Принципиальная схема индивидуального теплового пункта. Преимущества использования ИТП

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).

Схема работы ИТП построена на простом принципе поступления воды из труб в подогреватели системы снабжения горячей водой, а также отопительной системы. По обратному трубопроводу вода идет для вторичного использования. В систему холодная вода подается через систему насосов, также в системе вода распределяется на два потока. Первый поток уходит из квартиры, второй направлен в циркуляционный контур системы системы снабжения горячей водой для разогрева и последующего распределения горячей воды и отопления.

Схемы ИТП : различия и особенности индивидуальных тепловых пунктов

Индивидуальный тепловой пункт для системы снабжения горячей водой обычно имеет смеху, которая является:

1. Одноступенчатой,
2. Параллельной,
3. Независимой.

В ИТП для системы отопления может быть использована независимая схема , там использован только пластинчатый теплообменник, который может выдержать полную нагрузку. Насос, обычно в этом случае сдвоенный, имеет функцию компенсировать потери давления, а из обратного трубопровода подпитывается система отопления. Этот вид ИТП имеет прибор учета тепловой энергии. Данная схема оснащена двумя пластинчатыми теплообменниками, каждый их которых рассчитан на пятидесятипроцентную нагрузку. Для того чтобы компенсировать потери давления в этой схеме можно использовать несколько насосов. Систему горячего водоснабжения подпитывает система снабжения холодной водой. ИТП для системы отопления и системы горячего водоснабжения собран по независимой схеме. В этой схеме ИТП с теплообменником используется всего один пластинчатый теплообменник . Он рассчитан на все 100% нагрузки. Для того чтобы компенсировать потери давления, используется несколько насосов.

Для системы горячего водоснабжения используется независимая двухступенчатая система, в которой задействованы два теплообменника. Постоянное подпитывание системы отопления осуществляется при помощи обратного трубопровода тепловой семи, также в этой системе задействованы подпиточные насосы. ГВС в этой схеме подпитывается из трубопровода с холодной водой.

Принцип работы ИТП многоквартирного дома

Схема ИТП многоквартирного дома основана на том, что по ней максимально эффективно должно передаваться тепло. Поэтому, по этой схеме оборудование ИТП должно размещаться так, чтобы максимально избежать потерь тепла и при этом эффективно распределить энергию по всем помещениям многоквартирного дома. При этом в каждой квартире температура воды должна быть определенного уровня и вода должна течь с необходимым напором. При регулировании заданной температуры и контроля за давлением, каждая квартира многоквартирного дома получает тепловую энергию в соответствии с распределением ее между потребителями в ИТП при помощи специального оборудования. Благодаря тому, что это оборудование работает автоматически и автоматизировано управляет всеми процессами, возможность аварийных ситуаций при использовании ИТП сведена к минимуму. Отапливаемая площадь жилья многоквартирного дома, а также и конфигурации внутренней теплосети – именно эти факты в первую очередь учитываются при обслуживании ИТП и УУТЭ , а также разработке узлов учета тепловой энергии.

Тепловой пункт отопительной системы – это место, где магистраль поставщика горячей воды соединяется с системой отопления жилого дома, а также производится подсчет потребленной тепловой энергии.

Узлы подключения системы к источнику тепловой энергии бывают двух типов:

1. Одноконтурные;
2. Двухконтурные.

Одноконтурный тепловой пункт – это наиболее распространенный тип подключения потребителя к источнику тепловой энергии. В этом случае для системы отопления дома используется непосредственное соединение с магистралью горячего водоснабжения.

Одноконтурный тепловой пункт имеет одну характерную деталь – его схема предусматривает трубопровод, соединяющий прямую и обратную магистрали, который называется элеватор. Назначение элеватора в системе отопления стоит рассмотреть подробнее.

У котельных системы отопления есть три стандартных режима работы, различающихся температурой теплоносителя (прямого/обратного):

• 150/70;
• 130/70;
• 90–95/70.

Использование перегретого пара в качестве теплоносителя для системы отопления жилого дома не допускается. Поэтому, если по погодным условиям котельная поставляет горячую воду температурой в 150 °C, ее требуется охладить перед подачей в стояки отопления жилого дома. Для этого используется элеватор, через который «обратка» попадает в прямую магистраль.

Элеватор открывается ручным или электрическим (автоматическим) приводом. В его магистраль может быть включен дополнительный циркуляционный насос, но обычно это устройство делают особой формы – с участком резкого сужения магистрали, после которой идет конусообразное расширение. За счет этого оно работает как инжекторный насос, закачивая воду из обратки.

Двухконтурный тепловой пункт

В этом случае теплоносители двух контуров системы не смешиваются. Для передачи тепла от одного контура другому используется теплообменник, обычно пластинчатый. Схема двухконтурного теплового пункта приведена ниже.

Пластинчатый теплообменник – это устройство, состоящее из ряда полых пластин, по одним из которых прокачивается нагревающая жидкость, а по другим – нагреваемая. У них очень высокий коэффициент полезного действия, они надежны и неприхотливы. Количество отбираемого тепла регулируется изменением числа взаимодействующих друг с другом пластин, поэтому забор охлажденной воды из обратной магистрали не требуется.

