Тепловые пункты и их устройство. Принципиальная схема индивидуального теплового пункта

Тепловой пункт (ТП) - это комплекс устройств, расположенный в обособленном помещении, состоящий из элементов тепловых энергоустановок, обеспечивающих присоединение этих установок к тепловой сети, их работоспособность, управление режимами теплопотребления, трансформацию, регулирование параметров теплоносителя и распределение теплоносителя по типам потребления.

Тепловой пункт и присоединённое здание

Назначение

Основными задачами ТП являются:

Преобразование вида теплоносителя
Контроль и регулирование параметров теплоносителя
Распределение теплоносителя по системам теплопотребления
Отключение систем теплопотребления
Защита систем теплопотребления от аварийного повышения параметров теплоносителя
Учет расходов теплоносителя и тепла

Виды тепловых пунктов

ТП различаются по количеству и типу подключенных к ним систем теплопотребления, индивидуальные особенности которых, определяют тепловую схему и характеристики оборудования ТП, а также по типу монтажа и особенностям размещения оборудования в помещении ТП. Различают следующие виды ТП :

Индивидуальный тепловой пункт (ИТП). Используется для обслуживания одного потребителя (здания или его части). Как правило, располагается в подвальном или техническом помещении здания, однако, в силу особенностей обслуживаемого здания, может быть размещён в отдельностоящем сооружении.
Центральный тепловой пункт (ЦТП). Используется для обслуживания группы потребителей (зданий, промышленных объектов). Чаще располагается в отдельностоящем сооружении, но может быть размещен в подвальном или техническом помещении одного из зданий.
Блочный тепловой пункт (БТП). Изготавливается в заводских условиях и поставляется для монтажа в виде готовых блоков. Может состоять из одного или нескольких блоков. Оборудование блоков монтируется очень компактно, как правило, на одной раме. Обычно используется при необходимости экономии места, в стесненных условиях. По характеру и количеству подключенных потребителей БТП может относиться как к ИТП, так и к ЦТП.

Источники тепла и системы транспорта тепловой энергии

Источником тепла для ТП служат теплогенерирующие предприятия (котельные , теплоэлектроцентрали). ТП соединяется с источниками и потребителями тепла посредством тепловых сетей. Тепловые сети подразделяются на первичные магистральные теплосети , соединяющие ТП с теплогенерирующими предприятиями, и вторичные (разводящие) теплосети, соединяющие ТП с конечными потребителями. Участок тепловой сети, непосредственно соединяющий ТП и магистральные теплосети, называется тепловым вводом .

Магистральные тепловые сети, как правило, имеют большую протяженность (удаление от источника тепла до 10 км и более). Для строительства магистральных сетей используют стальные трубопроводы диаметром до 1400 мм. В условиях, когда имеется несколько теплогенерирующих предприятий, на магистральных теплопроводах делаются закольцовки, объединяющие их в одну сеть. Это позволяет увеличить надёжность снабжения тепловых пунктов, а, в конечном счёте, потребителей теплом. Например, в городах, в случае аварии на магистрали или местной котельной, теплоснабжение может взять на себя котельная соседнего района. Также, в некоторых случаях, общая сеть даёт возможность распределять нагрузку между теплогенерирующими предприятиями. В качестве теплоносителя в магистральных теплосетях используется специально подготовленная вода . При подготовке в ней нормируются показатели карбонатной жёсткости, содержания кислорода, содержания железа и показатель pH. Неподготовленная для использования в тепловых сетях (в том числе водопроводная, питьевая) вода непригодна для использования в качестве теплоносителя, так как при высоких температурах, вследствие образования отложений и коррозии, будет вызывать повышенный износ трубопроводов и оборудования. Конструкция ТП предотвращает попадание относительно жёсткой водопроводной воды в магистральные теплосети.

Вторичные тепловые сети имеют сравнительно небольшую протяженность (удаление ТП от потребителя до 500 метров) и в городских условиях ограничиваются одним или парой кварталов. Диаметры трубопроводов вторичных сетей, как правило, находятся в пределах от 50 до 150 мм. При строительстве вторичных тепловых сетей могут использоваться как стальные, так и полимерные трубопроводы. Использование полимерных трубопроводов наиболее предпочтительно, особенно для систем горячего водоснабжения, так как жёсткая водопроводная вода в сочетании с повышенной температурой приводит к интенсивной коррозии и преждевременному выходу из строя стальных трубопроводов. В случае с индивидуальным тепловым пунктом, вторичные тепловые сети могут отсутствовать.

Источником воды для систем холодного и горячего водоснабжения служат водопроводные сети .

Системы потребления тепловой энергии

В типичном ТП имеются следующие системы снабжения потребителей тепловой энергией:

Принципиальная схема теплового пункта

Схема ТП зависит с одной стороны от особенностей потребителей тепловой энергии, обслуживаемых тепловым пунктом, с другой стороны от особенностей источника, снабжающего ТП тепловой энергией. Далее, как наиболее распространённый, рассматривается ТП с закрытой системой горячего водоснабжения и независимой схемой присоединения системы отопления.

