Классификация систем теплоснабжения. Виды и способы теплоснабжения. Разновидности централизованных систем теплоснабжения

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВСТУПЛЕНИЕ

На сегодняшний день политика энергосбережения является приоритетным направлением развития систем энерго- и теплоснабжения. Фактически на каждом государственном предприятии составляются, утверждаются и воплощаются в жизнь планы энергосбережения и повышения энергоэффективности предприятий, цехов и пр..

Система теплоснабжения страны довольно велика и громоздка, потребляет колоссальные объемы энергии и при этом происходят не менее колоссальные потери тепла и энергии.

Рассмотрим что из себя представляет система теплоснабжения, где происходят наибольшие потери и какие комплексы энергосберегающих мероприятий можно применить для увеличения «КПД» этой системы.

1. СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Теплоснабжение - снабжение теплом жилых, общественных и промышленных зданий (сооружений) для обеспечения коммунально-бытовых (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение) и технологических нужд потребителей.

В большинстве случаев теплоснабжение - это создание комфортной среды в помещении - дома, на работе или в общественном месте. Теплоснабжение включает в себя также подогрев водопроводной воды и воды в плавательных бассейнах, обогрев теплиц и т.д.

Расстояние, на которое транспортируется тепло в современных системах централизованного теплоснабжения, достигает нескольких десятков км. Развитие систем теплоснабжения характеризуется повышением мощности источника тепла и единичных мощностей установленного оборудования. Тепловые мощности современных ТЭЦ достигают 2 -- 4 Ткал/ч, районных котельных 300 -- 500 Гкал/ч. В некоторых системах теплоснабжения осуществляется совместная работа нескольких источников тепла на общие тепловые сети, что повышает надёжность, манёвренность и экономичность теплоснабжения.

Нагретая в котельной вода может циркулировать непосредственно в системе отопления.

Горячая вода нагревается в теплообменнике системы горячего водоснабжения (ГВС) до более низкой температуры, порядка 50-60 °С. Температура обратной воды может оказаться важным фактором защиты котла. Теплообменник не только передает тепло от одного контура другому, но и эффективно справляется с перепадом давлений, который существует между первым и вторым контурами.

Необходимая температура подогрева пола (30 °С) может быть получена путем регулирования температуры циркулирующей горячей воды. Перепад температур может быть также достигнут при использовании трехходового клапана, смешивающего в системе горячую воду с обратной.

Регулирование отпуска тепла в системах теплоснабжения (суточное, сезонное) осуществляется как в источнике тепла, так и в теплопотребляющих установках. В водяных системах теплоснабжения обычно производится так называемое центральное качественное регулирование подачи тепла по основному виду тепловой нагрузки -- отоплению или по сочетанию двух видов нагрузки -- отопления и горячего водоснабжения. Оно заключается в изменении температуры теплоносителя, подаваемого от источника теплоснабжения в тепловую сеть, в соответствии с принятым температурным графиком (то есть зависимостью требуемой температуры воды в сети от температуры наружного воздуха). Центральное качественное регулирование дополняется местным количественным в тепловых пунктах; последнее наиболее распространено при горячем водоснабжении и обычно осуществляется автоматически. В паровых системах теплоснабжения в основном производится местное количественное регулирование; давление пара в источнике теплоснабжения поддерживается постоянным, расход пара регулируется потребителями.

1.1 Состав системы теплоснабжения

Система теплоснабжения состоит из следующих функциональных частей:

1) источник производства тепловой энергии (котельная, ТЭЦ, гелиоколлектор, устройства для утилизации тепловых отходов промышленности, установки для использования тепла геотермальных источников);

2) транспортирующие устройства тепловой энергии к помещениям (тепловые сети);

3) теплопотребляющие приборы, которые передают тепловую энергию потребителю (радиаторы отопления, калориферы).

1.2 Классификация систем теплоснабжения

По месту выработки теплоты системы теплоснабжения делятся на:

1) централизованные (источник производства тепловой энергии работает на теплоснабжение группы зданий и связан транспортными устройствами с приборами потребления тепла);

2) местные (потребитель и источник теплоснабжения находятся в одном помещении или в непосредственной близости).

Основные преимущества централизованного теплоснабжения перед местным -- значительное снижение расхода топлива и эксплуатационных затрат (например, за счёт автоматизации котельных установок и повышения их кпд); возможность использования низкосортного топлива; уменьшение степени загрязнения воздушного бассейна и улучшение санитарного состояния населённых мест. В системах местного теплоснабжения источниками тепла служат печи, водогрейные котлы, водонагреватели (в том числе солнечные) и т. п.

По роду теплоносителя системы теплоснабжения делятся на:

1) водяные (с температурой до 150 °С);

2) паровые (под давлением 7--16 ат).

Вода служит в основном для покрытия коммунально-бытовых, а пар -- технологических нагрузок. Выбор температуры и давления в системах теплоснабжения определяется требованиями потребителей и экономическими соображениями. С увеличением дальности транспортирования тепла возрастает экономически оправданное повышение параметров теплоносителя.

По способу подключения системы отопления к системе теплоснабжения последнии делятся на:

1) зависимые (теплоноситель, нагреваемый в теплогенераторе и транспортируемый по тепловым сетям, поступает непосредственно в теплопотребляющие приборы);

2) независимые (теплоноситель, циркулирующий по тепловым сетям, в теплообменнике нагревает теплоноситель, циркулирующий в системе отопления). (Рис.1)

В независимых системах установки потребителей гидравлически изолированы от тепловой сети. Такие системы применяются преимущественно в крупных городах -- в целях повышения надёжности теплоснабжения, а также в тех случаях, когда режим давления в тепловой сети недопустим для тепло-потребляющих установок по условиям их прочности или же когда статическое давление, создаваемое последними, неприемлемо для тепловой сети (таковы, например, системы отопления высотных зданий).

По способу присоединения системы горячего водоснабжения к системе теплоснабжения:

1) закрытая;

2) открытая.

В закрытых системах на горячее водоснабжение поступает вода из водопровода, нагретая до требуемой температуры водой из тепловой сети в теплообменниках, установленных в тепловых пунктах. В открытых системах вода подаётся непосредственно из тепловой сети (непосредственный водоразбор). Утечка воды из-за неплотностей в системе, а также её расход на водоразбор компенсируются дополнительной подачей соответствующего количества воды в тепловую сеть. Для предотвращения коррозии и образования накипи на внутренней поверхности трубопровода вода, подаваемая в тепловую сеть, проходит водоподготовку и деаэрацию. В открытых системах вода должна также удовлетворять требованиям, предъявляемым к питьевой воде. Выбор системы определяется в основном наличием достаточного кол-ва воды питьевого качества, её коррозионными и накипеобразующими свойствами.

По числу трубопроводов, используемых для переноса теплоносителя, различают системы теплоснабжения:

1) однотрубные;

2) двухтрубные;

3) многотрубные.

Однотрубные системы применяют в тех случаях, когда теплоноситель полностью используется потребителями и обратно не возвращается (например, в паровых системах без возврата конденсата и в открытых водяных системах, где вся поступающая от источника вода разбирается на горячее водоснабжение потребителей).

В двухтрубных системах теплоноситель полностью или частично возвращается к источнику тепла, где он подогревается и восполняется.

Многотрубные системы устраивают при необходимости выделения отдельных видов тепловой нагрузки (например, горячего водоснабжения), что упрощает регулирование отпуска тепла, режим эксплуатации и способы присоединения потребителей к тепловым сетям.

1.3 Виды потребителей тепла

Потребителями тепла системы теплоснабжения являются:

1) теплоиспользующие санитарно-технические системы зданий (системы отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, горячего водоснабжения);

2) технологические установки.

Использование нагретой воды для отопления помещений - дело совершенно обычное. При этом применяются самые различные методы переноса энергии воды для создания комфортной среды в помещении. Один из самых распространенных - использование радиаторов отопления.

Альтернативой радиаторам отопления служит подогрев пола, когда отопительные контуры расположены под полом. Контур подогрева пола обычно подключен к контуру радиатора отопления.

Вентиляция - фанкойл, подающий горячий воздух в помещение, обычно используется в общественных зданиях. Часто применяют комбинацию отопительных устройств, например, радиаторов отопления и подогрева пола или радиаторов отопления и вентиляции.

Горячая водопроводная вода стала частью повседневной жизни и ежедневных потребностей. Поэтому установка для горячего водоснабжения должна быть надежной, гигиеничной и экономичной.

По режиму потребления тепла в течение года различают две группы потребителей:

1) сезонные, нуждающиеся в тепле только в холодный период года (например, системы отопления);

2) круглогодичные, нуждающиеся в тепле весь год (системы горячего водоснабжения).

В зависимости от соотношения и режимов отдельных видов теплопотребления различают три характерные группы потребителей:

1) жилые здания (характерны сезонные расходы тепла на отопление и вентиляцию и круглогодичный -- на горячее водоснабжение);

2) общественные здания (сезонные расходы тепла на отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха);

3) промышленные здания и сооружения, в том числе сельскохозяйственные комплексы (все виды теплопотребления, количественное отношение между которыми определяется видом производства).

теплообменник централизованный теплоснабжение

2. ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЕ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ

2.1 Централизованное теплоснабжение

Централизованное теплоснабжение является экологически безопасным и надежным способом обеспечения теплом. Системы централизованного теплоснабжения распределяют горячую воду или, в некоторых случаях, пар из центральной котельной между многочисленными зданиями. Очень широк выбор источников, которые служат для получения тепла, включая сжигание нефти и природного газа или использование геотермальных вод. Использование тепла от низкотемпературных источников, например, геотермального тепла, возможно при применении теплообменников и тепловых насосов. Возможность использования неутилизированного тепла промышленных предприятий, излишков тепла от переработки отходов, промышленных процессов и канализации, целевых теплоцентралей или теплоэлектростанций в централизованном теплоснабжении, позволяет осуществить оптимальный выбор источника тепла с точки зрения и энергетической эффективности. Таким образом вы оптимизируете издержки и защищаете окружающую среду.

Горячая вода из котельной подается в теплообменник, который отделяет производственную площадку от распределительных трубопроводов сети центрального теплоснабжения. Затем тепло распределяется между конечными потребителями и через подстанции подается в соответствующие здания. В каждую из этих подстанций обычно входит по одному теплообменнику для отопления помещений и для горячего водоснабжения.

Существует несколько причин установки теплообменников для разделения теплоцентрали и сети центрального теплоснабжения. Там, где существуют значительные разности давлений и температур, которые могут нанести серьезный ущерб оборудованию и собственности, теплообменник может предохранить чувствительное отопительное и вентиляционное оборудование от попадания в них загрязненных или вызывающих коррозию сред. Еще одна важная причина разделения котельной, распределительной сети и конечных потребителей состоит в четком определении функций каждого компонента системы.

В теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) тепло и электричество производятся одновременно, причем побочным продуктом является тепло. Тепло обычно применяется в системах центрального теплоснабжения, что ведет к повышению энергоэффективности и экономичности. Степень использования энергии, получаемой от сгорания топлива, составит 85-90 %. Эффективность будет выше на 35 - 40 %, чем в случае раздельного производства тепла и электроэнергии.

В ТЭЦ сжигание топлива разогревает воду, которая превращается в пар высокого давления и высокой температуры. Пар приводит в действие турбину, соединенную с генератором, производящим электроэнергию. После турбины пар конденсируется в теплообменнике. Тепло, выделенное в ходе этого процесса, затем подается в трубы центрального теплоснабжения и распределяется между конечными потребителями.

Для конечного потребителя централизованное теплоснабжение означает бесперебойное получение энергии. Система централизованного теплоснабжения более удобна и эффективна, чем небольшие индивидуальные системы отопления домов. Современные технологии сжигания топлива и очистки выбросов снижают негативное воздействие на окружающую среду.

В многоквартирных домах или других зданиях, отапливаемых центральными тепловыми пунктами, главным требованием является отопление, горячее водоснабжение, вентиляция и подогрев пола для большого количества потребителей при минимальных затратах энергии. Используя качественное оборудование в системе теплоснабжения, можно снизить общие расходы.

Другой очень важной задачей теплообменников в централизованном теплоснабжении является обеспечение безопасности внутренней системы путем отделения конечных потребителей от распределительной сети. Это необходимо из-за значительной разницы в величинах температур и давления. В случае аварии риск затопления может быть также сведен к минимуму.

В центральных тепловых пунктах часто встречается двухступенчатая схема подключения теплообменников (Рис.2, А). Такое подключение означает максимальное использование тепла и низкую температуру обратной воды при использовании системы горячего водоснабжения. Оно особенно выгодно при работе с теплоэлектроцентралью, где желательна низкая температура обратной воды. Данный тип подстанции может легко обеспечить теплоснабжение до 500 квартир, а иногда и более.

А) Двухступенчатое подключение Б) Параллельное подключение

Рисунок 2 - Схема подключения теплообменников

Параллельное подключение теплообменника ГВС (Рис.2, Б) менее сложно, чем двухступенчатое подключение, и может применяться при любом размере установки, которая не нуждается в низкой температуре обратной воды. Такое подключение обычно применяется для небольших и средних тепловых пунктов с нагрузкой приблизительно до 120 кВт. Схема присоединения водоподогревателей горячего водоснабжения в соответствии с СП 41-101-95.

Большинство систем централизованного теплоснабжения выдвигают высокие требования к установленному оборудованию. Оборудование должно быть надежным и гибким, обеспечивая необходимую безопасность. В некоторых системах оно должно также соответствовать очень высоким санитарно-гигиеническим стандартам. Еще один важный фактор в большинстве систем - это низкие эксплуатационные расходы.

Однако в нашей стране система централизованного теплоснабжения находится в плачевном состоянии:

1) техническая оснащенность и уровень технологических решений при строительстве тепловых сетей соответствуют состоянию 1960-х годов, в то время как резко увеличились радиусы теплоснабжения, и произошел переход на новые типоразмеры диаметров труб;

2) качество металла теплопроводов, теплоизоляция, запорная и регулировочная арматура, конструкции и прокладка теплопроводов значительно уступает зарубежным аналогам, что приводит к большим потерям тепловой энергии в сетях;

3) плохие условия теплогидроизоляции теплопроводов и каналов тепловых сетей способствовали повышению повреждаемости подземных теплопроводов, что привело к серьезным проблемам замены оборудования тепловых сетей;

4) отечественное оборудование крупных ТЭЦ соответствует среднему зарубежному уров ню 1980-х годов, и в настоящее время паротурбинные ТЭЦ характеризуются высокой аварийностью, так как практически половина установленной мощности турбин выработала расчетный ресурс;

5) на действующих угольных ТЭЦ отсутствуют системы очистки дымовых газов от NOх и SOх, а эффективность улавливания твердых частиц часто не достигает требуемых значений;

6) конкурентоспособность СЦТ на современном этапе можно обеспечить только внедрением специально новых технических решений, как по структуре систем, так и по схемам, оборудованию энергоисточников и тепловых сетей.

