Sistemi di fornitura di calore - chiusi e aperti: vantaggi e svantaggi. Sistema di riscaldamento aperto e chiuso: vantaggi e svantaggi a confronto

Classificazione e prospettive di sviluppo dei sistemi di fornitura del calore

L'intensificazione dell'uso delle risorse energetiche nel nostro Paese è accompagnata da un aumento dei consumi di calore da parte delle imprese industriali in diversi settori dell'economia nazionale, che attualmente rappresentano circa il 56% del saldo totale del Paese. La fornitura di calore in alcuni casi ha costi totali superiori al 50% dei costi totali di produzione. Spesso sono determinati non tanto dal costo delle risorse energetiche utilizzate, ma dai corrispondenti sistemi di fornitura del calore.

I sistemi di approvvigionamento di calore sono realizzati tenendo conto del tipo e dei parametri del vettore di calore, del consumo orario massimo di calore, delle variazioni del consumo di calore nel tempo (durante il giorno, l'anno) e tenendo anche conto del modo in cui il vettore di calore viene utilizzato da consumatori.

Le seguenti fonti di calore sono utilizzate nei sistemi di approvvigionamento di calore: CHPP, KES, caldaie distrettuali (sistemi centralizzati); gruppo (per un gruppo di imprese, aree residenziali) e singoli locali caldaie; NPP, ATES, SPP, nonché fonti geotermiche di vapore e acqua; risorse energetiche secondarie (soprattutto nelle imprese metallurgiche, del vetro, del cemento e di altre imprese in cui predominano i processi ad alta temperatura).

La fornitura di calore è una caratteristica della fornitura di calore domestico. La fornitura di calore da tutti i cogeneratori nel nostro paese fornisce circa il 40% dell'energia termica consumata nell'industria e nei servizi pubblici. Nei nuovi cogeneratori domestici vengono installate turbine di cogenerazione con una potenza unitaria fino a 250 MW, vengono creati i prerequisiti per lo sviluppo di reti di riscaldamento in cui verrà utilizzata acqua surriscaldata con una temperatura di 440 - 470 K come vettore di calore ATES contribuisce inoltre all'ulteriore sviluppo del teleriscaldamento (soprattutto nella parte europea del Paese) con soluzione simultanea problemi ambientali. La costruzione di un impianto di cogenerazione è economicamente fattibile se il carico termico supera i 6.000 GJ/h. In queste condizioni possono essere utilizzati reattori seriali. Per capacità inferiori, è consigliabile utilizzare caldaie per riscaldamento nucleare.

A seconda del tipo di vettore di calore, i sistemi di fornitura di calore sono suddivisi in sistemi idrici (principalmente per la fornitura di calore ai consumatori stagionali di calore e acqua calda) e vapore (principalmente per la fornitura di calore di processo, quando è necessario un vettore di calore ad alta temperatura).

La determinazione del tipo, dei parametri e della quantità richiesta di vettore di calore fornito ai consumatori di calore è, di norma, un compito multivariato risolto nell'ambito dell'ottimizzazione della struttura e dei parametri schema generale imprese, tenendo conto degli indicatori tecnici ed economici generalizzati (di solito dati i costi), nonché degli standard sanitari e di sicurezza antincendio.

La pratica della fornitura di calore ha mostrato un numero benefici dell'acqua come vettore di calore, rispetto al vapore: la temperatura dell'acqua nei sistemi di alimentazione del calore varia ampiamente (300 - 470 K), il calore è utilizzato in modo più completo nei cogeneratori, non ci sono perdite di condensa, si perde meno calore nelle reti, il vettore di calore ha una capacità di accumulo di calore.

Allo stesso tempo, i sistemi di riscaldamento dell'acqua hanno quanto segue limitazioni : per il pompaggio dell'acqua è richiesto un notevole consumo di energia elettrica; esiste la possibilità di perdite d'acqua dal sistema durante un incidente; l'elevata densità del liquido di raffreddamento e il rigido collegamento idraulico tra le sezioni dell'impianto provocano la possibilità di danni meccanici all'impianto in caso di superamento della pressione consentita; la temperatura dell'acqua potrebbe essere inferiore all'impostazione del processo.

Il vapore ha una pressione costante di 0,2 - 4 MPa e la temperatura corrispondente (per vapore saturo), nonché un'entalpia specifica ampia (più volte) rispetto all'acqua. Quando si sceglie vapore o acqua come vettore di calore, si tiene conto di quanto segue. Quando il vapore viene trasportato, ci sono grandi perdite di pressione e di calore, quindi i sistemi a vapore sono utili entro un raggio di 6-15 km e i sistemi di riscaldamento dell'acqua hanno una portata di 30-60 km. Il funzionamento di tubazioni del vapore estese è molto difficile (necessità di raccogliere e pompare la condensa, ecc.). Inoltre, i sistemi a vapore hanno un costo unitario più elevato per la costruzione di condotte del vapore, caldaie a vapore, comunicazioni e costi operativi rispetto ai sistemi di riscaldamento dell'acqua.

L'area di applicazione come refrigerante per aria calda (o sua miscela con prodotti di combustione del carburante) è limitata ad alcune installazioni tecnologiche, ad esempio essiccatori, nonché sistemi di ventilazione e condizionamento. La distanza alla quale è consigliabile trasportare l'aria calda come vettore di calore non supera i 70-80 m Per semplificare e ridurre il costo delle tubazioni nei sistemi di approvvigionamento di calore, è consigliabile utilizzare un tipo di vettore di calore.

Tipi di impianti di riscaldamento

A economia nazionale i paesi utilizzano un numero significativo di diversi tipi di sistemi di riscaldamento.

