Байбаков С. А., інженер ВАТ «СТІ»

1. Існуюче становище та проблеми.

У зв'язку з особливостями кліматичних умовбезперебійне забезпечення населення та промисловості тепловою енергією в Росії є актуальною соціальною та економічною проблемою. За даними різних джерел з метою теплопостачання 2000 р. було вироблено приблизно 2020 млн.Гкал. На це було витрачено понад 45% від загального споживання всіх видів палива, що приблизно в 2 рази більше, ніж витрата палива на потреби електроенергетики та відповідає паливомісткості решти всіх галузей економіки.

В даний час відпустка тепла споживачам великих населених пунктів в основному проводиться і буде виробляється надалі від досить потужних систем централізованого теплопостачання (СЦТ), які мають як джерела тепла великі ТЕЦ або районні котельні.

Значна частина потреб у теплової енергії нашій країні, і особливо у містах, мають високу концентрацію теплових навантажень, зазвичай забезпечується з допомогою великих СЦТ з урахуванням паротурбинных ТЕЦ з теплофікаційними турбінами різної потужності, тобто. має місце широке використання теплофікації, використання якої дозволяє об'єктивно отримати суттєву економію органічного палива. Так комбінована вироблення теплової та електричної енергії в Росії за різними джерелами дозволяє економити від 20 до 30% палива в порівнянні з роздільним виробленням.

У сучасних умовахрозвиток теплофікації та систем теплопостачання на її основі став відчувати конкуренцію з боку децентралізованих схем та роздільного вироблення теплової та електричної енергії, обумовлену такими обставинами.

ККД електростанцій з конденсаційними турбінами значно збільшився і сягає 40 – 43%. Водночас вдалося підвищити ККД опалювальних котелень, величина якого перевищує ККД енергетичних котлів ТЕЦ, а ККД використання палива малих котелень практично може досягати 100%. Все це призводить до зниження відносної економії палива за теплофікації. Крім того, розвиток теплофікації потребує значних початкових витрат, а термін окупності під час створення великих ТЕЦ становить близько десяти років. У сучасних економічних умовах це положення з урахуванням фактора мобільності об'єктивно призводить до переходу на теплопостачання від швидкоокупних, автоматизованих та високоекономічних котельні різної потужності, включаючи дахові та будинкові котельні установки заводської готовності, не дивлячись навіть на те, що питомі капітальні витрати для таких котелень значно вищі аналогічного показника для ТЕЦ

Однією з основних проблем за традиційної схеми СЦТ є чинник надійності теплопостачання. Як уже зазначалося, прийняте розташування базових та пікових джерел тепла, розробка режимів відпустки тепла та величини параметрів мережної води визначалися без урахування цього фактора. В результаті склалася така ситуація.

Концентрація теплової потужності та радіально-тупикова структура теплових мереж має дуже обмежені можливості щодо резервування теплової потужності джерел тепла. Аварійні перекидання тепла можуть проводитися в основному кінцевими ділянками теплових мереж, що мають малу пропускну здатність. Відповідно, аварійні ситуації на джерелі тепла або на головних ділянках магістралей теплових мереж можуть призвести до значного та тривалого зниження подачі тепла споживачам.

Для підвищення надійності теплопостачання на джерелі тепла передбачаються можливість використання резервного теплогенеруючого обладнання (парових теплообмінників) з подачею пари зі станційних парових колекторів або відборів з більш високими параметрами пари та секціонування колекторів теплофікаційних установок ТЕЦ.

У теплових мережах підвищення надійності теплопостачання забезпечується різними способами резервування та дублювання трубопроводів, що призводить до подорожчання теплових мереж та ускладнення їх схем. При протяжних магістральних теплових мережах підвищення надійності забезпечується секціонуванням магістральних трубопроводів, прокладанням декількох ниток трубопроводів з меншим діаметром та організацією перемичок між ними. Крім того, передбачається підключення споживачів до трубопроводів перемичок між сусідніми магістралями, забезпечуючи цим можливість двосторонньої подачі тепла.

Іншим фактором, що негативно позначається на надійність теплових мереж є використання досить високого температурного графіка 150/70 про С. При цьому графіку на 1 про З зміни температури зовнішнього повітря припадає приблизно 3.0 про З зміни температури мережної води в лінії подачі. Відповідно при можливих щодо швидких внутрішньодобових змін погодних умов, пов'язаних з підвищенням або зниженням температури повітря в опалювальному періоді на 7-10 о С потрібна зміна температури в лінії подачі на 21-30 про С. При цьому зміни температури повітря і, відповідно, води в трубопроводах зазвичай носять циклічний характер.

У цих умовах досвід експлуатації як міру підвищення надійності передбачає застосування зрізання температурного графіка на максимальну температуру 120-130 про С, що призводить до недовідпуску тепла на опалення. При установці ж на теплових пунктах споживачів із незалежною схемою приєднання опалення регуляторів навантаження (температури води в контурі опалення) використання зрізання температурного графіка може призвести до значного збільшення витрат води в тепловій мережі та суттєвої зміни (ускладнення) гідравлічного режиму теплових мереж.

Зниження привабливості отримання тепла від систем теплопостачання з використанням теплофікації призводить до відключення споживачів та їхнього переходу на інші джерела теплової енергії. При цьому обсяги виробництва падають і тарифи на теплову енергію для решти споживачів зростають.

З метою підвищення привабливості теплопостачання на базі теплофікації необхідно вжити організаційних та технічних заходів щодо підвищення надійності та економічності виробництва та транспорту тепла, що дозволяють продумано та комплексно вирішувати наявні проблеми з урахуванням очікуваного зростання теплових навантажень існуючих систем та зношеності основного обладнання, та особливо встановлених на пікових казанів.

Разом з тим, як випливає з опублікованих матеріалів по закордонному досвідуорганізації теплопостачання, в даний час у Європейських країнах(Данія, Німеччина) набуло широкого поширення створення великих систем централізованого теплопостачання на базі паралельного підключення до загальної теплової мережі кількох джерел різної потужності з комбінованим виробленням теплової та електричної енергії (МініТЕЦ, ПГУ ТЕЦ, ГТУ ТЕЦ).

Такий підхід обумовлений значною економією палива, що отримується при використанні теплофікації та можливістю найбільш ефективно вирішувати екологічні проблемипри спалюванні органічного палива. При цьому регулювання відпустки тепла в системах, що розглядаються, проводиться у відповідності з графіком кількісно-якісного регулювання при максимальній розрахунковій температурі в лінії подачі на рівні 110 - 130 про С. Нормальна робота систем теплопостачання в цих умовах можлива тільки за умови повної автоматизації споживачів теплової енергії.

2. Аналіз наявних пропозицій щодо структури та схем СЦТ.

Сучасні СЦТ являють собою складний інженерний комплекс із джерел теплової енергії (основних та пікових) та споживачів тепла, пов'язаних між собою тепловими мережами різного призначення та балансової приналежності, що мають характерні теплові та гідравлічні режими із заданими параметрами теплоносія. Величина параметрів та характер їх зміни визначаються технічними можливостями основних структурних елементівсистем теплопостачання (джерел, теплових мереж та споживачів), економічної доцільністю та, у чималій мірі, напрацьованим досвідом створення та експлуатації таких систем.

Останнім часом підвищенню ефективності комбінованого вироблення теплової енергії та систем теплопостачання на її основі приділяється пильна увага. Багатьма авторами та організаціями розроблено різні пропозиції щодо можливих напрямів зміни структурних схем таких систем. При цьому мова йдене про застосування нового обладнання, яким є, наприклад, використання для теплофікації парогазових циклів, що саме по собі дозволяє підвищити економічність теплопостачання, а саме про розробку нетрадиційних схем систем теплопостачання в цілому, в яких переваги комбінованого виробництва теплової енергії використовуються найбільшою мірою.

Однією з таких пропозицій є добре відома з технічної літератури /1/ пропозиція д.т.н. Андрющенко О. І., суть якого полягає у переході на централізовану подачу від ТЕЦ тепла лише на гаряче водопостачання з його відпусткою до районів теплоспоживання за однотрубною схемою. При цьому навантаження опалення забезпечується розташованими безпосередньо в районах теплоспоживання піковими джерелами з різним складом обладнання, що теплогенерує, і відповідними тепловими мережами. Подача води та тепла від ТЕЦ у двотрубні районні теплові мережі проводиться у вигляді їхнього підживлення для компенсації безпосереднього водорозбору на гаряче водопостачання в районних мережах, що здійснюється за відкритою схемою.

Використання такої схеми СЦТ дозволяє підвищити ефективність комбінованого вироблення за рахунок зниження температури відведення тепла від теплофікаційних відборів турбін при стабільному їхньому річному завантаженні по відпустці тепла.

Однак системи теплопостачання з подібною структурою очевидно можуть застосовуватися при повністю новому будівництві, а також при реорганізації схеми теплопостачання, яка передбачає використання або заміської КЕС або нової ТЕЦ з подачею тепла в існуючі районні теплові мережі, в яких джерелами тепла використовуються міські квартальні котельні. Тобто. використання пропозиції вимагає спеціальної організації системи, що характеризується концентрацією значним навантаженням гарячого водопостачання та будівництва теплових мереж для її передачі в райони теплоспоживання.

Пропонована схема не може бути використана для систем теплопостачання міст, що склалися на базі великих ТЕЦ виходячи з практичної неможливості перноса навантаження гарячого водопостачання на одне з джерел. Крім того, при використанні відкритих схем гарячого водопостачання слід враховувати необхідність створення відповідної водопідготовки великої продуктивності та наявності вихідної води певної якості.

Декілька варіантів зміни схем підключення пікових джерел у системах теплопостачання та умов роботи теплових мереж наведено авторами з Улянівського ГТУ в монографії /2/.

Здебільшого можна розглядати дві пропозиції.

У першому з них пропонується підключати пікові котельні на ТЕЦ паралельно до мережних підігрівачів і перевести роботу теплових мереж на знижений температурний графік з використанням центрального кількісного або якісно-кількісного регулювання.

З цього приводу слід сказати, що за сучасних схем автоматизації теплових пунктів центральна зміна витрати води на теплоджерелі неможлива, оскільки витрата води визначається регуляторами у споживача тепла. Крім того, викликає сумніви можливість дотримання обмежень щодо допустимих витрат води через мережеві підігрівачі турбін при значних змінах витрат у теплових мережах, що може вимагати відключення турбін по відпуску тепла з їх роботою в суто конденсаційному режимі.

Крім того, для існуючих систем теплопостачання безпосередній перехід на знижений температурний графік також не можливий, оскільки при тому ж тепловому навантаженні витрата мережної води, що значно зросла, не може бути пропущений по теплових мережах з колишніми діаметрами трубопроводів.

У другому реченні розглядається можливість переходу на повну децентралізацію установок пікової потужності систем теплопостачання з її виробництвом безпосередньо у споживачів. Ця пропозиція також навряд чи економічно обґрунтована за сумарними витратами у систему теплопостачання, хоч і дозволяє за словами авторів отримати значну економію палива.

Так як пікові джерела пропонується використовувати або електронагрівачі або будинкові газові котельні. Все це разом буде очевидно значно дорожчим, ніж реконструкція пікової водогрійної котельні на ТЕЦ, оскільки вимагатиме перекладки або електромереж або газопровідних труб. Крім того, використання електроенергії для цілей опалення, як показує попередній досвід, дозволяє отримати економічні переваги лише за наявності надлишку дешевої електроенергії, що виробляється, наприклад, на ГЕС.

Режими роботи теплових мереж за пропонованих схем авторами практично не розглядаються.

Одним із останніх за часом висловлено пропозицію колективу авторів з Білорусії (Шкода А. Н. та ін.), що полягає в переході при теплопостачанні від ТЕЦ на тритрубні схеми теплових мереж з роздільною подачею тепла на опалення та гаряче водопостачання /3/. При цьому на ТЕЦ навантаження гарячого водопостачання забезпечується в основному за рахунок використання теплофікаційного пучка конденсатора та відбору нижнього ступеня, а подача тепла на опалення здійснюється з верхніх відборів теплофікаційних.

Запропонований варіант схеми системи теплопостачання має низку переваг. Підвищується ККД турбіни за рахунок ліквідації суто вентиляційного пропуску та вироблення електроенергії на тепловому споживанні при зниженні параметрів відведення тепла із циклу. При цьому покращуються режими експлуатації теплових мереж опалення за рахунок стабілізації гідравлічного режиму та забезпечення можливості зниження температури води в лінії подачі при позитивних температурах повітря відповідно до опалювального графіка, пов'язаної з відсутністю необхідності зламу температурного графіка. Використання ємностей, що акумулюють, з гарячого водопостачання, що встановлюються в районах теплоспоживання, дозволяє також мати стабільний гідравлічний і тепловий режим у трубопроводах системи гарячого водопостачання від ТЕЦ.

Для наведеної схеми СЦТ необхідна установка на ТЕЦ обладнання з підготовки води на гаряче водопостачання, і крім того, застосування такої схеми в системах, що діють, практично не можливо реалізувати, оскільки майже для всіх теплових мереж від ТЕЦ потрібно додаткове прокладання трубопроводів мереж гарячого водопостачання. Пропоновану схему можна як варіант при створенні нових централізованих систем теплопостачання.

У наведених роботах докладно розглядається в основному безпосередньо джерела тепла (теплофікаційне обладнання турбін та пікових котелень) та підвищення економічності при виробленні тепла, але недостатньо уваги приділяється умовам та режимам роботи приєднаних теплових мереж та споживачів теплової енергії, а також питанням створення цілісних систем на основі пропонованих варіантів. Особливо це стосується можливостей використання наведених пропозицій для використання в СЦТ, що вже склалися, з традиційною схемою.

Однак наявність зазначених вище проблем при централізованому теплопостачанні та можливе зростання теплових навантажень у містах вимагатиме поставити питання про доцільність їх реконструкції та модернізації. При цьому наявні проблеми треба вирішувати у комплексі, з урахуванням існуючих умов та можливих режимів роботи теплових мереж та споживачів.

3. Пропозиції щодо зміни схем існуючих СЦТ.

Як основні напрями для досягнення поставлених вище цілей слід насамперед розглядати пропозиції, що дозволяють здійснити можливу децентралізацію джерел тепла та зниження температурного графіка теплових мереж.

Для систем теплопостачання з традиційною структурою зниження температурного графіка теплових мереж є дорогим і складним завданням. Це визначається переважно можливостями регулювання подачі тепла на опалення в теплових пунктах споживачів та прийнятими при проектуванні теплових мереж діаметрами трубопроводів.

Нижче пропонується можливий варіант зміни структури СЦТ, що експлуатуються в даний час, здійснення якого дозволить з найменшими витратами забезпечити виконання зазначених умов.

Пропонується провести реконструкцію системи теплопостачання, переносячи пікові джерела тепла з ТЕЦ до районів теплоспоживання. При цьому вимагають реконструкції пікові котли на ТЕЦ демонтуються, а нові пікові джерела тепла обладнуються на теплових мережах всіх великих висновків ТЕЦ і підключаються до магістралей у проміжних точках. Принципова схема системи теплопостачання за такого перенесення пікових джерел наведено на рис. 1, на якому наведено також початкову схему СЦТ (рис. 1 а) з традиційною структурою.

Як пікові джерела можуть використовуватися водогрійні котли, а також різні інші типи теплогенеруючого обладнання, включаючи ПГУ або ГТУ ТЕЦ. Вибір типу пікового джерела у випадку визначається виходячи з результатів техніко-економічних розрахунків.

Перенесення пікових джерел у райони теплоспоживання розбиває теплові мережі із приєднаними споживачами на дві зони: зону між ТЕЦ та точкою підключення пікового джерела (зона ТЕЦ); і зону після пікового джерела (зону пікової котельні). При цьому в обох зонах можуть підтримуватись різні температурні (температурні графіки) та відповідні гідравлічні режими. Як це показано на рис.1, включення пікових джерел мережної води може виробляється як послідовно з теплофікаційним обладнанням ТЕЦ, так і паралельно обладнанню ТЕЦ. Кожна із схем підключення має свої переваги чи недоліки.

При послідовному підключенні через пікове джерело проходитиме велика витрата води з відносно високою температурою перед джерелом, що має значення при використанні водогрійних котлів. Така схема передбачає подачу тепла лише до зони пікового джерела за відсутності можливості видачі теплової потужності до зони ТЕЦ.

При паралельному підключенні через пікове джерело проходить знижена витрата з температурою зворотної лінії на вході, але при цьому є можливість подачі води та тепла в теплові мережі зони ТЕЦ, забезпечуючи цим можливість резервування теплової потужності ТЕЦ. На піковому джерелі установлюється насос змішування.

У реальних умовах може одночасно використовуватися як паралельне, і послідовне приєднання пікових джерел. Вибір конкретних схем визначається гідравлічними характеристиками існуючих теплових мереж та необхідними умовами резервування.

Пропонована зміна структури системи теплопостачання дозволяє знизити теплову потужність, що відпускається безпосередньо від ТЕЦ рівня потужності теплофікаційного обладнання турбін. За цієї умови по існуючих трубопроводах без зміни діаметра може бути пропущена колишня витрата води, що зумовлює можливість переходу в зоні ТЕЦ на знижений температурний графік.

Протяжність теплових мереж після пікового джерела порівняно менше загальної протяжності мережі початкової системи, що дозволяє допустити великі втрати тиску (напору) за умови забезпечення колишнього наявного напору у найбільш віддалених споживачів. Відповідно до цього в мережах після пікового джерела можна перейти на знижений графік зі збільшеними витратами мережної води.

