Что значит закрытая система теплоснабжения. Системы теплоснабжения. Классификация систем теплоснабжения

Что это такое — открытая система теплоснабжения, и чем она отличается от закрытой? Как реализуется такая схема? Насколько она выгодна потребителю? Давайте попробуем разобраться.

Всем здравствуйте

Давайте начнем с представления участников и выясним, чем отличаются открытая и закрытая системы:

В первом случае вода для нужд горячего водоснабжения отбирается из системы отопления;

Открытыми бывают только системы ЦО, питающиеся от теплоэлектроцентралей или котельных. В автономной системе отопления ГВС может использовать тот же источник тепла (примеры — двухконтурный котел или бойлер косвенного нагрева), но вода для нагрева всегда берется из системы ХВС.

Во втором случае отопительный контур является замкнутым, и весь объем проходящего через него теплоносителя возвращается на рециркуляцию в котельную или ТЭЦ.

Реализация

Закрытая

Как реализована типичная закрытая система теплоснабжения в многоквартирном доме?

За доставку теплоносителя к дому отвечает теплотрасса — две теплоизолированные магистрали (подающая и обратная), соединяющие котельную или ТЭЦ с потребителями.

У каждого отвода от трассы на дом или группу домов обустраивается тепловая камера с отсекающими задвижками, сбросниками и кранами для контрольных замеров температуры и давления.

Внутри дома за раздачу тепла потребителям отвечают:

Элеваторный узел (тепловой пункт);

В доме может быть несколько тепловых пунктов. Их количество определяется главным образом линейными размерами дома: при большом количестве квартир и подъездов создавать один контур большой протяженности невыгодно из-за его высокого гидравлического сопротивления и сопутствующей потери напора.

Розливы подачи и обратки (горизонтальные трубопроводы, соединяющие стояки с элеваторным узлом);
Стояки, распределяющие теплоноситель по отдельным отопительным приборам.

Теперь — подробнее о каждом элементе.

Сердце элеваторного узла — так называемый водоструйный элеватор. Он выглядит как чугунный или (реже) стальной тройник с фланцами для присоединения к подачи и обратки. Внутри элеватора расположено сопло, которое обеспечивает дозированную подачу воды с подачи и ее смешение с направляющимся на рециркуляцию теплоносителем из обратного трубопровода.

Зачем это нужно?

Рециркуляция воды обратки позволяет:

Увеличить объем теплоносителя, проходящего через систему отопления за единицу времени, при минимальном расходе воды из подающей нитки теплотрассы;
Сделать более равномерным нагрев отопительных приборов в начале и в конце контура.

Как работает элеватор?

Его принцип работы основан на законе Бернулли, утверждающем, что гидростатическое давление в потоке жидкости или газа обратно пропорционально скорости потока. Давление воды на подаче превышает давление на обратке на 2-3 атмосферы. А вот после сопла создается область разрежения, которая затягивает часть теплоносителя из обратного трубопровода через подсос.

Перепад давлений между смесью (водой после элеватора) и обраткой составляет не более 0,2 кгс/см2.

В экстремально сильные холода для поддержания соответствующей санитарным нормам температуры в квартирах иногда практикуется работа элеватора без сопла. Подсос глушится установленным на фланец стальным блином с парой резиновых прокладок.

Переток теплоносителя из подачи в обратку ограничивается регулировкой входной задвижки на обратном трубопроводе: она полностью закрывается, а затем приоткрывается с непрерывным контролем перепада давлений по манометру.

Если просто прикрыть задвижку, ее щечки позже могут сползти по штоку и полностью перекрыть канал внутри корпуса. Последствия остановки циркуляции в сильные холода не заставят себя ждать: в течение первой пары часов будет разморожено подъездное отопление, затем последуют аварии в квартирах.

Элеватору нужна обвязка.

В ее состав входят:

Входные и домовые задвижки (две на входе в элеваторный узел и две на границе между ним и собственно отопительным контуром);

Грязевики (как минимум один грязевик на подаче, перед элеватором);
Контрольные вентиля для замера давления системы теплоснабжения;

В них должны стационарно устанавливаться манометры, но из-за массовых краж представители Теплосетей и жилищных организаций часто вынуждены снимать приборы.

Масляные карманы для замера температуры;
Сбросники после домовых задвижек, отсекающих контур от элеваторного узла (опционально — с патрубками, отводящими воду в канализацию). Они нужны для сброса системы отопления и для ее перепускания при запуске: если открыть одну из домовых задвижек и сброс на второй нитке, большая часть воздуха вылетит через сброс.

Розлив отопления прокладывается по периметру дома.

Он может быть смонтирован одним из двух способов:

Так называемый верхний розлив подразумевает разводку подачи по чердаку. Розлив обратки находится в подвале. Соединяющие их стояки отключаются в двух местах — внизу и вверху;

Эта схема усложняет отключение отдельного стояка, зато упрощает запуск сброшенной системы. Для того, чтобы началась циркуляция в контуре, достаточно заполнить его и стравить воздух через единственный воздушник, установленный на расположенном в верхней точке розлива подачи расширительном баке.

В случае нижнего розлива и обратный, и подающий трубопроводы разводятся по подвалу или техническому подполу. Стояки подключаются к ним поочередно; каждая пара стояков на верхнем этаже соединяется горизонтальной перемычкой, обеспечивающей циркуляцию.