Secondo il metodo di fornitura del liquido di raffreddamento, i sistemi di alimentazione del calore sono suddivisi in Chiuso , in cui il liquido di raffreddamento non viene consumato e non viene prelevato dalla rete, ma viene utilizzato solo per il trasporto di calore, e aprire , in cui il liquido di raffreddamento viene prelevato in tutto o in parte dalla rete dai consumatori. I sistemi ad acqua chiusa sono caratterizzati dalla stabilità della qualità del vettore di calore fornito al consumatore (la qualità dell'acqua come vettore di calore in questi sistemi corrisponde alla qualità acqua di rubinetto); semplicità controllo sanitario installazioni di fornitura di acqua calda e controllo della tenuta del sistema. A carenze tali sistemi includono la complessità delle apparecchiature e il funzionamento degli input per i consumatori; corrosione dei tubi dovuta all'ingresso di acqua di rubinetto non disaerata, possibilità di incrostazioni nei tubi.

A aprire i sistemi di riscaldamento dell'acqua possono utilizzare schemi monotubo con risorse termiche di basso grado; hanno una maggiore durata degli input delle apparecchiature per i consumatori. A carenze i sistemi in acque libere dovrebbero comprendere la necessità di aumentare la capacità degli impianti di trattamento delle acque, calcolata per compensare il flusso d'acqua prelevato dal sistema; instabilità indicatori sanitari acqua, complicando il controllo sanitario e il controllo della tenuta dell'impianto.

A seconda del numero di tubazioni (condutture di calore) che trasferiscono il liquido di raffreddamento in una direzione, si distinguono i sistemi di alimentazione del calore a tubo singolo e multitubo. In particolare, gli impianti di riscaldamento dell'acqua si dividono in impianti a uno, due, tre e multitubo e, in base al numero minimo di tubi, possono essere presenti un impianto monotubo aperto e un impianto a due tubi chiuso.

Riso. 1. Schemi del sistema di fornitura del calore:

a - monostadio; b - a due stadi; 1 - rete di riscaldamento; 2 - pompa di rete; 3 - riscaldatore di riscaldamento; 4 - caldaia di punta; 5 - punto di riscaldamento locale; 6 - Punto di riscaldamento centralizzato

A seconda del numero di condutture del vapore parallele, i sistemi a vapore sono a tubo singolo ea due tubi. Nel primo caso, il vapore alla stessa pressione viene fornito ai consumatori attraverso una comune condotta del vapore, che consente la fornitura di calore se carico termico rimane costante tutto l'anno e sono accettabili interruzioni nella fornitura di vapore. Con i sistemi a due tubi, è necessario fornire ininterrottamente agli abbonati vapore di varie pressioni sotto carichi termici variabili.

Secondo il metodo di fornitura di energia termica, i sistemi possono essere monostadio e multistadio (Fig. 1).

Negli schemi a stadio singolo, i consumatori di calore sono collegati direttamente alle reti di calore/utilizzando punti di riscaldamento locali o individuali 5. Negli schemi a più stadi, 6 punti centrali di riscaldamento (o di controllo e distribuzione) sono collocati tra le fonti di calore e i consumatori. Questi punti sono progettati per tenere conto e regolare il consumo di calore, la sua distribuzione sistemi locali consumatori e preparazione del liquido di raffreddamento con i parametri richiesti. Sono dotati di riscaldatori, pompe, raccorderia, strumentazione. Inoltre, la condensa viene talvolta pulita e pompata in tali punti.

La preferenza è data agli schemi con punti di riscaldamento centralizzati / gruppi di servizi di edifici 5 ​​(Fig. 2). Con i sistemi di fornitura di calore multistadio, i costi di costruzione, funzionamento e manutenzione sono notevolmente ridotti a causa della diminuzione (rispetto ai sistemi monostadio) del numero di riscaldatori locali, pompe, regolatori di temperatura, ecc.

I sistemi di fornitura di calore svolgono un ruolo significativo nel normale funzionamento delle imprese industriali. Hanno una serie di caratteristiche specifiche.

I sistemi ad acqua chiusa a due tubi per la fornitura di acqua calda con uno scaldacqua (Fig. 3, a) sono diffusi nella fornitura di calore di consumatori omogenei (sistemi di riscaldamento, ventilazione che funzionano nelle stesse modalità, ecc.). L'acqua viene inviata ai consumatori di riscaldamento attraverso la tubazione di alimentazione 2, riscalda l'acqua del rubinetto nello scambiatore di calore 5 e dopo il raffreddamento attraverso la tubazione di ritorno 1 entra nel cogeneratore o nel locale caldaia. L'acqua del rubinetto riscaldata viene fornita ai consumatori attraverso i rubinetti 4 e nell'accumulatore 3 di acqua riscaldata, progettato per attenuare le fluttuazioni del flusso d'acqua. Nei sistemi di fornitura di calore aperti (Fig. 3, b), per la fornitura di acqua calda, l'acqua viene utilizzata direttamente, completamente esaurita (deareata, addolcita) in un CHPP, e quindi i sistemi di trattamento e controllo dell'acqua diventano più complicati, il loro costo aumenta. L'acqua in un sistema di approvvigionamento di acqua calda a due tubi con una linea di circolazione (da un cogeneratore o da un locale caldaia) viene fornita attraverso il tubo di calore 2 e l'acqua di ritorno viene alimentata attraverso il tubo di calore 1. L'acqua entra nel miscelatore 6 attraverso un tubo e da esso all'accumulatore 3 e attraverso i rubinetti 4 per riscaldare le utenze. Per escludere la possibilità di ingresso di acqua dalla tubazione di alimentazione 2 direttamente nella tubazione del calore di ritorno 1 attraverso il tubo 8, un valvola di ritegno 7.