2.2 Эффективность систем централизованного теплоснабжения

Одним из важнейших условий нормальной работы системы теплоснабжения является создание гидравлического режима, обеспечивающего давления в тепловой сети достаточные для создания в теплопотребляющих установках расходов сетевой воды в соответствии с заданной тепловой нагрузкой. Нормальная работа систем теплопотребления суть обеспечение потребителей тепловой энергией соответствующего качества, и заключается для энергоснабжающей организации в выдерживании параметров режима теплоснабжения на уровне, регламентируемом Правилами Технической Эксплуатации (ПТЭ) электростанций и сетей РФ, ПТЭ тепловых энергоустановок. Гидравлический режим определяется характеристиками основных элементов системы теплоснабжения.

В процессе эксплуатации в действующей системе централизованного теплоснабжения из-за изменения характера тепловой нагрузки, подключения новых теплопотребителей, увеличения шероховатости трубопроводов, корректировки расчетной температуры на отопление, изменения температурного графика отпуска тепловой энергии (ТЭ) с источника ТЭ происходит, как правило, неравномерная подача тепла потребителям, завышение расходов сетевой воды и сокращение пропускной способности трубопроводов.

В дополнение к этому, как правило, существуют проблемы в системах теплопотребления. Такие как, разрегулированность режимов теплопотребления, разукомплектованность элеваторных узлов, самовольное нарушение потребителями схем присоединения (установленных проектами, техническими условиями и договорами). Указанные проблемы систем теплопотребления проявляются, в первую очередь, в разрегулированности всей системы, характеризующейся повышенными расходами теплоносителя. Как следствие - недостаточные (из-за повышенных потерь давления) располагаемые напоры теплоносителя на вводах, что в свою очередь приводит к желанию абонентов обеспечить необходимый перепад посредством слива сетевой воды из обратных трубопроводов для создания хотя бы минимальной циркуляции в отопительных приборах (нарушения схем присоединения и т.п.), что приводит к дополнительному увеличению расхода и, следовательно, к дополнительным потерям напора, и к появлению новых абонентов с пониженными перепадами давления и т.д. Происходит «цепная реакция» в направлении тотальной разрегулировки системы.

Все это оказывает негативное влияние на всю систему теплоснабжения и на деятельность энергоснабжающей организации: невозможность соблюдения температурного графика; повышенная подпитка системы теплоснабжения, а при исчерпании производительности водоподготовки - вынужденная подпитка сырой водой (следствие - внутренняя коррозия, преждевременный выход из строя трубопроводов и оборудования); вынужденное увеличение отпуска тепловой энергии для сокращения числа жалоб населения; увеличение эксплуатационных затрат в системе транспорта и распределения тепловой энергии.

Необходимо указать, что в системе теплоснабжения всегда имеет место взаимосвязь установившихся тепловых и гидравлических режимов. Изменение потокораспределения (его абсолютной величины включительно) всегда меняет условие теплообмена, как непосредственно на подогревательных установках, так и в системах теплопотребления. Результатом не нормальной работы системы теплоснабжения является, как правило, высокая температура обратной сетевой воды.

Следует отметить, что температура обратной сетевой воды на источнике тепловой энергии является одной из основных режимных характеристик, предназначенной для анализа состояния оборудования тепловых сетей и режимов работы системы теплоснабжения, а также для оценки эффективности мероприятий, проводимых организациями, эксплуатирующими тепловые сети, с целью повышения уровня эксплуатации системы теплоснабжения. Как правило, в случае разрегулировки системы теплоснабжения, фактическое значение данной температуры существенно отличается от своего нормативного, расчетного для данной системы теплоснабжения значения.

Таким образом, при разрегулировке системы теплоснабжения температура сетевой воды, как один из основных показателей режима отпуска и потребления тепловой энергии в системе теплоснабжения, оказывается: в подающем трубопроводе практически во всех интервалах отопительного сезона характеризуется пониженными значениями; температура обратной сетевой воды, несмотря на это, характеризуется повышенными значениями; перепад температур в подающих и обратных трубопроводах, а именно этот показатель (наряду с удельным расходом сетевой воды на присоединенную тепловую нагрузку) характеризует уровень качества потребления тепловой энергии, занижен по сравнению с требуемыми значениями.

Следует отметить еще один аспект, связанный с увеличением относительно расчетного значения расхода сетевой воды на тепловой режим систем теплопотребления (отопления, вентиляции). Для непосредственного анализа целесообразно воспользоваться зависимостью, которая определяет в случае отклонения действительных параметров и конструктивных элементов системы теплоснабжения от расчетных, отношение действительного расхода тепловой энергии в системах теплопотребления к его расчетному значению.

В качестве общих тенденций, необходимо указать, что, во-первых, увеличение расхода сетевой воды в n раз не вызывает соответствующего этому числу увеличения расхода тепловой энергии, то есть коэффициент расхода теплоты отстает от коэффициента расхода сетевой воды. Во-вторых, при уменьшении расхода сетевой воды подача теплоты в местную систему теплопотребления уменьшается тем быстрее, чем меньше фактический расход сетевой воды по сравнению с расчетным.

Таким образом, системы отопления и вентиляции весьма слабо реагируют на перерасход сетевой воды. Так, увеличение расхода сетевой воды на эти системы относительно расчетного значения на 50% вызывает увеличение теплопотребления только на 10%.

Точка на рис.3 с координатами (1;1) отображает расчетный, фактически достижимый режим работы системы теплоснабжения после проведения наладочных мероприятий. Под фактически достижимым режимом работы подразумевается такой режим, который характеризуется существующим положением конструктивных элементов системы теплоснабжения, тепловыми потерями зданиями и сооружениями и определяющимся суммарным расходом сетевой воды на выводах источника тепловой энергии, необходимым для обеспечения заданной тепловой нагрузки при существующем графике отпуска тепловой энергии.

Также следует отметить, что увеличенный расход сетевой воды, ввиду ограниченного значения пропускной способности тепловых сетей, приводит к уменьшению необходимых для нормальной работы теплопотребляющего оборудования значений располагаемых напоров на вводах потребителей. Следует отметить, что потери напора по тепловой сети определяются квадратичной зависимостью от расхода сетевой воды.

То есть, при увеличении фактического расхода сетевой воды GФ в 2 раза относительно расчетного значения GР потери напора по тепловой сети увеличиваются в 4 раза, что может привести к недопустимо малым располагаемым напорам на тепловых узлах потребителей и, следовательно, к недостаточному теплоснабжению этих потребителей, что может вызывать несанкционированный слив сетевой воды для создания циркуляции (самовольному нарушению потребителями схем присоединения и т.п.)

Дальнейшее развитие такой системы теплоснабжения по пути увеличения расхода теплоносителя, во-первых, потребует замены головных участков теплопроводов, дополнительной установки сетевых насосных агрегатов, увеличения производительности водоподготовки и т.п., во-вторых, ведет к еще большему увеличению дополнительных издержек - расходов на компенсацию электроэнергии, подпиточной воды, потерь тепловой энергии.

Таким образом, технически и экономически более обоснованным представляется развитие такой системы за счет улучшения ее качественных показателей - повышения температуры теплоносителя, перепадов давления, увеличения перепада температур (теплосъема), что невозможно без кардинального сокращения расходов теплоносителя (циркуляционного и на подпитку) в системах теплопотребления и, соответственно, во всей системе теплоснабжения.

Таким образом, главным мероприятием, которое может быть предложено для оптимизации такой системы теплоснабжения, является наладка гидравлического и теплового режима системы теплоснабжения. Техническая сущность данного мероприятия заключается в установлении потокораспределения в системе теплоснабжения исходя из расчетных (т.е. соответствующих присоединенной тепловой нагрузке и выбранному температурному графику) расходов сетевой воды для каждой системы теплопотребления. Это достигается установкой на вводах в системы теплопотребления соответствующих дросселирующих устройств (авторегуляторов, дроссельных шайб, сопел элеваторов), расчет которых производится исходя из расчетного перепада давлений на каждом вводе, который рассчитывается исходя из гидравлического и теплового расчета всей системы теплоснабжения.

Следует отметить, что создание нормального режима функционирования такой системы теплоснабжения не ограничивается только проведением наладочных мероприятий, необходимо также проведение работ по оптимизации гидравлического режима системы теплоснабжения.

Режимная наладка охватывает основные звенья системы централизованного теплоснабжения: водоподогревательную установку источника теплоты, центральные тепловые пункты (при наличии таковых), тепловую сеть, контрольно-распределительные пункты (при наличии), индивидуальные тепловые пункты и местные системы теплопотребления.

Наладка начинается с обследования системы централизованного теплоснабжения. Проводится сбор и анализ исходных данных по фактическим эксплуатационным режимам работы системы транспорта и распределения тепловой энергии, сведений по техническому состоянию тепловых сетей, степени оснащённости источника теплоты, тепловых сетей и абонентов коммерческими и технологическими средствами измерения. Анализируются применяемые режимы отпуска тепловой энергии, выявляются возможные дефекты проекта и монтажа, подбирается информация для анализа характеристики системы. Проводится анализ эксплуатационной (статистической) информации (ведомостей учета параметров теплоносителя, режимов отпуска и потребления энергии, фактических гидравлических и тепловых режимов тепловых сетей) при различных значениях температуры наружного воздуха в базовые периоды, полученной по показаниям штатных СИ, а также проводится анализ отчетов специализированных организаций.

Параллельно разрабатывается расчетная схема тепловых сетей. Создается математическая модель системы теплоснабжения на базе расчетного комплекса ZuluThermo, разработки Политерм (г. С-Петербург), способного моделировать фактический тепловой и гидравлический режим работы системы теплоснабжения.

Необходимо указать, что существует достаточно распространенный подход, который заключается в максимальном снижении финансовых затрат, связанных с разработкой мероприятий по наладке и оптимизации системы теплоснабжения, а именно - затраты ограничиваются приобретением специализированного программного комплекса.

«Подводным камнем» при таком подходе является достоверность исходных данных. Математическая модель системы теплоснабжения, созданная на основе недостоверных исходных данных по характеристикам основных элементов системы теплоснабжения, оказывается, как правило, неадекватной действительности.

2.3 Энергосбережение в системах ЦТ

В последнее время имеют место критические замечания по поводу централизованного теплоснабжения на базе теплофикации - совместной выработки тепловой и электрической энергии. Как основные недостатки отмечаются большие теплопотери в трубопроводах при транспорте тепла, снижение качества теплоснабжения из-за несоблюдения температурного графика и требуемых напоров у потребителей. Предлагается переходить на децентрализованное, автономное теплоснабжение от автоматизированных котельных, в том числе и расположенных на крышах зданий, обосновывая это меньшей стоимостью и отсутствием необходимости прокладки теплопроводов. Но при этом, как правило, не учитывается, что подключение тепловой нагрузки к котельной лишает возможности выработки дешевой электроэнергии на тепловом потреблении. Поэтому эта часть невыработанной электроэнергии должна замещаться производством ее по конденсационному циклу, КПД которого в 2-2,5 раза ниже, чем по теплофикационному. Следовательно, и стоимость электроэнергии, потребляемой зданием, теплоснабжение которого осуществляется от котельной, должна быть выше, чем у здания, подключенного к теплофикационной системе теплоснабжения, а это вызовет резкое увеличение эксплуатационных расходов.

С. А. Чистович на юбилейной конференции "75 лет теплофикации в России", проходившей в Москве в ноябре 1999 г., предложил, чтобы домовые котельные дополняли централизованное теплоснабжение, выполняя роль пиковых источников тепла, где недостающая пропускная способность сетей не позволяет осуществлять качественное снабжение теплом потребителей. При этом как бы сохраняется теплофикация и повышается качество теплоснабжения, но от этого решения веет стагнацией и безысходностью. Необходимо, чтобы централизованное теплоснабжение полностью выполняло свои функции. Ведь в теплофикации есть свои мощные пиковые котельные, и очевидно, что одна такая котельная будет экономичней сотен мелких, а если недостаточна пропускная способность сетей, то надо перекладывать сети или отсекать эту нагрузку от сетей, чтобы она не нарушала качество теплоснабжения других потребителей.

Большого успеха в теплофикации добилась Дания, которая, несмотря на низкую концентрацию тепловой нагрузки на 1 м2 площади поверхности, опережает нас по охвату теплофикацией на душу населения. В Дании проводится специальная государственная политика по предпочтению подключения к централизованному теплоснабжению новых потребителей тепла. В Западной Германии, например в г. Манхейме, быстрыми темпами развивается централизованное теплоснабжение на базе теплофикации. В Восточных землях, где, ориентируясь на нашу страну, также широко применялась теплофикация, несмотря на отказ от панельного домостроения, от ЦТП в жилых микрорайонах, оказавшимися неэффективными в условиях рыночной экономики и западного образа жизни, продолжает развиваться область централизованного теплоснабжения на базе теплофикации как наиболее экологически чистая и экономически выгодная.

Все сказанное свидетельствует о том, что на новом этапе мы должны не потерять свои передовые позиции в области теплофикации, а для этого необходимо выполнить модернизацию системы централизованного теплоснабжения, чтобы повысить ее привлекательность и эффективность.

Все плюсы совместной выработки тепла и электрической энергии относились на сторону электроэнергии, централизованное теплоснабжение финансировалось по остаточному принципу - порой ТЭЦ уже была построена, а тепловые сети еще не подведены. В результате создавались теплопроводы низкого качества с плохой изоляцией и неэффективным дренажом, подключение потребителей тепла к тепловым сетям осуществлялось без автоматического регулирования нагрузки, в лучшем случае с применением гидравлических регуляторов стабилизации расхода теплоносителя очень низкого качества.

