Индивидуальный тепловой пункт предназначен для экономии тепла, регулирования параметров снабжения. Это комплекс, располагающийся в отдельном помещении. Может эксплуатироваться в частном или многоквартирном доме. ИТП (индивидуальный тепловой пункт), что это такое, как устроен и функционирует, рассмотрим подробнее.

ИТП: задачи, функции, назначение

По определению ИТП — тепловой пункт, обогревающий здания полностью или отчасти. Комплекс получает энергию из сети (ЦТП, центрального теплового пункта или котельной) и распределяет ее до потребителей:

• ГВС (горячего водоснабжения);
• отопления;
• вентиляции.

При этом имеется возможность регуляции, так как режим обогрева в жилой комнате, подвале, на складе, отличается. На ИТП возлагаются следующие основные задачи.

• Учет расхода тепла.
• Защита от аварий, контроль за параметрами для безопасности.
• Отключение системы потребления.
• Равномерное распределение тепла.
• Регулировка характеристик, управление температурными и другими параметрами.
• Преобразование теплоносителя.

Для установки ИТП здания модернизируются, что обходится недешево, но несет в себе выгоды. Пункт располагают в отдельном техническом или подвальном помещении, пристройке к дому или отдельно расположенном рядом сооружении.

Преимущества наличия ИТП

Значительные расходы на создание ИТП допускаются в связи с преимуществами, которые следуют из наличия пункта в здании.

• Экономичность (по потреблению — на 30%).
• Снижение затрат на эксплуатацию до 60%.
• Расход тепла контролируется и учитывается.
• Оптимизация режимов снижает потери до 15%. Учитывается время суток, выходные дни, погода.
• Тепло распределяется соответственно условиям потребления.
• Расход можно регулировать.
• Вид теплоносителя подлежит изменению в случае необходимости.
• Низкая аварийность, высокая безопасность эксплуатации.
• Полная автоматизация процесса.
• Бесшумность.
• Компактность, зависимость габаритов от нагрузки. Пункт можно разместить в подвале.
• Обслуживание тепловых пунктов не требует многочисленного персонала.
• Обеспечивает комфорт.
• Оборудование комплектуется под заказ.

Управляемый расход тепла, возможность влияния на показатели привлекает в плане экономии, рационального расхода ресурса. Поэтому считается, что затраты окупаются в приемлемый период.

Виды ТП

Различие ТП — в количестве и видах систем потребления. Особенности типа потребителя предопределяют схему и характеристики требуемого оборудования. Отличается способ монтажа и расстановки комплекса в помещении. Выделяют следующие виды.

• ИТП для единственного здания или его части, расположенный в подвале, техническом помещении или рядом стоящем сооружении.
• ЦТП — центральный ТП обслуживает группу зданий или объектов. Располагается в одном из подвалов или отдельном сооружении.
• БТП — блочный тепловой пункт. Включает один или несколько блоков, изготовленных и поставленных на производстве. Отличается компактным монтажом, применяется для экономии места. Может выполнять функцию ИТП или ЦТП.

Принцип работы

Схема конструкции зависит от источника энергии и специфики потребления. Наиболее популярная — независимая, для закрытой системы ГВС. Принцип работы ИТП следующий.

1. Носитель тепла приходит в пункт по трубопроводу, отдавая температуру подогревателям отопления, ГВС и вентиляции.
2. Теплоноситель идет в обратный трубопровод на теплогенерирующее предприятие. Используется повторно, но часть может быть израсходована потребителем.
3. Потери тепла восполняются подпитками, имеющимися в ТЭЦ и котельных (подготовка воды).
4. В тепловую установку поступает водопроводная вода, проходя через насос для холодного водоснабжения. Часть ее идет потребителю, остальное нагревается подогревателем 1 ступени, направляясь в контур ГВС.
5. Насос ГВС перемещает воду по кругу, проходя через ТП, потребителя, возвращается с частичным расходом.
6. Подогреватель 2 ступени действует регулярно при потере жидкостью тепла.

Теплоноситель (в данном случае — вода) движется по контуру, чему способствуют 2 циркуляционных насоса. Возможны его утечки, которые восполняет подпитка из первичной тепловой сети.

Принципиальная схема

Та или иная схема ИТП имеет особенности, зависящие от потребителя. Важен центральный поставщик тепла. Самый распространенный вариант — закрытая система ГВС с независимым присоединением отопления. В ТП по трубопроводу поступает носитель тепла, реализуется при подогреве воды для систем и возвращается. Для возврата имеется обратный трубопровод, идущий к магистрали на центральный пункт — предприятие по генерации тепла.

Отопление и ГВС устроено в виде контуров, по которым с помощью насосов перемещается носитель тепла. Первый принято проектировать, как замкнутый цикл с возможными утечками, восполняемыми из первичной сети. А второй контур — циркулярный, снабженный насосами для ГВС, подающий воду к потребителю для расходования. При потере тепла нагрев осуществляется второй нагревательной ступенью.

ИТП для разных целей потребления

Будучи оборудованным для отопления, ИТП имеет независимую схему, в которой установлен пластинчатый теплообменник со 100% нагрузкой. Потери давления предотвращается установкой сдвоенного насоса. Подпитка осуществляется от обратного трубопровода в тепловых сетях. Дополнительно ТП комплектуется приборами учета, блоком ГВС при наличии других необходимых узлов.


ИТП, предназначенный для ГВС — это независимая схема. Кроме того, она параллельная и одноступенчатая, укомплектованная двумя пластинчатыми теплообменниками, нагруженными по 50%. Есть насосы, компенсирующие снижение давления, приборы учета. Предполагается наличие других узлов. Подобные теплопункты функционируют по независимой схеме.

Это интересно! Принцип осуществления теплофикации для отопительной системы может быть основан на пластинчатом теплообменнике со 100% нагрузкой. А ГВС имеет двухступенчатую схему с двумя аналогичными устройствами, нагруженными на 1/2 каждый. Насосы различного назначения компенсируют снижающееся давление и подпитывают систему из трубопровода.

