Systèmes d'alimentation en chaleur - fermés et ouverts: avantages et inconvénients. Système de chauffage ouvert et fermé - avantages et inconvénients en comparaison

Classification et perspectives de développement des systèmes d'alimentation en chaleur

L'intensification de l'utilisation des ressources énergétiques dans notre pays s'accompagne d'une augmentation de la consommation de chaleur des entreprises industrielles de divers secteurs de l'économie nationale, qui représente actuellement environ 56% du bilan total du pays. L'approvisionnement en chaleur a dans certains cas des coûts totaux supérieurs à 50 % des coûts de production totaux. Ils sont souvent déterminés non pas tant par le coût des ressources énergétiques utilisées, mais par les systèmes d'approvisionnement en chaleur correspondants.

Les systèmes d'alimentation en chaleur sont créés en tenant compte du type et des paramètres du caloporteur, de la consommation de chaleur horaire maximale, de l'évolution de la consommation de chaleur dans le temps (au cours de la journée, de l'année), ainsi qu'en tenant compte de la manière dont le caloporteur est utilisé par consommateurs.

Les sources de chaleur suivantes sont utilisées dans les systèmes d'alimentation en chaleur : CHPP, KES, chaufferies de district (systèmes centralisés) ; groupe (pour un groupe d'entreprises, zones résidentielles) et chaufferies individuelles; NPP, ATES, SPP, ainsi que des sources géothermiques de vapeur et d'eau ; ressources énergétiques secondaires (en particulier dans les entreprises métallurgiques, verrières, cimentières et autres où prédominent les procédés à haute température).

L'approvisionnement en chaleur est une caractéristique de l'approvisionnement en chaleur domestique. L'approvisionnement en chaleur de toutes les centrales de cogénération de notre pays fournit environ 40% de l'énergie thermique consommée dans l'industrie et les services publics. Dans les nouvelles centrales de cogénération domestiques, des turbines de cogénération d'une capacité unitaire allant jusqu'à 250 MW sont en cours d'installation, des conditions préalables sont créées pour le développement de réseaux de chauffage dans lesquels de l'eau surchauffée à une température de 440 à 470 K sera utilisée comme caloporteur ATES contribue également au développement du chauffage urbain (en particulier dans la partie européenne du pays) avec une solution simultanée problèmes environnementaux. La construction d'une centrale de cogénération est économiquement faisable si la charge thermique dépasse 6 000 GJ/h. Dans ces conditions, des réacteurs en série peuvent être utilisés. Pour des puissances plus faibles, il est conseillé d'utiliser des chaudières de chauffage nucléaire.

Selon le type de caloporteur, les systèmes d'alimentation en chaleur sont divisés en systèmes d'eau (principalement pour l'alimentation en chaleur des consommateurs saisonniers de chaleur et eau chaude) et de la vapeur (principalement pour l'alimentation en chaleur du procédé, lorsqu'un caloporteur à haute température est nécessaire).

La détermination du type, des paramètres et de la quantité requise de caloporteur fourni aux consommateurs de chaleur est, en règle générale, une tâche multivariée résolue dans le cadre de l'optimisation de la structure et des paramètres régime général entreprises, en tenant compte d'indicateurs techniques et économiques généralisés (coûts généralement donnés), ainsi que des normes sanitaires et de sécurité incendie.

La pratique de la fourniture de chaleur a montré un certain nombre bienfaits de l'eau comme caloporteur par rapport à la vapeur : la température de l'eau dans les systèmes d'alimentation en chaleur est très variable (300 - 470 K), la chaleur est mieux utilisée dans les centrales de cogénération, il n'y a pas de pertes de condensat, moins de chaleur est perdue dans les réseaux, le caloporteur a une capacité de stockage de chaleur.

Dans le même temps, les systèmes de chauffage à eau ont les caractéristiques suivantes limites : une consommation électrique importante est nécessaire pour le pompage de l'eau ; il y a une possibilité de fuite d'eau du système lors d'un accident; la haute densité du liquide de refroidissement et la connexion hydraulique rigide entre les sections du système entraînent la possibilité de dommages mécaniques au système en cas de dépassement de la pression admissible ; la température de l'eau peut être inférieure au réglage du procédé.

La vapeur a une pression constante de 0,2 à 4 MPa et la température correspondante (pour la vapeur saturée), ainsi qu'une enthalpie spécifique élevée (plusieurs fois) par rapport à l'eau. Lors du choix de la vapeur ou de l'eau comme caloporteur, les éléments suivants sont pris en compte. Lorsque la vapeur est transportée, il y a d'importantes pertes de pression et de chaleur, de sorte que les systèmes à vapeur sont opportuns dans un rayon de 6 à 15 km et les systèmes de chauffage à eau ont une portée de 30 à 60 km. L'exploitation des conduites de vapeur prolongées est très difficile (nécessité de collecter et de pomper les condensats, etc.). De plus, les systèmes à vapeur ont un coût unitaire plus élevé pour la construction de conduites de vapeur, de chaudières à vapeur, de communications et de coûts d'exploitation par rapport aux systèmes de chauffage de l'eau.

Le domaine d'application en tant que réfrigérant pour l'air chaud (ou son mélange avec des produits de combustion de carburant) est limité à certaines installations technologiques, par exemple les séchoirs, ainsi que les systèmes de ventilation et de climatisation. La distance à laquelle il est conseillé de transporter l'air chaud en tant que caloporteur ne dépasse pas 70 à 80 m.Pour simplifier et réduire le coût des canalisations dans les systèmes d'alimentation en chaleur, il est conseillé d'utiliser un type de caloporteur.

Types de systèmes de chauffage

DANS économie nationale pays utilisent un nombre important de types différents de systèmes de chauffage.