Это вынуждало выполнять отпуск тепла от источника по методу центрального качественного регулирования (путем изменения температуры теплоносителя в зависимости от наружной температуры по единому графику для всех потребителей с постоянной циркуляцией в сетях), что приводило к значительному перерасходу тепла потребителями из-за различий их режима эксплуатации и невозможности совместной работы нескольких источников тепла на единую сеть для осуществления взаимного резервирования. Отсутствие или неэффективность действия регулировочных устройств в местах подключения потребителей к тепловым сетям вызвало также перерасход объема теплоносителя. Это приводило к росту температуры обратной воды до такой степени, что появлялась опасность выхода из строя станционных циркуляционных насосов и это вынуждало снижать отпуск тепла на источнике, нарушая температурный график даже в условиях достаточной мощности.

В отличие от нас, в Дании, например, все выгоды теплофикации в первые 12 лет отдаются на сторону тепловой энергии, а затем делятся пополам с электрической энергией. В результате Дания оказалась первой страной, где были изготовлены предварительно изолированные трубы для бесканальной прокладки с герметичным покровным слоем и автоматической системой обнаружения утечек, что резко снизило потери тепла при его транспортировке. В Дании впервые были изобретены бесшумные, безопорные циркуляционные насосы "мокрого хода", приборы учета тепла и эффективные системы авторегулирования тепловой нагрузки, что позволило сооружать непосредственно в зданиях у потребителей автоматизированные индивидуальные тепловые пункты (ИТП) с автоматическим регулированием подачи и учета тепла в местах его использования.

Поголовная автоматизация всех потребителей тепла позволила: отказаться от качественного метода центрального регулирования на источнике тепла, вызывающего нежелательные температурные колебания в трубопроводах теплосети; снизить максимальные параметры температуры воды до 110-1200С; обеспечить возможность работы нескольких источников тепла, включая мусоросжигательные заводы, на единую сеть с наиболее эффективным использованием каждого.

Температура воды в подающем трубопроводе тепловых сетей меняется в зависимости от уровня установившейся температуры наружного воздуха тремя ступенями: 120-100-80°С или 100-85-70°С (намечается тенденция к еще большему снижению этой температуры). А внутри каждой ступени, в зависимости от изменения нагрузки или отклонения наружной температуры, меняется расход циркулирующего в тепловых сетях теплоносителя по сигналу фиксируемой величины перепада давлений между подающим и обратным трубопроводами - если перепад давлений снижается ниже заданного значения, то на станциях включаются последующие теплогенерирующие и насосные установки. Теплоснабжающие компании гарантируют каждому потребителю заданный минимальный уровень перепада давлений в подводящих сетях.

Подключение потребителей проводится через теплообменники, причем, на наш взгляд, применяется избыточное количество ступеней подключения, что вызвано, видимо, границами владений собственностью. Так, была продемонстрирована следующая схема подключения: к магистральным сетям с расчетными параметрами в 125°С, находящимся в ведении производителя энергии, через теплообменник, после которого температура воды в подающем трубопроводе снижается до 120°С, подключаются разводящие сети, находящиеся в муниципальной собственности.

Уровень поддержания этой температуры задается электронным регулятором, воздействующем на клапан, устанавливаемый на обратном трубопроводе первичного контура. Во вторичном контуре циркуляция теплоносителя осуществляется насосами. Присоединение к этим разводящим сетям местных систем отопления и горячего водоснабжения отдельных зданий выполняется через самостоятельные теплообменники, устанавливаемые в подвалах этих зданий с полным набором приборов регулирования и учета тепла. Причем регулирование температуры воды, циркулирующей в местной системе отопления, выполняется по графику в зависимости от изменения температуры наружного воздуха. В расчетных условиях максимальная температура воды достигает 95°С, в последнее время наблюдается тенденция ее снижения до 75-70°С, максимальное значение температуры обратной воды, соответственно, 70 и 50°С.

Подключение тепловых пунктов отдельных зданий выполняется по стандартным схемам с параллельным присоединением емкостного водонагревателя горячего водоснабжения либо по двухступенчатой схеме с использованием потенциала теплоносителя из обратного трубопровода после водонагревателя отопления с применением скоростных теплообменников горячего водоснабжения, при этом возможно использование напорного бака-аккумулятора горячей воды с насосом для зарядки бака. В контуре отопления для сбора воды при ее расширении от нагревания используются напорные мембранные баки, у нас большее применение имеют атмосферные расширительные баки, устанавливаемые в верхней точке системы.

Для стабилизации работы регулирующих клапанов на вводе в тепловой пункт обычно устанавливают гидравлический регулятор постоянства перепада давлений. А для выведения на оптимальный режим работы систем отопления с насосной циркуляцией и облегчения распределения теплоносителя по стоякам системы - "клапан-партнер" в виде балансового вентиля, позволяющего по замеренной на нем величине потерь давления выставить правильный расход циркулирующего теплоносителя.

В Дании не обращают особого внимания на увеличение расчетного расхода теплоносителя на тепловой пункт при включении нагрева воды на бытовые нужды. В Германии законодательно запрещено учитывать при подборе мощности тепла нагрузку на горячее водоснабжение, и при автоматизации тепловых пунктов принято, что при включении водонагревателя горячего водоснабжения и при заполнении бака-аккумулятора выключаются насосы, обеспечивающие циркуляцию в системе отопления, т. е. прекращается подача тепла на отопление.

В нашей стране также придается серьезное значение недопущению увеличения мощности источника тепла и расчетного расхода теплоносителя, циркулирующего в тепловой сети в часы прохождения максимума горячего водоснабжения. Но принятое в Германии для этой цели решение не может быть применено в наших условиях, поскольку у нас значительно выше соотношение нагрузок горячего водоснабжения и отопления, из-за большой величины абсолютного потребления бытовой воды и большей плотности заселения.

В соответствии с действующим в Украине СНиП 2.04.07-86* при выборе мощности источника тепла и при определении расчетного расхода теплоносителя для подбора диаметра трубопроводов тепловой сети учитывают среднечасовую за отопительный период нагрузку горячего водоснабжения. Поэтому при автоматизации тепловых пунктов потребителей применяют ограничение максимального расхода воды из тепловой сети при превышении заданного значения, определенного исходя из среднечасовой нагрузки ГВС. При теплоснабжении жилых микрорайонов это выполняется путем прикрытия клапана регулятора подачи тепла на отопление в часы прохождения максимума водопотребления. Задавая регулятору отопления некоторое завышение поддерживаемого графика температуры теплоносителя, возникающий при прохождении максимума водораздела недогрев в системе отопления компенсируется в периоды водоразбора ниже среднего (в пределах заданного расхода воды из тепловой сети - связанное регулирование).

Датчиком расхода воды, который является сигналом для ограничения, служит измеритель расхода воды, входящий в комплект теплосчетчика, установленного на вводе теплосети в ЦТП или ИТП. Регулятор перепада давлений на вводе не может служить ограничителем расхода, т. к. он обеспечвает заданный перепад давлений в условиях полного открытия клапанов регулятора отопления и горячего водоснабжения, установленных параллельно.

С целью повышения эффективности совместной выработки тепловой и электрической энергии и выравнивания максимума энергопотребления в Дании нашли широкое применение тепловые аккумуляторы, которые устанавливаются у источника. Нижняя часть аккумулятора соединена с обратным трубопроводом тепловой сети, верхняя через подвижный диффузор с подающим трубопроводом. При сокращении циркуляции в распределительных тепловых сетях происходит зарядка бака. При увеличении циркуляции излишний расход теплоносителя из обратного трубопровода поступает в бак, а горячая вода выдавливается из него. Необходимость теплоаккумуляторов возрастает в ТЭЦ с противодавленческими турбинами, в которых соотношение вырабатываемой электрической и тепловой энергии фиксировано.

Если расчетная температура воды, циркулирующей в тепловых сетях, ниже 100°С, то применяют баки-аккумуляторы атмосферного типа, при более высокой расчетной температуре в баках создается давление, обеспечивающее невскипание горячей воды.

Однако, установка термостатов вместе с измерителями теплового потока на каждый отопительный прибор ведет к почти двойному удорожанию системы отопления, а в однотрубной схеме, кроме того, увеличивается необходимая поверхность нагрева приборов до 15% и имеет место существенная остаточная теплоотдача приборов в закрытом положении термостата, что снижает эффективность авторегулирования. Поэтому альтернативой таким системам, особенно в недорогом муниципальном строительстве, являются системы пофасадного автоматического регулирования отопления - для протяженных зданий и центральные с коррекцией температурного графика по отклонению температуры воздуха в сборных каналах вытяжной вентиляции из кухонь квартир - для точечных зданий или зданий со сложной конфигурацией.

Однако надо иметь в виду, что при реконструкции существующих жилых зданий для установки термостатов необходимо со сваркой входить в каждую квартиру. В то же время при организации пофасадного авторегулирования достаточно врезать перемычки между пофасадными ветками секционных систем отопления в подвале и на чердаке, а для 9-этажных бесчердачных зданий массового строительства 60-70-х годов - только в подвале.

Следует отметить, что новое строительство в год не превышает по объему 1-2% сложившегося жилого фонда. Это свидетельствует о том, какое важное значение приобретает реконструкция существующих зданий с целью снижения затрат тепла на отопление. Однако все здания сразу автоматизировать невозможно, а в условиях, когда автоматизируются несколько зданий, реальная экономия не достигается, т. к. сэкономленный на автоматизированных объектах теплоноситель перераспределяется между неавтоматизированными. Отмеченное еще раз подтверждает, что необходимо опережающими темпами возводить КРП на существующих тепловых сетях, поскольку значительно легче автоматизировать одновременно все здания, питающиеся от одного КРП, чем от ТЭЦ, а другие уже созданные КРП не пропустят лишнее количество теплоносителя в свои распределительные сети.

Все вышеизложенное не исключает возможности подключения отдельных зданий к котельным при соответствующем технико- экономическом обосновании с увеличением тарифа на потребляемую электроэнергию (например, когда необходима прокладка или перекладка большого количества сетей). Но в условиях сложившейся системы централизованного теплоснабжения от ТЭЦ это должно иметь локальный характер. Не исключается возможность применения тепловых насосов, передачи части нагрузки на ПГУ и ГТУ, но при существующей конъюнктуре цен на топливо и энергоносители это не всегда рентабельно.

Теплоснабжение жилых зданий и микрорайонов в нашей стране, как правило, осуществляется через групповые тепловые пункты (ЦТП), после которых отдельные здания снабжаются по самостоятельным трубопроводам горячей водой на отопление и на бытовые нужды водопроводной водой, нагретой в теплообменниках, установленных в ЦТП. Порой из ЦТП выходит до 8 теплопроводов (при 2-зонной системе горячего водоснабжения и наличии значительной вентиляционной нагрузки), причем хотя и применяются оцинкованные трубопроводы горячего водоснабжения, но из-за отсутствия химводоподготовки они подвергаются интенсивной коррозии и после 3-5 лет эксплуатации на них появляются свищи.

В настоящее время в связи с приватизацией жилища и предприятий сферы обслуживания, а также с ростом стоимости энергоносителей, актуальным является переход от групповых тепловых пунктов к индивидуальным (ИТП), расположенным в отапливаемом здании. Это позволяет применить более эффективную систему пофасадного авторегулирования отопления для протяженных зданий или центральную с коррекцией по температуре внутреннего воздуха в точечных зданиях, позволяет отказаться от распределительных сетей горячего водоснабжения, снизив потери тепла при транспортировке и расход электроэнергии на перекачку бытовой горячей воды. Причем это целесообразно делать не только в новом строительстве, но и при реконструкции существующих зданий. Такой опыт есть в Восточных землях Германии, где так же, как и у нас сооружались ЦТП, но сейчас их оставляют только как насосные водопроводные подкачивающие станции (при необходимости), а теплообменное оборудование вместе с циркуляционными насосами, узлами регулирования и учета переносят в ИТП зданий. Внутриквартальные сети не прокладывают, трубопроводы горячего водоснабжения оставляют в земле, а трубопроводы отопления, как более долговечные, используют для подачи перегретой воды в здания.

Для повышения управляемости тепловыми сетями, к которым будет подключено большое количество ИТП, и для обеспечения возможности резервирования в автоматическом режиме следует вернуться к устройству контрольно-распределительных пунктов (КРП) в местах подключения распределительных сетей к магистральным. Каждый КРП подключается к магистрали с обеих сторон секционных задвижек и обслуживает потребителей с тепловой нагрузкой 50-100 МВт. В КРП устанавливаются переключающие электрозадвижки на вводе, регуляторы давления, циркуляционно-подмешивающие насосы, регулятор температуры, предохранительный клапан, приборы учета расходов тепла и теплоносителя, приборы контроля и телемеханики.

Схема автоматизации КРП обеспечивает поддержание давления на постоянном минимальном уровне в обратной линии; поддержание постоянного заданного перепада давлений в распределительной сети; снижение и поддержание по заданному графику температуры воды в подающем трубопроводе распределительной сети. Вследствие этого в режиме резервирования возможна подача по магистралям от ТЭЦ уменьшенного количества циркуляционной воды с повышенной температурой без нарушения температурного и гидравлического режимов в распределительных сетях.

КРП должны располагаться в наземных павильонах, они могут блокироваться с водопроводными подкачивающими станциями (это позволит в большинстве случаев отказаться от установки высоконапорных, а потому более шумных насосов в зданиях), и могут служить границей балансовой принадлежности теплоотпускающей организации и теплораспределяющей (следующей границей между теплораспределяющей и теплоиспользующей организациями будет стена здания). Причем находиться КРП должны в ведении теплотпускающей организации, поскольку они служат для управления и резервирования магистральных сетей и обеспечивают возможность работы нескольких источников тепла на эти сети, с учетом поддержания заданных теплораспределяющей организацией параметров теплоносителя на выходе из КРП.

Правильное использование теплоносителя со стороны теплопотребителя обеспечивается применением эффективных систем автоматизации управления. Сейчас имеется большое количество компьютерных систем, которые могут выполнить любые по сложности задачи управления, но определяющими остаются технологические задания и схемные решения подключения систем теплопотребления.

В последнее время стали строить системы водяного отопления с термостатами, которые осуществляют индивидуальное автоматическое регулирование теплоотдачи отопительных приборов по температуре воздуха в помещении, где установлен прибор. Такие системы широко применяются за рубежом с дополнением обязательного измерения количества тепла, используемого прибором, в долях от общего теплопотребления системой отопления здания.

