuostolių suma bet kuriame uždarame kontūre lygi nuliui: ∑ =⋅ 02VS .

2. Šilumos tiekimo tinklų hidrauliniai režimai

6.4. Šilumos tinklų hidrauliniai režimai

Slėgis turi labai svarbią reikšmę ŠTT. Atsižvelgiant į esamą ar numatomą slėgį tinkle parenkami įvairūs įrengimai, nuo slėgio priklauso vartotojų prijungimo būdas. Kai slėgis viršija leistiną slėgį, gali trūkti vamzdžiai ar kita įranga, o kai slėgis per mažas – neužtikrinama reikiama cirkuliacija, gali užvirti vanduo. Žinomi du slėgių režimai: statinis ir dinaminis. Statinis – kai šilumnešio cirkuliacijos nėra, o dinaminis – kai šilumnešis cirkuliuoja. Naudojant šiuos slėgius nustatomos maksimalaus ir minimalaus slėgio ribos. ŠTT pjezometrinės linijos turi būti tarp šių ribų. Reikiami slėgiai ŠT tinkluose sudaromi ir palaikomi siurbliais. Cirkuliaciniais siurbliais palaikomas dinaminis režimas, o papildymo – statinis.

Garo tinkluose elementų aukščių skirtumas neįvertinamas, garo tankis yra mažas ir didelės įtakos slėgiams nedaro.

6.5. Pjezometriniai grafikai Pjezometriniai grafikai naudojami slėgių režimams ŠT tinkluose nustatyti. Juose išilgai šilumos tiekimo tinklų vaizduojamas vietovės reljefas, prijungiamų pastatų aukščiai, slėgiai tiekimo ir grąžinimo vamzdynuose bei šilumos šaltinyje. Naudojantis šiuo grafiku galima nustatyti slėgių vertes konkrečiuose tinklo taškuose (elementuose). Pjezometrinių grafikų braižymo eiga:

1. Pasirenkamas nulinis geodezinis atskaitos horizontas; 2. Virš jo laikantis pasirinktų mastelių braižomas trasos profilis, kuris sutapatinamas su žemės

paviršiumi, nes vamzdžiai klojami negiliai (1-1,5 m); 3. Slėgis bet kuriame taške gali būti užrašytas naudojant Bernulio lygtį, kurios balansas užrašomas

taip:

g

p

g

p

g

vz

g

p

g

vz

⋅∆

+⋅

+⋅

+=⋅

+⋅

+ρρρ

22

22

12

11 22

, (xx)

kur z – geodezinis aukštis, išreiškiantis srauto potencinę energiją dėl aukščio, m;

g

v

⋅2

2

- dinaminis slėgis, išreiškiantis srauto kinetinę energiją, m;

g

p

⋅ρ - pjezometrinis aukštis, išreiškiantis srauto potencinę energiją dėl slėgio, m;

g

p

⋅∆ρ

- slėgio nuostoliai dėl trinties ir vietinių kliūčių, išreiškiantys potencinės energijos dėl slėgio

nuostolius, m. Ši potencinės energijos dalis virsta šiluma. Slėgis bet kuriame ŠTT taške gali būti užrašytas taip:

g

p

g

vzH

⋅+

⋅+=

ρ2

2

, (xx)

o idealiame tinkle, kuriame nebūtų energijos nuostolių, šis slėgis būtų pastovus. Kintant aukščiui z , viena energijos rūšis pereitų į kitą. ŠT tinkluose dinaminis slėgis yra 2-3 eilėmis (100-1000 kartų) mažesnis už pjezometrinį aukštį, todėl praktikoje jis nevertinamas ir lygtis užrašoma taip:

g

pzH

⋅+=ρ

, (xx)

Remiantis aukščiau pateiktomis energijos transformacijos ypatybėmis, yra sudaromi pjezometriniai grafikai. Pjezometriniai aukščiai priklauso nuo: vietovės reljefo, pastatų aukštingumo, šilumos tiekimo įrenginių atsparumo ir kitų veiksnių. 4. Trasos atšakų pjezometrinis grafikas gali būti braižomas atskirai, tačiau norint pavaizduoti kartu,

atšakų profiliai pasukimo būdu vaizduojami tame pačiame grafike. 5. Prieš braižant pjezometrines linijas, reikia išanalizuoti, kaip sistema turėtų veikti, kokie slėgiai

reikalingi atskiruose taškuose. 6. Cirkuliaciniai siurbliai turi išvystyti slėgį kuris lygus slėgių skirtumui ( gpr HHH 1−=∆ ) tarp

šilumnešio tiekiamo į šilumos šaltinį (šildymo įrenginio) slėgio ir šilumnešio grąžinamo iš tinklų į cirkuliacinius siurblius. Taigi cirkuliaciniai siurbliai palaiko ne konkrečius slėgius, o jų skirtumus.

7. Reikiamą slėgį tiekimo linijoje palaiko papildymo siurblys bei slėgio reguliatorius. Principinė papildymo ir cirkuliacinių siurblių veikimo bei slėgių schema pateikta žemiau:

∆H

SR

∆H

St.

∆H

St.

∆H

pr.

SR PS

CS

DV

T1 G1

N

RB

G1

6.5.1. Pastatų sistemų prijungimo prie šilumos tinklų schemos Nepriklausomos centralizuoto šilumos tiekimo prijungimo schemos, pagrindiniai apribojimai yra šie: 1) Tiekimo linija. Pradinis slėgis tiekimo linijoje neturėtų viršyti atsparumo slėgiui, kuris yra nustatytas vamzdžiams, armatūrai ir kitiems šilumos tinklų įrenginiams. Daugumoje atvejų jis svyruoja 1,6-2,0 MPa ribose. Apatinė šio slėgio reikšmė yra apribota prisotintų vandens garų slėgiu, esant tam tikrai vandens temperatūrai. Pvz.: Esant 150 oC tiekiamo vandens temperatūrai, jo minimalus slėgis tiekimo linijoje turi būti 40 m (0,4 MPa). 2) Grįžtama linija. Laikantis to, kad nepriklausomo prisijungimo schemoje slėgio nuostoliai abonentų įrenginiuose yra maži, galima manyti, kad slėgis šilumokaičiuose yra lygus grįžtamos linijos slėgiui abonento prisijungimo taške. Dėl šios priežasties grįžtamos linijos maksimalus slėgis nustatomas pagal šilumokaičių mechaninį atsparumą slėgiui (apie 1 MPa, t.y. 100 m). Minimali slėgio reikšmė