Для вентиляции применяют пластинчатый теплообменник со 100% нагрузкой. ГВС обеспечивается двумя такими устройствам, нагруженными на 50%. Посредством работы нескольких насосов компенсируется уровень давления и делается подпитка. Дополнение — устройство учета.

Этапы установки

ТП здания или объекта при установке проходит поэтапную процедуру. Одного лишь желания жильцов в многоквартирном здании недостаточно.

• Получение согласия собственников помещений жилого здания.
• Заявка теплоснабжающим компаниям на проектирование в конкретном доме, разработка техзадания.
• Выдача технических условий.
• Обследование жилого либо иного объекта под проект, определение наличия и состояния оборудования.
• Автоматический ТП будут проектировать, разрабатывать и утверждать.
• Заключается договор.
• Проект ИТП жилого дома либо иного объекта реализуется, проводятся испытания.

Внимание! Все этапы можно реализовать за пару месяцев. Забота возлагается на ответственную специализированную организацию. Для успеха компания должна быть хорошо зарекомендована.

Безопасность эксплуатации

Автоматический теплопункт имеет обслуживание с работниками должной квалификации. Персонал знакомят с правилами. Есть и запреты: автоматика не запускается при отсутствии воды в системе, насосы не включают, если на вводе перекрыта запорная арматура.
Требуется контролировать:

• параметры давления;
• шумы;
• уровень вибрации;
• нагрев двигателя.

Регулирующий клапан нельзя подвергать чрезмерному усилию. Если система под давлением, регуляторы не разбирают. Перед пуском промывают трубопроводы.

Допуск к эксплуатации

Эксплуатация комплексов АИТП (автоматизированных ИТП) требует оформления допуска, для чего в Энергонадзор предоставляется документация. Это техусловия подключения и справка об их исполнении. Нужны:

• согласованная проектная документация;
• акт ответственности по эксплуатированию, балансу принадлежности от сторон;
• акт готовности;
• теплопункты должны иметь паспорт с параметрами теплоснабжения;
• готовность устройства учета тепловой энергии — документ;
• справка о наличии договора с энергокомпанией по обеспечению теплоснабжения;
• акт приемки работ от компании, производящей монтаж;
• Приказ, назначающий ответственного за техобслуживание, исправность, ремонт и безопасность АТП (автоматизированного теплового пункта);
• список лиц, отвечающих за обслуживание установок АИТП и их ремонт;
• копия документа о квалификации сварщика, сертификаты на электроды и трубы;
• акты по иным действиям, исполнительная схема объекта автоматизированный теплопункт, включающая трубопроводы, арматуру;
• акт по опрессовке, промывке отопления, ГВС, которые включает автоматизированный пункт;
• инструктаж.

Составляется акт допуска, заводятся журналы: оперативный, по инструктажу, выдаче нарядов, обнаружению дефектов.

ИТП многоквартирного дома

Автоматизированный индивидуальный тепловой пункт в многоэтажном жилом здании транспортирует тепло от ЦТП, котельных или ТЭЦ (теплоэлектроцентраль) к отоплению, ГВС и вентиляции. Подобные новшества (автоматический тепловой пункт) сберегают до 40% и более тепловой энергии.

Внимание! Система использует источник — тепловые сети, к которым подключается. Необходимости согласования с этими организациями.

Множество данных требуется для расчетов режимов, нагрузки и результатов экономии для оплаты в ЖКХ. Без этой информации проект не будет выполнен. Без согласования ИТП не выдадут допуск к эксплуатации. Жильцы приобретают следующие выгоды.

• Большая точность работы аппаратов по поддержанию температуры.
• Подогрев производится с расчетом, включающим состояние наружного воздуха.
• Снижаются суммы за услуги по счетам ЖКХ.
• Автоматизация упрощает обслуживание объектов.
• Снижаются затраты на ремонт, численность персонала.
• Экономятся финансы на потребление тепловой энергии от централизованного поставщика (котельных, ТЭЦ, ЦТП).

Итог: как происходит экономия

Тепловой пункт системы отопления снабжают узлом учета при вводе, что является залогом экономии. С приборов снимают показания по расходу тепла. Сам учет не снижает расходы. Источник экономии — возможность смены режимов и отсутствие завышения показателей со стороны энергоснабжающих компаний, точное их определение. Невозможно будет списать на подобного потребителя дополнительные издержки, утечки, расходы. Окупаемость происходит в сроки 5 месяцев, как среднее значение с экономией до 30%.

Автоматизирована подача теплоносителя от централизованного поставщика — теплотрассы. Монтаж современного узла отопления и вентиляции позволяет учитывать при эксплуатации сезонные и суточные температурные изменения. Режим коррекции — автоматический. Теплопотребление уменьшается на 30% при окупаемости от 2 до 5 лет.

Тепловой пункт (ТП) - это комплекс устройств, расположенный в обособленном помещении, состоящий из элементов тепловых энергоустановок, обеспечивающих присоединение этих установок к тепловой сети, их работоспособность, управление режимами теплопотребления, трансформацию, регулирование параметров теплоносителя и распределение теплоносителя по типам потребления.

Тепловой пункт и присоединённое здание

Назначение

Основными задачами ТП являются:

• Преобразование вида теплоносителя
• Контроль и регулирование параметров теплоносителя
• Распределение теплоносителя по системам теплопотребления
• Отключение систем теплопотребления
• Защита систем теплопотребления от аварийного повышения параметров теплоносителя
• Учет расходов теплоносителя и тепла

Виды тепловых пунктов

ТП различаются по количеству и типу подключенных к ним систем теплопотребления, индивидуальные особенности которых, определяют тепловую схему и характеристики оборудования ТП, а также по типу монтажа и особенностям размещения оборудования в помещении ТП. Различают следующие виды ТП :

• Индивидуальный тепловой пункт (ИТП). Используется для обслуживания одного потребителя (здания или его части). Как правило, располагается в подвальном или техническом помещении здания, однако, в силу особенностей обслуживаемого здания, может быть размещён в отдельностоящем сооружении.
• Центральный тепловой пункт (ЦТП). Используется для обслуживания группы потребителей (зданий, промышленных объектов). Чаще располагается в отдельностоящем сооружении, но может быть размещен в подвальном или техническом помещении одного из зданий.
• Блочный тепловой пункт (БТП). Изготавливается в заводских условиях и поставляется для монтажа в виде готовых блоков. Может состоять из одного или нескольких блоков. Оборудование блоков монтируется очень компактно, как правило, на одной раме. Обычно используется при необходимости экономии места, в стесненных условиях. По характеру и количеству подключенных потребителей БТП может относиться как к ИТП, так и к ЦТП.

