Индивидуальный тепловой пункт итп. Тепловые пункты: устройство, работа, схема, оборудование

Тепловым пунктом называется сооружение, которое служит для присоединения местных систем теплопотребления к тепловым сетям. Тепловые пункты подразделяются на центральные (ЦТП) и индивидуальные (ИТП). ЦТП служат для теплоснабжения двух и более зданий, ИТП - для теплоснабжения одного здания. При наличии ЦТП в каждом отдельном здании обязательно устройство ИТП, который выполняет только те функции, которые не предусмотрены в ЦТП и необходимы для системы теплопотребления данного здания. При наличии собственного источника теплоты (котельной) тепловой пункт, как правило, располагается в помещении котельной.

В тепловых пунктах размещается оборудование, трубопроводы, арматура, приборы контроля, управления и автоматизации, посредством которых осуществляются:

Преобразование параметров теплоносителя, например, для снижения температуры сетевой воды в расчетном режиме со 150 до 95 0 С;

Контроль параметров теплоносителя (температуры и давления);

Регулирование расхода теплоносителя и распределение его по системам потребления теплоты;

Отключение систем потребления теплоты;

Защита местных систем от аварийного повышения параметров теплоносителя (давления и температуры);

Заполнение и подпитка систем потребления теплоты;

Учет тепловых потоков и расходов теплоносителя и др.

На рис. 8 приведена одна из возможных принципиальных схем индивидуального теплового пункта с элеватором для отопления здания. Через элеватор система отопления присоединяется в том случае, если надо снижать температуру воды для системы отопления, например, со 150 до 95 0 С (в расчетном режиме). При этом располагаемый напор перед элеватором, достаточный для его работы, должен быть не менее 12-20 м вод. ст., а потеря напора не превышает 1,5 м вод. ст. Как правило, к одному элеватору присоединяется одна система или несколько мелких систем с близкими гидравлическими характеристиками и с суммарной нагрузкой не более 0,3 Гкал/ч. При больших необходимых напорах и теплопотреблении применяются смесительные насосы, которые также используются и при автоматическом регулировании работы системы теплопотребления.

Подключение ИТП к тепловой сети производится задвижкой 1. Вода очищается от взвешенных частиц в грязевике 2 и поступает в элеватор. Из элеватора вода с расчетной температурой 95 0 С направляется в систему отопления 5. Охлажденная в отопительных приборах вода возвращается в ИТП с расчетной температурой 70 0 С. Часть обратной воды используется в элеваторе, а остальная вода очищается в грязевике 2 и поступает в обратный трубопровод теплосети.

Постоянный расход горячей сетевой воды обеспечивает автоматический регулятор расхода РР. Регулятор РР получает импульс на регулирование от датчиков давления, установленных на подающем и обратном трубопроводах ИТП, т.е. он реагирует на разность давлений (напор) воды в указанных трубопроводах. Напор воды может меняться по причине увеличения или уменьшения давления воды в теплосети, что обычно связано в открытых сетях с изменение расхода воды на нужды ГВС.

Например , если напор воды возрастает, то расход воды в системе увеличивается. Во избежание перегрева воздух в помещениях регулятор уменьшит свое проходное сечение, чем восстановит прежний расход воды.

Постоянство давления воды в обратном трубопроводе системы отопления автоматически обеспечивает регулятор давления РД. Падение давления может быть следствием утечек воды в системе. В этом случае регулятор уменьшит проходное сечение, расход воды снизится на величину утечки и давление восстановится.

Расход воды (теплоты) измеряется водомером (теплосчетчиком) 7. Давление и температура воды контролируются, соответственно, манометрами и термометрами. Задвижки 1, 4, 6 и 8 используются для включения или отключения теплового пункта и системы отопления.

В зависимости от гидравлических особенностей тепловой сети и местной системы отопления в тепловом пункте могут также устанавливаться:

Подкачивающий насос на обратном трубопроводе ИТП, если располагаемый напор в тепловой сети недостаточен для преодоления гидравлического сопротивления трубопроводов, оборудования ИТП и систем теплопотребления. Если при этом давление в обратном трубопроводе будет ниже статического давления в этих системах, то подкачивающий насос устанавливается на подающем трубопроводе ИТП;

Подкачивающий насос на подающем трубопроводе ИТП, если давление сетевой воды недостаточно для предотвращения вскипания воды в верхних точках систем потребления теплоты;

Отсекающий клапан на подающем трубопроводе на вводе и подкачивающий насос с предохранительным клапаном на обратном трубопроводе на выходе, если давление в обратном трубопроводе ИТП может превысить допускаемое давление для системы теплопотребления;

Отсекающий клапан на подающем трубопроводе на входе в ИТП, а также предохранительный и обратный клапаны на обратном трубопроводе на выходе из ИТП, если статическое давление в тепловой сети превышает допускаемое давление для системы теплопотребления и др.