grįžtamojoje linijoje yra apribojama reikšme, kuri turi viršyti nulinį slėgį, kad išvengti kavitacijos siurbliuose ir oro pasiurbimo į sistemą. Šis slėgis priimamas, kaip 0,05 MPa skaičiuojant nuo žemės paviršiaus (tai yra 5 m nuo žemės paviršiaus). Priklausomos centralizuoto šilumos tiekimo prijungimo schemos, pagrindiniai apribojimai yra šie: 1) Grąžinimo linijoje (esant dinaminiam režimui) slėgis turi būti mažesnis už didžiausią leistiną šildymo sistemoje (60 m ketiniams radiatoriams) arba lygus jam, bet ne mažesnis kaip 5m virš aukščiausio šildymo sistemos taško. 2) Statinis slėgis turi būti mažesnis už didžiausią leistiną šildymo sistemoje arba lygus jam, bet ne mažesnis kaip 5 m virš aukščiausio šildymo sistemos taško. 3) Slėgių skirtumas (tarp tiekimo ir grįžtamos linijų) prieš pastatą turi būti ne mažesnis kaip 10-15 m (elevatoriaus eksploataciniam režimui užtikrinti). ************ Atskirai lapas su prijungimo schemomis ************* Kintami hidrauliniai režimai Net ir kokybinio reguliavimo atveju šilumnešio debitas tinkluose nėra pastovus ir nuolat svyruoja. Pagrindinė priežastis yra šilumos vartotojų poreikių svyravimai (pvz.: karšto vandens vartojimo netolygumas). Dėl šios priežasties kinta ir ŠTS hidrauliniai režimai. Didelę reikšmę hidraulinio režimo pastovumui turi vamzdyno hidraulinio pasipriešinimo charakteristika S, kuri priklauso nuo vamzdyno matmenų, vidinio šiurkštumo, vietinių kliūčių ekvivalentinio ilgio ir šilumnešio tankio, bet nepriklauso nuo debito:

25,5

2

d

lSS p

R

⋅⋅=ρ

,

kur ρ

25,0210916,8 e

R

kS −⋅= .

Hidraulinio pasipriešinimo charakteristikai apskaičiuoti pakanka žinoti šilumnešio debitą ir slėgio nuostolius kokio nors režimo metu:

2V

pS

∆= .

Kintant šilumnešio tankiui, proporcingai kinta ir S . Tačiau, kai šilumnešis yra vanduo, tai šis pokytis gali būti nevertinamas, nes tankių pokytis nėra didelis. Kartais žinant atskirų atkarpų S reikia nustatyti bendrą tinklo charakteristiką. Kai atkarpos yra sujungtos nuosekliai, jų charakteristikos sumuojamos:

nSSSS +++= ...21 .

Kai atkarpos sujungtos lygiagrečiai, galima naudotis hidrauliniu laidumu, kuris skaičiuojamas taip:

Sa

1= .

Tada tinklo hidraulinis laidumas gali būti nustatomas taip:

naaaa +++= ...21 .

Šilumos tiekimo sistema turi užtikrinti reikalingą šilumnešio tiekimą visiems vartotojams, nepriklausomai nuo hidraulinių režimų. Jei sistema yra automatizuota, visi reikalingi parametrai kintant hidrauliniam režimui yra automatiškai išlaikomi reguliavimo vožtuvų pagalba. Tačiau pilnai atsidarius vožtuvams automatizuota sistema tampa paprasta ir viskas priklauso nuo ŠTS elementų hidraulinio pasipriešinimo. ŠTS hidraulinio režimo skaičiavimo pagalba nustatomi šilumnešio debitai ir slėgiai. Pradiniai duomenys yra šie: ŠTS schema, kiekvieno ruožo S , slėgiai prie šilumos šaltinio ir slėgis neutraliame taške. Jei šilumos punktuose yra debito reguliatoriai, tai tiekiami vartotojams debitai laikomi taip pat žinomais (nes tokius debitus palaiko reguliatoriai). Skaičiavimo eiga yra tokia: Pagal vartotojų debitus nustatomi ruožų debitai, po to slėgio nuostoliai juose ir paruošiamas pjezometrinis grafikas. Pagal jį nustatomi slėgiai mazguose ir ties vartotojų įvadais. Jei debito

reguliatorių vartotojų sistemose nėra (debitai nežinomi), tai debitus reikia apskaičiuoti. Tam reikalingi visų vartotojų sistemų hidrauliniai pasipriešinimai. 9. Šilumos nuostoliai tinkle

• Šilumos izoliacijos medžiagos ir konstrukcijos. • Šilumos nuostolių tinkle skaičiavimas. • Šilumnešio temperatūros kitimas tinkle.

Šilumos izoliacijos medžiagos ir konstrukcijos Šilumos izoliacija, paskirtis ir jai keliami reikalavimai Statomų naujų arba rekonstruojamų šilumos tinklų vamzdynų šiluminei izoliacijai projektuoti reikalavimus nustato STR 2.09.03:1999 “Šilumos tiekimo tinklų šiluminė izoliacija”. Šis reglamentas taikomas šilumos tiekimo magistraliniams ir skirstomiesiems tinklams bei įvadams, tiesiamiems: a) nepereinamuosiuose kanaluose, inžinerinių tinklų kolektoriuose, patalpose ir žemėje (be kanalų), esant skaičiuotinai šilumnešio vandens temperatūrai iki 1800C; b) lauke virš žemės, esant šilumnešio vandens arba garo temperatūrai iki 350 0C; c) nepereinamuosiuose kanaluose, esant skaičiuotinai šilumnešio garo temperatūrai iki 350 0C. Pagrindinė izoliacijos paskirtis - mažinti nenaudingai prarandamą šilumą. Vamzdynų šiluminė izoliacija turi būti: tvirta, ilgaamžė, atspari įvairiems poveikiams, kurie gali būti normaliomis vamzdynų naudojimo sąlygomis; estetiška; chemiškai ir mechaniškai stabili (izoliacija neturi teršti oro kvapais arba dulkėmis); atspari gaisrui (gaisro atveju šiluminė izoliacija neturi skleisti troškinančių dūmų, neleistina, kad per ją galėtų plisti ugnis). Šiluminė izoliacija turi būti įrengta ant visų šilumos ir karštojo vandentiekio tinklų vamzdynų, uždaromosios armatūros, flanšų, kompensatorių ir kitų elementų. Nuo izoliacijos priklauso sistemų ekonomiškumas, šiluminis pastovumas ir eksploatacinės sąlygos. Šilumos nuostoliai, kai šilumos izoliacijos būklė patenkinama, siekia iki 12% perduodamo metinio šilumos kiekio. Be to, šilumos izoliacija kartu su antikorozine danga padidina izoliuotų paviršių atsparumą korozijai ir prailgina jų eksploatacijos trukmę. Išlaidos šilumos izoliacijai įrengti, kurios sudaro 5-8% šilumos tinklų vertės, atsiperka gana greitai. Šilumos tiekimo tinklų šiluminės izoliacijos konstrukcijų pagrindinės sudedamosios dalys:

• šilumą izoliuojantis sluoksnis; • standinimo ir tvirtinimo detalės; • apsauginė danga šilumą izoliuojančio sluoksnio paviršiuje.

