Централизованные системы отопления и их элементы

Понятие системы теплоснабжения и ее классификация

Вопросы

ТеплоФИКАЦИЯ

1. Понятие системы теплоснабжения и ее классификация.

2. Централизованные системы отопления и их элементы.

3. Схемы тепловых сетей.

4. Прокладка тепловых сетей.

Система теплоснабжения - совокупность технических устройств, агрегатов и подсистем, обеспечивающих: 1) приготовление теплоносителя, 2) его транспортировку, 3) распределение в соответствии со спросом на теплоту по отдельным потребителям.

Современные системы теплоснабжения должны удовлетворять следующим основным требованиям:

1. Надежная прочность и герметичность трубопроводов и установленной
на них арматуры при ожидаемых в эксплуатационных условиях давлениях температурах теплоносителя.

2. Высокое и устойчивое в эксплуатационных условиях тепло- и электросопротивление, сопротивление, а также низкие воздухопроницаемость и водопоглощение изоляционной конструкции.

3. Возможность изготовления в заводских условиях всех основных»
элементов теплопровода, укрупненных до пределов, определяемых типом и
костью подъемно-транспортных средств. Сборка теплопроводов на трассе!
готовых элементов.

4. Возможность механизации всех трудоемких процессов строительства и монтажа.

5. Ремонтопригодность, т. е. возможность быстрого обнаружения причин
возникновения отказов или повреждений и устранение неполадок и их последствий путем проведения ремонта в заданное время.

В зависимости от мощности систем и числа потребителей, получающих от них тепловую энергию, системы теплоснабжения подразделяются на централизованные и децентрализованные.

Тепловая энергия в виде горячей воды или пара транспортируется от источника теплоты (теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) или крупной котельной) к потребителям по специальным трубопроводам - тепловым сетям.

Системы теплоснабжения состоят из трех основных элемен­тов: генератора, в котором вырабатывается тепловая энергия; теплопроводов, по которым тепло подводится к нагревательным приборам; нагревательных приборов, служащих для передачи тепла от теплоносителя воздуху отапливаемого помещения или воздуху в системах вентиляции, или водопроводной воде в си­стемах горячего водоснабжения.

В малых населенных пунктах применяются в основном две системы теплоснабжения: местные и централизованные. Цент­ральные системы не характерны для застройки не выше трех этажей.

Местные системы — в которых все три основных элемента на­ходятся в одном помещении или в смежных. Радиус действия таких систем ограничивается несколькими помещениями незна­чительных размеров.

Централизованные системы характерны тем, что тепловой генератор удален из отапливаемых зданий или потребителей горячего водоснабжения в специальное здание. Таким источником тепла может быть котельная для группы зданий, поселковая котельная или теплоэлектроцентраль (ТЭЦ).

К местным системам отопления относятся: печное на твердом топливе, печное и калориферное газовое, поэтажные или квартирные водяные системы и электрическое.

Печное отопление на твердом топливе. Отопительные печи устраиваются в населенных пунктах с небольшой теплоплотностью. По санитарно-гигиеническим и противопожарным соображениям их разрешается устраивать только в одно- и двухэтажных зданиях.

Конструкции комнатных печей весьма разнообразны. Они могут быть различной формы в плане, с различной отделкой на­ружной поверхности и с различными схемами дымооборотов, расположенных внутри печи, по которым происходит движение газов. В зависимости от направления движения газов внутри печей различают многооборотные канальные и бесканальные печи. Во-первых, движение газов внутри печи происходит по ка­налам, соединенным последовательно или параллельно, во-вторых, движение газов происходит внутри полости печи свободно.

небольшого объема зданиях или в небольших вспомогательных зданиях на промышленных площадках, удаленных от основных производственных корпусов. Примером таких систем являются печи, газовое или электрическое отопление. В этих случаях получение тепла и передача его воздуху помещений объединены в одном устройстве и расположены в отапливаемых помещениях.

Центральной системой теплоснабжения называют систему снабжения теплом одного здания любого объема, от одного источника тепла. Как правило, такими системами называют системы отопления зданий, получающих тепло от котла, установленного в подвале здания, или отдельно стоящих котельных. От этого котла может подаваться тепло для систем вентиляции и горячего водоснабжения этого здания.

