Устройство и принцип работы теплового пункта

Любая теплосеть включает источник тепла – котельную, теплоцентраль, первичные или вторичные магистрали для передачи теплоносителя, и потребителя – дом, квартиру, предприятие. Показатели горячей воды в магистрали значительно отличаются от температуры жидкости, которую подают в батареи. Тепловой пункт – это комплекс, в котором теплоноситель подготавливается для подачи потребителю.

Виды и особенности теплового пункта

Теплопункт включает оборудование, позволяющее присоединить энергоустановки к теплосетям, системы подачи жидкости, аппараты измерения и контроля. Обычно тепловой узел размещают в отдельном помещении или здании.

Назначение любого типа ТП – регулировка подачи теплоносителя. Все элементы системы – магистрали, трубопроводы, обслуживающие квартиры, радиаторы – рассчитаны на работу с теплоносителем определенной температуры, чистоты, загазованности. Нарушение этих показателей приводит к засорению и отказу системы.

ТП контролирует показатели входящей воды и выходящей. Потребитель получает жидкость оптимальной температуры под тем давлением, на которое рассчитана отопительная, вентиляционная, водопроводная системы. Если какие-то показатели изменяются на недопустимую величину, система контроля отключает подачу воды.

Здесь же происходит преобразование теплоносителя, например, конденсация пара и превращение в перегретую воду.

ТП может обслуживать разное количество потребителей, включать разные системы теплопотребления. Отличаются также способы монтажа и установки оборудования.

Центральный тепловой пункт

Особенность теплоузла – большое число подключенных потребителей. ЦТП обслуживает несколько домов, предприятие или даже целый микрорайон. Обычно его размещают в отдельном строении, но допускается установка в подвальном помещении, если его размеры это позволяют.

Такой вариант не слишком удобен для рядового потребителя – обитателя квартиры. ЦТП устанавливает одинаковую температуру теплоносителя, не учитывая, что длина трубопроводов неодинакова. Ближайшие здания, как правило, перегреваются, дальние – получают весьма прохладную воду. Во время профилактических и ремонтных работ без тепла остается сразу целый микрорайон.

Индивидуальный тепловой пункт

ИТП – это индивидуальный тепловой пункт. Он выполняет те же функции, что и ЦТП, но в меньшем объеме. Он подает теплоноситель в 1 здание или даже в одну его часть. Так как габариты его намного меньше, размещают теплоузел в подвале или в другом техническом помещении.

Плюс индивидуального теплового пункта – подача потребителям воды одинаковой температуры. Длина трубопровода даже в высотном здании не настолько велика, чтобы повлиять на температуру. Такой вариант экономичнее, поскольку для поддержки оптимального режима в квартирах требуется меньший нагрев.

Модульный тепловой пункт

Тепловой узел блочный или модульный – это готовое заводское изделие. Блоки компактны, собраны и работают по одной схеме. Разместить их можно на самом маленьком участке. Монтируют блоки очень быстро: нужно только подсоединить внешние провода. По количеству потребителей модульный пункт может быть как индивидуальным, так и центральным.

Преимущества и недостатки

Каждый из видов ТП обладает своими достоинствами и недостатками. Плюсы ЦТП:

• параметры теплоносителя – температура, давление, поддерживаются и контролируются автоматически;
• пункт обслуживает большое число потребителей.

Недостатков у этого решения намного больше:

• Каждый потребитель получает строго дозированное количество тепла. Однако равны эти доли только на уровне ЦТП. Из-за разной длины трубопровода жильцы зданий получают воду с разной температурой.
• Чем длиннее трубопровод, тем больше потеря тепла. Из-за этого приходится повышать температуру на ЦТП, что приводит к росту расходов на отопление и горячую воду.
• Во время ремонта без тепла остается большое количество жильцов.
• Циркуляция горячей воды неравномерна. В домах, расположенных далеко от ЦТП, приходится долго сливать холодную воду, прежде чем получить нагретую. Счетчик учитывает весь этот объем как расход горячей.

ИТП в подвале дома экономит до 30% расходов на горячую воду

ИТП намного выгоднее:

• Меньше потеря тепла при передаче теплоносителя. Установка ИТП в здании экономит от 15 до 30% расходов.
• Все квартиры получают одинаковое количество тепла с учетом площади.
• Из крана вода идет действительно горячая и сразу.
• Поскольку теплоузел работает без высокой нагрузки, вероятность поломок ниже. Монтаж и ремонт оборудования занимает меньше времени.
• При выходе из строя ТП страдает меньшее количество жильцов.

