Классификация и перспективы развития систем теплоснабжения

Интенсификация использования энер­гетических ресурсов в нашей стране сопровождается ростом теплопотребления промышленных предприятий различ­ных отраслей народного хозяйства, со­ставляющего в настоящее время в общем балансе страны около 56%. Теплоснабжение в ряде случаев имеет суммарные затраты, превышающие 50% общих производственных затрат. Они часто определяются стоимостью не столько используемых энергоресурсов, сколько соответствующих систем тепло­снабжения.

Системы теплоснабжения создают с учетом вида и параметров теплоноси­теля, максимального часового расхода теплоты, изменения потребления тепло­ты во времени (в течение суток, года), а также с учетом способа использо­вания теплоносителя потребителями.

В системах теплоснабжения исполь­зуются следующие источники теплоты: ТЭЦ, КЭС, районные котельные (центра­лизованные системы); групповые (для группы предприятий, жилых кварталов) и индивидуальные котельные; АЭС, АТЭЦ, СЭУ, а также геотермальные источники пара и воды; вторичные энергоресурсы (особенно на металлурги­ческих, стекольных, цементных и других предприятиях, где преобладают высокотемпературные процессы).

Теплофикация является особенностью отечественного теплоснабжения. Тепло­снабжение от всех ТЭЦ в нашей стране обеспечивает около 40 % тепловой энергии, потребляемой в промышлен­ности и коммунальном хозяйстве. На новых отечественных ТЭЦ устанавлива­ются теплофикационные турбоагрегаты единичной мощностью до 250 МВт, создаются предпосылки для развития тепловых сетей, в которых будет при­меняться в качестве теплоносителя пере­гретая вода с температурой 440 - 470 К. АТЭЦ также способствуют дальней­шему развитию централизованного теп­лоснабжения (особенно в европейской части страны) с одновременным реше­нием экологических проблем. Сооруже­ние АТЭЦ экономически целесообразно при тепловой нагрузке, превышающей 6 тыс. ГДж/ч. При этих условиях могут использоваться серийные реакторы. Для меньших мощностей целесообразно при­менение атомных отопительных котель­ных.

В зависимости от рода теплоносителя системы теплоснабжения делят на водя­ные (преимущественно для теплоснаб­жения сезонных потребителей теплоты и горячей воды) и паровые (в основном для технологического теплоснабжения, когда необходим высокотемпературный теплоноситель).

Определение вида, пара­метров и необходимого количества теплоносителя, подаваемого к потреби­телям теплоты, является, как правило, многовариантной задачей, решаемой в рамках оптимизации структуры и пара­метров общей схемы предприятия с учетом обобщенных технико-экономи­ческих показателей (обычно приведенных затрат), а также санитарных и противо­пожарных норм.

Практика теплоснабжения показала ряд преимуществ воды , как теплоно­сителя, по сравнению с паром: темпе­ратура воды в системах теплоснабже­ния изменяется в широких пределах (300 - 470 К), более полно используется теплота на ТЭЦ, отсутствуют потери конденсата, меньше потери теплоты в сетях, теплоноситель обладает тепло- аккумулирующей способностью.

Вместе с тем водяные системы теплоснабжения имеют следующие недостатки : требуется значительный расход электроэнергии на перекачку воды; имеется возможность утечки воды из системы при аварии; большая плотность теплоносителя и жесткая гидравлическая связь между участками системы обусловливают воз­можность появления механических по­вреждений системы в случае превы­шения допустимого давления; температу­ра воды может оказаться ниже задан­ной по технологическим условиям.

Пар имеет постоянное давление 0,2 - 4 МПа и соответствующую (для насы­щенного пара) температуру, а также боль­шую (в несколько раз), по сравнению с водой, удельную энтальпию. При выборе в качестве теплоносителя пара или воды учитывается следующее. При транспортировании пара имеют место большие потери давления и теплоты, поэтому паровые системы целесообразны в радиусе 6-15 км, а водяные системы теплоснабжения имеют радиус действия 30-60 км. Эксплуатация протяженных паропроводов очень сложна (необходи­мость сбора и перекачки конденсата и др.). Кроме того, паровые системы имеют более высокую удельную стои­мость сооружения паропроводов, паро­вых котлов, коммуникаций и эксплуа­тационных затрат по сравнению с водя­ными системами теплоснабжения.

Область применения в качестве теп­лоносителя горячего воздуха (или его смеси с продуктами сгорания топлива) ограничена некоторыми технологически­ми установками, например, сушильны­ми, а также системами вентиляции и кондиционирования воздуха. Расстояние, на которое целесообразно транспорти­ровать горячий воздух в качестве теплоносителя, не превышает 70-80 м. Для упрощения и снижения затрат на трубопроводы в системах тепло­снабжения целесообразно применять один вид теплоносителя.