Рис 8. Схема индивидуального теплового пункта с элеватором для отопления здания:

1, 4, 6, 8 - задвижки; Т - термометры; М - манометры; 2 - грязевик; 3 - элеватор; 5 -радиаторы системы отопления; 7 - водомер (теплосчетчик); РР - регулятор расхода; РД - регулятор давления

Как было показано на рис. 5 и 6, системы ГВС подсоединяются в ИТП к подающему и обратному трубопроводам через водоподогреватели или непосредственно, через регулятор температуры смешения типа ТРЖ.

При непосредственном водоразборе вода на ТРЖ подается из подающего или из обратного или из обоих трубопроводов вместе в зависимости от температуры обратной воды (рис.9). Например , летом, когда сетевая вода имеет 70 0 С, а отопление отключено, в систему ГВС поступает только вода из подающего трубопровода. Обратный клапан служит для предотвращения перетекания воды из подающего трубопровода в обратный при отсутствии водоразбора.

Рис. 9. Схема узла присоединения системы ГВС при непосредственном водоразборе:

1, 2, 3, 4, 5, 6 - задвижки; 7 - обратный клапан; 8 - регулятор температуры смешения; 9 - датчик температуры смеси воды; 15 - водоразборные краны; 18 - грязевик; 19 - водомер; 20 - воздухоотводчик; Ш - штуцер; Т - термометр; РД - регулятор давления (напора)

Рис. 10. Двухступенчатая схема последовательного присоединения водоподогревателей ГВС:

1,2, 3, 5, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14 - задвижки; 8 - обратный клапан; 16 - циркуляционный насос; 17 - устройство для отбора импульса давления; 18 - грязевик; 19 - водомер; 20 - воздухоотводчик; Т - термометр; М - манометр; РТ - регулятор температуры с датчиком

Для жилых и общественных зданий также широко применяется схема двухступенчатого последовательного присоединения водоподогревателей ГВС (рис.10). В данной схеме водопроводная вода вначале подогревается в подогревателе I-ой ступени, а затем в подогревателе II-ой ступени. При этом водопроводная вода проходит через трубки подогревателей. В подогревателе I-ой ступени водопроводная вода греется обратной сетевой водой, которая после охлаждения идет в обратный трубопровод. В подогревателе II-ой ступени водопроводная вода греется горячей сетевой водой из подающего трубопровода. Охлажденная сетевая вода поступает в систему отопления. В летний период эта вода подается в обратный трубопровод по перемычке (в обвод системы отопления).

Расход горячей сетевой воды на подогреватель II-ой ступени регулирует регулятор температуры (клапан термореле) в зависимости от температуры воды за подогревателем II-ой ступени.

Центральный тепловой пункт (в последующем ЦТП) является одним из элементов тепловой сети, расположенной в поселениях городского типа. Он выступает в роли связывающего звена между магистральной сетью и распределительными тепловыми сетями, которые идут непосредственно к потребителям тепловой энергии (в жилые дома, детсады, больницы и т.д.).

Обычно центральные тепловые пункты размещаются в отдельно стоящих сооружениях и обслуживают несколько потребителей. Это так называемые квартальные ЦТП. Но иногда такие пункты располагаются в техническом (чердачном) или подвальном помещении здания и предназначаются для обслуживания только этого здания. Такие тепловые пункты называются индивидуальными (ИТП).

Основные задачи тепловых пунктов – распределение теплоносителя и защита теплосетей от гидравлических ударов и утечек. Также в ТП контролируется и регулируется температура и давление теплоносителя. Температура воды, поступающая в отопительные приборы, подлежит регулировке относительно температуры наружного воздуха. То есть чем холоднее на улице, тем выше температура, подаваемая в распределительные тепловые сети.

Особенности работы ЦТП монтаж тепловых пунктов

Центральные тепловые пункты могут работать по зависимой схеме, когда теплоноситель с магистральной сети поступает непосредственно к потребителям. В этом случае ЦТП выступает в роли распределительного узла – теплоноситель делится для системы горячего водоснабжения (ГВС) и системы отопления. Вот только качество горячей воды, льющейся из наших кранов при зависимой схеме подключения, часто вызывает нарекания потребителей.

При независимом режиме работы, здание ЦТП оборудуется специальными подогревателями – бойлерами. В этом случае перегретая вода (с магистрального трубопровода) нагревает воду, проходящую по второму контуру, которая в дальнейшем и идет к потребителям.

Зависимая схема является экономически выгодной для ТЭЦ. Она не требует постоянного присутствия персонала в здании ЦТП. При такой схеме монтируются автоматические системы, которые позволяют дистанционно управлять оборудованием центральных тепловых пунктов и регулировать основные параметры теплоносителя (температуру, давление).