Недостатки индивидуального комплекса связаны только с его ограниченными возможностями. ТП обслуживаете 1 дом, порой даже его часть. Для модификации целого микрорайона потребуется немало денежных средств.

Преимущества и недостатки МТП определяются его назначением. Однако у такой системы есть свои плюсы:

• Готовый модуль занимает минимум места. Даже если это ЦТП, его можно установить в подвале.
• Монтаж крайне прост – его нужно лишь подключить к теплотрассе и электросети.

Чем выше степень автоматизации теплоузла, тем меньше расходов на его содержание и обслуживание.

Принцип работы

Принцип работы современного теплового пункта прост. Жидкость из магистрали отдает свое тепло через теплообменник в систему горячего водоснабжения и отопления. Затем теплоноситель передается по обратному трубопроводу в котельную или энергоцентраль, где нагревается вновь. Нагретая жидкость из ТП распределяется среди пользователей.

Теплопункт снабжает пользователей носителем для обогрева и горячей водой. Схемы работы систем отличаются.

Водопроводная вода поступает в ТП. Часть холодной воды подается потребителям, другая часть нагревается в подогревателе 1 ступени. Нагретая жидкость поступает в циркуляционный контур. Насос обеспечивает постоянное движение горячей воды по контуру от теплоузла к пользователям и обратно. По мере надобности обитатели дома отбирают горячую воду.

Так как постепенно жидкость охлаждается, ее периодически вновь прогревают в подогревателе 2 ступени. Так как объем воды в контуре уменьшается, необходимо постоянно забирать холодную воду, подогревать и восполнять ее недостаток.

Схема работы теплового узла отопления в многоквартирном доме несколько отличается. Она проще: вода, отдав тепло трубам и радиаторам, возвращается практически в таком же объеме, в каком была подана. Утечки возможны, но невелики. Восполняет потери система подпитки, функционирующая на базе первичной тепловой сети.

Ключевые компоненты теплового пункта

Тепловой комплекс включает несколько основных элементов:

• Теплообменник – аналог теплового котла котельной. Здесь тепло от жидкости в магистральной теплосети предается теплоносителю ТП. Это элемент современного комплекса.
• Насосы – циркуляционные, подпиточные, смесительные, повысительные.
• Грязевые фильтры – монтируются на входе и выходе трубопровода.
• Регуляторы давления и температуры.
• Запорная арматура – действует при утечках, аварийном изменении параметров.
• Узел учета тепла.
• Распределительная гребенка – разводит теплоноситель потребителям.

Более крупные ТП включают и другое оборудование.

Подбор систем

Подготовка воды для передачи пользователям выполняется с помощью регулирующего узла. По виду этого элемента выделяют несколько схем работы теплоузла.

Элеватор – устанавливался на ТП старого образца. Узел смешивает жидкость из магистральной сети и остывшую воду из обратного трубопровода, чтобы получить теплоноситель с температурой, пригодной для вторичных сетей. Температура поддерживается на определенном уровне вне зависимости от температуры воздуха на улице или в помещении. При перегреве единственный способ удалить избыток тепла – открыть окно. При недогреве приходится подключать электрические обогреватели.

Схема теплового узла с контроллером намного эффективнее. Теплообменник и контролирующее оборудование позволяет регулировать температуру воды в обогревательном контуре по реальным показаниям воздуха. Выделяют 2 системы такого рода:

• Зависимая схема – увеличивает или уменьшает температуру подаваемой жидкости перемешиванием остывшего теплоносителя из обратного трубопровода. Контроллер следит за изменениями температуры и автоматически включает насосы и клапаны. Обязательна установка регуляторов давления, поскольку этот показатель в первичных и вторичных сетях отличается.
• Независимая – вода, используемая для обогрева дома, циркулирует по замкнутому контуру, тепло от теплоносителя из магистрали передается только через теплообменник. Регуляторы давления здесь не нужны, регулировка температуры выполняется точнее и быстрее. Стоимость ТП с независимой схемой выше, однако она экономичнее в использовании: вода не загрязняется, не перегревается, не приводит к коррозии труб и радиаторов.

Горячее водоснабжение тоже реализуется по 2 схемам:

• Одноступенчатая – вода из водопровода подается на подогреватель. Нагревается сетевым теплоносителем, который пришел от источника. Охлажденная сетевая передается к источнику, а нагретая водопроводная поступает к потребителю.
• Двухступенчатая – вода нагревается в 2 этапа. Сначала за счет теплоносителя из обратного трубопровода – до+5–+30 С, затем догревается благодаря использованию подающего теплопровода – до +60 С. В этом случае используют бросовую энергию обратного трубопровода – это дешевле.

Чем эффективнее ТП снижает стоимость услуги подачи тепла, тем дороже его установка.