Selon la méthode d'alimentation en liquide de refroidissement, les systèmes d'alimentation en chaleur sont divisés en fermé , dans lequel le fluide caloporteur n'est pas consommé et n'est pas prélevé sur le réseau, mais est utilisé uniquement pour le transport de la chaleur, et ouvrir , dans lequel le fluide caloporteur est totalement ou partiellement prélevé sur le réseau par les consommateurs. Les systèmes d'eau fermés se caractérisent par la stabilité de la qualité du caloporteur fourni au consommateur (la qualité de l'eau en tant que caloporteur dans ces systèmes correspond à la qualité eau du robinet); simplicité contrôle sanitaire installations d'alimentation en eau chaude et contrôle de l'étanchéité du système. POUR lacunes de tels systèmes incluent la complexité de l'équipement et du fonctionnement des apports aux consommateurs ; corrosion des tuyaux due à la pénétration d'eau du robinet non désaérée, possibilité d'entartrage dans les tuyaux.

DANS ouvrir les systèmes de chauffage de l'eau peuvent utiliser des schémas monotubes avec des ressources thermiques de faible qualité ; ils ont une plus grande durabilité des apports d'équipement aux consommateurs. POUR lacunes les systèmes d'eau libre devraient inclure la nécessité d'augmenter la capacité des usines de traitement de l'eau, calculée pour compenser le débit d'eau prélevé sur le système ; instabilité indicateurs sanitaires l'eau, compliquant le contrôle sanitaire et le contrôle de l'étanchéité du système.

En fonction du nombre de canalisations (caloducs) qui transfèrent le liquide de refroidissement dans une direction, on distingue les systèmes d'alimentation en chaleur monotube et multitube. En particulier, les systèmes de chauffage de l'eau sont divisés en systèmes à un, deux, trois et multitubes, et selon le nombre minimum de tuyaux, il peut y avoir un système ouvert à un tube et un système fermé à deux tubes.

Riz. 1. Schémas du système d'alimentation en chaleur:

a - en une seule étape ; b - en deux étapes; 1 - réseau de chauffage ; 2 - pompe réseau; 3 - radiateur de chauffage; 4 - chaudière de pointe ; 5 - point de chauffage local ; 6 - point de chauffage central

Selon le nombre de conduites de vapeur parallèles, les systèmes à vapeur sont monotubes et bitubes. Dans le premier cas, la vapeur à la même pression est fournie aux consommateurs via une conduite de vapeur commune, qui permet l'approvisionnement en chaleur si Charge thermique reste constant tout au long de l'année et les interruptions de l'alimentation en vapeur sont acceptables. Avec les systèmes bitubes, il est nécessaire d'alimenter en continu les abonnés en vapeur de différentes pressions sous charges thermiques variables.

Selon le mode de fourniture d'énergie thermique, les systèmes peuvent être en une seule étape et en plusieurs étapes (Fig. 1).

Dans les schémas à un étage, les consommateurs de chaleur sont connectés directement aux réseaux de chaleur / en utilisant des points de chaleur locaux ou individuels 5. Dans les schémas à plusieurs étages, des points de chaleur centraux 6 (ou de contrôle et de distribution) sont placés entre les sources de chaleur et les consommateurs. Ces points sont destinés à comptabiliser et réguler la consommation de chaleur, sa répartition sur systèmes locaux consommateurs et préparation du liquide de refroidissement avec les paramètres requis. Ils sont équipés de réchauffeurs, de pompes, de raccords, d'instrumentation. De plus, le condensat est parfois nettoyé et pompé à ces endroits.

La préférence est donnée aux schémas avec points de chauffage central / desservant des groupes de bâtiments 5 ​​(Fig. 2). Avec les systèmes d'alimentation en chaleur à plusieurs étages, les coûts de construction, d'exploitation et de maintenance sont considérablement réduits en raison d'une diminution (par rapport aux systèmes à un étage) du nombre d'appareils de chauffage locaux, de pompes, de régulateurs de température, etc.

Les systèmes d'approvisionnement en chaleur jouent un rôle important dans le fonctionnement normal des entreprises industrielles. Ils ont un certain nombre de caractéristiques spécifiques.

Les systèmes d'eau fermés à deux tuyaux pour l'alimentation en eau chaude avec un chauffe-eau (Fig.3, a) sont répandus dans l'alimentation en chaleur de consommateurs homogènes (chauffage, systèmes de ventilation fonctionnant dans les mêmes modes, etc.). L'eau est envoyée aux consommateurs de chaleur par la conduite d'alimentation 2, elle réchauffe l'eau du robinet dans l'échangeur de chaleur 5 et après refroidissement par la conduite de retour 1, elle entre dans la CHPP ou la chaufferie. L'eau du robinet chauffée est fournie aux consommateurs par les robinets 4 et dans l'accumulateur 3 d'eau chauffée, conçu pour lisser les fluctuations du débit d'eau. Dans les systèmes d'alimentation en chaleur ouverts (Fig. 3, b), pour l'alimentation en eau chaude, l'eau est directement utilisée, complètement évacuée (désaérée, adoucie) dans une CHPP, et donc les systèmes de traitement et de contrôle de l'eau deviennent plus compliqués, leur coût augmente. L'eau dans un système d'alimentation en eau chaude à deux tuyaux avec une conduite de circulation (à partir d'une cogénération ou d'une chaufferie) est fournie par le caloduc 2, et l'eau de retour est acheminée par le caloduc 1. L'eau entre dans le mélangeur 6 par un tuyau, et de vers l'accumulateur 3 et par les robinets 4 vers les consommateurs de chaleur. Pour exclure la possibilité d'une infiltration d'eau de la conduite d'alimentation 2 directement dans la conduite de chaleur de retour 1 via le tuyau 8, un clapet anti-retour 7.