ЦТП оборудуются различными приборами и агрегатами. В зданиях тепловых пунктов монтируется запорно-регулирующая арматура, насосы ГВС и отопительные насосы, приборы контроля и автоматики (регуляторы температуры, регуляторы давления), водо-водяные подогреватели и прочие приборы.

Помимо рабочих насосов отопления и ГВС обязательно должны присутствовать резервные насосы. Схема работы всего оборудования в ЦТП продумывается таким образом, что работа не прекращается даже в аварийных ситуациях. При длительном выключении электроэнергии или в случае возникновения чрезвычайных происшествий жители не останутся надолго без горячей воды и отопления. В этом случае будут задействованы аварийные линии подачи теплоносителя.

К обслуживанию оборудования, непосредственно связанного с тепловыми сетями, допускаются только квалифицированные работники.

Центральный тепловой пункт блочного типа будет иметь надежное оборудование. Причина и отличия от пресловутого ЦТП? Пункты тепловые западного производителя почти не имеет никаких запасных элементов. Как правило, подобные тепловые пункты укомплектованные паянными теплообменниками, что как минимум в полтора, а то и два раза дешевле, чем разборные. Но важно сказать, что тепловые центральные пункты такого типа будут обладать сравнительно небольшой массой и габаритов. Элементы ИТП очищают химическим путем – собственно, это главная причина, по которой такие теплообменники способны прослужить около десятилетия.

Основные этапы проектирования ЦТП

Неотъемлемой частью капитального строительства или реконструкции центрального теплового пункта является его проектирование. Под ним понимаются комплексные поэтапные действия, направленные на расчет и создание точной схемы теплового пункта, получение необходимых согласований у снабжающей организации. Также проектирование ЦТП включает в себя рассмотрение всех вопросов, непосредственно связанных с конфигурацией, функционированием и обслуживанием оборудования для теплового пункта.

На начальном этапе проектирования ЦТП производится сбор необходимых сведений, которые в последующем необходимы для проведения расчетов параметров оборудования. Для этого сначала устанавливается общая длина коммуникаций трубопроводов. Эта информация для проектировщика представляет особую ценность. Кроме того, в сбор сведений входит информация о температурном режиме здания. Эти сведения в последующем необходимы для правильной настройки оборудования.

При проектировании ЦТП необходимо указывать меры безопасности эксплуатации оборудования. Для этого нужна информация о структуре всего здания – расположение помещений, их площадь и прочие необходимые сведения.

Согласование в соответствующих органах.

Все документы, которые включает в себя проектирование ЦТП, обязательно должны быть согласованы с муниципальными эксплуатационными органами. Для быстрого получения положительного результата важно грамотно составить всю проектную документацию. Поскольку реализация проекта и сооружение центрального теплового пункта производится только после того, как процедура согласования будет окончена. В противном случае требуется доработка проекта.

Документация по проектированию ЦТП кроме непосредственно самого проекта должна содержать пояснительную записку. Она содержит необходимые сведения и ценные указания для монтажников, которые будут осуществлять установку центрального теплопункта. В пояснительной записке указывается порядок выполнения работ, их последовательность и необходимые инструменты для монтажа.

Составление пояснительной записки – заключительный этап. Этим документом заканчивается проектирование ЦТП. Монтажники в своей работе обязательно должны следовать указаниям, изложенным в пояснительной записке.

При тщательном подходе к разработке проекта ЦТП и правильном расчете необходимых параметров и режимов работы удается добиться безопасной работы оборудования и его продолжительной безупречной работы. Поэтому важно учитывать не только номинальные показатели, но также и запас мощности.

Это крайне важный аспект, поскольку именно запас мощности позволит сохранить пункт подачи тепла в рабочем состоянии после аварии или возникновения внезапной перегрузки. Нормальное функционирование теплового пункта напрямую зависит от правильно составленных документов.

Руководство по монтажу центрального теплового пункта

Кроме самого составления проекта центрального теплового пункта в проектной документации должна находиться и пояснительная записка, которая содержит указания монтажникам по использованию различных технологий при проведении монтажа теплового пункта, указывается в этом документе последовательность работ, вид инструментов и др.

Пояснительная записка это документ, составлением которого заканчивается проектирование ЦТП , и которым обязательно должны руководствоваться монтажники при монтажных работах. Неукоснительное следование рекомендациям, записанным в этом важном документе, будет гарантировать нормальное функционирование оборудования центрального теплового пункта в соответствии с предусмотренными расчетными характеристиками.

Проектирование ЦТП предусматривает также разработку предписаний по текущему и сервисному обслуживанию оборудования ЦТП. Тщательная разработка этой части проектной документации позволяет продлить срок эксплуатации оборудования, а также повысить безопасность его использования.