Здесь обратная картина: отключить пару стояков несколько проще, но при запуске сброшенного контура нужно стравить воздух из каждой перемычки. Если обитателей верхних квартир хронически нет дома, запуск стояка может вылиться в серьезную проблему.

Стояки и подводки обеспечивают присоединение отопительных приборов. Типичный номинальный диаметр стояка отопления — 20 — 25 мм, подводки — 15-20. Подводки к приборам соединяются перемычками, обеспечивающими работу стояка при прикрытой запорно-дросселирующей арматуре на них.

Открытая

Отличие открытой схемы от закрытой — только в том, что в элеваторном узле есть врезки ГВС.

В домах, построенных до середины 70-х, подключение горячей воды реализовано предельно просто: розлив ГВС подключен к подаче и обратке между входными задвижками и . На врезках устанавливаются задвижки или вентиля; в каждый момент времени открыта только одна из врезок — либо подача, либо обратка.

Зачем нужны две независимые врезки?

Дело в том, что в пик холодов температура подающей нитки теплотрассы на выходе из ТЭЦ может достигать 150С. Вода не закипает только благодаря избыточному давлению. Подав воду непосредственно из тепловой сети потребителям, легко получить массу несчастных случаев и бытовых травм.

На обратном трубопроводе в это же время температура воды составляет вполне приемлемые 70 градусов.

Летом — другая картина: перепад давлений в трассе отсутствует или минимален; температура обратки мало отличается от температуры окружающего воздуха. Нужды ГВС обеспечиваются только подачей.

Такая схема предельно проста в обслуживании, но имеет пару серьезных недостатков:

В отсутствие водоразбора вода в трубах остывает. Соответственно, по утрам ее приходится долго сливать. Это как минимум неудобно, а при наличии водосчетчика на ГВС — и вовсе не комильфо;
Подключенные в разрыв подводки горячей воды полотенцесушители нагреваются лишь тогда, когда вы расходуете горячую воду. Большую часть времени ванная комната простаивает без обогрева.

В жилых зданиях новых проектов эти проблемы успешно решены небольшой модернизацией схемы подключения ГВС к элеваторному узлу:

И на подаче, и на обратке между входными задвижками и элеватором сделаны две врезки ГВС;
На фланце между врезками на каждой нитке установлена подпорная шайба — стальной блин с отверстием на 1 мм большего по сравнению с соплом элеватора диаметра;
По дому разведены два розлива ГВС;
Стояки подключаются к ним попеременно и соединяются на верхнем этаже или на чердаке перемычками — в точности как на отоплении с нижним розливом.

Схема соединения стояков могут заметно различаться. Например, возможна схема, при которой через каждую квартиру проходит два стояка с горячей водой — собственно ГВС и стояк с полотенцесушителями.

На фото — стояки ГВС и полотенцесушителей в подвале многоквартирного дома.

Нередко сушилки монтируются в разрыв стояка, а стояки соединяются по 3-4 штуки — группами, соответствующими количеству квартир на лестничной площадке.

В зависимости от сезона система ГВС может работать в одном из трех режимов:

Летом, вне отопительного сезона, вода циркулирует между подающим и обратным трубопроводами;
В нижней зоне температурного графика открыты две врезки на подаче. Перепад давлений между ними обеспечивается подпорной шайбой;
В сильные холода, когда подача нагревается свыше 90 градусов, ГВС включается из обратки в обратку. Перепад опять-таки создается подпорной шайбой.

Оценки

Какая схема лучше для потребителя?

Если основной критерий — качество воды, сомневаться не приходится. Нагрев бойлером или колонкой куда практичнее, чем подача ГВС из элеваторного узла. Дело в том, что сетевая вода позиционируется как техническая и предназначена только для хознужд, а вот в систему ХВС подается питьевая вода, соответствующая СанПиН 2.1.4.1074-01.

Еще один критерий оценки — цена кубометра воды. Давайте выполним своими руками несложный расчет — вычислим стоимость кубометра нагретой электрическим бойлером холодной воды и сравним его со стоимостью куба ГВС.

В качестве отправной точки я возьму тарифы, актуальные на начало 2017 года для Москвы:

Кубометр холодной воды без водоотведения стоит 30 рублей;
Куб горячей воды обходится в 160 рублей;
Киловатт-час электроэнергии по одноставочному тарифу — 5 рублей.

Несколько дополнительных условий:

Средняя температура ХВС на входе в дом составляет примерно 15 градусов;
Целевая температура ГВС — 70 градусов;
Для упрощения расчетов я пренебрегу теплопотерями бойлера через теплоизоляцию, приняв его КПД равным 100%;

Для нагрева кубометра воды на 1С необходимо 1,1631 киловатт-часа тепла.

На разогрев куба холодной воды до целевой температуры уйдет 1,1631 * (70 — 15) = 64 (с округлением) киловатт-часа электроэнергии;
С учетом стоимости ХВС и тарифов на электричество они обойдутся в 64*5+30=350 рублей, что в два с лишним раза больше стоимости кубометра горячей воды.

Инструкция очевидна: если вы хотите сэкономить на коммунальных услугах, использовать собственный электрический бойлер определенно не стоит.