Запропонована структурна схема СЦТ призводить до децентралізації джерел тепла з можливістю їх взаємного резервування та одночасно дозволяє перейти на знижений температурний графік у теплових мережах, що має забезпечити підвищення надійності теплопостачання. Перехід на пропоновану структурну схему СЦТ вимагатиме лише доведення до необхідного рівня автоматизації теплових пунктів споживачів.

Крім зазначених переваг, запропонована схема дозволяє збільшувати приєднане навантаження та потужність системи теплопостачання за окремими напрямками теплових мереж за рахунок нарощування потужності пікових джерел, не змінюючи діаметри трубопроводів решти мережі та характеристики інших джерел тепла, що входять до СЦТ.

Слід зазначити, що гідравлічні та теплові режими теплових мереж та джерел тепла, крім інших умов, залежать також від місця підключення пікового джерела до теплової мережі. від видалення пікового джерела, що підключається від ТЕЦ.

Як приклад визначення показників режимів та оцінки основних умов реконструкції СЦТ було розглянуто необхідні параметри та режими роботи при зміні схеми системи централізованого теплопостачання з умовним розрахунковим тепловим навантаженням споживачів 1 Гкал/год.

До початкової теплової мережі приєднані споживачі тільки з навантаженням опалення при розрахунковій температурі в приміщеннях +18 про З. За цих умов і температурному графіку традиційної схеми 150/70 про З витрата води в мережі постійна і дорівнює 12.5 т/год.

Приймалося, коефіцієнт теплофікації для початкової традиційної схеми дорівнює 0.5, тобто. із теплофікаційних відборів турбін покривається половина розрахункового навантаження системи. Іншу половину забезпечує пікова котельня. Графік покриття теплового навантаження системи теплопостачання в залежності від температури зовнішнього повітря (відносного навантаження опалення), прийнятий виходячи з умови максимального завантаження теплофікаційних тепла турбін ТЕЦ на рис. 2

Мал. 2 Графік покриття теплового навантаження системи теплопостачання.

Для попереднього аналізу будемо вважати, що приєднання теплового навантаження рівномірно розподілено по тепловій мережі, яка являє собою одну тупикову магістраль змінного по довжині мережі діаметра. Загальна відносна довжина мережі дорівнює 1.

Схеми початкової системи теплопостачання та системи після перенесення пікового джерела (пікової котельні) в район теплоспоживання наведено на рис. 3. На цьому ж рис. наведені умовні позначення основних параметрів режимів СЦТ, що використовуються в подальшому.

а. Початкова (традиційна) схема СЦТ

б. Перетворена схема СЦТ

Мал. 3 Схема перетворення СЦТ та умовні позначення.

Умовні позначення:

1 - Теплофікаційне обладнання ТЕЦ

2 - Пікове джерело (пікова котельня)

Для оцінки зміни гідравлічних режимів системи теплопостачання було прийнято, що в тепловій мережі за традиційною схемою має місце лінійна зміна напору по довжині трубопроводів. При цьому відносний наявний натиск на ТЕЦ при традиційній схемі дорівнює 1, а стійкість мережі (ставлення напору на абонентському введенні до розташовуваного натиску на ТЕЦ) становить 0.2, тобто. наявний натиск у останнього споживача дорівнює 20% від напору на ТЕЦ, що розвивається.

За результатами проведених розрахунків буде в основному показано технічну можливість реалізації перенесення пікового джерела в район теплоспоживання та рекомендовані при цьому режими роботи системи теплопостачання. Слід враховувати також, що вибір основних параметрів і рішень (співвідношення потужностей, місце розташування пікового джерела, температурні графіки тощо) очевидно визначається не тільки суто технічними, а й техніко-економічними умовами. У пропонованому матеріалі техніко-економічні умови не розглядаються.

Для нової системи теплопостачання прийнято той самий графік покриття сумарного теплового навантаження системи, що й для початкової мережі, який наведено на рис. 2, тобто піковий джерело забезпечує при розрахункових умовах половину навантаження і коефіцієнт теплофікації для СЦТ в цілому залишається рівним 0.5.

Будемо вважати, що для споживачів, підключених до мережі після перенесеного пікового джерела (зона ПК) приймається опалювальний температурний графік 130/70 про С. З.

За умови автоматизації теплових пунктів споживачів температура у зворотній лінії мережі при реконструкції не зміниться та залишиться рівною цій температурі для вихідної теплової мережі.

Можлива точка підключення пікового джерела до теплових мереж за прийнятих умов визначається гідравлічним режимом вихідної системи та умовами одержуваних гідравлічних режимів при перенесенні пікового джерела, для яких повинна бути виконана вимога забезпечення попередніх напорів на приєднаних споживачах.

Як показали проведені розрахунки теплогідравлічних режимів перетвореної системи теплопостачання найбільш близька до ТЕЦ точка підключення пікового джерела за умови забезпечення заданих напорів, що розташовуються, у приєднаних споживачів становить 60% від загальної протяжності початкової теплової мережі, тобто видалена на 0.6 відносних одиниць загальної протяжності мережі. При цьому розрахункове теплове навантаження споживачів зони ТЕЦ складе 0.6 Гкал/год, а зони пікової котельні 0.4 Гкал/год.

Для СЦТ після реконструкції зберігається вихідний графік покриття сумарних теплових навантажень системи. Однак графіки покриття навантажень зон ТЕЦ та пікової котельні для умов рис. 2 мають складніший характер.

Графік покриття теплових навантажень споживачів зони ТЕЦ, залежно від відносного навантаження опалення, наведено на рис. 4, графік покриття теплових навантажень споживачів зони пікової котельні – на рис. 5

На рис. 4 показано графіки зміни навантаження споживачів зони ТЕЦ та відпустки тепла від ТЕЦ. Наведено також графік подачі тепла від ТЕЦ до зони пікового джерела (зони ПК). Останній при відносних навантаженнях великих 0.83 (при низьких температурах зовнішнього повітря) має негативні значення, що говорить про необхідність подачі тепла в зону ТЕЦ від пікового джерела.

На рис 5 наведено графіки навантаження споживачів зони ПК та відпустки тепла від пікового джерела. На цьому ж рис. показаний також графік подачі тепла в зону ПК від ТЕЦ, який при відносних навантаженнях великих 0.83 має негативні значення, що свідчать, як зазначалося, про подачу тепла від пікового джерела в зону ТЕЦ.

Температурні графіки СЦТ для зони ТЕЦ та пікової котельні наведено на рис. 6, на якому для порівняння показано також температурний графік вихідної СЦТ.

Як випливає з рис. 6 температурний графік від ТЕЦ перетвореної системи теплопостачання має складну залежність від температури зовнішнього повітря. Максимальна температура при розрахункових умовах відповідає, як вказувалося раніше 120 про З, а мінімальна температура мережевої води від ТЕЦ у точці початку (закінчення) опалювального періоду прийнята рівною 70 про С. котельні. Температура в цій точці визначає найбільшу витрату води у трубопроводах зони ТЕЦ, що передається в зону ПК, що обумовлює найбільш напружений гідравлічний режим зони ТЕЦ та системи теплопостачання в цілому. Температура в точці зламу визначалася виходячи з умов забезпечення необхідних гідравлічних умов для приєднаних споживачів при прийнятій точці підключення пікового джерела.

Слід зазначити, що рівень температур в лінії подачі від теплофікційної частини ТЕЦ визначає ефективність комбінованого вироблення теплової та електричної енергії і чим він нижчий, тим вище питома комбінована вироблення.

Відповідні наведеним вище даним за температурами в різних частинах схеми СЦТ при прийнятій точці перенесення пікового джерела графіки витрат води в залежності від відносного навантаження опалення (температури зовнішнього повітря) на різних ділянках схеми системи теплопостачання наведено на рис.7. Для порівняння малюнку наведено необхідний графік витрати мережної води від ТЕЦ для вихідної системи теплопостачання при температурному графіку 150/70 про З.

Як випливає з рис. 7 витрата води від ТЕЦ в системі теплопостачання, що реконструюється, істотно нижче початкового значення в 12.5 т/год і зростає при зниженні температури зовнішнього повітря від 6.5 до 10.0 т/год. Витрата води через пікове джерело при зниженні температури повітря спочатку знижується від 4.1 до 3.6 т/год і далі зростає до максимального значення за розрахункових умов, що дорівнює 8.7 т/год.

Так само як і при відпустці тепла, в СЦТ, що реконструюється, мають місце перетікання води між зоною ТЕЦ і зоною ПК. Витрати води за зонами наведено на рис. 8 та 9.

На рис.8 наведено графік сумарної витрати води для споживачів зони ТЕЦ, графік витрати води від ТЕЦ та графік подачі води до зони ТЕЦ від пікового джерела. Останній має негативні значення для відносних навантажень менше 0,83 і показує, що при цих відносних навантаженнях має місце подача води з трубопроводів зони ТЕЦ (від ТЕЦ) на пікове джерело.

На рис. 9 наведено графіки витрат води у зоні пікового джерела, а також графіки витрат води для споживачів зони ПК, витрати води через пікове джерело та витрат води від ТЕЦ у зону ПК. При цьому максимальне значення витрати води, що подається від ТЕЦ на пікове джерело, відзначається при відносному навантаженні, що дорівнює 0.5 і відповідній точці включення пікової котельні. Розмір цієї витрати становить 3.3 т/год.

За наведеними вище даними про розрахунковий гідравлічний режим вихідної мережі та умови підключення теплового навантаження були проведені розрахунки гідравлічних режимів та побудовані п'єзометричні графіки мережі, що реконструюється, для характерних відносних навантажень (температур зовнішнього повітря), наведені на рис. 10.

На рис. показані п'єзометричні графіки при розрахунковій температурі зовнішнього повітря, при найбільш напруженому гідравлічному режимі, що відповідає відносному навантаженню в точці початку роботи пікового джерела і, для порівняння, п'єзометричний графік теплової мережі вихідної системи теплопостачання. Як випливає з рис. 10 вимоги щодо гідравлічних режимів для перетвореної СЦТ (вимоги за наявними напорами приєднаних споживачів) виконуються при всіх режимах.

Отримані результати розрахунків показують можливість технічної реалізації запропонованої зміни СЦТ, при цьому результати наведені для одного з можливих варіантів. Для прийнятих умов зміни схеми зростають витрати на перекачування теплоносія і погіршуються показники питомої комбінованої вироблення теплової енергії, оскільки відпустка тепла від теплофікаційного обладнання ТЕЦ проводиться при більш високих температурах лінії лінії теплової мережі зони ТЕЦ, що подає, ніж для вихідної схеми СЦТ. Однак для зміненої схеми системи теплопостачання знижується рівень максимальних температур в лінії подачі, що разом з децентралізацією джерел тепла дозволить підвищити надійність теплопостачання при деякому зниженні його економічності.

Техніко-економічні показники розглянутого вище варіанта реконструкції СЦТ за заданих розрахункових температурних графіків визначаються прийнятою точкою приєднання до теплової мережі пікового джерела тепла. Так видалення точки підключення пікового джерела від ТЕЦ призводить до поліпшення показників гідравлічних режимів, а саме до збільшення напорів в тепловій мережі. Ця обставина дозволяє або збільшити витрату води від ТЕЦ при зниженні температури в лінії подачі зони ТЕЦ і поліпшити тим самим показники комбінованого вироблення теплової та електричної енергії, або знизити напори на ТЕЦ і піковому джерелі, що розташовуються, знижуючи додаткову витрату електроенергії на перекачування теплоносія. При цьому слід враховувати також зміну теплових втрат у теплових мережах, пов'язану зі зміною температурного режиму теплових мереж

Вибір основних параметрів схеми СЦТ, що змінюється, є результатом техніко-економічних оптимізаційних розрахунків і в запропонованому матеріалі не розглядається.

4. Висновки.

1. Існуючі розвинені системи централізованого теплопостачання з урахуванням великих міських ТЕЦ з традиційною схемою компонування вимагають реконструкції, як у обладнанні, і за структурними схемами. Така реконструкція повинна призводити в першу чергу до підвищення надійності теплопостачання та забезпечення можливостей щодо збільшення навантаження, що приєднується.

2. Наведені у сучасній технічній літературі пропозиції щодо зміни схем систем теплопостачання викликають низку зауважень. Більшість цих пропозицій дозволяє підвищити ефективність використання комбінованого вироблення, але практично малозастосовні для діючих СЦТ через значні витрати на їх реалізацію, пов'язаних в основному з тепловими мережами. Інші пропозиції вимагають комплексного аналізу та проведення додаткових розрахунків за режимами відпуску тепла та параметрами теплоносія у різних точках схем із визначенням загальних витрат на створення та експлуатацію таких систем.

3. Запропонована у статті схема реконструкції традиційних систем теплопостачання, пов'язана з перенесенням пікових джерел у район теплоспоживання та їх підключенням до існуючих магістралей теплових мереж технічно реалізована та дозволяє підвищити надійність теплопостачання за рахунок покращення умов резервування та переходу на знижені температурні графіки. При цьому не потрібно перекладати теплові мережі, а необхідно лише доведення автоматизації схем приєднання теплового навантаження споживачів до сучасного рівня.

Список літератури

1. Андрющенко О. І. Комбіновані системитеплопостачання. // «Теплоенергетика». 1997. №5. З. 2-6.

2. Шарапов В. І., Орлов М. Є. Технології забезпечення пікового навантаження систем теплопостачання. М.: Видавництво «Новини теплопостачання», 2006.-208с.; мул.

3. Шкода А. Н., Шкода В. Н., Кухарчик В. М. Удосконалення технологій комбінованого теплопостачання. "Електричні станції". 2008. №10. З 16-17.

Енергозбереження в системах теплопостачання

Виконали: студенти гр.Т-23

Салаженков М.Ю

Краснов Д.

Вступ

На сьогоднішній день політика енергозбереження є пріоритетним напрямком розвитку систем енерго- та теплопостачання. Фактично на кожному державному підприємстві складаються, затверджуються та втілюються в життя плани енергозбереження та підвищення енергоефективності підприємств, цехів та ін.

Система теплопостачання країни не є винятком. Вона досить велика і громіздка, споживає колосальні обсяги енергії і при цьому відбуваються не менші колосальні втрати тепла та енергії.

Розглянемо що є система теплопостачання, де відбуваються найбільші втрати і які комплекси енергозберігаючих заходів можна застосувати для збільшення «ККД» цієї системи.

Системи теплопостачання

Теплопостачання – постачання теплом житлових, громадських та промислових будівель (споруд) для забезпечення комунально-побутових (опалення, вентиляція, гаряче водопостачання) та технологічних потреб споживачів.

У більшості випадків теплопостачання - це створення комфортного середовища в приміщенні - вдома, на роботі або громадському місці. Теплопостачання включає також підігрів водопровідної води і води в плавальних басейнах, обігрів теплиць і т.д.

Відстань, на яку транспортується тепло в сучасних системах централізованого теплопостачання, сягає кількох десятків кілометрів. Розвиток систем теплопостачання характеризується підвищенням потужності джерела тепла та одиничних потужностей встановленого обладнання. Теплові потужності сучасних ТЕЦ досягають 2-4 Ткал/год, районних котелень 300-500 Гкал/год. У деяких системах теплопостачання здійснюється спільна робота кількох джерел тепла на загальні теплові мережі, що підвищує надійність, маневреність та економічність теплопостачання.

Нагріта в котельні вода може циркулювати безпосередньо в системі опалення. Гаряча вода нагрівається в теплообміннику системи гарячого водопостачання (ГВП) до нижчої температури близько 50–60 °С. Температура зворотної води може стати важливим фактором захисту котла. Теплообмінник не тільки передає тепло від одного контуру іншому, але й ефективно справляється з перепадом тиску, який існує між першим і другим контурами.

Необхідна температура підігріву підлоги (30 °С) може бути отримана шляхом регулювання температури циркулюючої гарячої води. Перепад температур може бути досягнутий при використанні триходового клапана, що змішує в системі гарячу воду зі зворотною.

Регулювання відпустки тепла в системах теплопостачання (добове, сезонне) здійснюється як у джерелі тепла, так і в установках, що споживають тепло. У водяних системах теплопостачання зазвичай проводиться так зване центральне якісне регулювання подачі тепла за основним видом теплового навантаження - опалення або по поєднанню двох видів навантаження - опалення та гарячого водопостачання. Воно полягає у зміні температури теплоносія, що подається від джерела теплопостачання в теплову мережу, відповідно до прийнятого температурного графіка (тобто залежність необхідної температури води в мережі від температури зовнішнього повітря). Центральне якісне регулювання доповнюється місцевим кількісним у теплових пунктах; останнє найбільш поширене при гарячому водопостачанні і зазвичай здійснюється автоматично. У парових системах теплопостачання переважно проводиться місцеве кількісне регулювання; тиск пари в джерелі теплопостачання підтримується постійним, витрата пари регулюється споживачами.

1.1 Склад системи теплопостачання

Система теплопостачання складається з таких функціональних елементів:

1) джерело виробництва теплової енергії (котельня, ТЕЦ, геліоколектор, пристрої для утилізації теплових відходів промисловості, установки для використання тепла геотермальних джерел);

2) транспортуючі пристрої теплової енергії до приміщень (теплові мережі);

3) теплоспоживаючі прилади, що передають теплову енергію споживачеві (радіатори опалення, калорифери).

1.2 Класифікація систем теплопостачання

За місцем вироблення теплоти системи теплопостачання поділяються на:

1) централізовані (джерело виробництва теплової енергії працює на теплопостачання групи будівель та пов'язане транспортними пристроями з приладами споживання тепла);

2) місцеві (споживач та джерело теплопостачання знаходяться в одному приміщенні або в безпосередній близькості).

