Как работает тепловой пункт. ГВС от теплового пункта

Билет №1

1. Источниками энергии, в том числе и тепловой, могут служить вещества, энергетический потенциал которых достаточен для последующего преобразования их энергии в другие ее виды с целью последующего целенаправленного использования. Энергетический потенциал веществ является параметром, позволяющим оценить принципиальную возможность и целесообразность их использования как источников энергии, и выражается в единицах энергии: джоулях (Дж) или киловатт (тепловых)-часах [кВт(тепл.) -ч] *.Все источники энергии условно делят на первичные и вторичные (рис. 1.1). Первичными источниками энергии называют вещества, энергетический потенциал которых является следствием природных процесов и не зависит от деятельности человека. К первичным источникам энергии относятся: ископаемые горючие и расщепляющиеся вещества, нагретые до высокой температуры воды недр Земли (термальные воды), Солнце, ветер, реки, моря, океаны и др. Вторичными источниками энергии называют вещества, обладающие определенным энергетическим потенциалом и являющиеся побочными продуктами деятельности человека; например, отработавшие горючие органические вещества, городские отходы, горячий отработанный теплоноситель промышленных производств (газ, вода, пар), нагретые вентиляционные выбросы, отходы сельскохозяйственного производства и др.Первичные источники энергии условно разделяют на невозобновляющиеся, возобновляющиеся и неисчерпаемые. К ^возобновляющимся первичным источникам энергии относят ископаемые горючие вещества: уголь, нефть, газ, сланец, торф и ископаемые расщепляющиеся вещества: уран и торий. К возобновляющимся первичным источникам энергии относят все возможные источники энергии, являющиеся продуктами непрерывной деятельности Солнца и природных процессов на поверхности Земли: ветер, водные ресурсы, океан, растительные продукты биологической деятельности на Земле (древесину и другие растительные вещества), а также и Солнце. К практически неисчерпаемым первичным источникам энергии относят термальные воды Земли и вещества, которые могут быть источниками получения термоядерной энергии.Ресурсы первичных источников энергии на Земле оцениваются общими запасами каждого источника и его энергетическим потенциалом, т. е. количеством энергии, которая может быть выделена из единицы его массы. Чем выше энергетический потенциал вещества, тем выше эффективность его использования как первичного источника энергии и, как правило, тем большее распространение оно получило при производстве энергии. Так, например, нефть имеет энергетический потенциал, равный 40 000-43 000 МДж на 1 т массы, а природный и попутный газы - от 47 210 до 50 650 МДж на 1 т массы, что в сочетании с их относительно невысокой стоимостью добычи сделало возможным их быстрое распространение в 1960-1970-х годах как первичных источников тепловой энергии.Использование ряда первичных источников энергии до последнего времени сдерживалось либо сложностью технологии преобразования их энергии в тепловую энергию (например, расщепляющиеся вещества), либо относительно низким энергетическим потенциалом первичного источника энергии, что требует больших затрат на получение тепловой энергии нужного потенциала (например, использование солнечной энергии, энергии ветра и др.). Развитие промышленности и научно-производственного потенциала стран мира привело к созданию и реализации процессов производства тепловой энергии из ранее неразрабатывавшихся первичных источников энергии, в том числе к созданию атомных станций теплоснабжения, солнечных генераторов теплоты для теплоснабжения зданий, теплогенераторов на геотермальной энергии.

Принципиальная схема тэс

2.Тепловой пункт (ТП) - комплекс устройств, расположенный в обособленном помещении, состоящий из элементов тепловых энергоустановок, обеспечивающих присоединение этих установок к тепловой сети, их работоспособность, управление режимами теплопотребления, трансформацию, регулирование параметров теплоносителя и распределение теплоносителя по типам потребления.Основными задачами ТП являются:

Преобразование вида теплоносителя

Контроль и регулирование параметров теплоносителя

Распределение теплоносителя по системам теплопотребления

Отключение систем теплопотребления

Защита систем теплопотребления от аварийного повышения параметров теплоносителя

Учет расходов теплоносителя и тепла

Схема ТП зависит, с одной стороны, от особенностей потребителей тепловой энергии, обслуживаемых тепловым пунктом, с другой стороны, от особенностей источника, снабжающего ТП тепловой энергией. Далее, как наиболее распространённый, рассматривается ТП с закрытой системой горячего водоснабжения и независимой схемой присоединения системы отопления.

Принципиальная схема теплового пункта

Теплоноситель, поступающий в ТП по подающему трубопроводу теплового ввода, отдает свое тепло в подогревателях систем ГВС и отопления, а также поступает в систему вентиляции потребителей, после чего возвращается в обратный трубопровод теплового ввода и по магистральным сетям отправляется обратно на теплогенерирующее предприятие для повторного использования. Часть теплоносителя может расходоваться потребителем. Для восполнения потерь в первичных тепловых сетях на котельных и ТЭЦ существуют системы подпитки, источниками теплоносителя для которых являются системы водоподготовки этих предприятий.

Водопроводная вода, поступающая в ТП, проходит через насосы ХВС, после чего часть холодной воды отправляется потребителям, а другая часть нагревается в подогревателе первой ступени ГВС и поступает в циркуляционный контур системы ГВС. В циркуляционном контуре вода при помощи циркуляционных насосов горячего водоснабжения движется по кругу от ТП к потребителям и обратно, а потребители отбирают воду из контура по мере необходимости. При циркуляции по контуру вода постепенно отдает своё тепло и для того, чтобы поддерживать температуру воды на заданном уровне, её постоянно подогревают в подогревателе второй ступени ГВС.