Riso. 2. Schema di un sistema di fornitura di calore con un punto di riscaldamento centralizzato:

1 - punto di riscaldamento centralizzato; 2 - supporto fisso; 3 - rete di riscaldamento; 4 - Compensatore a U; 5 - edificio

In uno schema di fornitura di calore a vapore con ritorno della condensa (Fig. 4), il vapore da un cogeneratore o da un locale caldaia viene fornito attraverso la tubazione del vapore 2 per riscaldare i consumatori 3 e condensa. La condensa attraverso un apposito dispositivo-sifone della condensa 4 (prevede il passaggio della sola condensa) entra nel serbatoio 5, dal quale ritorna alla fonte di calore attraverso il tubo 1 con una pompa della condensa 6. Se la pressione nella tubazione del vapore è inferiore a quella richiesta dai consumatori tecnologici, poi in alcuni casi risulta essere applicazione efficace compressore 7.

La condensa non può essere restituita alla fonte di calore, ma utilizzata dal consumatore. Lo schema della rete di calore in questi casi è semplificato, tuttavia, nel cogeneratore o nel locale caldaia c'è una carenza di condensa, che richiede costi aggiuntivi per l'eliminazione.

Riso. 3. A due tubi sistema idrico fornitura di acqua calda:

a - chiuso con uno scaldabagno; b - aperto

Riso. Fig. 4. Schema del vapore per la fornitura di calore. 5. Schema di alimentazione del calore con un eiettore

Il sistema di alimentazione dell'acqua calda può avere un riscaldatore a getto (Fig. 5). L'acqua del rubinetto viene fornita attraverso la linea 2 al riscaldatore 3 e quindi al serbatoio di espansione-accumulatore 4. Il vapore entra nello stesso serbatoio dalla linea del vapore 1 attraverso la valvola 6, che fornisce ulteriore riscaldamento dell'acqua durante il gorgogliamento del vapore. Dal serbatoio 4, l'acqua viene convogliata per riscaldare i consumatori 5. Schemi termici i sistemi di alimentazione del calore sono sviluppati tenendo conto dei requisiti della tecnologia di produzione, nel pieno utilizzo del calore e garantendo la protezione dell'ambiente.

Nei sistemi di approvvigionamento di calore aperti, l'acqua preparata nell'unità caldaia non solo funge da vettore di calore, ma soddisfa anche le esigenze della fornitura di acqua calda, ad es. l'acqua viene prelevata direttamente dalle tubazioni della rete di riscaldamento senza riscaldatori intermedi. La quantità di acqua di reintegro in questo caso è determinata dalla perdita di acqua nelle reti, nel locale caldaia (2 - 2,5% del consumo di acqua di rete) e dal consumo di acqua per il fabbisogno di acqua calda. Per equalizzare il programma di carico giornaliero per la fornitura di acqua calda, è prevista l'installazione di serbatoi di accumulo, il cui volume è 9 volte maggiore del consumo medio giornaliero di acqua per la fornitura di acqua calda.

Lo schema termico principale di un locale caldaia di riscaldamento con un sistema di fornitura di calore a due tubi aperto è mostrato in fig. 7.9. Modalità termiche e idrodinamiche dei gruppi caldaia per il riscaldamento dell'acqua, trattamento delle acque del trattamento dell'acqua fredda, gruppi di ricircolo (line SD) e ponte di miscelazione AB, creando un vuoto nel disaeratore sottovuoto HP sono simili a quelli considerati in precedenza. Rimuovete il calore con il vapore problema D utilizzato per riscaldare l'acqua addolcita nel raffreddatore a vapore T3.

Dal disaeratore sotto vuoto, l'acqua di alimentazione entra per gravità nel serbatoio dell'acqua disaerata BD, da dove viene alimentata da una pompa di trasferimento PN al serbatoio di accumulo BA. Solitamente sono installati almeno due serbatoi metallici, la cui superficie interna è protetta da un rivestimento anticorrosivo, e la superficie esterna da isolamento termico. Dal serbatoio di accumulo BA l'acqua viene prelevata dalla pompa di reintegro PPN e alimentata rete di riscaldamento.

Funzionamento della rete di riscaldamento in modalità riscaldamento invernale. L'acqua dalla tubazione di ritorno con una pressione di 0,2 - 0,4 MPa viene fornita al collettore di aspirazione delle pompe di rete SN. L'acqua viene fornita anche lì dalle pompe di trucco attraverso la linea KN(Linee KL e EF bloccata da valvole), nonché l'acqua refrigerata proveniente dagli scambiatori di calore dell'acqua addolcita T2 e dell'acqua grezza T1 (Fig. 7.9)

Riso. 7.9. schema elettrico riscaldamento locale caldaia a due tubi aperto
sistema di riscaldamento

L'acqua di rete di ritorno viene pompata dalle pompe di rete CH nell'unità caldaia per acqua calda KA, dove viene riscaldata a una temperatura di 150 ° C, e all'uscita della caldaia è divisa in tre flussi: nella rete di riscaldamento , per il riciclaggio e per il fabbisogno proprio del locale caldaia, che includono il consumo di acqua:

per l'industria petrolifera,

per il riscaldamento dell'acqua fino a 70 °C in un disaeratore sottovuoto,

sullo scambiatore T2 per il riscaldamento fino a 65°C di acqua addolcita,

sullo scambiatore T1 per il riscaldamento fino a 30°C dell'acqua di sorgente .

L'acqua refrigerata proveniente dagli scambiatori di calore T1 e T2 entra nel collettore di aspirazione delle pompe di rete SN La portata d'acqua attraverso i gruppi caldaia per acqua calda è determinata per la modalità invernale massima e, in base alle condizioni di funzionamento, viene presa costante nelle varie modalità.

La temperatura dell'acqua che entra nel sistema di riscaldamento e ventilazione del consumatore, ~ 95 °C, regolabile con nodo ascensore E miscelando l'acqua di rete diretta con il ritorno dell'impianto di riscaldamento.

Il consumo orario medio giornaliero di acqua calda fornita al consumatore è un valore calcolato, costante e indipendente dalla stagione. Nella modalità massima inverno, l'utenza ACS, direttamente ai rubinetti dell'acqua, riceve l'acqua di rete di ritorno dall'impianto di riscaldamento e ventilazione. Nelle altre modalità di funzionamento durante il periodo di riscaldamento, la temperatura dell'acqua di rete di ritorno scende al di sotto delle temperature normalizzate per l'erogazione dell'acqua calda, quindi nell'unità di preparazione dell'acqua calda S all'acqua di rete di ritorno tramite il termoregolatore RTG, miscelato importo richiesto rete idrica diretta.