Типы систем теплоснабжения

В народном хозяйстве страны исполь­зуется значительное количество различ­ных типов систем теплоснабжения.

По способу подачи теплоносителя системы теплоснабжения подразделяют на закры­тые , в которых теплоноситель не расхо­дуется и не отбирается из сети, а используется только для транспортиро­вания теплоты, и открытые , в которых теплоноситель полностью или частично отбирается из сети потребителями. Закрытые водяные системы характе­ризуются стабильностью качества тепло­носителя, поступающего к потребите­лю (качество воды как теплоносителя соответствует в этих системах качест­ву водопроводной воды); простотой санитарного контроля установок горяче­го водоснабжения и контроля герметич­ности системы. К недостаткам таких систем относятся сложность оборудо­вания и эксплуатации вводов к потре­бителям; коррозия труб из-за поступле­ния недеаэрированной водопроводной воды, возможность выпадения накипи в трубах.

В открытых водяных системах тепло­снабжения можно применять однотрубные схемы с низкопотенциальными тепловыми ресурсами; они имеют более высокую долговечность оборудования вводов к потребителям. К недостаткам открытых водяных систем следует от­нести необходимость увеличения мощ­ности водоподготовительных установок, рассчитываемых на компенсацию расхо­дов воды, отбираемой из системы; нестабильность санитарных показателей воды, усложнение санитарного контроля и контроля герметичности системы.

В зависимости от числа трубопрово­дов (теплопроводов), передающих тепло­носитель в одном направлении, разли­чают однотрубные и многотрубные системы теплоснабжения. В частности, водяные системы теплоснабжения делят­ся на одно-, двух-, трех- и много­трубные, причем по минимальному числу труб могут быть открытая однотруб­ная система и закрытая двухтрубная.

Рис. 1. Схемы системы теплоснабжения:

а – одноступенчатая; б – двухступенчатая; 1 – тепловая сеть; 2 – сетевой насос; 3 – теплофикационный подогреватель; 4 – пиковый котел; 5 – местный тепловой пункт; 6 – центральный тепловой пункт

По числу параллельно проложенных паропроводов паровые системы бывают однотрубные и двухтрубные. В первом случае пар при одинаковом давлении к потребителям подается по общему па­ропроводу, что позволяет осуществлять теплоснабжение, если тепловая нагрузка остается постоянной в течение года и допустимы перерывы в подаче пара. При двухтрубных системах необходимо бесперебойное снабжение абонентов паром различного давления при пере­менных тепловых нагрузках.

По способу обеспечения тепловой энергией системы могут быть одно­ступенчатыми и многоступенчатыми (рис. 1).

В одноступенчатых схемах потребители теплоты присоединяются непосредственно к тепловым сетям / при помощи местных или индивидуаль­ных тепловых пунктов 5. В много­ступенчатых схемах между источниками теплоты и потребителями размещают центральные 6 тепловые (или контроль­но-распределительные) пункты. Эти пункты предназначены для учета и регу­лирования расхода теплоты, ее распреде­ления по местным системам потреби­телей и приготовления теплоносителя с требуемыми параметрами. Они обо­рудуются подогревателями, насосами, арматурой, контрольно-измерительными приборами. Кроме того, на таких пунктах иногда осуществляются очистка и перекачка конденсата.

Предпочтение отдают схемам с центральными тепло­выми пунктами /, обслуживающими группы зданий 5 (рис. 2). При многоступенчатых системах теп­лоснабжения существенно снижаются затраты на их сооружение, эксплуата­цию и обслуживание в связи с умень­шением (по сравнению с одноступен­чатыми системами) числа местных подо­гревателей, насосов, регуляторов тем­пературы и пр.

Системы теплоснабжения играют зна­чительную роль в нормальном функ­ционировании предприятий промышлен­ности. Они имеют ряд специфических особенностей.