Основні переваги централізованого теплопостачання перед місцевим - значне зниження витрати пального та експлуатаційних витрат (наприклад, за рахунок автоматизації котельних установок та підвищення їх ккд); можливість використання низькосортного палива; зменшення ступеня забруднення повітряного басейну та покращення санітарного стану населених місць. У системах місцевого теплопостачання джерелами тепла є печі, водогрійні котли, водонагрівачі (у тому числі сонячні) тощо.

За родом теплоносія системи теплопостачання поділяються на:

1) водяні (з температурою до 150 ° С);

2) парові (під тиском 7-16 ат).

Вода служить переважно покриття комунально-побутових, а пара - технологічних навантажень. Вибір температури та тиску в системах теплопостачання визначається вимогами споживачів та економічними міркуваннями. Зі збільшенням дальності транспортування тепла зростає економічно виправдане підвищення параметрів теплоносія.

За способом підключення системи опалення до системи теплопостачання останні діляться на:

1) залежні (теплоносій, що нагрівається в теплогенераторі і транспортується тепловими мережами, надходить безпосередньо в теплоспоживаючі прилади);

2) незалежні (теплоносій, що циркулює по теплових мережах, у теплообміннику нагріває теплоносій, що циркулює у системі опалення). (Рис.1)

У незалежних системах встановлення споживачів гідравлічно ізольовані від теплової мережі. Такі системи застосовуються переважно у великих містах - з метою підвищення надійності теплопостачання, а також у тих випадках, коли режим тиску в тепловій мережі неприпустимий для тепло-споживаючих установок за умовами їх міцності або коли статичний тиск, створюваний останніми, неприйнятний для теплової мережі ( такі, наприклад, системи опалення висотних будівель.

Рисунок 1 – Принципові схеми систем теплопостачання за способом підключення до них систем опалення

За способом приєднання системи гарячого водопостачання до системи теплопостачання:

1) закрита;

2) відкрита.

У закритих системах на гаряче водопостачання надходить вода з водопроводу, нагріта до необхідної температури водою з теплової мережі теплообмінниках, встановлених у теплових пунктах. У відкритих системахвода подається безпосередньо з теплової мережі (безпосередній водорозбір). Витік води через нещільність у системі, а також її витрату на водорозбір компенсуються додатковою подачею відповідної кількості води в теплову мережу. Для запобігання корозії та утворення накипу на внутрішній поверхні трубопроводу вода, що подається в теплову мережу, проходить водопідготовку та деаерацію. У відкритих системах вода повинна також задовольняти вимоги до питної води. Вибір системи визначається в основному наявністю достатньої кількості води питної якості, її корозійними і накипеобразующими властивостями. В Україні набули поширення системи обох типів.

За кількістю трубопроводів, що використовуються для перенесення теплоносія, розрізняють системи теплопостачання:

однотрубні;

двотрубні;

багатотрубні.

Однотрубні системи застосовують у тих випадках, коли теплоносій повністю використовується споживачами і назад не повертається (наприклад, у парових системах без повернення конденсату і у відкритих водяних системах, де вся вода, що надходить від джерела, розбирається на гаряче водопостачання споживачів).

У двотрубних системах теплоносій повністю або частково повертається до джерела тепла, де він підігрівається та заповнюється.

Багатотрубні системи влаштовують при необхідності виділення окремих видів теплового навантаження (наприклад, гарячого водопостачання), що спрощує регулювання відпуску тепла, режим експлуатації та способи приєднання споживачів до теплових мереж. У Росії її переважного поширення отримали двотрубні системи теплопостачання.

1.3 Види споживачів тепла

Споживачами тепла системи теплопостачання є:

1) тепловикористовуються санітарно-технічні системи будівель (системи опалення, вентиляції, кондиціювання повітря, гарячого водопостачання);

2) технологічні установки.

Використання нагрітої води для опалення приміщень - справа звичайна. При цьому застосовуються різні методи перенесення енергії води для створення комфортного середовища в приміщенні. Один із найпоширеніших – використання радіаторів опалення.

Альтернативою радіаторам опалення є підігрів підлоги, коли опалювальні контури розташовані під підлогою. Контур підігріву підлоги зазвичай підключений до контуру опалювального радіатора.

Вентиляція - фанкойл, що подає гаряче повітря в приміщення, зазвичай використовується в громадських будівлях. Часто застосовують комбінацію опалювальних пристроїв, наприклад, радіаторів опалення та підігріву підлоги або радіаторів опалення та вентиляції.

Гаряча водопровідна вода стала частиною повсякденного життя та щоденних потреб. Тому установка для гарячого водопостачання має бути надійною, гігієнічною та економічною.

За режимом споживання тепла протягом року розрізняють дві групи споживачів:

1) сезонні, які потребують тепла тільки в холодну пору року (наприклад, системи опалення);

2) цілорічні, які потребують тепла весь рік (системи гарячого водопостачання).

Залежно від співвідношення та режимів окремих видів теплоспоживання розрізняють три характерні групи споживачів:

1) житлові будівлі (характерні сезонні витрати тепла на опалення та вентиляцію та цілорічний - на гаряче водопостачання);

2) громадські будівлі (сезонні витрати тепла на опалення, вентиляцію та кондиціювання повітря);

3) промислові будівлі та споруди, у тому числі сільськогосподарські комплекси (всі види теплоспоживання, кількісне відношення між якими визначається видом виробництва).

2 Централізоване теплопостачання

Централізоване теплопостачання є екологічно безпечним та надійним способом забезпечення теплом. Системи централізованого теплопостачання розподіляють гарячу воду або, у деяких випадках, пари з центральної котельні між численними будинками. Дуже широким є вибір джерел, які служать для отримання тепла, включаючи спалювання нафти і природного газу або використання геотермальних вод. Використання тепла від низькотемпературних джерел, наприклад геотермального тепла, можливе при застосуванні теплообмінників та теплових насосів. Можливість використання неутилізованого тепла промислових підприємств, надлишків тепла від переробки відходів, промислових процесів та каналізації, цільових теплоцентралей або теплоелектростанцій у централізованому теплопостачанні дозволяє здійснити оптимальний вибір джерела тепла з точки зору та енергетичної ефективності. Таким чином ви оптимізуєте витрати та захищаєте довкілля.

Гаряча вода з котельні подається до теплообмінника, який відокремлює виробничий майданчик від розподільчих трубопроводів мережі центрального теплопостачання. Потім тепло розподіляється між кінцевими споживачами та через підстанції подається у відповідні будівлі. У кожну з цих підстанцій зазвичай входить по одному теплообміннику для опалення приміщень та гарячого водопостачання.

Існує кілька причин встановлення теплообмінників для поділу теплоцентралі та мережі центрального теплопостачання. Там, де існують значні різниці тисків і температур, які можуть завдати серйозної шкоди обладнанню та власності, теплообмінник може захистити чутливе опалювальне та вентиляційне обладнання від потрапляння в них забруднених або корозійних середовищ. Ще одна важлива причина поділу котельні, розподільної мережі та кінцевих споживачів полягає у чіткому визначенні функцій кожного компонента системи.

У теплоелектроцентралі (ТЕЦ) тепло та електрика виробляються одночасно, причому побічним продуктом є тепло. Тепло зазвичай застосовується у системах центрального теплопостачання, що веде до підвищення енергоефективності та економічності. Ступінь використання енергії, що отримується від згоряння палива, становитиме 85–90 %. Ефективність буде вищою на 35–40 %, ніж у разі роздільного виробництва тепла та електроенергії.

У ТЕЦ спалювання палива розігріває воду, яка перетворюється на пару високого тискута високої температури. Пара приводить у дію турбіну, з'єднану з генератором, що виробляє електроенергію. Після турбіни пара конденсується в теплообміннику. Тепло, виділене в ході цього процесу, потім подається до труб центрального теплопостачання і розподіляється між кінцевими споживачами.

Для кінцевого споживача централізоване теплопостачання означає безперебійне одержання енергії. Система централізованого теплопостачання більш зручна та ефективна, ніж невеликі індивідуальні системи опалення будинків. Сучасні технологіїспалювання палива та очищення викидів знижують негативний вплив на навколишнє середовище.

У багатоквартирних будинках або інших будинках, опалюваних центральними тепловими пунктами, головною вимогою є опалення, гаряче водопостачання, вентиляція та підігрів підлоги для великої кількості споживачів за мінімальних витрат енергії. Використовуючи якісне обладнання у системі теплопостачання, можна знизити загальні витрати.

Іншим дуже важливим завданням теплообмінників у централізованому теплопостачанні є забезпечення безпеки внутрішньої системишляхом відокремлення кінцевих споживачів від розподільчої мережі. Це необхідно через значну різницю у величинах температур і тиску. У разі аварії ризик затоплення може бути зведений до мінімуму.

У центральних теплових пунктах часто трапляється двоступінчаста схема підключення теплообмінників (Рис.2, А). Таке підключення означає максимальне використання тепла та низьку температуру зворотної води під час використання системи гарячого водопостачання. Воно особливо вигідне під час роботи з теплоелектроцентраллю, де бажана низька температура зворотної води. Даний тип підстанції може легко забезпечити теплопостачання до 500 квартир, інколи ж і більше.

А) Двоступінчасте підключення Б) Паралельне підключення

Рисунок 2 – Схема підключення теплообмінників

Паралельне підключення теплообмінника ГВП (Рис.2, Б) менш складно, ніж двоступінчасте підключення, і може застосовуватися за будь-якого розміру установки, яка не потребує низької температури зворотної води. Таке підключення зазвичай застосовується для невеликих та середніх теплових пунктів із навантаженням приблизно до 120 кВт. Схема приєднання водопідігрівачів гарячого водопостачання відповідно до СП 41-101-95.

Більшість систем централізованого теплопостачання висувають найвищі вимоги до встановленого обладнання. Обладнання має бути надійним та гнучким, забезпечуючи необхідну безпеку. У деяких системах воно має відповідати дуже високим санітарно-гігієнічним стандартам. Ще один важливий фактор у більшості систем – це низькі експлуатаційні витрати.

Однак у нашій країні система централізованого теплопостачання перебуває у жалюгідному стані:

технічна оснащеність та рівень технологічних рішень при будівництві теплових мереж відповідають стану 1960-х років, тоді як різко збільшилися радіуси теплопостачання, і відбувся перехід на нові типорозміри діаметрів труб;

якість металу теплопроводів, теплоізоляція, запірна та регулювальна арматура, конструкції та прокладання теплопроводів значно поступається закордонним аналогам, що призводить до великих втрат теплової енергії в мережах;

погані умови теплогідроізоляції теплопроводів та каналів теплових мереж сприяли підвищенню ушкодження підземних теплопроводів, що призвело до серйозних проблем заміни обладнання теплових мереж;

вітчизняне обладнання великих ТЕЦ відповідає середньому зарубіжному рівню 1980-х років, і в даний час паротурбінні ТЕЦ характеризуються високою аварійністю, оскільки майже половина встановленої потужності турбін виробила розрахунковий ресурс;

на діючих вугільних ТЕЦ відсутні системи очищення димових газів від NOх та SOх, а ефективність уловлювання твердих частинок часто не досягає необхідних значень;

конкурентоспроможність СЦТ на сучасному етапіможна забезпечити лише впровадженням спеціально нових технічних рішень, Як за структурою систем, так і за схемами, обладнання енергоджерел та теплових мереж.

2.2 Ефективність систем централізованого теплопостачання

Однією з найважливіших умов нормальної роботи системи теплопостачання є створення гідравлічного режиму, що забезпечує тиск в тепловій мережі, достатні для створення в теплоспоживаючих установках витрат мережної води відповідно до заданого теплового навантаження. Нормальна робота систем теплоспоживання є забезпечення споживачів тепловою енергією відповідної якості, і полягає для енергопостачальної організації у витримуванні параметрів режиму теплопостачання на рівні, що регламентується Правилами Технічної експлуатації(ПТЕ) електростанцій та мереж РФ, ПТЕ теплових енергоустановок. Гідравлічний режим визначається характеристиками основних елементів системи теплопостачання.

У процесі експлуатації в діючій системі централізованого теплопостачання через зміну характеру теплового навантаження, підключення нових теплоспоживачів, збільшення шорсткості трубопроводів, коригування розрахункової температури на опалення, зміну температурного графіка відпуску теплової енергії (ТЕ) з джерела ТЕ відбувається, як правило, нерівномірна подача тепла споживачам, завищення витрат мережної води та скорочення пропускної спроможності трубопроводів.

На додаток до цього зазвичай існують проблеми в системах теплоспоживання. Такі як розрегульованість режимів теплоспоживання, розукомплектованість елеваторних вузлів, самовільне порушення споживачами схем приєднання (встановлених проектами, технічними умовами та договорами). Зазначені проблеми систем теплоспоживання виявляються, насамперед, у розрегульованості всієї системи, що характеризується підвищеними витратами теплоносія. Як наслідок – недостатні (через підвищені втрати тиску) наявні напори теплоносія на вводах, що у свою чергу призводить до бажання абонентів забезпечити необхідний перепад за допомогою зливу мережної води із зворотних трубопроводів для створення хоча б мінімальної циркуляції в опалювальних приладах (порушення схем приєднання та т.п.), що призводить до додаткового збільшення витрати і, отже, до додаткових втрат напору, і появи нових абонентів зі зниженими перепадами тиску і т.д. Відбувається «ланцюгова реакція» у напрямі тотального розрегулювання системи.

Все це надає негативний впливна всю систему теплопостачання та на діяльність енергопостачальної організації: неможливість дотримання температурного графіка; підвищене підживлення системи теплопостачання, а при вичерпанні продуктивності водопідготовки – вимушене підживлення сирою водою(наслідок – внутрішня корозія, передчасний вихід із ладу трубопроводів та обладнання); вимушене збільшення відпустки теплової енергії для скорочення кількості скарг населення; збільшення експлуатаційних витрат у системі транспорту та розподілу теплової енергії.

Необхідно вказати, що в системі теплопостачання завжди має місце взаємозв'язок теплових і гідравлічних режимів, що встановилися. Зміна потокорозподілу (його абсолютної величини включно) завжди змінює умову теплообміну як безпосередньо на підігрівальних установках, так і в системах теплоспоживання. Результатом нормальної роботи системи теплопостачання є, як правило, висока температура зворотної мережної води.

Слід зазначити, що температура зворотної мережі на джерелі теплової енергії є однією з основних режимних характеристик, призначеної для аналізу стану обладнання теплових мереж і режимів роботи системи теплопостачання, а також для оцінки ефективності заходів, що проводяться організаціями, що експлуатують теплові мережі, з метою підвищення рівня експлуатації системи теплопостачання Як правило, у разі розрегулювання системи теплопостачання фактичне значення даної температури істотно відрізняється від свого нормативного, розрахункового для даної системи теплопостачання значення.

Таким чином, при розрегулюванні системи теплопостачання температура мережевої води, як один з основних показників режиму відпустки та споживання теплової енергії в системі теплопостачання, виявляється: у трубопроводі, що подає, практично у всіх інтервалах опалювального сезону характеризується зниженими значеннями; температура зворотної мережі, незважаючи на це, характеризується підвищеними значеннями; перепад температур в трубопроводах, що подають і зворотних, а саме цей показник (поряд з питомою витратою мережевої води на приєднане теплове навантаження) характеризує рівень якості споживання теплової енергії, занижений в порівнянні з необхідними значеннями.

Слід зазначити ще один аспект, пов'язаний із збільшенням щодо розрахункового значення витрати мережі на тепловий режим систем теплоспоживання (опалення, вентиляції). Для безпосереднього аналізу доцільно скористатися залежністю, яка визначає у разі відхилення дійсних параметрів та конструктивних елементів системи теплопостачання від розрахункових, відношення дійсної витрати теплової енергії у системах теплоспоживання до його розрахункового значення.

де Q-витрата теплової енергії в системах теплоспоживання;

g-витрата мережевої води;

tп і tо - температура в трубопроводі, що подає і зворотному.

Ця залежність (*), відображена на рис.3. По осі ординат відкладено відношення дійсної витрати теплової енергії до його розрахункового значення, по осі абсцис відношення дійсної витрати мережної води до його розрахункового значення.

Рисунок 3 – Графік залежності витрати теплової енергії системами

теплоспоживання від витрат мережної води.

В якості загальних тенденцій, Необхідно вказати, що, по-перше, збільшення витрати мережної води в n разів не викликає відповідного цій кількості збільшення витрати теплової енергії, тобто коефіцієнт витрати теплоти відстає від коефіцієнта витрати мережної води. По-друге, при зменшенні витрати мережної води подача теплоти до місцевої системи теплоспоживання зменшується тим швидше, чим менша фактична витрата мережної води порівняно з розрахунковим.

Таким чином, системи опалення та вентиляції дуже слабо реагують на перевитрату мережної води. Так, збільшення витрати мережної води на ці системи щодо розрахункового значення на 50% викликає збільшення теплоспоживання лише на 10%.

Крапка на рис.3 з координатами (1;1) відображає розрахунковий, фактично досяжний режим роботи системи теплопостачання після проведення налагоджувальних заходів. Під фактично досяжним режимом роботи мається на увазі такий режим, який характеризується існуючим положенням конструктивних елементів системи теплопостачання, тепловими втратами будівлями та спорудами та сумарною витратою мережної води на висновках джерела теплової енергії, необхідною для забезпечення заданого теплового навантаження при існуючому графіку відпуску теплової енергії.