Система отопления также представляет замкнутый контур, по которому теплоноситель движется при помощи циркуляционных насосов отопления от ТП к системе отопления зданий и обратно. По мере эксплуатации возможно возникновение утечек теплоносителя из контура системы отопления. Для восполнения потерь служит система подпитки теплового пункта, использующая в качестве источника теплоносителя первичные тепловые сети.

Билет №3

Схемы присоединения потребителей к тепловым сетям. Принципиальная схема ИТП

Различают зависимые и независимые схемы присоединения систем отопления:

Независимая (закрытая) схема подключения - схема присоединения системы теплопотребления к тепловой сети, при которой теплоноситель (перегретая вода), поступающий из тепловой сети, проходит через теплообменник, установленный на тепловом пункте потребителя, где нагревает вторичный теплоноситель, используемый в дальнейшем в системе теплопотребления

Зависимая (открытая) схема подключения - схема присоединения системы теплопотребления к тепловой сети, при которой теплоноситель (вода) из тепловой сети поступает непосредственно в систему теплопотребления.

Индивидуальный тепловой пункт (ИТП). Используется для обслуживания одного потребителя (здания или его части). Как правило, располагается в подвальном или техническом помещении здания, однако, в силу особенностей обслуживаемого здания, может быть размещён в отдельностоящем сооружении.

2. Принцип действия МГД-генератора. Схема ТЭС с МГД.

Магнитогидродинамический генератор, МГД-генератор - энергетическая установка, в которой энергия рабочего тела (жидкой или газообразной электропроводящей среды), движущегося в магнитном поле, преобразуется непосредственно в электрическую энергию.

Также как и в обычных машинных генераторах, принцип работы МГД-генератора основан на явлении электромагнитной индукции, то есть на возникновении тока в проводнике, пересекающем силовые линии магнитного поля. Но, в отличие от машинных генераторов, в МГД-генераторе проводником является само рабочее тело, в котором при движении поперёк магнитного поля возникают противоположно направленные потоки носителей зарядов противоположных знаков.

Рабочим телом МГД-генератора могут служить следующие среды:

· Электролиты

· Жидкие металлы

· Плазма (ионизированный газ)

Первые МГД-генераторы использовали в качестве рабочего тела электропроводные жидкости (электролиты), в настоящее время применяют плазму, в которой носителями зарядов являются в основном свободные электроны и положительные ионы, отклоняющиеся в магнитном поле от траектории, по которой газ двигался бы в отсутствие поля. В таком генераторе может наблюдаться дополнительное электрическое поле, так называемое поле Холла , которое объясняется смещением заряженных частиц между соударениями в сильном магнитном поле в плоскости, перпендикулярной магнитному полю.

Электростанции с магнитогидродинамическими генераторами (МГД-генераторами) . МГД - генераторы планируется сооружать в качестве надстройки к станции типа КЭС. Они используют тепловые потенциалы в 2500-3000 К, недоступные для обычных котлов.

Принципиальная схема ТЭС с МГД - установкой показана на рисунке. Газообразные продукты сгорания топлива, в которые вводится легкоионизируемая присадка (например, К 2 СО 3), направляются в МГД - канал, пронизанный магнитным полем большой напряженности. Кинетическая энергия ионизированных газов в канале преобразуется в электрическую энергию постоянного тока, который, в свою очередь, преобразуется в трехфазный переменный ток и направляется в энергосистему потребителям.

Принципиальная схема КЭС с МГД-генератором:
1 - камера сгорания; 2 – МГД - канал; 3 - магнитная система; 4 - воздухоподогреватель,
5 - парогенератор (котел); 6 - паровые турбины; 7 - компрессор;
8 - конденсатный (питательный) насос.

Билет №4

1.Классификация систем теплоснабжения

Принципиальные схемы систем теплоснабжения по способу подключения к ним систем отопления

По месту выработки теплоты системы теплоснабжения делятся на:

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

· Местные (потребитель и источник теплоснабжения находятся в одном помещении или в непосредственной близости).

По роду теплоносителя в системе:

· Водяные;

· Паровые.

По способу подключения системы отопления к системе теплоснабжения:

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

· независимые (теплоноситель, циркулирующий по тепловым сетям, в теплообменнике нагревает теплоноситель, циркулирующий в системе отопления).

По способу присоединения системы горячего водоснабжения к системе теплоснабжения:

· закрытая (вода на горячее водоснабжение забирается из водопровода и нагревается в теплообменнике сетевой водой);

· Открытая (вода на горячее водоснабжение забирается непосредственно из тепловой сети).

С. Дейнеко

Индивидуальный тепловой пункт - важнейшая составляющая систем теплоснабжения зданий. От его характеристик во многом зависит регулирование систем отопления и ГВС, а также эффективность использования тепловой энергии. Поэтому тепловым пунктам уделяется большое внимание в ходе термомодернизаций зданий, масштабные проекты которых в ближайшем будущем планируется воплотить в жизнь в различных регионах Украины

Индивидуальный тепловой пункт (ИТП) — комплекс устройств, расположенный в обособленном помещении (как правило, в подвальном помещении), состоящий из элементов, обеспечивающих присоединение системы отопления и горячего водоснабжения к централизованной тепловой сети. По подающему трубопроводу осуществляется подача теплоносителя в здание. С помощью второго обратного трубопровода в котельную попадает уже охлажденный теплоноситель из системы.

Температурный график работы тепловой сети определяет то, в каком режиме тепловой пункт будет работать в дальнейшем и какое оборудование необходимо в нем устанавливать. Различают несколько температурных графиков работы тепловой сети:

150/70°С;
130/70°С;
110/70°С;
95 (90)/70°С.

