Лекция № 14
Централизованное теплоснабжение. Теплоснабжение строительной площадки
План лекции
1. Централизованное теплоснабжение
2. Теплоснабжение строительной площадки
3. Использование нетрадиционных источников энергии
Литература:
1. Погодина Л.В. «Инженерные сети, инженерная подготовка и оборудование территорий, зданий и стройплощадок». – М.: Дашков и К», 2006
Централизованное теплоснабжение
Системы централизованного теплоснабжения строятся по трехзвенной трехступенчатой схеме: источник тепловой энергии (ТЭЦ, РК и др.) – тепловые сети – потребитель теплоты, а сам процесс теплоснабжения представляет собой сложный технологический процесс единовременного производства, транспортирования и потребления энергии потребителем. Любое нарушение в этой трехзвенной системе приводит к прекращению ее работы или нарушению параметров и качества теплоснабжения.
Источником тепловой энергии в системах централизованного теплоснабжения могут быть теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), районные (РК) и квартальные котельные. На ТЭЦ производится централизованное теплоснабжение на базе комбинированной выработки теплоты и электрической энергии, называемое теплофикацией. При комбинированном способе энтальпия пара используется сначала для выработки электроэнергии, а затем тепловая энергия частично отработавшего пара используется для центрального теплоснабжения.
Тепловая энергия отпускается потребителям в виде горячей воды или водяного пара.
Потребители теплоты по характеру их загрузки во времени делятся на сезонные (системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха) и круглогодичные (системы горячего водоснабжения и технологические).
При проектировании систем теплоснабжения максимальные тепловые потоки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение принимаются по соответствующим проектам. Если таковые отсутствуют, то расчеты расходов теплоты производятся по укрупненным показателям.
Одним из наиболее дорогостоящих и трудоемких элементов системы теплоснабжения являются тепловые сети, по которым тепловая энергия в виде воды или водяного пара подается к потребителям. Тепловые сети представляют собой сеть трубопроводов с теплоизоляцией, компенсаторами тепловых удлинений, запорной и регулирующей арматурой, подвижными и неподвижными опорами, камерами, дренажными и воздухоспускными устройствами.
По виду теплоносителя тепловые сети бывают водяные и паровые.
По количеству параллельно проложенных теплопроводов тепловые сети могут быть однотрубные (в них сетевая вода после прохождения систем отопления и вентиляции полностью используется на горячее водоснабжение), двухтрубные (состоят из подающего и обратного трубопроводов – для водяных сетей, паропровода и конденсатопровода – для паровых сетей), трехтрубные (в них две трубы используются как подающие для подачи теплоносителя с разными тепловыми потенциалами, а одна как общая обратная), четырехтрубные (в этих системах одна пара трубопроводов обслуживает системы отопления и вентиляции, а другая – систему горячего водоснабжения и технологические нужды). В настоящее время наиболее распространенными являются двухтрубные тепловые сети.
Тепловые сети разделяют на магистральные, прокладываемые на главных направлениях населенных пунктов, распределительные – внутри квартала, микрорайона и ответвления к отдельным зданиям.
По геометрическому виду тепловые сети бывают радиальные, когда их сооружают с постепенным понижением диаметра от источника теплоты до последнего потребителя, и кольцевые, которые закольцовываются и присоединяются к дублирующему источнику теплоты. Радиус действия радиальных сетей 15–20 км, их основной недостаток – отсутствие резервирования, что значительно снижает их надежность, хотя они являются наиболее простыми и экономичными по начальным затратам. Кольцевые сети требуют больших капитальных затрат, но при этом имеют повышенную надежность. Поэтому такая схема тепловых сетей используется при наличии потребителей, в которых не допускается перерыв в теплоснабжении (больницы, родильные дома, реанимационные помещения, картинные галереи, шахты и т.д).
По способу прокладки тепловые сети делят на подземные и надземные. Надземная прокладка труб (на отдельностоящих мачтах и эстакадах, на опорах, на кронштейнах, заделываемых в стены здания) применяется на территориях промышленных предприятий, при сооружении тепловых сетей вне черты города, при пересечении оврагов и т.д. Преобладающим способом прокладки трубопроводов тепловых сетей является подземная прокладка: в проходных, полупроходных и непроходных каналах, бесканальная.
По принципу использования первичного теплоносителя системы централизованного теплоснабжения подразделяют на две группы: закрытые, в которых первичный теплоноситель не разбирается потребителем на нужды горячего водоснабжения, и открытые, когда первичный теплоноситель частично используется потребителем для горячего водоснабжения.
Потребителей присоединяют к тепловым сетям в тепловых пунктах. В тепловых пунктах абонентов предусматривается размещение оборудования, арматуры, приборов контроля управления и автоматизации, посредством которых осуществляются следующие основные функции:
– преобразование вида теплоносителя или его параметров;
– контроль параметров теплоносителя;
– регулирование расхода теплоносителя и распределение его по системам потребления теплоты;
– отключение систем потребления теплоты;
– защита местных систем от аварийного повышения параметров теплоносителя;
– заполнение и подпитка систем потреблении теплоты;
– учет тепловых потоков, расходов теплоносителя и конденсата;
– сбор, охлаждение, возврат конденсата и контроль его качества;
– аккумулирование теплоты и теплоносителей;
– водоподготовка для систем горячего водоснабжения.
В тепловом пункте в зависимости от его назначения и конкретных условий присоединения потребителей могут осуществляться все перечисленные функции или только их часть. По таким признакам тепловые пункты подразделяют на центральные (ЦТП) и индивидуальные (ИТП).
Тепловой пункт – 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.
Абонентский ввод (индивидуальный тепловой пункт) – комплекс оборудования, с помощью которого системы отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, а также технологические установки промышленных зданий присоединяются к тепловым сетям.
Оборудование теплового пункта зависит от схемы присоединения потребителя к тепловой сети.
Системы горячего водоснабжения при закрытой водяной системе теплоснабжения, а системы отопления – при независимой системе теплоснабжения присоединяют к тепловым сетям через скоростные секционные водоводяные или пароводяные теплообменники. Они могут быть кожухотрубного, пластинчатого и других типов.
Для понижения параметров теплоносителя в системах отопления при присоединении их к тепловым сетям по зависимой схеме используются элеваторы (рис. 14.1) или насосы смешения, подмешивающие к горячей воде из подающего трубопровода тепловой сети охлажденную воду из обратного трубопровода тепловой сети.
Рис. 14.1 Водоструйный элеватор
Бак-аккумулятор – емкость, предназначенная для хранения воды в целях выравнивания суточного графика расхода воды в системах теплоснабжения, а также для создания и хранения запаса подпиточной воды на источниках теплоты. Для снижения тепловых потерь баки-аккумуляторы тщательно теплоизолируют.
Грязевики устанавливают в тепловых пунктах для защиты систем отопления от посторонних частиц, попавших в теплопроводы при монтаже, ремонтах и эксплуатации. Принцип действия грязевика основан на резком снижении скорости воды, благодаря чему взвешенные частицы оседают на дне грязевика, откуда периодически удаляются.