В нашей стране в массовом строительстве такие системы стали применять при элеваторном присоединении к тепловым сетям. Но элеватор устроен таким образом, что при неизменном диаметре сопла и одном и том же располагаемом напоре он пропускает постоянный расход теплоносителя через сопло, независимо от изменения расхода воды, циркулирующей в системе отопления. В результате в 2-трубных системах отопления, в которых термостаты, закрываясь, приводят к сокращению расхода теплоносителя, циркулирующего в системе, при элеваторном присоединении будет расти температура воды в подающем трубопроводе, а затем и в обратном, что приведет к увеличению теплоотдачи нерегулируемой части системы (стояков) и к недоиспользованию теплоносителя.

В однотрубной системе отопления с постоянно действующими замыкающими участками при закрывании термостатов горячая вода без остывания сбрасывается в стояк, что также приводит к росту температуры воды в обратном трубопроводе и за счет постоянства коэффициента смешения в элеваторе - к подъему температуры воды в подающем трубопроводе, а поэтому к тем же последствиям, как и в 2-трубной системе. Поэтому в таких системах обязательно осуществление автоматического регулирования температуры воды в подающем трубопроводе по графику в зависимости от изменения температуры наружного воздуха. Такое регулирование возможно за счет изменения схемного решения подключения системы отопления к тепловой сети: заменой обычного элеватора на регулируемый, путем применения насосного смешения с регулирующим клапаном или путем присоединения через теплообменник с насосной циркуляцией и регулирующим клапаном на сетевой воде перед теплообменником.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При наличии централизованного источника теплоснабжения следует уделять особенное внимание выбору система теплоснабжения самого объекта в результате технико-экономического расчета (теплоснабжение от центрального источника или автономного). Если к существующему источнику теплоснабжения можно подключить новые теплопотребители без дополнительных капиталовложений (или при незначительных капиталовложениях, связанных с перевооружением, заменой устаревшего оборудования), то представляется целесообразным централизованное теплоснабжение. В этом случае, в связи с увеличением годового теплопотребления при сложившейся системе теплоснабжения в принципе должна уменьшаться себестоимость отпускаемой тепловой энергии и горячей воды, что является положительным фактором для массового потребителя тепловой энергии.

При любом варианте теплоснабжения необходимо его систематическое комплексное обследование и своевременное внедрение энергосберегающих мероприятий, достижений науки и техники на всем пути от источника до потребителей тепловой энергии и горячей воды включительно, что позволит значительно сократить стоимость тепловой энергии.

Подобные документы

Эффективность водяных систем теплоснабжения. Виды потребления горячей воды. Особенности расчета паропроводов и конденсатопроводов. Подбор насосов в водяных тепловых сетях. Основные направления борьбы с внутренней коррозией в системах теплоснабжения.

шпаргалка , добавлен 21.05.2012


Потери тепла, их основные причины и факторы. Классификация и типы систем теплоснабжения, их характеристика и функциональные особенности: централизованные и децентрализованные, однотрубные, двухтрубные и бифилярные. Способы циркуляции воды в теплосети.

научная работа , добавлен 12.05.2014


Исследование надежности системы теплоснабжения средних городов России. Рассмотрение взаимосвязи инженерных систем энергетического комплекса. Характеристика структуры системы теплоснабжения города Вологды. Изучение и анализ статистики по тепловым сетям.

дипломная работа , добавлен 10.07.2017


Анализ существующей системы энергетики Санкт-Петербурга. Тепловые сети. Сравнительный анализ вариантов развития системы теплоснабжения. Обоснование способов прокладки теплопроводов. Выбор оборудования и строительных конструкций системы теплоснабжения.

дипломная работа , добавлен 12.11.2014


Параметры наружного воздуха. Расчет нагрузок потребителей теплоты. Выбор системы теплоснабжения. Определение расходов сетевой воды. Построение пьезометрического графика. Температурный график регулирования закрытой независимой системы теплоснабжения.

курсовая работа , добавлен 23.05.2014


Подготовка к отопительному периоду. Режимы теплоснабжения для условий возможного дефицита тепловой мощности источников тепла, повышение надежности системы. Давления для гидравлических испытаний, графики проведения аварийно-восстановительных работ.

реферат , добавлен 01.03.2011


Описание систем теплоснабжения исследуемых помещений. Оборудование, используемое для аудита систем теплоснабжения, результаты измерений. Анализ результатов исследования и план энергосберегающих мероприятий. Финансовый анализ энергосберегающих мероприятий.

дипломная работа , добавлен 26.06.2010


Исследование и проектирование геотермальных установок, а также системы отопления, работающих на геотермальных источниках теплоснабжения. Расчет коэффициента эффективности для различных систем геотермального теплоснабжения. Подбор отопительных приборов.

контрольная работа , добавлен 19.02.2011


Расчет нагрузок отопления, вентиляции и горячего водоснабжения зданий жилого микрорайона. Гидравлический и тепловой расчет сети, блочно-модульной котельной для теплоснабжения, газоснабжения. Выбор источника теплоснабжения и оборудования ГРУ и ГРПШ.

курсовая работа , добавлен 12.03.2013


Характеристика города Благовещенска, характеристика здания. Сведения о системе солнечного теплоснабжения. Расчет целесообразности установки системы для учебного корпуса №6 Амурского государственного университета. Выбор оборудования, срок окупаемости.

ИСТОЧНИКИ ТЕПЛОТЫ

§ 1.1. Классификация систем теплоснабжения

В зависимости от размещения источника теплоты по отношению к потребителям системы теплоснабжения разделяются на два вида:

1) централизованные;

2) децентрализованные.

1) Процесс централизованного теплоснабжения состоит из трех операций: подготовки, транспорта и использования теплоносителя.

Подготовка теплоносителя производится в специальных теплоподготовительных установках на ТЭЦ, а также в городских, районных, групповых (квартальных) или промышленных котельных. Транспортируется теплоноситель по тепловым сетям, а используется в теплоприемниках потребителей.

В системах централизованного теплоснабжения источник теплоты и теплоприемники потребителей размещены раздельно, часто на значительном расстоянии, поэтому передача теплоты от источника до потребителей производится по тепловым сетям.

В зависимости от степени централизации системы централизованного теплоснабжения можно разделить на следующие четыре группы:

– групповые – теплоснабжение группы зданий;

– районные – теплоснабжение нескольких групп зданий (района);

– городские – теплоснабжение нескольких районов;

– межгородские – теплоснабжение нескольких городов.

По виду теплоносителя системы централизованного теплоснабжения разделяют на водяные и паровые. Вода используется для удовлетворения сезонной нагрузки и нагрузки горячего водоснабжения (ГВС); пар – для промышленной технологической нагрузки.

2) В децентрализованных системах теплоснабжения источник теплоты и теплоприемники потребителей совмещены в одном агрегате или размещены столь близко, что передача теплоты от источника до теплоприемников может производиться без промежуточного звена – тепловой сети.

Системы децентрализованного теплоснабжения разделяются на индивидуальные и местные. В индивидуальных системах теплоснабжение каждого помещения (уча сток цеха, комната, квартира) обеспечивается от отдельного источника. К таким системам относятся печное и поквартирное отопление. В местных системах теплоснабжение каждого здания обеспечивается от отдельного источника теплоты, обычно от местной котельной.

2. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Характеристика.

Глава 1. Характеристики возобновляемых источников энергии и основные аспекты их использования в России1.1 Возобновляемые источники энергии

Это виды энергии, непрерывно возобновляемые в биосфере Земли. К ним относится энергия солнца, ветра, воды (в том числе сточных вод), исключая применения данной энергии на гидроаккумулирующих электроэнергетических станциях. Энергия приливов, волн водных объектов, в том числе водоемов, рек, морей, океанов. Геотермальная энергия с использованием природных подземных теплоносителей. Низкопотенциальная тепловая энергия земли, воздуха, воды с применением особых теплоносителей. Биомасса, включающая в себя специально выращенные для получения энергии растения, в том числе деревья, а также отходы производства и потребления, за исключением отходов, полученных в процессе использования углеводородного сырья и топлива. А также биогаз; газ, выделяемый отходами производства и потребления на свалках таких отходов; газ, образующийся на угольных разработках.

Теоретически возможна и энергетика, основанная на использовании энергии волн, морских течений, теплового градиента океанов (ГЭС установленной мощностью более 25 МВт). Но пока она не получила распространения.

Способность источников энергии возобновляться не означает, что изобретен вечный двигатель. Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) используют энергию солнца, тепла, земных недр, вращения Земли. Если солнце погаснет, то Земля остынет, и ВИЭ не будут функционировать.

1.2 Преимущества возобновляемых источников энергии в сравнении с традиционными

Традиционная энергетика основана на применении ископаемого топлива, запасы которого ограничены. Она зависит от величины поставок и уровня цен на него, конъюнктуры рынка.

Возобновляемая энергетика базируется на самых разных природных ресурсах, что позволяет беречь невозобновляемые источники и использовать их в других отраслях экономики, а также сохранить для будущих поколений экологически чистую энергию.

Независимость ВИЭ от топлива обеспечивает энергетическую безопасность страны и стабильность цен на электроэнергию

ВИЭ экологично чисты: при их работе практически нет отходов, выброса загрязняющих веществ в атмосферу или водоемы. Отсутствуют экологические издержки, связанные с добычей, переработкой и транспортировкой ископаемого топлива.

В большинстве случаев ВИЭ-электростанции легко автоматизируются и могут работать без прямого участия человека.

В технологиях возобновляемой энергетики реализуются новейшие достижения многих научных направлений и отраслей: метеорологии, аэродинамики, электроэнергетики, теплоэнергетики, генераторо- и турбостроения, микроэлектроники, силовой электроники, нанотехнологий, материаловедения и т. д. Развитие наукоемких технологий позволяет создавать дополнительные рабочие места за счет сохранения и расширения научной, производственной и эксплуатационной инфраструктуры энергетики, а также экспорта наукоемкого оборудования.

1.3 Наиболее распространенные возобновляемые источники энергии

И в России, и в мире - это гидроэнергетика. Около 20% мировой выработки электроэнергии приходится на ГЭС.

Активно развивается мировая ветроэнергетика: суммарные мощности ветрогенераторов удваиваются каждые четыре года, составляя более 150 000 МВт. Во многих странах ветроэнергетика занимает прочные позиции. Так, в Дании более 20% электроэнергии вырабатывается энергией ветра.

Доля солнечной энергетики относительно небольшая (около 0,1% мирового производства электроэнергии), но имеет положительную динамику роста.

Геотермальная энергетика имеет важное местное значение. В частности, в Исландии такие электростанции вырабатывают около 25% электроэнергии.

Приливная энергетика пока не получила значительного развития и представлена несколькими пилотными проектами.

1.4 Состояние возобновляемой энергетики в России

Этот вид энергетики представлен в России главным образом крупными гидроэлектростанциями, обеспечивающими около 19% производства электроэнергии в стране. Другие виды ВИЭ в России пока заметны слабо, хотя в некоторых регионах, например на Камчатке и Курильских островах, они имеют существенное значение в местных энергосистемах. Суммарная мощность малых гидроэлектростанций порядка 250 МВт, геотермальных электростанций - около 80 МВт. Ветроэнергетика позиционируется несколькими пилотными проектами общей мощностью менее 13 МВт.

Билет №5

1. Характеристика паровых систем. Достоинства и недостатки.

Паровая система – система с паровым отоплением зданий, где в качестве теплоносителя используется водяной пар. Особенностью является комбинированная отдача тепла рабочим телом (паром), которое не только снижает свою температуру, но и конденсируется на внутренних стенках отопительных приборов.

Источником тепла в системе парового отопления может служить отопительный паровой котел. Отопительными приборами являются радиаторы отопления, конвекторы, оребренные или гладкие трубы. Образовавшийся в отопительных приборах конденсат возвращается к источнику тепла самотеком (в замкнутых системах) или подается насосом (в разомкнутых системах). Давление пара в системе может быть ниже атмосферного (вакуум-паровые системы) или выше атмосферного (до 6 атм.). Температура пара не должна превышать 130 °С. Изменение температуры в помещениях производится регулированием расхода пара, а если это не возможно - периодическим прекращением подачи пара. В настоящее время паровое отопление может применяться как при централизованном, так и при автономном теплоснабжении в производственных помещениях, в лестничных клетках и вестибюлях, в тепловых пунктах и пешеходных переходах. Целесообразно использовать такие системы на предприятиях, где пар так или иначе применяется для производственных нужд.

Паровые системы подразделяются на :

· Вакуум-паровые (абсолютное давление <0,1МПа (менее 1 кгс/см²));

· Низкого давления (избыточное давление >0,07МПа (более 0,7 кгс/см²)):

Открытые (сообщающиеся с атмосферой);

Закрытые (не сообщающиеся с атмосферой);

· По способу возврата конденсата в котел системы:

Замкнутые (с непосредственным возвратом конденсата в котел);

Разомкнутые (с возвратом конденсата в конденсаторный бак и с последующей перекачкой его из бака в котел);

· По схеме соединения труб с приборами системы:

Однотрубные;

Однотрубные.

Достоинства:

· Небольшие размеры и меньшая стоимость отопительных приборов;

· Малая инерционность и быстрый прогрев системы;

· Отсутствие потерь тепла в теплообменниках.

Недостатки:

· Высокая температура на поверхности отопительных приборов;

· Невозможность плавного регулирования температуры помещений;

· Шум при заполнении системы паром;

· Сложности монтажа отводов в работающей системе.

2. Арматура тепловых сетей. Классификация. Особенности использования.

По функциональному назначению арматуру подразделяют: на запорную, регулировочную, предохранительную, дросселирующую и контрольно-измерительную.

Трубопроводную арматуру устанавливают на трубопроводах ИТП, ЦТП, магистральных трубопроводах, стояках и подводкам к нагревательным приборам, обвязке трубопроводами центробежных насосов и подогревателей

Арматура характеризуется тремя основными параметрами: условным проходом Dy, рабочим давлением и температурой транспортируемой среды.

Запорная арматура предназначена для перекрытия потока теплоносителя. К ней относятся задвижки, краны, вентили, клапаны, поворотные, затворы.

Запорную арматуру в тепловых сетях устанавливают:

На всех трубопроводных выводах тепловых сетей от источников теплоты;

Для секционирования магистралей;

На трубопроводах ответвлений;

Для спуска воды и выпуска воздуха и т.д.