Двухтрубные закрытые во­дяные системы горячего водоснабжения с водоподогревателем (рис. 3, а) широко распространены при теплоснабжении однородных потребителей (систем отоп­ления, вентиляции, работающих по оди­наковым режимам, и др.). К потреби­телям теплоты вода направляется по подающему трубопроводу 2, она по­догревает водопроводную воду в тепло­обменнике 5 и после охлаждения по обратному трубопроводу 1 поступает на ТЭЦ или в котельную. Подогре­тая водопроводная вода поступает к потребителям через краны 4 и в акку­мулятор 3 подогретой воды, предназ­наченный для сглаживания колебаний расхода воды. В открытых системах теплоснабжения (рис. 3, б) для горячего водоснабже­ния непосредственно используется вода, полностью отработанная (деаэрированная, умягченная) на ТЭЦ, в связи с чем системы водоподготовки и контро­ля усложняются, повышается их стои­мость. Вода в двухтрубной системе горячего водоснабжения с циркуляцион­ной линией (от ТЭЦ или котельной) подается по теплопроводу 2, а обрат­ная – по теплопроводу 1. Вода по трубе поступает в смеситель 6, а от него к аккумулятору 3 и через краны 4 к потребителям теплоты. Для исключения возможности попадания воды из подаю­щего трубопровода 2 непосредственно в обратный теплопровод 1 по трубе 8 предусмотрен обратный клапан 7.

Рис. 2. Схема системы теплоснабжения с центральным тепловым пунктом :

1 – центральный тепловой пункт; 2 – неподвижная опора; 3 – тепловая сеть; 4 – П-образный компенсатор; 5 – здание

В паровой схеме теплоснабжения с возвратом конденсата (рис. 4) пар от ТЭЦ или котельной поступает по паропроводу 2 к потребителям тепло­ты 3 и конденсируется. Конденсат через специальное устройство-конденсатоотводчик 4 (обеспечивает пропуск только конденсата) попадает в бак 5, из которого конденсатным насосом 6 возвращается к источнику теплоты по трубе 1. Если в паропроводе давление ниже требуемого технологическими по­требителями, то в ряде случаев оказы­вается эффективным применение комп­рессора 7.

Конденсат может не возвращаться к источнику теплоты, а использоваться потребителем. Схема тепловой сети в подобных случаях упрощается, однако на ТЭЦ или в котельной возникает дефицит конденсата, для устранения ко­торого необходимы дополнительные за­траты.

Рис. 3. Двухтрубная водяная система горячего водоснабжения :

а – закрытая с подогревателем воды; б – открытая

Рис. 4. Паровая схема теплоснабжения Рис. 5. Схема теплоснабжения с эжектором

Система горячего водоснабжения может иметь струйный подогреватель (рис. 5). Водопроводная вода по магистрали 2 подается к подогрева­телю 3 и далее в расширительный бак-аккумулятор 4, В этот же бак из паропровода 1 через вентиль 6 поступает пар, что обеспечивает дополнительный подогрев воды при барботаже пара. Из бака 4 вода направляется к потреби­телям теплоты 5. Тепловые схемы систем теплоснабже­ния разрабатываются с учетом требо­ваний технологии производства, при условии наиболее полного использова­ния теплоты и обеспечения охраны окружающей среды.

Снабжение теплом с помощью теплоносителя (горячей воды или пара) систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения жилых, обществ. и пром. зданий и технологич. потребителей. Наиболее перспективно централизованное теплоснабжение, обеспечивающее подачу тепла многим потребителям, расположенным вне места выработки. Таким центром может быть: котельная в подвальном этаже дома, обслуживающая несколько зданий; отдельно стоящая котельная, обеспечивающая теплом квартал, несколько кварталов или район города, пром. предприятие или пром. узел; городская или пром. теплоэлектроцентраль (ТЭЦ). Создание централизованного теплоснабжения - основное направление развития Т. в СССР.

Система централизованного теплоснабжения состоит из источника тепла (котельной или ТЭЦ), системы трубопроводов (тепловых сетей), подающих тепло от источника к потребителям. Котельные установки как источники тепла в системах теплоснабжения служат для подогрева воды (до 200° С) или производства пара (до 20 am). Получение тепла для централизованного теплоснабжения на базе выработки электрической энергии осуществляется на ТЭЦ, где для этой цели устанавливаются специальные теплофикационные турбины. По характеру удовлетворения тепловых нагрузок различают коммунальные, промышленные и районные ТЭЦ. По начальному давлению пара ТЭЦ бывают: среднего, высокого, повышенного и сверхвысокого давления (35, 90, 110 и 240 am).

Получаемый в котлах ТЭЦ пар поступает по внутристанционным паропроводам в теплофикационную турбину, где приводит во вращение ротор турбины и через нее и ротор электрич. генератора. В этом процессе часть тепловой энергии пара превращается в электрич., а пар с оставшейся в нем частью тепловой энергии выходит из турбины и используется на цели теплоснабжения.

