Квалификационный экзамен

ekzamen
Оплата (возврат) платежей

Виртуальный консультант

Телеграм канал

Эффективность автоматического регулирования системы теплоснабжения

Создано: 22 Декабря 2014 Обновлено: 22 Декабря 2014

Российская Федерация относится к странам с высоким уровнем централизации теплоснабжения. Теплоснабжение городских населенных пунктов обеспечивается тепловыми источниками (ГРЭС, ТЭЦ, котельными) различной мощности путем транспортировки тепловой энергии по водяным тепловым сетям.

Неэффективное теплоснабжение приводит к огромному перерасходу энергетических, материальных и финансовых ресурсов. В условиях постоянного увеличения цен на энергоносители эффективное использование энергетических ресурсов стало одним из самых актуальных и приоритетных направлений государственной политики, о чем свидетельствует принятый 23 ноября 2009 года Федеральный закон «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности» № 261-ФЗ.Эффективность функционирования систем централизованного теплоснабжения во многом зависит от режимов работы тепловых сетей и систем теплопотребления. Поэтому задача оптимизации режимов, проведения наладки и регулирования тепловых и гидравлических режимов в сложных системах крупных городов является весьма актуальной.

Системы теплоснабжения

Теплоснабжением называют снабжение теплом жилых, общественных и промышленных зданий и сооружений для обеспечения как коммунально-бытовых (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение), так и технологических нужд потребителей. Теплоснабжение бывает местным и централизованным. Система централизованного теплоснабжения обслуживает жилые или промышленные районы, а местного - одно или несколько зданий. В России наибольшее значение приобрело централизованное теплоснабжение. Системе теплоснабжения делятся на открытые и закрытые.

Открытые системы теплоснабжения

       Открытые системы теплоснабжения характеризуются тем, что водоразбор горячей воды для нужд потребителя происходит непосредственно из теплосети, причем, он может быть как полным, так и частичным. Остающаяся в системе горячая вода продолжает использоваться для отопления или вентиляции.Расход воды в теплосети при этом способе компенсируется дополнительным количеством воды, которая подается в тепловую сеть. Преимущество такой системы заключается в ее экономической выгоде. Во время советского периода почти 50 % всех систем теплоснабжения были открытого типа. В то же время, нельзя сбрасывать со счетов то, что открытая система имеет и ряд существенных недостатков. Прежде всего, это невысокое санитарно-гигиеническое качество воды. Отопительные приборы и трубопроводные сети придают воде специфический запах и цветность, появляются различные посторонние примеси, а также, бактерии. Для очистки воды в открытой системе обычно применяются различные методы, но их использование снижает экономический эффект. Открытая система теплоснабжения по способу присоединения к теплосетям может быть зависимой, т.е. соединяться через элеваторы и насосы, или присоединяться по независимой схеме - через теплообменники. Остановимся на этом подробней.

Зависимые системы теплоснабжения, это такие системы, в которых теплоноситель по трубопроводу попадает сразу в систему отопления потребителя. Здесь нет никаких промежуточных теплообменников, тепловых пунктов и гидравлической изоляции. Несомненно, что такая схема присоединения понятна и конструктивно проста. Она несложна в обслуживании и не требует никакого дополнительного оборудования, например, циркуляционных насосов, автоматических приборов регулирования и контроля, теплообменников и т.д. Чаще всего, эта система привлекает своей, на первый взгляд, экономичностью. Однако она имеет существенный недостаток, а именно, невозможность отрегулировать теплоснабжение в начале и конце отопительного сезона, когда появляется избыток тепла. Это не только влияет на комфорт потребителя, но и приводит к теплопотерям, что снижает ее кажущуюся первоначально экономичность. Когда становятся актуальными вопросы энергосбережения, разрабатываются и активно внедряются методики перехода зависимой системы теплоснабжения к независимой, это позволяет обеспечить экономию тепла порядка на 10-40% в год.

Независимыми системами теплоснабжения называют системы, в которых отопительное оборудование потребителей изолировано гидравлически от производителя тепла, а для теплоснабжения потребителей используют дополнительные теплообменники центральных тепловых пунктов.Независимая система теплоснабжения имеет целый ряд неоспоримых преимуществ. Это:

·   возможность регулирования количества тепла, доставленного к потребителю при помощи регулирования вторичного теплоносителя;

·      ее более высокая надежность;

·     энергосберегающий эффект, при такой системе экономия тепла составляет 10-40 %;

·     появляется возможность улучшения эксплуатационных и технических качеств теплоносителя, что существенно повышает защиту котельных установок от загрязнений.

