Министерство образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Магнитогорский государственный технический университет
им. Г.И. Носова»
(ФГБОУ ВПО «МГТУ»)
Кафедра Теплоэнергетических и энергетических систем
РЕФЕРАТ
по дисциплине «Введение в направление»
на тему: «Централизованное и децентрализованное теплоснабжение»
Выполнил: студент Султанов Руслан Салихович
Группа: зЭАТБ-13 «Теплоэнергетика и теплотехника»
Шифр: 140100
Проверил: Агапитов Евгений Борисович, д.т.н.
Магнитогорск 2015 г.
1.Введение 3
2.Централизованное теплоснабжение 4
3.Децентрализованное теплоснабжение 4
4.Виды систем отопления и принципы их действия 4
5.Современные системы отопления и горячего водоснабжения в России 10
6.Перспективы развития теплоснабжения в России 15
7.Заключение 21
Введение
Проживая в умеренных широтах, где основная часть года холодная, необходимо обеспечить теплоснабжение зданий: жилых домов, офисов и других помещений. Теплоснабжение обеспечивает комфортное проживание, если это квартира или дом, продуктивную работу, если это офис или склад.
Сначала разберёмся, что же понимают под термином «Теплоснабжение». Теплоснабжение - это снабжение систем отопления здания горячей водой либо паром. Привычным источником теплоснабжения являются ТЭЦ и котельные. Существует два вида теплоснабжения зданий: централизованное и местное. При централизованном – снабжаются отдельные районы (промышленные или жилые). Для эффективной работы централизованной сети теплоснабжения, её строят, разделяя на уровни, работа каждого элемента заключается в выполнении одной задачи. С каждым уровнем задача элемента уменьшается. Местное теплоснабжение – снабжение теплом одного или несколько домов. Централизованные сети теплоснабжения имеют ряд преимуществ: снижение расходов топлива и сокращение затрат, использование низкосортного топлива, улучшение санитарного состояния жилых районов. Система централизованного теплоснабжения включает в себя источник тепловой энергии (ТЭЦ), тепловой сети и теплопотребляющих установок. ТЭЦ комбинированно вырабатывает тепло и энергию. Источниками местного теплоснабжения являются печи, котлы, водонагреватели.
Системы теплоснабжения отличаются различными температурами и давлением воды. Это зависит от требований потребителей и экономических соображений. При увеличении расстояния, на которое необходимо «передать» тепло, увеличиваются экономические затраты. В настоящее время расстояние передачи тепла измеряется десятками километров. Системы теплоснабжения делятся по объёму тепловых нагрузок. Системы отопления относят к сезонным, а системы горячего водоснабжения – к постоянным.
Централизованное теплоснабжение
Централизованное теплоснабжение характеризуется наличием обширной разветвлённой абонентской теплосети с запитыванием многочисленных теплоприемников (заводы, предприятия, здания, квартиры, жилые помещения и прочие).
Основными источниками для централизованного теплоснабжения являются: - теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), которые также попутно вырабатывают и электроэнергию; - котельные (водогрейные и паровые).
Децентрализованное теплоснабжение
Децентрализованное теплоснабжение характеризуется системой теплоснабжения, при которой источник тепла совмещен теплоприёмником, то есть теплосеть незначительна или отсутствует вообще. Если в помещениях используются отдельные индивидуальные электрические или местные отопительнын теплоприемники, то такое тепловое снабжение будет индивидуальным (примером может служить обогрев собственной малой котельной всего здания). Мощность таких теплоисточников, как правило,совсем мала и зависит от потребности их владельцев. Теплопроизводительность таких индивидуальных теплоисточников не больше 1 Гкал/ч или 1,163 МВт.
Основные виды такого децентрализованного отопления:
Электрическое, а именно: - прямое; - аккумуляционное; - теплонасосное; - печное. Малыми котельными.
Виды систем отопления и принципы их действия
Централизованное теплоснабжение состоит из трех взаимосвязанных и последовательно протекающих стадий: подготовки, транспортировки и использования теплоносителя. В соответствии с этими стадиями каждая система состоит из трех основных звеньев: источника теплоты(например, теплоэлектроцентрали или котельной), тепловых сетей(теплопроводов) и потребителей теплоты.
В децентрализованных системах теплоснабжения каждый потребитель имеет собственный источник теплоты.
Теплоносителями в системах центрального отопления могут быть вода, пар и воздух; соответствующие системы называют системами водяного, парового или воздушного отопления. Каждая из них имеет свои достоинства и недостатки. теплоснабжение центральный отопление
Достоинствами системы парового отопления являются значительно меньшие ее стоимость и расход металла по сравнению с другими системами: при конденсации 1 кг пара освобождается примерно 535 ккал, что в 15-20 раз больше количества тепла, выделяющегося при остывании 1 кг воды в нагревательных приборах, и поэтому паропроводы имеют значительно меньший диаметр, чем трубопроводы системы водяного отопления. В системах парового отопления меньше и поверхность нагревательных приборов. В помещениях, где люди пребывают периодически (производственные и общественные здания), система парового отопления даст возможность производить отопление с перерывами и при этом не возникает опасность замерзания теплоносителя с последующим разрывом трубопроводов.