Šiluminei izoliacijai turi būti naudojamos specialiai tam tikslui gamyklose pagamintos izoliuojančios konstrukcijos bei gaminiai: izoliavimo kevalai, dembliai, tvirtinimo detalės ir kita. Šilumos tiekimo tinklų ir jos įrangos šiluminei izoliacijai naudojamos medžiagos ir gaminiai turi būti sertifikuoti LR. Šilumos tinklų vamzdynų ir įrangos šiluminės izoliacijos konstrukcijoms turi būti naudojamos ne didesnio kaip 400 kg/m3 tankio šilumą izoliuojančios medžiagos arba jų gaminiai. Izoliuojančių medžiagų ir gaminių skaičiuotinas šilumos laidumo koeficientas, turi būti ne didesnis kaip 0,07 W/(m·K). Šilumą izoliuojančios medžiagos ir gaminiai, pagaminti iš mineralinės vatos, bazaltinio arba stiklo pluošto, turi būti su patikima danga, kad šių medžiagų ir gaminių dulkės nepatektų į aplinką. Neleidžiama šilumą izoliuojančiose konstrukcijose naudoti medžiagų ir gaminių, kuriuose yra asbesto. Šiluminė izoliacija turi būti chemiškai ir fiziškai stabili, esant temperatūrai 100C aukštesnei už didžiausią leistiną temperatūrą šilumos tinkluose arba vamzdžių aplinkoje, taip pat 100C žemesnei už atitinkamai leistiną mažiausiąją. Šilumą izoliuojančios konstrukcijos turi būti iš nedegių medžiagų. Šis reikalavimas netaikomas izoliacijos paviršiaus dažų iki 0,4 mm storio sluoksniui. Nepereinamuosiuose šilumos tinklų kanaluose, taip pat ant estakadų, esančių saugojamose nuo pašalinių asmenų teritorijose, gali būti naudojama vamzdynų šiluminės izoliacijos danga iš sunkiai degių medžiagų, kuriomis ugnis neplinta.

Šiluminė izoliacija turi išlaikyti pastovias šilumos izoliavimo ir kitas savybes per visą šilumos tinklų naudojimo laiką. Izoliaciją gali veikti išorinės apkrovos - vėjas, sniegas ir kitos, todėl izoliacinės medžiagos ir jas palaikančios konstrukcijos turi būti atsparios tokioms apkrovoms. Vamzdynai būna užpildyti įvairių parametrų šilumnešiu, eksploatuojami labai įvairiomis ir skirtingomis sąlygomis, todėl ir jų paviršių izoliacinėms medžiagoms keliami skirtingi reikalavimai. Šilumos izoliacija bus efektyvi, jei izoliacinės medžiagos visada atitiks tuos reikalavimus. Izoliacinės medžiagos klasifikuojamos pagal tokius pagrindinius požymius: pirminę žaliavą, laidumą šilumai, degumą, tankį, struktūrą, standumą, formą ir išvaizdą. Pagal pirminę žaliavą izoliacinės medžiagos skirstomos į organines ir neorganines. Organinės kilmės medžiagoms priskiriami kamščio, durpių plokštės ir kiti iš augalinės medžiagos pagaminti gaminiai bei dujomis išpūstos akytos plastmasės. Šilumos tiekimo sistemoms izoliuoti organinės medžiagos praktiškai nenaudojamos dėl daugelio nepatenkinamų rodiklių, visų pirma degumo. Jas leidžiama naudoti, kai izoliuojamų paviršių temperatūra ne didesnė kaip 373 K. Plačiausiai naudojamos mineralinės kilmės medžiagos yra mineralinės (mineralinė, šlako, stiklo, akmens) vatos, perlitas, įvairūs asbesto gaminiai. Kuo mažesnis medžiagos tankis, tuo ji poringesnė ir blogiau praleidžia šilumą. Pagal struktūrą izoliacinės medžiagos skirstomos į pluoštines (plaušines), akytąsias ir grūdėtąsias, o pagal formą ir išvaizdą - į biriąsias ir padrikas (perlitas, mineralinė vata), rulonines ir pintąsias (šlako vata, dembliai, asbestinės virvutės). Yra ir vienetinių gaminių iš izoliacinių medžiagų (plokštės, segmentai, kevalai, tuščiaviduriai cilindrai). Šilumą izoliuojančios medžiagos Mineralinė vata ir gaminiai iš jos. Mineralinė vata yra plačiausiai naudojama medžiaga izoliuoti karštiems paviršiams. Jai gaminti naudojamos uolienos (dažniausiai bazaltas), pramoninės mineralinės atliekos ir šalutiniai gamybos produktai - šlakai, pelenai. Mineralinė vata yra puri medžiaga, sudaryta iš plonų ir lanksčių 3-13 µm skaidulių ir pasižymi geromis izoliacinėmis savybėmis. Mineralinės vatos grupei priklauso šlako, stiklo, bazaltinė ir mineralinė vata. Konkretus pavadinimas vatai suteikiamas atsižvelgiant į žaliavų sudėtį ir silikatų kiekį, pvz., stiklo vata turi didesnį kiekį SiO2. Mineralinė medžiaga naudojama padrika ar kaip įvairūs gaminiai. Iš mineralinių medžiagų gaminami dembliai, plokštės, virvutės, tuščiaviduriai cilindrai ir segmentai. Perlitas ir vermikulitas. Yra birios, akytos, grūdelių pavidalo medžiagos, gaminamos iš uolienų. Jos dažniausiai vartojamos piltinei šilumos izoliacijai. Iš perlito ir vermikulito, maišant su rišamosiomis medžiagomis, gaminamos izoliacinės plokštės ir kevalai. Akytieji plastikai. Jie yra poringi, lengvi, gerai izoliuojantys šilumą putų struktūros plastikai. Akytieji plastikai gaunami į mineralines dervas įdėjus putokšlių arba medžiagų, išskiriančių dujinius skilimo produktus. Jų fizinės savybės priklauso nuo dervos rūšies ir gamybos būdo ir kinta labai plačiose ribose. Karštiems paviršiams izoliuoti plačiai nenaudojami, nes dauguma neatsparūs aukštoms temperatūroms. Pagrindinės šilumą izoliuojančios medžiagos, naudojamos šilumos tiekimo sistemose, ir svarbiausios jų savybės nurodytos lentelėje:

Medžiagos pavadinimas Tankis, kg/m3

Sausos medžiagos

šilumos laidumo koeficientas,

W/(m k)

Leistina temperatūra,

oC

Mineralinė vata 100 0,045 600 Stiklo vata 36-75 0,047 180 Mineralinės vatos plokštės 35-200 0,047-0,056 400 Cilindrai ir kevalai iš mineralinės vatos

100-200 0,048-0,052 400

Dembliai iš mineralinės vatos 50-125 0,044-0,046 600 Virvutės iš mineralinės vatos 100-200 0,064 600 Perlitas 30-600 0,04-0,10 875 Vermikulitas 100-200 0,064-0,076 1100 Akytieji plastikai 10-150 0,023-0,052 60-150 Putsilikatis 20-80 0,037-0,040 60-70 Fenolio formaldehido plastikas 170-210 0,058 150

Izoliacijos dangų medžiagos Šilumą izoliuojančios medžiagos sluoksnis yra dengiamas kitomis medžiagomis. Tokių dangų vartojimo tikslas - apsaugoti pagrindini izoliacinį sluoksnį nuo mechaninio pažeidimo, agresyvios aplinkos poveikio ir suteikti izoliuotam objektui gerą estetinę išvaizdą. Dangos būna metalinės, pagamintos sintetinių ir gamtinių polimerų pagrindu, bei dubliuotos (susidedančios iš dviejų skirtingų sluoksnių). Metalinės dangos įrengiamos iš aliuminio ir jo lydinių juostų, plonalakščio plieno juostų arba lakštų ir aliuminio folijos (0,1-0,2 mm storio). Aliuminio juostos šilumos izoliacijai padengti naudojamos 0,8-1 mm storio ir 0,9-2 mm pločio. Plonalakštis plienas izoliacijos dangoms naudojamas 0,5-0,8 mm storio. Jo asortimentas yra labai įvairus ir gaminiai skiriasi tiek pagal formą (juostos, lakštai), tiek pagal paviršiaus dangą (cinko, polimerinė, niekuo nepadengta). Šilumos izoliacijos dangoms iš sintetinių ir gamtinių polimerų pagrindu pagamintų medžiagų dažniausiai naudojamos šios: stiklo audiniai, stiklo plastikai, polimerinės plėvelės, ruberoidas, izolas, pergaminas. Dubliuotų medžiagų grupei priklauso ruberoidas, izolas, stiklo audiniai ir kitos panašios medžiagos, suklijuotos su aliuminio folija. Medžiagos izoliacijos dangoms parenkamos atsižvelgiant į objekto vietą, o jeigu tai vamzdynai - į klojimo būdą ir kitas sąlygas. Kitos medžiagos Kokybiškai šilumos izoliacijai įrengti iš minėtų medžiagų suformuojamas tik pagrindinis izoliacinis sluoksnis ir jo danga. Be to, dažniausiai dar reikia izoliuojamą objektą padengti antikorozine danga, armuoti ir tvirtinti pagrindinį izoliacinį sluoksnį, sujunti tarpusavy dangos dalis. Šiems darbams atlikti reikalingos specialios medžiagos. Antikorozinės dangos būna izolo, epoksidinė, emalinė, sudėtinė ir kitos. Šioms dangoms naudojamas izolas, bituminis gruntas, mastika "Izolas", maišinis audinys, epoksidinis glaistas, epoksidinis emalis, epoksidiniai dažai, specialūs gruntai ir dažai. Naudojamos dangos rūšis priklauso nuo izoliuojamo paviršiaus temperatūros ir jo aplinkos. Pagrindinio izoliacinio sluoksnio medžiagos neatsparios apkrovoms, todėl jos gali būti armuojamos. Jų armavimui, sujungimui, padengimui, tvirtinimui prie izoliuojamų paviršių vartojami įvairūs metaliniai ir kitokie dirbiniai. Armavimui geriausiai tinka plieninė, mažai anglinga viela, iš jos gaminami karkasai, atraminiai žiedai. Plieniniai tinkleliai naudojami tinkuojamam sluoksniui apgaubti, o aliumininė viela - sujungiant vidinį karkasą, atraminius žiedus. Visi plieniniai dirbiniai turi būti padengti antikorozine danga. Audiniams ir dembliams susiūti naudojami stiklo pluošto siūlai. Izoliacinės dangos sujungiamos ir tvirtinamos sraigtais, plieninėmis ir aliumininėmis juostomis; kai kuriais atvejais - įvairiais sintetiniais klijais. Šilumos izoliacijos konstrukcijos Prieš atliekant vamzdynų šiluminio izoliavimo darbus, vamzdynai turi būti padengti antikorozine danga, išbandyti, turi būti sumontuoti elektrocheminės antikorozinės apsaugos bei gedimų kontrolės ir kiti elementai (jeigu jie numatyti). Vamzdynų šiluminė izoliacija turi būti įrengta taip, kad, vykstant temperatūrų pokyčiams, joje neatsirastų plyšių ar įtrūkių. Sutvirtinant šiluminę izoliaciją metalinėmis detalėmis (pvz., apkabomis), šios detalės turi būti apsaugotos nuo korozijos ir išdėstytos ne rečiau kaip kas 300 mm, taip pat izoliuojamų tarpų galuose. Vertikaliuose vamzdynuose šiluminei izoliacijai palaikyti turi būti ne rečiau kaip kas 4 m įmontuotos varžtais suveržiamos apkabos. Ties flanšiniais sujungimais turi būti paliekamas neizoliuotas tarpas, kad būtų galima išardyti sandūrą, neardant šiluminės izoliacijos. Flanšinio sujungimo vietose turi būti naudojamos nuimamos šilumą izoliuojančios konstrukcijos. Izoliacijos konstrukcijose turi būti įrengiamos temperatūrinės siūlės, kurios kompensuotų dangos sluoksnio judėjimą, vykstantį dėl vamzdynų temperatūrinės deformacijos. Nepereinamuosiuose kanaluose paklotų vamzdynų izoliacija dėl kanaluose atsiradusios drėgmės gali sušlapti, o apžiūra ir remontas neatidengus kanalų negalimi. Šilumos izoliacijos konstrukcija neapsaugo vamzdynų nuo drėgmės, todėl jie turi būti padengti antikorozine danga. Neleidžiama vamzdynus nepraeinamuosiuose kanaluose izoliuoti piltine izoliacija ir nerekomenduojama jų