Riz. 2. Schéma d'un système d'alimentation en chaleur avec un point de chauffage central:

1 - point de chauffage central ; 2 - support fixe; 3 - réseau de chauffage ; 4 - Compensateur en forme de U ; 5 - bâtiment

Dans un schéma d'alimentation en chaleur à vapeur avec retour de condensat (Fig. 4), la vapeur d'une cogénération ou d'une chaufferie est fournie par la conduite de vapeur 2 aux consommateurs de chaleur 3 et se condense. Le condensat à travers un dispositif spécial-piège à condensat 4 (assure le passage du seul condensat) entre dans le réservoir 5, à partir duquel il retourne à la source de chaleur par le tuyau 1 avec une pompe à condensat 6. Si la pression dans la conduite de vapeur est inférieure à celle requise par les consommateurs technologiques, alors dans certains cas, il s'avère application efficace compresseur 7.

Le condensat ne peut pas être renvoyé à la source de chaleur, mais utilisé par le consommateur. Le schéma du réseau de chaleur dans de tels cas est simplifié, cependant, à la cogénération ou dans la chaufferie, il y a une pénurie de condensat, ce qui nécessite des coûts supplémentaires à éliminer.

Riz. 3. Bitube système d'eau alimentation en eau chaude:

a - fermé avec un chauffe-eau; b - ouvert

Riz. Fig. 4. Schéma de vapeur d'alimentation en chaleur. 5. Schéma d'alimentation en chaleur avec un éjecteur

Le système d'alimentation en eau chaude peut être équipé d'un réchauffeur à jet (Fig. 5). L'eau du robinet est fournie par la conduite 2 au réchauffeur 3, puis au vase d'expansion-accumulateur 4. La vapeur entre dans le même réservoir à partir de la conduite de vapeur 1 par la vanne 6, qui fournit un chauffage supplémentaire de l'eau pendant le bouillonnement de vapeur. Depuis le réservoir 4, l'eau est dirigée vers les consommateurs de chaleur 5. Schémas thermiques les systèmes d'alimentation en chaleur sont développés en tenant compte des exigences de la technologie de production, sous réserve de l'utilisation maximale de la chaleur et en garantissant la protection de l'environnement.

Dans les systèmes d'alimentation en chaleur ouverts, l'eau préparée dans la chaudière sert non seulement de caloporteur, mais répond également aux besoins d'approvisionnement en eau chaude, c'est-à-dire que l'eau est prélevée directement des canalisations du réseau de chauffage sans réchauffeurs intermédiaires. La quantité d'eau d'appoint dans ce cas est déterminée par la perte d'eau dans les réseaux, dans la chaufferie (2 - 2,5% de la consommation d'eau du réseau) et la consommation d'eau pour les besoins d'alimentation en eau chaude. Pour égaliser le programme de charge journalier pour l'alimentation en eau chaude, il est prévu d'installer des réservoirs de stockage dont le volume est 9 fois supérieur à la consommation d'eau journalière horaire moyenne pour l'alimentation en eau chaude.

Le schéma thermique principal d'une chaufferie de chauffage avec un système ouvert d'alimentation en chaleur à deux tuyaux est illustré à la fig. 7.9. Modes thermique et hydrodynamique des unités de chaudières à eau chaude, traitement de l'eau du traitement de l'eau froide, unités de recirculation (ligne DAKOTA DU SUD) et pont de mixage UN B, créant une dépression dans le dégazeur sous vide HP sont similaires à celles envisagées précédemment. Chaleur retirée à la vapeur problème D utilisé pour chauffer l'eau adoucie dans le refroidisseur de vapeur T3.

A partir du dégazeur sous vide, l'alimentation en eau entre par gravité dans le réservoir d'eau désaérée BD, d'où elle est acheminée par une pompe de transfert PN vers le réservoir de stockage BA. Habituellement, au moins deux réservoirs métalliques sont installés, dont la surface intérieure est protégée par un revêtement anti-corrosion et la surface extérieure par une isolation thermique. Du réservoir de stockage BA, l'eau est prélevée par la pompe d'appoint PPN et fournie à réseau de chauffage.

Fonctionnement du réseau de chaleur en mode chauffage hiver. L'eau de la canalisation de retour avec une pression de 0,2 à 0,4 MPa est fournie au collecteur d'aspiration des pompes du réseau SN. L'eau y est également fournie par des pompes d'appoint via la ligne KN(lignes KL et EF bloqué par des vannes), ainsi que l'eau glacée des échangeurs de chaleur de l'eau adoucie T2 et de l'eau brute T1 (Fig. 7.9)

Riz. 7.9. schéma chauffage chaufferie avec un bitube ouvert
système de chauffage

L'eau du réseau de retour est pompée par les pompes du réseau CH dans l'unité de chaudière à eau chaude KA, où elle est chauffée à une température de 150 ° C, et à la sortie de la chaudière, elle est divisée en trois flux: dans le réseau de chauffage , pour le recyclage et pour les besoins propres de la chaufferie, qui incluent la consommation d'eau :

pour l'industrie pétrolière,

pour le chauffage de l'eau jusqu'à 70 °C dans un dégazeur sous vide,

sur l'échangeur T2 pour chauffer jusqu'à 65°C de l'eau adoucie,

sur l'échangeur T1 pour chauffer jusqu'à 30°C l'eau de source .

L'eau glacée des échangeurs de chaleur T1 et T2 entre dans le collecteur d'aspiration des pompes du réseau SN Le débit d'eau à travers les unités de chaudière à eau chaude est déterminé pour le mode hiver maximum et, selon les conditions de fonctionnement, est pris constant sous différents modes.

La température de l'eau entrant dans le système de chauffage et de ventilation du consommateur, ~ 95 °C, réglable avec nœud d'ascenseur E en mélangeant l'eau du réseau direct avec le retour du système de chauffage.

La consommation horaire moyenne d'eau chaude fournie au consommateur par jour est une valeur calculée, constante et indépendante de la saison. En mode hiver maximum, le consommateur ECS, directement aux robinets d'eau, reçoit l'eau du réseau de retour du système de chauffage et de ventilation. Dans les autres modes de fonctionnement pendant la période de chauffage, la température de l'eau du réseau de retour descend en dessous des températures normalisées pour l'alimentation en eau chaude, donc dans le groupe de préparation d'eau chaude Sà l'eau du réseau de retour à travers le contrôleur de température RTG, mélangé quantité requise eau directe du réseau.