Також слід зазначити, що збільшена витрата мережної води, зважаючи на обмежене значення пропускної спроможності теплових мереж, призводить до зменшення необхідних для нормальної роботи теплоспоживаючого обладнання значень наявних напорів на вводах споживачів. Слід зазначити, що втрати напору теплової мережі визначаються квадратичною залежністю від витрати мережної води:

Тобто, при збільшенні фактичної витрати мережевої води GФ в 2 рази щодо розрахункового значення GР втрати напору по тепловій мережі збільшуються в 4 рази, що може призвести до неприпустимо малих напорів на теплових вузлах споживачів і, отже, до недостатнього теплопостачання цих споживачів, що може викликати несанкціонований злив мережної води для створення циркуляції (самовільне порушення споживачами схем приєднання тощо)

Подальший розвиток такої системи теплопостачання шляхом збільшення витрати теплоносія, по-перше, вимагатиме заміни головних ділянок теплопроводів, додаткової установки мережевих насосних агрегатів, збільшення продуктивності водопідготовки і т.п., по-друге, веде до ще більшого збільшення додаткових витрат - витрат на компенсацію електроенергії, підживлювальної води, втрат теплової енергії

Таким чином, технічно та економічно більш обґрунтованим видається розвиток такої системи за рахунок покращення її якісних показників - підвищення температури теплоносія, перепадів тиску, збільшення перепаду температур (теплознімання), що неможливо без кардинального скорочення витрат теплоносія (циркуляційного та на підживлення) у системах теплоспоживання та відповідно, у всій системі теплопостачання.

Таким чином, головним заходом, який може бути запропонований для оптимізації такої системи теплопостачання, є налагодження гідравлічного та теплового режиму системи теплопостачання. Технічна сутність цього заходу полягає у встановленні потокорозподілу в системі теплопостачання виходячи з розрахункових (тобто відповідних приєднаного теплового навантаження та обраного температурного графіка) витрат мережної води для кожної системи теплоспоживання. Це досягається установкою на вводах у системи теплоспоживання відповідних пристроїв дроселювання (авторегуляторів, дросельних шайб, сопел елеваторів), розрахунок яких проводиться виходячи з розрахункового перепаду тисків на кожному введенні, який розраховується виходячи з гідравлічного і теплового розрахунку всієї системи теплопостачання.

Слід зазначити, що створення нормального режиму функціонування такої системи теплопостачання не обмежується проведенням налагоджувальних заходів, необхідно також проведення робіт з оптимізації гідравлічного режиму системи теплопостачання.

Режимне налагодження охоплює основні ланки системи централізованого теплопостачання: водопідігрівальну установку джерела теплоти, центральні теплові пункти (за наявності таких), теплову мережу, контрольно-розподільні пункти (за наявності), індивідуальні теплові пункти та місцеві системи теплоспоживання.

Налагодження розпочинається з обстеження системи централізованого теплопостачання. Проводиться збір та аналіз вихідних даних за фактичними експлуатаційними режимами роботи системи транспорту та розподілу теплової енергії, відомостей щодо технічного станутеплових мереж, ступеня оснащеності джерела теплоти, теплових мереж та абонентів комерційними та технологічними засобамивимірювання. Аналізуються застосовувані режими відпуску теплової енергії, виявляються можливі дефекти проекту та монтажу, підбирається інформація для аналізу характеристики системи. Проводиться аналіз експлуатаційної (статистичної) інформації (відомостей обліку параметрів теплоносія, режимів відпустки та споживання енергії, фактичних гідравлічних та теплових режимів теплових мереж) при різних значеннях температури зовнішнього повітря у базові періоди, отриманої за показаннями штатних СІ, а також проводиться аналіз звітів спеціалізованих організацій .

Паралельно розробляється розрахункова схема теплових мереж. Створюється математична модель системи теплопостачання на базі розрахункового комплексу ZuluThermo, розроблення Політерм (м. С-Петербург), здатного моделювати фактичний тепловий та гідравлічний режим роботи системи теплопостачання.

Необхідно зазначити, що існує досить поширений підхід, який полягає у максимальному зниженні фінансових витрат, пов'язаних із розробкою заходів щодо налагодження та оптимізації системи теплопостачання, а саме – витрати обмежуються придбанням спеціалізованого програмного комплексу.

«Підводним каменем» за такого підходу є достовірність вихідних даних. Математична модель системи теплопостачання, створена з урахуванням недостовірних вихідних даних за характеристиками основних елементів системи теплопостачання, виявляється, зазвичай, неадекватної дійсності.

2.3 Енергозбереження у системах ЦТ

Останнім часом мають місце критичні зауваження щодо централізованого теплопостачання на базі теплофікації - спільного вироблення теплової та електричної енергії. Як основні недоліки відзначаються великі втрати в трубопроводах при транспорті тепла, зниження якості теплопостачання через недотримання температурного графіка і необхідних напорів у споживачів. Пропонується переходити на децентралізоване, автономне теплопостачання від автоматизованих котелень, у тому числі й розташованих на дахах будівель, обґрунтовуючи це меншою вартістю та відсутністю необхідності прокладання теплопроводів. Але при цьому зазвичай не враховується, що підключення теплового навантаження до котельні позбавляє можливості вироблення дешевої електроенергії на тепловому споживанні. Тому ця частина невиробленої електроенергії повинна заміщуватися виробництвом її за конденсаційним циклом, ККД якого в 2-2,5 рази нижче, ніж за теплофікаційним. Отже, і вартість електроенергії, що споживається будинком, теплопостачання якого здійснюється від котельні, має бути вищою, ніж у будівлі, підключеної до теплофікаційної системи теплопостачання, а це викличе різке збільшення експлуатаційних витрат.

С. А. Чистович на ювілейній конференції "75 років теплофікації в Росії", що проходила в Москві в листопаді 1999 р., запропонував, щоб будинкові котельні доповнювали централізоване теплопостачання, виконуючи роль пікових джерел тепла, де пропускна здатність мереж, що бракує, не дозволяє здійснювати якісне постачання теплом споживачів. При цьому зберігається теплофікація і підвищується якість теплопостачання, але від цього рішення віє стагнацією і безвихіддю. Необхідно, щоб централізоване теплопостачання повністю виконувало свої функції. Адже в теплофікації є свої потужні пікові котельні, і очевидно, що одна така котельня буде економічнішою за сотні дрібних, а якщо недостатня пропускна спроможність мереж, то треба перекладати мережі або відсікати це навантаження від мереж, щоб вона не порушувала якість теплопостачання інших споживачів.

Великого успіху в теплофікації досягла Данія, яка, незважаючи на низьку концентрацію теплового навантаження на 1 м2 площі поверхні, випереджає нас по охопленню теплофікацією на душу населення. У Данії проводиться спеціальна державна політика щодо переваги підключення до централізованого теплопостачання нових споживачів тепла. У Західній Німеччині, наприклад у Манхеймі, швидкими темпами розвивається централізоване теплопостачання з урахуванням теплофікації. У Східні землі, де, орієнтуючись на нашу країну, також широко застосовувалася теплофікація, незважаючи на відмову від панельного домобудівництва, від ЦТП у житлових мікрорайонах, що виявилися неефективними в умовах ринкової економіки та західного способу життя, продовжує розвиватися область централізованого теплопостачання на базі теплофікації як найбільш екологічно чиста та економічно вигідна.

Все сказане свідчить про те, що на новому етапі ми повинні не втратити своїх передових позицій у галузі теплофікації, а для цього необхідно виконати модернізацію системи централізованого теплопостачання, щоб підвищити її привабливість та ефективність.

Усі плюси спільного вироблення тепла та електричної енергії належали на бік електроенергії, централізоване теплопостачання фінансувалося за залишковим принципом - часом ТЕЦ вже було збудовано, а теплові мережі ще не підведені. В результаті створювалися теплопроводи низької якості з поганою ізоляцією та неефективним дренажем, підключення споживачів тепла до теплових мереж здійснювалося без автоматичного регулюваннянавантаження, у кращому випадку із застосуванням гідравлічних регуляторів стабілізації витрати теплоносія дуже низької якості.

Це змушувало виконувати відпустку тепла від джерела методом центрального якісного регулювання (шляхом зміни температури теплоносія залежно від зовнішньої температуриза єдиним графіком для всіх споживачів з постійною циркуляцією в мережах), що призводило до значного перевитрати тепла споживачами через відмінності їх режиму експлуатації та неможливість спільної роботи кількох джерел тепла на єдину мережу для здійснення взаємного резервування. Відсутність чи неефективність дії регулювальних пристроїв у місцях підключення споживачів до теплових мереж викликало також перевитрату обсягу теплоносія. Це призводило до зростання температури зворотної води настільки, що виникала небезпека виходу з ладу станційних циркуляційних насосів і це змушувало знижувати відпустку тепла на джерелі, порушуючи температурний графік навіть в умовах достатньої потужності.

На відміну від нас, у Данії, наприклад, усі вигоди теплофікації у перші 12 років віддаються на бік теплової енергії, а потім діляться навпіл з електричною енергією. Внаслідок цього Данія виявилася першою країною, де були виготовлені попередньо ізольовані труби для безканальної прокладки з герметичним покривним шаром та автоматичною системою виявлення витоків, що різко знизило втрати тепла під час його транспортування. У Данії вперше були винайдені безшумні, безопорні циркуляційні насоси "мокрого ходу", прилади обліку тепла та ефективні системи авторегулювання теплового навантаження, що дозволило споруджувати безпосередньо в будинках у споживачів автоматизовані індивідуальні теплові пункти (ІТП) з автоматичним регулюванням подачі та обліку тепла використання.

Поголовна автоматизація всіх споживачів тепла дозволила: відмовитись від якісного методу центрального регулювання на джерелі тепла, що викликає небажані температурні коливання в трубопроводах тепломережі; зменшити максимальні параметри температури води до 110-1200С; забезпечити можливість роботи кількох джерел тепла, включаючи сміттєспалювальні заводи, на єдину мережу з найбільш ефективним використанням кожного.

Температура води в трубопроводі теплових мереж, що подає, змінюється в залежності від рівня встановленої температури зовнішнього повітря трьома ступенями: 120-100-80°С або 100-85-70°С (намічається тенденція до ще більшого зниження цієї температури). А всередині кожного ступеня, залежно від зміни навантаження або відхилення зовнішньої температури, змінюється витрата циркулюючого в теплових мережах теплоносія за сигналом фіксованої величини перепаду тисків між трубопроводом, що подає і зворотним - якщо перепад тисків знижується нижче заданого значення, то на станціях включаються наступні теплогенеруючі і насосні установки. Теплопостачальні компанії гарантують кожному споживачеві заданий мінімальний рівень перепаду тисків у мережах, що підводять.

Підключення споживачів проводиться через теплообмінники, причому, на наш погляд, застосовується надмірна кількість ступенів підключення, що спричинено, мабуть, межами володінь власністю. Так, була продемонстрована наступна схема підключення: до магістральних мереж з розрахунковими параметрами в 125°С, що знаходяться у віданні виробника енергії, через теплообмінник, після якого температура води в трубопроводі, що подає, знижується до 120°С, підключаються розвідні мережі, що знаходяться в муніципальній власності.

Рівень підтримки цієї температури визначається електронним регулятором, що впливає на клапан, що встановлюється на зворотному трубопроводі первинного контуру. У вторинному контурі циркуляція теплоносія здійснюється насосами. Приєднання до цих мереж мереж місцевих систем опалення та гарячого водопостачання окремих будівель виконується через самостійні теплообмінники, що встановлюються в підвалах цих будівель з повним набором приладів регулювання та обліку тепла. Причому регулювання температури води, що циркулює у місцевій системі опалення, виконується за графіком залежно від зміни зовнішньої температури. У розрахункових умовах максимальна температура води досягає 95°С, останнім часом спостерігається тенденція до її зниження до 75-70°С, максимальне значення температури зворотної води, відповідно, 70 і 50°С.

Підключення теплових пунктів окремих будівель виконується за стандартними схемами з паралельним приєднанням ємнісного водонагрівача гарячого водопостачання або за двоступінчастою схемою з використанням потенціалу теплоносія із зворотного трубопроводу після водонагрівача опалення із застосуванням швидкісних теплообмінників гарячого водопостачання, при цьому можливе використання напірного бака. заряджання бака. У контурі опалення для збирання води при її розширенні від нагрівання використовуються напірні мембранні баки, у нас більше застосування мають атмосферні розширювальні баки, що встановлюються у верхній точці системи.

Для стабілізації роботи регулюючих клапанів на введенні в тепловий пункт зазвичай встановлюють гідравлічний регулятор сталості перепаду тиску. А для виведення на оптимальний режим роботи систем опалення з насосною циркуляцією та полегшення розподілу теплоносія по стоякам системи - "клапан-партнер" у вигляді балансового вентиля, що дозволяє за вимірюваною на ньому величиною втрат тиску виставити правильну витрату циркулюючого теплоносія.

У Данії не звертають особливої ​​уваги збільшення розрахункового витрати теплоносія на тепловий пункт при включенні нагріву води на побутові потреби. У Німеччині законодавчо заборонено враховувати при підборі потужності тепла навантаження на гаряче водопостачання, і при автоматизації теплових пунктів прийнято, що при включенні водонагрівача гарячого водопостачання та при заповненні бака-акумулятора вимикаються насоси, що забезпечують циркуляцію в системі опалення, тобто подача тепла. опалення.

У нашій країні також надається серйозного значення недопущення збільшення потужності джерела тепла та розрахункової витрати теплоносія, що циркулює в тепловій мережі в години проходження максимуму гарячого водопостачання. Але прийняте в Німеччині для цієї мети рішення не може бути застосоване в наших умовах, оскільки у нас значно вище співвідношення навантажень гарячого водопостачання та опалення через велику величину абсолютного споживання побутової води та більшу щільність заселення.

Тому при автоматизації теплових пунктів споживачів застосовують обмеження максимальної витрати води з теплової мережі при перевищенні заданого значення, визначеного виходячи із середньогодинного навантаження ГВП. При теплопостачанні житлових мікрорайонів це виконується шляхом прикриття клапана регулятора подачі тепла на опалення під час проходження максимуму водоспоживання. Задаючи регулятору опалення деяке завищення підтримуваного графіка температури теплоносія, що виникає при проходженні максимуму вододілу недогрів у системі опалення компенсується в періоди водорозбору нижче середнього (у межах заданої витрати води з теплової мережі - пов'язане регулювання).

Датчиком витрати води, який є сигналом для обмеження, є вимірювач витрати води, що входить до комплекту теплолічильника, встановленого на введенні тепломережі в ЦТП або ІТП. Регулятор перепаду тисків на введенні не може бути обмежувачем витрати, тому що він забезпечує заданий перепад тисків в умовах повного відкриття клапанів регулятора опалення та гарячого водопостачання, встановлених паралельно.

З метою підвищення ефективності спільного вироблення теплової та електричної енергії та вирівнювання максимуму енергоспоживання в Данії знайшли широке застосування теплові акумулятори, що встановлюються біля джерела. Нижня частина акумулятора з'єднана зі зворотним трубопроводом теплової мережі, верхня через рухомий дифузор з трубопроводом, що подає. При скороченні циркуляції у розподільчих теплових мережах відбувається заряджання бака. При збільшенні циркуляції зайва витрата теплоносія із зворотного трубопроводу надходить у бак, а гаряча водавичавлюється з нього. Необхідність теплоакумуляторів зростає в ТЕЦ з протитисковими турбінами, в яких співвідношення електричної та теплової енергії, що виробляється, фіксовано.

Якщо розрахункова температура води, що циркулює в теплових мережах, нижче 100°С, застосовують баки-акумулятори атмосферного типу, при більш високій розрахунковій температурі в баках створюється тиск, що забезпечує невскипание гарячої води.

Однак, встановлення термостатів разом з вимірювачами теплового потоку на кожен опалювальний прилад веде до майже подвійного подорожчання системи опалення, а в однотрубній схемі, крім того, збільшується необхідна поверхня нагрівання приладів до 15% і має суттєва залишкова тепловіддача приладів у закритому положенні термостата, що знижує ефективність авторегулювання. Тому альтернативою таким системам, особливо в недорогому муніципальному будівництві, є системи пофасадного автоматичного регулювання опалення – для протяжних будівель та центральні з корекцією температурного графіка щодо відхилення температури повітря у збірних каналах витяжної вентиляціїіз кухонь квартир – для точкових будівель або будівель зі складною конфігурацією.

Однак треба мати на увазі, що при реконструкції існуючих житлових будівель для встановлення термостатів необхідно зі зварюванням входити до кожної квартири. У той же час при організації пофасадного авторегулювання достатньо врізати перемички між пофасадними гілками секційних систем опалення в підвалі та на горищі, а для 9-поверхових будівельних безгорищ масового будівництва 60-70-х років - тільки в підвалі.

Слід зазначити, що нове будівництво на рік не перевищує за обсягом 1-2% житлового фонду, що склався. Це свідчить про те, якого важливого значення набуває реконструкція існуючих будівель з метою зниження витрат тепла на опалення. Однак усі будівлі одразу автоматизувати неможливо, а в умовах, коли автоматизуються кілька будівель, реальна економія не досягається, тому що зекономлений на автоматизованих об'єктах теплоносій перерозподіляється між неавтоматизованими. Зазначене ще раз підтверджує, що необхідно випереджаючими темпами зводити КРП на існуючих теплових мережах, оскільки значно легше автоматизувати одночасно всі будівлі, які живляться від одного КРП, ніж від ТЕЦ, а інші вже створені КРП не пропустять зайву кількість теплоносія у свої розподільні мережі.

