Введение

Тепловая энергия имеет огромное значение в жизни человека. При помощи тепловой энергии обогреваются жилые дома, предприятия, общественные и административные здания.

Основным источником получения тепловой энергии является топливо – прежде всего каменный уголь, затем природный газ, нефть (мазут), а также торф и дрова.

Тепловая энергия вырабатывается путем сжигания топлива в печах, домовых и групповых котельных и на ТЭЦ. При сжигании топлива для выработки тепловой энергии в групповых котельных и на ТЭЦ полезно используется значительно больше тепла топлива, чем при сжигании его в местных установках.

Централизация теплоснабжения осуществляется при помощи групповых котельных, снабжающих теплом от одной установки определенное количество зданий, квартал (квартальная котельная) или район города (районная котельная). Мощные котельные могут обеспечивать теплом также и промышленные предприятия. Если при снабжении от местных котельных тепло подается от котла, располагаемого обычно в подвале отапливаемого здания, непосредственно в систему отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, то при централизованном теплоснабжении необходимы тепловые сети, по которым тепловая энергия от групповой котельной транспортируется к отдельным потребителям.

Высшей формой централизованного теплоснабжения является теплофикация, при которой тепловая энергия отработанного пара отбора турбин в теплоэлектроцентралях (ТЭЦ) по тепловым сетям направляется для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения в жилые дома и предприятия.

При теплофикации значительно улучшается санитарное состояние воздушного бассейна города, так как сжигание топлива на ТЭЦ более совершенно, чем в мелких котельных, повышается культура эксплуатации, ликвидируются внутригородские перевозки топлива и золы, упраздняются склады топлива.

1. Классификация систем

ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Каждая из систем теплоснабжения состоит из следующих основных элементов: источника тепловой энергии, тепловой сети, абонентских вводов и местных систем потребления тепла.

Системы теплоснабжения классифицируют по следующим признакам: источнику приготовления тепла; роду теплоносителя; способу подачи воды на горячее водоснабжение и отопление; количеству трубопроводов тепловых сетей; способу обеспечения потребителей тепловой энергией и др.

1. По роду теплоносителя системы теплоснабжения бывают водяные и паровые.

Вода, как теплоноситель, имеет ряд преимуществ перед паром. Воду можно транспортировать на большие расстояния без существенной потери ее энергетического потенциала (понижение температуры воды в крупных системах теплоснабжения составляет менее одного градуса на 1 км пути). Энергетический потенциал пара (его давление) понижается более значительно, составляя в среднем 0,1-0,15 МПа на 1 км пути. Таким образом, в водяных системах теплоснабжения давление пара в отборах турбин может быть очень низким (0,06-0,2 МПа), тогда как в паровых системах теплоснабжения оно должно составлять до 1-1,5 МПа. Повышение же давления пара в отборе турбины приводит к увеличению расхода топлива на ТЭЦ и уменьшению выработки электроэнергии. Кроме того, водяные системы позволяют сохранить на ТЭЦ в чистоте конденсат греющего воду пара без устройства дорогих и сложных паропреобразователей. В паровых системах конденсат возвращается на станцию загрязненным и не полностью (40-50 %), что требует дополнительных затрат на его очистку и приготовление добавочной питательной воды для котлов. Меньшая стоимость присоединений к водяным тепловым сетям местных систем отопления, горячего водоснабжения и вентиляции. Возможность центрального регулирования отпуска теплоты потребителям путем изменения температуры воды. Отсутствие у потребителей дополнительного оборудования, необходимого для паровых сетей: конденсатоотводчиков, конденсатных насосов и прочее.

Паровые системы теплоснабжения имеют тоже ряд преимуществ: большая универсальность, заключенная в возможности удовлетворения всех видов тепловых нагрузок; меньший расход электроэнергии на перекачку теплоносителя (расход электроэнергии на перекачку конденсата намного меньше затрат электроэнергии на перекачку воды); незначительное гидростатическое давление, создаваемое столбом пара вследствие малой удельной плотности по сравнению с водой.

2. По организации движения теплоносителя и количеству трубопроводов.

Замкнутая система – теплоноситель отдает абонентам свой энергетический потенциал и возвращается на станцию для его восстановления (рис. 1.1а).

Рис. 1.1. Двухтрубные системы теплоснабжения: а – закрытая;

б - открытая

Двухтрубные системы теплоснабжения применяются для обычной коммунально-бытовой нагрузки.

Трехтрубные системы теплоснабжения (рис. 1.2) применяется для промышленных предприятий с постоянным расходом воды на технологические нужды. Эти системы имеют две подающие трубы. Одна из них подает воду с постоянной температурой на технологию и горячее водоснабжение, другая воду с переменной температурой, идущую на нужды отопления и вентиляции. Охлажденная вода от всех местных систем возвращается на ТЭЦ по общему трубопроводу.

Рис. 1.2. Трехтрубная закрытая система теплоснабжения

Четырехтрубные системы теплоснабжения (рис. 1.3) применяются лишь в небольших системах из-за большой металлоемкости. В этом случае вода для горячего водоснабжения приготовляется у источника и по отдельной трубе подается к абоненту. У абонента отсутствуют подогревательные установки, и рециркуляционная вода возвращается для подогрева к источнику. Две другие трубы подают и отводят воду для систем отопления и вентиляции.

Полузамкнутая система – потребитель использует не только теплоту, но и сам теплоноситель, а оставшаяся часть теплоносителя возвращается к источнику (двухтрубные открытые системы – рис. 1.1б).

Рис. 1.3. Четырехтрубная система теплоснабжения

В разомкнутой системе теплоснабжения весь теплоноситель полностью используется абонентом (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Однотрубная система теплоснабжения

Однотрубные сети целесообразны только тогда, когда . В большинстве наших районов страны, исключая самые южные, как правило, нагрузка на отопление и вентиляцию много больше нагружки на горячее водоснабдение. Следовательно, неиспользованную горячую воду сливают в дренаж, а это не экономично.

3. По способу присоединения систем отопления: зависимые и независимые.

Рис. 1.5. Схемы присоединения систем отопления к тепловым сетям:

а – зависимое; б - независимое

В зависимых схемах присоединения теплоноситель в системы отопления поступает непосредственно из тепловых сетей (рис. 1.5а). Вследствие этого давление в местных системах отопления определяется режимом давления в наружных тепловых сетях.

В независимых схемах присоединения теплоноситель из тепловой сети поступает в подогреватель, в котором его тепло используется для нагревания воды, заполняющей местную систему отопления. При этом сетевая вода и вода в местной системе отопления разделены поверхностью нагрева и таким образом сеть и система отопления гидравлически изолированы друг от друга.

4. По способу присоединения систем горячего водоснабжения различают открытые и закрытые системы теплоснабжения (рис. 1.6а,б).

Рис. 1.6. Схемы присоединения систем горячего водоснабжения к

тепловым сетям: а – открытая; б – закрытая

В закрытых водяных системах теплоснабжения воду из тепловых сетей используют только как греющую среду для нагревания в подогревателях поверхностного типа водопроводной воды, поступающей затем в местную систему горячего водоснабжения. В открытых водяных системах теплоснабжения горячая вгода к водоразборным приборам местной системы горячего водоснабжения поступает непосредственно из тепловых сетей.