Если температура теплоносителя не превышает 95°С, то его остается только распределить по всей отопительной системе. В этом случае возможно применять только коллектор с балансировочными клапанами для гидравлической увязки циркуляционных колец. Если же температура теплоносителя превышает 95°С, то такой теплоноситель нельзя напрямую использовать в системе отопления без его температурной регулировки. Именно в этом и заключается важная функция теплового пункта. При этом необходимо, чтобы температура теплоносителя в системе отопления изменялась в зависимости от изменения температуры наружного воздуха.

В тепловых пунктах старого образца (рис. 1, 2) в качестве регулирующего устройства применялся элеваторный узел. Это позволяло существенно снизить стоимость оборудования, однако с помощью такого ТП было невозможно осуществлять точную регулировку температуры теплоносителя, особенно при переходных режимах работы системы. Элеваторный узел обеспечивал только «качественную» регулировку теплоносителя, когда температура в системе отопления изменяется в зависимости от температуры теплоносителя, приходящего от централизованной тепловой сети. Это приводило к тому, что «регулировка» температуры воздуха в помещениях производилась потребителями при помощи открытого окна и с огромными тепловыми затратами, уходящими в никуда.

Рис. 1.
1 - подающий трубопровод; 2 - обратный трубопровод; 3 - задвижки; 4 - водомер; 5 - грязевики; 6 - манометры; 7 - термометры; 8 - элеватор; 9 - нагревательные приборы системы отопления

Поэтому минимальные изначальные капиталовложения выливались в финансовые потери в долгосрочной перспективе. Особенно низкая эффективность работы элеваторных узлов проявилась с ростом цен на тепловую энергию, а также с невозможностью работы централизованной тепловой сети по температурному или гидравлическому графику, на который были рассчитаны установленные ранее элеваторные узлы.

Рис. 2. Элеваторный узел «советской» эпохи

Принцип работы элеватора заключается в том, чтобы смешивать теплоноситель из централизованной тепловой сети и воду из обратного трубопровода системы отопления до температуры, соответствующей нормативной для данной системы. Это происходит за счет принципа эжекции при использовании в конструкции элеватора сопла определенного диаметра (рис. 3). После элеваторного узла смешанный теплоноситель подается в систему отопления здания. Элеватор совмещает одновременно два устройства: циркуляционный насос и смесительное устройство. На эффективность смешения и циркуляции в системе отопления не влияют колебания теплового режима в тепловых сетях. Вся регулировка заключается в правильном подборе диаметра сопла и обеспечения необходимого коэффициента смешения (нормативный коэффициент 2,2). Для работы элеваторного узла нет необходимости подводить электрический ток.

Рис. 3. Принципиальная схема конструкции элеваторного узла

Однако имеются многочисленные недостатки, которые сводят на нет всю простоту и неприхотливость обслуживания данного устройства. На эффективность работы напрямую влияют колебания гидравлического режима в тепловых сетях. Так, для нормального смешения, перепад давлений в подающем и обратном трубопроводах необходимо поддерживать в пределах 0,8 - 2 бар; температура на выходе из элеватора не поддается регулировке и напрямую зависит только от изменения температуры тепловой сети. В этом случае, если температура теплоносителя, поступающего из котельной, не соответствует температурному графику, то и температура на выходе из элеватора будет ниже необходимой, что напрямую повлияет на внутреннюю температуру воздуха в помещениях здания.

Подобные устройства получили широкое применение во многих типах зданий, подключенных к централизованной тепловой сети. Однако в настоящее время они не соответствуют требованиям по энергосбережению, в связи с чем подлежат замене на современные индивидуальные тепловые пункты. Их стоимость значительно выше и для работы обязательно требуется электропитание. Но, в то же время, эти устройства более экономны - позволяют снизить энергопотребление на 30 - 50%, что с учетом роста цен на теплоноситель позволит уменьшить срок окупаемости до 5 - 7 лет, а срок службы ИТП напрямую зависит от качества используемых элементов управления, материалов и уровня подготовки технического персонала при его обслуживании.

Современные ИТП

Энергосбережение достигается, в частности, за счет регулирования температуры теплоносителя с учетом поправки на изменение температуры наружного воздуха. Для этих целей в каждом тепловом пункте применяют комплекс оборудования (рис. 4) для обеспечения необходимой циркуляции в системе отопления (циркуляционные насосы) и регулирования температуры теплоносителя (регулирующие клапаны с электрическими приводами, контроллеры с датчиками температуры).

Рис. 4. Принципиальная схема индивидуального теплового пункта и использованием контроллера , регулирующего клапана и циркуляционного насоса

Большинство тепловых пунктов имеет в своем составе также теплообменник для подключения к внутренней системе горячего водоснабжения (ГВС) с циркуляционным насосом. Набор оборудования зависит от конкретных задач и исходных данных. Именно поэтому, из-за различных возможных вариантов конструкции, а также своей компактности и транспортабельности, современные ИТП получили название модульных (рис. 5).

Рис. 5. Современный модульный индивидуальный тепловой пункт в сборе

Рассмотрим использование ИТП в зависимых и независимых схемах подключения системы отопления к централизованной тепловой сети.

В ИТП с зависимым присоединением системы отопления к внешним тепловым сетям циркуляция теплоносителя в отопительном контуре поддерживается циркуляционным насосом. Управление насосом осуществляется в автоматическом режиме от контроллера или от соответствующего блока управления. Автоматическое поддержание необходимого температурного графика в отопительном контуре также осуществляется электронным регулятором. Контролер воздействует на регулирующий клапан, расположенный на подающем трубопроводе на стороне внешней тепловой сети («острой воде»). Между подающим и обратным трубопроводами установлена смесительная перемычка с обратным клапаном, за счет которой осуществляется подмес в подающий трубопровод из обратной линии теплоносителя, с более низкими температурными параметрами (рис. 6).