Parte dell'acqua (5 - 10% del consumo del consumatore) passa attraverso gli scaldasalviette, si raffredda fino ad una temperatura di 40 - 45°C e attraverso la linea di circolazione pompa di circolazione Il CH viene restituito alla tubazione di ritorno dell'impianto di riscaldamento.

Quando si lavora durante il periodo di riscaldamento, è necessario tenere conto del fatto che, a causa dell'elevato consumo d'acqua attraverso l'unità di trattamento dell'acqua, l'acqua di reintegro fornita alla tubazione di ritorno e l'acqua di riscaldamento utilizzata (unità M e N) vengono miscelati con l'acqua di rete di ritorno e modificano notevolmente la temperatura di mandata. Dopo aver calcolato la temperatura finale del flusso, si determinano le portate di refrigerante lungo la linea di ricircolo e attraverso il ponte di miscelazione.

Nella fase finale viene controllata la correttezza del calcolo delle modalità di funzionamento dello schema termico verificando la rispondenza dei valori di consumo di calore accettati e ottenuti a seguito del calcolo per il proprio fabbisogno e la resa termica totale del locale caldaia. Se la discrepanza supera il 2%, il calcolo viene ripetuto.

Funzionamento del circuito termico in modalità estiva. La presenza nei serbatoi di accumulo di acqua di reintegro nella quantità e temperatura corrispondenti ai fini dell'approvvigionamento di acqua calda consente nel periodo estivo, in assenza di carico di riscaldamento e ventilazione, di fornire tale acqua direttamente alla rete di riscaldamento . Attraverso la tubazione di ritorno, solo l'acqua in circolazione dai sistemi di approvvigionamento di acqua calda locale tornerà al locale caldaia, che viene inviato attraverso l'unità e ai serbatoi di accumulo BA lungo la linea EF.

Così, nel periodo estivo l'unità di riscaldamento dell'acqua calda è scollegata dalla rete di riscaldamento del sito NE pipeline di ritorno e presso il sito BL conduttura di approvvigionamento. L'acqua per la fornitura di acqua calda verrà fornita alla tubazione di alimentazione dell'impianto di riscaldamento direttamente dai serbatoi di accumulo BA attraverso la linea KL pompa per il trucco, che in questo caso si chiama "estate" (line KN chiuso contemporaneamente con una valvola).

Il gruppo caldaia in estate viene acceso solo per il carico q sn, e la portata d'acqua attraverso il gruppo caldaia è la somma delle portate di acqua di riscaldamento , entrando negli scambiatori di calore T1, T2 e nel disaeratore sottovuoto HP. Pertanto, con una quota bassa del carico della fornitura di acqua calda del locale caldaia (0,25 - 0,3) in estate, il numero di unità caldaia si riduce a uno.

Argomento 6 Sistemi di alimentazione del calore

Classificazione dei sistemi di fornitura di calore.

Schemi termici delle fonti di calore.

Sistemi idrici.

Sistemi a vapore.

Sistemi ad aria.

La scelta del vettore di calore e del sistema di fornitura del calore.

Classificazione dei sistemi di fornitura di calore (ST)

Sistema di alimentazione del calore (ST) è un insieme di fonti di calore, dispositivi per il trasporto di calore (reti di calore) e consumatori di calore.

Il sistema di alimentazione del calore (ST) è costituito dalle seguenti parti funzionali:

Fonte di produzione di energia termica (caldaia, cogenerazione);

Trasporto di dispositivi di energia termica nei locali (reti di calore);

Dispositivi che consumano calore che trasferiscono energia termica al consumatore (radiatori di riscaldamento, riscaldatori).

I sistemi di fornitura di calore (ST) si dividono in:

1. Nel luogo di generazione del calore a:

centralizzato e decentralizzato.

Nei sistemi decentralizzati La fonte di calore e i dissipatori di calore dei consumatori sono combinati in un'unità o sono vicini l'uno all'altro, quindi non sono necessari dispositivi speciali per il trasporto del calore (rete di riscaldamento).

In un sistema centralizzato La fonte e i consumatori della fornitura di calore vengono notevolmente rimossi l'uno dall'altro, quindi il calore viene trasferito attraverso le reti di riscaldamento.

Sistemi decentralizzato le forniture di calore sono suddivise in individuale e locale .

Aindividuale impianti, la fornitura di calore di ogni stanza è fornita da una propria fonte separata (stufa o riscaldamento dell'appartamento).

ALocale impianti, il riscaldamento di tutti i locali dell'edificio è fornito da una fonte comune separata (caldaia domestica).

centralizzato la fornitura di calore può essere suddivisa in:

- per gruppo - fornitura di calore da una fonte di un gruppo di edifici;

- regionale - fornitura di calore da una fonte del quartiere della città;

- urbano - fornitura di calore da una fonte a più quartieri della città o addirittura alla città nel suo insieme;

- interurbano - fornitura di calore da una fonte di più città.

2. in base al tipo di liquido di raffreddamento trasportato :

vapore, acqua, gas, aria;

3. In base al numero di tubazioni per il trasferimento del liquido di raffreddamento a:

- mono, due e multitubo;

4. secondo il metodo di collegamento dei sistemi di approvvigionamento di acqua calda alle reti di riscaldamento:

-Chiuso(l'acqua per la fornitura di acqua calda viene prelevata dalla rete idrica e riscaldata nello scambiatore di calore con acqua di rete);

- aprire(l'acqua per la fornitura di acqua calda viene prelevata direttamente dalla rete di riscaldamento).

5. per tipo di consumo di calore per:

- comunale - domestico e tecnologico.

