- системы транспортировки тепловой энергии (тепловые сети);
- потребителей тепла (радиаторы отопления и калориферы).
Системы теплоснабжения подразделяются на:
- централизованные, когда источником тепла служит ТЭЦ или котельная, которая вырабатывает тепло для группы потребителей;
- местные (децентрализованные), когда источник тепловой энергии и потребитель находятся в одном здании или очень близко друг к другу. Например, в отдельном доме установлен котел. Нагретая в этом котле вода впоследствии используется для удовлетворения нужд дома в отоплении и горячей воде. Тепло транспортируется к потребителям по магистральным тепловым сетям. От магистральных сетей теплоноситель подается в ЦТП или ИТП.
По способу подключения системы отопления системы теплоснабжения подразделяются на:
- зависимые системы - теплоноситель от источника тепловой энергии поступает непосредственно к потребителю. При такой системе в схеме не предусмотрено наличие центральных или индивидуальных тепловых пунктов, а вода из тепловых сетей поступает напрямую в батареи.
- независимые системы - в этой системе присутствуют ЦТП и ИТП. Теплоноситель, циркулирующий по тепловым сетям, нагревает воду в теплообменнике. Нагретая в теплообменнике вода циркулирует уже в системе отопления потребителей. Подпиточные насосы восполняют потери воды через неплотности в системе, поддерживают давление в обратном трубопроводе.
По способу присоединения системы горячего водоснабжения системы теплоснабжения подразделяются на:
- закрытые. При такой системе вода из водопровода нагревается теплоносителем и поступает к потребителю.
- открытые. В открытой системе теплоснабжения вода для нужд ГВС отбирается непосредственно из тепловой сети. К примеру, зимой вы пользуетесь отоплением и горячей водой «из одной трубы.
Центральный тепловой пункт является одним из элементов тепловой сети. Он выступает в роли связывающего звена между магистральной сетью и распределительными тепловыми сетями, которые идут непосредственно к потребителям тепловой энергии (в жилые дома, детсады, больницы и т.д.).
ЦТП снабжены средствами автоматизации и контроля, обеспечивающими работу без постоянного присутствия обслуживающего персонала и не требующими вмешательства оператора.
В ЦТП предусматривается размещение оборудования, арматуры, приборов контроля, управления и автоматизации, посредством которых осуществляется:
- передача энергии греющего теплоносителя нагреваемому в системах отопления, вентиляции, ГВС и технологических теплоиспользующих установок;
- изменение, поддержание и контроль необходимых параметров греющего теплоносителя (пара), конденсата и нагреваемого теплоносителя;
- обеспечение транспортировки пара и конденсата, и циркуляции нагреваемого теплоносителя;
- регулирование расхода греющего теплоносителя, конденсата и нагреваемого теплоносителя и распределение их по системам;
- защита систем от аварийных параметров греющего теплоносителя, конденсата и нагреваемого теплоносителя;
- отключение систем;
- заполнение и подпитка систем;
- учет тепловых потоков и расходов пара, конденсата и нагреваемого теплоносителя;
- сбор, охлаждение, возврат конденсата и контроль его качества;
- водоподготовка для систем горячего водоснабжения.
В ЦТП, в зависимости от его назначения и местных условий присоединения потребителей, могут осуществляться все перечисленные функции или их часть.
В зависимых системах ЦТП выступает в роли распределительного узла - теплоноситель делится для системы горячего водоснабжения и системы отопления.
При независимом режиме работы, здание оборудуется специальными подогревателями - бойлерами. В этом случае перегретая вода (с магистрального трубопровода) нагревает воду, проходящую по второму контуру, которая в дальнейшем и идет к потребителям.
Зависимая схема является экономически выгодной для ТЭЦ. Она не требует постоянного присутствия персонала в здании ЦТП. При такой схеме монтируются автоматические системы, которые позволяют дистанционно управлять оборудованием центральных тепловых пунктов и регулировать основные параметры теплоносителя (температуру, давление).
