10883

11

системы оптимальны с точки зрения экологии, так как крупные ТЭЦ и котельные оснащены наиболее эффективным оборудованием для очистки и рассеивания продуктов сгорания, нейтрализации вредных выбросов и стоков. Причем способ производства тепловой энергии на ТЭЦ является наиболее эффективным

– экономия топлива при совместной выработке теплоты и электричества, по сравнению с раздельной, составляет 30-40%.

Недостатки СЦТ: плохая организация работы систем теплоснабжения при высокой степени монополизации данной отрасли экономики.

В настоящее время основной недостаток централизованного теплоснабжения – очень большие потери теплоты. Современные требования к эффективности систем теплоснабжения, их техническому уровню и эксплуатационным показателям выше, чем были полвека назад, когда разрабатывались и внедрялись существующие централизованные системы теплоснабжения. Оборудование устарело, износилось и, как следствие, резко снизилась надежность работы центральных источников теплоты и распределительных сетей.

Изношенность тепловых сетей на сегодняшний момент достигает 60%. В целом в атмосферу теряется до 40% производимой теплоты. Эти теплопотери включены в тарифы, и потребители вынуждены их оплачивать, т.к. теплоснабжающие организации чаще всего являются естественными монополистами на этом сегменте рынка. Высокая степень монополизации в сфере централизованного теплоснабжения также является существенным недостатком таких систем.

1.1.2.Водяные и паровые системы теплоснабжения

По виду теплоносителя, различают водяные и паровые системы теплоснабжения.

В водяных системах в качестве теплоносителя используется горячая и высокотемпературная (с температурой выше 100°С) вода. Основные параметры теплоносителя, характеризующие систему теплоснабжения это температура и давление. В водяных тепловых сетях максимальная температура теплоносителя:

в подающем трубопроводе – τ1=150°С (130, 110, 115, 95), в обратном трубо-

12

проводе – t2=70°С (см. рис. 1.1.). Величина давления воды в тепловой сети зависит от гидравлического сопротивления тепловой сети, а также от температуры воды. При температурах воды в подающем трубопроводе t1³100°С давление должно быть выше атмосферного, иначе вода будет вскипать в трубопроводах. Чем выше температура воды, тем выше должно быть давление. Для обеспечения невскипания высокотемпературной воды при t1=150°С необходимо создавать избыточное давление в тепловой сети не менее P=3,69»3,7 атм. изб. (т.е. напор – не менее 38,2 м. вод. ст.).

В паровых системах теплоснабжения в качестве теплоносителя исполь-

зуется пар. Температура пара находится в пределах 194-550°С, в зависимости от конструкции котельного агрегата и давления пара. Диапазон давлений пара для паровых котлов котельных установок: P=0,7-1,6 МПа. В энергетических установках ТЭЦ давление вырабатываемого пара может достигать до 28 МПа (при t=550°С).

Водяные системы наиболее распространены и применяются в основном для теплоснабжения сезонных потребителей (систем отопления; вентиляции и кондиционирования воздуха) и горячего водоснабжения, а в некоторых случаях и для технологических процессов.

Паровые системы устраиваются преимущественно на промышленных предприятиях, где пар используется для технологических процессов. По обратному трубопроводу в паровой системе теплоснабжения возвращается конденсат. Пар, отдавая теплоту потребителю, охлаждается и конденсируется. При неполной конденсации получается пароводяная смесь, которая далее проходит через специальные устройства – конденсатоотводчики и в виде чистого конденсата возвращается в источник теплоты. Подающий трубопровод паровой системы теплоснабжения называется паропровод (обозначается Т7), а обратный трубопровод называется конденсатопровод (обозначается Т8).

14

роприятий, не допускающих попадание в тепловые сети вредных примесей от технологических процессов. Двухтрубные системы проще и дешевле многотрубных.

Многотрубные (3-х и 4-хтрубные) системы устраивают при необходимости выделения отдельных видов тепловой нагрузки. Например, если горячая вода для системы ГВС приготавливается в источнике теплоты, то кроме подающего и обратного трубопроводов для покрытия нужд отопления и вентиляции устраивается третий трубопровод (Т3), по которому транспортируется вода питьевого качества для систем ГВС. Это трехтрубная система теплоснабжения

(рис.1.3).