Благодаря этим преимуществам, независимые системы теплоснабжения стали активно применяться в крупных городах, где тепловые сети достаточно протяженны и существует большой разброс тепловых нагрузок. В настоящее время разработаны и успешно внедряются технологии реконструкции зависимых систем в независимые. Несмотря на значительные капиталовложения это, в конечном итоге, дает свой эффект. Естественно, что независимая открытая система - дороже, однако она значительно улучшает качество воды по сравнению с зависимой.

Закрытые системы теплоснабжения

Закрытые системы теплоснабжения – это системы, в которых вода, циркулирующая в трубопроводе, используется только как теплоноситель, и не забирается из теплосистемы для нужд обеспечения горячего водоснабжения. При такой схеме система полностью закрыта от окружающей среды. Конечно же, утечки теплоносителя возможны и при такой системе, однако, они весьма незначительны и легко устраняются, а потери воды без проблем автоматически восполняются с помощью регулятора подпитки.Подача тепла регулируется централизованным способом, при этом количество теплоносителя, т.е. воды, остается в системе неизменным. Расход тепла зависит от температуры циркулирующего теплоносителя.Как правило, в закрытых системах теплоснабжения используются возможности тепловых пунктов. На них, от поставщика теплоэнергии, например, ТЭЦ, поступает теплоноситель, а его температура регулируется до необходимой величины для нужд отопления и горячего водоснабжения районными центральными тепловыми пунктами, которые и распределяют ее по потребителям.Преимущества закрытой системы теплоснабжения заключаются в высоком качестве горячего водоснабжения. Кроме того, она дает энергосберегающий эффект.Ее, практически, единственный недостаток в сложности водоподготовки из-за удаленности тепловых пунктов друг от друга.

Отопление – одна из ключевых систем жизнеобеспечения любого дома, будь-то квартира или частный дом. Хотя естественно от того к какой категории относится жилище и зависит тип отопления. Если говорить о частном домовладении, то, безусловно, рассматривать нужно автономное устройство отопительной системы. В квартирах же пока преобладает централизованное отопление, но его устройство должно быть предметом не менее пристального внимания. К примеру, одним из ключевых элементов является элеваторный узел отопления. Элеватор охлаждает перегретую воду отопительной системы до расчетной температуры, а затем подготовленный теплоноситель подает в отопительные приборы, расположенные в жилых помещениях. Охлаждение происходит в момент смешения в элеваторе горячей воды из подающего трубопровода и остывшей – из обратного трубопровода.Наглядно характеризует элеваторный узел отопления схема его размещения. Уже с первого взгляда понятно, что этот элемент способствует повышению эффективности функционирования всей отопительной системы здания. Элеватор выполняет сразу две функции:

·        циркуляционного насоса

·        смесителя

  В принципе конструкция отличается нехитрым устройством, но, несмотря на это более чем эффективна. Она стоит недорого, не требует подключения электрического тока. Хотя и не лишена недостатков, ключевыми из которых являются:

·     перепад давления между трубопроводами прямой и обратной подачи должен поддерживаться в диапазоне 0,8-2 Бар;

·        нет возможности регулировать выходную температуру;

·        необходим точный расчет каждого элемента элеватора.

На сегодня можно однозначно утверждать, что элеваторы очень широко применяются в коммунальном тепловом хозяйстве. Это обусловлено устойчивостью их работы в момент изменения в тепловых сетях теплового и гидравлического режима. За ними не нужен постоянный надзор, а вся регулировка состоит из выбора правильного диаметра сопла.

Безусловно, технический прогресс не стоит на месте. Новые технологии находят свое отображение и в коммунальной сфере, в том числе и в теплофикации. Современной альтернативой привычным элеваторным узлам отопления являются устройства автоматической регулировки температуры теплоносителя. Они считаются более экономичными и энергономичными, хотя и стоят значительно дороже элеваторов.

Ниже рассмотрим некоторые аспекты изменения схемы централизованного теплоснабжения, связанного с отказом от применения центральных тепловых пунктов (ЦТП) и внедрением индивидуальных тепловых пунктов (ИТП), в результате чего появляется возможность регулирования и учета теплопотребления на каждом конкретном объекте.

