Классификация и характеристики систем теплоснабжения Источники теплоты и теплоносители их особенности и выбор

Система теплоснабжения должна обеспечивать потребителя необходимым количеством теплоты требуемого качества (т.е. теплоносителем требуемых параметров). В децентрализованных системах источник тепла и потребители находятся так близко, что перенос теплоты идет без использования тепловой сети. Децентрализованные системы разделяются на:

- индивидуальное (в каждом помещении свой источник теплоты - печное, поквартирное отопление);

- местное (от местной или индивидуальной котельной - центральной отопление).

В системах централизованного теплоснабжения источник теплоты и потребители тепла так отделены, что перенос теплоты происходит по специальным тепловым сетям. Централизованное теплоснабжение может быть групповое (группа зданий), районное (несколько групп зданий - жилой район), городское (несколько районов) и межгородское (несколько городов от одного источника). Комплекс установок и оборудования для подготовки теплоносителя на источнике (поглощение теплоты), транспортировки и распределения теплоносителя (тепловая сеть) и использования теплоносителя у потребителей (отдача теплоты) называется системой централизованного теплоснабжения.

Классификация систем теплоснабжения:

1. По виду теплоносителя:

-водяные;

-паровые.

Водяные системы обычно используются для теплоснабжения жилых и производственных зданий и в технологическом процессе при необходимых температурах теплоносителя до 150°С.

Пар обычно используется в технологии при температуре процесса более 150 ⁰С, а также в силовых приводах.

2. По виду потребления:

-закрытые;

-открытые.

В закрытых системах теплоноситель из сети нагревают холодную водопроводную воду ГВС в специальных теплообменниках - бойлерах, поэтому почти нет потерь теплоносителя.

В открытых системах сетевая вода непосредственно используется для ГВС и поэтому на источнике должна быть водоподготовка и значительная подпитка тепловой сети для компенсации потерь потребляемой воды.

3.Зависимые и независимые.

В зависимых системах теплоноситель поступает непосредственно в приборы отопления (и вентиляции) (теплообменники).

В независимых системах сетевой теплоноситель в специальных теплообменниках (бойлерах) подогревают вторичный теплоноситель, циркулирующий в местной системе отопления здания.

4. Одно-, двух- и многотрубные.

Однотрубная открытая система удобна для дальней транспортировки теплоты, при мягкой исходной воде. При равенстве расходов сетевой воды на отопительно-вентиляционныс цели и ГВС. В большинстве случаев применяют двухтрубные системы с трубопроводом подающем сетевую воду от источника и трубопроводом, возвращающим воду в источник. В промышленных районах, где некоторым потребителям требуется дополнительно тепло более высокого потенциала используются трёхтрубные и многотрубные системы, в которых по третьему теплопроводу подается вода особо высокой температуры или пар других параметров, причем к одному теплопроводу подающему воду удобно подключать сезонные нагрузки, а к другому – круглогодичные.

5.Одно- и многоступенчатые. Узлы подключения местных систем теплоснабжения потребителей (зданий) к тепловой сети называются абонентскими вводами или местным (индивидуальным) тепловым пунктом (МТП, ИТП). Тепловой пункт, обслуживающий группу рядом расположенных зданий называется групповым или центральным (ГТП, И, ТП). МТП размещают обычно в подвальных или пристроенных помещениях здания, а ИТП в отдельно стоящих зданиях несколько удалённых от абонентов. Одноступенчатые системы имеют только МТП. Многоступенчатые - ЦТП и МТП.

Выбор теплоносителя и вида системы теплоснабжения определяется технико-экономическим анализом и зависит главным образом от типа источника теплоты и характера тепловых нагрузок. Энергетически вода выгоднее пара. Основные преимущества воды: большая удельная комбинированная выработка электроэнергии на базе теплового потребления на ТЭЦ, сохранение конденсата на ТЭЦ, особенно для станций высокого давления с дорогостоящей водоподготовкой, возможность центрального регулирования однородной тепловой нагрузки или определённого сочетания разных видов нагрузок, более высокий КПД системы из-за отсутствия у абонентов потерь, сравнимых с потерями пара и конденсата в паровых системах; повышенная теплоаккумулирующая способность (общая теплоёмкость) всей массы воды в системе; возможность транспортировки воды как теплоносителя на большие расстояния до 20-60 км; простота присоединений систем отопления, вентиляции и ГВС к тепловым сетям, большой срок службы отопительно-вентиляционных систем, меньшие тепловые потери и потери давления из-за меньшей температуры и несжимаемости водяного теплоносителя.

Недостатки воды: больший расход энергии на перекачку воды по сравнению с расходом энергии на перекачку конденсата в паровых системах, большие потери теплоты и воды при авариях в системе из-за высокой плотности и теплоёмкости воды, большая плотность воды и жёсткая гидравлическая связь между звеньями системы, что приводит к гидравлическим ударам, неоднородности давлений по сети при резкопеременном рельефе.

Пар в основном применяется для технологических потребителей, причём в паровых системах для силовых приводов (прессов, молотов, турбин) обычно используется перегретый пар давлением 0,8-3,5 МПа и температурой 250-450⁰С, а для теплотехнологических аппаратов используется насыщенный или слабоперегретый пар с параметрами 0,3-0,8 МПа.При потреблении насыщенного пара выделяется большое кол-во теплоты конденсации, значительно большее, чем теплота охлаждения перегретого пара. Для уменьшения или исключения потерь пара из-за конденсации пара и дренажа конденсата в паропроводах пар на источнике перегревают таким образом. чтобы к потребителю пришел охлажденный слабоперегретый или сухой пар. При транспортировке же насыщенного пара происходят два процесса: уменьшение температуры пара вследствие уменьшения давления его давления из-за гидравлических потерь и конденсации пара с выпадением конденсата из-за тепловых потерь.

Основные преимущества пара как энергоносителя: возможность использования как для тепловых, так и для силовых потребителей, более высокая температура потребления тепловой энергии; более низкая стоимость оборудования паровых систем из-за меньшей поверхности нагревательных приборов и меньших диаметров трубопроводов; нет затрат на транспортировку.

Недостатки пара: высокие потери теплоты и давления из-за высокой температуры паропроводов и сжимаемости пара; транспортировка всего до 6-15 км, сложнее эксплуатация из-за большей сложности системы (паропроводы, дренажные и другие конденсатопроводы, множество конденсатоотводчиков, разные давления пара, вторичный пар...), сложность регулирования тепловых нагрузок (только расходом, который определяется давлениями, задающими температуру).

При снабжении потребителей теплотой среднего потенциала (120-150 С) вода и пар могут считаться равноценными, однако вода является более предпочтительней, и если это возможно, то следует всегда стремиться к использованию водяных систем, отказаться от паровых. Пар должен использоваться в высокопотенциальных процессах (150-450 С), силовых приводах, для отопления нежилых помещений (цеха, торговые, складские помещения, бани и т.д.), непосредственно в технологии (обдувка, пропарка).

№43