izoliacijai vartoti gaminių, kurie greitai suyra nuo drėgmės arba lengvai prisigeria jos ir blogai džiūsta normaliomis sąlygomis, bei mastikų, kurios greitai išmirksta. Grunte nutiestų vamzdynų izoliacija turi sulaikyti ne tik šilumą, bet ir apsaugoti vamzdyną nuo drėgmės, būti atspari grunto apkrovoms. Šiuo metu vamzdžiai skirti kloti grunte yra gaminami pramoniniu būdu su šilumos ir apsaugine izoliacija. Šilumos nuostolių tinkle skaičiavimas Kanalinių šilumos tiekimo tinklų nuostolių skaičiavimas pateiktas formulėse (13-29):

in

ann R

ttq

−= . (13)

Čia nq - šilumos nuostolių srautas viename iš vamzdynų, tenkantis 1 m vamzdyno ilgio (W/m); nt -

vidutinė tiriamojo laikotarpio termofikacinio vandens temperatūra viename iš vamzdynų (oC); at -

vidutinė tiriamojo laikotarpio tinklo kanalo ertmės oro temperatūra (oC); inR - vieno iš vamzdžių

bendra šilumos izoliacijos šiluminė varža (m*K/W).

isn R

dsn R

dspn R

kp R

k R

g R

Apsauginis sluoksnis

Šilumos izoliacija

Vamzdis

Kanalas

Vidutinė tiriamojo laikotarpio termofikacinio vandens temperatūra nt nustatoma pagal CŠT tinklo

temperatūrinį grafiką, atsižvelgiant į vidutinę norminę klimatinio rajono išorės oro tiriamojo laikotarpio temperatūrą. Nuo pasirinktos laikotarpio trukmės priklauso rezultatų tikslumas – kuo trumpesniems laikotarpiams atliekami skaičiavimai, tuo jie yra tikslesni. Šiame darbe buvo skaičiuojami šilumos nuostoliai atskiriems mėnesiams. Skaičiuojant šilumos nuostolius pagal vidutinę metinę išorės temperatūrą, jų skirtumas gali siekti net 10%. Vidutinė tiriamojo laikotarpio tinklo kanalo ertmės oro temperatūra at priklauso nuo termofikacinio

vandens temperatūrų abiejuose vamzdžiuose ir nuo grunto vidutinės tiriamojo laikotarpio temperatūros:

gkii

gk

g

iia

RRR

R

t

R

t

R

t

t

−

−

++

++

=111

21

2

2

1

1

. (14)

Čia 21,tt - vidutinės tiriamojo laikotarpio termofikacinio vandens temperatūros tiekiančiajame ir

grąžinančiajame vamzdynuose (oC); gt - grunto vidutinė tiriamojo laikotarpio temperatūra (oC)

(vidutinė metinė LR grunto temperatūra +8oC); 21 , ii RR - tiekiančiojo ir grąžinančiojo vamzdžių

šilumos izoliacijos šiluminė varžos (m*K/W); gkR − - bendroji tinklo kanalo ir grunto šiluminė varža

(m*K/W). Vamzdžio šilumos izoliacijos šiluminę varžą sudaro trys komponentai:

dspndsnisnin RRRR ++= . (15)

Čia isnR - šilumos izoliacijos sluoksnio šiluminė varža (m*K/W); dsnR - šilumos izoliacijos

apsauginio (dengiančiojo) sluoksnio šiluminė varža (m*K/W); dspnR - šilumos izoliacijos apsauginio

(dengiančiojo) sluoksnio paviršiaus šiluminė varža (m*K/W). Šios varžos skaičiuojamos šia tvarka:

+⋅

⋅=

vi

viiz

iz

isn d

dR

δλπ

2ln

2

1, (16)

+++

⋅⋅

=viiz

vidsiz

dsdsn d

dR

δδδ

λπ 2

22ln

2

1, (17)

++⋅⋅

=

1000

22

1

vidsizk

dspn dR

δδαπ

. (18)

Čia dsiz λλ , - šilumos izoliacijos ir jos apsauginio (dengiančiojo) sluoksnio šilumos laidumo

koeficientai (W/(m*K)); dsiz δδ , - šilumos izoliacijos ir jos apsauginio (dengiančiojo) sluoksnio storiai

(mm); vid - vamzdžio išorinis skersmuo (mm); kα - šilumos atidavimo koeficientas nuo šilumos

izoliacijos apsauginio (dengiančiojo) sluoksnio į kanalo paviršių (W/(m2*K)).

gkkpgk RRRR ++=− . (19)

Čia kpR - kanalo paviršiaus šiluminė varža (m*K/W); kR - kanalo sienelių šiluminė varža (m*K/W);

gR - grunto šiluminė varža (m*K/W). Pastarosios varžos skaičiuojamos pagal formules:

kvkkp d

R⋅⋅

=απ

1, (20)

⋅

⋅⋅=

kv

ki

kk d

dR ln

2

1

λπ, (21)

⋅⋅

⋅⋅=

kigg d

hR

4ln

2

1

λπ. (22)

Čia kikv dd , - stačiakampio kanalo ekvivalentinis vidinis ir išorinis skersmenys (mm); gk λλ , - kanalo

sienelių ir grunto šilumos laidumo koeficientai (W/(m*K)); h - atstumas nuo žemės paviršiaus iki vamzdžio centro (mm). Šilumnešio temperatūros kitimas šilumos tiekimo tinkluose Šilumnešiui tekant šilumos tiekimo tinkluose jo temperatūra dėl šilumos nuostolių mažėja, todėl ir šilumos nuostoliai taip pat mažėja. Šilumnešio temperatūrai nustatyti bet kuriame taške išskiriame to taško aplinkoje be galo mažą dl ilgio vamzdyno ruoželį. Vidutinė šilumnešio temperatūra tame ruoželyje yra ft , o jos pokytis -

fdt . Jeigu vamzdyno šiluminė varža R , aplinkos temperatūra at , o pratekančio šilumnešio debitas G ,

tai šilumos balanso lygtis ruoželyje dl įvertinant vietinius šilumos nuostolius yra tokia:

faf dtcGdl

R

tt⋅⋅−=+⋅

−)1( β , (xx)