Рис. 6. Принципиальная схема модульного теплового пункта, подключенного по зависимой схеме:
1 - контроллер; 2 - двухходовой регулирующий клапан с электрическим приводом; 3 - датчики температуры теплоносителя; 4 - датчик температуры наружного воздуха; 5 - реле давления для защиты насосов от сухого хода; 6 - фильтры; 7 - задвижки; 8 - термометры; 9 - манометры; 10 - циркуляционные насосы системы отопления; 11 - обратный клапан; 12 - блок управления циркуляционными насосами

В данной схеме работа системы отопления зависит от давлений в центральной тепловой сети. Поэтому во многих случаях потребуется установка регуляторов перепада давления, а, в случае необходимости, и регуляторов давления «после себя» или «до себя» на подающем или на обратном трубопроводах.

В независимой системе для присоединения к внешнему источнику тепла используется теплообменник (рис. 7). Циркуляция теплоносителя в системе отопления осуществляется циркуляционным насосом. Управление насосом производится в автоматическом режиме контролером или соответствующим блоком управления. Автоматическое поддержание необходимого температурного графика в нагреваемом контуре также осуществляется электронным регулятором. Контроллер воздействует на регулируемый клапан, расположенный на подающем трубопроводе на стороне внешней тепловой сети («острой воде»).

Рис. 7. Принципиальная схема модульного теплового пункта, подключенного по независимой схеме:
1 - контроллер; 2 - двухходовой регулирующий клапан с электрическим приводом; 3 - датчики температуры теплоносителя; 4 - датчик температуры наружного воздуха; 5 - реле давления для защиты насосов от сухого хода; 6 - фильтры; 7 - задвижки; 8 - термометры; 9 - манометры; 10 - циркуляционные насосы системы отопления; 11 - обратный клапан; 12 - блок управления циркуляционными насосами; 13 - теплообменник системы отопления

Достоинством данной схемы является то, что отопительный контур независим от гидравлических режимов централизованной тепловой сети. Также система отопления не страдает от несоответствия качества входящего теплоносителя, поступающего из центральной тепловой сети (наличия продуктов коррозии, грязи, песка и т.д.), а также перепадов давления в ней. В то же время стоимость капитальных вложений при применении независимой схемы больше - по причине необходимости установки и последующего обслуживания теплообменника.

Как правило, в современных системах применяются разборные пластинчатые теплообменники (рис. 8), которые достаточно просты в обслуживании и ремонтопригодны: при потере герметичности или выходе из строя одной секции, теплообменник возможно разобрать, а секцию заменить. Также, при необходимости, можно повысить мощность путем увеличения количества пластин теплообменника. Кроме того, в независимых системах применяют паяные неразборные теплообменники.

Рис. 8. Теплообменники для независимых систем подключения ИТП

Согласно ДБН В.2.5-39:2008 «Инженерное оборудование зданий и сооружений. Внешние сети и сооружения. Тепловые сети», в общем случае предписано подсоединение систем отопления по зависимой схеме. Независимая схема предписана для жилых зданий с 12 и более этажами и других потребителей, если это обусловлено гидравлическим режимом работы системы или техническим заданием заказчика.

ГВС от теплового пункта

Наиболее простой и распространенной является схема с одноступенчатым параллельным присоединением подогревателей горячего водоснабжения (рис. 9). Они присоединены к той же тепловой сети, что и системы отопления зданий. Вода, из наружной водопроводной сети подается в подогреватель ГВС. В нем она нагревается сетевой водой, поступающей из подающего трубопровода тепловой сети.

Рис. 9. Схема с зависимым присоединением системы отопления к тепловой сети и одноступенчатым параллельным присоединением теплообменника ГВС

Охлажденная сетевая вода подается в обратный трубопровод тепловой сети. После подогревателя горячего водоснабжения нагретая водопроводная вода подается в систему ГВС. Если приборы в этой системе закрыты (к примеру, в ночное время), то горячая вода по циркуляционному трубопроводу снова подается в подогреватель ГВС.

Эту схему с одноступенчатым параллельным присоединением подогревателей горячего водоснабжения рекомендуется применять, если отношение максимального расхода теплоты на ГВС зданий к максимальному расходу теплоты на отопление зданий менее 0,2 или более 1,0. Схема используется при нормальном температурном графике сетевой воды в тепловых сетях.

Кроме того, применяется двухступенчатая система подогрева воды в системе ГВС. В ней в зимний период холодная водопроводная вода сначала подогревается в теплообменнике первой ступени (с 5 до 30 ˚С) теплоносителем из обратного трубопровода системы отопления, а затем для окончательного догрева воды до необходимой температуры (60 ˚С) используется сетевая вода из подающего трубопровода тепловой сети (рис. 10). Идея состоит в том, чтобы использовать для нагрева бросовую тепловую энергию обратной линии от системы отопления. При этом сокращается расход сетевой воды на подогрев воды в системе ГВС. В летний период нагрев происходит по одноступенчатой схеме.

Рис. 10. Схема теплового пункта с зависимым присоединением системы отопления к тепловой сети и двухступенчатым нагревом воды

Требования к оборудованию

Важнейшей характеристикой современного теплового пункта является наличие приборов учета тепловой энергии, что в обязательном порядке предусмотрено ДБН В.2.5-39:2008 «Инженерное оборудование зданий и сооружений. Внешние сети и сооружения. Тепловые сети».

Согласно разделу 16 указанных норм, в тепловом пункте должно быть размещено оборудование, арматура, устройства контроля, управления и автоматизации, с помощью которых осуществляют:

регулирование температуры теплоносителя по погодным условиям ;
изменение и контроль параметров теплоносителя;
учет тепловых нагрузок, затрат теплоносителя и конденсата;
регулирование затрат теплоносителя;
защиту локальной системы от аварийного повышения параметров теплоносителя;
доочистку теплоносителя;
заполнение и подпитку систем отопления;
комбинированное теплообеспечение с использованием тепловой энергии от альтернативных источников.

