Мир инженера

информация для инженеров и проектировщиков

Классификация водяных систем центрального теплоснабжения по принципу осуществления бытового горячего водоснабжения

Приветствую Вас, дорогие и уважаемые читатели сайта “world-engineer.ru”. Итак, продолжим наш курс лекций. Наибольшее распространение в РФ получили 2-х трубные водяные системы, которые покрывают тепловые нагрузки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для жилых, административных, общественно-бытовых и производственных зданий.

Водяные системы центрального теплоснабжения различают и классифицируют по следующим основным признакам:

1. по принципу осуществления бытового горячего водоснабжения
2. по способу присоединения систем отопления зданий к внешним тепловым сетям.

В этой статье, мы будем говорить исключительно о 1-м признаке (про 2-ой признак читайте следующую статью).

По принципу осуществления бытового горячего водоснабжения водяные системы центрального теплоснабжения разделяются на 2 группы:

– закрытые системы теплоснабжения;

– открытые системы теплоснабжения.

В закрытых системах нагретая сетевая вода, которая циркулирует в трубопроводах тепловой сети используется только как теплоноситель, но из тепловой сети потребителями теплоты не отбирается.

В закрытых системах в специализированных теплообменных аппаратах осуществляется подогрев водопроводной холодной воды. Нагретая водопроводная вода по разводящим трубопроводам из стояка поступает к водоразборным приборам потребителей. Охлажденная сетевая вода поступает в обратный трубопровод теплосети и направляется на источник теплоснабжения.

Принципиальная схема водяной закрытой системы теплоснабжения

На схеме представлены следующие системы: водяная, 2-х трубная, закрытая со струйным смешением, с зависимой схемой присоединения отопительных установок, с параллельным подключением подогревателей горячего водоснабжения и вентиляций калориферов.

1 – отопительные установки

2 – струйные смешивающие насосы (элеваторы)

3 – подогреватели горячего водоснабжения

4 – вентиляционные калориферы

6 – регуляторы температуры

7 – водоразборные приборы (кран)

8 – повысительные и циркуляционные насосы

Следующий вид системы центрального теплоснабжения – это открытые системы (с непосредственным отбором сетевой воды для нужд горячего водоснабжения). В открытых систем теплоснабжения нагретая сетевая вода, которая циркулирует в трубопроводах используется не только как теплоноситель, но частично или полостью отбирается потребителями из теплосети для нужд ГВС.

Принципиальная схема водяной открытой системы водоснабжения

На схеме представлены следующие системы: водяная, 2-х трубная, открытая, со струйным смешением, с зависимой схемой присоединения отопительных установок, с параллельным подключением вентиляционных калориферов.

1 – отопительные установки

2 – струйные смешивающие насосы

3 – вентиляционные калориферы

5 – регуляторы температуры

6 – водоразборные приборы

7 – повысительные насосы

8 – смесители сетевой воды

Открытые и закрытые системы теплоснабжения в РФ распространены приблизительно поровну. В Москве почти все системы закрытые. Каждая из этих систем имеет свои достоинства и недостатки.

Ниже представлю Вам как открытая и закрытая система теплоснабжения отличаются.

Достоинства водяных закрытых систем теплоснабжения

1. Благодаря изолированности водопроводной воды от сетевой обеспечивается const стабильного качества воды поступающей к потребителю.
2. Простота санитарного контроля систем горячего водоснабжения воды здания, благодаря короткому пути горячей воды от подогревателей до водоразборных приборов.
3. Простой контроль герметичности всей системы. Контроль герметичности производится по расходу подпиточной воды на источнике теплоснабжения.

Недостатки водяных закрытых систем теплоснабжения

1. Более сложная и как следствие более дорогая система горячего водоснабжения, из-за наличия подогревателей и циркуляционных насосов.
2. Коррозия подогревателей горячего водоснабжения и циркуляционных насосов, из-за поступления в них не деаэрированной воды или поступления в них водопроводной воды с повышенной жесткостью.

Достоинства водяных открытых систем теплоснабжения

1. Более простая, а следовательно, более дешевая система горячего водоснабжения.
2. В случаях, когда потребитель теплоты полностью отбирает нагретую сетевую воду на горче водоснабжение имеется возможность использовать для транспортировки всего 1 трубопровода.