Išskyrus kintamuosius ir suintegravus lygtį (xx) temperatūros kitimo ribose nuo 1ft iki 2ft ir pagal

ilgį nuo 0 iki l gaunama, jog:

RcG

l

tt

tt

af

af

⋅⋅+⋅

=−

− )1(ln

2

1 β. (xx)

Sprendžiant šią lygtį 2ft atžvilgiu, apskaičiuojama šilumnešio temperatūra atstume l :

RcG

l

afaf etttt ⋅⋅

+⋅−

⋅−+=)1(

12 )(β

, (xx)

Jeigu šilumnešis ne vanduo, o garas, tuomet reikia įvertinti ir temperatūros pokytį, kuris atsiranda pasikeitus garo slėgiui:

pp

tt f

f ∆=∆δ

δ, (xx)

Čia pt f δδ / - diferencialinis droseliavimo efektas, K/Pa; p∆ - garo slėgio pokytis, Pa.

pt f δδ / - reikšmė priklauso nuo pradinių garo parametrų. Atsižvelgus į formulėje išreikštą

temperatūrinį pokytį, temperatūra garotiekio gale apskaičiuojama:

fff ttt ∆−=' , (xx)

Jei vamzdynas trumpas ir šilumnešio temperatūra kinta tik 3-4%, tuomet šilumos nuostoliai skaičiuojami pagal pradinę temperatūrą.

10. Šilumos tinklų eksploatacija

• Šilumos tinklų paruošimas eksploatacijai. • Šilumos tinklų priežiūra ir remontas.

6.6. Šilumos tiekimo sistemų eksploatavimo organizavimas Šilumos tinklų patikimumas ir ekonomiškumas daug priklauso nuo jų racionalaus eksploatavimo. Greta šilumos gamybos, tiekimo ir naudojimo, eksploatacija yra viena iš šilumos tiekimo sistemos darbo sudėtinių grandžių. Šilumos tiekimo sistemas eksploatuojančių įmonių organizacinė struktūra priklauso nuo šių sistemų apimties, šilumos šaltinių galios ir vartotojų pobūdžio. Šiuo metu yra specialios įmonės, eksploatuojančios TE, katilines, šilumos tinklus bei šilumos punktus. Šios organizacijos turi šiuolaikines gamybos technines bazes, reikalingas šilumos tinklams naudoti bei remontuoti, kvalifikuotą gamybini bei technini personalą.

Pagrindiniai šilumos tinklus eksploatuojančių organizacijų uždaviniai: garantuoti patikimą šilumos tinklų darbą, nepertraukiamai aprūpinti vartotojus reikiamu šilumos kiekiu, gerinti šilumos tiekimo sistemų techninius bei ekonominius rodiklius diegiant naujas technologijas ir tobulinant šilumos tiekimo ir vartojimo režimus.

Šilumos tinklų eksploatavimo tarnybų funkcijos yra šios: išbandyti, prižiūrėti ir remontuoti .šilumos tinklų įrengimus; derinti šilumos tiekimo sistemas ir teikti paramą šilumos vartotojams reguliuojant šilumos tiekimo sistemas; sudarinėti šiluminius ir hidraulinius režimus ir juos operatyviai valdyti; vykdyti racionalaus šilumos vartojimo kontrolę ir suvartotos šilumos apskaitą; dalyvauti derinant miesto šilumos tiekimo plėtros planus; tikrinti ir derinti naujų šilumos tinklų projektus, prijungimo prie šilumos tinklų schemas, .išduoti technines sąlygas ir leidimus prijungti naujus vartotojus; vykdyti tiesiamų šilumos tinklų techninę priežiūrą.

6.7. Šilumos tiekimo sistemų projektavimas, statyba, techninė priežiūra ir priėmimas naudoti

Šilumos tiekimo tinklams projektuoti reikia gauti technines sąlygas. Užsakovui prašant, jas parengia

šilumos tinklų įmonė, kuri nurodo prisijungimo vietą prie esamų tinklų, šilumnešio rūšį ir jo parametrus toje vietoje, suderina šilumos, kuri bus tiekiama vartotojui arba jų grupei, srautus.

Šilumos tiekimo tinklų statybą ir montavimą būtina vykdyti griežtai pagal projektą. Norint kokius nors darbus atlikti kitaip, būtina suderinti su projektavimo organizacija. Be to, statybos metu privaloma

laikytis galiojančių šilumos tiekimo tinklų darbų vykdymo ir jų priėmimo normų bei taisyklių. Techninė priežiūra vykdoma visų statybos ir montavimo darbų metu. Jos metu tikrinama, kaip įrengta

trasa, išilginis drenažas, elektrinė apsauga, kaip suvirinti vamzdynai, išdėstytos atramos, įtempti kompensatoriai, kokia šilumos izoliacija, kaip praplauti ir išbandyti vamzdynai, perdengti kanalai, užpiltas gruntas ir išlygintas žemės paviršius. Dideli reikalavimai keliami pirmiausia statybinių medžiagų ir montažinių dirbinių kokybei, o taip pat darbų vykdymo technologijai.

Apžiūrint vamzdynus įvertinama suvirinimo siūlių kokybė, leidžiamas alkūnių išlinkimo spindulys, atramų išdėstymas. Kompensatoriaus išankstiniam įtempimui paliekamas tarpas, lygus apskaičiuotam įtempimui. Vykdant techninę priežiūrą, tikrinamas tarpo plotis ir neištempto kompensatoriaus ilgis. Užbaigus kompensatorių montavimo darbus yra surašomi priėmimo aktai. Jeigu dėl kompensatorių kompensacinių galimybių kyla abejonių, galima atlikti kontrolinį patikrinimą pjūviu prieš kompensatorių. Perpjauto vamzdyno galai turi nesueiti tiek, kiek kompensatorius buvo ištemptas. Uždaromosios, reguliuojamosios ir drenavimo armatūros sandarumas tikrinamas leistinu sutartiniu slėgiu, laisvai tampriai uždarius. Šilumos izoliacijos darbai kontroliuojami sluoksnio matavimo būdu. Izoliacinių medžiagų šiluminės bei fizinės savybės kontroliuojamos, tikrinant bandinius laboratoriniu būdu. Neprieinami išoriniam apžiūrėjimui suvirinti ruožai, atramos ir kiti elementai kontroliuojami šių darbų vykdymo metu.