Источники тепла и системы транспорта тепловой энергии

Источником тепла для ТП служат теплогенерирующие предприятия (котельные , теплоэлектроцентрали). ТП соединяется с источниками и потребителями тепла посредством тепловых сетей. Тепловые сети подразделяются на первичные магистральные теплосети , соединяющие ТП с теплогенерирующими предприятиями, и вторичные (разводящие) теплосети, соединяющие ТП с конечными потребителями. Участок тепловой сети, непосредственно соединяющий ТП и магистральные теплосети, называется тепловым вводом .

Магистральные тепловые сети, как правило, имеют большую протяженность (удаление от источника тепла до 10 км и более). Для строительства магистральных сетей используют стальные трубопроводы диаметром до 1400 мм. В условиях, когда имеется несколько теплогенерирующих предприятий, на магистральных теплопроводах делаются закольцовки, объединяющие их в одну сеть. Это позволяет увеличить надёжность снабжения тепловых пунктов, а, в конечном счёте, потребителей теплом. Например, в городах, в случае аварии на магистрали или местной котельной, теплоснабжение может взять на себя котельная соседнего района. Также, в некоторых случаях, общая сеть даёт возможность распределять нагрузку между теплогенерирующими предприятиями. В качестве теплоносителя в магистральных теплосетях используется специально подготовленная вода . При подготовке в ней нормируются показатели карбонатной жёсткости, содержания кислорода, содержания железа и показатель pH. Неподготовленная для использования в тепловых сетях (в том числе водопроводная, питьевая) вода непригодна для использования в качестве теплоносителя, так как при высоких температурах, вследствие образования отложений и коррозии, будет вызывать повышенный износ трубопроводов и оборудования. Конструкция ТП предотвращает попадание относительно жёсткой водопроводной воды в магистральные теплосети.

Вторичные тепловые сети имеют сравнительно небольшую протяженность (удаление ТП от потребителя до 500 метров) и в городских условиях ограничиваются одним или парой кварталов. Диаметры трубопроводов вторичных сетей, как правило, находятся в пределах от 50 до 150 мм. При строительстве вторичных тепловых сетей могут использоваться как стальные, так и полимерные трубопроводы. Использование полимерных трубопроводов наиболее предпочтительно, особенно для систем горячего водоснабжения, так как жёсткая водопроводная вода в сочетании с повышенной температурой приводит к интенсивной коррозии и преждевременному выходу из строя стальных трубопроводов. В случае с индивидуальным тепловым пунктом, вторичные тепловые сети могут отсутствовать.

Источником воды для систем холодного и горячего водоснабжения служат водопроводные сети .

Системы потребления тепловой энергии

В типичном ТП имеются следующие системы снабжения потребителей тепловой энергией:

Принципиальная схема теплового пункта

Схема ТП зависит с одной стороны от особенностей потребителей тепловой энергии, обслуживаемых тепловым пунктом, с другой стороны от особенностей источника, снабжающего ТП тепловой энергией. Далее, как наиболее распространённый, рассматривается ТП с закрытой системой горячего водоснабжения и независимой схемой присоединения системы отопления.

Принципиальная схема теплового пункта

Теплоноситель, поступающий в ТП по подающему трубопроводу теплового ввода, отдает свое тепло в подогревателях систем ГВС и отопления, а также поступает в систему вентиляции потребителей, после чего возвращается в обратный трубопровод теплового ввода и по магистральным сетям отправляется обратно на теплогенерирующее предприятие для повторного использования. Часть теплоносителя может расходоваться потребителем. Для восполнения потерь в первичных тепловых сетях, на котельных и ТЭЦ существуют системы подпитки , источниками теплоносителя для которых являются системы водоподготовки этих предприятий.

Водопроводная вода, поступающая в ТП, проходит через насосы ХВС, после чего, часть холодной воды отправляется потребителям, а другая часть нагревается в подогревателе первой ступени ГВС и поступает в циркуляционный контур системы ГВС. В циркуляционном контуре вода при помощи циркуляционных насосов горячего водоснабжения движется по кругу от ТП к потребителям и обратно, а потребители отбирают воду из контура по мере необходимости. При циркуляции по контуру, вода постепенно отдает своё тепло и для того, чтобы поддерживать температуру воды на заданном уровне, её постоянно подогревают в подогревателе второй ступени ГВС.

Правильность функционирования обору­дования теплового пункта определяет эконо­мичность использования и подаваемой потре­бителю теплоты, и самого теплоносителя. Тепловой пункт является юридической грани­цей, что предполагает необходимость его оборудования набором контрольно-измерительных приборов, позволяющих определить взаимную ответственность сторон. Схемы и оборудование тепловых пунктов необходимо определять в соответствии не только с тех­ническими характеристиками местных систем теплопотребления, но и обязательно с харак­теристиками внешней тепловой сети, режимом работы ее и теплоисточника.

В разделе 2 рассмотрены схемы присоеди­нения всех трех основных видов местных систем. Рассматривались они раздельно, т. е. считалось, что они присоединены как бы к общему коллектору, давление теплоносите­ля в котором постоянно и не зависит от расхода. Суммарный расход теплоносителя в коллекторе в этом случае равен сумме расходов в ветвях.

Однако тепловые пункты присоединяют­ся не к коллектору теплоисточника, а к тепловой сети, и в этом случае изменение расхода теплоносителя в одной из систем неизбежно отразится на расходе теплоноси­теля в другой.