Недостатки водяных открытых систем теплоснабжения

1. Усложнение и удорожание водоподготовительных установок на источнике теплоснабжения, из-за необходимости компенсации расхода нагретой сетевой воду, поступающей на горячее водоснабжение.
2. Усложнение и увеличение объема санитарного контроля горячей воды по сравнению с водяной закрытой системой.
3. Трудность обнаружения аварийных утечек сетевой воды, из-за больших и неравномерных расходов воды на источнике теплоснабжения.

СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ 3.1. Классификация систем теплоснабжения

Система теплоснабжения — совокупность технических устройств, агрегатов и подсистем, обеспечивающих приготовление теплоносителя, его транспортировку и распределение в соответствии со спросом на теплоту по отдельным потребителям. Последними являются системы отопления, вен­тиляции, горячего водоснабжения, а также технологические установки промышленных предприятий.

В городах и населенных пунктах средства обеспечения тепловой энер­гией коммунально-бытовых и производственных потребителей непосредст­венно влияют на санитарное состояние территории, чистоту воздушного бассейна, экономику, а также на степень благоустройства зданий и соору­жений.

Все системы теплоснабжения можно объединить в группы по следую­щим признакам: по степени централизации, по режиму работы (круглого­дичные и сезонные), по виду вырабатываемого и отпускаемого теплоноси­теля, по способу подачи воды на горячее водоснабжение, по количеству трубопроводов тепловой сети.

В зависимости от типа и мощности источника теплоснабжение бывает:

— централизованное от тепловых и атомных электростанций (ТЭЦ и
АТЭЦ) — теплофикация;

— централизованное от районных или квартальных котельных (приме­
няется как в больших жилых массивах, так и в отдельных жилых кварталах
и поселках);

— местное от групповых котельных (применяется для теплоснабжения
одного или группы зданий);

— автономное от теплогенераторов, устанавливаемых непосредственно
в отапливаемых зданиях (предназначено для отопления, а иногда и горячего
водоснабжения отдельных домов и помещений).

Централизованное теплоснабжение потребителей осуществляется по протяженным и разветвленным тепловым сетям от теплоэлектроцентралей на базе комбинированной выработки тепловой и электрической энергии (теплофикация), а также от крупных районных и других источников тепло­снабжения.

Для автономных систем теплоснабжения характерна малая протя­женность или даже полное отсутствие тепловых сетей от источника тепло­снабжения к потребителям тепловой энергии. Автономное теплоснабжение осуществляется от источников теплоснабжения малой мощности, автоном­ных квартирных теплогенераторов и печей. Автономная (децентрализован­ная) система теплоснабжения состоит из источника теплоты, который совмещен с нагревательным прибором потребителя или соединен с ним внут­ренними тепловыми сетями. Большие здания имеют развитые внутренние тепловые сети, которые называются системами отопления. Так как система теплоснабжения небольшой группы зданий мало отличается от системы отопления одного здания, в энергетике к децентрализованным относят сис­темы мощностью менее 58 МВт [24].

Автономные системы делятся на две группы:

— системы, у которых источник теплоснабжения соединен с приемни­
ками (нагревательными приборами, калориферами, водоразборной армату­
рой и пр.), внутренними тепловыми сетями (системы отопления, вентиля­
ции, местные системы горячего водоснабжения);

— системы, у которых источник теплоснабжения и нагревательные по­
верхности объединены в одном агрегате (отопительные печи, теплогенера­
торы).

Автономные (децентрализованные) системы первого типа находят применение в городах и сельской местности, второго типа — в малых насе­ленных пунктах.

Существуют также поквартирные системы отопления и системы, обес­печивающие отопление и горячее водоснабжение квартиры.

Перечисленные системы теплоснабжения характеризуются различны­ми показателями качества, надежности работы и экономичности. При строительстве новых городов и населенных пунктов целесообразную сис­тему теплоснабжения выбирают на основании технико-экономических рас­четов, главными критериями при этом являются величина и концентрация тепловой нагрузки.

Решение по выбору типа системы теплоснабжения — централизованной или децентрализованной — зависит от величины и пространственной струк­туры населенного пункта, плотности тепловых нагрузок и размещения або­нентов, вида поставляемого топлива, а также от уровня социальных и сани­тарно-гигиенических требований, предъявляемых к условиям эксплуатации и функционирования системы.

К преимуществам централизованных систем теплоснабжения часто от­носят меньшие расходы топлива при выработке теплоты в котельных.