В зависимости от типа прокладки сетей, тепловые сети разделяются на воздушные (надземные) и подземные. Воздушные тепловые сети имеет распространение в районах с подвижными грунтами, на территориях,
где укладка сетей под землю затруднительна из-за плотной застройки или наличия уже существующих подземных коммуникаций. Трубопровод монтируется на предварительно установленные металлические опоры.
Подземный способ укладки делится на канальный и бесканальный.
Канальный способ укладки - когда трубы укладываются в предварительно смонтированный бетонный канал. Такой канал защищает трубопровод от грунтовых воздействий и коррозионного влияния почвы.
Бесканальный способ укладки является наиболее экономически выгодным способом подземной укладки. Трубы укладываются непосредственно в грунт, без монтажа специального бетонного канала. Используются особые трубы в полиэтиленовой оболочке или безоболочные трубы из поливинилхлорида.
По схемам проектирования тепловые сети делятся на магистральные, распределительные и ответвления.
Магистральные сети всегда транзитные и не имеют ответвлений. Магистральные сети транспортируют тепловую энергию от источника, до распределительных тепловых сетей. Температура теплоносителя от 95 до 150єC.
Распределительные тепловые сети, это те сети, по которым тепло передается от магистральных тепловых сетей непосредственно к домам. Диаметр труб в распределительных сетях зависит от количества домов и квартир, которые получают тепло и не превышают 525 мм. Температура в распределительных сетях от 95 градусов. Квартальные тепловые сети, это трубопроводы, соединяющие конкретных потребителей тепла с распределительной тепловой сетью внутри кварталов городской застройки.
Тепловые сети проектируют в двух-, трех- или четырехтрубную систему.
Двухтрубная система укладки тепловой сети трубопровода - классическая и самая распространенная. Почти все здания, которые нас окружают в любом городе России, используют именно эту систему. Из двух линий трубопровода, одна линия подающая, вторая обратная. Обратная отвечает за возврат теплоносителя к источнику нагрева, например, к котельной. Снижение температуры теплоносителя до необходимой для отопления, равно как и подогрев питьевой воды, происходит непосредственно в теплоснабжающем сооружении.
Трехтрубная система - редкий тип монтажа тепловых сетей. Используется в основном для снабжения зданий и сооружений, где иметь перебои с отоплением недопустимо. Это больницы, детские сады, роддомы, стратегические лаборатории и т.д. К классической двухтрубной системе добавляется третья труба, являющаяся резервным подающим трубопроводом, который в случае аварии основного, будет работать только в одну стороны без возврата теплоносителя. Такие здания имеют собственный сброс теплоносителя. Такой вариант встречается редко. Сегодня чаще на случай аварии устанавливают стационарную модульную котельную.
Четырехтрубная система применяется, когда потребителю подается и теплоноситель для обогрева здания, и горячая вода системы горячего водоснабжения. Такое часто встречается при подключении здания к внутриквартальным (распределительным) тепловым сетям уже после теплового пункта, в котором происходит подгорев воды то требуемой температуры. Первая и вторая труба, как в случае с двухтрубной системой, отвечают за подачу и возврат теплоносителя к источнику нагрева. Третья линия - это подающий трубопровод горячего водоснабжения, четвертая - циркуляционный трубопровод горячего водоснабжения. Первая и вторая труба (отопления) одинакового диаметра, третья может отличаться от них в меньшую или в большую сторону (это зависит от расхода горячей воды). Четвертая труба всегда меньше третей.
Арматура для теплоснабжения - это различные технические устройства, которые устанавливаются на трубопроводах, агрегатах и различных емкостях. Трубопроводная арматура нужна, чтобы изменять площадь проходного сечения трубопровода и таким образом осуществлять управление потоками рабочих сред (смешивать, перекрывать, регулировать, распределять, сбрасывать, отключать, разделять на фазы и др.). Арматура имеется в любой системе теплоснабжения.
Приводить в действие арматуру для теплоснабжения можно вручную или с помощью электро- или пневмопривода. Арматура, может быть весьма изготовлена бронзы, чугуна, стали, алюминия, титана или различных полимерных и синтетических материалов (в соответствии со сферой применения).
По назначению арматура классифицируется на предохранительную, запорную, регулирующую, распределительно-смесительную и защитную.