Visi trūkumai bei nukrypimai nuo projektavimo ir atitinkamų normų reikalavimų, pastebėti techninės priežiūros metu, surašomi i defektų aktą, nurodant jų šalinimo būdus ir terminus.

Baigus statybos ir montavimo darbus vamzdynas kompleksiškai išbandomas, o po to atiduodamas naudoti. Šilumos tiekimo tinklų pridavimas ir priėmimas naudoti įforminamas aktu, pridedant šiuos dokumentus: šiluminės trasos su visais papildomais įrenginiais brėžinius; patikrinimų ir bandymų aktus; magistralių, armatūros ir prietaisų kokybės pasus; vamzdynų sertifikatus; suvirinimo bei termoizoliacijos pavyzdžių laboratorinių bandymų aktus; vandens kokybės laboratorinių tyrimų aktus.

Priimant naudoti šilumos punktus ir abonentinius įvadus, atliekami panašūs formalumai, kaip ir priimant šilumos tiekimo tinklus. Be to, komisija patikrina, ar įrengimai, komunikacijos ir kitos objekto dalys sumontuotos laikantis projekto bei atitinkamų normų bei taisyklių ir įvertina darbų kokybę. Sumontuotų siurblių, elektros variklių, šildytuvų ir kitų įrengimų pasuose nurodytos charakteristikos palyginamos su esančiomis projekte.

6.8. Šilumos tiekimo sistemos paleidimas naudoti

Šilumos tiekimo sistemos paleidimą eksploatuoti atlieka įpareigoti žmonės pagal sudarytą programą. Programoje nurodoma tinklų paleidimo schema, apimanti šiluminių vamzdynų paleidimo planą ir darbininkų išdėstymą. Šiluminė trasa suskirstoma į ruožus. Kiekvienam ruožui paleidimo schemoje nurodoma talpa, reikalinga ruožo užpildymo laikui apskaičiuoti, taip pat nurodoma purvo rinktuvų, atšakose esančių sklendžių, "U" tipo ir riebokšlinių kompensatorių, kamerų, nejudamųjų atramų išdėstymas. Paleidimo plane nurodomas sekcinių ruožų eiliškumas ir užpildymo tvarka, taip pat slėgio išlaikymo trukmė atskirais periodais.

Šilumos tiekimo tinklų paleidimas susideda iš vamzdyno užpildymo, praplovimo, pašildymo, prapūtimo (garotiekiui) ir išbandymo operacijų. Šių darbų eiliškumas priklauso nuo tinklų paskirties, paklojimo būdo ir paleidimo laiko.

Vandens šilumos tinklai paleidžiami dirbti užpildant ruožą vandeniu, kuris papildymo siurbliu tiekiamas i grąžinimo vamzdyną. Šiltu metų laiku tinklai užpildomi šaltu vandeniu. Kai lauko oro temperatūra žemesnė negu + 1°C, vandenį rekomenduojama pašildyti iki + 50°C.

Užpildymo metu grąžinimo vamzdyne uždaromi išleidimo ventiliai ir sklendės atsišakojimuose. Atviri lieka tik oro išleidimo ventiliai. Iš jų atvamzdžių pradėjus tekėti vandeniui be oro, ventiliai uždaromi, po to periodiškai atidarinėjami kas 2-3 min. Taip pašalinamas susikaupęs oras. Baigus užpildyti grąžinimo vamzdyną, atidaromos sklendės jungtyje ir analogišku būdu užpildomas tiekimo vamzdynas. Užpildžius visą ruožą, per 2-3 valandas, periodiškai atidarant oro išleidimo ventilius, baigiamas pašalinti sistemoje susikaupęs oras. Užpildžius magistralinius tinklus, užpildomi skirstomieji ir kvartaliniai tinklai, po to - atšakos į pastatus.

Kita paleidimo operacija - sandarumo ir atsparumo išbandymai, kurie vykdomi visuose ruožuose. Po to vamzdynai plaunami. Taip pašalinamas purvas, patekęs i vamzdynus montavimo ar remonto darbų metu.

Plaunama dviem etapais. Pirmojo etapo metu vamzdynas plaunamas vandeniu iš vandentiekio linijos, kurio slėgis siekia iki 0,4 MPa. Nešvarus vanduo pašalinamas pro drenažo ventilius. Antrajame etape visi teršalai išplaunami vandeniu, kuris tiekiamas cirkuliaciniais siurbliais 3-7 m/s greičiu. Bendras vandens kiekis hidrauliniams bandymams ir plovimui sudaro apie 2-3 vamzdyno tūrius. Jei vandens cirkuliacinis greitis nedidelis, vamzdynai gerai neišplaunami. Siekiant sumažinti plovimui suvartojamo vandens kiekius ir geriau išvalyti vamzdynus, ypač didesnio nei 500 mm skersmens, atliekamas hidropneumatinis plovimas - kartu vandeniu ir suslėgtu iki 0,3 MPa oru. Suslėgtas oras gerai sumaišo vandenyje nuosėdas, smėlį ir suformuoja didesnį nešmenų transportavimo greitį. Nešmenys šalinami per atidarytus ventilius. Baigus plovimą vandens skaidrumas nustatomas laboratoriniais kontroliniais tyrimais. Po antro plovimo etapo tinklai užpildomi chemiškai valytu vandeniu, į kurį įleidžiama aktyvaus chloro dezinfekcijai (20-40 mg/l) ir laikoma 24 val. Po to vanduo išleidžiamas ir tinklai dar kartą plaunami geriamu vandeniu, pašildytu iki 70°C. Užpildžius šilumos tiekimo tinklus vandeniu ir paleidus ji cirkuliuoti, vanduo pradedamas šildyti stacionariais šildytuvais. Šildoma lėtai, vandens įšilimas tiekimo vamzdyne neturi viršyti 30oC/h. Šildant vandenį iki normalios naudojimo temperatūros, stebima ir tikrinama kompensatorių, atramų, armatūros, izoliacijos būklė. Nedideli defektai (nutekėjimai per ištuštinimo, oro išleidimo ventilius) šalinami šildymo procese, nes vėliau jie gali padidėti. Pašalinus defektus, vamzdynas paleidžiamas 72 valandų kontroliniam darbui, kurio metu toliau periodiškai išleidžiamas oras