В жилищно-коммунальном хозяйстве нашли наибольшее применение чугунные задвижки типа 30ч6бк для давления Py = 1 МПа (10 кгс/см²) и температуры среды до 90 °С, а также задвижки типа 30ч6бк для давления Py = 1 МПа и температуры среды до 225 °С. Эти задвижки выпускаются диаметрами: 50, 80, 100, 125, 200, 250, 300, 350 и 400 мм.

Регулирующая арматура служит для регулирования параметров теплоносителя: расхода, давления, температуры. В состав регулировочной арматуры входят регулирующие клапаны, регуляторы давления, регуляторы температуры, регулирующие вентили.

Предохранительная арматура предназначена для предохранения теплопроводов и оборудования от недопустимого повышения давления путем автоматического выпуска избыточного количества теплоносителя.

Билет 6

1.Водяные системы теплоснабжения. Преимущества и недостатки систем теплоснабжения.

Водяные отопительные системы классифицируются по различным признакам.

По расположению базовых элементов системы делятся на центральные и местные. Местные основаны на работе автономных котельных. Центральные используют единый тепловой центр (ТЭЦ, котельная) для отопления многих зданий.

В качестве теплоносителя в водяных системах может использоваться не только вода, но и незамерзающие жидкости (антифризы – смеси пропиленгликоля, этиленгликоля или глицерина с водой). По температуре теплоносителя все системы можно разделить на низкотемпературные (вода нагревается до 70°C, не более), среднетемпературные (70-100°C) и высокотемпературные (более 100°C). Максимальная температура носителя составляет 150°C.

По характеру движения теплоносителя системы отопления делятся на гравитационные и насосные. Естественная (или гравитационная) циркуляция применяется достаточно редко - в первую очередь в зданиях, где недопустимы шум и вибрация. Монтаж такой системы предполагает обязательную установку расширительного бака, который располагается в верхней части здания. Использование конструкций с естественной циркуляцией в значительной степени ограничивает планировочные возможности.

Централизованные насосные (с принудительной регуляцией) системы – на сегодняшний день самая популярная форма водяного отопления. Теплоноситель перемещается не за счет циркуляционного давления, а за счет движения, создаваемого насосами. При этом насос не обязательно находится в самом здании, он может быть расположен в пункте централизованного теплоснабжения.

По способу подключения к наружным сетям системы делятся на три вида:

Независимые (закрытые). Котлы заменены на водяные теплообменники, в системах используется высокое давление или особый циркуляционный насос. Подобные системы позволяют на некоторое время сохранять циркуляцию в случае внешних аварий.

Зависимые (открытые). В них используется смешивание воды из подающей и отводящей линий. Для этого используется насос или водостуйный элеватор. В первом случае также возможно сохранение циркуляции теплоносителя во время аварий.

Прямоточные – самые простые системы, используемые при отоплении нескольких соседних зданий одной небольшой котельной. Недостатком таких решений является невозможность качественного местного регулирования и прямая зависимость режима отопления от температуры носителя в подающем канале.

По способу доставки теплоносителя к радиаторам отопления системы делятся на одно- и двухтрубные. Однотрубная схема – это последовательное прохождение воды по всей сети. Следствием является потеря тепла по мере удаления от источника и невозможность создания равномерной температуры во всех комнатах и квартирах.

Однотрубные системы отопления дешевле и устойчивее гидравлически (при низких температурах). Их недостаток – невозможность индивидуального регулирования теплоотдачи. Однотрубные системы стали использоваться в строительстве уже с 1940-х годов, по этой причине ими оборудовано большинство зданий в нашей стране. Даже сегодня такие системы могут применяться в тех общественных зданиях, где не требуется раздельного учета и регулирования теплоснабжения.

Двухтрубная система предполагает создание единой магистрали, подающей тепло к каждому отдельному помещению. Как правило, подающий и обратный стояки устанавливаются в лестничных клетках домов. Для учета теплоснабжения могут применяться или поквартирные счетчики, или поквартирно-домовая система (общий счетчик на дом и локальные водомеры горячей воды). В многоэтажных домах с двухтрубной поквартирной схемой отопления можно регулировать тепловой режим в каждой квартире, не нанося «ущерба» соседям. Следует отметить, что за счет того, что в двухтрубных системах используются малые рабочие давления, для отопления можно использовать недорогие тонкостенные радиаторы.

Выбор способа, которым будет осуществляться теплоснабжение зданий, зависит от технических характеристик (возможность подключения к централизованной система теплоснабжения) и от личного предпочтения владельца. Каждая система имеет свои достоинства и недостатки.

Например, централизованные теплосети имеют большое распространение, и за счет широкого применения, системы монтажа и прокладки магистралей хорошо проработаны. Также стоит заметить конкурентоспособность таких сетей за счет низкой себестоимости тепловой энергии.

Но централизованные теплосети также имеют такие недостатки как высокая вероятность неполадок и аварий в системе, а также довольно значительное время, которое уходит на их ликвидацию. К этому можно добавить остывание теплоносителя, который доставляется удаленным потребителям.

Автономные теплосети могут функционировать от различных источников питания. Поэтому при отключении одного из них, качество теплоснабжения остается на том же уровне. Такие системы обеспечивают снабжение теплом здания даже при аварийных обстоятельствах, когда проводится отключение помещений от электросетей и прекращается подача воды. Недостатком автономной теплосети можно считать необходимость хранения запасов топлива, что не всегда удобно, особенно в условиях города, а также зависимость от источников энергии.

Помимо обеспечения здания теплом, холодоснабжение тоже играет важную роль в функционировании зданий. В помещениях коммерческого типа, (склады, магазины и тд.) холодоснабжение является обязательным условием нормального функционирования. В частных зданиях, кондиционирование и холодоснабжение, актуально в летнее время. Поэтому при составлении проектной документации строительства, к проектированию систем теплообеспечения и холодоснабжения нужно подходить с должным вниманием и профессионализмом.

2. Защита систем горячего водоснабжения от коррозии

Вода, поступающая на горячее водоснабжение, должна отвечать требованиям ГОСТ. Вода не должна иметь цвета, запаха и привкуса. Антикоррозионная защита на абонентских вводах применяется лишь для установок горячего водоснабжения. В открытых системах теплоснабжения на горячее водоснабжение используется сетевая вода, прошедшая деаэрацию и химводоочистку. Эта вода не нуждается в дополнительной обработке на тепловых пунктах. В закрытых системах теплоснабжения установки горячего водоснабжения заполняют водопроводной водой. Применение этой воды без дегазации и умягчения недопустимо, так как при нагреве до 60°С активизируются электрохимические коррозионные процессы, а при температуре горячего водоразбора начинается разложение солей временной жесткости на карбонаты, выпадающие в осадок, и на свободную углекислоту. Скопление шлама в застойных участках трубопроводов вызывает язвенную коррозию. Известны случаи, когда язвенная коррозия за 2-3 года совершенно выводила из строя систему горячего водоснабжения.

Способ обработки зависит от содержания растворенного кислорода и карбонатной жесткости водопроводной воды, поэтому различают противокоррозионную и противонакипную обработку воды. Мягкая водопроводная вода с карбонатной жесткостью 2 мг-экв/л накипи и шлама не дает. При использовании мягкой воды отпадает необходимость защиты системы горячего водоснабжения от зашламления. Но для мягких вод характерно высокое содержание растворенных газов и низкая концентрация водородных ионов, поэтому мягкая вода наиболее опасна в коррозионном отношении. Водопроводная вода средней жесткости при нагревании образует на внутренней поверхности труб тонкий слой накипи, что несколько увеличивает термическое сопротивление подогревателей, но вполне удовлетворительно защищает металл от коррозии. Вода с повышенной жесткостью 4-6 мг-экв/л дает толстый налет шлама, который полностью устраняет коррозию. Установки горячего водоснабжения, питаемые такой водой, должны иметь защиту от зашламления. Вода с высокой жесткостью (более 6 мг-экв/л) из-за слабого «омыления» по нормам качества не рекомендуется к употреблению. Таким образом, в закрытых системах теплоснабжения установки горячего водоснабжения при использовании мягких вод нуждаются в защите от коррозии, а при повышенной жесткости - от зашламления. Но поскольку при горячем водоснабжении невысокий нагрев воды не вызывает разложения солей постоянной жесткости, то для ее обработки применимы более простые методы, чем для подпиточной воды на ТЭЦ или в котельных. Защита систем горячего водоснабжения от коррозии осуществляется использованием на ЦТП антикоррозионных установок или повышением антикоррозионной стойкости систем горячего водоснабжения.

Билет №8

1. Назначение и общая характеристика процесса деаэрации

Процесс удаления растворенных в воде коррозионно-активных газов (кислород, свободный диоксид углерода, аммиак, азот и другие), которые, выделяясь в парогенераторе и трубопроводах тепловой сети, вызывают коррозию металла, что снижает надежность их работы. Продукты коррозии способствуют нарушению циркуляции, что приводит к пережогу труб котлоагрегата. Скорость коррозии пропорциональна концентрации газов в воде. Наиболее распространена термическая деаэрация воды, основанная на использовании закона Генри - закона растворимости газов в жидкости, согласно которому массовое количество газа, растворенного в единице объема воды, прямо пропорционально парциальному давлению в изотермических условиях. Растворимость газов с повышением температуры снижается и для любого давления при температуре кипения равна нулю. При термической деаэрации процессы выделения свободной углекислоты и разложения бикарбоната натрия взаимосвязаны. Процесс разложения бикарбоната натрия наиболее интенсивен при повышении температуры, большей продолжительности пребывания воды в деаэраторе, и удалении из воды свободной углекислоты. Для эффективности процесса необходимо обеспечить непрерывный отвод из деаэрированной воды в паровое пространство свободной углекислоты и подачу пара, свободного от растворенного СО2, а также интенсифицировать удаление из деаэратора выделившихся газов, в том числе углекислоты. 2. Подбор насоса

Основными параметрами циркуляционного насоса являются напор (Н), измеряющийся в метрах водяного столба, и подача (Q), или производительность, измеряемая в м3/ч. Максимальный напор - это наибольшее гидравлическое сопротивление системы, которое способен преодолеть насос. При этом его подача равняется нулю. Максимальной подачей называется наибольшее количество теплоносителя, которое может перекачать за 1 ч насос при гидравлическом сопротивлении системы, стремящемся к нулю. Зависимость напора от производительности системы именуют характеристикой насоса. У односкоростных насосов одна характеристика, у двух- и трехскоростных - соответственно две и три. У насосов с плавно изменяющейся частотой вращения ротора существует множество характеристик.

Подбор насоса осуществляют, учитывая прежде всего необходимый объем теплоносителя, который будет перекачиваться с преодолением гидравлического сопротивления системы. Расход теплоносителя в системе подсчитывают, исходя из теплопотерь отопительного контура и необходимой разницы температур между прямой и обратной линиями. Теплопотери, в свою очередь, зависят от многих факторов (теплопроводности материалов ограждающих конструкций, температуры окружающей среды, ориентации здания относительно сторон света и др.) и определяются расчетом. Зная теплопотери, вычисляют необходимый расход теплоносителя по формуле Q = 0,86 Pн/(tпр.т - tобр.т), где Q - расход теплоносителя, м3/ч; Pн - необходимая для покрытия теплопотерь мощность отопительного контура, кВт; tпр.т - температура подающего (прямого) трубопровода; tобр.т - температура обратного трубопровода. Для систем отопления разница температур (tпр.т - tобр.т) обычно составляет 15-20°С, для системы теплого пола - 8-10°С.

После выяснения необходимого расхода теплоносителя определяют гидравлическое сопротивление отопительного контура. Гидравлическое сопротивление элементов системы (котла, трубопроводов, запорной и термостатической арматуры) обычно берут из соответствующих таблиц.

Рассчитав массовый расход теплоносителя и гидравлическое сопротивление системы, получают параметры так называемой рабочей точки. После этого, используя каталоги производителей, находят насос, рабочая кривая которого лежит не ниже рабочей точки системы. Для трехскоростных насосов подбор ведут, ориентируясь на кривую второй скорости, чтобы при эксплуатации был запас. Для получения максимального КПД устройства необходимо, чтобы рабочая точка находилась в средней части характеристики насоса. Следует учесть, что во избежание возникновения гидравлического шума в трубопроводах скорость потока теплоносителя не должна превышать 2 м/с. При использовании в качестве теплоносителя антифриза, имеющего меньшую вязкость, приобретают насос с запасом мощности в 20 %.

Билет №9

1. ТЕПЛОНОСИТЕЛИ И ИХ ПАРАМЕТРЫ. РЕГУЛИРОВАНИЕ ОТПУСКА ТЕПЛОТЫ

4.1. В системах централизованного теплоснабжения для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения жилых, общественных и производственных зданий в качестве теплоносителя следует, как правило, принимать воду. Следует также проверять возможность применения воды как теплоносителя для технологических процессов.

Применение для предприятий в качестве единого теплоносителя пара для технологических процессов, отопления, вентиляции и горячего водоснабжения допускается при технико-экономическом обосновании.

Пункт 4.2 исключить.

4.3. Температура воды в системах горячего водоснабжения должна приниматься в соответствии со СНиП 2.04.01-85.

Пункт 4.4 исключить.

4.5. Регулирование отпуска теплоты предусматривается: центральное - на источнике теплоты, групповое - в узлах регулирования или в ЦТП, индивидуальное в ИТП.

Для водяных тепловых сетей следует принимать, как правило, качественное регулирование отпуска теплоты по нагрузке отопления или по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения согласно графику изменения температуры воды в зависимости от температуры наружного воздуха.

При обосновании допускается регулирование отпуска теплоты - количественное, а также качественно-

количественное.

4.6. При центральном качественном регулировании в системах теплоснабжения с преобладающей (более 65%)

жилищно-коммунальной нагрузкой следует принимать регулирование по совмещенной нагрузке отопления и

горячего водоснабжения, а при тепловой нагрузке жилищно-коммунального сектора менее 65% от суммарной

тепловой нагрузки и доле средней нагрузки горячего водоснабжения менее 15% от расчетной нагрузки отопления - регулирование по нагрузке отопления.