Подсоединение потребителей к теплосети должно осуществляться по схемам с минимальными затратами воды, а также экономией тепловой энергии за счет установки автоматических регуляторов теплового потока и ограничения затрат сетевой воды. Не допускается присоединение системы отопления к тепловой сети через элеватор вместе с автоматическим регулятором теплового потока.

Предписано использовать высокоэффективные теплообменники с высокими теплотехническими и эксплуатационными характеристиками и малыми габаритами. В наивысших точках трубопроводов тепловых пунктов следует устанавливать воздухоотводчики, причем рекомендуется применять автоматические устройства с обратными клапанами. В нижних точках следует устанавливать штуцеры с запорными кранами для спуска воды и конденсата.

На вводе в тепловой пункт на подающем трубопроводе следует устанавливать грязевик, а перед насосами, теплообменниками, регулирующими клапанами и счетчиками воды - сетчатые фильтры. Кроме того, фильтр-грязевик необходимо устанавливать на обратной линии перед регулирующими устройствами и приборами учета. По обе стороны от фильтров следует предусмотреть манометры.

Для защиты каналов ГВС от накипи нормами предписано использовать устройства магнитной и ультразвуковой обработки воды. Принудительная вентиляция, которой необходимо обустраивать ИТП, рассчитывается на кратковременное действие и должна обеспечивать 10-кратный обмен с неорганизованным приливом свежего воздуха через входные двери.

Во избежание превышения уровня шума, ИТП не допускается располагать рядом, под или над помещениями жилых квартир, спален и комнат игр детсадов и т.д. Кроме того, регламентируется, что установленные насосы должны быть с допустимым низким уровнем шума.

Тепловой пункт следует оснащать средствами автоматизации, приборами теплотехнического контроля, учета и регулирования, которые устанавливают на месте или на щите управления.

Автоматизация ИТП должна обеспечивать:

регулирование затрат тепловой энергии в системе отопления и ограничение максимального расхода сетевой воды у потребителя;
заданную температуру в системе ГВС;
поддержание статического давления в системах потребителей теплоты при их независимом присоединении;
заданное давление в обратном трубопроводе или необходимый перепад давления воды в подающем и обратном трубопроводах тепловых сетей;
защиту систем теплопотребления от повышенного давления и температуры;
включение резервного насоса при отключении основного рабочего и др.

Помимо того, современные проекты предусматривают обустройство удаленного доступа к управлению тепловыми пунктами. Это позволяет организовать централизованную систему диспетчеризации и осуществлять контроль за работой систем отопления и ГВС. Поставщиками оборудования для ИТП являются ведущие компании-производители соответствующего теплотехнического оборудования, например: системы автоматики - Honeywell (США), Siemens (Германия), Danfoss (Дания); насосы - Grundfos (Дания), Wilo (Германия); теплообменники - Alfa Laval (Швеция), Gea (Германия) и др.

Стоит также отметить, что современные ИТП включают достаточно сложное оборудование, которое требует периодического технического и сервисного обслуживания, заключающегося, к примеру, в промывке сетчатых фильтров (не реже 4 раз в год), чистке теплообменников (минимум 1 раз в 5 лет) и т.д. При отсутствии надлежащего технического обслуживания оборудование теплового пункта может прийти в негодность или выйти из строя. Примеры тому в Украине, к сожалению, уже есть.

В то же время, существуют подводные камни при проектировании всего оборудования ИТП. Дело в том, что в отечественных условиях температура в подающем трубопроводе централизованной сети часто не соответствует нормируемой, которую указывает теплоснабжающая организация в технических условиях, выдаваемых для проектирования.

При этом разница в официальных и реальных данных может быть довольно существенной (например, в реальности поставляется теплоноситель с температурой не более 100˚С вместо указанных 150˚С, или наблюдается неравномерность температуры теплоносителя со стороны центральной тепловой по времени суток), что соответственно, влияет на выбор оборудования, его последующую эффективность работы и, в итоге, на его стоимость. По этой причине рекомендуется при реконструкции ИТП на этапе проектирования, проводить замеры реальных параметров теплоснабжения на объекте и учитывать их в дальнейшем при расчетах и выборе оборудования. При этом из-за возможного несоответствия параметров, оборудование стоит проектировать с запасом в 5-20 %.

Реализация на практике

Первые современные энергоэффективные модульные ИТП в Украине были установлены в Киеве в период 2001 - 2005 гг. в рамках реализации проекта Всемирного банка «Энергосбережение в административных и общественных зданиях». Всего было смонтировано 1173 ИТП. К настоящему времени по причине не решенных ранее вопросов периодического квалифицированного технического обслуживания порядка 200 из них пришли в негодность или требуют ремонта.

Видео. Реализованный проект с применением индивидуального теплового пункта в многоквартирном жилом доме, экономия до 30% теплоэнергии

Модернизация установленных ранее тепловых пунктов с организацией удаленного доступа к ним является одним из пунктов программы «Термосанация в бюджетных учреждениях г. Киева» с привлечением кредитных средств Северной экологической финансовой корпорации (NEFCO) и грантов «Фонда Восточного партнерства по энергоэффективности и окружающей среде» (E5P).