Центральный тепловой пункт - монтаж

При монтаже ЦТП проводятся неизменные определенные этапы выполняемых работ. Первым делом составляется проект. В нем учитываются основные особенности функционирования ЦТП, такие, как количество обслуживаемой площади, расстояние для прокладки труб, соответственно минимальная мощность будущей котельной. После проводится углубленный анализ проекта и поставляемой с ним технической документации для исключения всех возможных ошибок и неточностей для обеспечения нормальной функциональности монтируемых ЦТП длительное время. Составляется смета, потом закупается все необходимое оборудование. Следующим шагом является монтаж теплотрассы. Он содержит в себе непосредственно прокладку трубопровода и установку оборудования.

Что такое тепловой пункт?

Тепловой пункт - это специальное помещение, где расположен комплекс технических устройств, являющихся элементами тепловых энергоустановок. Благодаря этим элементам обеспечивается присоединение энергоустановок к теплосети, работоспособность, возможность управления разными режимами теплопотребления, регулирование, трансформацию параметров носителя тепла, а также распределение теплоносителя согласно типам потребления.

Индивидуальный – лишь тепловой пункт, в отличие от центрального, можно смонтировать и в коттедже. Обратите внимание, что такие тепловые пункты не требуют постоянного присутствия обслуживающего персонала. Вновь выгодно отличаясь от центрального теплового пункта. Да и вообще – обслуживание ИТП , по сути, состоит лишь в проверке на утечки. Теплообменник же теплового пункта способен самостоятельно очищаться от возникающей тут накипи – это заслуга молниеносного температурного перепада во время разбора горячей воды.

С. Дейнеко

Индивидуальный тепловой пункт - важнейшая составляющая систем теплоснабжения зданий. От его характеристик во многом зависит регулирование систем отопления и ГВС, а также эффективность использования тепловой энергии. Поэтому тепловым пунктам уделяется большое внимание в ходе термомодернизаций зданий, масштабные проекты которых в ближайшем будущем планируется воплотить в жизнь в различных регионах Украины

Индивидуальный тепловой пункт (ИТП) — комплекс устройств, расположенный в обособленном помещении (как правило, в подвальном помещении), состоящий из элементов, обеспечивающих присоединение системы отопления и горячего водоснабжения к централизованной тепловой сети. По подающему трубопроводу осуществляется подача теплоносителя в здание. С помощью второго обратного трубопровода в котельную попадает уже охлажденный теплоноситель из системы.

Температурный график работы тепловой сети определяет то, в каком режиме тепловой пункт будет работать в дальнейшем и какое оборудование необходимо в нем устанавливать. Различают несколько температурных графиков работы тепловой сети:

• 150/70°С;
• 130/70°С;
• 110/70°С;
• 95 (90)/70°С.

Если температура теплоносителя не превышает 95°С, то его остается только распределить по всей отопительной системе. В этом случае возможно применять только коллектор с балансировочными клапанами для гидравлической увязки циркуляционных колец. Если же температура теплоносителя превышает 95°С, то такой теплоноситель нельзя напрямую использовать в системе отопления без его температурной регулировки. Именно в этом и заключается важная функция теплового пункта. При этом необходимо, чтобы температура теплоносителя в системе отопления изменялась в зависимости от изменения температуры наружного воздуха.

В тепловых пунктах старого образца (рис. 1, 2) в качестве регулирующего устройства применялся элеваторный узел. Это позволяло существенно снизить стоимость оборудования, однако с помощью такого ТП было невозможно осуществлять точную регулировку температуры теплоносителя, особенно при переходных режимах работы системы. Элеваторный узел обеспечивал только «качественную» регулировку теплоносителя, когда температура в системе отопления изменяется в зависимости от температуры теплоносителя, приходящего от централизованной тепловой сети. Это приводило к тому, что «регулировка» температуры воздуха в помещениях производилась потребителями при помощи открытого окна и с огромными тепловыми затратами, уходящими в никуда.

Рис. 1.
1 - подающий трубопровод; 2 - обратный трубопровод; 3 - задвижки; 4 - водомер; 5 - грязевики; 6 - манометры; 7 - термометры; 8 - элеватор; 9 - нагревательные приборы системы отопления

Поэтому минимальные изначальные капиталовложения выливались в финансовые потери в долгосрочной перспективе. Особенно низкая эффективность работы элеваторных узлов проявилась с ростом цен на тепловую энергию, а также с невозможностью работы централизованной тепловой сети по температурному или гидравлическому графику, на который были рассчитаны установленные ранее элеваторные узлы.

Рис. 2. Элеваторный узел «советской» эпохи

Принцип работы элеватора заключается в том, чтобы смешивать теплоноситель из централизованной тепловой сети и воду из обратного трубопровода системы отопления до температуры, соответствующей нормативной для данной системы. Это происходит за счет принципа эжекции при использовании в конструкции элеватора сопла определенного диаметра (рис. 3). После элеваторного узла смешанный теплоноситель подается в систему отопления здания. Элеватор совмещает одновременно два устройства: циркуляционный насос и смесительное устройство. На эффективность смешения и циркуляции в системе отопления не влияют колебания теплового режима в тепловых сетях. Вся регулировка заключается в правильном подборе диаметра сопла и обеспечения необходимого коэффициента смешения (нормативный коэффициент 2,2). Для работы элеваторного узла нет необходимости подводить электрический ток.