В обоих случаях центральное качественное регулирование отпуска теплоты ограничивается наименьшими температурами воды в подающем трубопроводе, необходимыми для подогрева воды, поступающей в системы горячего теплоснабжения потребителей:

для закрытых систем теплоснабжения - не менее 70 °С;

для открытых систем теплоснабжения - не менее 60 °С.

Примечание. При центральном качественном регулировании по совмещенной

нагрузке отопления и горячего водоснабжения точка излома графика температур

воды в подающем и обратном трубопроводах должна приниматься при температуре

наружного воздуха, соответствующей точке излома графика регулирования по

нагрузке отопления.

4.7. Для раздельных водяных тепловых сетей от одного источника теплоты к предприятиям и жилым районам

допускается предусматривать разные графики температур воды:

для предприятий - по нагрузке отопления;

для жилых районов - по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения.

4.8. При расчете графиков температур принимаются: начало и конец отопительного периода при температуре

наружного воздуха 8 °C; усредненная расчетная температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий для жилых районов 18 °С, для зданий предприятий - 16 °С.

4.9. В зданиях общественного и производственного назначения, для которых предусматривается снижение

температуры воздуха в ночное и нерабочее время, следует обеспечивать регулирование температуры или расхода теплоносителя в тепловых пунктах. 2 Назначение и конструкция расширительного бака

По своим физикохимическим характеристикам вода (теплоноситель) является практически несжимаемой жидкостью. Из этого следует, что при попытке сжать воду (сократить ее объем) ведет к резкому увеличению давления.

Так же известно, что в требуемом диапазоне температур от 200 до 900С вода при нагреве расширяется. В савокупности два вышеописанных свойства воды ведут к тому, что в системе отопления вода необходимо обеспечить возможность изменения (увеличения) своего объема.

Существуют два способа обеспечения этой возможности: применить "открытую" систему отопления с открытым расширительным баком в самой верхней точке системы отопления или в “закрытой” системе использовать расширительный бак мембранного типа.

В открытой системе отопления функцию уравновешивания расширения воды при нагревании “пружины”, выполняет столб воды до расширительного бака, который устанавливается в верхней точке системы отопления. В системе отопления закрытого типа роль такой же "пружины" в мембранном расширительном баке выполняет баллон с сжатым воздухом.

Увеличение объема воды в системе при нагревании ведет к притоку воды из системы отопления в расширительный бак и сопровождается сжатием баллона с сжатым воздухом в расширительном баке мембранного типа и возрастанием давления в нем. В результате чего, вода имеет возможность расширяться как и в случае с открытой системой отопления, но в одном случае напрямую не контактирует с воздухом.

Существует ряд причин, по которым применение мембранного расширительного бака предпочтительнее открытого:

1. Мембранный бак может размещаться в помещении котельной и нет необходимости вести монтаж трубы до верхней точки, где к тому же существует риск заморозить бак в зимнее время.

2. В закрытой системе отопления контакт воды и воздуха отсутствует, что исключает возможность растворения в воде кислорода (что обеспечивает котлу и радиаторам в системе отопления дополнительный срок эксплуатации).

3. Существует возможность обеспечить дополнительное (избыточное) давление даже в верхней части системы отопления, вследствие чего сокращается риск образования пузырей воздуха в радиаторах расположенных в верхних точках.

4. В последние годы чердачные помещения все более популярны: они зачастую используются как жилые помещения и расширительный бак открытого типа просто негде разместить.

5. Такой вариант просто значительно дешевле, если учесть материалы, отделку и работу.

Билет №11

Конструкции теплопроводов

Рациональные конструкции теплопроводов, во-первых, должны допускать сооружение тепловых сетей индустриальными методами и быть экономичными как по расходу строительных материалов, так и по затрате средств; во-вторых, они должны обладать значительной долговечностью, обеспечивать минимальные тепловые потери в сетях, не требовать больших материальных затрат и затрат труда на обслуживание при эксплуатации.

Имеющиеся конструкции теплопроводов в значительной мере отвечают указанным выше требованиям. Однако каждая из этих конструкций теплопроводов имеет свои специфические особенности, которые определяют область ее применения. Поэтому важное значение имеет правильный выбор той или иной конструкции при проектировании тепловых сетей в зависимости от местных условий.

Наиболее удачными конструкциями следует считать подземную прокладку теплопроводов:

а) в общих коллекторах из сборных железобетонных блоков совместно с другими подземными сетями;

б) в сборных железобетонных каналах (непроходных и полупроходных) ;

в) в армопенобетонных оболочках;

г) в железобетонных оболочках из центрифугированных труб или полуцилиндров с теплоизоляцией из минеральной ваты;

д) в асбестоцементных оболочках.

Эти конструкции применяются при строительстве городских тепловых сетей и успешно эксплуатируются.

При выборе конструкций прокладки теплопроводов необходимо учитывать:

а) гидрогеологические условия трассы;

б) условия расположения трассы на городской территории;

в) условия строительства;

г) эксплуатационные условия.

Гидрогеологические условия трассы имеют наиболее существенное значение для выбора конструкции теплопроводов, а поэтому они должны быть тщательно изучены.

При наличии достаточно плотных сухих грунтов имеется возможность для большого выбора конструкций теплопроводов. В этом случае окончательный выбор зависит от условий расположения трассы на территории города, а также от условий строительства и эксплуатации.

Неблагоприятные гидрогеологические условия (наличие высокого уровня грунтовых вод, грунтов со слабой несущей способностью и пр.) сильно ограничивают выбор конструкций тепловых сетей. При высоком уровне грунтовых вод наиболее приемлемым решением подземной конструкции теплопроводов является укладка последних в каналах с попутным дренажем при подвесной тепловой изоляции труб. Применение каналов с гидроизоляцией оказывается эффективным только для проходных каналов, в которых гидроизоляция может быть выполнена достаточно качественно.

В проходных каналах дополнительно может быть организован водоотлив, что гарантирует теплопроводы от затопления грунтовыми водами. При проектировании попутного дренажа необходимо обеспечивать надежный выпуск дренажных вод в городские водостоки или водоемы.

При проектировании тепловых сетей в условиях временного подтопления грунтовыми водами (паводковыми водами) может быть принят тип прокладки теплопроводов в полупроходных каналах без устройства дренажа и гидроизоляции. В этом случае должны быть предусмотрены мероприятия по защите от увлажнения тепловой изоляции и труб: покрытие труб борулином, устройство водонепроницаемой асбестоцеметной корки поверх теплоизоляции и др.

При проектировании тепловой сети в мокрых грунтах на территории промышленных предприятий лучшим решением является надземная прокладка теплопроводов.

Расположение трассы на городской территории в значительной мере влияет на выбор типа прокладки теплопроводов.

При расположении трассы под магистральными городскими проездами неприемлема прокладка теплопроводов в оболочках и непроходных каналах, поскольку при ремонте тепловой сети необходимо вскрывать дорожную одежду на значительной длине трассы. Поэтому под магистральными проездами теплопроводы должны укладываться в полупроходных и проходных каналах, допускающих осмотр и ремонт тепловой сети без вскрытия.

Наиболее целесообразно при проектировании тепловых сетей совмещать их с другими подземными коммуникациями в общем городском коллекторе.

ВИДЫ ПРОКЛАДОК ТРУБОПРОВОДОВ.

Пересечение теплопроводами рек, железнодорожных путей и дорожных магистралей. Наиболее простой метод пересечения речных преград - прокладка теплопроводов по строительной конструкции железнодорожных или автодорожных мостов. Однако мосты через реки в районе прокладки теплопроводов нередко отсутствуют, а сооружение специальных мостов для теплопроводов при большой длине пролета стоит дорого. Возможными вариантами решения этой задачи является сооружение подвесных переходов или сооружение подводного дюкера.

Теплопроводы, передающие тепловую энергию от источника тепла к потребителям, IB зависимости от местных условий прокладываются различными способами. (Различают.подземные и воздушные способы прокладок трубопроводов. В городах обычно применяется подземная [прокладка. При любом способе прокладки теплопроводов основной задачей является обеспечение надежной и долговечной работы сооружения при минимальной затрате материалов и средств.

Следующей разновидностью непроходных каналов являются прокладки, IB которых нет воздушного зазора между наружной поверхностью тепловой изоляции и стенкой канала. Такие прокладки выполнялись из железобетонных полуцилиндров, "образующих жесткую оболочку, IB которую заключалась труба, обернутая слоем минеральной ваты. Данный тип прокладки теплопроводов применялся для;рзаводящих сетей, но ввиду несовершенства конструкции (iMHOroHiOBHocTb) минеральная вата увлажнялась и трубы из-за плохой антикоррозийной защиты вследствие наружной коррозии быстро выходили из строя.

2. Характеристика кожухотрубных теплообменников. Принцип выбора. Кожухотрубные теплообменники относятся к наиболее распространенным аппаратам. Их применяют для теплообмена и термохимических процессов между различными жидкостями, парами и газами – как без изменения, так и с изменением их агрегатного состояния.

Кожухотрубные теплообменники появились в начале ХХ века в связи с потребностями тепловых станций в теплообменниках с большой поверхностью, таких, как конденсаторы и подогреватели воды, работающие при относительно высоком давлении. Кожухотрубные теплообменники применяются в качестве конденсаторов, подогревателей и испарителей. В настоящее время их конструкция в результате специальных разработок с учетом опыта эксплуатации стала намного более совершенной. В те же годы началось широкое промышленное применение кожухотрубных теплообменников в нефтяной промышленности. Для эксплуатации в тяжелых условиях потребовались нагреватели и охладители массы, испарители и конденсаторы для различных фракций сырой нефти и сопутствующих органических жидкостей. Теплообменникам часто приходилось работать с загрязненными жидкостями при высоких температурах и давлениях, и поэтому их необходимо было конструировать так, чтобы обеспечить легкость ремонта и очистки.

Кожух (корпус) кожухотрубчатого теплообменника представляет собой трубу, сваренную из одного или нескольких стальных листов. Кожухи различаются главным образом способом соединения с трубной доской и крышками. Толщина стенки кожуха определяется давлением рабочей среды и диаметром кожуха, но принимается не менее 4 мм. К цилиндрическим кромкам кожуха приваривают фланцы для соединения с крышками или днищами. На наружной поверхности кожуха прикрепляют опоры аппарата.

Билет №12

1.ОПОРЫ ТРУБОПРОВОДОВ

Опоры трубопровода являются неотъемлемой частью трубопроводов различного назначения: технологических трубопроводов промышленных предприятий, ТЭС и АЭС, нефтепроводов и газопроводов, трубопроводов инженерных сетей жилищно-коммунального хозяйства, для комплектации трубопроводных систем в судостроении. Опора – это деталь трубопровода, предназначенная для его установки или крепления. Кроме установки и крепления трубопроводов, опоры используют для снятия различных нагрузок на трубопровод (осевых, поперечных и т.д.). Устанавливаются, как правило, как можно ближе к нагрузкам: запорной арматуре, деталям трубопровода. Опоры трубопроводов охватывают весь спектр диаметров от 25 до 1400 в зависимости от диаметра трубопровода. Также стоит отметить, что материал опор трубопровода должен соответствовать материалу трубы, т.е. если труба из ст.20, то и опора трубопровода должна быть из ст.20. Основной материал, указанный в рабочих чертежах – углеродистая сталь – используется для изготовления опор, применяемых в районах с расчетной температурой наружного воздуха до минус 30˚С. В случае применения неподвижных опор в районах с температурой наружного воздуха до минус 40˚С, для изготовления используется материал – сталь низколегированной марки: 17ГС-12, 17Г1С-12, 14Г2-12 по ГОСТ 19281-89, размеры опор и их деталей остаются неизменными. Для районов с расчетной температурой наружного воздуха до минус 60˚С используется сталь 09Г2С-14 по ГОСТ 19281-89. Опоры под трубопроводы – необходимая часть теплопроводной системы. Она служит для распределения нагрузки от трубопровода на грунт. Опоры под трубопроводы делятся на:

1. Подвижные (скользящие, катковые, шариковые, пружинные, лобовые направляющие) и неподвижные (приварные, хомутовые, упорные).

Скользящая (подвижная) опора принимает на себя вес трубопроводной системы, обеспечивая беспрепятственные колебания трубопровода при изменении температурных условий.

2. Неподвижная опора закрепляется в определенных местах трубопровода, воспринимая нагрузки, которые возникают в этих точках при изменении температурных условий.

Производство опор трубопроводов в настоящем нормализовано и унифицировано нормалями машиностроения. Их использование необходимо для всех проектных, монтажных и строительных организаций. В ОСТах прописаны все размеры деталей опор под трубопроводы, допустимые нагрузки на металлические опоры, в том числе от силы трения опор скользящих. Опоры должны выдерживать нагрузки, заложенные в государственные стандарты и нормативную документацию. После снятия нагрузок с деталей на них не должны появляться надрывы.

2. КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ Пластинчатый теплообменник - аппарат, поверхность теплообмена которого образована из тонких штампованных пластин с гофрированной поверхностью. Рабочие среды движутся в щелевых каналах между соседними пластинами. Каналы для греющего и нагреваемого теплоносителей чередуются между собой. Гофрированная поверхность пластин усиливает турбулизацию потоков рабочих сред и повышает коэффициент теплопередачи. Каждая пластина на лицевой стороне имеет резиновую контурную прокладку, ограничивающую канал для потока рабочей среды и охватывающую два угловых отверстия, через которые проходит поток рабочей среды в межпластинный канал и выходит из него, а через два других отверстия встречный теплоноситель проходит транзитом. Уплотнительные прокладки разборного пластинчатого теплообменника крепятся на пластине таким образом, что после сборки и сжатия пластин в аппарате образуются две системы герметичных межпластинных каналов, изолированных друг от друга. Обе системы межпластинных каналов соединены со своими коллекторами и далее со штуцерами для входа и выхода рабочих сред, расположенными на нажимных плитах. Пластины собираются в пакет таким образом, что каждая последующая пластина повернута на 180о относительно смежных, что создаёт сетку пересечения вершин гофр и поддерживает пластины при действии разного давления в средах. Пластинчатые теплообменники могут быть одноходовыми и многоходовыми. В многоходовых аппаратах два из четырех штуцеров расположены на подвижной нажимной плите, а в пакете пластин имеются специальные поворотные пластины с непробитыми угловыми отверстиями для направления потоков по ходам. Пластины собраны в пакет на раме, которая представляет собой две плиты (неподвижная и подвижная), соединенные стержнями. Материал плит - сталь 09Г2С. Материал пластин - нержавеющая сталь 12Х18Н10Т. Материал прокладок - терморезина различных марок (в зависимости от свойств теплоносителя и параметров работы). При выборе пластинчатого теплообменника на первом этапе необходимо правильно сформулировать задачу по теплообмену, которая решается с помощью пластинчатого теплообменника. При выборе теплообменника желательно рассмотреть все возможные случаи нагрузки на теплообменник (например: с учетом сезонных колебании) и произвести выбор теплообменника по наиболее нагруженным режимам. При большом расходе теплоносителей возможна установка нескольких пластинчатых теплообменников по параллельной схеме, что улучшает ремонтопригодность теплового узла. Типоразмер теплообменника, количество пластин и схему компоновки пластин можно подобрать следующими способами:

1. Заполнить опросный лист установленной формы и выслать специалистам завода-изготовителя или дилерам.