Балансировка системы

Расчеты любой гидравлической схемы очень сложны. При монтаже проявляются особенности и отклонения, которые при вычислениях учесть невозможно: засоры, окалина, сужения. На практике гидравлику увязывают на этапе проектирования, а затем производят наладку с помощью балансировочных клапанов. Это устройство – регулируемая шайба. С ее помощью меняют пропускную способность клапана, то есть гидравлическое сопротивление. Таким образом связывают работу всех контуров.

Балансировочные клапаны ставят на все узлы и системы ТП: теплообменник, насосы, контуры водоснабжения, вентиляции, отопления. Дополнительные устройства требуются для согласования работы контуров и компенсации работы насосов.

Эффективность установки

Индивидуальный теплоузел в многоквартирном доме снижает расходы по отоплению и горячему водоснабжению:

• Счетчик тепла сам на его расход не влияет, но правильно учитывает. Отопительные компании часто возвышают стоимость услуг, при этом не поставляя достаточного количества тепловой энергии. При точном учете выясняется, что до установки ТП жители переплачивали.
• Автоматизация сокращает затраты на обслуживание. Более точная регулировка температуры тоже снижает расходы.
• Закрытая система теплоснабжения выгоднее: нет нужды постоянно очищать воду, ремонтировать трубы и радиаторы. Потери тепла в закрытой системе меньше.
• ИТП работает по графику: снижает ночью температуру, прекращает работу насосов, а утром увеличивает.

Теплопункт за 5 лет экономит от 1,5 до 8 миллионов рублей.

Сферы применения

ТП необходимы для правильного распределения тепла между потребителями. К ним относятся:

• Снабжение горячей водой. Часть тепла, поскольку горячая вода подается по трубам, уходит на отопление ванной и кухни.
• Отопительные системы – поддерживают комфортную температуру в жилых и публичных помещениях.
• Вентиляционная система – перед поступлением в здание воздух подогревается.
• Холодное водоснабжение – относится не к потребителям, а к элементам обеспечения. Холодная вода служит регулятором.

Устанавливают ТП для отопления, водоснабжения, кондиционирования и старых, и новых зданий.

Тепловые пункты: устройство, работа, схема, оборудование

Тепловой пункт представляет собой комплекс технологического оборудования, которое используется в процессе теплоснабжения, вентиляции и горячего водоснабжения потребителей (жилых и производственных зданий, строительных площадок, объектов социального назначения). Главное назначение тепловых пунктов — это распределение тепловой энергии от тепловой сети между конечными потребителями.

Все тепловые пункты полностью автоматизированы, что сводит к минимуму эксплуатационные и трудовые затраты. Работа пунктов ТП заключается в водоподготовке, регулировании параметров теплоносителя, его распределении и контроле требуемых параметров, отключении и защите систем теплопотребления в случае аварийных ситуаций, учете расхода теплоносителя и получаемой энергии.

Мощность теплового пункта может достигать 50 МВт при рабочей температуре до 150°С. В качестве теплоносителя могут выступать жидкости, как, например, вода, пар или различные антифризы.

Проектирование, изготовление, комплектация и эксплуатация тепловых пунктов отвечают требованиям СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов».

Преимущества установки тепловых пунктов в системе теплоснабжения потребителей

Среди преимуществ тепловых пунктов можно назвать следующие:

• минимизация тепловых потерь
• сравнительно низкие эксплуатационные затраты, экономичность
• возможность выбора режима теплоснабжения и теплопотребления в зависимости от времени суток и сезона
• бесшумная работа, малые габариты (по сравнению с другим оборудованием системы теплообеспечения)
• автоматизация и диспетчеризация процесса эксплуатации
• возможность изготовления по индивидуальному заказу

Тепловые пункты могут иметь разные тепловые схемы, типы систем теплопотребления и характеристики используемого оборудования, что зависит от индивидуальных требований Заказчика. Комплектация ТП определяется на основе технических параметров тепловой сети:

• тепловые нагрузки на сеть
• температурный режим холодной и горячей воды
• давление систем тепло- и водоснабжения
• возможные потери давления
• климатические условия и т.д.

Виды тепловых пунктов

Вид необходимого теплового пункта зависит от его назначения, количества подводящих теплосистем, количества потребителей, способу размещения и монтажа и выполняемых пунктом функций. В зависимости от вида теплового пункта выбирается его технологическая схема и комплектация.