Заключение

Надеюсь, что мне удалось ответить на все вопросы уважаемого читателя. Узнать больше о схемах отопления и водоснабжения вам поможет видео в этой статье. Жду ваших дополнений к ней. Успехов, камрады!

Тема 6 Системы теплоснабжения

Классификация систем теплоснабжения.

Тепловые схемы источников теплоты.

Водяные системы.

Паровые системы.

Воздушные системы.

Выбор теплоносителя и системы теплоснабжения.

Классификация систем теплоснабжения (СТ)

Системой теплоснабжения (СТ ) называется совокупность источников теплоты, устройств для транспорта теплоты (тепловых сетей) и потребителей теплоты.

Система теплоснабжения (СТ) состоит из следующих функциональных частей:

Источника производства тепловой энергии (котельная, ТЭЦ);

Транспортирующих устройств тепловой энергии к помещениям (тепловые сети);

Теплопотребляющих приборов, которые передают тепловую энергию потребителю (радиаторы отопления, калориферы).

Системы теплоснабжения (СТ) подразделяются на:

1. По месту выработки теплоты на:

централизованные и децентрализованные.

В децентрализованныхсистемах источник теплоты и теплоприемники потребителей совмещены в одном агрегате или находятся близко друг от друга, поэтому не требуется специальных устройств для транспорта теплоты (тепловой сети).

В централизованной системе теплоснабжения источник и потребители значительно удалены друг от друга, поэтому передача теплоты производится по тепловым сетям.

Системы децентрализованного теплоснабжения подразделяются на индивидуальные и местные .

В индивидуальных системах теплоснабжение каждого помещения обеспечивается от отдельного собственного источника (печное или поквартирное отопление).

В местных системах отопление всех помещений здания обеспечивается от отдельного общего источника (домовой котельной).

Централизованное теплоснабжение можно подразделить:

- на групповое - теплоснабжение от одного источника группы зданий;

- районное - теплоснабжение от одного источника района города;

- городское - теплоснабжение от одного источника нескольких районов города или даже города в целом;

- межгородское - теплоснабжение от одного источника нескольких городов.

2. по виду транспортируемого теплоносителя на :

паровые, водяные, газовые, воздушные;

3. По числу трубопроводов для переноса теплоносителя на:

- одно-, двух- и многотрубные ;

4. по способу присоединения систем горячего водоснабжения к тепловым сетямна:

-закрытые (вода на горячее водоснабжение забирается из водопровода и нагревается в теплообменнике сетевой водой);

-открытые (вода на горячее водоснабжение забирается непосредственно из тепловой сети).

5. по виду потребителя теплоты на:

- коммунально - бытовые и технологические.

6. по схемам присоединения установок отопления на:

-зависимые (теплоноситель, нагреваемый в теплогенераторе и транспортируемый по тепловым сетям, поступает непосредственно в теплопотребляющие приборы);

-независимые (теплоноситель, циркулирующий по тепловым сетям, в теплообменнике нагревает теплоноситель, циркулирующий в системе отопления.

Рисунок 6.1 –Схемы систем теплоснабжения

При выборе вида теплоносителя необходимо учитывать его санитарно-гигиенические, технико - экономические и эксплуатационные показатели.

Газы образуются при сгорании топлива, они имеют высокую температуру и энтальпию, однако транспортирование газов усложняет систему отопления и приводит к значительным тепловым потерям. С санитарно-гигиенической точки зрения при использовании газов трудно обеспечить допустимые температуры нагревательных элементов. Однако, будучи перемешаны в определенной пропорции с холодным воздухом, газы в виде теперь уже газо-воздушной смеси могут быть использованы в различных технологических установках.

Воздух - легкоподвижный теплоноситель, используется в системах воздушного отопления, позволяет довольно просто регулировать постоянную температуру в помещении. Однако, вследствие малой теплоемкости (примерно в 4 раза меньше воды) масса воздуха, нагревающего помещение должна быть значительной, что приводит к существенному увеличению габаритов каналов (трубопроводов, коробов) для его перемещения, росту гидравлических сопротивлений и расходу электроэнергии на транспортировку. Поэтому воздушное отопление на промышленных предприятиях осуществляется или совмещенным с системами вентиляции, или путем установки в цехах специальных отопительных установок (воздушных завес и т.п.).

Пар при конденсации в нагревательных устройствах (трубах, регистрах, панелях и т.п.) отдает значительное количество теплоты за счет высокой удельной теплоты преобразования. Поэтому масса пара при данной тепловой нагрузке уменьшается по сравнению с другими теплоносителями. Однако при использовании пара температура наружной поверхности нагревательных устройств будет выше 100°С, что приводит к возгонке пыли, осевшей на этих поверхностях, к выделению в помещениях вредных веществ и появлению неприятных запахов. Кроме того, паровые системы являются источниками шумов; диаметры паропроводов довольно значительны вследствие большого удельного объема пара.

Вода обладает высокой теплоемкостью и плотностью, что позволяет передавать большие количества теплоты на значительные расстояния при невысоких тепловых потерях и малых диаметрах трубопроводов. Температура поверхности водяных нагревательных устройств соответствует санитарно-гигиеническим требованиям. Однако перемещение воды сопряжено с большими затратами энергии.