2. Выбрать теплообменник с помощью упрощенных таблиц подбора теплообменников по мощности и назначению (для отопления или ГВС).

3. С помощью компьютерной программы подбора теплообменников, которую можно получить у специалистов завода-изготовителя или дилеров.

При выборе теплообменника необходимо заранее предусмотреть возможность наращивания мощности аппарата (увеличения количества пластин) и сообщить об этом изготовителю. Потери давления в ТПР могут быть как больше, так и меньше сопротивлений в кожухотрубчатом теплообменнике. Сопротивление ТПР зависит от количества пластин, от количества ходов, от расходов теплоносителей. При заполнении опросного листа можно указать необходимый диапазон сопротивлений. Распространенное мнение, что сопротивление ТПР всегда больше, чем сопротивление кожухотрубчатого теплообменника, является неверным - все зависит от конкретных условий.

Билет №13

1.Тепловая изоляция. Классификация и область применения

Сегодня на рынке строительных материалов техническая теплоизоляция занимает одно из ключевых мест. От того насколько надежной будет теплоизоляция помещения зависит не только уровень теплопотерь, но и энергоэффективность, звукозащищенность, а также степень гидроизоляции и пароизоляции объекта. Существует большое количество теплоизоляционных материалов, которые отличаются друг от друга по назначению, структуре и характеристикам. Для того чтобы понять какой материал оптимален в том или ином случае, рассмотрим их классификацию.

Теплоизоляция по способу действия

· предотвращающая теплоизоляция - теплоизоляция, уменьшающая потери тепла в результате пониженной теплопроводности

· отражающая теплоизоляция – теплоизоляция, понижающая теплопотери за счёт уменьшения инфракрасного излучения

Теплоизоляция по назначению

1. Техническая изоляция используется для изоляции инженерных коммуникаций

· «холодное» применение - температура носителя в системе меньше температуры окружающего воздуха

· «горячее» применение - температура носителя в системе выше температуры окружающего воздуха

2. Строительная теплоизоляция применяется для изоляции ограждающих конструкции зданий.

Теплоизоляционные материалы по природе исходного материала

1. Органические теплоизоляционные материалы

Теплоизоляционные материалы этой группы получают из материалов органического происхождения: торф, древесина, сельскохозяйственных отходов и т.д. Практически все органические теплоизоляционные материалы обладают малой влагостойкостью и склонны к биологическому разложению, за исключением газонаполненных пластмасс: пенопласта, экструдированного пенополистирола, сотопласта, поропласта и других.

2. Неорганические теплоизоляционные материалы
К теплоизоляционным материалам этого типа изготавливают путём переработки расплавов металлургических шлаков или расплавов горных пород. К неорганическим утеплителям относятся минеральная вата, пеностекло, вспученный перлит ячеистые и лёгкие бетоны, стекловолокно и так далее.

3. Смешанные теплоизоляционные материалы
Группа утеплителей на основе смесей асбеста, асбеста, а также минеральных вяжущих соединений и перлита, вермикулита, предназначенная для монтажа.

Общая классификация теплоизоляционных материалов

Теплоизоляция по внешнему виду и форме делится на

· рулонные и шнуровые - жгуты, маты, шнуры

· штучные – блоки, кирпичи, сегменты, плиты, цилиндры

· сыпучие, рыхлые – перлитовый песок, вата

Теплоизоляционные материалы по виду исходного сырья

· органические

· неорганические

· смешанные

Теплоизоляционные материалы по структуре бывают

· ячеистые - пенопласты, пеностекло

· зернистые – вермикулитовые, перлитовые;

· волокнистые – стекловолокнистые, минераловатные

Теплоизоляционные материалы по жёсткости различают мягкие, полужёсткие, жёсткие, повышенной жёсткости, твёрдые.

По теплопроводности теплоизоляционные материалы делятся на:

· класс А – малая теплопроводность

· класс Б – средняя теплопроводность

· класс В – повышенная теплопроводность

Теплоизоляция имеет классификацию и по степени возгораемости, здесь в свою очередь материалы делятся на сгораемые, несгораемые, трудновоспламеняющиеся, трудносгораемые.

Основные параметры теплоизоляционных материалов

1. Теплопроводность утеплителя

Теплопроводность – способность материала проводить тепло, является главной технической характеристикой всех видов теплоизоляции. На величину теплопроводности утеплителей влияют габариты, тип, общая плотность материала и расположение пустот. Непосредственное влияние на теплопроводность оказывают влажность и температура материала. От теплопроводности напрямую зависит термическое сопротивление ограждающих конструкций.

2. Паропроницаемость теплоизоляционного материала

Паропроницаемость – способность к диффузии водяного пара, является одним из наиболее существенных факторов, которые влияют на сопротивление ограждающей конструкции. Для избегания накопления излишней влаги в слоях ограждающей конструкции, необходимо чтобы паропроницаемость увеличивалась от тёплой стенки к холодной.

3. Огнестойкость

Теплоизоляционные материалы должны выдерживать высокие температуры без нарушения структуры, воспламенения и т.д.

4. Воздухопроницаемость

Чем ниже воздухопроницаемость характеристика, тем выше термоизолирующие свойства материала.

5. Водопглощение

Водопоглощение – способность теплоизоляционных материалов при непосредственном контакте с водой впитывать влагу и удерживать её в ячейках.

6. Прочность на сжатие теплоизоляционного материала

Прочность на сжатие – это вызывающая изменение толщины изделия на 10 % величина нагрузки (КПа).

7. Плотность материала

Плотность – отношение объёма к массе сухого материала, которая определяется при определённой нагрузке.

8. Сжимаемость материала

Сжимаемость – изменение толщины изделия под давлением

2. Принципиальная схема и принцип работы водогрейной котельной

Работа отопительной котельной, использующей водогрейные котлы, осуществляется следующим образом. Вода из обратной линии тепловых сетей с небольшим напором поступает на всас сетевого насоса. Туда же подводится вода от подпиточного насоса, компенсирующая утечки воды в тепловых сетях. На всас насоса подается и горячая вода, тепло которой частично использовано в теплообменниках и для подогрева, соответственно, химически очищенной и сырой воды.

Для обеспечения заданной из условий предупреждения коррозии температуры воды перед котлом в трубопровод за сетевым насосом подают при помощи рециркуляционного насоса необходимое количество горячей воды, вышедшей из водогрейного котла. Линию, по которой подают горячую воду, называют рециркуляционной. При всех режимах работы тепловой сети, кроме максимально-зимнего, часть воды из обратной линии после сетевого насоса, минуя котел, подают по перепускной линии в подающую магистраль, где она, смешавшись с горячей водой из котла, обеспечивает заданную расчетную температуру в подающей магистрали тепловых сетей. Вода, предназначенная для восполнения утечек в тепловых сетях, предварительно подается насосом сырой воды в подогреватель сырой воды, где она подогревается до температуры 18–20 ºC и затем направляется на химводоочистку. Химически очищенная вода подогревается в теплообменниках и деаэрируется в деаэраторе. Воду для подпитки тепловых сетей из бака деаэрированной воды забирает подпиточный насос и подает в обратную линию. В котельных , использующих в работе водогрейные котлы, часто устанавливаются вакуумные деаэраторы. Но они требуют при эксплуатации тщательного надзора, поэтому предпочитают устанавливать деаэраторы атмосферного типа.

Билет №14

1. Назначение и общая характеристика поверочного и гидравлического расчетов тепловых сетей.

1.Поверочный гидравлический расчет тепловых сетей для неотопительного

периода производится в целях определения потерь напора в трубопроводах от

источника теплоснабжения до каждого из потребителей тепловой энергии при

расходе теплоносителя в неотопительном периоде функционирования, сниженном

по сравнению с расходом теплоносителя в отопительном периоде. По результатам

поверочного гидравлического расчета разрабатывается оптимальный

эксплуатационный режим функционирования тепловых сетей и производится

выбор оборудования, установленного на источнике теплоснабжения, для

эксплуатации в неотопительный период.

2. В качестве исходной информации для поверочного гидравлического расчета тепловой сети на неотопительный период используются следующие данные:

Расчетные значения расхода теплоносителя для каждой из систем

теплопотребления (горячего водоснабжения), подключенных к тепловой сети;

Расчетная схема тепловой сети с указанием гидравлических характеристик

трубопроводов (длины расчетных участков, диаметр трубопроводов на каждом

расчетном участке, характеристики местных сопротивлений).

4.3. Расчетная схема тепловой сети, как правило, составленная для

отопительного периода и содержащая все расчетные характеристики

трубопроводов, должна быть откорректирована при использовании для

поверочного гидравлического расчета на неотопительный период в части перечня

зданий, обеспечиваемых горячим водоснабжением.

2. Принцип работы паровой котельной с описанием схемы.

На рис. 1.1 представлена схема котельной установки с паровыми котлами. Установка состоит из парового котла 4, который имеет два барабана - верхний и нижний. Барабаны соединены между собой тремя пучками труб, образующих поверхность нагрева котла. При работе котла нижний барабан заполнен водой, верхний - в нижней части водой, а в верхней - насыщенным водяным паром. В нижней части котла расположена топка 2 с механической колосниковой решеткой для сжигания твердого топлива. При сжигании жидкого или газообразного топлива вместо решетки устанавливают форсунки или горелки, через которые топливо вместе с воздухом подается в топку. Котел ограничен кирпичными стенами -обмуровкой.

Рис. 1.1. Схема паровой котельной установки

Рабочий процесс в котельной протекает следующим образом. Топливо из топливного склада подается транспортером в бункер, откуда оно поступает на колосниковую решетку топки, где сгорает. В результате горения топлива образуются дымовые газы – горячие продукты сгорания. Дымовые газы из топки поступают в газоходы котла, образуемые обмуровкой и специальными перегородками, установленными в пучках труб. При движении газы омывают пучки труб котла и пароперегревателя 3, проходят через экономайзер 5 и воздухоподогреватель 6, где они также охлаждаются вследствие передачи тепла воде, поступающей в котел, и воздуху, подаваемому в топку. Затем значительно охлажденные дымовые газы при помощи дымососа 5 удаляются через дымовую трубу 7 в атмосферу. Дымовые газы от котла могут отводиться и без дымососа под действием естественной тяги, создаваемой дымовой трубой. Вода из источника водоснабжения по питательному трубопроводу подается насосом 1 в водяной экономайзер, откуда после подогрева поступает в верхний барабан котла. Заполнение барабана котла водой контролируется по водоуказательному стеклу, установленному на барабане. Из верхнего барабана котла вода по трубам опускается в нижний барабан, откуда по левому пучку труб она снова поднимается в верхний барабан. При этом вода испаряется, а образующийся пар собирается в верхней части верхнего барабана. Затем пар поступает в пароперегреватель 3, где за счет тепла дымовых газов он полностью подсушивается, и температура его повышается. Из пароперегревателя пар поступает в главный паропровод и оттуда к потребителю, а по сле использования конденсируется и в виде горячей воды (конденсата) возвращается обратно в котельную. Потери конденсата у потребителя восполняются водой из водопровода или из других источников водоснабжения. Перед подачей в котел воду подвергают соответствующей обработке. Воздух, необходимый для горения топлива, забирается, как правило, вверху помещения котельной и подается вентилятором 9 в воздухоподогреватель, где он подогревается и затем направляется в топку. В котельных небольшой мощности воздухоподогреватели обычно отсутствуют, и холодный воздух в топку подается или вентилятором, или за счет разрежения в топке, создаваемого дымовой трубой. Котельные установки оборудуют водоподготовительными устройствами (на схеме не показаны), контрольно-измерительными приборами и соответствующими средствами автоматизации, что обеспечивает их бесперебойную и надежную эксплуатацию.

Дает следующее определение термина «теплоснабжение»:

Теплоснабжение - система обеспечения теплом зданий и сооружений, предназначенного для обеспечения теплового комфорта для находящихся в них людей или для возможности выполнения технологических норм.

Любая система теплоснабжения состоит из трех основных элементов:

1. Теплоисточник . Это может быть ТЭЦ или котельная (при централизованной системе теплоснабжения), либо просто котел, расположенный в отдельном здании (местная система).
2. Система транспортировки тепловой энергии (тепловые сети).
3. Потребители тепла (радиаторы отопления (батареи) и калориферы).

Классификация

Системы теплоснабжения подразделяются на:

• Централизованные
• Местные (их еще называют децентрализованными).

Они могут быть водяными и паровыми. Последние используются в наши дни не часто.

Местные системы теплоснабжения

Здесь все просто. В местных системах источник тепловой энергии и ее потребитель находятся в одном здании или очень близко друг к другу. Например, в отдельном доме установлен котел. Нагретая в этом котле вода в последствии используется для удовлетворения нужд дома в отоплении и горячей воде.

Централизованные системы теплоснабжения

В централизованной системе теплоснабжения источником тепла служит или котельная, которая вырабатывает тепло для группы потребителей: квартал, район города или даже весь город.

При такой системе тепло транспортируется к потребителям по магистральным тепловым сетям. От магистральных сетей теплоноситель подается в центральные тепловые пункты (ЦТП) или индивидуальные тепловые пункты (ИТП). От ЦТП тепло уже по квартальным сетям поступает в здания и сооружения потребителей.

По способу подключения системы отопления системы теплоснабжения подразделяются на:

• Зависимые системы — теплоноситель от источника тепловой энергии (ТЭЦ, котельная) поступает непосредственно к потребителю. При такой системе в схеме не предусмотрено наличие центральных или индивидуальных тепловых пунктов. Выражаясь простым языком, вода из тепловых сетей поступает напрямую в батареи.