Рис. 3. Принципиальная схема конструкции элеваторного узла

Однако имеются многочисленные недостатки, которые сводят на нет всю простоту и неприхотливость обслуживания данного устройства. На эффективность работы напрямую влияют колебания гидравлического режима в тепловых сетях. Так, для нормального смешения, перепад давлений в подающем и обратном трубопроводах необходимо поддерживать в пределах 0,8 - 2 бар; температура на выходе из элеватора не поддается регулировке и напрямую зависит только от изменения температуры тепловой сети. В этом случае, если температура теплоносителя, поступающего из котельной, не соответствует температурному графику, то и температура на выходе из элеватора будет ниже необходимой, что напрямую повлияет на внутреннюю температуру воздуха в помещениях здания.

Подобные устройства получили широкое применение во многих типах зданий, подключенных к централизованной тепловой сети. Однако в настоящее время они не соответствуют требованиям по энергосбережению, в связи с чем подлежат замене на современные индивидуальные тепловые пункты. Их стоимость значительно выше и для работы обязательно требуется электропитание. Но, в то же время, эти устройства более экономны - позволяют снизить энергопотребление на 30 - 50%, что с учетом роста цен на теплоноситель позволит уменьшить срок окупаемости до 5 - 7 лет, а срок службы ИТП напрямую зависит от качества используемых элементов управления, материалов и уровня подготовки технического персонала при его обслуживании.

Современные ИТП

Энергосбережение достигается, в частности, за счет регулирования температуры теплоносителя с учетом поправки на изменение температуры наружного воздуха. Для этих целей в каждом тепловом пункте применяют комплекс оборудования (рис. 4) для обеспечения необходимой циркуляции в системе отопления (циркуляционные насосы) и регулирования температуры теплоносителя (регулирующие клапаны с электрическими приводами, контроллеры с датчиками температуры).

Рис. 4. Принципиальная схема индивидуального теплового пункта и использованием контроллера , регулирующего клапана и циркуляционного насоса

Большинство тепловых пунктов имеет в своем составе также теплообменник для подключения к внутренней системе горячего водоснабжения (ГВС) с циркуляционным насосом. Набор оборудования зависит от конкретных задач и исходных данных. Именно поэтому, из-за различных возможных вариантов конструкции, а также своей компактности и транспортабельности, современные ИТП получили название модульных (рис. 5).

Рис. 5. Современный модульный индивидуальный тепловой пункт в сборе

Рассмотрим использование ИТП в зависимых и независимых схемах подключения системы отопления к централизованной тепловой сети.

В ИТП с зависимым присоединением системы отопления к внешним тепловым сетям циркуляция теплоносителя в отопительном контуре поддерживается циркуляционным насосом. Управление насосом осуществляется в автоматическом режиме от контроллера или от соответствующего блока управления. Автоматическое поддержание необходимого температурного графика в отопительном контуре также осуществляется электронным регулятором. Контролер воздействует на регулирующий клапан, расположенный на подающем трубопроводе на стороне внешней тепловой сети («острой воде»). Между подающим и обратным трубопроводами установлена смесительная перемычка с обратным клапаном, за счет которой осуществляется подмес в подающий трубопровод из обратной линии теплоносителя, с более низкими температурными параметрами (рис. 6).

Рис. 6. Принципиальная схема модульного теплового пункта, подключенного по зависимой схеме:
1 - контроллер; 2 - двухходовой регулирующий клапан с электрическим приводом; 3 - датчики температуры теплоносителя; 4 - датчик температуры наружного воздуха; 5 - реле давления для защиты насосов от сухого хода; 6 - фильтры; 7 - задвижки; 8 - термометры; 9 - манометры; 10 - циркуляционные насосы системы отопления; 11 - обратный клапан; 12 - блок управления циркуляционными насосами

В данной схеме работа системы отопления зависит от давлений в центральной тепловой сети. Поэтому во многих случаях потребуется установка регуляторов перепада давления, а, в случае необходимости, и регуляторов давления «после себя» или «до себя» на подающем или на обратном трубопроводах.

В независимой системе для присоединения к внешнему источнику тепла используется теплообменник (рис. 7). Циркуляция теплоносителя в системе отопления осуществляется циркуляционным насосом. Управление насосом производится в автоматическом режиме контролером или соответствующим блоком управления. Автоматическое поддержание необходимого температурного графика в нагреваемом контуре также осуществляется электронным регулятором. Контроллер воздействует на регулируемый клапан, расположенный на подающем трубопроводе на стороне внешней тепловой сети («острой воде»).