Une partie de l'eau (5 à 10% de la consommation du consommateur) passe à travers les sèche-serviettes, se refroidit à une température de 40 à 45 ° C et à travers la ligne de circulation pompe de circulation Le CH est renvoyé dans la canalisation de retour du réseau de chauffage.

Lors de travaux pendant la période de chauffage, il faut tenir compte du fait qu'en raison de la forte consommation d'eau par l'unité de traitement de l'eau, l'eau d'appoint fournie à la conduite de retour et l'eau de chauffage utilisée (unités M et N) se mélangent à l'eau du réseau de retour et modifient sensiblement la température de départ. Après calcul de la température finale du flux, les débits de fluide caloporteur sont déterminés le long de la ligne de recirculation et à travers le pont mélangeur.

Au stade final, l'exactitude du calcul des modes de fonctionnement du schéma thermique est contrôlée en vérifiant la conformité des valeurs de consommation de chaleur acceptées et obtenues à la suite du calcul des besoins propres et de la puissance calorifique totale du chaufferie. Si l'écart dépasse 2 %, le calcul est répété.

Fonctionnement du circuit thermique en mode été. La présence dans les ballons de stockage d'eau d'appoint en quantité et température correspondant aux finalités d'alimentation en eau chaude permet en été, en l'absence de charge de chauffage et de ventilation, de fournir cette eau directement au réseau de chauffage . Par la conduite de retour, seule l'eau en circulation des systèmes locaux d'alimentation en eau chaude retournera à la chaufferie, qui est envoyée à travers l'unité E aux réservoirs d'accumulateurs BA le long de la ligne EF.

Ainsi, dans période estivale le bloc chaudière à eau chaude est déconnecté du réseau de chauffage du site NE pipeline de retour et sur le site BL canalisation d'approvisionnement. L'eau pour l'alimentation en eau chaude sera fournie à la canalisation d'alimentation du système de chauffage directement à partir des réservoirs d'accumulateur BA via la ligne KL pompe d'appoint, qui dans ce cas est appelée "été" (ligne KN en même temps fermé par une vanne).

La chaudière en été est allumée uniquement pour la charge q sn, et le débit d'eau à travers la chaudière est la somme des débits d'eau de chauffage , entrant dans les échangeurs thermiques T1, T2 et le dégazeur sous vide HP. Par conséquent, avec une faible part de la charge de l'alimentation en eau chaude de la chaufferie (0,25 - 0,3) en été, le nombre de chaudières est réduit à un.

Thème 6 Systèmes d'alimentation en chaleur

Classification des systèmes d'alimentation en chaleur.

Schémas thermiques des sources de chaleur.

Systèmes d'eau.

Systèmes à vapeur.

Systèmes aériens.

Le choix du caloporteur et du système d'apport de chaleur.

Classification des systèmes d'alimentation en chaleur (ST)

Système d'alimentation en chaleur (ST) est un ensemble de sources de chaleur, de dispositifs de transport de chaleur (réseaux de chaleur) et de consommateurs de chaleur.

Le système d'alimentation en chaleur (ST) se compose des éléments fonctionnels suivants :

Source de production d'énergie thermique (chaufferie, cogénération);

Transport d'appareils d'énergie thermique jusqu'aux locaux (réseaux de chaleur) ;

Appareils consommateurs de chaleur qui transfèrent de l'énergie thermique au consommateur (radiateurs de chauffage, appareils de chauffage).

Les systèmes d'alimentation en chaleur (ST) sont divisés en:

1. Au lieu de production de chaleur à :

centralisé et décentralisée.

Dans les systèmes décentralisés La source de chaleur et les dissipateurs de chaleur des consommateurs sont combinés dans une unité ou sont proches les uns des autres, de sorte qu'aucun dispositif spécial pour le transport de chaleur (réseau de chauffage) n'est requis.

Dans un système centralisé La source et les consommateurs d'approvisionnement en chaleur sont considérablement éloignés les uns des autres, de sorte que la chaleur est transférée via les réseaux de chauffage.

Systèmes décentralisé les apports de chaleur sont divisés en individuel et local .

DANSindividuel systèmes, l'alimentation en chaleur de chaque pièce est assurée par une source propre distincte (poêle ou chauffage d'appartement).

DANSlocal systèmes, le chauffage de tous les locaux du bâtiment est assuré par une source commune séparée (chaudière domestique).

centralisé l'apport de chaleur peut être divisé en:

- pour groupe - fourniture de chaleur à partir d'une source d'un groupe de bâtiments ;

- régional - fourniture de chaleur à partir d'une source du quartier de la ville ;

- Urbain - fourniture de chaleur d'une source à plusieurs quartiers de la ville voire à la ville dans son ensemble ;

- interurbain - approvisionnement en chaleur à partir d'une seule source de plusieurs villes.

2. selon le type de fluide caloporteur transporté :

vapeur, eau, gaz, air;

3. Selon le nombre de canalisations pour transférer le liquide de refroidissement vers :

- monotube, bitube et multitube;

4. selon le mode de raccordement des systèmes d'alimentation en eau chaude aux réseaux de chauffage :

-fermé(l'eau pour l'alimentation en eau chaude est prélevée sur l'alimentation en eau et chauffée dans l'échangeur de chaleur avec l'eau du réseau);

- ouvrir(l'eau pour l'alimentation en eau chaude est prélevée directement sur le réseau de chauffage).

5. par type de consommateur de chaleur pour :

- communal - domestique et technologique.

6. selon les schémas de raccordement des installations de chauffage à :

-dépendant(le fluide caloporteur réchauffé dans le générateur de chaleur et transporté par les réseaux de chauffage entre directement dans les appareils consommateurs de chaleur) ;

-indépendant(le fluide caloporteur circulant dans les réseaux de chauffage dans l'échangeur chauffe le fluide caloporteur circulant dans le système de chauffage.