Рис. 1.3 Трехтрубная система теплоснабжения

Недостатком трехтрубной системы является то, что в подающем трубопроводе системы ГВС при отсутствии водоразбора (в ночные часы, дневные часы в будние дни и т.п.) вода остывает. Для обеспечения постоянной температуры воды в водоразборном приборе горячего водоснабжения необходимо обеспечить циркуляцию теплоносителя, т.е. устроить обратный (циркуляционный) трубопровод (Т4), по которому вода постоянно будет циркулировать между потребителем и источником теплоты, где будет подогреваться до требуемой температуры (рис.1.4). Таким образом, в четырехтрубной системе теплоснабжения два трубопровода, подающий и обратный (Т1 и Т2), снабжают теплоносителем системы отопления и вентиляции, а другие два трубопровода, подающий и циркуляционный (Т3 и Т4), транспортируют горячую воду для системы ГВС.

15

τ = 700C

τ =1500C

t = 550C

t = 650C

Рис. 1.4 Четырехтрубная система теплоснабжения

В России преимущественное распространение получили двухтрубные системы теплоснабжения. Теплоноситель транспортируется до здания, в котором распределяется по потребителям: подается непосредственно в системы отопления и вентиляции, а также на водоподготовительную установку (в теплообменники) горячей воды для системы ГВС. Затем теплоноситель из систем отопления, вентиляции и теплообменников системы ГВС по обратному трубопроводу системы теплоснабжения возвращается в источник теплоты.

1.1.4. Открытые и закрытые системы теплоснабжения Открытая система теплоснабжения это водяная система теплоснабжения,

вкоторой вода, циркулирующая в тепловой сети частично или полностью отбирается из системы для нужд горячего водоснабжения потребителей СП [7].

Воткрытой системе теплоснабжения отбираемый из тепловой сети теплоноситель используется не для передачи тепловой энергии, а в качестве нагретой воды для санитарно-гигиенических нужд. Таким образом, теплоноситель, использованный для горячего водоснабжения, не возвращается в источник теплоты, а по обратному трубопроводу возвращается только теплоноситель, поступающий от систем отопления здания и не использованный в системе ГВС. Схема открытой системы теплоснабжения представлена на рис. 1.5.

Закрытая система теплоснабжения это водяная система теплоснабжения,

вкоторой вода, циркулирующая в тепловой сети, используется только как теплоноситель и из сети не отбирается СП [7], т.е. полностью возвращается в источник теплоты (за исключением утечек).

16

Рис. 1.5 Открытая система теплоснабжения

Необходимость четкого разделения водяных систем теплоснабжения на закрытые и открытые возникла в 1938 г. после первого опыта внедрения в г. Иваново практики массового водоразбора горячей воды непосредственно из тепловых сетей.

Водяные системы, в которых местные системы горячего водоснабжения присоединены с помощью водоводяных подогревателей (теплообменников), стали называть закрытыми. Структурные схемы закрытой системы теплоснабжения представлены на рис. 1.2-1.4.

Закрытая система теплоснабжения отличается высоким постоянством количества и качества циркулируемой в ней сетевой воды, т.к. в ней отсутствует непосредственный водоразбор, а утечки теплоносителя через неплотности соединений труб и оборудования незначительны. Другой особенностью закрытых систем является то, что они бывают только многотрубными: двух-, трех- и четырехтрубными.

1.1.5.Одноступенчатые и многоступенчатые системы теплоснабжения

По способу отпуска и распределения теплоносителя различают одно- и многоступенчатые системы теплоснабжения.

В одноступенчатых системах теплоснабжения потребители теплоты присоединены непосредственно к тепловым сетям (рис. 1.6). Теплоноситель по тепловой сети поступает в здание, где происходит распределение его по видам тепловых нагрузок, т.е. по потребителям – между системами отопления, вентиляции и водоподготовительной установкой системы ГВС.

Помещение, в котором располагают оборудование теплового ввода назы-

17

вают индивидуальным тепловым пунктом (ИТП), а узел присоединения по-

требителей теплоты к тепловой сети называют тепловым вводом. ИТП, как правило, располагаются в подвальном помещении здания, в жилых зданиях – со стороны подъездов посередине фасада здания, в общественных зданиях – с торцевой стороны.

Одноступенчатые системы применяют для теплоснабжения ограниченного числа объектов при небольших протяженностях тепловых сетей. Непосредственное присоединение отопительных приборов ограничивает пределы допустимого давления в тепловых сетях, так как высокое давление, необходимое для транспортирования теплоносителя к удаленным конечным потребителям, опасно для отопительных приборов и арматуры системы отопления.