Помимо того, в минувшем году Всемирный банк объявил о старте масштабного шестилетнего проекта, направленного на повышение энергоэффективности теплоснабжения в 10 городах Украины. Бюджет проекта составляет 382 млн. долларов США. Направлены они будут, в частности, и на установку модульных ИТП. Планируется также ремонт котельных, замена трубопроводов и установка счетчиков тепловой энергии. Намечено, что проект поможет в снижении издержек, повышении надежности обслуживания и улучшении общего качества теплоты, поступающей свыше 3 млн. украинцам.

Модернизация теплового пункта - одно из условий повышения энергоэффективности здания в целом. В настоящее время кредитованием внедрения данных проектов занимается ряд украинских банков, в том числе и в рамках государственных программ. Подробнее об этом можно прочитать в предыдущем номере нашего журнала в статье «Термомодернизация: что именно и за какие средства ».

Больше важных статей и новостей в Telegram-канале AW-Therm . Подписывайтесь!

Просмотрено: 183 224

Тепловой пункт (ТП) - комплекс устройств, расположенный в обособленном помещении, состоящий из элементов тепловых энергоустановок, обеспечивающих присоединение этих установок к тепловой сети, их работоспособность, управление режимами теплопотребления, трансформацию, регулирование параметров теплоносителя и распределение теплоносителя по типам потребления.

Назначение тепловых пунктов:

преобразование вида теплоносителя или его параметров;
контроль параметров теплоносителя;
учет тепловых нагрузок, расходов теплоносителя и конденсата;
регулирование расхода теплоносителя и распределение по системам потребления теплоты (через распределительные сети в ЦТП или непосредственно в системы ИТП);
защита местных систем от аварийного повышения параметров теплоносителя;
заполнение и подпитка систем потребления теплоты;
сбор, охлаждение, возврат конденсата и контроль его качества;
аккумулирование теплоты;
водоподготовка для систем горячего водоснабжения.

В тепловом пункте в зависимости от его назначения и местных условий могут осуществляться все перечисленные мероприятия или только их часть. Приборы контроля параметров теплоносителя и учета расхода теплоты следует предусматривать во всех тепловых пунктах.

Устройство ИТП ввода обязательно для каждого здания независимо от наличия ЦТП, при этом в ИТП предусматриваются только те мероприятия, которые необходимы для присоединения данного здания и не предусмотрены в ЦТП.

В закрытых и открытых системах теплоснабжения необходимость устройства ЦТП для жилых и общественных зданий должна быть обоснована технико-экономическим расчетом.

Виды тепловых пунктов

ТП различаются по количеству и типу подключенных к ним систем теплопотребления, индивидуальные особенности которых определяют тепловую схему и характеристики оборудования ТП, а также по типу монтажа и особенностям размещения оборудования в помещении ТП.

Различают следующие виды тепловых пунктов:

. Используется для обслуживания одного потребителя (здания или его части). Как правило, располагается в подвальном или техническом помещении здания, однако, в силу особенностей обслуживаемого здания, может быть размещён в отдельностоящем сооружении.
Центральный тепловой пункт (ЦТП). Используется для обслуживания группы потребителей (зданий, промышленных объектов). Чаще располагается в отдельностоящем сооружении, но может быть размещен в подвальном или техническом помещении одного из зданий.
. Изготавливается в заводских условиях и поставляется для монтажа в виде готовых блоков. Может состоять из одного или нескольких блоков. Оборудование блоков монтируется очень компактно, как правило, на одной раме. Обычно используется при необходимости экономии места, в стесненных условиях. По характеру и количеству подключенных потребителей БТП может относиться как к ИТП, так и к ЦТП.

Центральные и индивидуальные тепловые пункты

Центральный тепловой пункт (ЦТП) позволяет сосредоточить все наиболее дорогостоящее и требующее систематического и квалифицированного наблюдения оборудования в удобных для обслуживания отдельно стоящих зданиях и благодаря этому значительно упростить последующие индивидуальные тепловые пункты (ИТП) в зданиях. Здания общественного назначения, размещаемые в жилых микрорайонах, - школы, детские учреждения должны иметь самостоятельные ИТП, оборудованные регуляторами. ЦТП должны размещаться на границах микрорайонов (кварталов) между магистральными, распределительными сетями и квартальными.

При водяном теплоносителе оборудование тепловых пунктов состоит из циркуляционных (сетевых) насосов, водо-водяных теплообменников, аккумуляторов горячей воды, повысительных насосов, приборов для регулирования и контроля параметров теплоносителя, приборов и устройств для защиты от коррозии и накипеобразования местных установок горячего водоснабжения, приборами для учета расхода теплоты, а также автоматическими устройствами для регулирования отпуска теплоты и поддержания заданных параметров теплоносителя в абонентских установках.

Принципиальная схема теплового пункта

Схема теплового пункта зависит, с одной стороны, от особенностей потребителей тепловой энергии, обслуживаемых тепловым пунктом, с другой стороны, от особенностей источника, снабжающего ТП тепловой энергией. Далее, как наиболее распространённый, рассматривается ТП с закрытой системой горячего водоснабжения и независимой схемой присоединения системы отопления.

Тепловые пункты промышленных предприятий

Промышленное предприятие должно, как правило, иметь один центральный тепловой пункт (ЦТП) для регистрации, учета и распределения теплоносителя, получаемого из тепловой сети. Количество и размещение вторичных (цеховых) тепловых пунктов (ИТП) определяется размерами и взаимным размещением отдельных цехов предприятия. ЦТП предприятия должен быть размещен в отдельном помещении; на крупных предприятиях, особенно при получении кроме горячей воды также и пара, - в самостоятельном здании.

Предприятие может иметь цехи как с однородным характером внутренних тепловыделений (удельный вес в общей нагрузке), так и с разным. В первом случае температурный режим всех зданий определяется в ЦТП, во втором – различным и устанавливаться на ИТП. Температурный график для промышленных предприятий должен отличаться от бытового, по которому обычно работают городские теплосети. Для подгонки температурного режима в тепловых пунктах предприятий должны устанавливаться смесительные насосы, которые при единообразии характера тепловыделений по цехам могут быть установлены в одном ЦТП, при отсутствии единообразия – в ИТП.