В нашей стране получила широкое распространение система теплоснабжения с ЦТП – групповыми тепловыми пунктами, через которые осуществляется подача тепла по отдельным трубопроводам на отопление и горячее водоснабжение зданий. При этом требуется обеспечить температуру воздуха в квартирах не ниже минимально допустимого уровня (18 °С). При наличии ЦТП часто при жалобах населения на низкую температуру в помещениях не устраняются локальные причины ее возникновения, а увеличивается расход тепловой энергии на все здания, снабжающиеся от данного ЦТП. Это приводит к росту температуры обратной воды, перегрузке головных магистралей и хроническому отставанию в режиме работы концевых потребителей – в результате тепловые сети работают с превышением расчетного расхода воды как минимум на 30–40 %.

Обычно системы отопления каждого дома или даже секции присоединяются к квартальным тепловым сетям от ЦТП через элеватор, основным положительным свойством которого является обеспечение постоянного коэффициента смешения (эжекции) независимо от изменения температур подаваемой или подмешиваемой воды и постоянного расхода воды из тепловой сети при неизменном располагаемом напоре независимо от изменения расхода воды, циркулирующей в системе отопления. Однако, при регулировании отопления посредством термостатов, это приводит к тому, что в однотрубных системах при закрытии термостатов из-за сброса горячей воды мимо отопительного прибора растет температура обратной воды, вследствие чего возрастает температура воды в подающем трубопроводе и, соответственно, возрастает нерегулируемая теплоотдача трубопроводов стояков системы отопления, что снижает эффективность авторегулирования термостатами. В двухтрубных системах закрытие термостатов приводит к сокращению расхода воды, циркулирующей в системе, но расход сетевой воды, проходящей через сопло элеватора, остается неизменным, что также приводит к росту температуры воды в подающем трубопроводе системы отопления, а соответственно, и к нерегулируемой теплоотдаче стояков. Во избежание этого необходимо осуществлять автоматическое регулирование температуры воды в подающем трубопроводе системы отопления по графику в зависимости от наружной температуры в местах подключения систем отопления к тепловым сетям. Обязательность осуществления автоматического регулирования отопления на вводе в здание как в системах с пофасадным авторегулированием, так и в системах с термостатами; недолговечность трубопроводов внутриквартальных сетей горячего водоснабжения; требования в современных рыночных условиях установки приборов учета тепла и воды в каждом здании – эти факторы ставят под сомнение необходимость теплоснабжения жилых зданий и микрорайонов в нашей стране через групповые тепловые пункты (ЦТП), после которых отдельные здания снабжаются по самостоятельным трубопроводам горячей водой на отопление и водопроводной водой на бытовые нужды, нагретой в теплообменниках, установленных в ЦТП.

В связи с указанными обстоятельствами актуальным является переход от групповых тепловых пунктов (ЦТП) к индивидуальным (ИТП), расположенным в отапливаемом здании. Это решение, помимо повышения эффективности авторегулирования отопления, позволяет отказаться от распределительных сетей горячего водоснабжения, а также снизить потери тепла при транспортировке и расход электроэнергии на перекачку бытовой горячей воды. Перенос центров приготовления горячей воды на бытовые нужды ближе к ее потреблению (в здание), ликвидация благодаря этому ЦТП и внутриквартальных сетей горячего водоснабжения не только повышает качество снабжения горячей водой жителей, но и, как показали расчеты, выполненные еще в 1970-х годах В. И. Ливчаком, оказывается эффективнее решения с ЦТП как по капиталовложениям, так и по эксплуатационным затратам, поскольку в этом случае уменьшаются теплопотери, расход электроэнергии на перекачку и циркуляцию горячей воды, а также повышается эффективность авторегулирования отопления. Однако отсутствие в то время необходимого оборудования (компактных теплообменников, малошумных циркуляционных насосов, приборов авторегулирования и учета тепла) оставили это решение нереализованным, за исключением нескольких демонстрационных объектов.

Автоматизированные ИТП в сочетании с индивидуальным автоматическим регулированием теплоотдачи отопительных приборов позволяют полностью осуществить в зданиях мероприятия по экономии тепла, воды, электроэнергии на перекачку, а также получить снижение затрат на прокладку трубопроводов систем тепловодоснабжения (особенно при 2-зонном водоснабжении). Наличие малошумных циркуляционных насосов, компактных теплообменников и приборов авторегулирования подачи и учета тепла позволяют успешно решить эту задачу. Отказ от ЦТП и управление регулированием подачей тепла на отопление и горячее водоснабжение в ИТП, помимо прочего, приводит к сокращению потерь тепла внутриквартальными теплопроводами и к снижению расхода электроэнергии на перекачку теплоносителя.

Комментарии

Отправить обращение

login lk

Контактная информация

Contact info

Мобильное приложение