Лекция 10 теплоснабжение Системы теплоснабжения

Теплоснабжение представляет собой комплекс инженерных сооружений, предназначенных для снабжения теплом жилых общественных и промышленных зданий и сооружений с целью обеспечения коммунально-бытовых потребностей (отопление, вентиляция и горячее водоснабжение) и технологических нужд потребителей.

Различают местное и централизованное теплоснабжение. Система местного теплоснабжения обслуживает часть здания, полностью все здание или несколько зданий. Система централизованного теплоснабжения обслуживает жилой или промышленный район.

Система централизованного теплоснабжения включает источник тепла, тепловую сеть, тепловые пункты и теплопотребляющие здания, сооружения и промышленные установки

Источниками тепла могут быть теплоэлектроцентрали, котельное установки большой мощности, устройства для утилизации тепловых отходов промышленности, установки для использования геотермальных источников.

В системах местного теплоснабжения источниками тепла служат печи, водогрейные котлы, различные водонагреватели, использующие тепло промышленных предприятий.

Централизованное теплоснабжение по сравнению с местным имеет следующие преимущества.

А) значительное снижение расхода топлива и эксплуатационных затрат за счет автоматизации котельных установок и повышения их кпд,

Б) уменьшение степени загрязненности воздушного бассейна.

В) возможность использования низкосортных видов топлива,

Г) снижение стоимости строительства сооружений, сокращение площадей,

Д) уменьшение пожарной безопасности.

В некоторых случаях местное теплоснабжение является более экономичным, поскольку иногда отпадает необходимость в прокладке теплотрасс и строительстве ряда устройств.

Теплоносителями в системах централизованного теплоснабжения обычно являются перегретая вода с температурой до 200°С и пар с температурой 440°С. Вода обычно служит для обеспечения коммунально-бытовых, а пар — технологических нагрузок. Выбор температуры теплоносителя определяется экономическими расчетами и требованиями потребителей. С увеличением дальности транспортирования тепла рекомендуется повышать параметры теплоносителя.

Потребление теплоты в системах теплоснабжения связано с температурой наружного воздуха. Круглогодично тепло расходуется на горячее водоснабжение и технологические нужды предприятий, а в холодный период года тепло необходимо для обеспечения работы систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

На сетях теплоснабжения устраивают тепловые пункты, которые предназначены для выполнения следующих функций:

1) постоянного контроля параметров теплоносителя (температуры и давления);

2) приготовления горячей воды с параметрами, требуемыми для санитарно-бытовых и технических нужд потребителей, а также поддержания или регулирования этих параметров в процессе эксплуатации систем. При этом происходит не только изменение параметров, но в отдельных случаях и преобразовать теплоносителя;

3) регулирования расхода теплоносителя и распределения его по системам потребления теплоты.

4) учета тепловых потоков, расходов теплоносителя и конденсата;

5) защиты местных систем от повышения давления и температуры теплоносителя;

6) заполнения и подпитки систем потребления теплоты;

7) сбора, охлаждения, возврата конденсата и контроля его качества;

8) аккумулирования теплоты с целью выравнивания суточных колебаний расхода теплоносителя;

9) водоподготовки для систем горячего водоснабжения

Для выполнения этих функций тепловые пункты оснащаются

специальным оборудованием, арматурой, контрольно-измерительными приборам и контроля, управления и автоматизации.

Классификация систем централизованного теплоснабжения

Системы централизованного теплоснабжения могут быть классифицированы по следующим признакам:

По способу присоединения установок отопления различают зависимые и независимые системы. В зависимых системах теплоноситель поступает непосредственно из тепловой сети в отопительные установки потребителей, а в независимых - в промежуточный теплообменник, установленный в тепловом пункте, где он нагревает вторичный теплоноситель, который циркулирует в местной установке потребителя.

В зависимости от способа присоединения установок горячего водоснабжения системы теплоснабжения подразделяются на открытые и закрытые. В закрытых системах на горячее водоснабжение вода из водопровода поступает нагретой до требуемой температуры (обычно до 50...60 С) водой из тепловой сети в теплообменниках, устанавливаемых в тепловых пунктах. В открытых системах вода подается потребителю непосредственно из тепловой сети (непосредственный водозабор).