6. secondo gli schemi di collegamento degli impianti di riscaldamento a:

-dipendente(il liquido di raffreddamento riscaldato nel generatore di calore e trasportato attraverso le reti di riscaldamento entra direttamente nei dispositivi di consumo di calore);

-indipendente(il liquido di raffreddamento che circola attraverso le reti di riscaldamento nello scambiatore di calore riscalda il liquido di raffreddamento che circola nell'impianto di riscaldamento.

Figura 6.1 - Schemi dei sistemi di fornitura del calore

Quando si sceglie il tipo di liquido di raffreddamento, è necessario tenere conto dei suoi indicatori sanitari e igienici, tecnici, economici e operativi.

gassi formano durante la combustione del combustibile, hanno una temperatura e un'entalpia elevate, tuttavia il trasporto di gas complica l'impianto di riscaldamento e porta a notevoli perdite di calore. Da un punto di vista sanitario e igienico, quando si utilizzano gas, è difficile da garantire temperature ammissibili elementi riscaldanti. Tuttavia, essendo miscelati in una certa proporzione con aria fredda, i gas sotto forma di una miscela ora gas-aria possono essere utilizzati in vari impianti tecnologici.

Aria- il liquido di raffreddamento facilmente spostabile, utilizzato negli impianti di riscaldamento dell'aria, consente di regolare in modo semplice la temperatura costante nella stanza. Tuttavia, a causa di bassa capacità termica(circa 4 volte inferiore all'acqua), la massa d'aria che riscalda l'ambiente deve essere significativa, il che porta ad un aumento significativo delle dimensioni dei canali (condutture, condotti) per il suo movimento, un aumento della resistenza idraulica e del consumo di energia per trasporto. Pertanto, il riscaldamento dell'aria imprese industriali realizzati sia in abbinamento ai sistemi di ventilazione, sia installando speciali impianti di riscaldamento nei negozi ( barriere d'aria eccetera.).

Vaporedurante la condensazione nei dispositivi di riscaldamento (tubazioni, registri, pannelli, ecc.) emette una notevole quantità di calore a causa dell'elevata calore specifico trasformazioni. Pertanto, la massa di vapore a un dato carico termico è ridotta rispetto ad altri refrigeranti. Tuttavia, quando viene utilizzato il vapore, la temperatura della superficie esterna dei dispositivi di riscaldamento sarà superiore a 100 ° C, il che porta alla sublimazione della polvere depositata su queste superfici, al rilascio nei locali sostanze nocive e aspetto odori sgradevoli. Inoltre, i sistemi a vapore sono fonti di rumore; i diametri delle tubazioni del vapore sono piuttosto significativi a causa del grande volume specifico di vapore.

Acquaha un'elevata capacità termica e densità, che consente di trasferire grandi quantità calore su lunghe distanze con basse dispersioni di calore e diametri di tubazioni ridotti. La temperatura superficiale dei dispositivi di riscaldamento dell'acqua soddisfa i requisiti sanitari e igienici. Tuttavia, il movimento dell'acqua è associato a costi energetici elevati.

Sistema di riscaldamento

Domande

1. Il concetto di sistema di fornitura di calore e la sua classificazione.

2. Sistemi centralizzati riscaldamento e loro elementi.

3. Schemi di reti termiche.

4. Posa di reti termiche.

1. Attrezzature ingegneristiche integrate per insediamenti rurali./A.B. Keatov, PB Meizels, I.Yu. Rubchak. – M.: Stroyizdat, 1982. – 264 pag.

2. Kocheva MA Attrezzature ingegneristiche e paesaggistica di aree edificate: Esercitazione. - Nizhny Novgorod: Nizhny Novgorod. stato architetto.-costruisce. un.-t., 2003.–121 p.

3. Ingegneria delle reti e degli apparati di territori, edifici e cantieri / I.A. Nikolaevskaya, L.P. Gorlopanova, N.Yu. Morozov; Sotto. ed I.A. Nikolaevskaja. - M: Ed. centro "Accademia", 2004. - 224 p.

Il concetto di sistema di fornitura di calore e la sua classificazione

Sistema di riscaldamento- aggregato dispositivi tecnici, unità e sottosistemi che prevedono: 1) la preparazione del vettore di calore, 2) il suo trasporto, 3) la distribuzione in base alla domanda di calore dei singoli consumatori.

Sistemi moderni la fornitura di calore deve soddisfare i seguenti requisiti di base:

1. Resistenza e tenuta affidabili delle condutture e installate
raccordi su di essi alle temperature del liquido di raffreddamento previste alle pressioni di esercizio.

2. Resistenza termica ed elettrica elevata e stabile, resistenza, nonché bassa permeabilità all'aria e assorbimento d'acqua della struttura isolante.

3. Possibilità di produzione in fabbrica di tutti i principali "
elementi del termocondotto, ampliati nei limiti determinati dalla tipologia e
veicoli per il sollevamento delle ossa. Assemblaggio di condotte di calore in pista!
articoli finiti.

4. La possibilità di meccanizzazione di tutti i processi di costruzione e installazione ad alta intensità di manodopera.

5. Manutenibilità, ovvero la capacità di trovare rapidamente le cause
il verificarsi di guasti o danni e l'eliminazione dei malfunzionamenti e delle loro conseguenze effettuando riparazioni in un determinato momento.

A seconda della capacità dei sistemi e del numero di consumatori che ricevono energia termica da essi, i sistemi di fornitura di calore sono suddivisi in centralizzati e decentralizzati.

L'energia termica sotto forma di acqua calda o vapore viene trasportata da una fonte di calore (centrale termica (CHP) o un grande locale caldaia) ai consumatori attraverso tubazioni speciali - reti di riscaldamento.

I sistemi di alimentazione del calore sono costituiti da tre elementi principali: Generatore, in cui viene prodotto energia termica; condotte di calore, attraverso il quale il calore viene fornito ai dispositivi di riscaldamento; apparecchi di riscaldamento, serve per trasferire il calore dal liquido di raffreddamento all'aria di un ambiente riscaldato o all'aria nei sistemi di ventilazione o all'acqua del rubinetto nei sistemi di alimentazione dell'acqua calda.