Недостатками системы парового отопления являются ее низкие гигиенические качества: находящаяся в воздухе пыль пригорает на нагревательных приборах, нагретых до 100°С и более; регулировать теплоотдачу этих приборов невозможно и большую часть отопительного периода система должна работать с перерывами; наличие последних приводит к значительным колебаниям температуры воздуха в отапливаемых помещениях. Поэтому системы парового отопления устраивают только в тех зданиях, где люди пребывают периодически - в банях, прачечных, душевых павильонах, вокзалах и в клубах.
На системы воздушного отопления расходуется мало металла, и они могут одновременно с обогревом помещения выполнять его вентиляцию. Однако стоимость системы воздушного отопления жилых зданий выше, чем других систем.
Системы водяного отопления имеют большие стоимость и металлоемкость по сравнению с паровым отоплением, но они обладают высокими санитарно-гигиеническими качествами, обеспечивающими им широкое распространение. Их устраивают во всех жилых зданиях высотой более двух этажей, в общественных и большинстве производственных зданий. Централизованное регулирование теплоотдачи приборов в этой системе достигается путем изменения температуры поступающей в них воды.
Системы водяного отопления различают по способу перемещения воды и конструктивным решениям.
По способу перемещения воды различают системы с естественным и механическим (насосным) побуждением. Системы водяного отопления с естественным побуждением. Принципиальная схема такой системы состоит из котла (генератора тепла), подающего трубопровода, нагревательных приборов, обратного трубопровода и расширительного сосуда, Нагретая в котле вода поступает в нагревательные приборы, отдает в них часть своего тепла на компенсацию потерь тепла через наружные ограждения отапливаемого здания, затем возвращается в котел и далее циркуляция воды повторяется. Ее движение происходит под действием естественного побуждения, возникающего в системе при нагреве воды в котле.
Циркуляционное давление, создавшееся при работе системы, расходуется на преодоление сопротивления движению воды по трубам (от трения воды о стенки труб) и на местные сопротивления (в отводах, кранах, вентилях, нагревательных приборах, котлах, тройниках, крестовинах и т. д.).
Величина этих сопротивлений тем больше, чем выше скорость движения воды в трубах (если скорость увеличится в два раза, то сопротивление - в четыре раза, т. е. в квадратичной зависимости). В системах с естественным побуждением в зданиях небольшой этажности величина действующего давления невелика, и поэтому в них нельзя допускать больших скоростей движения воды в трубах; следовательно, диаметры труб должны быть большими. Система может оказаться экономически невыгодной. Поэтому применение систем с естественной циркуляцией допускается лишь для небольших зданий. Радиус действия таких систем не должен превышать 30 м, а величина к должна быть не менее 3 м.
При нагревании воды в системе объем ее увеличивается. Для вмещения этого дополнительного объема воды в системах отопления предусматривается расширительный сосуд 3; в системах с верхней разводкой и естественным побуждением он одновременно служит для удаления из них воздуха, выделяющегося из воды при ее нагреве в котлах.
Системы водяного отопления с насосным побуждением. Система отопления всегда заполнена водой и задачей насосов является создание давления, необходимого только для преодоления сопротивления движению воды. В таких системах одновременно действуют естественное и насосное побуждения; суммарное давление для двухтрубных систем с верхней разводкой, кгс/м2 (Па)
По экономическим соображениям обычно принимают в размере 5-10 кгс/м2 на 1 м (49-98 Па/м).
Достоинствами систем с насосным побуждением является снижение затрат на трубопроводы (их диаметр меньше, чем в системах с естественным побуждением) и возможность от одной котельной снабжать теплом ряд зданий.
Приборы описанной системы, расположенные на разных этажах здания, работают в разных условиях. Давление р2, обеспечивающее циркуляцию воды через прибор второго этажа, примерно в два раза больше, чем давление р1 для прибора нижнего этажа. В то же время суммарное сопротивление кольца трубопровода, проходящего через котел и прибор второго этажа, примерно равно сопротивлению кольца, проходящего через котел и прибор первого этажа. Поэтому первое кольцо будет работать с избыточным давлением, в прибор на втором этаже поступит больше воды, чем нужно по расчету, и соответственно уменьшится количество воды, проходящее через прибор на первом этаже.
В результате в отапливаемом данным прибором помещении второго этажа наступит перегрев, а в помещении первого этажа - недогрев. Для устранения этого явления применяют специальные методы расчета систем отопления, а также пользуются устанавливаемыми на горячей подводке к приборам кранами двойной регулировки. Если прикрыть эти краны у приборов на втором этаже, можно полностью погасить избыточное давление и тем самым отрегулировать расход воды по всем приборам, находящимся на одном стояке. Однако неравномерность распределения воды в системе, возможна и по отдельным стоякам. Объясняется это тем, что длина колец и, следовательно, суммарные их сопротивления в такой системе для всех стояков неодинаковы: наименьшее сопротивление имеет кольцо, проходящее через стояк (ближайший к главному стояку); наибольшее сопротивление имеет самое длинное кольцо, проходящее через стояк.