Prieš paleidžiant dirbti šilumos punktus, įvadus, reikia išbandyti įrengimus ir vamzdynus. Hidraulinis bandymas vykdomas šilto meto laiku, kai patalpų oro temperatūra ne žemesnė kaip +5°C. Prieš bandymą šilumos punktai atjungiami nuo šilumos tinklų uždaromąja armatūra ir aklėmis, įdedant jas tarp flanšų už armatūros. Po hidraulinio bandymo šilumos punktas kartu su vietine sistema praplaunamas vandentiekio vandeniu,

kol vanduo visiškai praskaidrėja. Ypač svarbiose vietose, pvz., ten, kur vamzdynai kerta geležinkelį, jų būklė kiekvienais metais

tikrinama iškasus kontrolinį šulinį - šurfą. Surašomas vamzdyno techninės būklės aktas. Ar būtina apsaugoti vamzdynus nuo korozijos, kurią sukelia klaidžiojančios srovės, nustatoma taip:

priėmus eksploatuoti naują vamzdyną, pirmus šešis mėnesius matuojami klaidžiojančių srovių potencialų dydžiai. Pavojingomis šiuo požiūriu laikomos tos vamzdynų zonos, kuriose potencialų skirtumo poslinkis į neigiamą pusę yra ne mažesnis kaip 10 mV, palyginus su potencialu, kuris apytikriai lygus 0,55 V. Kokią įrengti vamzdynų apsaugą nuo korozijos dėl klaidžiojančių srovių - drenažinę arba katodinę, nustatoma bandymais.

6.9. Šilumos tiekimo sistemą eksploataciniai bandymai

Pagal bandymų rezultatus nustatomas elektrinės apsaugos tipas (drenažinis arba katodinis), anodinių įžeminimų įrengimo vietos, apsaugos veikimo zona, apsaugos įtakos gretimiems pastatams pobūdis išgalimumas įrengti bendrą apsaugą. Kai elektrinis drenažas neužtikrina vamzdynų apsaugos, tada pavojingos zonos ribose ir atskirose jos dalyse išlieka anodinės zonos ir, be elektrinio drenažo, dar įrengiama ir katodinė apsauga.

Eksploatuojant elektrinės apsaugos įrengimus, periodiškai vykdomos jų techninės apžiūros, tikrinami įrengimų parametrai ir atliekami kontroliniai potencialų matavimai apsaugotame vamzdyne. Klaidžiojančių srovių potencialai matuojami kas 3 metai.

Norint surasti išorinės arba vidinės korozijos pažeistus vamzdynų ruožus, kiekvienais metais vasarą išbandomas visų vamzdynų hermetiškumas ir stiprumas. Bandymai atliekami stacionarinių šilumos šaltinių siurbliais arba pervežamais siurbliais - presais. Vandens temperatūra bandymų metu neturi viršyti 45°C,bandomasis slėgis tiekimo ir grąžinimo vamzdynuose, kai ds = 1000 mm ir mažesnis, turi būti atitinkamai 3,3 ir 2,8 MPa, kai ds = 1200 mm - 3,0 ir 2,8 MPa, kai ds = 1400 mm - 2,8 ir 2,5 MPa; slėgio išlaikymo trukmė - 3 valandos.

Temperatūrinių bandymų tikslas - patikrinti šiluminių įrengimų atsparumą temperatūrinių deformacijų sąlygomis. Kartu patikrinama faktinė riebokšlinių kompensatorių galia. Ruošiantis bandymams, apžiūrimi riebokšliniai kompensatoriai, flanšiniai sujungimai, atramos ir kiti sujungimai, šalinami visi trūkumai.

Bandymų metu tiekimo vamzdyne palaikoma apskaičiuotoji vandens temperatūra, o grąžinimo linijoje - ne aukštesnė kaip 90°C. Tokia vandens temperatūra išlaikoma ne mažiau kaip 1 valandą. Slėgis visuose šilumos tinklų taškuose turi būti toks, kad neužvirtų vanduo, bet ne didesnis už nustatytą eksploatacinį.

Riebokšlinių kompresorių galia patikrinama bandymo metu lyginant jų maksimalius faktinius poslinkius su projektiniais.

Bandymų metu kruopščiai stebima visa šiluminė trasa, ypač pėsčiųjų ir transporto judėjimo vietose ir bekanalio paklojimo ruožuose. Staigus papildymui reikalingo vandens kiekio padidėjimas hidraulinių arba temperatūrinių bandymų metu yra signalas nutraukti bandymus ir kartu sumažinti šilumos tinkluose slėgį ir temperatūrą. Užbaigus hidraulinį ir temperatūrinį bandymus, surašomas aktas apie bandymo rezultatus. Remiantis vamzdyno būklės išorinės apžiūros, temperatūrinių ir hidraulinių bandymų aktais, sudaromi šiluminės trasos atskirų ruožų einamojo ir kapitalinio remonto planai.

6.10. Šilumos tiekimo sistemų remontas Šilumos tinklų darbo procese neišvengiamai dėl įvairių priežasčių genda vamzdžių įrengimai, armatūra. Nuo to, kaip greitai bus surastas pažeidimas ir likviduotas gedimas, priklauso visos šilumos tiekimo sistemos darbo kokybė, nes atjungiant ir remontuojant pažeistus elementus dažnai reikia nutraukti šilumos tiekimą vartotojams. Dėl to ypač svarbu racionaliai organizuoti avarinius atstatymo darbus. Nuosekli avarinių atstatymo darbų eiga tokia: 1. Pažeidimo suradimas ir lokalizavimas. 2. Nepažeistų magistralės ruožų normalaus darbo režimo atstatymas. 3. Pažeistos vietos remontas. 4. Ruožo prijungimas ir šilumos tiekimo atnaujinimas atjungtiems vartotojams. Laikas, reikalingas šiems darbams atlikti, priklauso nuo pažeisto vamzdžio skersmens ir trunka nuo 7 iki 10 valandų. Po remonto vamzdynai kruopščiai apžiūrimi iš išorės, atliekama kamerose esančių mazgų, kompensatorių ir armatūros techninė apžiūra, be to, jie 6 valandas bandomi hidrauliškai slėgiu, kuris yra 1,25 didesnis už eksploatacinį slėgį (tiekimo vamzdynuose eksploatacinis slėgis yra 1,6 MPa). Be to, vamzdynai bandomi norminei temperatūrai. Šio bandymo metu tikrinama kompensatorių galia, vamzdynų ir statybinių konstrukcijų atsparumas temperatūrinėms deformacijoms.