Nei piccoli insediamenti vengono utilizzati principalmente due sistemi di fornitura di calore: locale e centralizzato. I sistemi centrali non sono tipici per edifici non più alti di tre piani.

sistemi locali- in cui tutti e tre gli elementi principali si trovano nella stessa stanza o in stanze adiacenti. La gamma di tali sistemi è limitata a poche stanze di piccole dimensioni.

Sistemi centralizzati sono caratterizzati dal fatto che il generatore di calore viene rimosso dagli edifici riscaldati o dai consumatori della fornitura di acqua calda a un edificio speciale. Tale fonte di calore può essere una centrale termica per un gruppo di edifici, una centrale termica di villaggio o una centrale termoelettrica combinata (CHP).

I sistemi di riscaldamento locali includono: stufa a combustibile solido, stufa e stufa a gas, impianti idrici a pavimento o in appartamento ed elettrici.

Riscaldamento del forno a combustibile solido. Le stufe sono disposte in insediamenti a bassa densità di calore. Per motivi igienico-sanitari e antincendio, possono essere sistemati solo in edifici a uno e due piani.

I design dei forni da interni sono molto diversi. Possono essere varie forme in pianta, con diverse finiture della superficie esterna e con diversi schemi di circolazione dei fumi posti all'interno del forno, attraverso i quali si muovono i gas. A seconda della direzione di movimento dei gas all'interno dei forni, si distinguono i forni multigiro e i forni senza canale. In primo luogo, il movimento dei gas all'interno del forno avviene attraverso canali collegati in serie o in parallelo e, in secondo luogo, il movimento dei gas avviene liberamente all'interno della cavità del forno.

edifici di piccolo volume o in piccoli edifici ausiliari in siti industriali lontani dai principali edifici di produzione. Esempi di tali sistemi sono forni, gas o riscaldamento elettrico. In questi casi, la produzione di calore e il suo trasferimento all'aria interna sono combinati in un unico dispositivo e ubicati in ambienti riscaldati.

sistema centrale La fornitura di calore è un sistema per fornire calore a un edificio di qualsiasi volume, da una fonte di calore. Di norma, tali sistemi sono chiamati sistemi di riscaldamento degli edifici che ricevono calore da una caldaia installata nel seminterrato di un edificio o locali caldaie autonomi. Questa caldaia può fornire calore per i sistemi di ventilazione e acqua calda di questo edificio.

centralizzato I sistemi di fornitura di calore sono chiamati quando una fonte di calore (CHP o centrali termiche distrettuali) fornisce calore a molti edifici. Per tipo: la fonte di calore del sistema teleriscaldamento suddiviso in teleriscaldamento e teleriscaldamento. Nel teleriscaldamento, la fonte di calore è il locale caldaie e nel teleriscaldamento la cogenerazione (centrale combinata di calore ed energia).

Il vettore di calore viene preparato nel locale caldaie (o HEC). Il liquido di raffreddamento preparato entra nei sistemi di riscaldamento e ventilazione di edifici industriali, pubblici e residenziali attraverso tubazioni. Nei dispositivi di riscaldamento situati all'interno degli edifici, il liquido di raffreddamento emette parte del calore accumulato in esso e viene rimosso attraverso apposite tubazioni alla fonte di calore. Il teleriscaldamento si differenzia dal teleriscaldamento non solo per il tipo di fonte di calore, ma anche per la natura stessa della produzione di calore.

Il teleriscaldamento può essere caratterizzato come teleriscaldamento basato su produzione combinata termico e energia elettrica. Oltre alla fonte di calore, tutti gli altri elementi nei sistemi di teleriscaldamento e teleriscaldamento sono gli stessi.

In base al tipo di vettore di calore, i sistemi di fornitura di calore sono divisi in due gruppi: sistemi di fornitura di calore ad acqua e vapore.

liquido di raffreddamentoè il mezzo che trasferisce il calore da una fonte di calore ai dispositivi che consumano calore dei sistemi di riscaldamento, ventilazione e fornitura di acqua calda. Nei sistemi di fornitura di calore utilizzati nel nostro Paese per città e aree residenziali, l'acqua viene utilizzata come vettore di calore. Nei siti industriali, nelle aree industriali, l'acqua e il vapore vengono utilizzati per gli impianti di riscaldamento. Il vapore viene utilizzato principalmente per esigenze energetiche e tecnologiche.

Di recente, le imprese industriali hanno iniziato a utilizzare un unico liquido di raffreddamento: l'acqua riscaldata a diverse temperature, utilizzata anche nei processi tecnologici. L'uso di un unico vettore di calore semplifica lo schema di fornitura di calore, porta a una riduzione dei costi di capitale e contribuisce a un funzionamento di alta qualità ed economico.

I vettori di calore utilizzati negli impianti di teleriscaldamento sono soggetti a requisiti sanitari, tecnici, economici e operativi. Il principale requisito igienico-sanitario è che qualsiasi liquido di raffreddamento non peggiori le condizioni microclimatiche per le persone in spazi chiusi e per le apparecchiature negli edifici industriali. Il liquido di raffreddamento non deve avere una temperatura elevata, in quanto ciò può portare ad una temperatura elevata delle superfici dei dispositivi di riscaldamento e causare la decomposizione delle polveri di origine organica ed avere un effetto sgradevole sulla corpo umano. La temperatura massima sulla superficie dei dispositivi di riscaldamento non deve essere superiore a 95-105 ° C negli edifici residenziali e pubblici; negli edifici industriali è consentita una temperatura fino a 150 °C.