Если потребителям в качестве теплоносителя требуется пар (для технологич. нужд), последний из турбины поступает в тепловую сеть непосредственно через паровой компрессор или паропреобразователь. Через паропреобразователь пар подается таким потребителям, к-рые не могут возвратить конденсат, удовлетворяющий требованиям питания котлов высокого давления на ТЭЦ. Пар, отдавший свое тепло потребителям (или в паропреобразователе при получении вторичного пара), превращается в конденсат, к-рый направляется в котел, где снова превращается в свежий пар и поступает в турбину.

Если потребителям в качестве теплоносителя необходима горячая вода (для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения), пар из турбины направляется в водонагреватели, где нагревает циркулирующую в системе теплоснабжения воду до требуемой темп-ры. В теплоснабжающей системе осуществляется замкнутая циркуляция воды при помощи центробежных (сетевых) насосов.

На абонентских вводах систем централизованного теплоснабжения осуществляется связь между источниками тепла и потребителями. Потребители отбирают из системы Т. тепло за счет установленных теплообмен- ных аппаратов: нагревательных приборов (в системах отопления), калориферов (в системе вентиляции), водоводяных или пароводяных нагревателей водопроводной воды в системах горячего водоснабжения и теп- лообменных аппаратов различных технологич. потребителей.

Вода, как теплоноситель, по сравнению с паром обладает рядом преимуществ: возможность осуществления центрального качественного регулирования отпуска тепла; поддержание необходимой по гигиенич. условиям темп-ры нагревательных приборов (в том числе ниже 100°С); снижение среднесуточного давления пара для нагрева воды, циркулирующей в тепловых сетях, а след. уменьшение расхода топлива при теплоснабжении от ТЭЦ; несложность присоединений к тепловым сетям; простота обслуживания и бесшумность в работе.

В зависимости от способа присоединения систем горячего водоснабжения зданий к водяным, тепловым сетям различают закрытые и открытые системы теплоснабжения . Если системы горячего водоснабжения здании присоединяются к тепловым сетям через водонагреватели, когда вся сетевая вода из системы Т. возвращается к источнику Т., то система наз. закрытой; в том случае, когда на горячее водоснабжение производится непосредственный отбор воды из тепловой сети,- открытой. Системы водяного отопления зданий могут присоединяться по непосредственной схеме через элеватор или по независимой - через водонагреватель. Закрытые системы теплоснабжения требуют устройства у потребителей теплообменников для нагрева водопроводной воды, подаваемой на горячее водоснабжение, а иногда и водоподготовки. Теплообменники и оборудование водоподготовки в зависимости от величины водопотребления абонента могут устанавливаться в индивидуальных тепловых пунктах (И. Т. П.) или центральных (Ц. Т. П.). И. Т. П. устраиваются только на крупных объектах. При отсутствии подвалов устраиваются Ц. Т. П. на группу домов или квартал города, что приводит к сооружению (от этих Ц. Т. П. к потребителям) дорогостоящих четырехтрубных систем Т.

При открытой системе Т. водоподготовка для горячего водоснабжения производится централизованно в котельной или ТЭЦ и выполняется обязательно, что исключает возможность коррозии и накипеобразова- ния в тепловых сетях. Для открытой системы Т. экономичен и перспективен переход на однотрубную прямоточную систему при использовании теплоносителя - воды на нужды отопления и горячего водоснабжения без возврата к источнику Т. (котельной или ТЭЦ) при наличии баков-аккумуляторов.

Паровые системы теплоснабжения устраиваются для нужд технологич. потребителей. Для пром. предприятий применение единого теплоносителя - пара, для покрытия всех нагрузок, включая отопление, допускается при соответствующем технико-экономич. обосновании.

При необходимости удовлетворения технологич. потребителей паром и наличии значит, нагрузок на отопление иногда устраивают смешанные системы Т. с подачей воды на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения и пара - на технологич. нужды. В зависимости от технико-экономич. обоснований на нужды горячего водоснабжения и вентиляции также может подаваться пар.

Технологич. потребители, системы парового отопления и системы вентиляции присоединяются к паровым сетям теплоснабжающей системы непосредственно, если давление пара в сети и у потребителя одинаковы, или через редуктор, в случае необходимости понижения давления пара. Конденсат возвращается к источникам теплоснабжения от потребителей путем его перекачки или самотеком. Системы горячего водоснабжения присоединяются к паровым системам Т. через пароводяные нагреватели водопроводной воды. В случае, если требуется при паровых системах теплоснабжения устраивать у потребителей водяные системы отопления, подогрев воды осуществляется также через пароводяные нагреватели.