Распределить воду по отдельным стоякам, можно путем соответствующей регулировки установленных на каждом стояке пробочных (проходных) кранов. Для циркуляции воды устанавливают два насоса - один рабочий, второй - запасной. Вблизи насосов делают обычно закрытую, обводную линию с задвижкой. В случае прекращения подачи электроэнергии и остановки насоса задвижка открывается, и система отопления работает с естественной циркуляцией.
В системе с насосным побуждением расширительный бак присоединяется к системе перед насосами, и поэтому накапливающийся воздух через него не может удаляться. Для удаления воздуха в смонтированных ранее системах концы подающих стояков были продолжены воздушными трубами, на которых установлены вентили (для отключения стояка на ремонт). Воздушная магистраль в месте присоединения к воздухосборнику выполнена в виде петли, препятствующей циркуляции воды через воздушную магистраль. В настоящее время вместо такого решения применяют воздушные краны, ввинченные в верхние пробки радиаторов, установленных на верхнем этаже здания.
Системы отопления с нижней разводкой в эксплуатации более удобны, чем системы с верхней разводкой. Через подающую магистраль не теряется столько тепла и можно своевременно обнаружить и устранить утечку воды из нее. Чем выше помещен нагревательный прибор в системах с нижней разводкой, тем, следовательно, больше давление, имеющееся в кольце. Чем больше длина кольца, тем больше его суммарное сопротивление; поэтому в системе с нижней разводкой избыточные давления у приборов верхних этажей значительно меньше, чем в системах с верхней разводкой и, следовательно, регулировка их проще. В системах с нижней разводкой величина естественного побуждения снижается из-за ого, что вследствие охлаждения в подающих стояках оды возникает тормозящее ее движение сверху вниз, поэтому суммарное давление, действующее в таких системах,
В настоящее время большое распространение получили однотрубные системы, в которых радиаторы обеими подводками присоединяются к одному стояку; такие системы проще монтируются и обеспечивают более равномерный прогрев всех нагревательных приборов. Наиболее распространена однотрубная система с нижней разводкой и вертикальными стояками.
Стояк такой системы состоит из подъемной и опускной частей. Трехходовые краны могут пропускать расчетное количество или часть воды в приборы в последнем случае остальное ее количество проходит, минуя прибор, через замыкающие участки. Соединение подъемной и опускной частей стояка производится прокладываемой под окнами верхнего этажа соединительной трубой. В верхних пробках приборов, находящихся на верхнем этаже, устанавливают воздушные краны, через которые слесарь удаляет из системы воздух во время пуска системы или обильной подпитки ее водой. В однотрубных системах вода последовательно проходит через все приборы, и поэтому они должны быть тщательно отрегулированы. В случае необходимости регулировку теплоотдачи отдельных приборов осуществляют с помощью трехходовых кранов, а расход воды по отдельным стоякам - проходными (пробочными) кранами или установкой в них дросселирующих шайб. Если стояк будет поступать чрезмерно большое количество воды, то первые по ходу движения воды нагревательные приборы стояка отдадут тепла больше, чем это необходимо по расчету.
Как известно, циркуляция воды в системе, помимо давления, создаваемого насосом и естественным побуждением, получается и от дополнительного давления Ар, возникающего в результате охлаждения воды при движении по трубопроводам системы. Наличие этого давления позволило создать системы квартирного водяного отопления, котел которого не заглублен, а его устанавливают обычно на полу кухни. В таких случаях расстояние, следовательно, система работает только за счет дополнительного давления, возникающего в результате охлаждения воды в трубопроводах. Расчет таких систем отличается от расчетов систем отопления здании.
Системы квартирного водяного отопления в настоящее время широко применяют взамен печного отопления в одно- и двухэтажных зданиях в газифицируемых городах: в таких случаях вместо котлов устанавливают автоматические газовые водонагреватели (ЛГВ), обеспечивающие не только отопление, но и горячее водоснабжение.
Сравнение современных систем теплоснабжения теплового гидродинамического насоса типа ТС1 и классического теплового насоса
После монтажа гидродинамических тепловых насосов котельная станет больше похожа на насосную станцию, чем на котельную. Отпадет потребность в дымоотводной трубе. Не станет копоти и грязи, значительно уменьшится потребность в обслуживающем персонале, система автоматики и контроля полностью возьмет на себя процессы управлением производством тепла. Ваша котельная станет более экономичной и высокотехнологичной.
Принципиальные схемы:
В отличие от теплового насоса, который может максимально дать теплоноситель с температурой до +65 °С, гидродинамический тепловой насос может нагреть теплоноситель до +95 °С, а значит, достаточно легко может быть встроен в уже существующую систему теплоснабжения здания.
