СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ 3.1. Классификация систем теплоснабжения

Система теплоснабжения — совокупность технических устройств, агрегатов и подсистем, обеспечивающих приготовление теплоносителя, его транспортировку и распределение в соответствии со спросом на теплоту по отдельным потребителям. Последними являются системы отопления, вен­тиляции, горячего водоснабжения, а также технологические установки промышленных предприятий.

В городах и населенных пунктах средства обеспечения тепловой энер­гией коммунально-бытовых и производственных потребителей непосредст­венно влияют на санитарное состояние территории, чистоту воздушного бассейна, экономику, а также на степень благоустройства зданий и соору­жений.

Все системы теплоснабжения можно объединить в группы по следую­щим признакам: по степени централизации, по режиму работы (круглого­дичные и сезонные), по виду вырабатываемого и отпускаемого теплоноси­теля, по способу подачи воды на горячее водоснабжение, по количеству трубопроводов тепловой сети.

В зависимости от типа и мощности источника теплоснабжение бывает:

- централизованное от тепловых и атомных электростанций (ТЭЦ и
АТЭЦ) - теплофикация;

- централизованное от районных или квартальных котельных (приме­
няется как в больших жилых массивах, так и в отдельных жилых кварталах
и поселках);

- местное от групповых котельных (применяется для теплоснабжения
одного или группы зданий);

- автономное от теплогенераторов, устанавливаемых непосредственно
в отапливаемых зданиях (предназначено для отопления, а иногда и горячего
водоснабжения отдельных домов и помещений).

Централизованное теплоснабжение потребителей осуществляется по протяженным и разветвленным тепловым сетям от теплоэлектроцентралей на базе комбинированной выработки тепловой и электрической энергии (теплофикация), а также от крупных районных и других источников тепло­снабжения.

Для автономных систем теплоснабжения характерна малая протя­женность или даже полное отсутствие тепловых сетей от источника тепло­снабжения к потребителям тепловой энергии. Автономное теплоснабжение осуществляется от источников теплоснабжения малой мощности, автоном­ных квартирных теплогенераторов и печей. Автономная (децентрализован­ная) система теплоснабжения состоит из источника теплоты, который совмещен с нагревательным прибором потребителя или соединен с ним внут­ренними тепловыми сетями. Большие здания имеют развитые внутренние тепловые сети, которые называются системами отопления. Так как система теплоснабжения небольшой группы зданий мало отличается от системы отопления одного здания, в энергетике к децентрализованным относят сис­темы мощностью менее 58 МВт [24].

Автономные системы делятся на две группы:

- системы, у которых источник теплоснабжения соединен с приемни­
ками (нагревательными приборами, калориферами, водоразборной армату­
рой и пр.), внутренними тепловыми сетями (системы отопления, вентиля­
ции, местные системы горячего водоснабжения);

- системы, у которых источник теплоснабжения и нагревательные по­
верхности объединены в одном агрегате (отопительные печи, теплогенера­
торы).

Автономные (децентрализованные) системы первого типа находят применение в городах и сельской местности, второго типа - в малых насе­ленных пунктах.

Существуют также поквартирные системы отопления и системы, обес­печивающие отопление и горячее водоснабжение квартиры.

Перечисленные системы теплоснабжения характеризуются различны­ми показателями качества, надежности работы и экономичности. При строительстве новых городов и населенных пунктов целесообразную сис­тему теплоснабжения выбирают на основании технико-экономических рас­четов, главными критериями при этом являются величина и концентрация тепловой нагрузки.

Решение по выбору типа системы теплоснабжения - централизованной или децентрализованной - зависит от величины и пространственной струк­туры населенного пункта, плотности тепловых нагрузок и размещения або­нентов, вида поставляемого топлива, а также от уровня социальных и сани­тарно-гигиенических требований, предъявляемых к условиям эксплуатации и функционирования системы.

К преимуществам централизованных систем теплоснабжения часто от­носят меньшие расходы топлива при выработке теплоты в котельных.