Рис. 7. Принципиальная схема модульного теплового пункта, подключенного по независимой схеме:
1 - контроллер; 2 - двухходовой регулирующий клапан с электрическим приводом; 3 - датчики температуры теплоносителя; 4 - датчик температуры наружного воздуха; 5 - реле давления для защиты насосов от сухого хода; 6 - фильтры; 7 - задвижки; 8 - термометры; 9 - манометры; 10 - циркуляционные насосы системы отопления; 11 - обратный клапан; 12 - блок управления циркуляционными насосами; 13 - теплообменник системы отопления

Достоинством данной схемы является то, что отопительный контур независим от гидравлических режимов централизованной тепловой сети. Также система отопления не страдает от несоответствия качества входящего теплоносителя, поступающего из центральной тепловой сети (наличия продуктов коррозии, грязи, песка и т.д.), а также перепадов давления в ней. В то же время стоимость капитальных вложений при применении независимой схемы больше - по причине необходимости установки и последующего обслуживания теплообменника.

Как правило, в современных системах применяются разборные пластинчатые теплообменники (рис. 8), которые достаточно просты в обслуживании и ремонтопригодны: при потере герметичности или выходе из строя одной секции, теплообменник возможно разобрать, а секцию заменить. Также, при необходимости, можно повысить мощность путем увеличения количества пластин теплообменника. Кроме того, в независимых системах применяют паяные неразборные теплообменники.

Рис. 8. Теплообменники для независимых систем подключения ИТП

Согласно ДБН В.2.5-39:2008 «Инженерное оборудование зданий и сооружений. Внешние сети и сооружения. Тепловые сети», в общем случае предписано подсоединение систем отопления по зависимой схеме. Независимая схема предписана для жилых зданий с 12 и более этажами и других потребителей, если это обусловлено гидравлическим режимом работы системы или техническим заданием заказчика.

ГВС от теплового пункта

Наиболее простой и распространенной является схема с одноступенчатым параллельным присоединением подогревателей горячего водоснабжения (рис. 9). Они присоединены к той же тепловой сети, что и системы отопления зданий. Вода, из наружной водопроводной сети подается в подогреватель ГВС. В нем она нагревается сетевой водой, поступающей из подающего трубопровода тепловой сети.

Рис. 9. Схема с зависимым присоединением системы отопления к тепловой сети и одноступенчатым параллельным присоединением теплообменника ГВС

Охлажденная сетевая вода подается в обратный трубопровод тепловой сети. После подогревателя горячего водоснабжения нагретая водопроводная вода подается в систему ГВС. Если приборы в этой системе закрыты (к примеру, в ночное время), то горячая вода по циркуляционному трубопроводу снова подается в подогреватель ГВС.

Эту схему с одноступенчатым параллельным присоединением подогревателей горячего водоснабжения рекомендуется применять, если отношение максимального расхода теплоты на ГВС зданий к максимальному расходу теплоты на отопление зданий менее 0,2 или более 1,0. Схема используется при нормальном температурном графике сетевой воды в тепловых сетях.

Кроме того, применяется двухступенчатая система подогрева воды в системе ГВС. В ней в зимний период холодная водопроводная вода сначала подогревается в теплообменнике первой ступени (с 5 до 30 ˚С) теплоносителем из обратного трубопровода системы отопления, а затем для окончательного догрева воды до необходимой температуры (60 ˚С) используется сетевая вода из подающего трубопровода тепловой сети (рис. 10). Идея состоит в том, чтобы использовать для нагрева бросовую тепловую энергию обратной линии от системы отопления. При этом сокращается расход сетевой воды на подогрев воды в системе ГВС. В летний период нагрев происходит по одноступенчатой схеме.

Рис. 10. Схема теплового пункта с зависимым присоединением системы отопления к тепловой сети и двухступенчатым нагревом воды

Требования к оборудованию

Важнейшей характеристикой современного теплового пункта является наличие приборов учета тепловой энергии, что в обязательном порядке предусмотрено ДБН В.2.5-39:2008 «Инженерное оборудование зданий и сооружений. Внешние сети и сооружения. Тепловые сети».

Согласно разделу 16 указанных норм, в тепловом пункте должно быть размещено оборудование, арматура, устройства контроля, управления и автоматизации, с помощью которых осуществляют:

• регулирование температуры теплоносителя по погодным условиям ;
• изменение и контроль параметров теплоносителя;
• учет тепловых нагрузок, затрат теплоносителя и конденсата;
• регулирование затрат теплоносителя;
• защиту локальной системы от аварийного повышения параметров теплоносителя;
• доочистку теплоносителя;
• заполнение и подпитку систем отопления;
• комбинированное теплообеспечение с использованием тепловой энергии от альтернативных источников.