По капитальным затратам на систему теплоснабжения гидродинамический тепловой насос в разы дешевле теплового насоса, т.к. не требует наличия контура низкопотенциального тепла. Тепловые насосы и тепловые гидродинамические насосы, схожие по названию, но различны по принципу превращение электрической энергии в тепловую.
Как и классический тепловой насос, гидродинамический тепловой насос обладает целым рядом преимуществ:
· Экономичность (гидродинамический тепловой насос экономичнее электрокотлов в 1,5-2 раза, экономичнее дизельных котлов в 5-10 раз).
· Абсолютная экологичность (возможность использования гидродинамического теплового насоса в местах с ограниченными нормами ПДВ).
· Полная пожаро- и взрывобезопасность.
· Не требует водоподготовки. При работе в результате процессов, проходящих в теплогенераторе гидродинамического теплового насоса, происходит дегазация теплоносителя, что благотворно влияет на оборудование и приборы системы теплоснабжения.
· Быстрота установки. При наличии подведенной электрической мощности, монтаж индивидуального теплового пункта с использованием гидродинамического теплового насоса может быть произведен за 36-48 часов.
· Срок окупаемости от 6 до 18 месяцев, в связи с возможностью инсталляции в уже существующую систему теплоснабжения.
· Время до капитального ремонта 10-12 лет. Высокая надежность гидродинамического теплового насоса заложена конструктивно и подтверждена многолетней безаварийной работой гидродинамических тепловых насосов в России и за ее пределами.
Автономные системы теплоснабжения
Автономные системы теплоснабжения предназначены для отопления и горячего водоснабжения одноквартирных и блокированных жилых домов. К автономной системе отопления и горячего водоснабжения относятся: источник теплоснабжения (котел) и сеть трубопроводов с нагревательными приборами и водоразборной арматурой.
Преимущества автономных систем теплоснабжения заключаются в следующем:
· отсутствие дорогостоящих наружных тепловых сетей;
· возможность быстрой реализации монтажа и запуска в работу систем отопления и горячего водоснабжения;
· низкие первоначальные затраты;
· упрощение решения всех вопросов, связанных со строительством, так как они сосредоточены в руках владельца;
· сокращение расхода топлива за счет местного регулирования отпуска тепла и отсутствие потерь в тепловых сетях.
Такие системы отопления, по принципу принятых схем, подразделяются на схемы с естественной циркуляцией теплоносителя и схемы с искусственной циркуляцией теплоносителя. В свою очередь, схемы с естественной и искусственной циркуляцией теплоносителя могут подразделяться на одно- и двухтрубные. По принципу движения теплоносителя схемы могут быть тупиковые, попутные и смешанные.
Для систем с естественным побуждением теплоносителя рекомендуются схемы с верхней разводкой, с одним или двумя (в зависимости от нагрузки и конструктивных особенностей дома) главными стояками, с расширительным баком, установленном на главном стояке.
Котел для однотрубных систем с естественной циркуляцией может находиться на одном уровне с нижними нагревательными приборами, но лучше, если он будет заглублен, хотя бы до уровня бетонной плиты, в приямок или установлен в подвале.
Котел для двухтрубных систем отопления с естественной циркуляцией обязательно заглублять по отношению к нижнему нагревательному прибору. Высота заглубления уточняется расчетом, но не менее 1,5-2 м. Системы с искусственным (насосным) побуждением теплоносителя имеют более широкий диапазон применения. Можно конструировать схемы с верхней, нижней и горизонтальной разводками теплоносителя.
Системы отопления бывают:
· водяные;
· воздушные;
· электрические, в том числе с греющим электрокабелем, заложенным в пол отапливаемых помещений, и аккумуляторные тепловые печи (проектируются при наличии разрешения энергоснабжающей организации).
Водяные системы отопления проектируются вертикальными с нагревательными приборами, установленными под оконными проемами, и с греющими трубопроводами, заложенными в конструкции пола. При наличии отапливаемых поверхностей, до 30% отопительной нагрузки следует обеспечивать нагревательными приборами, установленными под оконными проемами.
Квартирные системы воздушного отопления, совмещенные с вентиляцией, должны позволять работать в режиме полной циркуляции (люди отсутствуют) только на наружной вентиляции (интенсивные бытовые процессы) или на смеси наружной и внутренней вентиляции в любых желаемых соотношениях.
Современные системы отопления и горячего водоснабжения в России
Отопительные приборы являются элементом системы отопления, предназначенным для передачи теплоты от теплоносителя воздуху ограждающим конструкциям обслуживаемого помещения.
К отопительным приборам обычно выдвигается ряд требований, на основании которых можно судить о степени их совершенства и производить сравнения.
· Санитарно-гигиенические. Отопительные приборы по возможности должны обладать более низкой температурой корпуса, иметь наименьшую площадь горизонтальной поверхности для уменьшения отложений пыли, позволять беспрепятственно удалять пыль с корпуса и ограждающих поверхностей помещения вокруг них.
· Экономические. Отопительные приборы должны иметь наименьшие приведённые затраты на их изготовление, монтаж, эксплуатацию, а также обладать наименьшим расходом металла.