Принципиальная схема теплового пункта

Теплоноситель, поступающий в ТП по подающему трубопроводу теплового ввода, отдает свое тепло в подогревателях систем ГВС и отопления, а также поступает в систему вентиляции потребителей, после чего возвращается в обратный трубопровод теплового ввода и по магистральным сетям отправляется обратно на теплогенерирующее предприятие для повторного использования. Часть теплоносителя может расходоваться потребителем. Для восполнения потерь в первичных тепловых сетях, на котельных и ТЭЦ существуют системы подпитки , источниками теплоносителя для которых являются системы водоподготовки этих предприятий.

Водопроводная вода, поступающая в ТП, проходит через насосы ХВС, после чего, часть холодной воды отправляется потребителям, а другая часть нагревается в подогревателе первой ступени ГВС и поступает в циркуляционный контур системы ГВС. В циркуляционном контуре вода при помощи циркуляционных насосов горячего водоснабжения движется по кругу от ТП к потребителям и обратно, а потребители отбирают воду из контура по мере необходимости. При циркуляции по контуру, вода постепенно отдает своё тепло и для того, чтобы поддерживать температуру воды на заданном уровне, её постоянно подогревают в подогревателе второй ступени ГВС.

Тепловым пунктом называется сооружение, которое служит для присоединения местных систем теплопотребления к тепловым сетям. Тепловые пункты подразделяются на центральные (ЦТП) и индивидуальные (ИТП). ЦТП служат для теплоснабжения двух и более зданий, ИТП - для теплоснабжения одного здания. При наличии ЦТП в каждом отдельном здании обязательно устройство ИТП, который выполняет только те функции, которые не предусмотрены в ЦТП и необходимы для системы теплопотребления данного здания. При наличии собственного источника теплоты (котельной) тепловой пункт, как правило, располагается в помещении котельной.

В тепловых пунктах размещается оборудование, трубопроводы, арматура, приборы контроля, управления и автоматизации, посредством которых осуществляются:

Преобразование параметров теплоносителя, например, для снижения температуры сетевой воды в расчетном режиме со 150 до 95 0 С;

Контроль параметров теплоносителя (температуры и давления);

Регулирование расхода теплоносителя и распределение его по системам потребления теплоты;

Отключение систем потребления теплоты;

Защита местных систем от аварийного повышения параметров теплоносителя (давления и температуры);

Заполнение и подпитка систем потребления теплоты;

Учет тепловых потоков и расходов теплоносителя и др.

На рис. 8 приведена одна из возможных принципиальных схем индивидуального теплового пункта с элеватором для отопления здания. Через элеватор система отопления присоединяется в том случае, если надо снижать температуру воды для системы отопления, например, со 150 до 95 0 С (в расчетном режиме). При этом располагаемый напор перед элеватором, достаточный для его работы, должен быть не менее 12-20 м вод. ст., а потеря напора не превышает 1,5 м вод. ст. Как правило, к одному элеватору присоединяется одна система или несколько мелких систем с близкими гидравлическими характеристиками и с суммарной нагрузкой не более 0,3 Гкал/ч. При больших необходимых напорах и теплопотреблении применяются смесительные насосы, которые также используются и при автоматическом регулировании работы системы теплопотребления.

Подключение ИТП к тепловой сети производится задвижкой 1. Вода очищается от взвешенных частиц в грязевике 2 и поступает в элеватор. Из элеватора вода с расчетной температурой 95 0 С направляется в систему отопления 5. Охлажденная в отопительных приборах вода возвращается в ИТП с расчетной температурой 70 0 С. Часть обратной воды используется в элеваторе, а остальная вода очищается в грязевике 2 и поступает в обратный трубопровод теплосети.

Постоянный расход горячей сетевой воды обеспечивает автоматический регулятор расхода РР. Регулятор РР получает импульс на регулирование от датчиков давления, установленных на подающем и обратном трубопроводах ИТП, т.е. он реагирует на разность давлений (напор) воды в указанных трубопроводах. Напор воды может меняться по причине увеличения или уменьшения давления воды в теплосети, что обычно связано в открытых сетях с изменение расхода воды на нужды ГВС.

Например , если напор воды возрастает, то расход воды в системе увеличивается. Во избежание перегрева воздух в помещениях регулятор уменьшит свое проходное сечение, чем восстановит прежний расход воды.

Постоянство давления воды в обратном трубопроводе системы отопления автоматически обеспечивает регулятор давления РД. Падение давления может быть следствием утечек воды в системе. В этом случае регулятор уменьшит проходное сечение, расход воды снизится на величину утечки и давление восстановится.

Расход воды (теплоты) измеряется водомером (теплосчетчиком) 7. Давление и температура воды контролируются, соответственно, манометрами и термометрами. Задвижки 1, 4, 6 и 8 используются для включения или отключения теплового пункта и системы отопления.