Подсоединение потребителей к теплосети должно осуществляться по схемам с минимальными затратами воды, а также экономией тепловой энергии за счет установки автоматических регуляторов теплового потока и ограничения затрат сетевой воды. Не допускается присоединение системы отопления к тепловой сети через элеватор вместе с автоматическим регулятором теплового потока.

Предписано использовать высокоэффективные теплообменники с высокими теплотехническими и эксплуатационными характеристиками и малыми габаритами. В наивысших точках трубопроводов тепловых пунктов следует устанавливать воздухоотводчики, причем рекомендуется применять автоматические устройства с обратными клапанами. В нижних точках следует устанавливать штуцеры с запорными кранами для спуска воды и конденсата.

На вводе в тепловой пункт на подающем трубопроводе следует устанавливать грязевик, а перед насосами, теплообменниками, регулирующими клапанами и счетчиками воды - сетчатые фильтры. Кроме того, фильтр-грязевик необходимо устанавливать на обратной линии перед регулирующими устройствами и приборами учета. По обе стороны от фильтров следует предусмотреть манометры.

Для защиты каналов ГВС от накипи нормами предписано использовать устройства магнитной и ультразвуковой обработки воды. Принудительная вентиляция, которой необходимо обустраивать ИТП, рассчитывается на кратковременное действие и должна обеспечивать 10-кратный обмен с неорганизованным приливом свежего воздуха через входные двери.

Во избежание превышения уровня шума, ИТП не допускается располагать рядом, под или над помещениями жилых квартир, спален и комнат игр детсадов и т.д. Кроме того, регламентируется, что установленные насосы должны быть с допустимым низким уровнем шума.

Тепловой пункт следует оснащать средствами автоматизации, приборами теплотехнического контроля, учета и регулирования, которые устанавливают на месте или на щите управления.

Автоматизация ИТП должна обеспечивать:

• регулирование затрат тепловой энергии в системе отопления и ограничение максимального расхода сетевой воды у потребителя;
• заданную температуру в системе ГВС;
• поддержание статического давления в системах потребителей теплоты при их независимом присоединении;
• заданное давление в обратном трубопроводе или необходимый перепад давления воды в подающем и обратном трубопроводах тепловых сетей;
• защиту систем теплопотребления от повышенного давления и температуры;
• включение резервного насоса при отключении основного рабочего и др.

Помимо того, современные проекты предусматривают обустройство удаленного доступа к управлению тепловыми пунктами. Это позволяет организовать централизованную систему диспетчеризации и осуществлять контроль за работой систем отопления и ГВС. Поставщиками оборудования для ИТП являются ведущие компании-производители соответствующего теплотехнического оборудования, например: системы автоматики - Honeywell (США), Siemens (Германия), Danfoss (Дания); насосы - Grundfos (Дания), Wilo (Германия); теплообменники - Alfa Laval (Швеция), Gea (Германия) и др.

Стоит также отметить, что современные ИТП включают достаточно сложное оборудование, которое требует периодического технического и сервисного обслуживания, заключающегося, к примеру, в промывке сетчатых фильтров (не реже 4 раз в год), чистке теплообменников (минимум 1 раз в 5 лет) и т.д. При отсутствии надлежащего технического обслуживания оборудование теплового пункта может прийти в негодность или выйти из строя. Примеры тому в Украине, к сожалению, уже есть.

В то же время, существуют подводные камни при проектировании всего оборудования ИТП. Дело в том, что в отечественных условиях температура в подающем трубопроводе централизованной сети часто не соответствует нормируемой, которую указывает теплоснабжающая организация в технических условиях, выдаваемых для проектирования.

При этом разница в официальных и реальных данных может быть довольно существенной (например, в реальности поставляется теплоноситель с температурой не более 100˚С вместо указанных 150˚С, или наблюдается неравномерность температуры теплоносителя со стороны центральной тепловой по времени суток), что соответственно, влияет на выбор оборудования, его последующую эффективность работы и, в итоге, на его стоимость. По этой причине рекомендуется при реконструкции ИТП на этапе проектирования, проводить замеры реальных параметров теплоснабжения на объекте и учитывать их в дальнейшем при расчетах и выборе оборудования. При этом из-за возможного несоответствия параметров, оборудование стоит проектировать с запасом в 5-20 %.

Реализация на практике

Первые современные энергоэффективные модульные ИТП в Украине были установлены в Киеве в период 2001 - 2005 гг. в рамках реализации проекта Всемирного банка «Энергосбережение в административных и общественных зданиях». Всего было смонтировано 1173 ИТП. К настоящему времени по причине не решенных ранее вопросов периодического квалифицированного технического обслуживания порядка 200 из них пришли в негодность или требуют ремонта.

Видео. Реализованный проект с применением индивидуального теплового пункта в многоквартирном жилом доме, экономия до 30% теплоэнергии

Модернизация установленных ранее тепловых пунктов с организацией удаленного доступа к ним является одним из пунктов программы «Термосанация в бюджетных учреждениях г. Киева» с привлечением кредитных средств Северной экологической финансовой корпорации (NEFCO) и грантов «Фонда Восточного партнерства по энергоэффективности и окружающей среде» (E5P).