Рис. 1.6 Схема одноступенчатой системы теплоснабжения

В многоступенчатых системах (рис.1.7) между источником теплоты и потребителями размещают центральные тепловые пункты (ЦТП), в которых подготавливается вода для ГВС, а также могут быть изменены параметры теплоносителя (например, устанавливается повысительный насос для увеличения напора воды в тепловой сети).

18

Рис. 1.7 Схема двухступенчатой системы теплоснабжения

В первой ступени теплоноситель поступает от источника теплоты в ЦТП по двухтрубной тепловой сети, а затем из ЦТП теплоноситель с допустимыми или установленными для местных потребителей параметрами по трубопроводам второй ступени подается в ИТП каждого здания.

1.2 . КАТЕГОРИИ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ТЕПЛОТЫ ПО НАДЕЖНОСТИ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Надежность теплоснабжения - характеристика состояния системы теплоснабжения, при котором обеспечиваются качество и безопасность теплоснабжения регламентируется Федеральным законом №190-ФЗ [1].

Степень надежности систем теплоснабжения может различаться в зависимости от назначения обслуживаемых зданий. Существуют категории потребителей теплоты по надежности теплоснабжения, при этом в качестве потребителей выступают абоненты тепловой сети, т. е. объекты (здания и сооружения).

Согласно СП 124.13330.2012 [8] потребители теплоты по надежности теплоснабжения делятся на три категории:

Первая категория – потребители, не допускающие перерывов в подаче

19

расчетного количества теплоты и снижения температуры воздуха в помещениях ниже предусмотренных ГОСТ 30494.

Например, больницы, родильные дома, детские дошкольные учреждения с круглосуточным пребыванием детей, картинные галереи, химические и специальные производства, шахты и т.п.

Вторая категория – потребители, допускающие снижение температуры в отапливаемых помещениях на период ликвидации аварии, но не более 54 ч:

жилых и общественных зданий до +12 ° С; промышленных зданий до +8 ° С.

Третья категория – остальные потребители.

1.3 . ИСТОЧНИКИ ТЕПЛОТЫ

Источник тепловой энергии – комплекс сооружений и устройств, предназначенный для производства тепловой энергии. Источниками теплоты при

централизованном теплоснабжении могут быть:

1)ТЭЦ, осуществляющие комбинированную выработку электрической и тепловой энергии; котельные установки;

2)Котельные большой, средней и малой мощности, вырабатывающие только тепловую энергию;

3)устройства для утилизации тепловых отходов промышленности;

4)установки для использования теплоты геотермальных источников.

Тепловые мощности современных ТЭЦ достигают 2-4 Ткал/ч (терака-

лорий в час), районных котельных – 300-500 Гкал/ч. Котельные используются как самостоятельные источники в локальных системах теплоснабжения или при совместной работе нескольких котельных на общую сеть. Для централи-

зованного теплоснабжения помимо крупных районных котельных используют квартальные и групповые котельные с нагрузкой 15-100 МВт, для тепло-

снабжения сельских и малых населенных пунктов - котельные мощностью до 15

МВт.

В системах децентрализованного теплоснабжения источниками теп-

20

лоты служат:

5)печи;

6)водогрейные котлы;

7)водонагреватели (в том числе солнечные, электрические и др.);

8)установки на базе тепловых насосов.

1.3.1. Котельные. Классификация котельных

Котельная это комплекс зданий и сооружений с котельными установками и вспомогательным технологическим оборудованием, предназначенными для выработки тепловой энергии в целях теплоснабжения СП [7].

По различным признакам котельные могут быть классифицированы следующим образом.

1. Котельные по целевому назначению в системе теплоснабжения подразделяются на[СП 89]:

−центральные в системе централизованного теплоснабжения;

−пиковые в системе централизованного и децентрализованною теплоснабжения на базе комбинированной выработки тепловой и электрической энергии;

−автономные в системе децентрализованного теплоснабжения.

2. По типу расположения котельные могут быть:

−отдельно стоящие;

−блочные (блочно-модульные);

−встроенные в здания другого назначения;

−пристроенные к зданиям другого назначения;

−крышные.

Отдельно стоящие котельные, расположенные на территории жилой застройки должны быть ограждены. В пределах ограждения находятся: здание котельной; площадки для складирования запасов твердого топлива или для размещения оборудования для подготовки жидкого топлива; аккумулирующие емкости для запаса воды в системе горячего водоснабжения; дымовая труба или