а - при подключении потребителей непосредст­венно к коллектору теплоисточника; б - при под­ключении потребителей к тепловой сети

На рис. 4.35 графически показано изме­нение расходов теплоносителя в обоих слу­чаях: на схеме рис. 4.35, а системы отопле­ния и горячего водоснабжения присоеди­нены к коллекторам теплоисточника раздель­но, на схеме рис. 4.35,б те же системы (и с тем же расчетным расходом тепло­носителя) присоединены к наружной тепловой сети, имеющей значительные потери давления. Если в первом случае суммарный расход теплоносителя растет синхронно с расходом на горячее водоснабжение (режимы I , II, III ), то во втором, хотя и имеет место рост расхода теплоносителя, одновременно авто­матически снижается расход на отопление, в результате чего суммарный расход тепло­носителя (в данном примере) составляет при применении схемы рис. 4.35,б 80% расхода при применении схемы рис. 4.35,а. Степень сокращения расхода воды определяет соотно­шение располагаемых напоров: чем больше соотношение, тем больше снижение суммар­ного расхода.

Магистральные тепловые сети рассчиты­ваются на среднесуточную тепловую нагруз­ку, что существенно снижает их диаметры, а следовательно, затраты средств и металла. При применении в сетях повышенных гра­фиков температур воды возможно и дальней­шее снижение расчетного расхода воды в теп­ловой сети и расчет ее диаметров только на нагрузку отопления и приточной венти­ляции.

Максимум горячего водоснабжения мо­жет быть покрыт с помощью аккумулято­ров горячей воды либо путем использо­вания аккумулирующей способности отапливаемых зданий. Поскольку применение акку­муляторов неизбежно вызывает дополнитель­ные капитальные и эксплуатационные затра­ты, то их применение пока ограничено. Тем не менее в ряде случаев применение крупных аккумуляторов в сетях и при групповых тепловых пунктах (ГТП) может быть эффективно.

При использовании аккумулирующей способности отапливаемых зданий имеют место колебания температуры воздуха в по­мещениях (квартирах). Необходимо, чтобы эти колебания не превышали допустимого предела, в качестве которого можно, напри­мер, принять +0,5°С. Температурный режим помещений определяется рядом факторов и поэтому трудно поддается расчету. Наиболее надежным в данном случае является метод эксперимента. В условиях средней полосы РФ длительная эксплуатация показывает возможность применения этого способа по­крытия максимума для подавляющего боль­шинства эксплуатируемых жилых зданий.

Фактическое использование аккумули­рующей способности отапливаемых (в основ­ном жилых) зданий началось с появления в тепловых сетях первых подогревателей горячего водоснабжения. Так, регулировка теплового пункта при параллельной схеме включения подогревателей горячего водо­снабжения (рис. 4.36) производилась таким образом, что в часы максимума водоразбора некоторая часть сетевой воды недодавалась в систему отопления. По этому же принципу работают тепловые пункты при открытом водоразборе. Как при открытой, так и закрытой системе теплоснабжения наиболь­шее снижение расхода в отопительной системе имеет место при температуре сете­вой воды 70 °С (60 °С) и наименьшее (нуле­вое) - при 150°С.

Рис. 4.36. Схема теплового пункта жилого дома с параллельным включением подогре­вателя горячего водоснабжения:

1 - подогреватель горячего водоснабжения; 2 - эле­ватор; 3 4 - цир­куляционный насос; 5 - регулятор температуры от датчика наружной температуры воздуха

Возможность организованного и заранее рассчитанного использования аккумулирую­щей способности жилых зданий реализо­вана в схеме теплового пункта с так называемым предвключенным подогревате­лем горячего водоснабжения (рис. 4.37).

Рис. 4.37. Схема теплового пункта жилого дома с предвключенным подогревателем го­рячего водоснабжения:

1 - подогреватель; 2 - элеватор; 3 - регулятор температуры воды; 4 - регулятор расхода; 5 - циркуляционный насос

Преимуществом предвключенной схемы является возможность работы теплового пункта жилого дома (при отопительном графике в тепловой сети) на постоянном расходе теплоносителя в течение всего отопи­тельного сезона, что делает гидравлический режим тепловой сети стабильным.

При отсутствии автоматического регули­рования в тепловых пунктах стабильность гидравлического режима явилась убедитель­ным аргументом в пользу применения двухступенчатой последовательной схемы включения подогревателей горячего водо­снабжения. Возможности применения этой схемы (рис. 4.38) по сравнению с предвклю­ченной возрастают из-за покрытия определен­ной доли нагрузки горячего водоснабжения за счет использования теплоты обратной воды. Однако применение данной схемы в основном связано с внедрением в тепловых сетях так называемого повышенного графика температур, с помощью которого и может достигаться примерное постоянство расходов теплоносителя на тепловом (например, для жилого дома) пункте.

Рис. 4.38. Схема теплового пункта жилого дома с двухступенчатым последовательным включением подогревателей горячего водо­снабжения:

1,2 - 3 - элеватор; 4 - регулятор температуры воды; 5 - регулятор расхода; 6 - перемычка для переклю­чения на смешанную схему; 7 - циркуляционный насос; 8 - смесительный насос

Как в схеме с предвключенным подогре­вателем, так и в двухступенчатой схеме с последовательным включением подогрева­телей имеет место тесная связь между отпуском теплоты на отопление и горячее водоснабжение, причем приоритет обычно отдается второму.

Более универсальной в этом отношении является двухступенчатая смешанная схема (рис. 4.39), которая может применяться как при нормальном, так и при повышенном отопительном графике и для всех потреби­телей независимо от соотношения нагрузок горячего водоснабжения и отопления. Обяза­тельным элементом обеих схем являются смесительные насосы.

