Оглавление
Назначение индивидуальных тепловых пунктов
В теплоснабжении городов и районов принято выделять 4 (четыре) вида тепловых нагрузок:
- Отопление.
- Вентиляция.
- ГВС (горячее водоснабжение).
- Технологическая нагрузка (присутствует на производственных предприятиях).
Все эти нагрузки являются разнородными и работают в разных режимах, чтобы правильно и без лишних затрат обеспечить все виды тепловых нагрузок устанавливаются индивидуальные тепловые пункты
Отопление
Цель отопления – это компенсация естественных тепловых потерь помещения. В холодное время года помещения остывают естественным образом, тепло «уходит» главным образом через ограждения (стенки) помещения на улицу. Отопление – привносит тепло в помещение и компенсирует тепловые потери. Если поступление тепла через отопительные приборы превышает потери, то в помещении будет перетоп – температура будет повышаться. Если теплопотери превышают поступление, то температура будет понижаться и в помещении будет холодно. Согласно ГОСТ 30494-2011 температура в помещении должна быть в пределах 18 – 22 град. Цельсия.
На отопление нагретая вода подаётся в радиаторы отопления, в народе – батареи. Температура батарей в домах должна изменяться в зависимости от температуры воздуха на улице. Температура теплоносителя в радиаторах отопления может изменяться в диапазоне от 35 до 95 град. Цельсия. Регулирование температуры радиаторов отопления осуществляется в индивидуальном тепловом пункте (ИТП).
Вентиляция
Подогреваемая приточная вентиляция используется в административно-бытовых помещениях: ТРК, кинотеатрах, общественных зданиях, поликлиниках, производственных помещениях. При эксплуатации зданий образуются вредные вещества и избыточная влажность, например от присутствия большого количества людей, работы оборудования и пр. На место удаляемого воздуха, содержащего различные примеси необходимо вводить в помещение свежий воздух с улицы. В холодное время года просто подавать воздух с улицы нельзя – его нужно предварительно подогревать при помощи водяного калорифера приточной вентиляции.
В калорифере воздух с улицы проходит по оребрённым межтрубным каналам, в то время как в трубках циркулирует горячая сетевая вода из котельной. При прохождении воздух нагревается от воды и подаётся в помещение, в то время, как вода остывает и возвращается в котельную. Температура теплоносителя, подаваемого на воздухоподогреватели изменяется в диапазоне от 70 до 95 град. Цельсия. Регулирование нагрева воздуха осуществляется с помощью индивидуального теплового пункта (ИТП).
Калорифер приточной вентиляции
Горячее водоснабжение
В жилых и административно-бытовых зданиях горячее водоснабжение может осуществляться по одной из двух схем. Первый способ – когда вода на водоразбор подаётся напрямую из тепловой сети. Проще говоря, когда вода в котельной и вода в кране горячей воды – это одна и тоже вода. В этом случае, требования к сетевой воде будут соответствовать стандартам на питьевую воду. Температура горячей воды в водоразборном кране составляет 65 градусов Цельсия. Температура горячей воды регулируется в индивидуальном тепловом пункте (ИТП).
Во втором случае, вода из тепловой сети не попадает в кран водоразбора, а лишь подогревает холодную питьевую воду через не смешивающий теплообменник. Теплообменник устанавливается в индивидуальном тепловом пункте (ИТП).
Схема подогрева воды в теплообменнике
Общий вид пластинчатого теплообменника
Технологическая нагрузка
Технологическая тепловая нагрузка – это тепловая нагрузка, которая требуется для того или иного производственного процесса. Например, тепло (подогрев) может требоваться для сушки белья в городской химчистке, сушки макарон в пищевом производстве или иных технологических нужд. Температура теплоносителя для технологических нагрузок может быть очень разной в зависимости от характера нагрузки. Температура теплоносителя для технологической нагрузки также, регулируется в ИТП
Как устроены городские системы теплоснабжения?
В самом общем рассмотрении систему теплоснабжения можно разделить на три составляющие:
- Источник тепловой энергии (водогрейная котельная).
- Потребитель тепловой энергии (жилое, административно-бытовое или производственное помещение).
- Система транспорта тепловой энергии (тепловая сеть – система трубопроводов)
Котельная вырабатывает тепловую энергию в виде нагретой сетевой воды в тепловой сети. Вода, нагреваемая в котельной попадает в тепловую сеть в подающую линию и перекачивается насосом к потребителю (например, в жилой дом), далее, вода отдаёт тепло в отопительных приборах (радиаторах отопления) и та же самая вода, но уже более холодная чем она была в начале, возвращается в котельную по обратному трубопроводу.
В котельной сетевая вода снова нагревается и весь процесс повторяется сначала. Так сетевая вода постоянно двигается по кругу, нагреваясь в котельной и остывая у потребителя.