Тепловые пункты бывают следующих видов:

• индивидуальные тепловые пункты ИТП
• центральные тепловые пункты ЦТП
• блочные тепловые пункты БТП

Открытые и закрытые системы тепловых пунктов. Зависимые и независимые схемы подключения тепловых пунктов

В открытой системе теплоснабжения вода для работы теплового пункта поступает непосредственно из теплосетей. Водозабор может быть полным или частичным. Объем воды, забранный для нужд теплового пункта, восполняется поступлением воды в теплосеть. Следует отметить, что водоподготовка в таких системах осуществляется только на входе в теплосеть. Из-за этого качество воды, поступающей потребителю, оставляет желать лучшего.

Открытые системы, в свою очередь, могут быть зависимыми и независимыми.

В зависимой схеме подключения теплового пункта к тепловой сети теплоноситель из теплосетей попадает непосредственно в систему отопления. Такая система достаточно проста, так как в ней отсутствует необходимость установки дополнительного оборудования. Хотя эта же особенность ведет к существенному недостатку, а, именно, к невозможности регулирования подачи тепла потребителю.

Независимые схемы подключения теплового пункта характеризуются экономической выгодой (до 40%), так как в них между оборудованием конечных потребителей и источником теплоэнергии установлены теплообменники тепловых пунктов, которые регулируют количество подаваемого тепла. Также неоспоримым преимуществом является повышение качества подаваемой воды.

В связи с энергоэффективностью независимых систем многие тепловые компании реконструируют и модернизируют свое оборудование из зависимых систем в независимые.

Закрытая система теплоснабжения является полностью изолированной системой и использует циркулирующую воду в трубопроводе без забора ее из тепловых сетей. Такая система использует воду только в качестве теплоносителя. Утечка теплоносителя возможна, но вода восполняется автоматически при помощи регулятора подпитки.

Количество теплоносителя в закрытой системе остается постоянным, а выработка и распределение тепла потребителю регулируется температурой теплоносителя. Закрытая система характеризуется высоким качеством водоподготовки и высокой энергоэффективностью.

Способы обеспечения потребителей тепловой энергией

По способу обеспечения потребителей тепловой энергией различают одноступенчатые и многоступенчатые тепловые пункты.

Одноступенчатая система характеризуются непосредственным присоединение потребителей к тепловым сетям. Место присоединение называется абонентским вводом. Для каждого объекта теплопотребления должен быть предусмотрен свое технологическое оборудование (подогреватели, элеваторы, насосы, арматура, оборудование КИПиА и др.).

Недостатком одноступенчатой системы подключения является ограничение предела допустимого максимального давления в теплосетях из-за опасности высокого давления для радиаторов отопления. В связи с этим такие системы, в основном, используют для небольшого количества потребителей и для тепловых сетей небольшой длины.

Многоступенчатые системы подключения характеризуются наличием тепловых пунктов между источником тепла и потребителем.

Индивидуальные тепловые пункты

Индивидуальные тепловые пункты обслуживают одного мелкого потребителя (дом, небольшое строение или здание), который уже подключен к системе центрального теплоснабжения. Задача такого ИТП — обеспечение потребителя горячей водой и отоплением (до 40 кВт). Существуют крупные индивидуальные пункты, мощность которых может достигать 2 МВт. Традиционно ИТП размещают в подвале или техническом помещении здания, реже их располагают в отдельно стоящих помещениях. К ИТП подключают только теплоноситель и осуществляют подвод водопроводной воды.

ИТП состоят из двух контуров: первый контур — это контур отопления для поддержания заданной температуры в отапливаемом помещении при помощи датчика температуры; второй контур — это контур горячего водоснабжения.

Центральные тепловые пункты

Центральные тепловые пункты ЦТП применяют для теплообеспечения группы зданий и сооружений. ЦТП выполняют функцию обеспечения потребителей ГВС, ХВС и теплом. Степень автоматизации и диспетчеризации центральных тепловых пунктов (только контроль за параметрами или контроль/управление параметрами ЦТП) определяется Заказчиком и технологическими нуждами. ЦТП могут иметь как зависимую, так и независимую схему подключения к тепловой сети. При зависимой схеме подключения теплоноситель в самом тепловой пункте разделяется на систему отопления и систему горячего водоснабжения. В независимой схеме подключения теплоноситель нагревается во втором контуре теплового пункта поступающей водой из тепловой сети.

Они поставляются на монтажную площадку в полной заводской готовности. На месте последующей эксплуатации осуществляется только подключение к теплосетям и настройка оборудования.