В зависимости от гидравлических особенностей тепловой сети и местной системы отопления в тепловом пункте могут также устанавливаться:

Подкачивающий насос на обратном трубопроводе ИТП, если располагаемый напор в тепловой сети недостаточен для преодоления гидравлического сопротивления трубопроводов, оборудования ИТП и систем теплопотребления. Если при этом давление в обратном трубопроводе будет ниже статического давления в этих системах, то подкачивающий насос устанавливается на подающем трубопроводе ИТП;

Подкачивающий насос на подающем трубопроводе ИТП, если давление сетевой воды недостаточно для предотвращения вскипания воды в верхних точках систем потребления теплоты;

Отсекающий клапан на подающем трубопроводе на вводе и подкачивающий насос с предохранительным клапаном на обратном трубопроводе на выходе, если давление в обратном трубопроводе ИТП может превысить допускаемое давление для системы теплопотребления;

Отсекающий клапан на подающем трубопроводе на входе в ИТП, а также предохранительный и обратный клапаны на обратном трубопроводе на выходе из ИТП, если статическое давление в тепловой сети превышает допускаемое давление для системы теплопотребления и др.

Рис 8. Схема индивидуального теплового пункта с элеватором для отопления здания:

1, 4, 6, 8 - задвижки; Т - термометры; М - манометры; 2 - грязевик; 3 - элеватор; 5 -радиаторы системы отопления; 7 - водомер (теплосчетчик); РР - регулятор расхода; РД - регулятор давления

Как было показано на рис. 5 и 6, системы ГВС подсоединяются в ИТП к подающему и обратному трубопроводам через водоподогреватели или непосредственно, через регулятор температуры смешения типа ТРЖ.

При непосредственном водоразборе вода на ТРЖ подается из подающего или из обратного или из обоих трубопроводов вместе в зависимости от температуры обратной воды (рис.9). Например , летом, когда сетевая вода имеет 70 0 С, а отопление отключено, в систему ГВС поступает только вода из подающего трубопровода. Обратный клапан служит для предотвращения перетекания воды из подающего трубопровода в обратный при отсутствии водоразбора.

Рис. 9. Схема узла присоединения системы ГВС при непосредственном водоразборе:

1, 2, 3, 4, 5, 6 - задвижки; 7 - обратный клапан; 8 - регулятор температуры смешения; 9 - датчик температуры смеси воды; 15 - водоразборные краны; 18 - грязевик; 19 - водомер; 20 - воздухоотводчик; Ш - штуцер; Т - термометр; РД - регулятор давления (напора)

Рис. 10. Двухступенчатая схема последовательного присоединения водоподогревателей ГВС:

1,2, 3, 5, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14 - задвижки; 8 - обратный клапан; 16 - циркуляционный насос; 17 - устройство для отбора импульса давления; 18 - грязевик; 19 - водомер; 20 - воздухоотводчик; Т - термометр; М - манометр; РТ - регулятор температуры с датчиком

Для жилых и общественных зданий также широко применяется схема двухступенчатого последовательного присоединения водоподогревателей ГВС (рис.10). В данной схеме водопроводная вода вначале подогревается в подогревателе I-ой ступени, а затем в подогревателе II-ой ступени. При этом водопроводная вода проходит через трубки подогревателей. В подогревателе I-ой ступени водопроводная вода греется обратной сетевой водой, которая после охлаждения идет в обратный трубопровод. В подогревателе II-ой ступени водопроводная вода греется горячей сетевой водой из подающего трубопровода. Охлажденная сетевая вода поступает в систему отопления. В летний период эта вода подается в обратный трубопровод по перемычке (в обвод системы отопления).

Расход горячей сетевой воды на подогреватель II-ой ступени регулирует регулятор температуры (клапан термореле) в зависимости от температуры воды за подогревателем II-ой ступени.

Правильность функционирования оборудования теплового пункта определяет экономичность использования и подаваемой потребителю теплоты, и самого теплоносителя. Тепловой пункт является юридической границей, что предполагает необходимость его оборудования набором контрольно-измерительных приборов, позволяющих определить взаимную ответственность сторон. Схемы и оборудование тепловых пунктов необходимо определять в соответствии не только с техническими характеристиками местных систем теплопотребления, но и обязательно с характеристиками внешней тепловой сети, режимом работы ее и теплоисточника.

В разделе 2 рассмотрены схемы присоединения всех трех основных видов местных систем. Рассматривались они раздельно, т. е. считалось, что они присоединены как бы к общему коллектору, давление теплоносителя в котором постоянно и не зависит от расхода. Суммарный расход теплоносителя в коллекторе в этом случае равен сумме расходов в ветвях.

Однако тепловые пункты присоединяются не к коллектору теплоисточника, а к тепловой сети, и в этом случае изменение расхода теплоносителя в одной из систем неизбежно отразится на расходе теплоносителя в другой.