Централизованными системы теплоснабжения назы­ваются в том случае, когда от одного источника тепла (ТЭЦ или районных котельных) подается тепло для многих зданий. По виду - источника тепла системы централизованного теплоснабжения разделяют на районное теплоснабжение и теплофикацию. При районномтеплоснабжении источником тепла служит районная котель­ная, а при теплофикации — ТЭЦ (теплоэлектроцентраль).

Теплоноситель подготавливается в районной котельной (или ГЭЦ). Подготовленный теплоноситель по трубопроводам поступает в системы отопления и вентиляции промышленных, общественных и жилых зданий. В нагревательных приборах, расположенных внутри зданий, теплоноситель отдает часть аккумулированного в нем тепла и отводится по специальным трубопроводам к источ­нику тепла. Теплофикация от районного теплоснабжения отлича­ется не только видом источника тепла, но и самим характером производства тепловой энергии.

Теплофикация может быть охарактеризована как централизованное теплоснабжение на базе комбинированного производства тепловой и электрической энергии. Кроме источника тепла, все другие элементы в системах районного теплоснабжения и теплофикации одинаковы.

По виду теплоносителя системы теплоснабжения делятся на две группы — водяные и паровые системы теплоснабжения.

Теплоносителем называется среда, которая передает тепло от источника тепла к теплопотребляющим приборам систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. В системах теплоснабжения, применяемых в нашей стране для городов и жилых районов, в качестве теплоносителя используют воду. На промыш­ленных площадках, в промышленных районах для систем тепло­снабжения применяют воду и пар. Пар в основном применяется для силовых и технологических потребностей.

В последнее время начали применять и на промышленных предприятиях единый теплоноситель — воду, нагретую до разных температур, которую используют и при технологических процес­сах. Применение единого теплоносителя упрощает схему тепло­снабжения, ведет к уменьшению капитальных затрат и способст­вует качественной и дешевой эксплуатации.

К теплоносителям, применяемым в системах централизованно­го теплоснабжения, предъявляются санитарно-гигиенические, технико-экономические и эксплуатационные требования. Главнейшее санитарно-гигиеническое требование заключается в том, что любой теплоноситель не должен ухудшать в закрытых помещениях микроклиматических условий для находящихся в них людей, а в про­мышленных зданиях и для оборудования. Теплоноситель не должен обладать высокой температурой, так как это может вести к высокой температуре поверхностей нагревательных приборов и вызывать разложение пыли органического происхождения и не­приятно воздействовать на человеческий организм. Максимальная температура на поверхности нагревательных приборов не должна быть выше 95—105 °С в жилых и общественных зданиях; в про­мышленных зданиях допускается до 150 °С.

Технико-экономические требования к теплоносителю сводятся к тому, чтобы при применении того или иного теплоносителя стоимость тепловых сетей, по которым транспортируется теплоноситель, была наименьшей, а также малой была масса нагревательных приборов и обеспечен наименьший расход топлива для нагревания помещений.

Эксплуатационные требования заключаются в том, чтобы теплоноситель обладал качествами, позволяющими проводить центральную (из одного места, например котельной) регулировку тепловой отдачи систем теплопотребления. Необходимость изменять расходы тепла в системах отопления и вентиляции вызван, переменными температурами наружного воздуха. Эксплуатационным показателем теплоносителя считается также срок службы отопительно-вентиляционных систем при применении того или иного теплоносителя.

Если сравнить по перечисленным основным показателям воду и пар, можно отметить следующие их преимущества.

Преимущества воды: сравнительно низкая температура воды и поверхности нагревательных приборов; возможность транспортирования воды на большие расстояния без значительного уменьшения ее теплового потенциала; возможность центрального регулирования тепловой отдачи систем теплопотребления; простота присоединений водяных систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения к тепловым сетям; сохранение конденсата греющего пара на ТЭЦ или в районных котельных; большой срок службы I систем отопления и вентиляции.