I requisiti tecnici ed economici per il liquido di raffreddamento si riducono al fatto che quando si utilizza l'uno o l'altro liquido di raffreddamento, il costo delle reti di riscaldamento attraverso cui viene trasportato il liquido di raffreddamento è il più piccolo, così come il peso dei dispositivi di riscaldamento è piccolo e il è garantito il minor consumo di carburante per il riscaldamento degli ambienti.

I requisiti operativi sono che il liquido di raffreddamento abbia qualità che consentono la regolazione centrale (da un luogo, ad esempio un locale caldaia) della potenza termica dei sistemi di consumo di calore. La necessità di modificare il consumo di calore negli impianti di riscaldamento e ventilazione è causata dalle temperature esterne variabili. L'indicatore operativo del liquido di raffreddamento è anche considerato la durata dei sistemi di riscaldamento e ventilazione quando si utilizza l'uno o l'altro liquido di raffreddamento.

Se confrontiamo acqua e vapore secondo gli indicatori principali elencati, possiamo notare i seguenti vantaggi.

Benefici dell'acqua: comparativamente bassa temperatura acqua e superfici di dispositivi di riscaldamento; la possibilità di trasportare l'acqua su lunghe distanze senza una significativa diminuzione del suo potenziale termico; la possibilità di regolazione centralizzata della potenza termica degli impianti a consumo di calore; facilità di collegamento dei sistemi idrici per il riscaldamento, la ventilazione e la fornitura di acqua calda alle reti di riscaldamento; conservazione della condensa del vapore di riscaldamento nelle centrali termoelettriche o nei locali caldaie distrettuali; lungo termine servizi di impianti di riscaldamento e ventilazione.

Vantaggi del vapore: la possibilità di utilizzare il vapore non solo per i consumatori di calore, ma anche per esigenze energetiche e tecnologiche; riscaldamento rapido e raffreddamento rapido dei sistemi di riscaldamento a vapore, prezioso per una stanza con riscaldamento periodico; vapore bassa pressione(normalmente utilizzato negli impianti di riscaldamento degli edifici) ha una massa volumetrica ridotta (circa 1650 volte inferiore alla massa volumetrica dell'acqua); questa circostanza negli impianti di riscaldamento a vapore permette di ignorare la pressione idrostatica e utilizzare il vapore come vettore di calore negli edifici multipiano; i sistemi di riscaldamento a vapore, per gli stessi motivi, possono essere utilizzati nel terreno più sfavorevole della zona di fornitura del calore; minor costo iniziale dei sistemi a vapore a causa della minore superficie dei riscaldatori e dei diametri delle tubazioni più piccoli; facilità di regolazione iniziale grazie all'autodistribuzione del vapore; nessun consumo di energia per il trasporto a vapore.

Gli svantaggi del vapore, oltre ai vantaggi elencati dell'acqua, includono inoltre: una maggiore perdita di calore da parte delle tubazioni del vapore a causa di una temperatura del vapore più elevata; La vita utile dei sistemi di riscaldamento a vapore è molto inferiore a quella dei sistemi di riscaldamento dell'acqua a causa della corrosione più intensa. superficie interna tubazioni della condensa.

Nonostante alcuni vantaggi del vapore come vettore di calore, viene utilizzato per i sistemi di riscaldamento molto meno spesso dell'acqua e quindi solo per quei locali in cui le persone non sono presenti da molto tempo. I codici e le normative edilizie consentono l'utilizzo del riscaldamento a vapore in locali commerciali, bagni, lavanderie, cinema, interni edifici industriali. I sistemi a vapore non sono utilizzati negli edifici residenziali.

Nei sistemi di riscaldamento dell'aria e ventilazione degli edifici, dove non vi è alcun contatto diretto del vapore con l'aria interna, è consentito il suo utilizzo come refrigerante primario (aria di riscaldamento). Il vapore può essere utilizzato anche per riscaldare l'acqua del rubinetto negli impianti di acqua calda.

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Data di creazione della pagina: 11-04-2016

Questo è un sistema il cui liquido di raffreddamento è isolato e funziona esclusivamente per lo scopo previsto. Non partecipa direttamente all'approvvigionamento idrico, ma solo indirettamente, non viene prelevato dalla rete dai consumatori. Diciamo solo che il "trasferimento" di calore per gli impianti di riscaldamento e per la fornitura di caldo passa attraverso scambiatori di calore. Per fare ciò, nelle unità di riscaldamento degli edifici sono installati scambiatori di calore (riscaldatori), pompe di varie specializzazioni, miscelatori, apparecchiature di controllo, ecc.

L'elenco può variare a seconda del tipo e della capacità dell'articolo. I punti di riscaldamento centrali e individuali possono avere un diverso grado di automazione, i sistemi possono essere multistadio e includere diversi punti lungo il percorso dal cogeneratore ai consumatori. Di serie, con fornitura di calore chiusa, il punto di riscaldamento è dotato di due circuiti che garantiscono il trasferimento del calore all'impianto di riscaldamento e all'impianto di alimentazione dell'acqua. Ogni circuito è dotato di uno scambiatore di calore del tipo corrispondente, a piastre, multipasso, ecc. determina individualmente il progetto.

Il liquido o antigelo che trasferisce il calore dall'impianto di termodistribuzione alle reti secondarie ha un volume costante e può essere reintegrato dal sistema di alimentazione solo in caso di perdite. Il termovettore della linea principale deve essere sottoposto a trattamento dell'acqua per conferirgli le proprietà necessarie che garantiscano l'innocuità delle tubazioni di rete e dello scambio termico, sia per i punti di riscaldamento che per gli impianti di termopreparazione.

Efficienza del liquido di raffreddamento

Il ciclo svolto dal vettore di calore è un po' più complicato che in un meccanismo aperto. Il liquido di raffreddamento raffreddato, attraverso la linea di ritorno, entra nelle resistenze di riscaldamento o nei locali caldaie, dove riceve la temperatura dal vapore di processo caldo delle turbine, condensa o viene riscaldato nella caldaia. Le eventuali perdite sono compensate dal liquido di reintegro, grazie al regolatore. Il dispositivo mantiene sempre la pressione impostata, mantenendo il suo valore statico. Se si riceve calore dalla cogenerazione, il termovettore viene riscaldato da vapore avente una temperatura di 120° - 140°C.