Рис. 4.39. Схема теплового пункта жилого дома с двухступенчатым смешанным вклю­чением подогревателей горячего водоснабже­ния:

1,2 - подогреватели первой и второй ступеней; 3 - элеватор; 4 - регулятор температуры воды; 5 - циркуляционный насос; 6 - смесительный на­сос; 7 - регулятор температуры

Минимальная температура подаваемой воды в тепловой сети со смешанной тепло­вой нагрузкой составляет около 70 °С, что требует ограничения подачи теплоносителя на отопление в периоды высоких темпе­ратур наружного воздуха. В условиях средней полосы РФ эти периоды достаточно продолжительны (до 1000 ч и более) и пере­расход теплоты на отопление (по отноше­нию к годовому) из-за этого может достигать до 3 % и более. Так как современные системы отопления достаточно чувствитель­ны к изменению температурно-гидравлического режима, то для исключения пере­расхода теплоты и соблюдения нормальных санитарных условий в отапливаемых поме­щениях необходимо дополнение всех упомя­нутых схем тепловых пунктов устройствами для регулирования температуры воды, посту­пающей в системы отопления, путем установки смесительного насоса, что обычно и при­меняется в групповых тепловых пунктах. В местных тепловых пунктах при отсутст­вии бесшумных насосов как промежуточное решение может применяться также элеватор с регулируемым соплом. При этом надо учитывать, что такое решение неприемлемо при двухступенчатой последовательной схеме. Необходимость в установке смесительных насосов отпадает при присоединении систем отопления через подогреватели, так как их роль в этом случае выполняют циркуля­ционные насосы, обеспечивающие постоянст­во расхода воды в отопительной сети.

При проектировании схем тепловых пунк­тов в жилых микрорайонах при закрытой системе теплоснабжения основным вопросом является выбор схемы присоединения по­догревателей горячего водоснабжения. Вы­бранная схема определяет расчетные расходы теплоносителя, режим регулирования и пр.

Выбор схемы присоединения прежде всего определяется принятым температурным режи­мом тепловой сети. При работе тепловой сети по отопительному графику выбор схемы присоединения следует производить на основе технико-экономического расчета - путем сравнения параллельной и смешан­ной схем.

Смешанная схема может обеспечить более низкую температуру обратной воды в целом от теплового пункта по сравне­нию с параллельной, что помимо снижения расчетного расхода воды для тепловой сети обеспечивает более экономичную выработку электроэнергии на ТЭЦ. Исходя из этого в практике проектирования при теплоснаб­жении от ТЭЦ (а также при совместной работе котельных с ТЭЦ), предпочтение при отопительном графике температур от­дается смешанной схеме. При коротких тепло­вых сетях от котельных (и поэтому отно­сительно дешевых) результаты технико-экономического сравнения могут быть и дру­гими, т. е. в пользу применения более простой схемы.

При повышенном графике температур в закрытых системах теплоснабжения схема присоединения может быть смешанной или последовательной двухступенчатой.

Сравнение, выполненное различными ор­ганизациями на примерах автоматизации центральных тепловых пунктов, показывает, что обе схемы в условиях нормальной работы источника теплоснабжения примерно равноэкономичны.

Небольшим преимуществом последова­тельной схемы является возможность работы без смесительного насоса в течение 75 % продолжительности отопительного сезона, что давало прежде некоторые обоснования отказаться от насосов; при смешанной схеме насос должен работать весь сезон.

Преимуществом смешанной схемы яв­ляется возможность полного автоматического выключения систем отопления, что невоз­можно получить в последовательной схеме, так как вода из подогревателя второй сту­пени попадает в систему отопления. Оба указанных обстоятельства не являются ре­шающими. Важным показателем схем являет­ся их работа в критических ситуациях.

Такими ситуациями могут быть снижение температуры воды в ТЭЦ против графика (например, из-за временного недостатка топ­лива) либо повреждение одного из участ­ков магистральной тепловой сети при нали­чии резервирующих перемычек.

В первом случае схемы могут реагиро­вать примерно одинаково, во втором - по-разному. Имеется возможность 100%-го резервирования потребителей до t н = –15 °С без увеличения диаметров тепловых магистралей и перемы­чек между ними. Для этого при сокра­щении подачи теплоносителя на ТЭЦ одно­временно соответственно повышается темпе­ратура подаваемой воды. Автоматизирован­ные смешанные схемы (при обязательном наличии смесительных насосов) на это прореагируют сокращением расхода сетевой воды, что и обеспечит восстановление нор­мального гидравлического режима во всей сети. Такая компенсация одного параметра другим полезна и в других случаях, так как позволяет в определенных пределах проводить, например, ремонтные работы на тепловых магистралях в отопительный сезон, а также локализовать известные несоот­ветствия температуры подаваемой воды по­требителям, расположенным в разном удале­нии от ТЭЦ.

Если автоматизация регулирования схем с последовательным включением подогре­вателей горячего водоснабжения предусмат­ривает постоянство расхода теплоносителя из тепловой сети, возможность компен­сации расхода теплоносителя его темпера­турой в этом случае исключается. Не приходится доказывать всю целесообразность (в проектировании, монтаже и особенно в эксплуатации) применения единообразной схе­мы присоединения. С этой точки зрения несомненное преимущество имеет двухступен­чатая смешанная схема, которая может применяться независимо от графика температур в тепловой сети и соотношения нагрузок горячего водоснабжения и отопления.

Рис. 4.40. Схема теплового пункта жилого дома при открытой системе теплоснабжения:

1 - регулятор (смеситель) температуры воды; 2 - элеватор; 3 - обратный клапан; 4 - дроссельная шайба

Схемы присоединения жилых зданий при открытой системе теплоснабжения значи­тельно проще описанных (рис. 4.40). Эконо­мичная и надежная работа таких пунктов может быть обеспечена лишь при наличии и надежной работе авторегулятора темпера­туры воды, ручное переключение потреби­телей к подающей или обратной линии не обеспечивает необходимой температуры воды. К тому же система горячего водо­снабжения, подключенная к подающей линии и отключенная от обратной, работает под давлением подающего теплопровода. При­веденные соображения о выборе схем тепло­вых пунктов в одинаковой степени относятся как к местным тепловым пунктам (МТП) в зда­ниях, так и к групповым, которые могут обеспечивать теплоснабжение целых микро­районов.

Чем больше мощность теплоисточника и радиус действия тепловых сетей, тем прин­ципиально более сложными должны стано­виться схемы МТП, поскольку вырастают абсолютные давления, усложняется гидравли­ческий режим, начинает сказываться тран­спортное запаздывание. Так, в схемах МТП появляется необходимость применения на­сосов, средств защиты и сложной аппара­туры авторегулирования. Все это не только удорожает сооружение МТП, но и услож­няет их обслуживание. Наиболее рациональ­ным способом упрощения схем МТП является сооружение групповых тепловых пунктов (в виде ГТП), в которых и должно разме­щаться дополнительное сложное оборудова­ние и приборы. Этот способ наиболее применим в жилых микрорайонах, в которых характеристики систем отопления и горячего водоснабжения и, следовательно, схемы МТП однотипны.