По числу трубопроводов, используемых для переноса теплоносителя, различаются одно-, двух- и многотрубные системы теплоносителя. Однотрубные системы применяются в тех случаях, когда теплоноситель полностью используется потребителями и обратно не возвращается (например, в паровых системах без возврата конденсата или в открытых системах горячего водоснабжения, в которых вода полностью разбирается потребителями). В двухтрубных системах теплоноситель полностью или частично возвращается в источник тепла, где он подогревается и восполняется. Многотрубные системы устраиваются при необходимости выделения отдельных типов тепловой нагрузки (например, отдельные системы для горячего водоснабжения и отопления). Применение многотрубных систем упрощает регулирование отпуска тепла, способы присоединения потребителей к тепловым сетям, а также их эксплуатацию.

По числу трубопроводов наибольшее распространение в России получили двухтрубные системы: они обеспечивают подачу и возврат теплоносителя к источнику тепла, а также достаточно выгодны в экономическом отношении. Однотрубные и трехтрубные тепловые сети применяются только при соответствующем технико-экономическом обосновании.

По виду теплоносителя системы централизованного теплоснабжения подразделяются на водяные и паровые. С точки зрения гигиены, наиболее приемлемыми являются системы с водяным теплоносителем.

По способу регулирования отпуска тепла в системах теплоснабжения различают качественное и количественное. Отпуск тепла изменяется в зависимости от времени суток (на горячее водоснабжение, технологические нужды производства) и от температуры наружного воздуха (на отопление, вентиляцию, кондиционирование). Качественное регулирование заключается в изменении температуры теплоносителя, подаваемого от источника тепла в тепловую сеть, а расход его остается постоянным. Количественное регулирование производится в тепловых пунктах. При этом способе регулирования изменяют расход, оставляя постоянной температуру. Этот вид регулирования находит широкое применение при горячем водоснабжении и осуществляется, как правило, автоматически. В паровых системах теплоснабжения в основном производится местное количественное регулирование - давление пара в источнике теплоснабжения поддерживается постоянным, а расход его регулируется потребителями.

Кроме качественного и количественного регулирования имеет место качественно-количественное регулирование, при котором в определенном соотношении изменяются и температура теплоносителя и его расход.

По своему назначению тепловые сети, соединяющие источник теплоты с тепловыми пунктами, делятся на магистральные, распределительные и внутриквартальные.

Магистральные тепловые сети соединяют источники теплоты с крупными тепловыми потребителями, они несут основную тепловую нагрузку. Распределительные или межквартальные сети транспортируют теплоту от магистральных сетей к потребителям. Они отличаются от магистральных сетей, как правило, меньшим диаметром и длиной. Внутриквартальные сети ответвляются от распределительных или непосредственно от магистральных тепловых сетей и заканчиваются в тепловых пунктах потребителей теплоты. Они несут только ту тепловую нагрузку, которую имеет этот потребитель теплоты. Нагрузка распределительных сетей отличается большей часовой и суточной неравномерностью потребления теплоты по сравнению с нагрузкой магистральных сетей.

Тепловые сети по конфигурации делятся на радиальные и кольцевые (рис.8.1).

Рис. 8.1. Конфигурация тепловых сетей:

а - радиальная; б — кольцевая: 1-магистральные трубопроводы. 2-перемычки

Радиальные сети (рис. 8.1, а) сооружаются с постепенным уменьшением диаметров труб в направлении от источника тепла. Такие сети наиболее дешевы и просты в эксплуатации. Но при авариях на головных участках трубопроводов теплоснабжение за аварийным участком прекращается. Неудобны радиальные сети и при ремонте магистральных линий, так как на весь период ремонтных работ все потребители за ремонтным участком должны быть отключены. С помощью перемычек

решается подача сетевой воды на горячее водоснабжение во время летнего ремонта сетей на начальных участках.

Кольцевые сети (рис. 8.1, б) удобны для объединения нескольких источников тепла и благоприятны для оптимального распределения нагрузки по тепловым станциям. Строительство кольцевых сетей обходится дороже, так как их длина больше радиальных. Однако, исследования специалистов показали, что дополнительные затраты на их сооружение зачастую компенсируются снижением капитальных вложений на установку меньших суммарных резервов мощностей тепловых станций.

Для зданий и сооружений (больницы, детские дошкольные учреждения с круглосуточным пребыванием детей, картинные галереи и т.п.), а также для некоторых промышленных предприятий, в которых недопустим перерыв в подаче теплоты, предусматривается резервирование, обеспечивающее 100%-ную подачу теплоты тепловыми сетями или местными резервными источниками теплоты.

Применение тех или других типов систем теплоснабжения обуславливается их особенностями и требованиями потребителей тепла.

Выбор системы теплоснабжения осуществляется на основании технико-экономических расчетов, качества исходной воды, степени обеспеченности ею и требуемого потребителями качества воды, устанавливаемого нормами.