Теплоснабжение – система подачи тепла в здания, для поддержания комфортных температур в помещениях в холодное время года. Системы снабжения теплом бывают централизованные и децентрализованные, зависимые и независимые открытые и закрытые. В этой статье представлено подробное объяснение принципов работы, а так же сравнение достоинств и недостатков закрытых и открытых систем теплоснабжения.

Система теплоснабжения состоит из следующих составляющих:

предприятие, вырабатывающее тепло (котельная, электростанция);
трубопроводы для транспортировки тепловой энергии (теплосети);
потребители тепла (радиаторы, установленные в помещениях).

Классификация систем теплоснабжения

Различают следующие виды схем теплоснабжения.

По количеству вырабатываемого тепла классифицируют централизованные и децентрализованные виды теплоснабжения. В централизованных системах один источник тепловой энергии снабжает несколько зданий. В децентрализованной системе, каждое здание или группа домов, отдельные помещения вырабатывают тепло самостоятельно.

Классификация децентрализованных типов теплоснабжения, подразделяет их на индивидуальные, когда каждая квартира отапливается самостоятельно и местные — где источник тепла обогревает весь многоквартирный дом.

По способу подключения к сетям классифицируют зависимые и независимые типы систем теплоснабжения. Зависимые – когда теплоноситель (жидкость или пар) нагревается в котельной и, проходя по трубопроводной сети, поступает в радиаторы отапливаемого помещения. Независимые – жидкость из теплосети, проходит через теплообменник и нагревает теплоноситель отопления дома (теплоноситель, который нагревается в котельной, не попадает в систему теплоснабжения дома).

По способу устройства горячего водоснабжения и нагрева воды различают открытые и закрытые виды подачи тепла.

Открытая система теплоснабжения

В открытой схеме теплоснабжения вода, нагреваемая на котельной, используется одновременно в горячем водоснабжении и в качестве теплоносителя отопительных приборов. Постоянный расход воды для нужд горячего водоснабжения приводит к необходимости регулярной подпитки теплосети. Из-за использования воды в горячем теплоснабжении её температура должна быть 65-70 градусов. Такая схема весьма устарела, она повсеместно использовалась в СССР.

Преимущества и недостатки открытого теплоснабжения

Преимущества открытого типа подачи теплоносителя:

минимум оборудования так, как не требуется применение теплообменников;
из-за того что температура воды ниже, потери при транспортировке по теплотрассам на большие расстояния меньше чем в закрытой системе.

Недостатки открытой схемы:

Грязная вода. Из-за большой протяжённости теплотрассы, поступающая в трубопроводы горячего водоснабжения жидкость, содержит большое количество грязи, ржавчины, которые она собирает по пути от котельной до потребителя. Из-за большой протяжённости трубопроводов теплоснабжения вода в кране может иметь неприятный запах и цвет и не соответствовать санитарным нормам. Установка же водоподготовительных устройств в каждом доме потребует существенных денежных затрат.

Высокая потребность в горячей воде в часы пик приводит к ощутимому падению давления в трубопроводах. Из-за чего вынуждает ресурсоснабжающие предприятия устанавливать дополнительные подкачивающие насосы и автоматику для контроля величины давления в системе. Иначе падение давления приведёт к меньшему количеству теплоносителя, проходящему через теплообогреватели в квартирах, и как следствие, снижению температуры воздуха в помещениях.

Высокие потери жидкости из тепловой системы вынуждают ставить на котельных, ТЭЦ и других производящих энергию предприятиях массивные установки для водоподготовки, которые очищают от солей и других примесей речную воду.

Отличия открытой и закрытой схемы водоснабжения

В закрытой системе, в отличие от открытой, используемая в качестве теплоносителя жидкость циркулирует по трубопроводам, не покидая их. Для горячего водоснабжения используется питьевая водопроводная вода, которая нагревается теплоносителем в специальных устройствах (теплообменниках), устанавливаемых в домах или центральных тепловых пунктах. В закрытых схемах температура воды в теплотрассе колеблется от 120 до 140 градусов, а потери жидкости отсутствуют или минимальны.

Плюсы закрытой схемы:

для горячего водоснабжения подключается чистая водопроводная вода, в отличие от открытой схемы, соответствующая всем санитарно-гигиеническим нормам без примесей и неприятных запахов;
нет необходимости устанавливать на теплоснабжающих предприятиях дополнительные насосы и приборы автоматического контроля параметров, так как давление в тепловой сети постоянное и не зависит от расхода горячей воды;
на котельных и других источниках теплоснабжения не нужно устанавливать дополнительные установки водоподготовки, потому что циркулирующая жидкость, уже обессоленна и содержит минимальное количество примесей;
энергосберегающий эффект, достигаемый за счёт регулировки нужной температуры подачи тепла на тепловых пунктах, выполняемый в автоматическом режиме.

К недостаткам этой системы отопления можно отнести дорогое оборудование и автоматику, необходимое для устройства пунктов обмена энергией, где регулируется температура нагрева водопроводной воды.

Второй недостаток это высокие температуры теплоносителей в магистральных теплотрассах и, как следствие, высокие потери тепла. Этот недостаток в сейчас потерял свою актуальность из-за применения технологии теплоизоляции труб пенополиуретаном, которая обеспечивает прочность изоляционного покрытия и эффективную защиту от тепловых потерь.