При централизованном теплоснабжении тепловой пункт может бытьместным - индивидуальным (ИТП) для теплопотребляющих систем конкретного здания игрупповым - центральным (ЦТП) для систем группы зданий. ИТП размещается в специальном помещении здания, ЦТП чаще всего представляет собой отдельно стоящее одноэтажное строение. Проектирование тепловых пунктов ведётся в соответствии с нормативными правилами.
Роль теплогенератора при независимой схеме присоединения теплопотребляющих систем к наружной тепловой сети выполняет водяной теплообменник.
В настоящее время применяют так называемые скоростные теплообменники различных типов. Кожухотрубный водяной теплообменник состоит из стандартных секций длиной до 4 м. Каждая секция представляет собой стальную трубу диаметром до 300 мм, внутрь которой помещены несколько латунных трубок. В независимой схеме системы отопления или вентиляции греющая вода из наружного теплопровода пропускается по латунным трубкам, нагреваемая - противотоком в межтрубном пространстве, в системе горячего водоснабжения нагреваемая водопроводная вода пропускается по трубкам, а греющая вода из тепловой сети - в межтрубном пространстве. Более совершенный и значительно более компактный, пластинчатый теплообменник, набирается из определённого количества стальных профилированных пластин. Греющая и нагреваемая вода протекает между пластинами противотоком или перекрёстно. Длину и число секций кожухотрубного теплообменника или размеры и число пластин в пластинчатом теплообменнике определяют в результате специального теплового расчета.
Для нагревания воды в системах горячего водоснабжения, особенно в индивидуальном жилом доме, больше подходит не скоростной, а емкостной водонагреватель. Его объём определяется исходя из расчётного количества одновременно работающих точек водоразбора и предполагаемых индивидуальных особенностей водопотребления в доме.
Общим для всех схем, является применение насоса для искусственного побуждения движения воды в теплопотребляющих системах. В зависимых схемах насос помещают на тепловой станции, и он создаёт давление, необходимое для циркуляции воды, как в наружных теплопроводах, так и в местных теплопотребляющих системах.
Насос, действующий в замкнутых кольцах систем, заполненных водой, не поднимает, а только перемещает воду, создавая циркуляцию, и поэтому называется циркуляционным. В отличие от циркуляционного насоса насос в системе водоснабжения перемещает воду, поднимая её к точкам разбора. При таком использовании насос называют повысительным.
В процессах заполнения и возмещения потери (утечки) воды в системе отопления циркуляционный насос не участвует. Заполнение происходит под воздействием давления в наружных теплопроводах, в водопроводе или, если этого давления недостаточно, с помощью специального подпиточного насоса.
До последнего времени циркуляционный насос включался, как правило, в обратную магистраль системы отопления для увеличения срока службы деталей, взаимодействующих с горячей водой. Вообще же для создания циркуляции воды в замкнутых кольцах местоположение циркуляционного насоса безразлично. При необходимости несколько понизить гидравлическое давление в теплообменнике или котле насос может быть включён и в подающую магистраль системы отопления, если его конструкция рассчитана на перемещение более горячей воды. Все современные насосы обладают этим свойством и устанавливаются чаще всего после теплогенератора (теплообменника). Электрическая мощность циркуляционного насоса определяется количеством перемещаемой воды и развиваемым при этом давлением.
В инженерных системах, как правило, применяют специальные бесфундаментные циркуляционные насосы, перемещающие значительное количество воды и развивающие сравнительно небольшое давление. Это бесшумные насосы, соединённые в единый блок с электродвигателями и закрепляемые непосредственно на трубах. В систему включают два одинаковых насоса, действующих попеременно: при работе одного из них второй находится в резерве. Запорная арматура (задвижки или краны) до и после обоих насосов (действующего и бездействующего) постоянно открыты, особенно, если предусмотрено автоматическое их переключение. Обратный клапан в схеме препятствует циркуляции воды через бездействующий насос. Легко монтируемые бесфундаментные насосы иногда устанавливают в системах по одному. При этом резервный насос хранят на складе.
Понижение температуры воды в зависимой схеме со смешением до допустимой происходит при смешении высокотемпературной воды с обратной (охлаждённой до заданной температуры) водой местной системы. Снижение температуры теплоносителя осуществляется путем смешения обратной воды от инженерных систем при помощи смесительного аппарата - насоса или водоструйного элеватора. Насосная смесительная установка имеет преимущество перед элеваторной. Ее КПД выше, в случае аварийного повреждения наружных теплопроводов возможно, как и при независимой схеме присоединения, сохранение циркуляции воды в системах. Смесительный насос можно применять в системах со значительным гидравлическим сопротивлением, тогда как при использовании элеватора потери давления в теплопотребляющей системе должны быть сравнительно небольшими. Водоструйные элеваторы получили широкое распространение благодаря безотказному и бесшумному действию.
Внутреннее пространство всех элементов теплопотребляющих систем (труб, отопительных приборов, арматуры, оборудования и т. д.) заполнено водой. Объём воды в процессе эксплуатации систем претерпевает изменения: при повышении температуры воды он увеличивается, при понижении температуры - уменьшается. Соответственно изменяется внутреннее гидростатическое давление. Эти изменения не должны отражаться на работоспособности систем и, прежде всего, не должны приводить к превышению предела прочности любых их элементов. Поэтому в систему вводится дополнительный элемент - расширительный бак.
Расширительный бак может бытьоткрытым, сообщающимся с атмосферой, и закрытым, находящимся под переменным, но строго ограниченным избыточным давлением. Основное назначение расширительного бака - приём прироста объёма воды в системе, образующегося при её нагревании. При этом в системе поддерживается определённое гидравлическое давление. Кроме того, бак предназначен для восполнения убыли объёма воды в системе при небольшой утечке и при понижении её температуры, для сигнализации об уровне воды в системе и управления действием подпиточных устройств. Через открытый бак удаляется вода в водосток при переполнении системы. В отдельных случаях открытый бак может служить воздухоотводчиком из системы.
Открытый расширительный бак размещают над верхней точкой системы (на расстоянии не менее 1 м) в чердачном помещении или в лестничной клетке и покрывают тепловой изоляцией. Иногда (например, при отсутствии чердака) устанавливают неизолированный бак в специальном утепленном боксе (будке) на крыше здания.
Современная конструкция закрытого расширительного бака представляет собой стальной цилиндрический сосуд, разделённый на две части резиновой мембраной. Одна часть предназначена для воды системы, вторая заполнена в заводских условиях инертным газом (обычно азотом) под давлением. Бак может быть установлен непосредственно на пол котельной или теплового пункта, а также закреплён на стене (например, при стеснённых условиях в помещении).
В крупных теплопотребляющих системах группы зданий расширительные баки не устанавливаются, а гидравлическое давление регулируется при помощи постоянно действующих подпиточных насосов. Эти насосы также возмещают обычно имеющие место потери воды через неплотные соединения труб, в арматуре, приборах и других местах систем.
Помимо рассмотренного выше оборудования в котельной или тепловом пункте размещаются устройства автоматического регулирования, запорно-регулирующая арматура и контрольно-измерительные приборы, с помощью которых обеспечивается текущая эксплуатация системы теплоснабжения. Используемая при этом арматура, а также материал и способы прокладки теплопроводов рассмотрены в разделе "Отопление зданий".