Оборудование центрального теплового пункта (ЦТП) включает в себя следующие элементы:

• подогреватели (теплообменники) — секционные, многоходовые, блочного типа, пластинчатые — в зависимости от проекта, для горячего водоснабжения, поддерживающие нужную температуру и напор воды у водоразборных точек
• циркуляционные хозяйственные, противопожарные, отопительные и резервные насосы
• смесительные устройства
• тепловые и водомерные узлы
• контрольно-измерительные приборы КИП и автоматики
• запорно-регулирующая арматура
• расширительный мембранный бак

Блочные тепловые пункты (модульные тепловые пункты)

Блочный (модульный) тепловой пункт БТП имеет блочное исполнение. БТП может состоять из более, чем одного блока (модуля), смонтированных, зачастую, на одной объединенной раме. Каждый модуль является независимым и законченным пунктом. При этом регулирование работой общее. Блоснче тепловые пункты могут иметь как локальную систему управления и регулирования, так и дистанционное управление и диспетчеризацию.

В состав блочного теплового пункта могут входить как индивидуальные тепловые пункты, так и центральные тепловые пункты.

Основные системы теплоснабжения потребителей в составе теплового пункта

• система горячего водоснабжения (открытая или закрытая схема подключения)
• система отопления (зависимая или независимая схема подключения)
• система вентиляции

Типовые схемы подключения систем в тепловых пунктах

Типовая схема подключения системы ГВС

Типовая схема подключения системы отопления

Типовая схема подключения системы ГВС и отопления

Типовая схема подключения системы ГВС, отопления и вентиляции

В состав теплового пункта также входит система холодного водоснабжения, но она не является потребителем тепловой энергии.

Принцип работы тепловых пунктов

Тепловая энергия поступает на тепловые пункты от теплогенерирующих предприятий посредством тепловых сетей — первичных магистрельных теплосетей. Вторичные, или разводящие, теплосети соединяют ТП уже с конечным потребителем.

Магистральные теплосети обычно имеют большую протяженность, соединяя источник тепла и непосредственно тепловой пункт, и диаметр (до 1400 мм). Зачастую магистральные тепловые сети могут объединять несколько теплогенерирующих предприятий, что увеличивает надежность обеспечения потребителей энергией.

Перед поступление в магистральные сети вода проходит водоподготовку, которая приводит химические показатели воды (жесткость, рН, содержание кислорода, железа) в соответствии с нормативными требованиями. Это необходимо для того, чтобы снижать уровень коррозионного влияния воды на внутреннюю поверхность труб.

Разводящие трубопроводы имеют сравнительно малую протяженность (до 500 м), соединяя тепловой пункт и уже конечного потребителя.

Теплоноситель (холодная вода) поступает по подающему трубопроводу в тепловой пункт, где проходит через насосы системы холодного водоснабжения. Далее он (теплоноситель) использует первичные подогреватели ГВС и подается в циркуляционный контур системы горячего водоснабжения, откуда поступает уже к конечному потребителю и обратно в ТП, постоянно циркулируя. Для поддержания необходимой температуры теплоносителя, он постоянно подогревается в подогревателе второй ступени ГВС.

Система отопления — это такой же замкнутый контур, как и система ГВС. В случае возникновения утечек теплоносителя, его объем восполняется из системы подпитки теплового пункта.

Затем теплоноситель поступает в обратный трубопровод и поступает опять на теплогенерирующее предприятие по магистральным трубопроводам.

Типовая комплектация тепловых пунктов

Для обеспечения надежной эксплуатации тепловых пунктов они поставляются со следующим минимальным технологическим оборудованием:

• два пластинчатых теплообменника (паяные или разборные) для системы отопления и системы ГВС
• насосная станция для перекачки теплоносителя к потребителю, а именно — к отопительным приборам здания или сооружения
• система автоматического регулирования количества и температуры теплоносителя (датчики, контроллеры, расходомеры) для контроля параметров теплоносителя, учета тепловых нагрузок и регулирования расхода
• система водоподготовки
• технологическое оборудование — запорная арматура, обратные клапаны, контрольно-измерительные приборы, регуляторы

Следует отметить, что комплектация теплового пункта технологическим оборудованием во многом зависит от схемы подключения системы горячего водоснабжения и схемы подключения системы отопления.

Так, например, в закрытых системах устанавливаются теплообменники, насосы и оборудование водоподготовки для дальнейшего распределения теплоносителя между системой ГВС и системой отопления. А в открытых системах устанавливаются смесительные насосы (для смешения горячей и холодной воды в нужной пропорции) и регуляторы температуры.

Наши специалисты оказывают весь комплекс услуг, начиная с проектирования, производства, поставки, и заканчивая монтажом и пуско-наладкой тепловых пунктов различной комплектации.

05 Декабря 2020 г.

© 2007–2021 «ХК «Газовик». Все права защищены.
Использование материалов сайта без разрешения владельца запрещено и будет преследоваться по закону.