· Архитектурно-строительные. Внешний вид отопительного прибора должен соответствовать интерьеру помещения, а занимаемый ими объём должен быть наименьшим, т.е. их объём, приходящийся на единицу теплового потока, должен быть наименьшим.
· Производственно-монтажные. Должна обеспечиваться максимальная механизация работ при производстве и монтаже отопительных приборов. Отопительных приборов. Отопительные приборы должны обладать достаточной механической прочностью.
· Эксплуатационные. Отопительные приборы должны обеспечить управляемость их теплоотдачей и обеспечивать теплоустойчивость и водонепроницаемость при предельно допустимом в рабочих условиях гидростатическом давлении внутри прибора.
· Теплотехнические. Отопительные приборы должны обеспечивать наибольшую плотность удельного теплового потока, приходящегося на единицу площади (Вт/м).
Системы водяного отопления
Самое распространенное в России отопление – водяное . В этом случае тепло передается в помещения горячей водой, содержащейся в приборах отопления. Наиболее привычный способ - водяное отопление с естественной циркуляцией воды. Принцип прост: вода перемещается из-за разницы температур и плотности. Более легкая горячая вода поднимается от отопительного котла вверх. Постепенно остывая в трубопроводе и отопительных приборах, тяжелеет и стремится вниз, обратно к котлу. Основное преимущество такой системы – независимость от электроснабжения и достаточно простой монтаж. Многие российские умельцы справляются с ее установкой самостоятельно. Кроме того, небольшое циркуляционное давление делает ее безопасной. Но для работы системы требуются трубы увеличенного диаметра. При этом пониженная теплоотдача, ограниченный радиус действия и большое количество времени, требуемое на запуск, делает ее несовершенной и подходящей только для небольших домов.
Более современны и надежны схемы отопления с принудительной циркуляцией. Здесь вода приводится в движение за счет работы циркуляционного насоса. Он устанавливается на трубопроводе, подводящем воду к теплогенератору, и задает скорость потоку.
Быстрый запуск системы и, как следствие, быстрый прогрев помещений - достоинство насосной системы. К недостаткам относится то, что при отключении электропитания она не работает. А это может привести к замораживанию и разгерметизации системы. Сердце системы водяного отопления - источник теплоснабжения, теплогенератор. Именно он создает энергию, обеспечивающую тепло. Такое сердце - котлы на разных видах топлива. Наиболее популярны газовые котлы. Другой вариант - котел на дизельном топливе. Электрические котлы выгодно отличаются отсутствием открытого пламени и продуктов горения. Твердотопливные котлы не удобны в эксплуатации из-за необходимости частой топки. Для этого надо иметь десятки кубометров топлива, площади для его хранения. А добавьте сюда трудозатраты на загрузку и заготовку! Кроме того, режим теплоотдачи твердотопливного котла цикличен, и температура воздуха в отапливаемых помещениях заметно колеблется в течение суток. Место для хранения запасов топлива также необходимо и для котлов на жидком топливе.
Алюминиевые, биметаллические и стальные радиаторы
Прежде чем выбрать какой-либо отопительный прибор, необходимо обратить внимание на те показатели, которым данным прибор должен соответствовать: высокая теплоотдача, небольшой вес, современный дизайн, малая емкость, небольшой вес. Самая главная характеристика отопительного прибора - теплоотдача, то есть то количество тепла, которое должно быть в 1 час на 1 кв.метр поверхности нагрева. Лучшим считается прибор, у которого выше данный показатель. Теплоотдача зависит от многих факторов: теплопередающей среды, конструкции прибора отопления, способа установки, цвета окраски, скорости движения воды, скорости омывания прибора воздухом. Все приборы системы водяного отопления по конструкции подразделяются на панельные, секционные, конвекторы и колончатые алюминиевые радиаторы или стальные.
Панельные приборы отопления
Производятся из холоднокатаной высокачественной стали. Они состоят из одной, двух или трех плоских панелей, внутри которых находится теплоноситель, также у них есть ребристые поверхности, которые нагреваются от панелей. Нагрев помещения происходит быстрее, чем при использовании секционных радиаторов. Вышеуказанные панельные радиаторы водяного отопления бывают с боковым или нижним подключением. Боковое подключение применяется в случаи замены старого радиатора с боковым подключением или в случае, если немного неэстетичный вид радиатора не мешает интерьеру помещения.
Вопросы темы:
1. Понятие системы центрального теплоснабжения.
2. Классификация систем центрального теплоснабжения.
3. Устройство систем центрального теплоснабжения.
Централизованное теплоснабжение обеспечивает подачу теплоты многим потребителям, расположенным вне места его выработки.
Система централизованного теплоснабжения состоит из источника тепловой энергии, тепловой сети центрального теплового пункта (ЦТП) или абонентских вводов и местных систем потребителей теплоты.
По виду теплоносителя системы теплоснабжения подразделяются на: водяные и паровые .