Тепловые пункты: устройство, работа, схема, оборудование

Тепловой пункт представляет собой комплекс технологического оборудования, которое используется в процессе теплоснабжения, вентиляции и горячего водоснабжения потребителей (жилых и производственных зданий, строительных площадок, объектов социального назначения). Главное назначение тепловых пунктов - это распределение тепловой энергии от тепловой сети между конечными потребителями.

Преимущества установки тепловых пунктов в системе теплоснабжения потребителей

Среди преимуществ тепловых пунктов можно назвать следующие:

• минимизация тепловых потерь
• сравнительно низкие эксплуатационные затраты, экономичность
• возможность выбора режима теплоснабжения и теплопотребления в зависимости от времени суток и сезона
• бесшумная работа, малые габариты (по сравнению с другим оборудованием системы теплообеспечения)
• автоматизация и диспетчеризация процесса эксплуатации
• возможность изготовления по индивидуальному заказу

Тепловые пункты могут иметь разные тепловые схемы, типы систем теплопотребления и характеристики используемого оборудования, что зависит от индивидуальных требований Заказчика. Комплектация ТП определяется на основе технических параметров тепловой сети:

• тепловые нагрузки на сеть
• температурный режим холодной и горячей воды
• давление систем тепло- и водоснабжения
• возможные потери давления
• климатические условия и т.д.

Виды тепловых пунктов

Вид необходимого теплового пункта зависит от его назначения, количества подводящих теплосистем, количества потребителей, способу размещения и монтажа и выполняемых пунктом функций. В зависимости от вида теплового пункта выбирается его технологическая схема и комплектация.

Тепловые пункты бывают следующих видов:

• индивидуальные тепловые пункты ИТП
• центральные тепловые пункты ЦТП
• блочные тепловые пункты БТП

Открытые и закрытые системы тепловых пунктов. Зависимые и независимые схемы подключения тепловых пунктов

В открытой системе теплоснабжения вода для работы теплового пункта поступает непосредственно из теплосетей. Водозабор может быть полным или частичным. Объем воды, забранный для нужд теплового пункта, восполняется поступлением воды в теплосеть. Следует отметить, что водоподготовка в таких системах осуществляется только на входе в теплосеть. Из-за этого качество воды, поступающей потребителю, оставляет желать лучшего.

Открытые системы, в свою очередь, могут быть зависимыми и независимыми.

В зависимой схеме подключения теплового пункта к тепловой сети теплоноситель из теплосетей попадает непосредственно в систему отопления. Такая система достаточно проста, так как в ней отсутствует необходимость установки дополнительного оборудования. Хотя эта же особенность ведет к существенному недостатку, а, именно, к невозможности регулирования подачи тепла потребителю.

Независимые схемы подключения теплового пункта характеризуются экономической выгодой (до 40%), так как в них между оборудованием конечных потребителей и источником теплоэнергии установлены теплообменники тепловых пунктов, которые регулируют количество подаваемого тепла. Также неоспоримым преимуществом является повышение качества подаваемой воды.

В связи с энергоэффективностью независимых систем многие тепловые компании реконструируют и модернизируют свое оборудование из зависимых систем в независимые.

Закрытая система теплоснабжения является полностью изолированной системой и использует циркулирующую воду в трубопроводе без забора ее из тепловых сетей. Такая система использует воду только в качестве теплоносителя. Утечка теплоносителя возможна, но вода восполняется автоматически при помощи регулятора подпитки.

Количество теплоносителя в закрытой системе остается постоянным, а выработка и распределение тепла потребителю регулируется температурой теплоносителя. Закрытая система характеризуется высоким качеством водоподготовки и высокой энергоэффективностью.

Способы обеспечения потребителей тепловой энергией

По способу обеспечения потребителей тепловой энергией различают одноступенчатые и многоступенчатые тепловые пункты.

Одноступенчатая система характеризуются непосредственным присоединение потребителей к тепловым сетям. Место присоединение называется абонентским вводом. Для каждого объекта теплопотребления должен быть предусмотрен свое технологическое оборудование (подогреватели, элеваторы, насосы, арматура, оборудование КИПиА и др.).

Недостатком одноступенчатой системы подключения является ограничение предела допустимого максимального давления в теплосетях из-за опасности высокого давления для радиаторов отопления. В связи с этим такие системы, в основном, используют для небольшого количества потребителей и для тепловых сетей небольшой длины.

Многоступенчатые системы подключения характеризуются наличием тепловых пунктов между источником тепла и потребителем.