Приведенный тезис не вызывает сомнения; однако, при сравнении энергетической эффективности систем теплоснабжения он не должен рас­сматриваться как отвлеченный, так как в централизованной системе неиз­бежны затраты на собственные нужды котельной, на перекачку теплоноси­теля, потери теплоты с утечками в тепловых сетях и на охлаждение тепло­носителя, т.е. сравнение теплотехнической эффективности должно прово­диться не по источнику теплоснабжения, а по системе в целом.

В табл. 3.1 на основе анализа данных по ряду проектов с учетом регла­ментируемых величин приведены результаты сравнения энергетической эффективности систем теплоснабжения.

Проведенное сравнение показывает, что теплотехнические характе­ристики автономного теплоснабжения превышают в целом показате­ли централизованных систем.

По виду энергоносителя системы теплоснабжения делятся на паровые и водяные.

Водяные системы используются для обеспечения тепловой энергией объектов жилищно-коммунального хозяйства (отопление, вентиляция, кон­диционирование воздуха, горячее водоснабжение), а также с целью снаб­жения промышленных предприятий горячей водой на технологические ну­жды. В ряде случаев тепловые сети системы теплоснабжения могут вклю­чать, кроме трубопроводов жилищно-коммунального назначения, и трубо­проводы пароснабжения технологических потребителей паром низкого давления (до 1,4 МПа).

Расположение России в северной климатической зоне и стремление защитить автономные сети от размораживания при аварийных отключениях электроэнергии или при периодической работе инженерных систем часто являются причиной замены воды, используемой в качестве теплоносителя, на «незамерзающий» теплоноситель [60].

В качестве «незамерзающего» теплоносителя часто используется ши­рокий спектр водных смесей на основе моноэтиленгликоля с комплексными присадками, обеспечивающими стабильность свойств, низкую коррозион­ную активность, антивспенивание, антиокислительные свойства и безна-кипный режим работы системы.

Необходимо, однако, отметить, что в ряде случаев возможность при­менения этого теплоносителя ограничена, а в случае использования необ­ходима его регулярная замена - не реже одного раза в два года - в связи со «старением» и снижением активности присадок.

Паровые системы теплоснабжения распространены на промышленных предприятиях, где пар используется в качестве энергоносителя в техноло­гических процессах, а также для нужд санитарно-технических систем в пределах этих предприятий.

По способу подачи воды на горячее водоснабжение водяные системы теплоснабжения подразделяются на закрытые и открытые.

В закрытых системах воду из тепловых сетей используют только в качестве энергоносителя в теплообменниках для подогрева холодной водо­проводной воды, поступающей в местную систему горячего водоснабже­ния.

В открытых системах вода непосредственно из тепловой сети забира­ется для приготовления и подачи ее в систему горячего водоснабжения по­требителя.

По количеству трубопроводов тепловой сети тепловые сети делятся на одно-, двух-, трех и четырехтрубные.

Наибольшее распространение получили двух- и четырехтрубные теп­ловые сети, однако, возможно применение одно- и трехтрубных тепловых сетей. Системы теплоснабжения большой и средней мощности с точки зре­ния экономичности предпочтительно выполнять двухтрубными - с общим подающим трубопроводом горячей воды для отопления, вентиляции и го­рячего водоснабжения и общим обратным трубопроводом.

Использование четырехтрубных тепловых сетей упрощает процессы подготовки теплоносителя для потребителей теплоты, так как сети вклю­чают два подающих трубопровода для подачи горячей воды на нужды ото­пления, вентиляции и горячего водоснабжения и два обратных трубопрово­да от потребителей (из систем отопления, вентиляции и циркуляционного трубопровода горячего водоснабжения).

Тепловые потребители могут присоединяться непосредственно к теп­ловым сетям через центральные тепловые пункты (ДТП) или индивидуаль­ные тепловые пункты (ИТП, абонентские вводы), в которых осуществляет­ся приготовление и подача горячей воды нужных параметров для отопле­ния, вентиляции и горячего водоснабжения потребителей. ЦТП и ИТП в общем случае включают подогреватели, элеваторы, насосы, запорно-регулирующую арматуру и средства автоматического регулирования рас­хода и параметров теплоносителей и т.д.