Все вищевикладене не виключає можливості підключення окремих будівель до котелень за відповідного техніко-економічного обґрунтування зі збільшенням тарифу на споживану електроенергію (наприклад, коли необхідна прокладка або перекладання великої кількості мереж). Але в умовах системи централізованого теплопостачання від ТЕЦ, що склалася, це повинно мати локальний характер. Не виключається можливість застосування теплових насосів, передачі частини навантаження на ПГУ та ГТУ, але за існуючої кон'юнктури цін на паливо та енергоносії це не завжди рентабельно.

Теплопостачання житлових будівель та мікрорайонів у нашій країні, як правило, здійснюється через групові теплові пункти (ЦТП), після яких окремі будівлі постачаються самостійними трубопроводами гарячою водою на опалення та на побутові потреби водопровідною водою, нагрітою в теплообмінниках, встановлених у ЦТП. Іноді з ЦТП виходить до 8 теплопроводів (при 2-зонній системі гарячого водопостачання та наявності значного вентиляційного навантаження), причому хоч і застосовуються оцинковані трубопроводи гарячого водопостачання, але через відсутність хімводопідготовки вони піддаються інтенсивній корозії і після 3-5 років експлуатації на них з'являються нориці.

Нині у зв'язку з приватизацією житла та підприємств сфери обслуговування, а також із зростанням вартості енергоносіїв, актуальним є перехід від групових теплових пунктів до індивідуальних (ІТП), що розташовані в опалюваній будівлі. Це дозволяє застосувати ефективнішу систему пофасадного авторегулювання опалення для протяжних будівель або центральну з корекцією за температурою внутрішнього повітря в точкових будинках, дозволяє відмовитися від розподільних мереж гарячого водопостачання, знизивши втрати тепла при транспортуванні та витрату електроенергії на перекачування побутової гарячої води. Причому це доцільно робити не лише у новому будівництві, а й під час реконструкції існуючих будівель. Такий досвід є у Східних землях Німеччини, де так само, як і у нас споруджувалися ЦТП, але зараз їх залишають лише як насосні водопровідні станції, що підкачують (при необхідності), а теплообмінне обладнання разом з циркуляційними насосами, вузлами регулювання та обліку переносять до ІТП будівель . Внутрішньоквартальні мережі не прокладають, трубопроводи гарячого водопостачання залишають у землі, а трубопроводи опалення, як довговічніші, використовують для подачі перегрітої води в будівлі.

Для підвищення керованості тепловими мережами, до яких буде підключено велику кількість ІТП, та для забезпечення можливості резервування в автоматичному режимі слід повернутися до пристрою контрольно-розподільчих пунктів (КРП) у місцях підключення розподільних мереж до магістральних. Кожен КРП підключається до магістралі з обох боків секційних засувок та обслуговує споживачів із тепловим навантаженням 50-100 МВт. У КРП встановлюються електрозасувки, що перемикають на вводі, регулятори тиску, циркуляційно-підмішувальні насоси, регулятор температури, запобіжний клапан, прилади обліку витрат тепла і теплоносія, прилади контролю та телемеханіки.

Схема автоматизації КРП забезпечує підтримку тиску на постійному мінімальному рівні зворотної лінії; підтримка постійного заданого перепаду тисків у розподільчій мережі; зниження та підтримка за заданим графіком температури води в трубопроводі розподільної мережі. Внаслідок цього в режимі резервування можливе подання магістралями від ТЕЦ зменшеної кількості циркуляційної води з підвищеною температурою без порушення температурного та гідравлічного режимів у розподільчих мережах.

КРП повинні розташовуватися в наземних павільйонах, вони можуть блокуватися з водопровідними станціями, що підкачують (це дозволить в більшості випадків відмовитися від установки високонапірних, а тому більш шумних насосів у будівлях), і можуть служити кордоном балансової приналежності тепловідпускаючої організації і теплорозподільної між наступною межею тепловикористовуючими організаціями буде стіна будівлі). Причому перебувати КРП повинні у веденні теплотпускающей організації, оскільки вони служать для управління та резервування магістральних мереж та забезпечують можливість роботи кількох джерел тепла на ці мережі, з урахуванням підтримки заданих теплорозподільною організацією параметрів теплоносія на виході з КРП.

Правильне використаннятеплоносія з боку теплоспоживача забезпечується застосуванням ефективних системавтоматизації керування. Зараз є велика кількість комп'ютерних систем, які можуть виконати будь-які завдання завдання управління, але визначальними залишаються технологічні завдання та схемні рішення підключення систем теплоспоживання.

Останнім часом почали будувати системи водяного опалення з термостатами, які здійснюють індивідуальне автоматичне регулювання тепловіддачі опалювальних приладів за температурою повітря у приміщенні, де встановлено прилад. Такі системи широко застосовуються за кордоном з доповненням обов'язкового вимірювання кількості тепла, що використовується приладом, в частках загального теплоспоживання системою опалення будівлі.

У нашій країні в масовому будівництві такі системи почали застосовувати при елеваторному приєднанні до теплових мереж. Але елеватор влаштований таким чином, що при незмінному діаметрі сопла і одному і тому ж наявному натиску він пропускає постійну витрату теплоносія через сопло, незалежно від зміни витрати води, що циркулює в системі опалення. В результаті в 2-трубних системах опалення, в яких термостати, закриваючись, призводять до скорочення витрати теплоносія, що циркулює в системі, при елеваторному приєднанні зростатиме температура води в трубопроводі, що подає, а потім і в зворотному, що призведе до збільшення тепловіддачі нерегульованої частини системи (стояків) та до недовикористання теплоносія.

В однотрубній системі опалення з постійно діючими замикаючими ділянками при закриванні термостатів гаряча вода без остигання скидається в стояк, що також призводить до зростання температури води у зворотному трубопроводі і за рахунок сталості коефіцієнта змішування в елеваторі - до підйому температури води в трубопроводі, що подає, а тому до тим же наслідкам, як і у 2-трубній системі. Тому в таких системах обов'язковим є здійснення автоматичного регулювання температури води в трубопроводі, що подає, за графіком в залежності від зміни температури зовнішнього повітря. Таке регулювання можливе за рахунок зміни схемного рішення підключення системи опалення до теплової мережі: заміною звичайного елеватора на регульований шляхом застосування насосного змішування з регулюючим клапаном або приєднання через теплообмінник з насосною циркуляцією та регулюючим клапаном на мережній воді перед теплообмінником. [

3 ДЕЦЕНТРАЛІЗОВАНЕ ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ

3.1 Перспективи розвитку децентралізованого теплопостачання

Раніше прийняті рішення про закриття малих котелень (під приводом їх низької ефективності, технічної та екологічної небезпеки) сьогодні обернулися понад централізацією теплопостачання, коли гаряча вода проходить від ТЕЦ до споживача шлях у 25-30 км, коли відключення джерела тепла через неплатежі або аварійної ситуаціїпризводить до замерзання міст із мільйонним населенням.

Більшість індустріально розвинених країн йшло іншим шляхом: удосконалювали теплогенеруюче обладнання, підвищуючи рівень його безпеки та автоматизації, ККД газопальникових пристроїв, санітарно-гігієнічні, екологічні, ергономічні та естетичні показники; створили всеосяжну систему обліку енергоресурсів усіма споживачами; наводили нормативно-технічну базу у відповідність до вимог доцільності та зручності споживача; оптимізували рівень централізації теплопостачання; перейшли до широкого запровадження альтернативних джерел теплової енергії. Результатом такої роботи стало реальне енергозбереження у всіх сферах економіки, включаючи ЖКГ.

Поступове збільшення частки децентралізованого теплопостачання, максимальне наближення джерела тепла до споживача, облік споживачем всіх видів енергоресурсів дозволять як створити споживачеві комфортніші умови, а й забезпечити реальну економію газового палива.

Сучасна система децентралізованого теплопостачання є складним комплексом функціонально взаємопов'язаного обладнання, що включає автономну теплогенеруючу установку та інженерні системи будівлі (гаряче водопостачання, системи опалення та вентиляції). Основними елементами системи поквартирного опалення, що є видом децентралізованого теплопостачання, при якому кожна квартира в багатоквартирному будинку обладнується автономною системою забезпечення теплотою та гарячою водою, є опалювальний котел, опалювальні прилади, системи подачі повітря та відведення продуктів згоряння. Розведення виконується із застосуванням сталевої труби або сучасних теплопровідних систем - пластикових або металопластикових.

Традиційна для нашої країни система централізованого постачання теплом через ТЕЦ та магістральні теплопроводи, відома і має низку переваг. Але в умовах переходу до нових господарських механізмів, відомої економічної нестабільності та слабкості міжрегіональних, міжвідомчих зв'язків багато з переваг системи централізованого теплопостачання обертаються недоліками.

Головним з яких є довжина теплотрас. Середній відсоток зношеності яких оцінюється в 60-70%. Питома ушкоджуваність теплопроводів нині зросла до 200 зареєстрованих пошкоджень на рік на 100 км. теплових мереж. За екстреною оцінкою щонайменше 15% теплових мереж вимагають невідкладної заміни. На додаток до цього, протягом останніх 10 років у результаті недофінансування практично не оновлювався основний фонд галузі. Внаслідок цього втрати теплоенергії при виробництві, транспортуванні та споживанні досягли 70%, що призвело до низької якості теплопостачання при високих витратах.

Організаційна структуравзаємодія споживачів та теплопостачальних підприємств не стимулює останніх до економії енергетичних ресурсів. Система тарифів та дотацій не відображає реальних витрат на теплопостачання.

Загалом, критичне становище, у якому опинилася галузь, передбачає у найближчому майбутньому виникнення великомасштабної кризової ситуації у сфері теплопостачання для вирішення якої будуть потрібні колосальні фінансові вкладення.

Насущне питання - розумна децентралізація теплопостачання, поквартирне теплопостачання. Децентралізація теплопостачання (ДП) – найбільш радикальний, ефективний та дешевий спосіб усунення багатьох недоліків. Обґрунтоване застосування ДП у поєднанні з енергозберігаючими заходамипід час будівництва та реконструкції будівель дасть велику економію енергоресурсів в Україні. У складних умовах єдиним виходом є створення та розвитку системи ДП рахунок застосування автономних тепло джерел.

По квартирне теплопостачання – це автономне забезпечення теплом та гарячою водою індивідуального будинку чи окремої квартири у багатоповерховій будівлі. Основними елементами таких автономних системє: теплогенератори – опалювальні прилади, трубопроводи опалення та гарячого водопостачання, системи подачі палива, повітря та димовидалення.

Об'єктивними передумовами впровадження автономних (децентралізованих) систем теплопостачання є:

відсутність у ряді випадків вільних потужностей на централізованих джерелах;

ущільнення забудови міських районів об'єктами житла;

крім того, значна частина забудови посідає територію з нерозвиненою інженерною інфраструктурою;

нижчі капіталовкладення та можливість поетапного покриття теплових навантажень;

можливість підтримки комфортних умов у квартирі за власним бажанням, що у свою чергу є більш привабливим порівняно з квартирами при централізованому теплопостачанні, температура в яких залежить від директивного рішення про початок та закінчення опалювального періоду;

поява на ринку великої кількості різних модифікацій вітчизняних та імпортних (закордонних) теплогенераторів малої потужності.

Сьогодні розроблені та серійно випускаються модульні котельні установки, призначені для організації автономної ДП. Блочно-модульний принцип побудови забезпечує можливість простої побудови необхідної котельної потужності. Відсутність необхідності прокладання теплотрас та будівництва будівлі котельні знижують вартість комунікацій та дозволяють суттєво підвищити темпи нового будівництва. Крім того, це дає можливість використовувати такі котельні для оперативного забезпечення теплопостачання в умовах аварійних та надзвичайних ситуаційу період опалювального сезону.

Блокові котельні є повністю функціонально закінченим вирібом, оснащені всіма необхідними приладами автоматики та безпеки. Рівень автоматизації забезпечує безперебійну роботувсього обладнання без постійної присутності оператора.

Автоматика відстежує потребу об'єкта в теплі залежно від погодних умов та самостійно регулює роботу всіх систем для забезпечення заданих режимів. Цим досягається якісніше дотримання теплового графіка та додаткова економія палива. У разі виникнення нештатних ситуацій, витоків газу система безпеки автоматично припиняє подачу газу і запобігає можливості аварій.

Багато підприємств, що зорієнтувалися до сьогоднішніх умов і прорахувавши економічну вигоду, уникають централізованого теплопостачання, віддалених та енергоємних котелень.

Достоїнствами децентралізованого теплопостачання є:

відсутність необхідності відводів землі під теплові мережі та котельні;

зниження втрат теплоти через відсутність зовнішніх теплових мереж; зниження втрат мережевої води; зменшення витрат на водопідготовку;

значне зниження витрат на ремонт та обслуговування обладнання;

повна автоматизація режимів споживання.

Якщо брати до уваги недолік автономного опалення від невеликих котелень і відносно невисоких димовідвідних труб і у зв'язку з цим порушення екології, то значне зменшення споживання газу, пов'язане з демонтажем старої котельні, знижує викиди в 7 разів!

За всіх переваг, у децентралізованого теплопостачання є і негативні сторони. У дрібних котелень, у тому числі і "дахових", висота димових труб, як правило, значно нижча, ніж у великих, через різко погіршуються умови розсіювання. Крім того, невеликі котельні розташовані, як правило, поблизу житлової зони.

Впровадження програм децентралізації джерел тепла дозволяє вдвічі скоротити потребу у природному газі та у кілька разів знизити витрати на теплопостачання кінцевих споживачів. Принципи енергозбереження, закладені у діючій системі теплопостачання українських міст, стимулюють появу нових технологій та підходів, здатних вирішити цю проблему повною мірою, а економічна ефективність ДП робить цю сферу вельми привабливою в інвестиції.

Застосування поквартирної системи теплопостачання багатоповерхових житлових будинків дозволяє повністю виключити втрати тепла в теплових мережах та при розподілі між споживачами та значно знизити втрати на джерелі. Дозволить організувати індивідуальний облік та регулювання споживання теплоти залежно від економічних можливостей та фізіологічних потреб. Поквартирне теплопостачання призведе до зниження одноразових капітальних вкладень та експлуатаційних витрат, а також дозволяє економити енергетичні та сировинні ресурси на вироблення теплової енергії і, як наслідок, призводить до зменшення навантаження на екологічну обстановку.

Поквартирна система теплопостачання є економічно, енергетично, екологічно ефективним вирішенням питання теплопостачання багатоповерхових будинків. І все-таки, необхідно проводити всебічний аналіз ефективності застосування тієї чи іншої системи теплопостачання, враховуючи безліч факторів.

Таким чином, аналіз складових втрат при автономному теплопостачанні дозволяє:

1) для існуючого житлового фонду підвищити коефіцієнт енергетичної ефективності теплопостачання до 0,67 проти 0,3 при централізованому теплопостачанні;

2) для нового будівництва тільки за рахунок збільшення термічного опору конструкцій, що захищають, підвищити коефіцієнт енергетичної ефективності теплопостачання до 0, 77 проти 0, 45 при централізованому теплопостачанні;

3) під час використання всього комплексу енергозберігаючих технологій підвищити коефіцієнт до 0, 85 проти 0, 66 при централізованому теплопостачанні.

3.2 Енергоефективні рішення для ДП

При автономному теплопостачанні можна використовувати нові технічні та технологічні рішення, що дозволяють повністю усунути або значно скоротити всі непродуктивні втрати в ланцюзі вироблення, транспортування, розподілу та споживання тепла, і не просто шляхом будівництва міні-котельні, а можливістю використання нових енергозберігаючих та ефективних технологій, таких як:

1) перехід на принципово нову систему кількісного регулювання вироблення та відпустки тепла на джерелі;

2)ефективне використання частотно-регульованого електроприводу на всіх насосних агрегатах;

3) скорочення протяжності циркуляційних теплових мереж та зменшення їх діаметра;

4) відмова від будівництва центральних теплових пунктів;

5) перехід на принципово нову схему індивідуальних теплових пунктів з кількісно-якісним регулюванням залежно від поточної температури зовнішнього повітря за допомогою багатошвидкісних насосів змішувачів і триходових кранів регуляторів;

6) встановлення "плаваючого" гідравлічного режиму теплової мережі та повна відмова від гідравлічної ув'язки приєднаних до мережі споживачів;

7) встановлення регулюючих термостатів на опалювальних приладах квартир;

8) поквартирне розведення систем опалення із встановленням індивідуальних лічильників споживання тепла;

9) автоматична підтримка постійного тиску на водорозбірних пристроях гарячого водопостачання у споживачів.

Реалізація зазначених технологій дозволяє насамперед мінімізувати всі втрати та створює умови збігу за часом режимів кількості виробленого та спожитого тепла.

3.3 Вигоди децентралізованого теплопостачання

Якщо простежити весь ланцюг: джерело-транспорт-розподіл-споживач, можна відзначити таке:

1 Джерело тепла – значно скорочується відведення земельної ділянки, здешевлюється будівельна частина (під обладнання не потрібно фундаментів). Встановлену потужність джерела можна вибрати майже рівною споживаної, при цьому надається можливість не враховувати навантаження гарячого водопостачання, так як у години максимум вона компенсується здатністю будівлі споживача, що акумулює. Сьогодні це резерв. Спрощується та здешевлюється схема регулювання. Виключаються втрати тепла за рахунок розбіжності режимів вироблення та споживання, відповідність яких встановлюється автоматично. Практично залишаються лише втрати, пов'язані з ККД котлоагрегату. Таким чином, на джерелі є можливість скоротити втрати більш ніж 3 рази.