Лит.: К о п ь е в С. Ф.. К а ч а н о в Н. Ф., Основы теплоснабжения и вентиляции, М., 1964.

Теплоснабжение зданий различного назначения осуществляется по тепловым сетям от единого теплоэнергетического центра: квартальной или районной котельной или теплоэлектроцентрали (ТЭЦ).

Централизованные системы теплоснабжения бывают водяные и паровые. … Водяные Ц.ст. - осн. системы, обеспечивающие теплоснабжение городов.

Системы теплоснабжения разделяют на централизованные и децентрализованные. Цент-рализов. - большие системы, источниками теплоты у к-рьгх являются ТЭЦ или крупные котельные, имеющие...

Система теплоснабжения , к-рая использует теплоту земных недр с помощью теплоносителей - горячей воды или пара.

В нашей стране примерно половина действующих систем теплоснабжения открытые. Однако при прохождении через отопительные приборы, калориферы, соединит, трубопроводы сан.-гигиенич. качества...

Системы водоподогрева и горячего водоснабжения. ТЭЦ. Теплоснабжение ... … Теплоснабжение . Горячее водоснабжение. Задвижки и затворы Краны пробковые и шаровые, клапаны Запорные вентили...

Циркулирующая в системе теплоснабжения вода используется только как теплоноситель. Пройдя через подогреватели горячего водоснабжения, нагреват. приборы систем отопления и калориферы...

Обеспечение теплотой потребителей, осуществляемое системой теплоснабжения . Теплота передается с помощью теплоносителей, в качестве к-рых используют горячую воду или...

Теплоснабжение . Горячее водоснабжение. Раздел: Быт. Хозяйство. … 1.10-1. Закрытые системы теплоснабжения . В закрытых системах вода на нужды ГВ получается нагревом холодной водопроводной...

Их способность производить, транспортировать и распределять среди … Понятие надежности систем теплоснабжения базируется на вероятностной оценке работы...

теплоснабжения Теплоснабжение ...

Контактные водонагреватели для теплоснабжения и горячего... Системы водоподогрева и горячего водоснабжения. ТЭЦ. Теплоснабжение ...

Теплоснабжение . Горячее водоснабжение. Отопление Санитарная техника Задвижки и затворы Краны пробковые и шаровые, клапаны Запорные вентили.

Если тепло для отопления, горячего водоснабжения и технологических нужд поступает от теплоэлектроцентрали (ТЭЦ … Централизованное теплоснабжение зданий от теплоэлектроцентралей имеет...

Контактные водонагреватели для теплоснабжения и горячего... … Теплоснабжение . Горячее водоснабжение. Задвижки и затворы Краны пробковые и шаровые, клапаны Запорные вентили Отопление...

Теплоснабжение . Горячее водоснабжение. Раздел: Быт. Хозяйство. … Теплоснабжение . Горячее водоснабжение. Отопление Санитарная техника Задвижки и затворы Краны пробковые и шаровые, клапаны...

Контактные водонагреватели для теплоснабжения и горячего... Системы водоподогрева и горячего водоснабжения. ТЭЦ. Теплоснабжение ...

Теплоснабжение в городах и населенных пунктах с застройкой зданиями выше двух этажей осуществляется централизованно.

Теплоснабжение зданий различного назначения осуществляется по... В двухтрубных системах все время происходит циркуляция теплоносителя между источником.... блок теплового узла для систем...

Система теплоснабжения , в к-рой в качестве теплоносителя используется пар водяной. Состоит из источника, вырабатывающего пар, паропроводов, по которым он транспортируется к потребителям...

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

Теплоснабжение бывает местным и централизованным. Система централизованного теплоснабжения обслуживает жилые или промышленные районы, а местного - одно или несколько зданий. В России наибольшее значение приобрело централизованное теплоснабжение.

В зависимости от способа присоединения системы горячего водоснабжения к системе теплоснабжения, последнее делится на открытое и закрытое.

Открытые системы теплоснабжения

Открытые системы теплоснабжения характеризуются тем, что водоразбор горячей воды для нужд потребителя происходит непосредственно из теплосети, причем, он может быть как полным, так и частичным. Остающаяся в системе горячая вода продолжает использоваться для отопления или вентиляции.

Расход воды в теплосети при этом способе компенсируется дополнительным количеством воды, которая подается в тепловую сеть. Преимущество открытой системы теплоснабжения заключается в ее экономической выгоде. Во время советского периода почти 50 % всех систем теплоснабжения были открытого типа.