Рис.4.35. Графики расхода теплоносителя:

а - при подключении потребителей непосредственно к коллектору теплоисточника; б - при подключении потребителей к тепловой сети

На рис. 4.35 графически показано изменение расходов теплоносителя в обоих случаях: на схеме рис. 4.35, а системы отопления и горячего водоснабжения присоединены к коллекторам теплоисточника раздельно, на схеме рис. 4.35,б те же системы (и с тем же расчетным расходом теплоносителя) присоединены к наружной тепловой сети, имеющей значительные потери давления. Если в первом случае суммарный расход теплоносителя растет синхронно с расходом на горячее водоснабжение (режимы I , II, III ), то во втором, хотя и имеет место рост расхода теплоносителя, одновременно автоматически снижается расход на отопление, в результате чего суммарный расход теплоносителя (в данном примере) составляет при применении схемы рис. 4.35,б 80% расхода при применении схемы рис. 4.35,а. Степень сокращения расхода воды определяет соотношение располагаемых напоров: чем больше соотношение, тем больше снижение суммарного расхода.

Магистральные тепловые сети рассчитываются на среднесуточную тепловую нагрузку, что существенно снижает их диаметры, а следовательно, затраты средств и металла. При применении в сетях повышенных графиков температур воды возможно и дальнейшее снижение расчетного расхода воды в тепловой сети и расчет ее диаметров только на нагрузку отопления и приточной вентиляции.

Максимум горячего водоснабжения может быть покрыт с помощью аккумуляторов горячей воды либо путем использования аккумулирующей способности отапливаемых зданий. Поскольку применение аккумуляторов неизбежно вызывает дополнительные капитальные и эксплуатационные затраты, то их применение пока ограничено. Тем не менее в ряде случаев применение крупных аккумуляторов в сетях и при групповых тепловых пунктах (ГТП) может быть эффективно.

При использовании аккумулирующей способности отапливаемых зданий имеют место колебания температуры воздуха в помещениях (квартирах). Необходимо, чтобы эти колебания не превышали допустимого предела, в качестве которого можно, например, принять +0,5°С. Температурный режим помещений определяется рядом факторов и поэтому трудно поддается расчету. Наиболее надежным в данном случае является метод эксперимента. В условиях средней полосы РФ длительная эксплуатация показывает возможность применения этого способа покрытия максимума для подавляющего большинства эксплуатируемых жилых зданий.

Фактическое использование аккумулирующей способности отапливаемых (в основном жилых) зданий началось с появления в тепловых сетях первых подогревателей горячего водоснабжения. Так, регулировка теплового пункта при параллельной схеме включения подогревателей горячего водоснабжения (рис. 4.36) производилась таким образом, что в часы максимума водоразбора некоторая часть сетевой воды недодавалась в систему отопления. По этому же принципу работают тепловые пункты при открытом водоразборе. Как при открытой, так и закрытой системе теплоснабжения наибольшее снижение расхода в отопительной системе имеет место при температуре сетевой воды 70 °С (60 °С) и наименьшее (нулевое) - при 150°С.

Рис. 4.36. Схема теплового пункта жилого дома с параллельным включением подогревателя горячего водоснабжения:

1 - подогреватель горячего водоснабжения; 2 - элеватор; 3 4 - циркуляционный насос; 5 - регулятор температуры от датчика наружной температуры воздуха

Возможность организованного и заранее рассчитанного использования аккумулирующей способности жилых зданий реализована в схеме теплового пункта с так называемым предвключенным подогревателем горячего водоснабжения (рис. 4.37).

Рис. 4.37. Схема теплового пункта жилого дома с предвключенным подогревателем горячего водоснабжения:

1 - подогреватель; 2 - элеватор; 3 - регулятор температуры воды; 4 - регулятор расхода; 5 - циркуляционный насос

Преимуществом предвключенной схемы является возможность работы теплового пункта жилого дома (при отопительном графике в тепловой сети) на постоянном расходе теплоносителя в течение всего отопительного сезона, что делает гидравлический режим тепловой сети стабильным.

При отсутствии автоматического регулирования в тепловых пунктах стабильность гидравлического режима явилась убедительным аргументом в пользу применения двухступенчатой последовательной схемы включения подогревателей горячего водоснабжения. Возможности применения этой схемы (рис. 4.38) по сравнению с предвключенной возрастают из-за покрытия определенной доли нагрузки горячего водоснабжения за счет использования теплоты обратной воды. Однако применение данной схемы в основном связано с внедрением в тепловых сетях так называемого повышенного графика температур, с помощью которого и может достигаться примерное постоянство расходов теплоносителя на тепловом (например, для жилого дома) пункте.

Рис. 4.38. Схема теплового пункта жилого дома с двухступенчатым последовательным включением подогревателей горячего водоснабжения:

1,2 - 3 - элеватор; 4 - регулятор температуры воды; 5 - регулятор расхода; 6 - перемычка для переключения на смешанную схему; 7 - циркуляционный насос; 8 - смесительный насос

Как в схеме с предвключенным подогревателем, так и в двухступенчатой схеме с последовательным включением подогревателей имеет место тесная связь между отпуском теплоты на отопление и горячее водоснабжение, причем приоритет обычно отдается второму.