Для теплоснабжения жилых, общественных и промышленных зданий в качестве теплоносителя используется преимущественно подогретая вода. Пар в качестве теплоносителя используется в системах отопления, горячего водоснабжения промышленных цехов для нужд технологических процессов.
Вода, как теплоноситель, имеет большую теплоемкость, легкую подвижность, благодаря чему транспортируется на большее расстояние. При использовании воды в качестве теплоносителя упрощается присоединение систем отопления и горячего водоснабжения, создается возможность эффективного регулирования. Кроме этого, вода отвечает повышенным требованиям санитарно-гигиенических норм. Недостатки: значительный расход энергии на перекачку при транспортировании. Большая плотность, большое гидростатическое давление при подъеме на высоту, большие утечки при авариях.
Пар , как теплоноситель, имеет высокий энергетически потенциал и значительно большее, чем у воды, теплосодержание и теплоотдачу. Это позволяет уменьшить размеры оборудования и диаметры коммуникаций. Транспортирование пара осуществляется за счет его внутренней энергии, электроэнергия требуется для перекачки конденсата. При теплоносителе паре проще выявить и ликвидировать аварии. Кроме этого, пар имеет небольшую плотность, и при подаче пара на значительную высоту столб пара оказывает незначительное гидростатическое давление.
Отсутствие возможности качественного регулирования и сложность схем присоединения систем водяного отопления к паровым тепловым сетям являются недостатками пара как теплоносителя и ограничивают его применение.
По способу присоединения систем горячего водоснабжения к тепловым сетям системы теплоснабжения подразделяются на закрытые и открытые .
Закрытые системы теплоснабжения присоединяются к тепловым сетям через водонагреватели, и вся сетевая вода из системы возвращается к источнику теплоснабжения.
В открытых системах теплоснабжения производится непосредственный отбор горячей воды из тепловой сети (рисунок).
По количеству теплопроводов различают одно-, многотрубные (чаще двухтрубные) системы теплоснабжения.
По способу обеспечения потребителей тепловой энергией различают одно- и многоступенчатые системы теплоснабжения.
В одноступенчатых системах потребители теплоты присоединяются непосредственно к тепловым сетям. В узлах присоединения потребителей теплоты к тепловым сетям, называемых абонентскими вводами, устанавливают подогреватели горячего водоснабжения, элеваторы, насосы, запорно-регулирующую арматуру, контрольно-измерительные приборы для обслуживания местных отопительных и водоразборных приборов. Если абонентский ввод сооружается для какого-либо индивидуального здания или объекта, то его называют индивидуальным тепловым пунктом (ИТП).
В многоступенчатых системах между источником тепловой энергии и потребителями размещают центральные тепловые пункты (ЦТП), в которых параметры теплоносителя могут изменяться в зависимости от требований местных потребителей.
Для увеличения радиуса действия системы теплоснабжения и уменьшения количества транспортируемого теплоносителя и соответственно затрат электроэнергии на его перекачку, а также диаметров теплопроводов, для целей теплоснабжения используют высокотемпературную (до 180 0 С и более) воду. Циркуляцию теплоносителя по теплоизолированным теплопроводам диаметром до 1400 мм, которые прокладывают под землей в непроходных и полупроходных каналах, в проходных коллекторах и без каналов, а также над землей на опорах (мачтах), обеспечивает насосная станция источника тепловой энергии.
Вопросы для самоконтроля:
1. Что называется системой центрального теплоснабжения?
2. Как классифицируются системы центрального теплоснабжения.
3. Охарактеризуйте теплоносители, используемые в системах теплоснабжения.
4. Объясните схему открытой системы теплоснабжения
5. Охарактеризуйте закрытые системы теплоснабжения.
Список литературы:
1. Н.К. Громова «Водяные тепловые сети», с. 280-287.
Системы теплоснабжения больших жилых массивов, городов, поселков и пром. предприятий. Источниками теплоты у них служат теплоэнергоцентрали или крупные котельные, имеющие высокие кпд, транспортирующие и распределяющие теплоноситель по тепловым сетям протяженностью 10-15 км, с макс, диаметром труб 1000-1400 мм, обеспечивающим подачу потребителям теплоносителя в требуемых кол-вах и с требуемыми параметрами. Мощность ТЭЦ составляет 1000- 3000 МВт, котельных 100-500 МВт. Крупные централизованные системы теплоснабжения имеют неск. источников теплоты, связ. резервными тепломагистралями, обеспечивающими маневренность и надежность их функционирования. В централизованную систему теплоснабжения входят и системы теплоснабжения зданий, связанные с ней единым гидравлич. и тепловым режимами и общей системой управления. Однако ввиду многообразия технич. решений теплоснабжения зданий их выделяют в самостоят. технич. систему, наз. системой отопления. Поэтому Ц.ст. начинается источником теплоты и заканчивается абонентским вводом в здание.