Как оборудовать тепловой пункт

Цифрами здесь обозначены следующие узлы и элементы:

• 1 - трехходовый кран;
• 2 - задвижка;
• 3 - пробковый кран;
• 4, 12 - грязевики;
• 5 - обратный клапан;
• 6 - дроссельная шайба;
• 7 - V-штуцер для термометра;
• 8 - термометр;
• 9 - манометр;
• 10 - элеватор;
• 11 - тепломер;
• 13 - водомер;
• 14 - регулятор расхода воды;
• 15 - регулятор подпара;
• 16 - вентили;
• 17 - обводная линия.

Установка приборов теплового учета

Пункт приборов теплового учета включает:

• Термодатчики (устанавливаются в прямую и обратную магистрали);
• Расходомеры;
• Тепловычислитель.

Приборы теплового учета устанавливаются как можно ближе к ведомственной границе, чтобы предприятие-поставщик не высчитывало теплопотери по некорректным методикам. Лучше всего, чтобы тепловые узлы и расходомеры имели на своих входах и выходах задвижки или вентили, тогда их ремонт и профилактика не будут вызывать трудностей.

Совет! Перед расходомером должен быть участок магистрали без изменения диаметров, дополнительных врезок и устройств, чтобы уменьшить турбулентность потока. Это увеличит точность измерения и упростит работу узла.

Тепловой вычислитель, получающий данные от термодатчиков и расходомеров, устанавливается в отдельном запирающемся шкафу. Современные модели этого устройства оборудованы модемами и могут соединяться по каналам Wi-Fi и Bluetooth в локальную сеть, предоставляя возможность получать данные дистанционно, без личного визита на узлы теплового учета.

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!

Индивидуальный тепловой пункт (ИТП) предназначен для распределения тепла с целью обеспечения отоплением и горячей водой жилого, коммерческого или производственного здания.

Основными узлами теплового пункта, подлежащими комплексной автоматизации, являются:

• узел холодного водоснабжения (ХВС);
• узел горячего водоснабжения (ГВС);
• узел отопления;
• узел подпитки контура отопления.

Узел холодного водоснабжения предназначен для обеспечения потребителей холодной водой с заданным давлением. Для точного поддержания давления обычно используется частотный преобразователь и датчик давления . Конфигурация узла ХВС может быть различной:

• (автоматический ввод резерва).

Узел ГВС обеспечивает потребителей горячей водой. Основной задачей является поддержание заданной температуры при изменяющемся расходе. Температура не должна быть слишком горячей или холодной. Обычно в контуре ГВС поддерживается температура 55 °С.

Теплоноситель, поступающий из теплосети, проходит через теплообменник и нагревает воду во внутреннем контуре, поступающую к потребителям. Регулирование температуры ГВС производится при помощи клапана с электроприводом. Клапан устанавливается на линии подачи теплоносителя и регулирует его расход с целью поддержания заданной температуры на выходе теплообменника.

Циркуляция во внутреннем контуре (после теплообменника) обеспечивается при помощи насосной группы. Чаще всего используются два насоса, которые работают поочередно для равномерного износа. При выходе из строя одного из насосов происходит переключение на резервный (автоматический ввод резерва - АВР).

Узел отопления предназначен для поддержания температуры в отопительной системе здания. Уставка температуры в контуре формируется в зависимости от температуры воздуха на улице (наружного воздуха). Чем холоднее на улице тем горячее должны быть батареи. Зависимость между температурой в контуре отопления и температурой наружного воздуха определяется отопительным графиком, который должен настраиваться в системе автоматики.

Кроме регулирования температуры, в контуре отопления должна быть реализована защита от превышения температуры воды, возвращаемой в теплосеть. Для этого используется график обратной воды.

Согласно требованиям тепловых сетей, температура обратной воды не должна превышать значений, заданных в графике обратной воды.

Температура обратной воды является показателем эффективности использования теплоносителя.

Кроме описанных выше параметров, существуют дополнительные методы повышения эффективности и экономичности теплового пункта. Ими являются:

• сдвиг графика отопления в ночное время;
• сдвиг графика в выходные дни.

Данные параметры позволяют оптимизировать процесс потребления тепловой энергии. Примером может служить коммерческое здание, работающее в будние дни с 8:00 до 20:00. Снизив температуру отопления ночью и выходные дни (когда организация не работает), можно добиться экономии на отоплении.

Контур отопления в ИТП может быть подключен к теплосети по зависимой схеме или независимой. При зависимой схеме вода из теплосети подается в батареи без использования теплообменника. При независимой схеме теплоноситель через теплообменник подогревает воду во внутреннем контуре отопления.

Регулирование температуры отопления производится при помощи клапана с электроприводом. Клапан устанавливается на линии подачи теплоносителя. При зависимой схеме клапан непосредственно регулирует количество подаваемого теплоносителя в батареи отопления. При независимой схеме клапан регулирует расход теплоносителя с целью поддержания заданной температуры на выходе теплообменника.

Циркуляция во внутреннем контуре обеспечивается при помощи насосной группы. Чаще всего используются два насоса, которые работают поочередно для равномерного износа. При выходе из строя одного из насосов происходит переключение на резервный (автоматический ввод резерва - АВР).

Узел подпитки контура отопления предназначен для поддержания требуемого давления в контуре отопления. Подпитка включается в случае падения давления в контуре отопления. Подпитка осуществляется при помощи клапана, либо насосов (одного или двух). Если используются два насоса, то для равномерного износа они чередуются по времени. При выходе из строя одного из насосов происходит переключение на резервный (автоматический ввод резерва - АВР).

Типовые примеры и описание