Преимущества пара: возможность применения пара не только для тепловых потребителей, но также для силовых и технологических нужд; быстрый прогрев и быстрое охлаждение систем парового отопления, что представляет собой ценность для помещения с периодическим обогревом; пар низкого давления (обычно применяемый в системах отопления зданий) имеет малую объемную массу (примерно в 1650 раз меньше объемной массы воды); это обстоятельство в паровых системах отопления позволяет не учитывать гидростатическое давление и применять пар в качестве теплоносителя в многоэтажных зданиях; паровые системы теплоснабжения по тем же соображениям могут применяться при самом неблагоприятном рельефе местности теплоснабжаемого района; более низкая первоначальная стоимость паровых систем ввиду меньшей поверхности нагревательных приборов и меньших диаметров трубопроводов; простота начальной регулировки вследствие самораспределения пара; отсутствие расхода энергии на транспортирование пара.

К недостаткам пара, кроме перечисленных преимуществ воды, можно отнести дополнительно: повышенные потери тепла паропроводами из-за более высокой температуры пара; рок службы паровых систем отопления значительно меньше, чем водяных, из-за более интенсивной коррозии внутренней поверхности конденсатопроводов.

Несмотря на некоторые преимущества пара как теплоносителя, его применяют для систем отопления значительно реже воды и то лишь для тех помещений, в которых длительно не находятся люди. Строительными нормами и правилами паровое отопление допускается применять в торговых помещениях, банях, прачечных, кинотеатрах, в помещениях промышленных зданий. В жилых зданиях паровые системы не применяют.

В системах воздушного отопления и вентиляции зданий, где нет непосредственного соприкосновения пара с воздухом помещений, его применение в качестве первичного (нагревающего воздух) теплоносителя разрешается. Пар также можно использовать для нагревания водопроводной воды в системах горячего водоснабжения.

В зависимости от принятого вида тепло носителя централизованные системы теплоснабжения различают водяные, паровые и комбинированные.

Централизованные системы малых населенных мест различают от поселковых котельных иТЭЦ. Система теплоснабжения; отТЭЦ называется теплофикацией.

В первом случае вырабатывается только один вид энергии — тепловая, для выработки которой топливо сжигается в топке котла. В качестве теплоносителя применяют воду или пар.

Во втором случае, т. е. на теплоэлектроцентралях, вырабатывают одновременно два вида энергии: электрическую и тепловую. На базе комбинированной выработки тепловой, и электрической энергии развивается теплофикация.

Теплофикация является наиболее технически совершенным и экономически целесообразным видом теплоснабжения городов, рабочих поселков икрупных сельских населенных мест. Она обладает тем преимуществом, что для целей теплоснабжения расходуется в основном пар, отработавший в паровой турбине, т. е. уже совершивший определенную полезную работу. В поселковой же котельной теплоноситель специально вырабатывается, только для целей теплоснабжения.

На этой схеме теплоноситель подготовляется и специальной котельной, а затем по наружным теплопроводам поступает из системы отопления отдельных зданий, и местные нагревательные приборы систем вентиляции и горячего водо­снабжения жилищно-коммунального хозяйства и для технологических процессов предприятий по переработке сельскохозяйственных продуктов. Из местных нагревательных приборов теплоноситель возвращается по обратному наружному тепло­проводу в котельную для повторного нагревания. Цирку­ляция воды в системе производится при помощи насо­са, установленного в тепло­вом центре.

Тепломощность современных поселковых котельных доходит до 25 Гкал/ч и лишь в отдельных случаях может быть больше. При больших тепловых нагрузках и отсутствии источников электроснабжения целесообразнее применять ТЭЦ. По сравнению с котельными ТЭЦ затрачивает для целей теплоснабжения в два-три раза меньше топлива. Системы от поселковых котельных различают водяные и паровые.

Водяные системы различают по числу теплопроводов, переда­ющих воду в одном направлении, — одно-, двух-, трех-, четырех-и многотрубные.

Однотрубная система может быть применена в том случае, если теплоноситель полностью используется у потребителей и не должен возвращаться в районную котельную или на ТЭЦ. Примером такой системы может служить централизованное снабже­ние горячей водой на бытовые цели (горячее водоснабжение).

Двухтрубные системы с тепловой сетью, состоящей из двух теплопроводов — горячего и обратного, являются самыми распространенными. В этом случае по горячему теплопроводу вода по­дается к потребителям, а по обратной линии от потребителей охлажденная вода подается на ТЭЦ или в районную котельную.