Использование тепловых пунктов

Для удешевления закрытой системы теплоснабжения на несколько домов или микрорайон устанавливают центральный тепловой пункт (ЦТП). ЦТП представляет собой помещение с теплообменниками, насосами и автоматическими устройствами для регулировки подачи воды. К этому зданию подводятся трубопроводы водоснабжения и тепловые сети.

Важно! Водопроводная вода проходит через теплообменники, и, нагреваясь, подаётся в круговую систему горячего водоснабжения, где циркулирует по контуру и по мере необходимости расходуется потребителями.

Использование ЦТП позволяет экономить расходы на строительство тепловых пунктов. Так как укрупнение теплообменной установки на несколько кварталов или микрорайон, уменьшает затраты на покупку и монтаж оборудования и автоматики, в сравнении с установкой теплового пункта в каждом доме.

Таковой является система, теплоноситель которой изолирован и работает исключительно по назначения. Он не участвует в водоснабжении прямо, а только косвенно, не отбирается потребителями из сети. Скажем так, «трансфер» тепла для систем отопления и для горячего снабжения проходит через теплообменники. Для этого, в теплопунктах зданий устанавливают сами теплообменники (подогреватели), насосы различной специализации, смесители, аппаратура для контроля и пр.

Список может меняться в зависимости от типа и мощности пункта. Центральный и индивидуальный тепловой пункты могут иметь различную степень автоматизации, системы могут быть многоступенчатыми и иметь в своём составе несколько пунктов на пути, от ТЭЦ к потребителям. Стандартно, при закрытом теплоснабжении, теплопункт имеет два контура, обеспечивающих передачу теплоты системе отопления и системе водоснабжения. Каждый контур оборудован теплообменником соответствующего типа, пластинчатым, многоходовым, пр. индивидуально определяет проект.

Жидкость или антифриз, передающие теплоту, от теплоприготовительной установки, вторичным сетям, имеет неизменный объём и может лишь восполняться подпитывающей системой в случае потерь. Теплоноситель основной магистрали, должен проходить водоподготовку, для придания ему необходимых свойств, обеспечивающих безвредность для сетевых трубопроводов и теплообмена, как теплопунктов так и теплоприготовительных мощностей.

Эффективность теплоносителя

Цикл проходимый носителем тепла немногим сложнее, чем в открытом механизме. Охлаждённый теплоноситель, по возвратной магистрали поступает к теплофикационным подогревателям или котельным, где принимает температуру от горячего, технологического пара турбин, конденсата или нагревается в котле. Потери, если таковые имеются, восполняются подпиточной жидкостью, благодаря регулятору. Устройство всегда поддерживает заданное давление, удерживая его статическое значение. Если тепло получают от ТЭЦ, теплоноситель нагревается от пара, имеющего температуру 120° – 140°С.

Температура зависит от давления и отбор обычно производится из цилиндров среднего давления. Часто теплофикационный отбор на установке всего один. Отводимый пар имеет давление 0.12 – 0.25 МПа, которое повышают (при регулируемом отборе) при сезонном похолодании или расходе пара на аэрацию. При похолодании жидкость может догреваться пиковым котлом. Аэратор может быть подсоединён к одному из отборов турбины, а в питательный бак поступает химически очищенная, подготовленная вода. Отводимое для потребителей тепло, получаемое от паровых конденсатов и пара, регулируют качественно, то есть при постоянном объёме носителя регулируют только температуру.

По сетевому трубопроводу, теплоноситель поступает в теплопункт, где контуры отопления формируют требуемую температуру. Контур водоснабжения, делает это с помощью циркуляционной линии и насоса, получив подогретую теплообменником воду и подмешивая её к водопроводной и остывающей в трубах воде. Отопительный же имеет свою регулирующую арматуру, позволяющую качественно влиять на отбор тепла. Закрытая система предполагает независимое регулирование отбора тепла.

Однако такая схема не обладает достаточной гибкостью и должна иметь производительный трубопровод. В целях снижения вложений в теплосеть, организовывают связанное регулирование, при котором регулятор расхода водоснабжения определяет баланс в сторону одного из контуров. В результате, потребность в нагреве компенсируется из отопительного контура.

Недостаток подобной балансировки, несколько плавающая температура обогреваемых помещений. Нормативы допускают колебания температуры в пределах 1 – 1.5°С, что обычно происходит, пока максимальный расход на воду не превысит 0.6 расчётного, на отопление. Как и в открытой системе теплоснабжения, возможно применение совмещённого качественного регулирования подачи теплоты. Когда расход теплоносителя и сами теплопроводные сети рассчитываются на нагрузку отопительной и вентиляционной системы, увеличивая температуру носителя, для компенсации потребности горячего снабжения. В подобном случае, тепловая инерция зданий, выполняет роль теплоаккумуляторов, выравнивая колебания температур, вызванные неравномерным отбором тепла из связанной системы.

Преимущества

К сожалению, на постсоветском пространстве теплоснабжение подавляющего большинства потребителей до сих пор организовано по старой, открытой схеме. Закрытая схема сулит значительный выигрыш по многим параметрам. Именно поэтому, переход на закрытое теплоснабжение, в масштабе страны может принести серьёзные экономические выгоды. К примеру в России, на государственном уровне, переход на более экономный вариант, стал частью энергосберегающей программы на будущее.