Более универсальной в этом отношении является двухступенчатая смешанная схема (рис. 4.39), которая может применяться как при нормальном, так и при повышенном отопительном графике и для всех потребителей независимо от соотношения нагрузок горячего водоснабжения и отопления. Обязательным элементом обеих схем являются смесительные насосы.

Рис. 4.39. Схема теплового пункта жилого дома с двухступенчатым смешанным включением подогревателей горячего водоснабжения:

1,2 - подогреватели первой и второй ступеней; 3 - элеватор; 4 - регулятор температуры воды; 5 - циркуляционный насос; 6 - смесительный насос; 7 - регулятор температуры

Минимальная температура подаваемой воды в тепловой сети со смешанной тепловой нагрузкой составляет около 70 °С, что требует ограничения подачи теплоносителя на отопление в периоды высоких температур наружного воздуха. В условиях средней полосы РФ эти периоды достаточно продолжительны (до 1000 ч и более) и перерасход теплоты на отопление (по отношению к годовому) из-за этого может достигать до 3 % и более. Так как современные системы отопления достаточно чувствительны к изменению температурно-гидравлического режима, то для исключения перерасхода теплоты и соблюдения нормальных санитарных условий в отапливаемых помещениях необходимо дополнение всех упомянутых схем тепловых пунктов устройствами для регулирования температуры воды, поступающей в системы отопления, путем установки смесительного насоса, что обычно и применяется в групповых тепловых пунктах. В местных тепловых пунктах при отсутствии бесшумных насосов как промежуточное решение может применяться также элеватор с регулируемым соплом. При этом надо учитывать, что такое решение неприемлемо при двухступенчатой последовательной схеме. Необходимость в установке смесительных насосов отпадает при присоединении систем отопления через подогреватели, так как их роль в этом случае выполняют циркуляционные насосы, обеспечивающие постоянство расхода воды в отопительной сети.

При проектировании схем тепловых пунктов в жилых микрорайонах при закрытой системе теплоснабжения основным вопросом является выбор схемы присоединения подогревателей горячего водоснабжения. Выбранная схема определяет расчетные расходы теплоносителя, режим регулирования и пр.

Выбор схемы присоединения прежде всего определяется принятым температурным режимом тепловой сети. При работе тепловой сети по отопительному графику выбор схемы присоединения следует производить на основе технико-экономического расчета - путем сравнения параллельной и смешанной схем.

Смешанная схема может обеспечить более низкую температуру обратной воды в целом от теплового пункта по сравнению с параллельной, что помимо снижения расчетного расхода воды для тепловой сети обеспечивает более экономичную выработку электроэнергии на ТЭЦ. Исходя из этого в практике проектирования при теплоснабжении от ТЭЦ (а также при совместной работе котельных с ТЭЦ), предпочтение при отопительном графике температур отдается смешанной схеме. При коротких тепловых сетях от котельных (и поэтому относительно дешевых) результаты технико-экономического сравнения могут быть и другими, т. е. в пользу применения более простой схемы.

При повышенном графике температур в закрытых системах теплоснабжения схема присоединения может быть смешанной или последовательной двухступенчатой.

Сравнение, выполненное различными организациями на примерах автоматизации центральных тепловых пунктов, показывает, что обе схемы в условиях нормальной работы источника теплоснабжения примерно равноэкономичны.

Небольшим преимуществом последовательной схемы является возможность работы без смесительного насоса в течение 75 % продолжительности отопительного сезона, что давало прежде некоторые обоснования отказаться от насосов; при смешанной схеме насос должен работать весь сезон.

Преимуществом смешанной схемы является возможность полного автоматического выключения систем отопления, что невозможно получить в последовательной схеме, так как вода из подогревателя второй ступени попадает в систему отопления. Оба указанных обстоятельства не являются решающими. Важным показателем схем является их работа в критических ситуациях.

Такими ситуациями могут быть снижение температуры воды в ТЭЦ против графика (например, из-за временного недостатка топлива) либо повреждение одного из участков магистральной тепловой сети при наличии резервирующих перемычек.

В первом случае схемы могут реагировать примерно одинаково, во втором - по-разному. Имеется возможность 100%-го резервирования потребителей до t н = –15 °С без увеличения диаметров тепловых магистралей и перемычек между ними. Для этого при сокращении подачи теплоносителя на ТЭЦ одновременно соответственно повышается температура подаваемой воды. Автоматизированные смешанные схемы (при обязательном наличии смесительных насосов) на это прореагируют сокращением расхода сетевой воды, что и обеспечит восстановление нормального гидравлического режима во всей сети. Такая компенсация одного параметра другим полезна и в других случаях, так как позволяет в определенных пределах проводить, например, ремонтные работы на тепловых магистралях в отопительный сезон, а также локализовать известные несоответствия температуры подаваемой воды потребителям, расположенным в разном удалении от ТЭЦ.