В то же время, нельзя сбрасывать со счетов то, что такая система теплоснабжения имеет и ряд существенных недостатков. Прежде всего, это невысокое санитарно-гигиеническое качество воды. Отопительные приборы и трубопроводные сети придают воде специфический запах и цветность, появляются различные посторонние примеси, а также, бактерии. Для очистки воды в открытой системе обычно применяются различные методы, но их использование снижает экономический эффект.

Открытая система теплоснабжения по способу присоединения к теплосетям может быть зависимой, т.е. соединяться через элеваторы и насосы, или присоединяться по независимой схеме - через теплообменники. Остановимся на этом подробней.

Зависимые системы теплоснабжения

Зависимые системы теплоснабжения, это такие системы, в которых теплоноситель по трубопроводу попадает сразу в систему отопления потребителя. Здесь нет никаких промежуточных теплообменников, тепловых пунктов и гидравлической изоляции. Несомненно, что такая схема присоединения понятна и конструктивно проста. Она несложна в обслуживании и не требует никакого дополнительного оборудования, например, циркуляционных насосов, автоматических приборов регулирования и контроля, теплообменников и т.д. Чаще всего, эта система привлекает своей, на первый взгляд, экономичностью.

Однако она имеет существенный недостаток, а именно, невозможность отрегулировать теплоснабжение в начале и конце отопительного сезона, когда появляется избыток тепла. Это не только влияет на комфорт потребителя, но и приводит к теплопотерям, что снижает ее кажущуюся первоначально экономичность.

Когда становятся актуальными вопросы энергосбережения, разрабатываются и активно внедряются методики перехода зависимой системы теплоснабжения к независимой, это позволяет экономию тепла порядка на 10-40% в год.

Независимые системы теплоснабжения

Независимыми системами теплоснабжения называют системы, в которых отопительное оборудование потребителей изолировано гидравлически от производителя тепла, а для теплоснабжения потребителей используют дополнительные теплообменники центральных тепловых пунктов.

Независимая система теплоснабжения имеет целый ряд неоспоримых преимуществ. Это:

• возможность регулирования количества тепла, доставленного к потребителю при помощи регулирования вторичного теплоносителя;
• ее более высокая надежность;
• энергосберегающий эффект, при такой системе экономия тепла составляет 10-40 %;
• появляется возможность улучшения эксплуатационных и технических качеств теплоносителя, что существенно повышает защиту котельных установок от загрязнений.

Благодаря этим преимуществам, независимые системы теплоснабжения стали активно применяться в крупных городах, где тепловые сети достаточно протяженны и существует большой разброс тепловых нагрузок.

В настоящее время разработаны и успешно внедряются технологии реконструкции зависимых систем в независимые. Несмотря на значительные капиталовложения это, в конечном итоге, дает свой эффект. Естественно, что независимая открытая система - дороже, однако она значительно улучшает качество воды по сравнению с зависимой.

Закрытые системы теплоснабжения

Закрытые системы теплоснабжения - это системы, в которых вода, циркулирующая в трубопроводе, используется только как теплоноситель, и не забирается из теплосистемы для нужд обеспечения горячего водоснабжения. При такой схеме система полностью закрыта от окружающей среды.

Конечно же, утечки теплоносителя возможны и при такой системе, однако, они весьма незначительны и легко устраняются, а потери воды без проблем автоматически восполняются с помощью регулятора подпитки.

Подача тепла в закрытой системе теплоснабжения регулируется централизованным способом, при этом количество теплоносителя, т.е. воды, остается в системе неизменным. Расход тепла в системе зависит от температуры циркулирующего теплоносителя.

Как правило, в закрытых системах теплоснабжения используются возможности тепловых пунктов. На них, от поставщика теплоэнергии, например, ТЭЦ, поступает теплоноситель, а его температура регулируется до необходимой величины для нужд отопления и горячего водоснабжения районными центральными тепловыми пунктами, которые и распределяют ее по потребителям.

Приемущества и недостатки закрытой системы теплоснабжения

Преимущества закрытой системы теплоснабжения заключаются в высоком качестве горячего водоснабжения. Кроме того, она дает энергосберегающий эффект.

Ее, практически, единственный недостаток в сложности водоподготовки из-за удаленности тепловых пунктов друг от друга.

1.
2.
3.

Благодаря теплоснабжению дома и квартиры обеспечиваются теплом, а соответственно в них комфортно находиться. Одновременно с обогревом жилые строения, промышленные объекты, общественные здания получают горячее водоснабжение для бытовых или производственных потребностей. В зависимости от способа доставки теплоносителя на сегодняшний день существуют открытые и закрытые системы теплоснабжения.