Приведенный тезис не вызывает сомнения; однако, при сравнении энергетической эффективности систем теплоснабжения он не должен рас­сматриваться как отвлеченный, так как в централизованной системе неиз­бежны затраты на собственные нужды котельной, на перекачку теплоноси­теля, потери теплоты с утечками в тепловых сетях и на охлаждение тепло­носителя, т.е. сравнение теплотехнической эффективности должно прово­диться не по источнику теплоснабжения, а по системе в целом.

В табл. 3.1 на основе анализа данных по ряду проектов с учетом регла­ментируемых величин приведены результаты сравнения энергетической эффективности систем теплоснабжения.

Проведенное сравнение показывает, что теплотехнические характе­ристики автономного теплоснабжения превышают в целом показате­ли централизованных систем.

Автономные системы, несмотря на ряд присущих им недостатков (зна­чительные затраты времени и труда на обслуживание, более низкие сани­тарные условия в помещении, низкий КПД теплоемких отопительных пе­чей и теплогенераторов, выпускаемых отечественной промышленностью, трудности обеспечения теплотой многоквартирных зданий), имеют и опре­деленные достоинства:

— меньшие, чем при централизованных системах, единовременные ка­
питальные вложения;

— возможность поэтапного ввода в работу оборудования, по мере за­
вершения строительных работ;

— независимое обеспечение тепловой нагрузки объектов и возможность
местного регулирования работы системы;

— возможность разработки полностью автономных систем, не требую­
щих электропривода отдельных устройств системы (системы с естествен­
ной циркуляцией теплоносителя и теплогенераторы на естественной тяге);

— в случае применения крышных котельных достигается снижение за­
нимаемой площади территории населенного пункта;

— привлечение средств населения (возможно, частичное) для сооруже­
ния системы.

Необходимо отметить, что на сегодняшний день автономные теплоге­нераторы, предлагаемые на рынке теплотехнического оборудования целым рядом зарубежных фирм, имеют очень высокие показатели коэффициента полезного действия, санитарно-гигиенические характеристики эксплуата­ции, малые (а иногда вовсе отсутствующие) затраты времени и труда на обслуживание. Однако такие теплогенераторы имеют достаточно высокую стоимость.

Как уже говорилось выше, в городах к децентрализованным системам относят системы с мощностью до 58 МВт. Для малых населенных пунктов под децентрализованным теплоснабжением должно пониматься обеспече­ние теплотой группы потребителей от одной системы, включающей тепло-генерирующую установку, единую тепловую сеть к потребителям, местные системы теплопотребления внутри зданий. К системе могут быть подклю­чены часть или все здания жилой зоны поселков, а также производственные объекты.

Под децентрализованным теплоснабжением понимается обеспечение потребителей теплотой от местных (автономных) теплогенераторов по внут-ридомовым или внутриквартальным сетям теплоснабжения (см. п. 3.2.). Внешние тепловые сети при этом отсутствуют, а теплогенератор (один или несколько) устанавливается непосредственно в здании или квартире.

Результаты сравнения энергетической эффективности систем теплоснабжения

Показатели	Тип системы
Централизованная, закры­тая, двухтрубная	Децентрализованная от автономного тепло­генератора
твердое топ­ливо	природный газ	твердое топливо	природный газ
Эксплуатационный КПД котла (теплогенератора), брутто, %*	75-81,5	85-90,5	63-75	78-90
Эксплуатационный КПД ко­тельной, нетто, %**	65-75	80-85	60-70	75-85
Расход электроэнергии:
— на собственные нужды ко­тельной (с учетом сетевых на­сосов), кВт/МВт; — в пересчете на эквивалентную тепловую энергию, кВт/МВт*** — в пересчете на эквивалентную тепловую энергию, % — принято в расчете, %	15-25 42,8-71,4 4,3-7,1 5	6-8 17,1-22,9 1,7-2,3 2	—	—
Потери теплоты: — в тепловых сетях с утечками теплоносителя — в окружающую среду, %****	3 7	—	—
Теоретический КПД системы, %	50-60	68-73	63-75	78-90

* Меньшее значение — при установке в котельной чугунных секционных котлов, большее — стальных водогрейных котлов серии КВ.

** Для автономных теплогенераторов КПД увеличен на значения тепловых потерь от внешнего охлаждения q₅ = 3-5%,так как теплогенератор устанавливается в пре­делах общей площади помещения.