Проектирование тепловых систем промышленных предприятий должно проводиться с обязательным использованием вторичных энергоресурсов, под которыми понимаются:

отходящие от печей горячие газы;
продукты технологических процессов (нагретые слитки, шлаки, раскаленный кокс и пр.);
низкотемпературные энергоресурсы в виде отработавшего пара, горячей воды от различных охлаждающих устройств и производственные тепловыделения.

Для теплоснабжения обычно используются энергоресурсы третьей группы, которые имеют температуры в пределах от 40 до 130°С. Предпочтительным является их использование для нужд ГВС, поскольку эта нагрузка имеет круглогодичный характер.

Централизованное теплоснабжение имеет ряд очевидных плюсов, равно как и минусов. Основная негативная черта централизованных систем - чрезвычайная громоздкость системы и отсутствие возможности подстроить параметры работы системы под конкретный дом. Не говоря уже о том, что проектирование инженерных систем подобного масштаба является крайне трудоемким процессом и не всегда позволяет достичь заданных параметров эффективности.

Что дают индивидуальные тепловые пункты

Для преодоления негативных характеристик центрального отопления используются индивидуальные тепловые пункты (ИТП). Их основные преимущества по сравнению с централизованными системами:

Снижение аварийности за счет уменьшения масштабов системы и более широких возможностей обслуживания.
Уменьшение расходов на теплоизоляцию и прочие материалы.
Снижение затрат на строительство и содержание трубопроводов.
Почти в 2 раза сокращаются потери тепла при транспортировке к потребителю.
Возможность настроить подачу тепла в зависимости от пожеланий потребителей.
Внедрение автоматических средств контроля теплоносителя позволяет снизить на 15-20 % затраты энергии, при сохранении заданных параметров системы.
Более прозрачный механизм оплаты, без всяких средних значений, платы за обслуживание километров трубопроводов и устаревшего оборудования.

Типы ИТП

Проектирование инженерных систем ИПТ осуществляется исходя из максимальной мощности оборудования. Этот же критерий служит основой для базовой классификации ИТП:

малые - до 40 кВт;
средние - до 50 кВт;
большие - до 2 МВт.

Первые два типа используются в частных домах и небольших коммерческих объектах (офисы, магазины). Третий тип ИТП применяется для многоквартирных домов и крупных промышленных объектов.

Как работает ИТП?

Обычный ИТП включает в себя следующие ключевые элементы:

подключение к водопроводной сети;
подключение к тепловой сети;
система учета потребления энергоресурсов;
пункт контроля и согласования систем теплоснабжения и потребления;
система распределения ресурсов по потребителям;
системы вентиляции и горячего водоснабжения;
системы независимого питания (для отопления и вентиляции).

Принцип работы ИТП достаточно прост. Пункт принимает холодную воду из обычной городской сети водоснабжения. В дальнейшем, она разделяется на 2 потока: один идет сразу потребителям, второй подогревается. Второй поток - это замкнутый контур, который и является системой отопления. С помощью насосов, теплоноситель циркулирует от ИТП к потребителям, и обратно.

В процессе данного движения тепло, несомненно, теряется, поэтому теплоноситель постоянно подогревается. Кроме того, могут использоваться и центральные системы теплоснабжения, но исключительно в качестве дополнительной подпитки в периоды пиковых нагрузок.

Так же ИТП могут обеспечивать горячее водоснабжение, а так же управление вентиляцией.

Таким образом, ИТП обеспечивает качественную подготовку теплоносителя и контроль его параметров. С помощью ИТП рационализируется распределение теплоносителя по потребителям и повышается общая эффективность системы теплоснабжения. Так же ИТП позволяет организовать учет потребление теплоносителя «по факту», а не по расчетным значениям управляющих компаний.

Тепловым пунктом называется сооружение, которое служит для присоединения местных систем теплопотребления к тепловым сетям. Тепловые пункты подразделяются на центральные (ЦТП) и индивидуальные (ИТП). ЦТП служат для теплоснабжения двух и более зданий, ИТП - для теплоснабжения одного здания. При наличии ЦТП в каждом отдельном здании обязательно устройство ИТП, который выполняет только те функции, которые не предусмотрены в ЦТП и необходимы для системы теплопотребления данного здания. При наличии собственного источника теплоты (котельной) тепловой пункт, как правило, располагается в помещении котельной.

В тепловых пунктах размещается оборудование, трубопроводы, арматура, приборы контроля, управления и автоматизации, посредством которых осуществляются:

Преобразование параметров теплоносителя, например, для снижения температуры сетевой воды в расчетном режиме со 150 до 95 0 С;

Контроль параметров теплоносителя (температуры и давления);

Регулирование расхода теплоносителя и распределение его по системам потребления теплоты;

Отключение систем потребления теплоты;

Защита местных систем от аварийного повышения параметров теплоносителя (давления и температуры);

Заполнение и подпитка систем потребления теплоты;

Учет тепловых потоков и расходов теплоносителя и др.

На рис. 8 приведена одна из возможных принципиальных схем индивидуального теплового пункта с элеватором для отопления здания. Через элеватор система отопления присоединяется в том случае, если надо снижать температуру воды для системы отопления, например, со 150 до 95 0 С (в расчетном режиме). При этом располагаемый напор перед элеватором, достаточный для его работы, должен быть не менее 12-20 м вод. ст., а потеря напора не превышает 1,5 м вод. ст. Как правило, к одному элеватору присоединяется одна система или несколько мелких систем с близкими гидравлическими характеристиками и с суммарной нагрузкой не более 0,3 Гкал/ч. При больших необходимых напорах и теплопотреблении применяются смесительные насосы, которые также используются и при автоматическом регулировании работы системы теплопотребления.