Индивидуальные тепловые пункты

Индивидуальные тепловые пункты обслуживают одного мелкого потребителя (дом, небольшое строение или здание), который уже подключен к системе центрального теплоснабжения. Задача такого ИТП - обеспечение потребителя горячей водой и отоплением (до 40 кВт). Существуют крупные индивидуальные пункты, мощность которых может достигать 2 МВт. Традиционно ИТП размещают в подвале или техническом помещении здания, реже их располагают в отдельно стоящих помещениях. К ИТП подключают только теплоноситель и осуществляют подвод водопроводной воды.

ИТП состоят из двух контуров: первый контур - это контур отопления для поддержания заданной температуры в отапливаемом помещении при помощи датчика температуры; второй контур - это контур горячего водоснабжения.

Центральные тепловые пункты

Центральные тепловые пункты ЦТП применяют для теплообеспечения группы зданий и сооружений. ЦТП выполняют функцию обеспечения потребителей ГВС, ХВС и теплом. Степень автоматизации и диспетчеризации центральных тепловых пунктов (только контроль за параметрами или контроль/управление параметрами ЦТП) определяется Заказчиком и технологическими нуждами. ЦТП могут иметь как зависимую, так и независимую схему подключения к тепловой сети. При зависимой схеме подключения теплоноситель в самом тепловой пункте разделяется на систему отопления и систему горячего водоснабжения. В независимой схеме подключения теплоноситель нагревается во втором контуре теплового пункта поступающей водой из тепловой сети.

Они поставляются на монтажную площадку в полной заводской готовности. На месте последующей эксплуатации осуществляется только подключение к теплосетям и настройка оборудования.

Оборудование центрального теплового пункта (ЦТП) включает в себя следующие элементы:

• подогреватели (теплообменники) - секционные, многоходовые, блочного типа, пластинчатые - в зависимости от проекта, для горячего водоснабжения, поддерживающие нужную температуру и напор воды у водоразборных точек
• циркуляционные хозяйственные, противопожарные, отопительные и резервные насосы
• смесительные устройства
• тепловые и водомерные узлы
• контрольно-измерительные приборы КИП и автоматики
• запорно-регулирующая арматура
• расширительный мембранный бак

Блочные тепловые пункты (модульные тепловые пункты)

Блочный (модульный) тепловой пункт БТП имеет блочное исполнение. БТП может состоять из более, чем одного блока (модуля), смонтированных, зачастую, на одной объединенной раме. Каждый модуль является независимым и законченным пунктом. При этом регулирование работой общее. Блоснче тепловые пункты могут иметь как локальную систему управления и регулирования, так и дистанционное управление и диспетчеризацию.

В состав блочного теплового пункта могут входить как индивидуальные тепловые пункты, так и центральные тепловые пункты.

Основные системы теплоснабжения потребителей в составе теплового пункта

• система горячего водоснабжения (открытая или закрытая схема подключения)
• система отопления (зависимая или независимая схема подключения)
• система вентиляции

Типовые схемы подключения систем в тепловых пунктах

Типовая схема подключения системы ГВС
Типовая схема подключения системы отопления
Типовая схема подключения системы ГВС и отопления
Типовая схема подключения системы ГВС, отопления и вентиляции

В состав теплового пункта также входит система холодного водоснабжения, но она не является потребителем тепловой энергии.

Принцип работы тепловых пунктов

Тепловая энергия поступает на тепловые пункты от теплогенерирующих предприятий посредством тепловых сетей - первичных магистрельных теплосетей. Вторичные, или разводящие, теплосети соединяют ТП уже с конечным потребителем.

Магистральные теплосети обычно имеют большую протяженность, соединяя источник тепла и непосредственно тепловой пункт, и диаметр (до 1400 мм). Зачастую магистральные тепловые сети могут объединять несколько теплогенерирующих предприятий, что увеличивает надежность обеспечения потребителей энергией.

Перед поступление в магистральные сети вода проходит водоподготовку, которая приводит химические показатели воды (жесткость, рН, содержание кислорода, железа) в соответствии с нормативными требованиями. Это необходимо для того, чтобы снижать уровень коррозионного влияния воды на внутреннюю поверхность труб.

Разводящие трубопроводы имеют сравнительно малую протяженность (до 500 м), соединяя тепловой пункт и уже конечного потребителя.

Теплоноситель (холодная вода) поступает по подающему трубопроводу в тепловой пункт, где проходит через насосы системы холодного водоснабжения. Далее он (теплоноситель) использует первичные подогреватели ГВС и подается в циркуляционный контур системы горячего водоснабжения, откуда поступает уже к конечному потребителю и обратно в ТП, постоянно циркулируя. Для поддержания необходимой температуры теплоносителя, он постоянно подогревается в подогревателе второй ступени ГВС.

Система отопления - это такой же замкнутый контур, как и система ГВС. В случае возникновения утечек теплоносителя, его объем восполняется из системы подпитки теплового пункта.

Затем теплоноситель поступает в обратный трубопровод и поступает опять на теплогенерирующее предприятие по магистральным трубопроводам.

Типовая комплектация тепловых пунктов

Для обеспечения надежной эксплуатации тепловых пунктов они поставляются со следующим минимальным технологическим оборудованием:

• два пластинчатых теплообменника (паяные или разборные) для системы отопления и системы ГВС
• насосная станция для перекачки теплоносителя к потребителю, а именно - к отопительным приборам здания или сооружения
• система автоматического регулирования количества и температуры теплоносителя (датчики, контроллеры, расходомеры) для контроля параметров теплоносителя, учета тепловых нагрузок и регулирования расхода
• система водоподготовки
• технологическое оборудование - запорная арматура, обратные клапаны, контрольно-измерительные приборы, регуляторы

Следует отметить, что комплектация теплового пункта технологическим оборудованием во многом зависит от схемы подключения системы горячего водоснабжения и схемы подключения системы отопления.

Так, например, в закрытых системах устанавливаются теплообменники, насосы и оборудование водоподготовки для дальнейшего распределения теплоносителя между системой ГВС и системой отопления. А в открытых системах устанавливаются смесительные насосы (для смешения горячей и холодной воды в нужной пропорции) и регуляторы температуры.

Наши специалисты оказывают весь комплекс услуг, начиная с проектирования, производства, поставки, и заканчивая монтажом и пуско-наладкой тепловых пунктов различной комплектации.