Figure 6.1 - Schémas des systèmes d'alimentation en chaleur

Lors du choix du type de liquide de refroidissement, il est nécessaire de prendre en compte ses indicateurs sanitaires et hygiéniques, techniques, économiques et opérationnels.

des gazse forment lors de la combustion du combustible, ils ont une température et une enthalpie élevées, cependant, le transport des gaz complique le système de chauffage et entraîne des pertes de chaleur importantes. D'un point de vue sanitaire et hygiénique, lors de l'utilisation de gaz, il est difficile d'assurer températures admissibles éléments chauffants. Cependant, étant mélangés dans une certaine proportion avec de l'air froid, les gaz sous la forme d'un mélange désormais gaz-air peuvent être utilisés dans diverses installations technologiques.

Air- le liquide de refroidissement facilement déplaçable, utilisé dans les systèmes de chauffage à air, permet de réguler très simplement la température constante dans la pièce. Cependant, en raison de faible capacité calorifique(environ 4 fois moins que l'eau), la masse d'air chauffant la pièce doit être importante, ce qui entraîne une augmentation significative des dimensions des canaux (canalisations, conduits) pour son déplacement, une augmentation de la résistance hydraulique et de la consommation d'énergie pour le transport. Par conséquent, le chauffage de l'air entreprises industrielles réalisées soit en combinaison avec des systèmes de ventilation, soit en installant des installations de chauffage spécifiques dans les magasins ( rideaux d'air etc.).

Fumerlors de la condensation dans les appareils de chauffage (tuyaux, registres, panneaux, etc.) dégage une quantité importante de chaleur en raison de chaleur spécifique métamorphoses. Par conséquent, la masse de vapeur à une charge thermique donnée est réduite par rapport aux autres fluides caloporteurs. Cependant, lors de l'utilisation de la vapeur, la température de la surface extérieure des appareils de chauffage sera supérieure à 100°C, ce qui conduit à la sublimation des poussières déposées sur ces surfaces, jusqu'au relargage dans les locaux substances dangereuses et l'apparence odeurs désagréables. De plus, les systèmes à vapeur sont des sources de bruit ; les diamètres des conduites de vapeur sont assez importants en raison du grand volume spécifique de vapeur.

L'eaua une capacité thermique et une densité élevées, ce qui vous permet de transférer grandes quantités chaleur sur de longues distances avec de faibles pertes de chaleur et de petits diamètres de canalisation. La température de surface des chauffe-eau répond aux exigences sanitaires et hygiéniques. Cependant, le mouvement de l'eau est associé à des coûts énergétiques élevés.

Système de chauffage

Des questions

1. Le concept d'un système d'alimentation en chaleur et sa classification.

2. Systèmes centralisés chauffage et leurs éléments.

3. Schémas de réseaux thermiques.

4. Pose de réseaux thermiques.

1. Équipement d'ingénierie intégré pour les établissements ruraux./A.B. Keatov, PB. Meizels, I.Yu. Rubtchak. – M. : Stroyizdat, 1982. – 264 p.

2. Kocheva MA Equipements de génie et aménagement paysager des agglomérations : Didacticiel. - Nijni Novgorod : Nijni Novgorod. Etat architecte.-construit. un.-t., 2003.–121 p.

3. Ingénierie des réseaux et équipements des territoires, bâtiments et chantiers / I.A. Nikolaevskaya, LP Gorlopanova, N.Yu. Morozov; En dessous de. ed I.A. Nikolaïevskaïa. - M : Éd. centre "Académie", 2004. - 224 p.

Le concept d'un système d'alimentation en chaleur et sa classification

Système de chauffage- agrégat dispositifs techniques, unités et sous-systèmes assurant : 1) la préparation du caloporteur, 2) son transport, 3) sa distribution en fonction de la demande de chaleur des consommateurs individuels.

Systèmes modernes l'alimentation en chaleur doit répondre aux exigences de base suivantes :

1. Résistance et étanchéité fiables des pipelines et installés
raccords sur eux aux températures du liquide de refroidissement attendues sous les pressions de fonctionnement.

2. Haute et stable dans les conditions de fonctionnement, résistance thermique et électrique, résistance, ainsi que faible perméabilité à l'air et absorption d'eau de la structure isolante.

3. Possibilité de fabriquer en usine tous les principaux"
éléments du caloduc, agrandis dans les limites déterminées par le type et
véhicules de levage d'os. Montage des caloducs sur la piste !
articles finis.

4. La possibilité de mécanisation de tous les processus de construction et d'installation à forte intensité de main-d'œuvre.

5. La maintenabilité, c'est-à-dire la capacité à trouver rapidement les causes
l'apparition de pannes ou de dommages et l'élimination des dysfonctionnements et de leurs conséquences en effectuant des réparations à un moment donné.

En fonction de la capacité des systèmes et du nombre de consommateurs qui en reçoivent de l'énergie thermique, les systèmes d'alimentation en chaleur sont divisés en systèmes centralisés et décentralisés.

L'énergie thermique sous forme d'eau chaude ou de vapeur est transportée d'une source de chaleur (centrale thermique (CHP) ou grande chaufferie) aux consommateurs via des canalisations spéciales - réseaux de chauffage.

Les systèmes d'alimentation en chaleur se composent de trois éléments principaux : Générateur, dans lequel il est produit l'énérgie thermique; canalisations de chaleur,à travers lequel la chaleur est fournie aux appareils de chauffage; appareils de chauffage, servant à transférer la chaleur du liquide de refroidissement à l'air d'une pièce chauffée ou à l'air dans les systèmes de ventilation, ou à l'eau du robinet dans les systèmes d'alimentation en eau chaude.