2 Теплові мережі – скорочується протяжність, зменшуються діаметри, мережа стає більш ремонтопридатною. Постійний температурний режимпідвищує корозійну стійкість матеріалу труб. Зменшується кількість циркуляційної води, її втрати із витоками. Відпадає необхідність спорудження складної схеми водопідготовки. Відпадає необхідність підтримки гарантованого перепаду тиску перед введенням споживача, і у зв'язку з цим не потрібно вживати заходів щодо гідравлічної ув'язки теплової мережі, оскільки ці параметри встановлюються автоматично. Фахівці уявляють, яка це складна проблема - щорічно проводити гідравлічний розрахунок та виконувати роботи з гідравлічної ув'язки розгалуженої теплової мережі. Таким чином, втрати в теплових мережах знижуються майже на порядок, а у разі влаштування дахової котельні для одного споживача цих втрат взагалі немає.

3 Розподільні системи ЦТП та ІТП. Необхід

Міністерство освіти та науки

ГОУ ВПО «Братський державний університет»

Факультет енергетики та автоматики

Кафедра промислової теплоенергетики

Реферат з дисципліни

«Теплогазопостачання та вентиляція»

Сучасні системи теплопостачання

Перспективи розвитку

Виконала:

Ст групи ТГВ-08

Н.А. Снігурова

Керівник:

Професор, к.т.н., кафедри ПТЕ

С.А. Семенов

Братськ 2010

Вступ

1. Види систем центрального опалення та принципи їх дії

4.2 Газове опалення

4.3 Повітряне опалення

4.4 Електричне опалення

4.5 Трубопроводи

4.6 Котельне обладнання

5. Перспективи розвитку теплопостачання у Росії

Висновок

Список використаної літератури

Вступ

Проживаючи в помірних широтах, де основна частина року є холодною, необхідно забезпечити теплопостачання будівель: житлових будинків, офісів та інших приміщень. Теплопостачання забезпечує комфортне проживанняякщо це квартира або будинок, продуктивну роботу, якщо це офіс або склад.

Спочатку розберемося, що розуміють під терміном «Теплопостачання». Теплопостачання - це постачання систем опалення будівлі гарячою водою або парою. Звичним джерелом теплопостачання є ТЕЦ та котельні. Існує два види теплопостачання будівель: централізована та місцева. При централізованому – постачаються окремі райони (промислові чи житлові). Для ефективної роботицентралізованої мережі теплопостачання, її будують, поділяючи на рівні, робота кожного елемента полягає у виконанні одного завдання. З кожним рівнем завдання елемента зменшується. Місцеве теплопостачання – постачання теплом одного або декількох будинків. Централізовані мережі теплопостачання мають низку переваг: зниження витрат палива та скорочення витрат, використання низькосортного палива, покращення санітарного стану житлових районів. Система централізованого теплопостачання включає джерело теплової енергії (ТЕЦ), теплової мережі і теплоспоживаючих установок. ТЕЦ комбіновано виробляє тепло та енергію. Джерелами місцевого теплопостачання є печі, казани, водонагрівачі.

Системи теплопостачання відрізняються різними температурами та тиском води. Це залежить від вимог споживачів та економічних міркувань. При збільшенні відстані, на яку необхідно передати тепло, збільшуються економічні витрати. Наразі відстань передачі тепла вимірюється десятками кілометрів. Системи теплопостачання діляться за обсягом теплових навантажень. Системи опалення відносять до сезонних, а системи гарячого водопостачання – до незмінних.

1. Види систем центрального опалення та принципи їх дії

Централізоване теплопостачання складається з трьох взаємопов'язаних та послідовно протікаючих стадій: підготовки, транспортування та використання теплоносія. Відповідно до цих стадій кожна система складається з трьох основних ланок: джерела теплоти (наприклад, теплоелектроцентралі або котельні), теплових мереж (теплопроводів) та споживачів теплоти.

У децентралізованих системах теплопостачання кожен споживач має власне джерело теплоти.

Теплоносіями в системах центрального опалення можуть бути вода, пара та повітря; Відповідні системи називають системами водяного, парового чи повітряного опалення. Кожна з них має свої переваги та недоліки. теплопостачання центральне опалення

Достоїнствами системи парового опалення є значно менші її вартість та витрата металу в порівнянні з іншими системами: при конденсації 1 кг пари звільняється приблизно 535 ккал, що в 15-20 разів більше кількості тепла, що виділяється при охолодженні 1 кг води в нагрівальних приладах, і тому паропроводи мають значно менший діаметр, аніж трубопроводи системи водяного опалення. У системах парового опалення менше поверхня нагрівальних приладів. У приміщеннях, де люди перебувають періодично (виробничі та громадські будівлі), система парового опалення дасть можливість проводити опалення з перервами і при цьому не виникає небезпека замерзання теплоносія з подальшим розривом трубопроводів.

Недоліками системи парового опалення є її низькі гігієнічні якості: пил, що знаходиться в повітрі, пригоряє на нагрівальних приладах, нагрітих до 100°С і більше; регулювати тепловіддачу цих приладів неможливо і більшу частину опалювального періоду система повинна працювати з перервами; наявність останніх призводить до значних коливань температури повітря в опалюваних приміщеннях. Тому системи парового опалення влаштовують лише в тих будинках, де люди перебувають періодично - у лазнях, пральнях, душових павільйонах, вокзалах та клубах.

На системи повітряного опалення витрачається мало металу, і вони можуть одночасно з обігрівом приміщення виконувати вентиляцію. Однак вартість системи повітряного опалення житлових будівель вища, ніж інші системи.

Системи водяного опалення мають більшу вартість і металомісткість у порівнянні з паровим опаленням, але вони мають високі санітарно-гігієнічні якості, що забезпечують їм широке поширення. Їх влаштовують у всіх житлових будинках висотою більше двох поверхів, у громадських та більшості виробничих будівель. Централізоване регулювання тепловіддачі приладів у цій системі досягається шляхом зміни температури води, що надходить до них.

Системи водяного опалення розрізняють за способом переміщення води та конструктивним рішенням.

За способом переміщення води розрізняють системи з природним та механічним (насосним) спонуканням. Системи водяного опалення із природним спонуканням. Принципова схема такої системи складається з котла (генератора тепла), що подає трубопроводу, нагрівальних приладів, зворотного трубопроводу і розширювальної посудини. повертається в казан і далі циркуляція води повторюється. Її рух відбувається під впливом природного спонукання, що у системі при нагріванні води у котлі.

Циркуляційний тиск, що створився при роботі системи, витрачається на подолання опору руху води по трубах (від тертя води об стінки труб) і на місцеві опори (у відводах, кранах, вентилях, нагрівальних приладах, котлах, трійниках, хрестовинах і т.д.) .

Величина цих опорів тим більше, що вища швидкість руху води у трубах (якщо швидкість збільшиться вдвічі, то опір - вчетверо, т. е. у квадратичної залежності). У системах з природним спонуканням у будинках невеликої поверховості величина діючого тиску невелика, і тому в них не можна допускати великих швидкостей руху води в трубах; отже, діаметри труб мають бути більшими. Система може виявитися економічно невигідною. Тому застосування систем із природною циркуляцією допускається лише для невеликих будівель. Радіус дії таких систем не повинен перевищувати 30 м, а величина повинна бути не менше 3 м.

При нагріванні води у системі обсяг її збільшується. Для вміщення цього додаткового об'єму води в системах опалення передбачається розширювальну посудину 3; у системах з верхнім розведенням і природним спонуканням він одночасно служить для видалення з них повітря, що виділяється з води при нагріванні в котлах.

Системи водяного опалення із насосним спонуканням. Система опалення завжди заповнена водою та завданням насосів є створення тиску, необхідного лише для подолання опору руху води. У таких системах одночасно діють природне та насосне спонукання; сумарний тиск для двотрубних систем з верхнім розведенням, кгс/м2 (Па)

З економічних міркувань зазвичай приймають у вигляді 5-10 кгс/м2 на 1 м (49-98 Па/м).

Достоїнствами систем із насосним спонуканням є зниження витрат на трубопроводи (їх діаметр менший, ніж у системах із природним спонуканням) та можливість від однієї котельні постачати теплом ряд будівель.

Прилади описаної системи, розташовані різних поверхах будівлі, працюють у різних умовах. Тиск р2, що забезпечує циркуляцію води через пристрій другого поверху, приблизно вдвічі більше, ніж тиск р1 для приладу нижнього поверху. У той же час сумарний опір кільця трубопроводу, що проходить через котел і пристрій другого поверху, приблизно дорівнює опору кільця, що проходить через котел і пристрій першого поверху. Тому перше кільце працюватиме з надлишковим тиском, у прилад на другому поверсі надійде більше води, ніж потрібно за розрахунком, і відповідно зменшиться кількість води, що проходить через прилад на першому поверсі.

В результаті в приміщенні другого поверху, що опалюється даним приладом, настане перегрів, а в приміщенні першого поверху - недогрів. Для усунення цього явища застосовують спеціальні методи розрахунку систем опалення, а також користуються встановлюваними на гарячому підведенні до приладів кранами подвійного регулювання. Якщо прикрити ці крани біля приладів на другому поверсі, можна повністю погасити надлишковий тиск і тим самим відрегулювати витрати води по всіх приладах, що знаходяться на одному стояку. Проте нерівномірність розподілу води у системі, можлива і з окремих стоякам. Пояснюється це тим, що довжина кілець і, отже, сумарні їх опори в такій системі для всіх стояків неоднакові: найменший опір має кільце, що проходить через стояк (найближчий до головного стояка); найбільший опір має найдовше кільце, що проходить через стояк.

Розподілити воду по окремих стояках можна шляхом відповідного регулювання встановлених на кожному стояку пробкових (прохідних) кранів. Для циркуляції води встановлюють два насоси – один робочий, другий – запасний. Поблизу насосів роблять зазвичай закриту, обвідну лінію із засувкою. У разі припинення подачі електроенергії та зупинки насоса засувка відкривається і система опалення працює з природною циркуляцією.

У системі з насосним спонуканням розширювальний бак приєднується до системи перед насосами, і тому повітря, що накопичується, через нього не може видалятися. Для видалення повітря в змонтованих раніше системах кінці стояків, що подають, були продовжені повітряними трубами, на яких встановлені вентилі (для відключення стояка на ремонт). Повітряна магістраль у місці приєднання до повітрозбірника виконана у вигляді петлі, що перешкоджає циркуляції води через повітряну магістраль. В даний час замість такого рішення застосовують повітряні крани, загвинчені у верхні пробки радіаторів, встановлених на верхньому поверсі будівлі.

Системи опалення з нижнім розведенням в експлуатації зручніші, ніж системи з верхнім розведенням. Через магістраль, що подає, не втрачається стільки тепла і можна своєчасно виявити і усунути витік води з неї. Чим вище вміщений нагрівальний прилад в системах з нижньою розводкою, тим більше тиск, що є в кільці. Чим більша довжина кільця, тим більший його сумарний опір; тому в системі з нижнім розведенням надлишковий тиск у приладів верхніх поверхів значно менше, ніж у системах з верхнім розведенням і, отже, регулювання їх простіше. У системах з нижнім розведенням величина природного спонукання знижується через те, що внаслідок охолодження в стояках, що подають, оди виникає гальмує її рух зверху вниз, тому сумарний тиск, що діє в таких системах,

В даний час великого поширення набули однотрубні системи, в яких радіатори обома підводками приєднуються до одного стояка; такі системи простіше монтуються та забезпечують більш рівномірне прогрівання всіх нагрівальних приладів. Найбільш поширена однотрубна система з нижнім розведенням та вертикальними стояками.

Стояк такої системи складається з підйомної та опускної частин. Триходові крани можуть пропускати розрахункову кількість або частину води в прилади в останньому випадку решта її кількості проходить, минаючи прилад, через ділянки, що замикають. З'єднання підйомної та опускної частин стояка проводиться прокладається під вікнами верхнього поверху сполучною трубою. У верхніх пробках приладів, що знаходяться на верхньому поверсі, встановлюють повітряні крани, через які слюсар видаляє із системи повітря під час пуску системи або рясно підживлює її водою. В однотрубних системах вода послідовно проходить через усі прилади, тому вони повинні бути ретельно відрегульовані. У разі потреби регулювання тепловіддачі окремих приладів здійснюють за допомогою триходових кранів, а витрата води по окремих стояках - прохідними (пробковими) кранами або встановленням в них шайб, що дроселюють. Якщо стояк надходитиме надмірно велика кількість води, то перші по ходу руху води нагрівальні прилади стояка віддадуть тепла більше, ніж це необхідно за розрахунком.

Як відомо, циркуляція води в системі, крім тиску, створюваного насосом і природним спонуканням, виходить і від додаткового тиску Ар, що виникає в результаті охолодження води під час руху трубопроводами системи. Наявність цього тиску дозволило створити системи квартирного водяного опалення, котел якого не заглиблений, а його зазвичай встановлюють на підлозі кухні. У таких випадках відстань, отже система працює тільки за рахунок додаткового тиску, що виникає в результаті охолодження води в трубопроводах. Розрахунок таких систем відрізняється від розрахунків систем опалення будівлі.

Системи квартирного водяного опалення в даний час широко застосовують замість пічного опалення в одно- і двоповерхових будинках в містах, що газифікуються: у таких випадках замість котлів встановлюють автоматичні газові водонагрівачі (ЛГВ), що забезпечують не тільки опалення, але і гаряче водопостачання.

2. Порівняння сучасних систем теплопостачання теплового гідродинамічного насоса типу ТС1 та класичного теплового насоса

Після монтажу гідродинамічних теплових насосів котельня стане більше схожою на насосну станцію, ніж на котельню. Відпаде потреба в димовідвідній трубі. Не стане кіптяви та бруду, значно зменшиться потреба в обслуговуючому персоналі, система автоматики та контролю повністю візьме на себе процеси управління виробництвом тепла. Ваша котельня стане більш економічною та високотехнологічною.

Принципові схеми:

На відміну від теплового насоса, який може максимально дати теплоносій з температурою до +65 °С, гідродинамічний тепловий насос може нагріти теплоносій до +95 °С, а отже, досить легко може бути вбудований у існуючу систему теплопостачання будівлі.

За капітальними витратами на систему теплопостачання гідродинамічний тепловий насос у рази дешевший за тепловий насос, т.к. не вимагає наявності контуру низькопотенційного тепла. Теплові насоси та теплові гідродинамічні насоси, схожі за назвою, але різні за принципом перетворення електричної енергії на теплову.

Як і класичний тепловий насос, гідродинамічний тепловий насос має цілу низку переваг:

· Економічність (гідродинамічний тепловий насос економічніший за електрокотли в 1,5-2 рази, економічніші за дизельні котли в 5-10 разів).

· Абсолютна екологічність (можливість використання гідродинамічного теплового насоса у місцях з обмеженими нормами ПДВ).

· Повна пожежо- та вибухобезпека.

· Не вимагає водопідготовки. При роботі в результаті процесів, що проходять у теплогенераторі гідродинамічного теплового насоса, відбувається дегазація теплоносія, що сприятливо впливає на обладнання та прилади системи теплопостачання.

· Швидкість установки. За наявності підведеної електричної потужності, монтаж індивідуального теплового пунктуз використанням гідродинамічного теплового насоса може бути виготовлений за 36-48 годин.

· Термін окупності від 6 до 18 місяців, у зв'язку з можливістю інсталяції у вже існуючу систему теплопостачання.

· Час до капітального ремонту 10-12 років. Висока надійність гідродинамічного теплового насоса закладена конструктивно та підтверджена багаторічною безаварійною роботою гідродинамічних теплових насосів у Росії та за її межами.

3. Автономні системи теплопостачання

Автономні системи теплопостачання призначені для опалення та гарячого водопостачання одноквартирних та блокованих житлових будинків. До автономної системи опалення та гарячого водопостачання відносяться: джерело теплопостачання (котел) та мережа трубопроводів з нагрівальними приладами та водорозбірною арматурою.

Переваги автономних систем теплопостачання полягають у наступному:

· Відсутність дорогих зовнішніх теплових мереж;

· можливість швидкої реалізації монтажу та запуску в роботу систем опалення та гарячого водопостачання;

· Низькі початкові витрати;

· Спрощення вирішення всіх питань, пов'язаних з будівництвом, оскільки вони зосереджені в руках власника;

· Скорочення витрати палива за рахунок місцевого регулювання відпустки тепла та відсутність втрат у теплових мережах.

Такі системи опалення, за принципом прийнятих схем, поділяються на схеми із природною циркуляцією теплоносія та схеми зі штучною циркуляцією теплоносія. У свою чергу, схеми з природною та штучною циркуляцією теплоносія можуть поділятися на одно- та двотрубні. За принципом руху теплоносія схеми можуть бути тупикові, попутні та змішані.

Для систем з природним спонуканням теплоносія рекомендуються схеми з верхнім розведенням, з одним або двома (залежно від навантаження та конструктивних особливостей будинку) головними стояками, з розширювальним баком, встановленим на головному стояку.

Котел для однотрубних систем з природною циркуляцією може знаходитися на одному рівні з нижніми нагрівальними приладами, але краще, якщо він буде заглиблений, хоча б до рівня бетонної плити, у приямок або встановлений у підвалі.

Котел для двотрубних систем опалення з природною циркуляцією обов'язково заглиблювати по відношенню до нижнього нагрівального приладу. Висота заглиблення уточнюється розрахунком, але не менше 1,5-2 м. Системи зі штучним (насосним) спонуканням теплоносія мають більш широкий діапазон застосування. Можна конструювати схеми з верхньою, нижньою та горизонтальною розводками теплоносія.

Системи опалення бувають:

· Водяні;

· Повітряні;

· Електричні, в тому числі з електрокабелем, що гріє, закладеним в підлогу опалюваних приміщень, і акумуляторні теплові печі (проектуються за наявності дозволу енергопостачальної організації).