Централизованные системы теплоснабжения бывают водяные и паровые. Осн. преимущество воды как теплоносителя в значительно меньшем расходе энергии на транспортирование единицы теплоты в виде горячей воды, чем в виде пара, что обусловливается большей плотностью воды. Снижение расхода энергии дает возможность транспортировать воду на большие расстояния без существ, потери энергетич. потенциала. В крупных системах темп-pa воды понижается примерно на 1° на пути в 1 км, тогда как давление пара (его энергетич. потенциал) на том же расстоянии примерно на 0,1-0,15 МПа, что соответствует 5-10°С. Поэтому давление пара в отборах турбины у водяных систем ниже, чем у паровых, что приводит к сокращению расхода топлива на ТЭЦ. К др. достоинствам водяных систем относятся возможность центрального регулирования подачи теплоты потребителям путем изменения темп-ры теплоносителя и более простая эксплуатация системы (отсутствие конденсатоотводчиков, конденсатоп-роводов, конденсатных насосов).
К достоинствам пара следует отнести возможность удовлетворения и отопит, и техноло-гич. нагрузок, а также малое гидростатич. давление. Учитывая достоинства и недостатки теплоносителей, водяные системы используют для теплоснабжения жилых массивов, обществ, и коммун, зданий, предприятий, использующих горячую воду, а паровые - для пром. потребителей, к-рым необходим водяной пар. Водяные Ц.ст. - осн. системы, обеспечивающие теплоснабжение городов. Централизация теплоснабжения городов составляет 70- 80%. В крупных городах с преимущественно соврем, застройкой уровень использования ТЭЦ в качестве источников теплоты для жилищно-коммун. сектора достигает 50-60%.
В теплофикац. системах пар высоких параметров (давление 13, 24 МПа, темп-ра 565°С), вырабатываемый в энергетич. котлах, подается в турбины, где, проходя через лопатки, отдает часть своей энергии для получения электроэнергии. Осн. часть пара проходит через отборы и поступает в теплофикац. теплообменники, в к-рых он нагревает теплоноситель системы теплоснабжения. Т.о. на ТЭЦ теплота высокого потенциала используется для выработки электроэнергии, а теплота низкого потенциала - для теплоснабжения. Комбини-ров. выработка теплоты и электроэнергии обеспечивает высокую эффективность использования топлива, позволяет сократить его расход.
В большинстве централизованных систем теплоснабжения макс, темп-ра горячей воды принимается 150°С. Темп-ра пара в теплофикац. отборах турбины не превышает 127°С. Следовательно, при низких темп-pax наружного воздуха в теплофикац. теплообменных аппаратах подогреть воду до требуемого уровня нельзя. Для этого используют пиковые котлы, к-рые работают только при низких наружных темп-pax, т.е. снимают пиковую нагрузку. Т.к. отопит, нагрузка меняется с изменением наружной темп-ры, меняется и кол-во пара, отбираемого из турбины для теплоснабжения. Неотработанный пар проходит через цилиндры низкого давления турбины, отдает свою энергию и поступает в конденсатор, где поддерживается вакуум (давление 0,004-0,006 МПа), к-рому соответствуют низкие темп-ры конденсации 30-35°С, а охлаждающая вода имеет еще более низкую темп-ру, поэтому не используется для теплоснабжения. Т.о., для теплоснабжения используется только часть пара, проходящая через отборы турбины, что снижает экономии. эффект теплофикации. Однако расход топлива на выработку электроэнергии и теплоты для теплоснабжения в среднем за год сокращается примерно на 1/4-1/3. Экономич. эффект дает и использование в качестве источников теплоты крупных р-ных котельных установок (тепловых станций), имеющих высокий кпд,
Теплоноситель от источников теплоты транспортируется и распределяется между потребителями по развитым тепловым сетям. В результате тепловые сети охватывают все гор, территории, а их сооружение вызывает наибольшие градостроит. и эксплуатац. трудности. В процессе эксплуатации они подвергаются коррозии и разрушениям. Аварийные повреждения приводят к отказам теплоснабжения, социальному и экономии, ущербам. В результате тепловые сети, являясь основным элементом крупных систем теплоснабжения, становятся и наиболее слабой составляющей их частью, что снижает экономии. эффект от централизации теплоснабжения, ограничивает макс, мощность систем. В зависимости от способа приготовления горячей воды Ц.с.т. разделяют на закрытые и открытые. В закрытой системе циркулирующая в ней вода используется только как теплоноситель. Вода нагревается на источнике теплоты, несет свою энтальпию к потребителям и отдает ее на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Вода для горячего водоснабжения берегся из гор. водопровода и подогревается в поверхностных теп-лообменных аппаратах циркулирующим теплоносителем до требуемой темп-ры. Система закрыта по отношению к атм. воздуху. В открытых системах горячая вода, к-рую использует потребитель, отбирается из тепловой сети. Следовательно, горячая вода в системе используется не только как теплоноситель, но и непосредственно как в-во. Поэтому система теплоснабжения является частично циркуляц., а частично прямоточной. Вода горячего водоснабжения приготовляется на источнике теплоты, прямоточно движется к потребителям и изливается через водоразборные краны в атмосферу,
Для крупных городов централизация теплоснабжения - перспективное, направление. Централизов. системы, особенно теилофикац., расходуют меньше топлива. Сокращение и укрупнение источников теплоты улучшают условия для градостр-ва и экологию крупных городов. Меньшее кол-во источников теплоты позволяет резко сократить число дымовых труб, через к-рые в окружающую среду выбрасываются продукты сгорания. Исключается необходимость создания множества мелких топливных складов для хранения твердого топлива, откуда при децентрализованных системах теплоснабжения приходится развозить топливо, а из разброс, по всему городу небольших котельных увозить золу и шлаки. Кроме того, при централизации источников теплоты легче очищать дымовые газы от токсичных компонентов.