La temperatura dipende dalla pressione e il campionamento viene solitamente effettuato da bombole a media pressione. Spesso c'è una sola estrazione di calore nell'impianto. Il vapore asportato ha una pressione di 0,12 - 0,25 MPa, che viene aumentata (con estrazione controllata) durante il raffreddamento stagionale o il consumo di vapore per l'aerazione. Quando fa freddo, il liquido può essere riscaldato dalla caldaia di punta. Un aeratore può essere collegato a una delle uscite della turbina e l'acqua trattata chimicamente entra nel serbatoio di alimentazione. Il calore asportato per le utenze, ottenuto dalle condense di vapore e dal vapore, è regolato qualitativamente, cioè a volume costante del vettore viene regolata solo la temperatura.

Attraverso la tubazione di rete, il liquido di raffreddamento entra nell'unità di riscaldamento, dove i circuiti di riscaldamento formano la temperatura richiesta. Il circuito di approvvigionamento idrico lo fa con l'aiuto di una linea di circolazione e di una pompa, dopo aver ricevuto acqua riscaldata da uno scambiatore di calore e mescolandola con acqua di rubinetto e acqua di raffreddamento nei tubi. Quello di riscaldamento è dotato di proprie valvole di controllo, che consentono di influenzare qualitativamente l'estrazione del calore. Il sistema chiuso presuppone una regolazione indipendente dell'estrazione del calore.

Tuttavia, un tale schema non ha una flessibilità sufficiente e deve avere una pipeline produttiva. Al fine di ridurre gli investimenti nella rete di riscaldamento, è organizzata una regolazione accoppiata, in cui il regolatore di portata dell'acqua determina l'equilibrio nella direzione di uno dei circuiti. Di conseguenza, la richiesta di riscaldamento viene compensata dal circuito di riscaldamento.

Lo svantaggio di tale bilanciamento è una temperatura alquanto fluttuante degli ambienti riscaldati. Le norme consentono oscillazioni di temperatura comprese tra 1 - 1,5°C, che di solito si verificano fino a quando il consumo massimo per l'acqua non supera lo 0,6 di quello calcolato per il riscaldamento. Come in sistema aperto fornitura di calore, è possibile utilizzare un combinato regolazione della qualità fornitura di calore. Quando la portata del liquido di raffreddamento e le reti di trasferimento del calore stesse vengono calcolate per il carico del riscaldamento e sistema di ventilazione, aumentando la temperatura del fluido, per compensare la necessità di alimentazione a caldo. In tal caso, l'inerzia termica degli edifici funge da accumulatore di calore, livellando gli sbalzi di temperatura causati da un'estrazione non uniforme del calore dall'impianto collegato.

Vantaggi

Purtroppo, nello spazio post-sovietico, la fornitura di calore della stragrande maggioranza dei consumatori è ancora organizzata secondo il vecchio, circuito aperto. Uno schema chiuso promette un guadagno significativo in molti modi. Ecco perché il passaggio al riscaldamento chiuso, su scala nazionale, può portare seri benefici economici. Ad esempio, in Russia, a livello statale, il passaggio a un'opzione più economica è diventato parte di un programma di risparmio energetico per il futuro.

Il rifiuto del vecchio schema comporterà una riduzione delle dispersioni termiche, grazie alla possibilità di un preciso adeguamento dei consumi. Ogni punto di calore ha la capacità di regolare finemente il consumo di calore da parte degli abbonati.

Le apparecchiature di riscaldamento che funzionano nella modalità isolata di un sistema chiuso sono molto meno influenzate dai fattori introdotti da una rete aperta. La conseguenza di ciò è una maggiore durata delle caldaie, degli impianti di trattamento del calore e delle comunicazioni intermedie.

Non richiede una maggiore resistenza a alta pressione, lungo l'intera lunghezza della rete termoconduttrice, ciò riduce notevolmente il tasso di incidenti delle tubazioni per sbalzi di pressione. A sua volta, questo riduce la perdita di calore dovuta a perdite. Di conseguenza, il risparmio, la stabilità e la qualità della fornitura di calore e acqua calda compensano le carenze del sistema. Ed esistono anche. Le procedure non possono essere eseguite centralmente. Ogni singolo circuito chiuso necessita di una propria manutenzione. Che si tratti di turbine, circuiti di abbonato o una linea intermedia.

Ogni stazione di calore è un'unità separata per il trattamento dell'acqua. Molto probabilmente, quando si aggiorna il circuito da aperto a chiuso, nella maggior parte dei casi sarà necessario aumentare l'area richiesta per l'installazione di apparecchiature ITP, nonché riorganizzare l'alimentazione. Inoltre, aumenta notevolmente il consumo di acqua fredda per l'alimentazione dell'edificio, in quanto è quella utilizzata per il riscaldamento negli scambiatori di calore e successivamente all'utenza, con allacciamento autonomo dell'acqua calda. Ciò comporterà invariabilmente la ricostruzione dell'approvvigionamento idrico, al fine di passare a un circuito caldo chiuso.

Introduzione globale adesione indipendente apparecchiature calde alle reti di riscaldamento, comporterà un aumento significativo del carico sulle reti esterne di approvvigionamento di acqua fredda, poiché sarà necessario fornire ai consumatori maggiori volumi necessari per la fornitura di acqua calda, che ora sono forniti attraverso le reti di riscaldamento. Per molti insediamenti questo sarà un serio ostacolo alla modernizzazione. Equipaggiamento aggiuntivo unità di pompaggio negli impianti di fornitura e circolazione di calore, nei meccanismi di riscaldamento degli edifici causerà un carico aggiuntivo Elettricità della rete e senza la loro ricostruzione è anche indispensabile.