Запорная арматура предназначена для перекрытия потока теплоносителя. К ней относятся задвижки, краны, вентили, клапаны, поворотные затворы. Запорную арматуру в тепловых сетях устанавливают: на всех трубопроводных выводах тепловых сетей от источников теплоты; для секционирования магистралей; на трубопроводах ответвлений; для спуска воды, выпуска воздуха.
Регулирующая арматура служит для регулирования параметров теплоносителя: расхода, давления, температуры. В состав регулирующей арматуры входят регулирующие клапаны, регуляторы давления, регуляторы температуры, регулирующие вентили.
Предохранительная арматура предназначена для предохранения теплопроводов и оборудования от недопустимого повышения давления путем автоматического выпуска избыточного количества теплоносителя.
Защитная арматура служит для защиты трубопроводов и арматуры путем отключения защищаемого участка. К защитной арматуре относятся отсечные и обратные клапаны и другие отключающие устройства.
В нижних точках трубопроводов водяных тепловых сетей, а также секционируемых участков необходимо предусматривать штуцеры с запорной арматурой для спуска воды (спускные устройства).
Компенсатор - это устройство, которое позволяет воспринимать и компенсировать движения трубопровода при прохождении различных сред внутри труб. Устройство компенсирует тепловое расширение вследствие нагрева рабочей средой стенок трубопровода, выполняет функцию разделителя сред и герметичного уплотнения, гасит ряд вибраций возникающих при работе трубопроводного и насосного оборудования, воспринимает на себя смещения труб при оседании почв и опор трубопровода. Установка компенсатора продлевает срок службы трубопровода.
В зависимости от рабочих параметров эксплуатации (температуры и давления) и агрегатного состояния среды применяют сильфонные, резиновые, тканевые, фторопластовые, линзовые или сальниковые компенсаторы.
Опоры трубопроводов тепловой сети подразделяются на неподвижные (или как еще говорят, мертвые) и подвижные. В непроходных каналах применяют скользящие опоры. Эти опоры необходимы для передачи веса трубопроводов и обеспечения перемещения трубопроводов при их удлинении под воздействием высокой температуры теплоносителя. Для этого скользящие опоры приваривают к трубопроводам. Скользят они по пластинам, вделанным в железобетонные плиты.
Неподвижные опоры необходимы для того, чтобы разделить трубопровод большой протяженности на отдельные участки. Участки эти не зависят напрямую друг от друга, и при высоких температурах теплоносителя компенсаторы могут нормально, без видимых проблем, воспринять температурные удлинения.
5. Водоподготовительная установка
Для обеспечения безнакипного режима работы паровых котлов, прежде всего, нормируется содержание в воде взвешенных веществ и общая жесткость воды. Для водотрубных паровых котлов с естественной циркуляцией и давлением, например, 1,4 МПа прозрачность по шрифту должна быть не менее 40 см (5мг/кг). Практически эта вода также прозрачна, как и питьевая водопроводная вода.
Общая жесткость питательной воды для тех же котлов при сжигании мазута допускается в пределах 15 мкг-экв/кг, а для других видов топлива она не должна превышать 20 мкг-экв/кг. Ограничивается также содержание и других примесей, которые участвуют в образовании отложений в паровых котлах. Так содержание соединений железа должно быть не более 300 мкг/кг, а содержание нефтепродуктов - не более 3 мг/кг. Величина рН питательной воды при температуре 20 єС не должна выходить за рамки 8,5 - 10,5.
Коррозионное воздействие растворенного в воде кислорода ограничивается его содержанием в питательной воде величиной 30 - 50 мкг/кг в зависимости от вида топлива. Однако при работе котла с чугунным экономайзером норма увеличивается до 100 мкг/кг и не зависит от вида топлива.
Вследствие образования пара содержание примесей в котловой воде повышается в десятки раз. Их предельная концентрация нормируется величиной сухого остатка котловой воды с учетом типа сепарационного устройства.
Интенсивность коррозионных процессов зависит от содержания в котловой воде щелочных веществ. Поэтому максимальная относительная щелочность котловой воды должна быть не более не более 20 - 50%.