Ц.с.т. рационально строить по иерархии. принципу (см. Системы теплоснабжения). На схеме показана принцип, схема централизов. закрытой системы теплоснабжения, источником теплоты укрой является ТЭЦ (первый иерархии. уровень). Для повышения надежности теплоснабжения ТЭЦ состоит из неск. энергетич. котлов и паровых турбин: Осн. элементы ТЭЦ имеют резервы. Водяной пар из котлов через пароперегреватель поступает в турбины, где отдает часть своей тепловой энергии, к-рая превращается в механич. и далее, в электрогенераторе, в электрич. Пар из отборов турбины поступает в теплофикац. подогреватели, в к-рых нагревает циркулирующий в системе теплоноситель до 120°С. Неотработанный пар поступает в конденсатор, где поддерживаются параметры: ,0,005 МПа и 32°С, при к-рых он конденсируется и отдает свою теплоту охлаждающей воде. Конденсат из конденсатора с помощью конденсат-ного насоса поступает в деаэратор. На пути к нему он проходит регенеративные подогреватели (на схеме не показаны). В деаэратор поступают подпиточная вода из химводоочистки и пар из отбора турбины для поддержания требуемой темп-ры. В деаэраторе из воды выделяются кислород и углекислый газ, к-рые вызывают коррозию металла. Питательная вода из деаэратора питательными насосами подается в паровые энергетич. котлы (парогенераторы). На пути вода подогревается в регенеративных подогревателях высокого давления (на схеме не показаны). Этот подогрев повышает термин, кпд цикла. Теплофикац. вода, циркулирующая в системе, нагревается в теплофикац. подогревателях в теплоприготовит. установке ТЭЦ. Нагрев осуществляется паром, к-рый отбирается из турбины и конденсируется в подогревателях. В нижний подогреватель пар поступает более низкого давления (до 0,2 МПа), чем в верхний (до 0,25 МПа). Конденсат из верхнего подогревателя через кондеисатоотводчик поступает в нижний подогреватель и далее коиденсатным насосом направляется в питат. линию. В теплофикац, подогревателях вода может нагреться примерно до 120°С (при 0,25 МПа темп-pa насыщения 127°С). При низких темп-pax наружного воздуха догрев воды до 150 С осуществляется в пиковых котлах. Циркуляцию воды обеспечивают циркуляц. насосы, перед к-рыми в трубопровод поступает подпиточная вода.
Тепловые сети проектируют в виде двух уровней: магистр, теплопроводы - второй иерархии, уровень и разводящие сети микрорайонов и кварталов - третий иерархии, уровень. Магистр, тепловые сети резервируют.
При больших диаметрах тепломаги-стралей ответвления от них присоединяют дублированным способом с двух сторон секционной задвижки. При отказе участка справа от задвижки теплоноситель движется по ответвлению слева и наоборот. Такое присоединение исключает влияние отказов магистр, теплопроводов на надежность теплоснабжения. Вблизи узла при- соединения ответвления к магистр, теплопроводу целесообразно устанавливай» р-нный тепловой пункт - осн. сооружение системы теплоснабжения микрорайона, к-рое обеспечивает автоматич. управление эксплуатац. и аварийными гидравлич. и тепловыми режимами. Управление, осуществляется из диспетчерского пункта с помощью телесистемы (см. Телеконтроль и телеуправление теплоснабжением). К тепловым сетям микрорайонов и кварталов здания присоединяют через индивидуальные тепловые пункты, группы зданий - через центральные тепловые пункты. Эти сети не резервируют и выполняют тупиковыми, поэтому их диаметры ограничивают величиной в 300-350 мм. В индивид, тепловых пунктах устанавливают теплообменники горячего водоснабжения и узел присоединения системы отопления и вентиляции, в центр, также устанавливают подогреватели горячего водоснабжения, но узлы присоединения систем отопления и вентиляции располагают в зданиях. Поэтому от ЦТП к зданиям идет четырехтрубная система: две трубы с расчетными темп-рами 150-70°С на отопление и вентиляцию, одна с темп-рой 60"С и циркуляц, для горячего водоснабжения.
Надежность функционирования системы тепловых сетей проверяют расчетом. Нормативы надежности в конечном счете определяют долю нерезервироп. сетей, степень секционирования и дублирования отд. элементов системы.
|
Произ-во
тепловой энергии из ядерного горючего для централизованных систем теплоснабжения
... |
Загрузка...