Одновременно схемы обустройства систем теплообеспечения бывают:

• централизованными - ими обслуживаются целые жилые районы или населенные пункты;
• местными – для обогрева одного строения или группы зданий.

Открытые системы теплоснабжения

В открытой системе вода подается постоянно из теплоцентрали и это компенсирует ее расход даже при условии полного разбора. В советское время по такому принципу функционировало примерно 50% теплосетей, что объяснялось экономичностью и минимизацией затрат на обогрев и ГВС.

Но открытая система теплоснабжения имеет ряд недостатков. Чистота воды в трубопроводах не соответствует требованиям санитарно-гигиенических норм. Поскольку жидкость перемещается по трубам значительной протяженности, она становится другого цвета и приобретает неприятные запахи. Часто при взятии проб воды работниками санэпидемстанций из таких трубопроводов в ней обнаруживают вредоносные бактерии.

Желание очистить поступающую по открытой системе жидкость приводит к снижению экономичности теплоснабжения. Даже самые современные способы устранения загрязнений воды не способны преодолеть этот значительный недостаток. Поскольку протяженность сетей немалая, возрастают расходы, а эффективность очистки остается прежней.

Открытая схема теплоснабжения функционирует на основе законов термодинамики: горячая вода поднимается вверх, благодаря чему на выходе котла создается высокое давление, а на входе в теплогенератор - небольшое разряжение. Далее жидкость направляется из зоны повышенного давления в зону более низкого и в результате осуществляется естественная циркуляция теплоносителя.

Будучи в нагретом состоянии, вода имеет свойство увеличиваться в объеме, поэтому для данного типа отопительной системы требуется наличие открытого расширительного бака, такого как на фото – это устройство абсолютно негерметично и напрямую соединяется с атмосферой. Поэтому такое обеспечение теплом получило соответствующее название - открытая водяная система теплоснабжения.

В открытом типе вода нагревается до 65 градусов и потом подается к кранам водоразбора, откуда поступает к потребителям. Подобный вариант теплоснабжения позволяет пользоваться дешевыми смесителями вместо дорого теплообменного оборудования. Так как разбор подогретой воды неравномерен, по этой причине линии подачи конечному потребителю рассчитывают с учетом максимального потребления.

Закрытые системы теплоснабжения

Представляет собой закрытая система теплоснабжения конструкцию, в которой теплоноситель, циркулирующий в трубопроводе, используется только для обогрева и вода из тепловой сети не отбирается на горячее водоснабжение.

В закрытом варианте обеспечения обогрева помещений подача тепла регулируется централизованно, а количество жидкости в системе остается неизменной. Расход тепловой энергии зависит от температуры циркулирующего по трубам и радиаторам теплоносителя.

В системах теплоснабжения закрытого типа, как правило, используются тепловые пункты, в которые горячая вода поступает от поставщика теплоэнергии, например ТЭЦ. Далее температура теплоносителя доводится до нужных параметров для теплообеспечения и горячего водоснабжения и направляется потребителям.

Когда функционирует закрытая система теплоснабжения – схема поставки тепла обеспечивает высокое качество ГВС и энергосберегающий эффект. Ее главный недостаток - сложность водоподготовки по причине удаленности одного теплового пункта от другого.

Зависимая и независимая системы теплоснабжения

И открытая и закрытая система теплоснабжения могут подсоединяться двумя способами – зависимым и независимым.

В открытых системах теплоснабжения подготовленная в котельном агрегате вода не только служит теплоносителем, но и поступает на нужды горячего водоснабжения, т. е. разбор воды производится непосредственно из трубопроводов тепловой сети без промежуточных подогревателей. Количество подпиточной воды в этом случае определяется потерями воды в сетях, в котельной (2 – 2,5 % от расхода сетевой воды) и расходом воды для нужд горячего водоснабжения. Для выравнивания суточного графика нагрузок на горячее водоснабжение предусматривают установку баков-аккумуляторов, объем которых в 9 раз больше среднечасового суточного расхода воды на горячее водоснабжение.

Принципиальная тепловая схема отопительной котельной с открытой двухтрубной системой теплоснабжения представлена на рис. 7.9. Тепловые и гидродинамические режимы водогрейных котельных агрегатов, водоподготовки ХВО,узлов рециркуляции (линия СД) и подмешивающей перемычки АВ , создание разрежения в вакуумном деаэраторе ВД аналогичны рассмотренным ранее. Теплота, выносимая с выпаром D вып используется для нагрева умягченной воды в охладителе выпара Т3.