Отказ от старой схемы принесёт сокращение потерь тепла, за счёт возможности точной регулировки потребления. Каждый теплопункт имеет возможность тонко регулировать потребление тепла абонентами.

Нагревательное оборудование работающее в изолированном режиме закрытой системы, гораздо меньше подвержено воздействию привносимых открытой сетью факторов. Следствие этого, продленный ресурс котлов, теплоприготовительных установок и промежуточных коммуникаций.

Она не требует повышенной устойчивости к высокому давлению, на всём протяжении теплопроводящих магистралей, это значительно снижает аварийность трубопроводов по причине порывов давлением. В свою очередь – это снижает потери тепла при утечках. Как результат, экономия, стабильность и качество обеспечения теплом и горячей водой, компенсируют недостатки системы. А они тоже есть. Процедуры невозможно провести централизованно. Каждый отдельный замкнутый контур требует своего обслуживания. Будь то турбины, контуры абонентов или промежуточная магистраль.

Каждый теплопункт – отдельная единица, для осуществления водоподготовки. Скорее всего, при модернизации схемы из открытой в закрытую, в большинстве случаев придётся увеличить площадь, необходимую под установку оснастки ИТП, а также реорганизация электроснабжения. Помимо этого, существенно возрастает потребление холодного на снабжение здания, поскольку именно она идёт на подогрев в теплообменники и далее потребителю, при независимом подключении горячего. Это неизменно повлечёт переустройство водопровода, ради перехода на закрытую схему горячего.

Глобальное введение независимого присоединения горячего оснащения к тепловым сетям, повлечёт изрядное повышение нагрузки на внешние сети холодного водоснабжения, поскольку придётся питать потребителей увеличенными объёмами, необходимыми для горячего водоснабжения, которые сейчас даются по тепловым сетям. Для многих населённых пунктов это станет серьёзным препятствием на пути модернизации. Дополнительное оснащение насосными установками в горячем снабжении и циркуляционных установках, в механизмах отопления зданий вызовет дополнительную нагрузку на электрические сети и без их реконструкции тоже не обойтись.

Различают два вида теплоснабжения - централизованное и децентрализованное. При децентрализованном теплоснабжении источник и потребитель тепла находятся близко друг от друга. Тепловая сеть отсутствует. Децентрализованное теплоснабжение разделяют на местное (теплоснабжение от местной котельной) и индивидуальное (печное, теплоснабжение от котлов в квартирах).

В зависимости от степени централизации системы централизованного теплоснабжения (ЦТС) можно разделить на четыре группы:

1. групповое теплоснабжение (ТС) группы зданий;

2. районное - ТС городского района;

3. городское - ТС города;

4. межгородское - ТС нескольких городов.

Процесс ЦТС состоит из трех операций - подготовка теплоносителя (ТН), транспорт ТН и использование ТН.

Подготовка ТН осуществляется на теплоприготовительных установках ТЭЦ и котельных. Транспорт ТН осуществляется по тепловым сетям. Использование ТН осуществляется на теплоиспользующих установках потребителей.

Комплекс установок, предназначенных для подготовки, транспорта и использования теплоносителя называется системой централизованного теплоснабжения.

Различают две основные категории потребления тепла:

Для создания комфортных условий труда и быта (коммунально-бытовая нагрузка). Сюда относят потребление воды на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение (ГВС), кондиционирование;

Для выпуска продукции заданного качества (технологическая нагрузка).

По уровню температуры тепло подразделяется на :

Низкопотенциальное, с температурой до 150 0 С;

Среднепотенциальное, с температурой от 150 0 С до 400 0 С;

Высокопотенциальное, с температурой выше 400 0 С.

относится к низкопотенциальным процессам. Максимальная температура в тепловых сетях не превышает 150 0 С (в прямом трубопроводе), минимальная - 70 0 С (в обратном). Для покрытия технологической нагрузки как правило применяется водяной пар с давлением до 1,4 МПа.

В качестве источников тепла применяются теплоподготовительные установки ТЭЦ и котельных. На ТЭЦ осуществляется комбинированная выработка тепла и электроэнергии на основе теплофикационного цикла. Раздельная выработка тепла и электроэнергии осуществляется в котельных и на конденсационных электростанциях. При комбинированной выработке суммарный расход топлива ниже, чем при раздельной.

Весь комплекс оборудования ис-точника теплоснабжения, тепловых сетей и абонентских установок на-зывается системой централи-зованного теплоснабже-ния.

Системы теплоснабжения клас-сифицируются по типу источника теплоты (или способу приготовле-ния теплоты), роду теплоносителя, способу подачи воды на горячее водоснабжение, числу трубопрово-дов тепловой сети, способу обеспе-чения потребителей, степени цент-рализации.

По типу источника теплоты раз-личают три вида теплоснабжения:

Централизованное теплоснабже-ние от ТЭЦ, называемое тепло-фикацией;

Централизованное теплоснабже-ние от районных или промышлен-ных котельных;

Децентрализованное теплоснаб-жение от местных котельных или индивидуальных отопительных аг-регатов.