В самой котельной вода нагревается, как правило в водогрейных котлах или сетевых теплообменниках (в случае, если в районе теплоснабжение осуществляется не от котельной, а от ТЭЦ).
Принципиальная схема индивидуального теплового пункта
Все четыре вида нагрузки имеют различные температурные уровни, следовательно, обеспечить все четыре вида нагрузки непосредственно из тепловой сети невозможно, нужно устройство, которое обеспечивает совместную работу источника тепловой энергии и всех потребителей – это и есть индивидуальный тепловой пункт
Основные функции индивидуального теплового пункта (ИТП)
-
Распределение тепловой энергии, на различные виды тепловых нагрузок
-
Учёт тепловой энергии
-
Регулирование температуры на различные виды тепловых нагрузок, при работе от одной тепловой сети
-
Регулирование перепада давления в контурах отопление
-
Регулирование температуры горячего водоснабжения
-
Подпитка тепловой тети, в случае использования независимой схемы подключения
-
Регулирование температуры на выходе из теплового пункта
Работа индивидуального теплового пункта (ИТП).
Фильтр грязевик в индивидуальном тепловом пункте.
Проходя через фильтр грязевик теплоноситель снижает свою скорость и, следовательно взвешенные в воде частицы грязи также, снижают скорость движения. Скорость воды в грязевике снижается за счёт изменения его размера по отношению к трубе. При снижении скорости частицы грязи оседают в нижнюю часть фильтра, откуда потом периодически извлекаются обслуживающим персоналом.
Если в тепловых пунктах пренебрегать использованием фильтров грязевиков, то это может привести к преждевременному выходу из строя теплообменников и насосного оборудования.
Учёт тепловой энергии
Попадая в тепловой пункт (ИТП) сетевая вода из котельной после фильтра и грязевика в первую очередь попадает в узел учёта.
Количество тепловой энергии измеряется в Джоулях или калориях – это основные единицы и они достаточно малы, на практике, в расчётах теплотехнического оборудования используются единицы в миллиард раз больше – ГигаДжоули и Гигакалории.
Количество тепловой энергии рассчитывается по формуле Q=G*c*(t2-t1).
Q – количество тепловой энергии (ГДж)
G – массовый расход теплоносителя (кг/с)
с – массовая удельная теплоёмкость воды, составляет 4,19 кДж/кг*град.
t2 – температура сетевой воды на входе в подающую линию (град. С)
t2 – температура сетевой воды на выходе из обратной линии (град. С).
Индивидуальные тепловые пункты с зависимым и независимым подключением тепловой нагрузки
В системах теплоснабжения существует два способа подключения потребителей тепловой энергии.
- Зависимое подключение потребителей, когда вода из тепловой сети котельной попадает в теплопотребляющее оборудование потребителя и возвращается обратно в котельную
ИТП с зависимым подключением потребителей.
Преимуществом ИТП с зависимым подключением потребителей является экономия на оборудовании, устанавливается меньшее количество теплообменников.
Недостатками ИТП с зависимым присоединением является меньшая надёжность схемы.
- Независимое подключение потребителей тепловой энергии осуществляется посредством вводного теплообменника. Сетевая вода, приходящая из котельной, попадает только в первый теплообменник, там отдаёт своё тепло и возвращается в тепловую сеть или котельную. Сетевая вода не попадает в отопительные приборы потребителей тепловой энергии. Тепловая сиситема разделяется на два независимых контура, разделённых несмешивающим теплообменником: сетевой контур и контур потребителя.
ИТП с независимой схемой подключения.
Преимуществом ИТП с независимым присоединением является большая надёжность и более низкие требования к подпиточной воде.
Регулятор перепада давления в индивидуальном тепловом пункте (ИТП)
В тепловой сети поддерживается строго установленный перепад давления между подающим и обратным трубопроводом. Перепад давлений поддерживается при помощи сетевых насосов в котельной или в центральном тепловом пункте (не путать с ИТП). При установленном давлении перепаде давлений в подающем и обратном трубопроводах у потребителя в индивидуальном тепловом пункте также должен поддерживаться строго установленный и зафиксированный в договоре на теплоснабжение гидравлический режим. Падение давление у потребителя должно быть у установленных договором пределах, в противном случае произойдёт разрегулировка тепловой сети. Если потребитель не выполняет условий договора и не выдерживает гидравлический режим поставщик тепловой может применить штрафные санкции.
Для поддержания постоянного перепада давлений и потерь напора у потребителя в индивидуальных тепловых пунктах устанавливаются регуляторы перепада давления. Регуляторы перепада давления устанавливаются как в тепловых пунктах с зависимым, так и с независимым подключением.
Регулятор давления индивидуального теплового пункта
Распределительная гребёнка индивидуального теплового пункта
Для распределения теплоносителя на различные виды тепловых нагрузок в индивидуальном тепловом пункте используются распределительные гребёнки. Распределительная гребёнка позволяет разделять отдельные участи потребителей тепловой энергии и независимо регулировать контура.