Если автоматизация регулирования схем с последовательным включением подогревателей горячего водоснабжения предусматривает постоянство расхода теплоносителя из тепловой сети, возможность компенсации расхода теплоносителя его температурой в этом случае исключается. Не приходится доказывать всю целесообразность (в проектировании, монтаже и особенно в эксплуатации) применения единообразной схемы присоединения. С этой точки зрения несомненное преимущество имеет двухступенчатая смешанная схема, которая может применяться независимо от графика температур в тепловой сети и соотношения нагрузок горячего водоснабжения и отопления.

Рис. 4.40. Схема теплового пункта жилого дома при открытой системе теплоснабжения:

1 - регулятор (смеситель) температуры воды; 2 - элеватор; 3 - обратный клапан; 4 - дроссельная шайба

Схемы присоединения жилых зданий при открытой системе теплоснабжения значительно проще описанных (рис. 4.40). Экономичная и надежная работа таких пунктов может быть обеспечена лишь при наличии и надежной работе авторегулятора температуры воды, ручное переключение потребителей к подающей или обратной линии не обеспечивает необходимой температуры воды. К тому же система горячего водоснабжения, подключенная к подающей линии и отключенная от обратной, работает под давлением подающего теплопровода. Приведенные соображения о выборе схем тепловых пунктов в одинаковой степени относятся как к местным тепловым пунктам (МТП) в зданиях, так и к групповым, которые могут обеспечивать теплоснабжение целых микрорайонов.

Чем больше мощность теплоисточника и радиус действия тепловых сетей, тем принципиально более сложными должны становиться схемы МТП, поскольку вырастают абсолютные давления, усложняется гидравлический режим, начинает сказываться транспортное запаздывание. Так, в схемах МТП появляется необходимость применения насосов, средств защиты и сложной аппаратуры авторегулирования. Все это не только удорожает сооружение МТП, но и усложняет их обслуживание. Наиболее рациональным способом упрощения схем МТП является сооружение групповых тепловых пунктов (в виде ГТП), в которых и должно размещаться дополнительное сложное оборудование и приборы. Этот способ наиболее применим в жилых микрорайонах, в которых характеристики систем отопления и горячего водоснабжения и, следовательно, схемы МТП однотипны.

Тепловой пункт или сокращенно ТП это комплекс оборудования расположенный в отдельном помещении обеспечивающий отопление и горячее водоснабжение здания или группы зданий. Основное отличие ТП от котельной заключается в том, что в котельной происходит нагрев теплоносителя за счет сгорания топлива, а тепловой пункт работает с нагретым теплоносителем, поступающим из централизованной системы. Нагрев теплоносителя для ТП производят теплогенерирующие предприятия - промышленные котельные и ТЭЦ. ЦТП это тепловой пункт обслуживающий группу зданий , например, микрорайон, поселок городского типа, промышленное предприятие и т.д. Необходимость в ЦТП определяется индивидуально для каждого района на основании технических и экономических расчетов, как правило, возводят один центральный тепловой пункт для группы объектов с расходом теплоты 12-35 МВт

Центральный тепловой пункт в зависимости от назначения состоит из 5-8 блоков. Теплоноситель - перегретая вода до 150°С. ЦТП, состоящие из 5-7 блоков, рассчитаны на тепловую нагрузку от 1,5 до 11,5 Гкал/ч. Блоки изготавливаются по типовым альбомам, разработанным АО "Моспроект-1" выпуски с 1 (1982 г) по 14 (1999 г.) "Центральные тепловые пункты систем теплоснабжения", "Блоки заводского изготовления", "Блоки инженерного оборудования заводского изготовления для индивидуальных и центральных тепловых пунктов", а также по индивидуальным проектам. В зависимости от вида и количества подогревателей, диаметра трубопроводов, обвязки и запорно-регулирующей арматуры блоки имеют различные массы и габаритные размеры.

Для лучшего понимания функций и принципов работы ЦТП дадим краткую характеристику тепловым сетям. Тепловые сети состоят из трубопроводов и обеспечивают транспортировку теплоносителя. Они бывают первичные, соединяющие теплогенерирующие предприятия с тепловыми пунктами и вторичные, соединяющие ЦТП с конечными потребителями. Из этого определения можно сделать вывод, что ЦТП являются посредником между первичными и вторичными тепловыми сетями или теплогенерирующими предприятиями и конечными потребителями. Далее подробно опишем основные функции ЦТП.

4.2.2 Задачи, решаемые тепловыми пунктами

Подробнее распишем задачи, решаемые центральными тепловыми пунктами:

преобразование теплоносителя, например, превращение пара в перегретую воду

изменение различных параметров теплоносителя, таких как давление, температура и т. д.