По сравнению с централизован-ным теплоснабжением от котель-ных теплофикация имеет ряд пре-имуществ, которые выражаются в экономии топлива за счет комбини-рованной выработки тепловой и электрической энергии на ТЭЦ; в возможности широкого использова-ния местного низкосортного топли-ва, сжигание которого в котельных затруднительно; в улучшении сани-тарных условий и чистоты воздуш-ного бассейна городов и промыш-ленных районов благодаря концент-рации сжигания топлива в неболь-шом количестве пунктов, размещен-ных, как правило, на значительном расстоянии от жилых кварталов, и более рациональному использова-нию современных методов очистки дымовых газов от вредных при-месей.

По роду теплоносителя системы теплоснабжения разделяются на водяные и паровые. Паровые системы распространены в основ-ном на промышленных предприя-тиях, а водяные системы применя-ются для теплоснабжения жилищ-но-коммунального хозяйства и не-которых производственных потреби-телей. Объясняется это рядом пре-имуществ воды как теплоносителя по сравнению с паром: возмож-ностью центрального качественного регулирования тепловой нагрузки, меньшими энергетическими потеря-ми при транспортировке и большей дальностью теплоснабжения, отсут-ствием потерь конденсата греюще-го пара, большей комбинированной выработкой энергии на ТЭЦ, повы-шенной аккумулирующей способ-ностью.

По способу подачи воды на го-рячее водоснабжение водяные си-стемы делятся на закрытые и открытые.

В закрытых системах се-тевая вода используется только как теплоноситель и из системы не отбирается. В местные установки горячего водоснабжения поступает вода из питьевого водопровода, на-гретая в специальных водоводяных подогревателях за счет теплоты се-тевой воды.

В открытых системах се-тевая вода непосредственно посту-пает в местные установки горя-чего водоснабжения. При этом не требуются дополнительные тепло-обменники, что значительно упро-щает и удешевляет устройство або-нентского ввода. Однако потери воды в открытой системе резко возрастают (от 0,5—1 % до 20— 40 % общего расхода воды в систе-ме) и состав воды, подаваемой по-требителям, ухудшается из-за при-сутствия в ней продуктов коррозии и отсутствия биологической обра-ботки.

Достоинства закрытых систем теплоснабжения заключаются в том, что их применение обеспечи-вает стабильное качество горячей воды, поступающей в установки го-рячего водоснабжения, одинаковое с качеством водопроводной воды; гидравлическую изолированность воды, поступающей в установки го-рячего водоснабжения, от воды, циркулирующей в тепловой сети; простоту контроля герметичности системы по величине подпитки.

Основными недостатками закры-тых систем являются усложнение и удорожание оборудования и экс-плуатации абонентских вводов из-за установки водо-водяных подо-гревателей и коррозии местных установок горячего водоснабжения вследствие использования недеаэрированной воды.

Основные достоинства открытых систем теплоснабжения заключают-ся в возможности максимального использования низкопотенциальных источников теплоты для подогрева большого количества подпиточной воды. Поскольку в закрытых систе-мах подпитка не превышает 1 % расхода сетевой воды, возможность утилизации теплоты сбросной и продувочной воды на ТЭЦ с закры-той системой значительно ниже, чем в открытых системах. Кроме того, в местные установки горячего водоснабжения в открытых систе-мах поступает деаэрированная во-да, поэтому они меньше подвер-жены коррозии и более долго-вечны.

Недостатками открытых систем являются : необходимость устройст-ва на ТЭЦ мощной водоподготовки для подпитки тепловой сети, что удорожает станционную водоподготовку, особенно при повышенной жесткости исходной сырой воды; усложнение и увеличение объема санитарного контроля за системой; усложнение контроля герметичности системы (поскольку величина под-питки не характеризует плотность системы); нестабильность гидравли-ческого режима сети.

По числу трубопроводов разли-чают одно-, двух- и многотрубные системы. Причем для открытой си-стемы минимальное число трубо-проводов — один, а для закры-той— два. Самой простой и перс-пективной для транспортировки теплоты на большие расстояния яв-ляется однотрубная открытая си-стема теплоснабжения. Однако об-ласть применения таких систем ог-раничена в связи с тем, что ее реа-лизация возможна лишь при усло-вии равенства расхода воды, необ-ходимого для удовлетворения отопительно-вентиляционной нагруз-ки, расходу веды для горячего водоснабжения потребителей дан-ного района. Для большинства районов нашей страны расход воды на горячее водоснабжение значи-тельно меньше (в 3—4 раза) рас-хода сетевой воды на отопление и вентиляцию, поэтому в теплоснаб-жении городов преимущественное распространение получили двух-трубные системы. В двухтрубной системе тепловая сеть состоит из двух линий: подающей и обратной.

По способу обеспечения потре-бителей теплотой различают одно-
ступенчатые и многоступенчатые системы теплоснабжения. В одно-
ступенчатых системах потребители теплоты присоединяются к тепловым сетям непосредственно. Узлы присоединения потребителей к сети
называются абонентскими вводами или местными теп-ловыми пунктами (МТП). На абонентском вводе каждого здания устанавливаются подогреватели горячего водоснабжения, элеваторы, насосы, контрольно-измерительные приборы и регулирующая армату-ра для изменения параметров теп-лоносителя в местных системах по-требителей.