Из вакуумного деаэратора ВДвода поступает самотеком в бак деаэрированной воды БД, откуда перекачивающим насосом ПН подается в бак-акумулятор БА. Устанавливают обычно не менее двух металлических баков, внутренняя поверхность которых защищается антикоррозийным покрытием, а наружная – тепловой изоляцией. Из бака-аккумулятора БА вода забирается подпиточным насосом ППН и подается в тепловые сети.

Работа тепловой сети в зимнем отопительном режиме. Вода из обратного трубопровода с напором 0,2 – 0,4 МПа подводится во всасывающий коллектор сетевых насосов СН. Туда же подается вода от подпиточных насосов по линии KN (линии KL и EF перекрыта задвижками), а также охлажденная вода от теплообменников умягченной воды Т2 и исходной воды Т1 (рис. 7.9)

Рис. 7.9. Принципиальная схема отопительная котельной с открытой двухтрубной
системой теплоснабжения

Обратная сетевая вода сетевыми насосами СН нагнетается в водогрейный котельный агрегат КА, где нагревается до температуры 150 °С, и на выходе из котла разделяется на три потока: в тепловую сеть, на рециркуляцию и на собственные нужды котельной, которые включают в себя расход воды:

· на мазутное хозяйство,

· на подогрев воды до 70 °С в вакуумном деаэраторе,

· на теплообменник Т2 для нагрева до 65 °С умягченной воды,

· на теплообменник Т1 для подогрева до 30 °С исходной воды.

Охлажденная вода от теплообменников Т1 и Т2поступает во всасывающий коллектор сетевых насосов СН.Расход воды через водогрейные котловые агрегаты определяется для максимально-зимнего режима и, по условиям из работы, принимается постоянным при различных режимах.

Температура воды, поступающей в систему отопления и вентиляции потребителя, ~ 95 °С, регулируется с помощью элеваторного узла Э путем смешивания прямой сетевой воды с обратной из системы отопления.

Среднечасовой за сутки расход горячей воды, поступающей к потребителю, является расчетной величиной, постоянной и не зависящей от сезона. В максимально-зимнем режиме к потребителю ГВС, непосредственно к водозаборным кранам, поступает обратная сетевая вода из системы отопления и вентиляции. При других режимах работы в течение отопительного периода температура обратной сетевой воды снижается ниже нормируемых для горячего водоснабжения температур, поэтому в узле приготовления горячей воды S к обратной сетевой воде через регулятор температуры РТГ, подмешивается необходимое количество прямой сетевой воды.

Часть воды (5 – 10 % от расхода у потребителя) проходит через полотенцесушители, охлаждается до температуры 40 – 45 °С и по циркуляционной линии циркуляционным насосом ЦНвозвращается в обратный трубопровод теплосети.

При работе в отопительный период необходимо учитывать, что вследствие больших расходов воды через узел водоподготовки подаваемая в обратный трубопровод подпиточная вода и использованная греющая вода (узлы М и N ) смешиваются с обратной сетевой водой и существенно изменяют температуру потока. После расчета конечной температуры потока определяются расходы теплоносителя по линии рециркуляции и через подмешивающую перемычку.

На завершающем этапе правильность расчета режимов работы тепловой схемы контролируется проверкой соответствия принятых и полученных в результате расчета значений расхода теплоты на собственные нужды и общей тепловой мощности котельной. При расхождении невязки более 2 % расчет повторяется.

Работа тепловой схемы в летнем режиме. Наличие в баках-аккумуляторах подпиточной воды в количестве и с температурой, соответствующих целям горячего водоснабжения, позволяет в летнее время при отсутствии отопительно-вентиляционной нагрузки подавать эту воду непосредственно в тепловую сеть. По обратному трубопроводу в котельную будет возвращаться только циркуляционная вода от местных систем горячего водоснабжения, которая направляется через узел Е в баки аккумулятора БА по линии EF.

Таким образом, в летний период водогрейный котельный агрегат отключается от тепловой сети на участке NE обратного трубопровода и на участке BL подающего трубопровода. Вода на горячее водоснабжение будет подаваться в подающий трубопровод теплосети непосредственно из баков аккумуляторов БА по линии KL подпиточным насосом, который в этом случае называют «летним» (линия KN при этом перекрыта задвижкой).

Котельный агрегат в летнее время оказывается включенным только на нагрузку q сн, а расход воды через котельный агрегат складывается из потоков греющей воды, поступающей в теплообменники Т1, Т2 и вакуумный деаэратор ВД. Поэтому при невысокой доле нагрузки горячего водоснабжения котельной (0,25 – 0,3) в летнее время количество котельных агрегатов снижается до одного.