Узлы качественного регулирования отпуска тепловой энергии в индивидуальном тепловом пункте
В зданиях различного назначения, будь то жилые дома или общественные здания присутствует несколько типов потребителей тепловой энергии. Как правило типовые потребители в общественных зданиях это отопление, вентиляция и горячее водоснабжение. На все названные виды тепловой нагрузки требуется подавать теплоноситель с различной температурой.
Например, на подогрев вентиляционного воздуха требуется температура теплоносителя от 70 до 90 град. Цельсия, в то же самое время в радиаторы отопления нужно подавать 50 град. Цельсия, а на теплообменники горячего водоснабжения 65 град. Цельсия.
При этом центральная котельная работает на графике 95 градусов в подающем трубопроводе и 70 градусов в обратном трубопроводе – этот график также необходимо соблюдать, чтобы по условиям договора с теплоснабжающей организацией.
В соответствии с уравнением, определяющим количество тепловой энергии, передаваемой теплоносителем регулировать тепловую нагрузку можно двумя способами:
- Изменением температуры теплоносителя – это называется качественное регулирование
- Изменением количества подаваемого теплоносителя – это называется количественное регулирование.
Q=G*c*(t2-t1).
Q – количество тепловой энергии (ГДж)
G – массовый расход теплоносителя (кг/с)
с – массовая удельная теплоёмкость воды, составляет 4,19 кДж/кг*град.
t2 – температура сетевой воды на входе в подающую линию (град. С)
t2 – температура сетевой воды на выходе из обратной линии (град. С).
В индивидуальных тепловых пунктах используется два типа узлов для качественного регулирования:
- Элеваторный узел без использования насоса
- Узел регулирования с насосом и трёхходовым клапаном.
В обоих вариантах регулирования температура у потребителя может только понижаться и не может становиться выше чем температура в тепловой сети. Снижение температуры достигается за счёт подмешивания воды из обратного трубопровода в подающую линию.
Элеваторный узел индивидуального теплового пункта
Схема работы элеваторного узла в ИТП
В элеваторном узле за соплом давление теплоносителя снижается и становится ниже чем в обратной линии, это позволяет подсасывать теплоноситель из обратной линии в подающую и снижать температуру в подающем трубопроводе. Подмешивание в элеваторном узле осуществляется без использования отдельных насосов за счёт располагаемого перепада давлений тепловой сети. Для нормальной работы элеваторного узла требуется перепад давления между подающей и обратной линией не менее заданного в документации элеватора.
Трёхходовой клапан в индивидуальном тепловом пункте
В индивидуальных тепловых пунктах помимо элеваторов широко используются трёхходовые клапаны подмешивания теплоносителя. По принципу регулирования трёхходовой клапан также снижает температуру в подающей линии системы теплоснабжения за счёт подмеса более холодного теплоносителя из обратной линии.
1
2
3
Типы тепловых пунктов.
ИТП индивидуальный тепловой пункт для единственного здания или небольшой группы рядом стоящих зданий, расположенный в подвале, техническом помещении или рядом стоящем модульном сооружении.
ЦТП — центральный ТП обслуживает группу зданий или небольшой район. Располагается в отдельно стоящем здании.
БТП — блочный тепловой пункт или модульный тепловой пункт. Включает один или несколько блоков, изготовленных и поставляемых укрупнёнными модулями. Отличается простотой и высокой скоростью монтажа и ввода в эксплуатацию.. Может выполнять функцию ИТП или ЦТП.
Нормативная документация для индивидуальных тепловых пунктов.
Для установки ввода в эксплуатацию блочного индивидуального теплового пункта потребуется оформление следующей документации.
Проект теплового пункта в минимально необходимом объёме стадии П.
- Положительное заключение экспертизы (негосударственной или государственной, в зависимости от источника финансирования).
- Рабочая проектная документация.
- Исполнительная документация с отметками монтажной организации.
Для сдачи теплового пункта в эксплуатацию потребуется следующая документация.
- Паспорт теплового пункта.
- Копия документа подтверждающего квалификацию сварщика и сварочного оборудования.
- Сертификаты соответствия на используемое оборудование.
- Акт готовности монтажа.
- Договор с теплоснабжающей организацией или его копия.
- Акт приёмки работ между подрядчиком и заказчиком.
- Приказ о назначении ответственного за эксплуатацию теплового пункта.
- Акт опрессовки оборудования.
Модульные тепловые пункты
Модульные тепловые пункты по своему функционалу и составу не отливаются от тепловых пунктов в обычном исполнении. Модульные тепловые пункты изготавливаются на заводе и доставляются на объект эксплуатации крупными модулями это позволяет снизить стоимость монтажа и уменьшить время для ввода теплового пункта в эксплуатацию. На модульные и немодульные тепловые пункты требуется одинаковая документация.
.