управление расходом теплоносителя

распределение теплоносителя по системам отопления и горячего водоснабжения

водоподготовка для ГВС

защита вторичных тепловых сетей от повышения параметров теплоносителя

обеспечение отключения отопления или горячего водоснабжения в случае необходимости

контроль расхода теплоносителя и других параметров системы, автоматизация и управление

4.2.3 Устройство тепловых пунктов

Ниже приведена принципиальная схема теплового пункта

Схема ТП зависит, с одной стороны, от особенностей потребителей тепловой энергии, обслуживаемых тепловым пунктом, с другой стороны, от особенностей источника, снабжающего ТП тепловой энергией. Далее, как наиболее распространённый, рассматривается ТП с закрытой системой горячего водоснабжения и независимой схемой присоединения системы отопления.

Теплоноситель, поступающий в ТП по подающему трубопроводу теплового ввода, отдает свое тепло в подогревателях систем горячего водоснабжения (ГВС) и отопления, а также поступает в систему вентиляции потребителей, после чего возвращается в обратный трубопровод теплового ввода и по магистральным сетям отправляется обратно на теплогенерирующее предприятие для повторного использования. Часть теплоносителя может расходоваться потребителем. Для восполнения потерь в первичных тепловых сетях на котельных и ТЭЦ существуют системы подпитки, источниками теплоносителя для которых являются системы водоподготовки этих предприятий.

Водопроводная вода, поступающая в ТП, проходит через насосы ХВС, после чего часть холодной воды отправляется потребителям, а другая часть нагревается в подогревателе первой ступени ГВС и поступает в циркуляционный контур системы ГВС. В циркуляционном контуре вода при помощи циркуляционных насосов горячего водоснабжения движется по кругу от ТП к потребителям и обратно, а потребители отбирают воду из контура по мере необходимости. При циркуляции по контуру вода постепенно отдает своё тепло и для того, чтобы поддерживать температуру воды на заданном уровне, её постоянно подогревают в подогревателе второй ступени ГВС.

Система отопления также представляет замкнутый контур, по которому теплоноситель движется при помощи циркуляционных насосов отопления от ТП к системе отопления зданий и обратно. По мере эксплуатации возможно возникновение утечек теплоносителя из контура системы отопления. Для восполнения потерь служитсистема подпитки теплового пункта, использующая в качестве источника теплоносителя первичные тепловые сети.

Когда речь заходит о рациональном использовании тепловой энергии, все сразу же вспоминают о кризисе и неимоверных счетах по «жировкам», им спровоцированных. В новых домах, где предусмотрены инженерные решения, позволяющие регулировать потребление тепловой энергии в каждой отдельной квартире, можно найти оптимальный вариант отопления или горячего водоснабжения (ГВС), который устроит жильца. В отношении старых строений дело обстоит куда сложнее. Индивидуальные тепловые пункты становятся единственным разумным решением задачи экономии тепла для их обитателей.

Определение ИТП — индивидуальный тепловой пункт

Согласно хрестоматийному определению ИТП — это не что иное, как тепловой пункт, предназначенный для обслуживания целого здания или отдельных его частей. Эта сухая формулировка требует пояснения.

Функции индивидуального теплового пункта заключаются в перераспределении энергии, поступающей из сети (центральный тепловой пункт или котельная) между системами вентиляции, ГВС и отопления, в соответствии с потребностями здания. При этом учитывается специфика обслуживаемых помещений. Жилые, складские, подвальные и другие их виды, разумеется, должны отличаться и по температурному режиму и параметрам вентиляции.

Установка ИТП подразумевает наличие отдельного помещения. Чаще всего оборудование монтируется в подвальных или технических помещениях многоэтажек, пристройках к многоквартирным домам или в отдельно стоящих строениях, находящихся в непосредственной близости.

Модернизация здания путем установки ИТП требует существенных финансовых затрат. Несмотря на это, актуальность ее проведения продиктована преимуществами, сулящими несомненные выгоды, а именно:

расход теплоносителя и его параметры подвергаются учету и оперативному контролю;
распределение теплоносителя по системе в зависимости от условий теплопотребления;
регулирование расхода теплоносителя, в соответствии с возникшими требованиями;
возможность изменения вида теплоносителя;
повышенный уровень безопасности в случаях аварий и прочие.

Возможность влиять на процесс расхода теплоносителя и его энергетические показатели привлекательна сама по себе, не говоря об экономии от рационального использования тепловых ресурсов. Единовременные же затраты на оборудование ИТП с лихвой окупятся за весьма скромный промежуток времени.

Структура ИТП зависит от того, какие системы потребления он обслуживает. В общем случае в его комплектацию могут входить системы обеспечения отопления, ГВС, отопления и ГВС, а также отопления, ГВС и вентиляции. Поэтому в состав ИТП обязательно входят следующие устройства:

теплообменники для передачи тепловой энергии;
арматура запорного и регулирующего действия;
приборы для контроля и измерения параметров;
насосное оборудование;
щиты управления и контроллеры.