Подключение ИТП к тепловой сети производится задвижкой 1. Вода очищается от взвешенных частиц в грязевике 2 и поступает в элеватор. Из элеватора вода с расчетной температурой 95 0 С направляется в систему отопления 5. Охлажденная в отопительных приборах вода возвращается в ИТП с расчетной температурой 70 0 С. Часть обратной воды используется в элеваторе, а остальная вода очищается в грязевике 2 и поступает в обратный трубопровод теплосети.

Постоянный расход горячей сетевой воды обеспечивает автоматический регулятор расхода РР. Регулятор РР получает импульс на регулирование от датчиков давления, установленных на подающем и обратном трубопроводах ИТП, т.е. он реагирует на разность давлений (напор) воды в указанных трубопроводах. Напор воды может меняться по причине увеличения или уменьшения давления воды в теплосети, что обычно связано в открытых сетях с изменение расхода воды на нужды ГВС.

Например , если напор воды возрастает, то расход воды в системе увеличивается. Во избежание перегрева воздух в помещениях регулятор уменьшит свое проходное сечение, чем восстановит прежний расход воды.

Постоянство давления воды в обратном трубопроводе системы отопления автоматически обеспечивает регулятор давления РД. Падение давления может быть следствием утечек воды в системе. В этом случае регулятор уменьшит проходное сечение, расход воды снизится на величину утечки и давление восстановится.

Расход воды (теплоты) измеряется водомером (теплосчетчиком) 7. Давление и температура воды контролируются, соответственно, манометрами и термометрами. Задвижки 1, 4, 6 и 8 используются для включения или отключения теплового пункта и системы отопления.

В зависимости от гидравлических особенностей тепловой сети и местной системы отопления в тепловом пункте могут также устанавливаться:

Подкачивающий насос на обратном трубопроводе ИТП, если располагаемый напор в тепловой сети недостаточен для преодоления гидравлического сопротивления трубопроводов, оборудования ИТП и систем теплопотребления. Если при этом давление в обратном трубопроводе будет ниже статического давления в этих системах, то подкачивающий насос устанавливается на подающем трубопроводе ИТП;

Подкачивающий насос на подающем трубопроводе ИТП, если давление сетевой воды недостаточно для предотвращения вскипания воды в верхних точках систем потребления теплоты;

Отсекающий клапан на подающем трубопроводе на вводе и подкачивающий насос с предохранительным клапаном на обратном трубопроводе на выходе, если давление в обратном трубопроводе ИТП может превысить допускаемое давление для системы теплопотребления;

Отсекающий клапан на подающем трубопроводе на входе в ИТП, а также предохранительный и обратный клапаны на обратном трубопроводе на выходе из ИТП, если статическое давление в тепловой сети превышает допускаемое давление для системы теплопотребления и др.

Рис 8. Схема индивидуального теплового пункта с элеватором для отопления здания:

1, 4, 6, 8 - задвижки; Т - термометры; М - манометры; 2 - грязевик; 3 - элеватор; 5 -радиаторы системы отопления; 7 - водомер (теплосчетчик); РР - регулятор расхода; РД - регулятор давления

Как было показано на рис. 5 и 6, системы ГВС подсоединяются в ИТП к подающему и обратному трубопроводам через водоподогреватели или непосредственно, через регулятор температуры смешения типа ТРЖ.

При непосредственном водоразборе вода на ТРЖ подается из подающего или из обратного или из обоих трубопроводов вместе в зависимости от температуры обратной воды (рис.9). Например , летом, когда сетевая вода имеет 70 0 С, а отопление отключено, в систему ГВС поступает только вода из подающего трубопровода. Обратный клапан служит для предотвращения перетекания воды из подающего трубопровода в обратный при отсутствии водоразбора.

Рис. 9. Схема узла присоединения системы ГВС при непосредственном водоразборе:

1, 2, 3, 4, 5, 6 - задвижки; 7 - обратный клапан; 8 - регулятор температуры смешения; 9 - датчик температуры смеси воды; 15 - водоразборные краны; 18 - грязевик; 19 - водомер; 20 - воздухоотводчик; Ш - штуцер; Т - термометр; РД - регулятор давления (напора)

Рис. 10. Двухступенчатая схема последовательного присоединения водоподогревателей ГВС:

1,2, 3, 5, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14 - задвижки; 8 - обратный клапан; 16 - циркуляционный насос; 17 - устройство для отбора импульса давления; 18 - грязевик; 19 - водомер; 20 - воздухоотводчик; Т - термометр; М - манометр; РТ - регулятор температуры с датчиком

Для жилых и общественных зданий также широко применяется схема двухступенчатого последовательного присоединения водоподогревателей ГВС (рис.10). В данной схеме водопроводная вода вначале подогревается в подогревателе I-ой ступени, а затем в подогревателе II-ой ступени. При этом водопроводная вода проходит через трубки подогревателей. В подогревателе I-ой ступени водопроводная вода греется обратной сетевой водой, которая после охлаждения идет в обратный трубопровод. В подогревателе II-ой ступени водопроводная вода греется горячей сетевой водой из подающего трубопровода. Охлажденная сетевая вода поступает в систему отопления. В летний период эта вода подается в обратный трубопровод по перемычке (в обвод системы отопления).

Расход горячей сетевой воды на подогреватель II-ой ступени регулирует регулятор температуры (клапан термореле) в зависимости от температуры воды за подогревателем II-ой ступени.