Dans les petites agglomérations, deux systèmes d'alimentation en chaleur sont principalement utilisés: local et centralisé. Les systèmes centraux ne sont pas typiques pour les bâtiments ne dépassant pas trois étages.

systèmes locaux- dans lequel les trois éléments principaux sont situés dans la même pièce ou dans des pièces adjacentes. La portée de tels systèmes est limitée à quelques pièces de petite taille.

Systèmes centralisés se caractérisent par le fait que le générateur de chaleur est retiré des bâtiments chauffés ou des consommateurs d'alimentation en eau chaude vers un bâtiment spécial. Une telle source de chaleur peut être une chaufferie pour un groupe de bâtiments, une chaufferie de village ou une centrale de cogénération (CHP).

Les systèmes de chauffage locaux comprennent : poêle à combustible solide, poêle et chauffage au gaz, systèmes d'eau au sol ou d'appartement et électriques.

Chauffage au four à combustible solide. Les poêles de chauffage sont disposés dans des établissements à faible densité de chaleur. Pour des raisons d'hygiène sanitaire et de prévention des incendies, ils ne peuvent être disposés que dans des bâtiments à un ou deux étages.

Les conceptions de fours d'intérieur sont très diverses. Ils peuvent être diverses formes en plan, avec différentes finitions de la surface extérieure et avec différents schémas de circulations de fumées situées à l'intérieur du four, à travers lesquelles se déplacent les gaz. En fonction du sens de circulation des gaz à l'intérieur des fours, on distingue les fours à canaux multitours et les fours sans canaux. Premièrement, le mouvement des gaz à l'intérieur du four se produit à travers des canaux connectés en série ou en parallèle, et deuxièmement, le mouvement des gaz se produit librement à l'intérieur de la cavité du four.

bâtiments de petit volume ou dans de petits bâtiments auxiliaires sur des sites industriels éloignés des bâtiments de production principaux. Des exemples de tels systèmes sont les fours, le gaz ou chauffage électrique. Dans ces cas, la génération de chaleur et son transfert dans l'air intérieur sont combinés dans un seul appareil et situés dans des pièces chauffées.

système central L'approvisionnement en chaleur est un système permettant de fournir de la chaleur à un bâtiment de n'importe quel volume, à partir d'une source de chaleur. En règle générale, ces systèmes sont appelés systèmes de chauffage de bâtiments qui reçoivent la chaleur d'une chaudière installée au sous-sol d'un bâtiment, ou chaufferies autonomes. Cette chaudière peut fournir de la chaleur pour les systèmes de ventilation et d'eau chaude de ce bâtiment.

centralisé les systèmes d'alimentation en chaleur sont appelés lorsqu'une source de chaleur (cogénération ou chaufferies de district) fournit de la chaleur à de nombreux bâtiments. Par type - la source de chaleur du système chauffage urbain divisé en chauffage urbain et chauffage urbain. Dans le cas du chauffage urbain, la source de chaleur est la chaufferie urbaine, et dans le cas du chauffage urbain, la cogénération (centrale de production combinée de chaleur et d'électricité).

Le caloporteur est préparé dans la chaufferie urbaine (ou HEC). Le liquide de refroidissement préparé pénètre dans les systèmes de chauffage et de ventilation des bâtiments industriels, publics et résidentiels par des canalisations. Dans les appareils de chauffage situés à l'intérieur des bâtiments, le liquide de refroidissement dégage une partie de la chaleur qui s'y est accumulée et est évacué par des canalisations spéciales vers la source de chaleur. Le chauffage urbain diffère du chauffage urbain non seulement par le type de source de chaleur, mais aussi par la nature même de la production de chaleur.

Le chauffage urbain peut être caractérisé comme un chauffage urbain basé sur production combinée thermique et énergie électrique. En plus de la source de chaleur, tous les autres éléments du chauffage urbain et des systèmes de chauffage urbain sont les mêmes.

Selon le type de caloporteur, les systèmes d'alimentation en chaleur sont divisés en deux groupes - les systèmes d'alimentation en eau et en vapeur.

liquide de refroidissement est le milieu qui transfère la chaleur d'une source de chaleur aux appareils consommateurs de chaleur des systèmes de chauffage, de ventilation et d'alimentation en eau chaude. Dans les systèmes d'alimentation en chaleur utilisés dans notre pays pour les villes et les zones résidentielles, l'eau est utilisée comme caloporteur. Sur les sites industriels, dans les zones industrielles, l'eau et la vapeur sont utilisées pour les systèmes de chauffage. La vapeur est principalement utilisée pour les besoins énergétiques et technologiques.

Récemment, les entreprises industrielles ont commencé à utiliser un seul liquide de refroidissement - de l'eau chauffée à différentes températures, qui est également utilisée dans les processus technologiques. L'utilisation d'un seul caloporteur simplifie le schéma d'alimentation en chaleur, conduit à une réduction des coûts d'investissement et contribue à un fonctionnement de haute qualité et bon marché.

Les caloporteurs utilisés dans les systèmes de chauffage urbain sont soumis à des exigences sanitaires, techniques, économiques et opérationnelles. La principale exigence sanitaire et hygiénique est que tout liquide de refroidissement ne doit pas aggraver les conditions microclimatiques pour les personnes dans des espaces clos et pour les équipements dans les bâtiments industriels. Le liquide de refroidissement ne doit pas avoir une température élevée, car cela peut entraîner une température élevée des surfaces des appareils de chauffage et provoquer la décomposition de poussières d'origine organique et avoir un effet désagréable sur corps humain. La température maximale à la surface des appareils de chauffage ne doit pas dépasser 95-105 ° C dans les bâtiments résidentiels et publics; dans les bâtiments industriels jusqu'à 150 °C est autorisée.

Les exigences techniques et économiques pour le liquide de refroidissement sont réduites au fait que lors de l'utilisation de l'un ou l'autre liquide de refroidissement, le coût des réseaux de chauffage à travers lesquels le liquide de refroidissement est transporté est le plus faible, ainsi que le poids des appareils de chauffage est faible et le la plus faible consommation de combustible pour le chauffage des locaux est assurée.