Здесь приведены лишь устройства, присутствующие на всех ИТП, хотя каждый конкретный вариант может иметь и дополнительные узлы. Источник холодного водоснабжения, обычно находится в том же помещении, например.

Схема теплового пункта отопления построена с использованием пластинчатого теплообменника и является полностью независимой. Для поддержания давления на требуемом уровне устанавливается сдвоенный насос. Предусмотрен простой способ «доукомплектации» схемы системой горячего водоснабжения и другими узлами, и агрегатами, включая приборы учета.

Работа ИТП для ГВС подразумевает включение в схему пластинчатых теплообменников, работающих только на нагрузку по ГВС. Перепады давления в этом случае компенсируются группой насосов.

В случае организации систем для отопления и ГВС выше рассмотренные схемы объединяются. Пластинчатые теплообменники отопления работают вместе с двухступенчатым контуром ГВС, причем подпитка системы отопления осуществляется от обратного трубопровода теплосети посредством соответствующих насосов. Сеть холодного водоснабжения же является подпитывающим источником для системы ГВС.

Если к ИТП необходимо подключить и систему вентиляции, то он оснащается еще одним пластинчатым теплообменником, связанным с ней. Отопление и ГВС продолжают работать по ранее описанному принципу, а контур вентиляции подключается аналогично отопительному с добавлением необходимых контрольно-измерительных приборов.

Индивидуальный тепловой пункт. Принцип работы

Центральный тепловой пункт, являющийся источником теплоносителя, подает горячую воду на вход индивидуального теплового пункта через трубопровод. Причем эта жидкость никоим образом не попадает ни в одну из систем здания. Как для отопления, так и для подогрева воды в системе ГВС, а также вентиляции используется исключительно температура подаваемого теплоносителя. Передача энергии в системы происходит в теплообменниках пластинчатого типа.

Температура передается магистральным теплоносителем воде, забранной из системы холодного водоснабжения. Итак, цикл движения теплоносителя начинается в теплообменнике, проходит через тракт соответствующей системы, отдавая тепло, и по обратному магистральному водопроводу возвращается для дальнейшего использования на предприятие, обеспечивающее теплоснабжение (котельную). Часть цикла, предусматривающая отдачу тепла, обогревает жилища и делает воду в кранах горячей.

Холодная вода поступает в подогреватели из системы холодного водоснабжения. Для этого используется система насосов, поддерживающих требуемый уровень давления в системах. Насосы и дополнительные устройства необходимы для снижения, либо повышения, давления воды из снабжающей магистрали до допустимого уровня, а также его стабилизации в системах здания.

Преимущества использования ИТП

Четырехтрубная система теплоснабжения от центрального теплового пункта, применявшаяся раньше достаточно часто, имеет массу недостатков, которые отсутствуют у ИТП. Кроме того, последний имеет ряд весьма значительных преимуществ перед конкурентом, а именно:

экономичность, обусловленная значительным (до 30%) снижением потребления тепла;
доступность приборов упрощает контроль как за расходом теплоносителя, так и количественными показателями тепловой энергии;
возможность гибкого и оперативного влияния на расход тепла путем оптимизации режима его потребления, в зависимости от погоды, например;
простота монтажа и довольно скромные габаритные размеры устройства, позволяющие размещать его в небольших помещениях;
надежность и стабильность работы ИТП, а также благоприятное влияние на те же характеристике обслуживаемых систем.

Этот перечень можно продолжать сколь угодно долго. Он отражает лишь основные, лежащие на поверхности, преимущества, получаемые при использовании ИТП. В него можно добавить, например, возможность автоматизации управления ИТП. В этом случае его экономические и эксплуатационные показатели становятся еще более привлекательными для потребителя.

Наиболее существенным недостатком ИТП, если не считать транспортных расходов и затрат на погрузочно-разгрузочные мероприятия, является необходимость улаживания всевозможного рода формальностей. Получение соответствующих разрешений и согласований можно отнести к очень серьезным задачам.

Фактически, такие задачи сможет решить только специализированная организация.

Этапы установки теплового пункта

Понятно, что одного решения, пусть и коллективного, основанного на мнении всех жильцов дома, недостаточно. Кратко процедуру оснащения объекта, многоквартирного дома, например, можно описать следующим образом:

собственно, позитивное решение жильцов;
заявка в теплоснабжающую организацию для разработки технического задания;
получение технических условий;
пред проектное обследование объекта, для определения состояния и состава имеющегося оборудования;
разработка проекта с последующим его утверждением;
заключение договора;
реализация проекта и проведение пусконаладочных испытаний.

Алгоритм может показаться, на первый взгляд, достаточно сложным. На самом же деле, всю работу начиная от решения и заканчивая принятием в эксплуатацию можно сделать менее чем за два месяца. Все заботы нужно возложить на плечи ответственной компании, специализирующейся на оказании подобного рода услуг и позитивно зарекомендовавшей себя. Благо, сейчас таковых предостаточно. Останется лишь дожидаться результата.