*** КПД отпуска электроэнергии по теплоте принят 35%. **** Принято как среднее для систем 5-9% [55].

Существующая структура расселения и архитектурно-планировочная организация малых населенных пунктов характеризуется рядом специфи­ческих особенностей: малые значения тепловых нагрузок как в целом по населенным пунктам (2-15 МВт), так и по отдельным абонентам (11-35 кВт); низкая плотность жилого фонда с дальнейшей тенденцией ее сниже­ния в связи с увеличением предельных размеров приусадебных участков; низкая плотность тепловых нагрузок (90-140 кВт/га); дефицит квалифици­рованного эксплуатационного и обслуживающего персонала; трудности снабжения топливом и оборудованием из-за удаленности от магистралей и промышленных центров; выборочный характер нового строительства.

По технико-экономическим показателям централизованные системы в малых населенных пунктах рациональны в застройке зоны общественных центров и примыкающих к ним жилых зданий. Децентрализованными сис­темами теплоснабжения следует оборудовать одно- и двухэтажные здания селитебной зоны. Тем не менее, во всех случаях для окончательного выбора той или иной системы теплоснабжения (степени ее централизации) для ка­ждого конкретного случая необходимым является проведение технико-экономических расчетов.

По виду энергоносителя системы теплоснабжения делятся на паровые и водяные.

Водяные системы используются для обеспечения тепловой энергией объектов жилищно-коммунального хозяйства (отопление, вентиляция, кон­диционирование воздуха, горячее водоснабжение), а также с целью снаб­жения промышленных предприятий горячей водой на технологические ну­жды. В ряде случаев тепловые сети системы теплоснабжения могут вклю­чать, кроме трубопроводов жилищно-коммунального назначения, и трубо­проводы пароснабжения технологических потребителей паром низкого давления (до 1,4 МПа).

Расположение России в северной климатической зоне и стремление защитить автономные сети от размораживания при аварийных отключениях электроэнергии или при периодической работе инженерных систем часто являются причиной замены воды, используемой в качестве теплоносителя, на «незамерзающий» теплоноситель [60].

В качестве «незамерзающего» теплоносителя часто используется ши­рокий спектр водных смесей на основе моноэтиленгликоля с комплексными присадками, обеспечивающими стабильность свойств, низкую коррозион­ную активность, антивспенивание, антиокислительные свойства и безна-кипный режим работы системы.

Необходимо, однако, отметить, что в ряде случаев возможность при­менения этого теплоносителя ограничена, а в случае использования необ­ходима его регулярная замена — не реже одного раза в два года — в связи со «старением» и снижением активности присадок.

Паровые системы теплоснабжения распространены на промышленных предприятиях, где пар используется в качестве энергоносителя в техноло­гических процессах, а также для нужд санитарно-технических систем в пределах этих предприятий.

По способу подачи воды на горячее водоснабжение водяные системы теплоснабжения подразделяются на закрытые и открытые.

В закрытых системах воду из тепловых сетей используют только в качестве энергоносителя в теплообменниках для подогрева холодной водо­проводной воды, поступающей в местную систему горячего водоснабже­ния.

В открытых системах вода непосредственно из тепловой сети забира­ется для приготовления и подачи ее в систему горячего водоснабжения по­требителя.

По количеству трубопроводов тепловой сети тепловые сети делятся на одно-, двух-, трех и четырехтрубные.

Наибольшее распространение получили двух- и четырехтрубные теп­ловые сети, однако, возможно применение одно- и трехтрубных тепловых сетей. Системы теплоснабжения большой и средней мощности с точки зре­ния экономичности предпочтительно выполнять двухтрубными — с общим подающим трубопроводом горячей воды для отопления, вентиляции и го­рячего водоснабжения и общим обратным трубопроводом.

Использование четырехтрубных тепловых сетей упрощает процессы подготовки теплоносителя для потребителей теплоты, так как сети вклю­чают два подающих трубопровода для подачи горячей воды на нужды ото­пления, вентиляции и горячего водоснабжения и два обратных трубопрово­да от потребителей (из систем отопления, вентиляции и циркуляционного трубопровода горячего водоснабжения).

Тепловые потребители могут присоединяться непосредственно к теп­ловым сетям через центральные тепловые пункты (ДТП) или индивидуаль­ные тепловые пункты (ИТП, абонентские вводы), в которых осуществляет­ся приготовление и подача горячей воды нужных параметров для отопле­ния, вентиляции и горячего водоснабжения потребителей. ЦТП и ИТП в общем случае включают подогреватели, элеваторы, насосы, запорно-регулирующую арматуру и средства автоматического регулирования рас­хода и параметров теплоносителей и т.д.

Дата добавления: 2016-04-11 ; просмотров: 9118 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