Les exigences opérationnelles sont que le liquide de refroidissement possède des qualités qui permettent un réglage central (à partir d'un endroit, par exemple, une chaufferie) de la puissance calorifique des systèmes de consommation de chaleur. La nécessité de modifier la consommation de chaleur dans les systèmes de chauffage et de ventilation est causée par des températures extérieures variables. L'indicateur opérationnel du liquide de refroidissement est également considéré comme la durée de vie des systèmes de chauffage et de ventilation lors de l'utilisation de l'un ou l'autre liquide de refroidissement.

Si nous comparons l'eau et la vapeur selon les principaux indicateurs énumérés, nous pouvons noter les avantages suivants.

Bienfaits de l'eau : comparativement basse température eau et surfaces des appareils de chauffage; la possibilité de transporter l'eau sur de longues distances sans diminution significative de son potentiel thermique ; la possibilité d'une régulation centralisée de la puissance calorifique des systèmes de consommation de chaleur; facilité de raccordement des systèmes d'eau pour le chauffage, la ventilation et l'alimentation en eau chaude aux réseaux de chauffage; préservation des condensats de vapeur de chauffage dans les centrales thermiques ou dans les chaufferies de quartier ; long terme services des systèmes de chauffage et de ventilation.

Avantages de la vapeur : la possibilité d'utiliser la vapeur non seulement pour les consommateurs de chaleur, mais aussi pour les besoins énergétiques et technologiques ; réchauffement rapide et refroidissement rapide des systèmes de chauffage à la vapeur, ce qui est précieux pour une pièce à chauffage périodique; fumer basse pression(généralement utilisé dans les systèmes de chauffage des bâtiments) a une faible masse volumétrique (environ 1650 fois inférieure à la masse volumétrique de l'eau); cette circonstance dans les systèmes de chauffage à vapeur permet d'ignorer la pression hydrostatique et d'utiliser la vapeur comme caloporteur dans les bâtiments à plusieurs étages; les systèmes de chauffage à vapeur, pour les mêmes raisons, peuvent être utilisés sur le terrain le plus défavorable de la zone d'alimentation en chaleur; coût initial inférieur des systèmes à vapeur en raison de la plus petite surface des réchauffeurs et des diamètres de canalisation plus petits ; facilité de réglage initial grâce à l'auto-distribution de la vapeur ; pas de consommation d'énergie pour le transport de la vapeur.

Les inconvénients de la vapeur, en plus des avantages énumérés de l'eau, comprennent en outre : une perte de chaleur accrue par les conduites de vapeur en raison d'une température de vapeur plus élevée ; La durée de vie des systèmes de chauffage à vapeur est bien inférieure à celle des systèmes de chauffage à eau en raison d'une corrosion plus intense. surface intérieure canalisations de condensat.

Malgré certains avantages de la vapeur en tant que caloporteur, elle est beaucoup moins utilisée pour les systèmes de chauffage que l'eau, et uniquement pour les pièces dans lesquelles les personnes ne sont pas présentes pendant une longue période. Les codes et réglementations du bâtiment autorisent l'utilisation du chauffage à la vapeur dans les locaux commerciaux, les bains, les blanchisseries, les cinémas, les installations intérieures bâtiments industriels. Les systèmes à vapeur ne sont pas utilisés dans les bâtiments résidentiels.

Dans les systèmes de chauffage et de ventilation de l'air des bâtiments, où il n'y a pas de contact direct de la vapeur avec l'air intérieur, son utilisation comme fluide de refroidissement primaire (air de chauffage) est autorisée. La vapeur peut également être utilisée pour chauffer l'eau du robinet dans les systèmes d'eau chaude.

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Date de création de la page : 2016-04-11

Il s'agit d'un système dont le liquide de refroidissement est isolé et fonctionne exclusivement pour l'usage auquel il est destiné. Elle ne participe pas directement à l'approvisionnement en eau, mais seulement indirectement, elle n'est pas prélevée sur le réseau par les consommateurs. Disons simplement que le "transfert" de chaleur pour les systèmes de chauffage et pour l'alimentation en chaleur passe par des échangeurs de chaleur. Pour ce faire, des échangeurs de chaleur (réchauffeurs), des pompes de diverses spécialisations, des mélangeurs, des équipements de contrôle, etc. sont installés dans les unités de chauffage des bâtiments.

La liste peut varier selon le type et la capacité de l'article. Les points de chauffage centraux et individuels peuvent avoir un degré d'automatisation différent, les systèmes peuvent être à plusieurs étages et inclure plusieurs points sur le chemin de la cogénération aux consommateurs. En standard, avec une alimentation en chaleur fermée, le point de chauffage dispose de deux circuits qui assurent le transfert de chaleur vers le système de chauffage et le système d'alimentation en eau. Chaque circuit est équipé d'un échangeur de chaleur du type correspondant, à plaques, multi-passes, etc. détermine individuellement le projet.

Le liquide ou l'antigel qui transfère la chaleur de l'installation de préparation de chaleur vers les réseaux secondaires a un volume constant et ne peut être réapprovisionné par le système d'alimentation qu'en cas de pertes. Le caloporteur de la ligne principale doit subir un traitement de l'eau pour lui conférer les propriétés nécessaires garantissant l'innocuité pour les canalisations du réseau et les échanges thermiques, tant pour les points de chauffe que pour les installations de préparation de chaleur.

Efficacité du liquide de refroidissement

Le cycle parcouru par le caloporteur est un peu plus compliqué que dans un mécanisme ouvert. Le liquide de refroidissement refroidi, par la conduite de retour, pénètre dans les radiateurs de chauffage ou les chaufferies, où il reçoit la température de la vapeur de processus chaude des turbines, se condense ou est chauffé dans la chaudière. Les éventuelles pertes sont compensées par le liquide d'appoint, grâce au régulateur. L'appareil maintient toujours la pression réglée, en gardant sa valeur statique. Si de la chaleur est reçue de la cogénération, le caloporteur est chauffé par de la vapeur ayant une température de 120° à 140°C.