Водяні системи опалення проектуються вертикальними з нагрівальними приладами, встановленими під віконними отворами, і з трубопроводами, що гріють, закладеними в конструкції підлоги. За наявності опалювальних поверхонь до 30% опалювального навантаження слід забезпечувати нагрівальними приладами, встановленими під віконними отворами.

Квартирні системи повітряного опалення, суміщені з вентиляцією, повинні дозволяти працювати в режимі повної циркуляції (люди відсутні) тільки на зовнішній вентиляції (інтенсивні побутові процеси) або на суміші зовнішньої та внутрішньої вентиляції у будь-яких бажаних співвідношеннях.

Припливне повітря проходить таку обробку:

· Забирається зовні (в обсязі санітарної нормина людину 30 м3/год) поєднується з рециркуляційним повітрям;

· Очищається у фільтрах;

· Підігрівається в калориферах;

· подається в приміщення, що обслуговуються по мережі повітроводів, виконаних з металу або закладених у будівельні конструкції.

Залежно від зовнішніх умов, система повинна забезпечувати роботу установки у трьох режимах:

· На зовнішньому повітрі;

· На повній рециркуляції;

· На суміші зовнішньої рециркуляції повітря.

4. Сучасні системи опалення та гарячого водопостачання в Росії

Опалювальні прилади є елементом системи опалення, призначеним для передачі теплоти від теплоносія повітря огороджувальним конструкціям приміщення, що обслуговується.

До опалювальних приладів зазвичай висувається низка вимог, на підставі яких можна судити про ступінь їх досконалості та проводити порівняння.

· Санітарно-гігієнічні.Опалювальні прилади по можливості повинні мати нижчу температуру корпусу, мати найменшу площу горизонтальної поверхні для зменшення відкладень пилу, дозволяти безперешкодно видаляти пил з корпусу і поверхонь приміщення навколо них.

· економічні.Опалювальні прилади повинні мати найменші наведені витрати на їх виготовлення, монтаж, експлуатацію, а також мати найменшу витрату металу.

· Архітектурно-будівельні.Зовнішній вигляд опалювального приладу повинен відповідати інтер'єру приміщення, а об'єм, що займається ними, повинен бути найменшим, тобто. їх обсяг, що припадає на одиницю теплового потоку, має бути найменшим.

· Виробничо-монтажні.Повинна забезпечуватись максимальна механізація робіт під час виробництва та монтажу опалювальних приладів. Опалювальні прилади. Опалювальні прилади повинні мати достатню механічну міцність.

· Експлуатаційні.Опалювальні прилади повинні забезпечити керованість їх тепловіддачею та забезпечувати теплостійкість та водонепроникність при гранично допустимому в робочих умовах гідростатичному тиску всередині приладу.

· Теплотехнічні.Опалювальні прилади повинні забезпечувати найбільшу густину питомого теплового потоку, що припадає на одиницю площі (Вт/м).

4.1 Системи водяного опалення

Найпоширеніше в Росії опалення - водяне. У цьому випадку тепло передається до приміщень гарячою водою, що міститься в приладах опалення. Найбільш звичний спосіб – водяне опалення з природною циркуляцією води. Принцип простий: вода переміщається через різницю температур і щільності. Легша гаряча вода піднімається від опалювального котла вгору. Поступово остигаючи в трубопроводі та опалювальних приладах, важчає і прагне донизу, назад до котла. Основна перевага такої системи – незалежність від електропостачання та досить простий монтаж. Багато російських умільців справляються з її установкою самостійно. Крім того, невеликий циркуляційний тиск робить її безпечною. Але для роботи системи потрібні труби збільшеного діаметра. При цьому знижена тепловіддача, обмежений радіус дії та велика кількість часу, потрібна на запуск, робить її недосконалою та придатною лише для невеликих будинків.

Більш сучасні та надійні схеми опалення з примусовою циркуляцією. Тут вода рухається за рахунок роботи циркуляційного насоса. Він встановлюється на трубопроводі, що підводить воду до теплогенератора, і задає швидкість потоку.

Швидкий запуск системи і, як наслідок, швидке прогрівання приміщень - гідність насосної системи. До недоліків відноситься те, що при відключенні електроживлення вона не працює. А це може призвести до заморожування та розгерметизації системи. Серце системи водяного опалення – джерело теплопостачання, теплогенератор. Саме він створює енергію, яка забезпечує тепло. Таке серце – котли на різних видах палива. Найбільш популярні газові казани. Інший варіант – котел на дизельному паливі. Електричні котли вигідно відрізняються відсутністю відкритого полум'я та продуктів горіння. Твердопаливні котли не зручні в експлуатації через необхідність частої топки. Для цього треба мати десятки кубометрів палива, площу для його зберігання. А додайте сюди трудовитрати на завантаження та заготівлю! Крім того, режим тепловіддачі твердопаливного котла циклічний, і температура повітря в опалювальних приміщеннях помітно коливається протягом доби. Місце для зберігання запасів палива також потрібне і для котлів на рідкому паливі.

Алюмінієві, біметалічні та сталеві радіатори

Перш ніж вибрати будь-який опалювальний прилад, необхідно звернути увагу на ті показники, яким прилад повинен відповідати: висока тепловіддача, невелика вага, сучасний дизайн, мала ємність, невелика вага. Сама головна характеристикаопалювального приладу - тепловіддача, тобто кількість тепла, яка повинна бути в 1 годину на 1 кв.метр поверхні нагріву. Найкращим вважається прилад, у якого вище цей показник. Тепловіддача залежить від багатьох факторів: теплопередаючого середовища, конструкції опалювального приладу, способу установки, кольору фарбування, швидкості руху води, швидкості омивання приладу повітрям. Всі прилади системи водяного опалення по конструкції поділяються на панельні, секційні, конвектори та колончасті алюмінієві або сталеві радіатори.

Панельні прилади опалення

Виготовляються з холоднокатаної високоякісної сталі. Вони складаються з однієї, двох або трьох плоских панелей, усередині яких знаходиться теплоносій, також вони мають ребристі поверхні, які нагріваються від панелей. Нагрівання приміщення відбувається швидше, ніж при використанні секційних радіаторів. Вищезгадані панельні радіатори водяного опалення бувають з бічним або нижнім підключенням. Бокове підключення застосовується у випадку заміни старого радіатора з бічним підключенням або у випадку, якщо неестетичний вигляд радіатора не заважає інтер'єру приміщення.

Секційні прилади водяного опалення

Виготовляються із сталі, чавуну чи алюмінію. Вони використовують конвективний метод обігріву приміщення, тобто віддають тепло за рахунок циркуляції повітря через них. Повітря проходить крізь конвектор зверху донизу та нагрівається від великої кількості теплих поверхонь.

Конвектори

Забезпечують циркуляційний рух повітря в приміщенні, коли тепле повітря піднімається вгору, а холодне повітря навпаки опускається вниз і, проходячи крізь конвектор, нагрівається.

Сталевий радіатор водяного опаленняможливо і секційного, і панельного типу. Сталь найчастіше піддається корозії і тому ці радіатори найбільш підходять для закритих приміщень. Виробляють два типи радіаторів: з горизонтальними каналами та з вертикальними каналами.

Алюмінієві радіатори

Алюмінієві радіатори водяного опалення відрізняються невеликою вагою і мають гарну тепловіддачу, естетичні, але дорого коштують. Часто не витримують високого тиску у системі. Їхня гідність – вони нагрівають приміщення набагато швидше, ніж це роблять чавунні радіатори.

Біметалеві радіатори

Біметалічні радіатори водяного опалення складаються з алюмінієвого корпусу та сталевих труб, якими рухається теплоносій. Їхня головна перевага перед іншими радіаторами - міцність. Їхній робочий тиск досягає до 40 атм., тоді як алюмінієві радіатори водяного опалення працюють при тиску 16 атм. На жаль, на Наразіна європейському ринку дуже рідко можна зустріти у продажу дані біметалічні радіатори водяного опалення.

Чавунні радіатори колончастого типу - це практично найпоширеніший вид радіаторів. Вони довговічні та практичні у використанні. Чавунні радіатори випускають двоколонними секціями. Дані опалювальні прилади можуть експлуатуватися при найбільшому робочому тиску. Їх недолік – це велика вага та невідповідність дизайну приміщення. Вищезгадані радіатори застосовуються в системах з поганою підготовкою теплоносія. Вони досить недорогі за ціною.

4.2 Газове опалення

Наступний за частотою застосування в Росії вид опалення заміського будинку – газовий. Пристосовані для спалювання газу опалювальні прилади в цьому випадку встановлюються безпосередньо в приміщеннях, що обігріваються.

Газові печі економічні та мають високі теплотехнічні показники. Відмінна риса таких печей - рівномірність нагріву зовнішньої поверхні. Як додаткові джерела тепла використовують газові каміни, які також надають особливого комфорту інтер'єру.

Гідність газового опалення полягає, перш за все, щодо низької вартості природного газу. Його використання дозволяє автоматизувати процес горіння палива, значно підвищує ефективність опалювального обладнання, знижує витрати на експлуатацію. Але воно вибухонебезпечне і неприпустиме для самостійного виготовлення та монтажу.

4.3 Повітряне опалення

Системи повітряного опалення розрізняють залежно від способу створення циркуляції повітря: гравітаційні та вентиляторні. Гравітаційна повітряна системаопалення заснована на різниці щільності повітря за різних температур. У процесі прогріву виникає природна циркуляція повітря у системі. У вентиляторній системі використовується електричний вентилятор, який підвищує тиск повітря та розподіляє його по повітроводам та приміщенням (примусова механічна циркуляція).

Повітря нагрівається в калориферах, що підігріваються зсередини водою, парою, електрикою або гарячими газами. Калорифер розміщується або в окремій вентиляторній камері (центральна система опалення) або безпосередньо в приміщенні, яке опалюється (місцева система).

Відсутність теплоносія, що замерзає, робить вдалим цей вид опалення для будинків з непостійним використанням. Повітряне опалення швидко прогріє будинок, а автоматичні регулятори підтримуватимуть задану температуру. До недоліків такого опалення можна віднести хіба що небезпека поширення шкідливих речовин, що рухається повітрям.

4.4 Електричне опалення

Системи прямого стаціонарного електроопалення дуже надійні, екологічно чисті та безпечні. Електрикою обігрівається до 70% малоповерхових будинків у країнах Скандинавії та Фінляндії. Обладнання для електроопалення можна розділити на 4 групи: настінні електроконвектори; стельові обігрівачі;

Завдяки такому розмаїттю легко вибрати потрібний варіант для кожного конкретного приміщення. Витрати обладнання та експлуатацію електросистем дуже низькі. Системи можуть автоматично вмикатися та вимикатися для підтримки температури на заданому рівні. Скажімо, знижувати її до мінімуму на час вашої відсутності. Ця функція суттєво економить витрати на електроенергію. Зростання цін на різні видипалива роблять електроопалення дуже привабливим для власників приватних будинків. Мінусом систем електроопалення є те, що доведеться встановлювати додаткове обладнаннядля забезпечення будинку гарячою водою. Крім того, у нас все ще трапляються тривалі відключення електроенергії, і власникам такої системи слід продумати додаткове джерело опалення – про всяк випадок.

4.5 Трубопроводи

Трубопроводи для підведення теплоносія до опалювальних приладів можуть бути виготовлені зі сталевих водогазопровідних труб, мідних труб і полімерних матеріалів (металопластикові труби, поліпропіленові труби і труби з поперечно шитого поліпропілену). Магістралі зі сталевих труб не підходять для прихованого підведення до радіаторів. Решту труб можна «ховати» під оздоблювальними матеріалами з дотриманням певних технологій монтажу системи. Ще необхідно відзначити, що не допускається монтаж системи опалення з мідних труб, якщо в якості опалювальних приладів вибрані алюмінієві радіатори секційні.

4.6 Котельне обладнання

Як правило, опалення міського житла забезпечується від централізованих котелень та міських тепломереж, у той час як опалення заміських будинківв основному здійснюється від власних (автономних) джерел тепла і лише зрідка від котельні, що працює на групу будівель.

Ринок котельного устаткування Росії досить насичений. Практично всі провідні західні фірми, котрі виробляють котельне обладнання, мають у нас свої представництва. Російські котли хоч і широко представлені на ринку, але конкуренції з імпортними зразками за споживчими якостями поки що не витримують. У той же час майже всі західні виробники розробляють і постачають на російський ринок котли, адаптовані до наших умов:

· багатопаливні котли;

· газові котли, які працюють без електрики.

Багатопаливні котли

Практично всі фірми випускають котли, що працюють на рідкому паливі та газі, а деякі фірми додають опцію твердого палива. Багатопаливні котли, в силу конструкції пальника досить шумні.

Газові котли, що працюють без електрики

Зараз основна маса котлів призначена для роботи в системах опалення з примусовою циркуляцією теплоносія, і в типовому для Росії випадку відключення електроенергії котел просто зупиняється і не працює поки що немає електрики.

Системи управління котельнею

Система управління котельним обладнанням залежно від призначення котельні (тільки опалення однієї будівлі, опалення та гаряче водопостачання, наявність контурів теплої підлоги, опалення та ГВП декількох будівель), може змінюватись від найпростішої, виконаної на термостатичних регуляторах, до складної з мікропроцесорним регулюванням.

5. Перспективи розвитку теплопостачання у Росії

До основних чинників, визначальних перспективи розвитку теплопостачання у Росії, слід зарахувати:

1. Курс на реструктуризацію єдиної енергетичної системи із формуванням 3-рівневої системи підприємств: виробники тепла, теплові мережі та продавці енергії. Реструктуризація супроводжуватиметься переділом власності в енергетичному комплексі на користь приватного підприємництва. Очікується залучення великих інвестицій, зокрема з-за кордону. У разі реструктуризація торкнеться «велику» енергетику.

2. Житлово-комунальна реформа, пов'язана із скороченням та зняттям дотацій населенню в оплаті комунальних послуг, у тому числі теплової енергії.

3. Стабільне зростання економіки у будівельному комплексі.

4. Інтеграція до економіки країни передових теплоенергетичних технологій країн.

5. Перегляд нормативно-правової бази теплоенергетики з урахуванням інтересів великих інвесторів.

6. Наближення внутрішніх ціни паливно-енергетичні ресурси до світовим. Формування на внутрішньому ринку «дефіциту» паливних ресурсів експортного потенціалу, насамперед – природного газу та нафти. Збільшення частки вугілля та торфу у паливному балансі країни.

7. Формування балансу муніципальних та ринкових механізмів організації та управління теплопостачанням регіонів.

8. Становлення сучасних обліково-білінгових систем на ринку виробництва, постачання та споживання теплової енергії.

Висновок

Росія належить до країн із високим рівнем централізації теплопостачання. Енергетична, екологічна та технічна перевага централізованого теплопостачання над автономною в умовах монополії державної власності вважалася апріорною. Автономне та індивідуальне теплопостачання окремих будинків було виведено за рамки енергетики та розвивалося за залишковим принципом.

У системі централізованого теплопостачання велике поширення набули ТЕЦ – підприємства з комбінованого вироблення електроенергії та теплоти. Технологічно ТЕЦ орієнтовані на пріоритет електропостачання, попутно вироблене тепло затребуване переважно в холодну пору року, що скидається у довкілля – в теплий період. Гармонізувати режими виробництва теплової та електричної енергії з режимами їх споживання вдається далеко не завжди. Проте високий рівень великої енергетики визначив «технологічну незалежність» і навіть певний експортний потенціал країни, чого не можна сказати про малу теплоенергетику. Низькі ціни на паливні ресурси, економічно не обґрунтована ціна теплової енергії не сприяли розвитку технологій малого котлобудування.

Теплопостачання є важливою галуззю нашого життя. Воно приносить тепло в наш будинок, забезпечує затишок та комфорт, а також гаряче водопостачання необхідне щодня у сучасному світі.

Сучасні системи теплопостачання значно економлять ресурси, зручніші в експлуатації, відповідають санітарно-гігієнічним вимогам, менш габаритні та виглядають естетичніше.

Список використаної літератури

1. http://www.rosteplo.ru

2. http://dom.ustanovi.ru

3. http://www.boatanchors.ru

4. http://whttp://www.ecoteplo.ru

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.

Облаштування численних комунікацій у приватному будівництві – заняття дуже трудомістке, оскільки ця робота потребує підвищеної уваги з боку господарів, інколи ж і цілком конкретних будівельних навичок. При цьому особливе значення, як правило, надається саме тому, що саме від її якості залежатиме комфорт проживання в будинку.

Сьогодні недостатньо просто змонтувати та підключити всі елементи опалювального контуру, важливо ще й домогтися того, щоб вся система функціонувала не лише стабільно, а й наскільки можна економно. Постійне підвищення тарифів на електроенергію, зростання цін на ринку палива та інші неприємні фактори зобов'язують споживачів облаштувати сучасне опалення приватного будинку за принципом найменшої витрати енергії. Про те, які зустрічаються сучасні опалювальні системи, а також про особливості їхнього пристрою з точки зору їхньої економічності далі й йтиметься.

Традиційні опалювальні елементи на етапі

Інноваційні матеріали для облаштування теплопостачання міцно увійшли до сучасне життяОднак іноді їх використання є абсолютно необов'язковим, оскільки обладнати опалення в приватному будинку можна і за допомогою традиційних і звичних всім елементів, виготовлених, однак, відповідно до останніх розробок.

Нагрівальні котли

Сучасне опалення заміського будинку потребує потужного нагрівального котла.