Соединение двухтрубной системы теплоснабжения на нужды отопления и вентиляции с однотрубной системой горячего водо­снабжения приводит к трехтрубной системе теплоснабжения.

Если система горячего водоснабжения имеет также два теплопровода, причем второй применяется как вспомогательный для создания циркуляции с целью устранения остывания воды при малом водоразборе, вся система теплоснабжения вместе с двумя теплопроводами на отопление и вентиляцию будет называться четырехтрубной.

Трех- или четырехтрубные системы применяются в промышлен­ных районах, где рациональней в ряде случае выделить горячее водоснабжение и технологические установки на третью трубу, так как источником теплоснабжения для горячего водоснабжения и технологии могут быть отдельные бойлерные группы или утилиза­ционные установки по использованию отбросного тепла. Четырех­трубные водяные системы широко применяются также в город­ских системах теплоснабжения с центральными тепловыми пунктами (ДТП), на которых устанавливаются подогреватели горячего водоснабжения на группу жилых зданий. До ЦТП от источника тепла предусматривается двухтрубная тепловая сеть, а после ЦТП до зданий — четырехтрубная система (два теплопро­вода на отопление и вентиляцию, а два дополнительных — на горя­чее водоснабжение).

Водяные системы теплоснабжения по способу присоединения систем горячего водоснабжения разделяются на две группы: за­крытые и открытые.

Водяные системы по способу отпуска тепла потребителям бывают закрытые и открытые.

В закрытых системах во всех потребительских установках отопительно-вентиляционной, горячего водоснабжения вода выполняет только греющие функции, а не расходуется из трубопро­водов и полностью возвращается к источнику теплоснабжения. Таким образом, в этих системах количество воды, циркулирую­щей в тепловой сети, остается постоянным.

В открытых системах потребителями используется не только тепло, подводимое теплоносителем, но и сам теплоноситель. В них предусматривается разбор воды для горячего водоснабжения и технологических процессов непосредственно из тепловых сетей поселковых котельных или ТЭЦ.

Закрытые системы. Вода, нагретая до требуемой температуры в котлах поступает по подающему наружному теплопроводу тепловой сети. Циркуляция осуществляется с помощью сетевого насоса, который направляет воду через котлы к потребителям тепла. Горячая вода, прошедшая через систему потребителей, отдает часть своего тепла водопроводной воде в водоподогревательных установках горячего водоснабжения, воздуху помещения.

Открытые системы. В них отсутствуют водонагреватели горячего водоснабжения и местные установки водоподготовки водоподготовки, а вода из тепловых сетей поступает непосред­ственно в приборы потребителей тепла и горячей воды. Величины давлений в приборах зависят от давлений в тепловой сети. Такая схема называется зависимой. Она применяется в тех случаях, когда уровень давлений в тепловой сети не превосходит допус­каемых для нагревательных приборов местных систем.

Паровые системы теплоснабжения Паровые централизованные системы теплоснабжения применяют, как правило, в промышленных районах. В городах эти системы теплоснабжения рационально применять при особенно неблагоприятном рельефе местности (большая раз­ность геодезических отметок, наличие оврагов и др.), с использо­ванием на тепловых пунктах пароводяных подогревателей для отопления и горячего водоснабжения. В ряде случаев паровые си­стемы теплоснабжения в городах применяют и при спокойном рельефе местности (с технико-экономическим обоснованием).

Паровые системы могут быть с возвратом конденсата и без возврата конденсата.

На промышленных предприятиях широко используют паровую систему с возвратом конденсата. Пар от ТЭЦ или районной котельной поступает по паропроводу к потребителям тепла. Конденсат от потребителей тепла возвращается по конденсатопроводу на ТЭЦ. Конденсат возвращается под давлением конденсатных насосов, установленных у абонентов (или у каждого, а чаще на группу абонентов). Пар из паропровода поступает в нагревательные приборы, в которых отдает скрытую теплоту парообразования и конденсируется. Конденсат проходит конденсатоотводчик и собирается в бак, из которого конденсатным насосомперекачивается по конденсатопроводу к источнику тепла.

Дата добавления: 2013-12-13