La température dépend de la pression et l'échantillonnage est généralement effectué à partir de bouteilles à moyenne pression. Souvent, il n'y a qu'une seule extraction de chaleur à l'usine. La vapeur évacuée a une pression de 0,12 à 0,25 MPa, qui est augmentée (avec extraction contrôlée) pendant le refroidissement saisonnier ou la consommation de vapeur pour l'aération. Lorsqu'il fait froid, le liquide peut être réchauffé par une chaudière de pointe. Un aérateur peut être connecté à l'une des sorties de la turbine et l'eau traitée chimiquement entre dans le réservoir d'alimentation. La chaleur retirée pour les consommateurs, obtenue à partir des condensats de vapeur et de la vapeur, est régulée qualitativement, c'est-à-dire qu'avec un volume constant du support, seule la température est régulée.

À travers la canalisation du réseau, le liquide de refroidissement pénètre dans l'unité de chauffage, où les circuits de chauffage forment la température requise. Le circuit d'alimentation en eau le fait à l'aide d'une conduite de circulation et d'une pompe, ayant reçu de l'eau chauffée par un échangeur de chaleur et la mélangeant avec de l'eau du robinet et de l'eau de refroidissement dans des tuyaux. Le chauffage a ses propres vannes de régulation, qui permettent d'influencer qualitativement l'extraction de chaleur. Le système fermé suppose une régulation indépendante de l'extraction de chaleur.

Cependant, un tel système n'a pas une flexibilité suffisante et doit avoir un pipeline productif. Afin de réduire les investissements dans le réseau de chauffage, une régulation couplée est organisée, dans laquelle le régulateur de débit d'alimentation en eau détermine l'équilibre dans le sens d'un des circuits. La demande de chauffage est ainsi compensée par le circuit de chauffage.

L'inconvénient d'un tel équilibrage est une température quelque peu flottante des pièces chauffées. Les normes autorisent des fluctuations de température comprises entre 1 et 1,5 ° C, ce qui se produit généralement jusqu'à ce que la consommation maximale d'eau dépasse 0,6 de celle calculée pour le chauffage. Un péché système ouvert apport de chaleur, il est possible d'utiliser un combiné réglementation de la qualité fourniture de chaleur. Lorsque le débit du fluide caloporteur et les réseaux de transfert de chaleur eux-mêmes sont calculés pour la charge du chauffage et système de ventilation, augmentant la température du média, pour compenser le besoin d'alimentation en chaud. Dans un tel cas, l'inertie thermique des bâtiments agit comme des accumulateurs de chaleur, nivelant les fluctuations de température causées par une extraction de chaleur inégale du système connecté.

Avantages

Malheureusement, dans l'espace post-soviétique, l'approvisionnement en chaleur de la grande majorité des consommateurs est encore organisé selon l'ancien, circuit ouvert. Un régime fermé promet un gain significatif à bien des égards. C'est pourquoi la transition vers le chauffage fermé, à l'échelle nationale, peut apporter de sérieux avantages économiques. Par exemple, en Russie, au niveau de l'État, la transition vers une option plus économique fait désormais partie d'un programme d'économie d'énergie pour l'avenir.

Le rejet de l'ancien schéma apportera une réduction des déperditions de chaleur, grâce à la possibilité d'un réglage précis de la consommation. Chaque point de chauffe a la capacité de réguler finement la consommation de chaleur des abonnés.

Les équipements de chauffage fonctionnant en mode isolé d'un système fermé sont beaucoup moins affectés par les facteurs introduits par un réseau ouvert. Cela a pour conséquence une durée de vie prolongée des chaudières, des installations de préparation de chaleur et des communications intermédiaires.

Il ne nécessite pas une résistance accrue à haute pression, sur toute la longueur des canalisations conductrices de chaleur, cela réduit considérablement le taux d'accidents des canalisations dus aux coups de bélier. En retour, cela réduit les pertes de chaleur dues aux fuites. En conséquence, les économies, la stabilité et la qualité de l'approvisionnement en chaleur et en eau chaude compensent les lacunes du système. Et ils existent aussi. Les procédures ne peuvent pas être effectuées de manière centralisée. Chaque circuit fermé nécessite son propre entretien. Qu'il s'agisse de turbines, de circuits d'abonnés ou d'une ligne intermédiaire.

Chaque station de chauffage est une unité distincte pour le traitement de l'eau. Très probablement, lors de la mise à niveau du circuit d'ouvert à fermé, dans la plupart des cas, il sera nécessaire d'augmenter la surface requise pour l'installation de l'équipement ITP, ainsi que de réorganiser l'alimentation électrique. De plus, la consommation d'eau froide pour l'alimentation du bâtiment augmente considérablement, puisque c'est elle qui est utilisée pour le chauffage dans les échangeurs de chaleur et plus loin vers le consommateur, avec raccordement indépendant de l'eau chaude. Cela entraînera invariablement la reconstruction de l'alimentation en eau, dans le but de passer à un circuit chaud fermé.

Présentation globale adhésion indépendante des équipements chauds aux réseaux de chauffage, entraînera une augmentation significative de la charge sur les réseaux externes de distribution d'eau froide, puisqu'il sera nécessaire de fournir aux consommateurs des volumes accrus nécessaires à l'alimentation en eau chaude, qui sont désormais fournis par les réseaux de chauffage. Pour beaucoup colonies ce sera un sérieux obstacle à la modernisation. Équipement supplémentaire unités de pompage dans les installations d'alimentation en eau chaude et de circulation, dans les mécanismes de chauffage des bâtiments entraînera une charge supplémentaire sur L'électricité du réseau et sans leur reconstruction est également indispensable.