В многоступенчатых системах между источником теплоты и по-требителями размещаются цент-ральные тепловые пункты или под-станции (ЦТП), в которых пара-метры теплоносителя изменяются в зависимости от расходования теп-лоты местными потребителями. На ЦТП размещаются центральная по-догревательная установка горячего водоснабжения, центральная смеси-тельная установка сетевой воды, подкачивающие насосы холодной водопроводной воды, авторегулирующие и контрольно-измеритель-ные приборы. Применение много-ступенчатых систем с ЦТП позво-ляет снизить начальные затраты на сооружение подогревательной ус-тановки горячего водоснабжения, насосных установок и авторегулирующйх устройств благодаря уве-личению их единичной мощности и сокращению числа элементов обо-рудования.

Оптимальная расчетная произ-водительность ЦТП зависит от планировки района, режима работы потребителей и определяется на ос-нове технико-экономических расче-тов.

По степени централизации теп-лоснабжение можно разделить на групповое — теплоснабжение группы зданий, районные - теплоснабжение нескольких групп зданий, городское - теплоснабжение нескольких районов, межгородское - теплоснабжение нескольких городов.

Устройство и конструкции тепловых сетей.

Основными элементами тепловых сетей являются трубопровод, состоящий из стальных труб, соединенных между собой с помощью сварки; изоляционная конструкция, воспринимающая вес трубопровода и усилия, возникающая при его эксплуатации.

Трубы являются ответственными элементами трубопроводов и должны отвечать следующим требованием:

Достаточная прочность и герметичность при максимальных значениях давления и температуры теплоносителя,

Низкий коэффициент температурных деформации,

Обеспечивающий небольшие термические напряжение при переменном тепловом режиме тепловой сети,

Малая шероховатость внутренней поверхности,

Антикорозинная стойкость,

Высокая термическая сопротивление стенок трубы,

Способствующее сохранению теплоты и температуры теплоносителя,

Неизменность свойств материала при длительном воздействий высоких температур и давлений, простота монтажа,

Надежность соединения труб и др.

Имеющейся стальные трубы не удовлетворяют в полной мере всем предъявлемым требованиям, однако их механические свойства, простота, надежность и герметичность соединений (сваркой) обеспечили им преимущественное применение в тепловых сетях.

Трубы для тепловых сетей изготавливаются в основном из сталей марок Ст2сп, Ст3сп, 10, 20, 10Г2С1, 15ГС, 16ГС.

В тепловых сетях применяются бесшовные горячекатаные и электросварные. Бесшовные горячекатаные трубы выпускаются с наружными диаметрами 32 - 426мм. Бесшовные горячекатаные электросварные трубы используется при всех способах прокладки сетей. Электросварные трубы используются при всех способах прокладки сетей. Электросварные со спиральным швом рекомендуются к использованию при канальных и надземных прокладках сетей.

Опоры . При сооружений тепловых сетей применяются опоры двух типов: свободные и неподвижные. Свободные опоры воспринимают вес теплопровода и обеспечивают его свободное перемещение при температурных деформациях. Неподвижные опоры предназначены для закрепления трубопровода в характерных точках сети и воспринимают усилия, возникающие в месте фиксации как в радиальном, так и в осевом направлениях под действием веса, температурных деформаций и внутреннего давления.

Компенсаторы . Компенсация температурных деформации в трубопроводах производится специальными устройствами, называемыми компенсаторами. По принципу действия они разделяются на две группы:

Компенсаторы радиальные или гибкие, воспринимающие удлинения теплопровода изгибом или кручением криволинейных участков труб или изгибом специальных эластичных вставок различной формы;

Компенсаторы осевые, в которых удлинение воспринимаются телескопическим перемещением труб или сжатием пружинных вставок.

Наиболее широкое применение в практике имеют гибкие компенсаторы различной конфигурации, выполненные из самого трубопровода (П - и -S-образные, лирообразные со складками и без них и т.д.). Простота устройства, надежность, отсутствия необходимости в обслуживании, разгруженность неподвижных опор - достоинство этих компенсаторов.

К недостаткам гибких компенсаторов относятся: повышенное гидравлическое сопротивление, увеличенный расход труб, поперечное перемещение деформируемых участках, требующее увеличение ширины непроходных каналов и затрудняющее применение засыпных изоляций, бесканальных трубопроводов, а так же большие габариты, затрудняющие их применение в городах при насыщенности трассы городскими подземными коммуникациями.

Осевые компенсаторы выполняются скользящего типа (сальниковые) и упругими (линзовые компенсаторы).

Сальниковый компенсатор изготавливается из стандартных труб и состоит из корпуса, стакана и уплотнение. При удлинений трубопровода стакан вдвигается в полость корпуса. Герметичность скользящего соединения корпуса и стакана создается сальниковой набивкой, которая выполняется из прографиченного асбестового шнура, пропитанного маслом. Со временем набивка истирается и теряет упругость, поэтому требуется периодическая подтяжка сальника и замена набивки. От этого недостатка свободны линзовые компенсаторы, изготавливаемые из листовой стали. Линзовые компенсаторы сварного типа находят основное применение на трубопроводах низкого давления (до 0,4-0,5 МПа).

Конструктивное выполнение элементов трубопровода зависит так же от способа его прокладки, который выбирается на основании технико-экономического сравнения возможных вариантов.