Серед новинок у цій категорії, що з'явилися на будівельному ринку, можна відзначити такі зразки:

• котли індукційного типу, що функціонують від електричної мережі. Ці конструкції є трубою, що складається з діелектрика з поміщеним всередину металевим сердечником. Свою назву вони отримали завдяки наявності індукційної котушки, намотаної поверх труби. Саме ця частина котла є джерелом появи струмів енергії. Як результат, пристрій нагрівається та передає теплову енергію теплоносія, яким, як правило, виступає звичайна вода. Серед переваг такої моделі – висока продуктивність роботи, незважаючи на невеликий розмір. Крім того, конструкція індукційного котла не має складових частин, схильних до зносу, що також важливо;
• котел, що називається електродним. Його форма також дуже зручна завдяки невеликому розміру. Нагрів теплоносія досягається завдяки приміщенню всередину двох електродів, в результаті чого вода, що є електролітом, нагрівається.

  Особливість цієї моделі котла ще й у тому, що він є повністю безпечним для експлуатації, тому що у разі появи навіть мінімального витоку механізм негайно перестане працювати завдяки принципу свого пристрою.

  Тим не менш, у зв'язку з тим, що функціонування такого котла залежить від електрики, його експлуатацію складно назвати економічною, оскільки витрати електроенергії будуть дуже суттєвими, незважаючи на запевнення багатьох продавців цього обладнання;

• котли, що називаються конденсаційними. Ці механізми є нагрівальні елементи, що працюють на газу, а точніше, на енергії, отриманої від його спалювання. Це означає, що всі продукти згоряння конденсується на спеціальному відведеному для цього теплообмінному елементі, за рахунок чого відбувається його нагрівання.

  Примітні такі котли тим, що їх продуктивність є дуже високою (ККД може досягати 100% і навіть більше за умови, якщо за показник у 100% прийняти загальний обсяг теплової енергії, що виділяється).

  Принцип роботи такого котла ґрунтується на такому процесі, як піроліз. Дрова, що служать основним паливом, згоряють у два етапи. Спочатку горіння проходить в умовах малої кількості кисню, внаслідок чого з'являється зола та газ, який згодом згоряє в окремій камері. Завдяки такому принципу з'являється можливість контролювати роботу котла і максимально зручно розподіляти нагрівання по всьому житлу.

Сучасні опалювальні батареї

Сучасні системи опалення приватного будинку зазвичай не обходяться без радіаторів, серед яких особливу увагу слід приділити таким моделям:

• найоптимальніший вибір для облаштування системи теплопостачання у приватній споруді – батареї, виготовлені з алюмінію. Ці вироби мають прекрасні технічними характеристикамиа також, що не менш важливо, цілком доступною вартістю;
• зустрічаються також конвектори з мідно-алюмінієвого сплаву, які відносяться до приладів з біметалу, тобто тим, для виробництва яких було використано два метали. Ці пристрої мають вигляд мідної труби, оснащеної спеціальним ребра з алюмінію.

Установка сучасних радіаторів може виконуватись трьома способами:

• на поверхні підлоги;
• на стіні, коли прилад фіксується до поверхні за допомогою кронштейнів;
• всередині підлоги (у цьому випадку збільшити показники віддачі теплової енергії може допомогти установка слабкого малопотужного вентилятора поблизу батареї).

Різновиди труб для опалення

Сучасні системи опалення приватних будинків часто мають у своїх конструкціях один із двох найпоширеніших варіантів труб:

1. Труби з поліпропілену. Їх зміцнення досягається за допомогою армування фольгою на основі алюмінію або, як варіант, скловолокном. Такі вироби відрізняються високими показниками міцності, зручні в експлуатації і прості в установці. Міцність з'єднань поліпропіленових труб пояснюється спеціальним зварюванням за технологією низької температури.
2. Труби з такого інноваційного матеріалу, як пошитий поліетилен. Як правило, такі моделі використовуються виключно для монтажу сучасної конструкції, що називається «теплою підлогою». Ці вироби відрізняються високою міцністю і водночас досить несподіваною гнучкістю, що уможливлює їх монтаж зі згином.

Деякі фахівці як альтернативний варіант рекомендують скористатися трубами, виробленими за допомогою гофрованої нержавіючої сталі. Кріпильними елементами структурних частин таких труб у цьому випадку повинні виступати спеціальні фітинги, робота яких заснована на застосуванні силікону, обробленого високою температурою.

Але варіант з трубами з нержавіючої сталі все ж таки більше підійде для міської квартири, ніж для приватного будинку, тому що їх монтаж в умовах міста вимагатиме значно менших витрат, ніж у спорудженні приватного типу.

Інноваційні матеріали для опалення

Згадавши традиційні способи монтажу опалювальних систем, не можна не відзначити і ті варіанти теплопостачання, які стали популярними відносно недавно, але разом з тим набули широкої популярності. Як правило, більшість цих виробів працює за принципом максимального збереження енергії, при цьому до уваги береться і така властивість, як екологічність.

Система теплої підлоги

Вдатися до технології, що називається теплою підлогою, можна з тієї причини, що використання стандартних радіаторів має на увазі нерівномірний розподіл тепла в приміщенні. Велика кількістьнагрітого батареями повітря йде через дах будинку.

Для того, щоб суттєво скоротити тепловтрати, варто подумати про монтаж джерела тепла під поверхнею підлоги. В цьому випадку температурний параметр в будинку вирівняється і буде майже однаковим як під стелею, так і в районі підлоги.

На цей час були розроблені три варіанти влаштування теплої підлоги, до яких належать такі:

1. Тепла підлога на водяній основі. В даному випадку в стяжку потрібно укласти цілісну трубу з металопластику або зшитого поліетилену. Максимально можливе нагрівання теплоносія в такій системі має досягати 40 °C.
2. Кабель, що функціонує від електромережі. Такий варіант є гарною альтернативою водяній системі за умови, якщо основним джерелом енергії для опалення є електрика. Зустрічаються також зразки як нагрівальних матів.
3. Тепла підлога плівкового типу. Ця система має вигляд тонкого мату, оснащеного невеликими доріжками, якими рухається струм. Монтувати таку теплу підлогу дуже зручно, так як для її монтажу не потрібно виконання будь-яких серйозних підготовчих заходів, а укладання електричної плівки можна здійснити на будь-яку поверхню (кахельна плитка, лінолеум, ламінат).

Сучасне опалення інфрачервоними обігрівачами

До сучасного обладнання, покликаного обігрівати приватний будинок, також відносяться обігрівачі, що функціонують завдяки інфрачервоному випромінюванню. Сьогодні можна знайти два зразки цих пристроїв: механізми, оснащені кварцовою трубкою зі спіраллю всередині та працюючі при високій температурі, а також панелі, робоча температура яких низька.

Другий варіант обігрівачів також може бути обладнаний розігрітою спіраллю, проте, не більше ніж до 90 °C. Але зазвичай у конструкцію подібної моделі входить панель з кераміки, за якою розташовується основна нагрівальна деталь у вигляді плівки.

Цікавим є той факт, що таке обладнання цілком можна змонтувати власноруч, а його обслуговування проходить дуже просто: конструкція підвішується до поверхні стелі або стіни, а потім підключається до електромережі.

Очевидна економія в даному випадку забезпечується завдяки двом основним факторам:

1. Розподіл тепла в даному випадку практично ідентичний тому ж, що спостерігається в системі теплої підлоги - нагріте повітря поступово поширюється по всій площі приміщення, не залишаючи холодних ділянок і не допускаючи тепловтрат.
2. Завдяки фізичним властивостямінфрачервоного випромінювання комфортна температура, одержувана за допомогою такого опалення, може бути значно нижчою за звичну і складати близько 16 – 18 °C, що позитивно позначається на витраті теплової енергії та дозволяє заощадити кошти.

Використання теплових акумуляторів

Як відомо, у багатьох комунальних організаціях тарифи на електрику вночі значно відрізняються в менший бік порівняно з денною подачею електроенергії. Тому для того, щоб скоординувати процес обігріву житлового будинку протягом цілої доби, можна скористатися приладом, що називається тепловим акумулятором, який є містким баком, оснащеним термоізоляцією. Зовсім нескладно зробити.

Так, за допомогою теплоакумулятора можна налаштувати систему так, що вода в опалювальному контурі буде нагріватися виключно вночі, коли плата за електрику менша, а вже протягом дня теплоносій поступово передаватиметься радіаторам.

Поліпшити експлуатаційні властивості допоможе його монтаж разом із нагрівальним котлом, що працює на твердій сировині. Потужності такого обладнання цілком вистачить для того, щоб тепло акумулювалося лише при одному завантаженні палива на добу.

Принцип роботи сонячних колекторів

Незважаючи на архаїчність такого приладу, що здається на перший погляд, сонячний колектор, принцип дії якого заснований на використанні в якості основного джерела енергії сонячного світла, здатний потрібною мірою опалити приватну споруду. За таким же принципом працюють , які дуже практичні.

Зовні цей прилад є резервуаром темного кольору, поверх якого розташовується скло. Завдяки чорному відтінку, що притягує тепло швидше за світло, бак нагрівається, а тепловтрати є мінімальними саме завдяки конвекції, що забезпечується скляною конструкцією.

Безумовно, актуальне таке обладнання тільки у світлий час доби, а вночі і в похмуру погоду, як зрозуміло, великої користі від такого конвектора не буде.

Тим не менш, його використання допоможе скоротити витрати на опалення будинку, особливо це стосується регіонів зі спекотним кліматом.

Тепловий насос – сучасний опалювальний прилад

Механізм, який сьогодні експлуатуватиметься у багатьох приватних спорудах – тепловий насос. Опалювальні системи, обладнані цим пристроєм, відрізняються високою економічністю навіть у порівнянні з вищеописаними інфрачервоними приладами та конструкціями теплої підлоги. Пояснюється це тим, що електрика, що споживається насосом, використовується не для створення теплової енергії, а для її передачі до нагрівальних приладів від іншого джерела.

За принципом роботи такий насос багато в чому нагадує стандартний холодильник з тією різницею, що його функціонування спрямоване в зворотний бікале є не на охолодження, а на обігрів.

Таким чином, можна з упевненістю сказати, що використання сучасних опалювальних приладів у приватних будинках дозволяє значно знизити витрати енергії та заощадити суттєву частину фінансових коштів. Важливо лише приділити увагу якісному монтажу цих виробів, тому при виникненні труднощів з їх підключенням та експлуатацією завжди можна звернутися до кваліфікованих фахівців, які мають різні фото опалювальних пристроїв і докладні відео, що спрощують всі монтажні роботи.

Опалювальний сезон у Росії триває близько семи місяців. Для власників приватних будинків і тих, хто тільки збирається ними стати питання ефективного опалення приміщення, стає складним завданням, яке не так просто вирішити. Спробуємо розібратися, що являють собою сучасні системи опалення приватного будинку.

Найчастіше для опалення використовують воду або різні антифризні рідини, які циркулюють трубами. Рідина нагрівається за допомогою газових котлів, які можуть працювати на рідкому, твердому та газовому паливі. Останнім часом як нагрівальні елементи стали використовувати електродні та індукційні котли.

Водяне опалення популярне за рахунок доступності та ефективності теплоносія у власників котеджів та іншого заміського житла. Водяну систему легко змонтувати самостійно. Позитивним моментом є те, що обсяг води в системі залишається незмінним.

Недоліки водяного опалення в тривалому часі прогрівання приміщення, можливі протікання та розриви труб. Не можна відключати водяну системувзимку, оскільки вода замерзне і розірве труби.

Прогресивні системи опалення

Влаштування сучасних систем опалення приватних будинків принципово відрізняється від традиційних способів обігріву. Опалювальна техніка з кожним роком швидко розвивається. Устаткування удосконалюється, стає ефективнішим.

Виникають нові джерела енергії, що відповідають вимогам захисту навколишнього природного середовища та загальному комфорту експлуатації обладнання.

Інноваційна технологія вітчизняних вчених - система інфрачервоного опалення ПЛЕН. Вона складається з найтоншої полімерної плівки та резистивно-нагрівального елемента з вуглецевих ниток.

ПЛЕН випромінює теплову складову сонячного світла, яка поглинається підлогою, стелею, меблями та створює комфортну температуру приміщення.

Характеристики

Максимальна температура поверхні цієї конструкції - 60 ° C, але для створення найбільш комфортних умов в будинку достатньо 30 ° - 40 ° С.

ПЛЕН можна укласти по всій поверхні основи приміщення, накривши зверху ламінатом або будь-яким іншим видом покриття. Якщо ж змонтувати систему на стелі, то ви отримаєте відчуття тепла та комфорту як від сонця. Кріпити конструкцію до стін теж можна, але її ефективність від цього постраждає.

Однією з переваг плівкового нагрівача є відсутність рідкого теплоносія. Це позбавляє установки складних систем, протікання, замерзання рідини. Крім того, плівкові опалювальні системи мають ще ряд переваг:

• не сушать повітря;
• відсутні інтенсивні теплові потоки;
• не створюють конвективні потоки;
• пожежобезпечні;
• прості у монтажі;
• повністю безпечні для людини та навколишнього середовища.

Ще одним доказом на користь ПЛЕН для заміського будинку є багаторічні дослідження вчених. Вони довели, що довгохвильове інфрачервоне випромінювання при помірній потужності надає корисний вплив на організм людини.

Головний недолік системи інфрачервоного опалення – його найвища ціна. Для влаштування опалювальної системи всього будинку доведеться зробити серйозні фінансові вкладення, які окупляться досить скоро.

Геотермальні системи

Інновація в опаленні приватного будинку - паркан тепла з ґрунту, що знаходиться на прибудинковій ділянці. Для цього використовують геотермальну установку. Її конструкція складається з теплового насоса, що працює за принципом холодильника, лише на обігрів.

Біля будинку створюється шахта, де необхідно розмістити теплообмінник. По ньому ґрунтові води надходитимуть у теплонасос, віддаватимуть тепло, яке використовуватиметься для обігріву будівлі.
При опаленні заміського будинку як теплоносій використовують антифриз. Для цього у шахті встановлюється спеціальний резервуар.

Дуже просто використовувати теплову енергію, джерелом якої є сонячне світло. Найновіші системиопалення заміського будинку, що працюють від сонячної енергії, є колектор і резервуар.

Структура трубок, у тому числі колектор, зводить втрати тепла до мінімуму. Виходячи з конструкційних особливостей, сонячні колектори бувають вакуумні, плоскі та повітряні.

Розміщувати їх необхідно якомога вище.

Нюанси

Цей вид опалення підійде лише для теплих регіонів країни, де яскраве сонце світить хоча б 20-25 днів на рік. В іншому випадку необхідно встановити додаткові системи опалення. Ще одним недоліком сонячних батарей є висока вартість та невеликий термін служби акумуляторів, необхідних для накопичення електроенергії.

Гідротермальні системи

Якщо ваш заміський будинок розташований поряд з водоймою, що незамерзає, то необхідну теплоенергію можна отримувати з води.

Для цього на дно водоймища укладається зонд-теплообмінник, а в будинку монтується тепловий насос. Чим більше розмірзонда, тим ефективніша гідротермальна установка.

Повітряні системи

У теплих кліматичних зонах можна використовувати систему повітря – повітря. Найпростіші види подібних теплонасосів – інверторні кондиціонери. Монтуються вони, як звичайні кондиціонери. Ефективність їх роботи знижується за мінусової температури, а при -30°C і нижче зводиться до нуля.

Енергія вітру давно використовується для одержання електрики. Але її також можна використовувати для обігріву заміського житла. Вченими створено безредукторний вітроелектрогенератор, що монтується на вертикальній осі обертання на даху будинку. Для зниження шуму під час роботи конструкції вісь має бути оснащена віброізолятором. У підвалі розміщують електричний водонагрівач та тепловий акумулятор.

Цей пристрій досить складно у виготовленні, має великий розмір та вагу. Його довго та непросто монтувати. Для отримання максимальної енергії вітру необхідно звести досить високу вежу.

Плюси і мінуси

Безперечною перевагою цього виду опалення є його екологічність. Вилучення енергії з вітру не завдає жодної шкоди навколишньому середовищу. Крім того, ця енергія є абсолютно безкоштовною, а витрати на виготовлення та монтаж обладнання відносно невеликі.

Незважаючи на безперечні переваги, цей спосіб опалення заміських будинків не користується популярністю, що пов'язано з мінливістю сили та швидкості вітру.

Електрообігрів приміщень відноситься швидше до традиційних методів опалення, які були модернізовані в останні десятиліття. Електричні прилади прості в експлуатації, зручні та надійні. Їх давно використовують для місцевого обігріву.

Щоб рівномірно прогріти всю площу приміщення за допомогою електрики використовують теплу підлогу. Ця система зручна для використання у заміському приватному будинку.

Система «тепла підлога»

Технологія опалення підлоги - це зручна і економічна система прогріву приміщення. У сучасних установках використовують прогресивні матеріали. Для виготовлення трубопроводів застосовуються легкі та міцні полімерні матеріали.

Основою теплої електричної підлоги служить кабель, що гріє. Головне у цьому виді опалення – якість кабелю, від якого залежить ефективність роботи системи та тривалість її служби.
Теплі підлоги, що використовують воду, не виділяють шкідливі речовини, електромагнітні випромінювання. Вода – дешевий та теплоємний теплоносій. Монтується мережа трубопроводу, якою тече рідина, між основою і покриттям підлоги. У порівнянні з електричною системою «тепла підлога», цей вид опалення значно дешевший.

Політика енергопостачання, що проводиться в Останніми роками, передбачає перехід на відновлювані джерела енергії Все частіше для електрики використовується не газ і вугілля, а сонце, вітер, енергія води. Це екологічно чисті джерела енергії, які не забруднюють викидами та скидами навколишнє природне середовище.