• Независимые системы — в этой системе присутствуют ЦТП и ИТП. Теплоноситель, циркулирующий по тепловым сетям, нагревает воду в теплообменнике (1й контур — красные и зеленые линии). Нагретая в теплообменнике вода циркулирует уже в системе отопления потребителей (2 контур — оранжевые и синие линии).

С помощью подпиточных насосов восполняются потери воды через неплотности и повреждения в системе и поддерживается давление в обратном трубопроводе.

По способу присоединения системы горячего водоснабжения системы теплоснабжения подразделяются на:

• Закрытые. При такой системе вода из водопровода нагревается теплоносителем и поступает к потребителю. О ней я писал в статье .

• Открытые. В открытой системе теплоснабжения вода для нужд ГВС отбирается непосредственно из тепловой сети. К примеру, зимой вы пользуетесь отоплением и горячей водой «из одной трубы». Для такой системы справедлив рисунок зависимой системы теплоснабжения.

Система теплоснабжения

Вопросы

1. Понятие системы теплоснабжения и ее классификация.

2. Централизованные системы отопления и их элементы.

3. Схемы тепловых сетей.

4. Прокладка тепловых сетей.

1. Комплексное инженерное оборудование сельских населенных пунктов./А.Б. Кеатов, П.Б. Майзельс, И.Ю. Рубчак. – М.: Стройиздат, 1982. – 264 с.

2. Кочева М.А. Инженерное оборудование и благоустройство застроенных территорий: Учебное пособие. – Н. Новгород: Нижегород. гос. архит.-строит. ун.-т., 2003.–121 с.

3. Инженерные сети и оборудование территорий, зданий и стройплощадок / И.А. Николаевская, Л.П. Горлопанова, Н.Ю. Морозова; Под. ред И.А. Николаевской. – М: Изд. центр «Академия», 2004. – 224 с.

Понятие системы теплоснабжения и ее классификация

Система теплоснабжения - совокупность технических устройств, агрегатов и подсистем, обеспечивающих: 1) приготовление теплоносителя, 2) его транспортировку, 3) распределение в соответствии со спросом на теплоту по отдельным потребителям.

Современные системы теплоснабжения должны удовлетворять следующим основным требованиям:

1. Надежная прочность и герметичность трубопроводов и установленной
на них арматуры при ожидаемых в эксплуатационных условиях давлениях температурах теплоносителя.

2. Высокое и устойчивое в эксплуатационных условиях тепло- и электросопротивление, сопротивление, а также низкие воздухопроницаемость и водопоглощение изоляционной конструкции.

3. Возможность изготовления в заводских условиях всех основных»
элементов теплопровода, укрупненных до пределов, определяемых типом и
костью подъемно-транспортных средств. Сборка теплопроводов на трассе!
готовых элементов.

4. Возможность механизации всех трудоемких процессов строительства и монтажа.

5. Ремонтопригодность, т. е. возможность быстрого обнаружения причин
возникновения отказов или повреждений и устранение неполадок и их последствий путем проведения ремонта в заданное время.

В зависимости от мощности систем и числа потребителей, получающих от них тепловую энергию, системы теплоснабжения подразделяются на централизованные и децентрализованные.

Тепловая энергия в виде горячей воды или пара транспортируется от источника теплоты (теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) или крупной котельной) к потребителям по специальным трубопроводам - тепловым сетям.

Системы теплоснабжения состоят из трех основных элементов: генератора, в котором вырабатывается тепловая энергия; теплопроводов, по которым тепло подводится к нагревательным приборам; нагревательных приборов, служащих для передачи тепла от теплоносителя воздуху отапливаемого помещения или воздуху в системах вентиляции, или водопроводной воде в си­стемах горячего водоснабжения.

В малых населенных пунктах применяются в основном две системы теплоснабжения: местные и централизованные. Цент­ральные системы не характерны для застройки не выше трех этажей.

Местные системы - в которых все три основных элемента на­ходятся в одном помещении или в смежных. Радиус действия таких систем ограничивается несколькими помещениями незна­чительных размеров.

Централизованные системы характерны тем, что тепловой генератор удален из отапливаемых зданий или потребителей горячего водоснабжения в специальное здание. Таким источником тепла может быть котельная для группы зданий, поселковая котельная или теплоэлектроцентраль (ТЭЦ).

К местным системам отопления относятся: печное на твердом топливе, печное и калориферное газовое, поэтажные или квартирные водяные системы и электрическое.

Печное отопление на твердом топливе. Отопительные печи устраиваются в населенных пунктах с небольшой теплоплотностью. По санитарно-гигиеническим и противопожарным соображениям их разрешается устраивать только в одно- и двухэтажных зданиях.

Конструкции комнатных печей весьма разнообразны. Они могут быть различной формы в плане, с различной отделкой на­ружной поверхности и с различными схемами дымооборотов, расположенных внутри печи, по которым происходит движение газов. В зависимости от направления движения газов внутри печей различают многооборотные канальные и бесканальные печи. Во-первых, движение газов внутри печи происходит по ка­налам, соединенным последовательно или параллельно, во-вторых, движение газов происходит внутри полости печи свободно.

небольшого объема зданиях или в небольших вспомогательных зданиях на промышленных площадках, удаленных от основных производственных корпусов. Примером таких систем являются печи, газовое или электрическое отопление. В этих случаях получение тепла и передача его воздуху помещений объединены в одном устройстве и расположены в отапливаемых помещениях.

Центральной системой теплоснабжения называют систему снабжения теплом одного здания любого объема, от одного источника тепла. Как правило, такими системами называют системы отопления зданий, получающих тепло от котла, установленного в подвале здания, или отдельно стоящих котельных. От этого котла может подаваться тепло для систем вентиляции и горячего водоснабжения этого здания.

Централизованными системы теплоснабжения назы­ваются в том случае, когда от одного источника тепла (ТЭЦ или районных котельных) подается тепло для многих зданий. По виду - источника тепла системы централизованного теплоснабжения разделяют на районное теплоснабжение и теплофикацию. При районномтеплоснабжении источником тепла служит районная котель­ная, а при теплофикации - ТЭЦ (теплоэлектроцентраль).

Теплоноситель подготавливается в районной котельной (или ГЭЦ). Подготовленный теплоноситель по трубопроводам поступает в системы отопления и вентиляции промышленных, общественных и жилых зданий. В нагревательных приборах, расположенных внутри зданий, теплоноситель отдает часть аккумулированного в нем тепла и отводится по специальным трубопроводам к источ­нику тепла. Теплофикация от районного теплоснабжения отлича­ется не только видом источника тепла, но и самим характером производства тепловой энергии.

Теплофикация может быть охарактеризована как централизованное теплоснабжение на базе комбинированного производства тепловой и электрической энергии. Кроме источника тепла, все другие элементы в системах районного теплоснабжения и теплофикации одинаковы.

По виду теплоносителя системы теплоснабжения делятся на две группы - водяные и паровые системы теплоснабжения.

Теплоносителем называется среда, которая передает тепло от источника тепла к теплопотребляющим приборам систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. В системах теплоснабжения, применяемых в нашей стране для городов и жилых районов, в качестве теплоносителя используют воду. На промыш­ленных площадках, в промышленных районах для систем тепло­снабжения применяют воду и пар. Пар в основном применяется для силовых и технологических потребностей.

В последнее время начали применять и на промышленных предприятиях единый теплоноситель - воду, нагретую до разных температур, которую используют и при технологических процес­сах. Применение единого теплоносителя упрощает схему тепло­снабжения, ведет к уменьшению капитальных затрат и способст­вует качественной и дешевой эксплуатации.

К теплоносителям, применяемым в системах централизованно­го теплоснабжения, предъявляются санитарно-гигиенические, технико-экономические и эксплуатационные требования. Главнейшее санитарно-гигиеническое требование заключается в том, что любой теплоноситель не должен ухудшать в закрытых помещениях микроклиматических условий для находящихся в них людей, а в про­мышленных зданиях и для оборудования. Теплоноситель не должен обладать высокой температурой, так как это может вести к высокой температуре поверхностей нагревательных приборов и вызывать разложение пыли органического происхождения и не­приятно воздействовать на человеческий организм. Максимальная температура на поверхности нагревательных приборов не должна быть выше 95-105 °С в жилых и общественных зданиях; в про­мышленных зданиях допускается до 150 °С.

Технико-экономические требования к теплоносителю сводятся к тому, чтобы при применении того или иного теплоносителя стоимость тепловых сетей, по которым транспортируется теплоноситель, была наименьшей, а также малой была масса нагревательных приборов и обеспечен наименьший расход топлива для нагревания помещений.

Эксплуатационные требования заключаются в том, чтобы теплоноситель обладал качествами, позволяющими проводить центральную (из одного места, например котельной) регулировку тепловой отдачи систем теплопотребления. Необходимость изменять расходы тепла в системах отопления и вентиляции вызван, переменными температурами наружного воздуха. Эксплуатационным показателем теплоносителя считается также срок службы отопительно-вентиляционных систем при применении того или иного теплоносителя.

Если сравнить по перечисленным основным показателям воду и пар, можно отметить следующие их преимущества.

Преимущества воды: сравнительно низкая температура воды и поверхности нагревательных приборов; возможность транспортирования воды на большие расстояния без значительного уменьшения ее теплового потенциала; возможность центрального регулирования тепловой отдачи систем теплопотребления; простота присоединений водяных систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения к тепловым сетям; сохранение конденсата греющего пара на ТЭЦ или в районных котельных; большой срок службы I систем отопления и вентиляции.

Преимущества пара: возможность применения пара не только для тепловых потребителей, но также для силовых и технологических нужд; быстрый прогрев и быстрое охлаждение систем парового отопления, что представляет собой ценность для помещения с периодическим обогревом; пар низкого давления (обычно применяемый в системах отопления зданий) имеет малую объемную массу (примерно в 1650 раз меньше объемной массы воды); это обстоятельство в паровых системах отопления позволяет не учитывать гидростатическое давление и применять пар в качестве теплоносителя в многоэтажных зданиях; паровые системы теплоснабжения по тем же соображениям могут применяться при самом неблагоприятном рельефе местности теплоснабжаемого района; более низкая первоначальная стоимость паровых систем ввиду меньшей поверхности нагревательных приборов и меньших диаметров трубопроводов; простота начальной регулировки вследствие самораспределения пара; отсутствие расхода энергии на транспортирование пара.

К недостаткам пара, кроме перечисленных преимуществ воды, можно отнести дополнительно: повышенные потери тепла паропроводами из-за более высокой температуры пара; рок службы паровых систем отопления значительно меньше, чем водяных, из-за более интенсивной коррозии внутренней поверхности конденсатопроводов.

Несмотря на некоторые преимущества пара как теплоносителя, его применяют для систем отопления значительно реже воды и то лишь для тех помещений, в которых длительно не находятся люди. Строительными нормами и правилами паровое отопление допускается применять в торговых помещениях, банях, прачечных, кинотеатрах, в помещениях промышленных зданий. В жилых зданиях паровые системы не применяют.

В системах воздушного отопления и вентиляции зданий, где нет непосредственного соприкосновения пара с воздухом помещений, его применение в качестве первичного (нагревающего воздух) теплоносителя разрешается. Пар также можно использовать для нагревания водопроводной воды в системах горячего водоснабжения.

Теплоснабжение. Котельные. Тепловые сети. Классификация тепловых сетей, подключение потребителей к тепловым сетям.

Общие сведения о теплоснабжении

Потребители теплоты. Под тепловым потреблением понимают использование тепловой энергии для разнообразных коммунально-бытовых и производственных целей: отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха, горячее водоснабжение, технологические процессы.

Потребители теплоты по характеру их загрузки во времени могут быть разделены на сезонные и круглогодичные . К сезонным потребителям относятся системы отопления , вентиляции и кондиционирования воздуха , а к круглогодичным - системы горячего водоснабжения и технологические аппараты . Тепловые нагрузки потребителей не остаются постоянными.

Расходы теплоты на отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха зависят в основном от климатических условий: температуры наружного воздуха, направления и скорости ветра, влажности воздуха и др. Из названных факторов основное значение имеет температура наружного воздуха. Сезонная нагрузка имеет сравнительно постоянный суточный график и переменный годовой график. Отопление и вентиляция являются зимними тепловыми нагрузками, для кондиционирования воздуха в летний период требуется искусственный холод.

Нагрузка горячего водоснабжения зависит от степени благоустройства жилых и общественных зданий, режима работы бань, прачечных и т.д. Технологическое потребление теплоты зависит в основном от характера производства, типа оборудования, вида выпускаемой продукции.

Горячее водоснабжение и технологическая нагрузка имеют переменный суточный график, а их годовые графики в определённой мере зависят от времени года. Летние нагрузки, как правило, ниже зимних вследствие более высокой температуры водопроводной воды и перерабатываемого сырья, а также благодаря меньшим тепловым потерям теплопроводов и технологических трубопроводов.

Классификация систем теплоснабжения

Назначение любой системы теплоснабжения заключается в обеспечении потребителей теплоты необходимым количеством тепловой энергии требуемых параметров.

Существующие системы теплоснабжения в зависимости от взаимного расположения источника и потребителей теплоты можно разделить на централизованные и децентрализованные системы . В централизованных системах теплоснабжения один источник теплоты обслуживает теплоиспользующие устройства ряда потребителей, расположенных раздельно, поэтому передача теплоты от источника до потребителей осуществляется по специальным теплопроводам - тепловым сетям .

Централизованное теплоснабжение состоит из трёх взаимосвязанных и последовательно протекающих стадий: подготовки, транспортировки и использования теплоносителя. В соответствии с этими стадиями каждая система централизованного теплоснабжения (рис. 9.1) состоит из трех основных звеньев: источника теплоты 1 (например, теплоэлектроцентрали или котельной), тепловых сетей 2 (теплопроводов) и потребителей теплоты 3.

В децентрализованных системах теплоснабжения каждый потребитель имеет собственный источник теплоты.

Основными видами теплоносителей для целей теплоснабжения являются вода и водяной пар . Причём вода используется преимущественно для удовлетворения нагрузок отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и горячего водоснабжения, а пар, кроме того,- для удовлетворения технологической нагрузки.