Помимо того, в минувшем году Всемирный банк объявил о старте масштабного шестилетнего проекта, направленного на повышение энергоэффективности теплоснабжения в 10 городах Украины. Бюджет проекта составляет 382 млн. долларов США. Направлены они будут, в частности, и на установку модульных ИТП. Планируется также ремонт котельных, замена трубопроводов и установка счетчиков тепловой энергии. Намечено, что проект поможет в снижении издержек, повышении надежности обслуживания и улучшении общего качества теплоты, поступающей свыше 3 млн. украинцам.

Модернизация теплового пункта - одно из условий повышения энергоэффективности здания в целом. В настоящее время кредитованием внедрения данных проектов занимается ряд украинских банков, в том числе и в рамках государственных программ. Подробнее об этом можно прочитать в предыдущем номере нашего журнала в статье «Термомодернизация: что именно и за какие средства ».

Больше важных статей и новостей в Telegram-канале AW-Therm . Подписывайтесь!

При централизованном теплоснабжении тепловой пункт может бытьместным - индивидуальным (ИТП) для теплопотребляющих систем конкретного здания игрупповым - центральным (ЦТП) для систем группы зданий. ИТП размещается в специальном помещении здания, ЦТП чаще всего представляет собой отдельно стоящее одноэтажное строение. Проектирование тепловых пунктов ведётся в соответствии с нормативными правилами.
Роль теплогенератора при независимой схеме присоединения теплопотребляющих систем к наружной тепловой сети выполняет водяной теплообменник.
В настоящее время применяют так называемые скоростные теплообменники различных типов. Кожухотрубный водяной теплообменник состоит из стандартных секций длиной до 4 м. Каждая секция представляет собой стальную трубу диаметром до 300 мм, внутрь которой помещены несколько латунных трубок. В независимой схеме системы отопления или вентиляции греющая вода из наружного теплопровода пропускается по латунным трубкам, нагреваемая - противотоком в межтрубном пространстве, в системе горячего водоснабжения нагреваемая водопроводная вода пропускается по трубкам, а греющая вода из тепловой сети - в межтрубном пространстве. Более совершенный и значительно более компактный, пластинчатый теплообменник, набирается из определённого количества стальных профилированных пластин. Греющая и нагреваемая вода протекает между пластинами противотоком или перекрёстно. Длину и число секций кожухотрубного теплообменника или размеры и число пластин в пластинчатом теплообменнике определяют в результате специального теплового расчета.
Для нагревания воды в системах горячего водоснабжения, особенно в индивидуальном жилом доме, больше подходит не скоростной, а емкостной водонагреватель. Его объём определяется исходя из расчётного количества одновременно работающих точек водоразбора и предполагаемых индивидуальных особенностей водопотребления в доме.
Общим для всех схем, является применение насоса для искусственного побуждения движения воды в теплопотребляющих системах. В зависимых схемах насос помещают на тепловой станции, и он создаёт давление, необходимое для циркуляции воды, как в наружных теплопроводах, так и в местных теплопотребляющих системах.
Насос, действующий в замкнутых кольцах систем, заполненных водой, не поднимает, а только перемещает воду, создавая циркуляцию, и поэтому называется циркуляционным. В отличие от циркуляционного насоса насос в системе водоснабжения перемещает воду, поднимая её к точкам разбора. При таком использовании насос называют повысительным.
В процессах заполнения и возмещения потери (утечки) воды в системе отопления циркуляционный насос не участвует. Заполнение происходит под воздействием давления в наружных теплопроводах, в водопроводе или, если этого давления недостаточно, с помощью специального подпиточного насоса.
До последнего времени циркуляционный насос включался, как правило, в обратную магистраль системы отопления для увеличения срока службы деталей, взаимодействующих с горячей водой. Вообще же для создания циркуляции воды в замкнутых кольцах местоположение циркуляционного насоса безразлично. При необходимости несколько понизить гидравлическое давление в теплообменнике или котле насос может быть включён и в подающую магистраль системы отопления, если его конструкция рассчитана на перемещение более горячей воды. Все современные насосы обладают этим свойством и устанавливаются чаще всего после теплогенератора (теплообменника). Электрическая мощность циркуляционного насоса определяется количеством перемещаемой воды и развиваемым при этом давлением.
В инженерных системах, как правило, применяют специальные бесфундаментные циркуляционные насосы, перемещающие значительное количество воды и развивающие сравнительно небольшое давление. Это бесшумные насосы, соединённые в единый блок с электродвигателями и закрепляемые непосредственно на трубах. В систему включают два одинаковых насоса, действующих попеременно: при работе одного из них второй находится в резерве. Запорная арматура (задвижки или краны) до и после обоих насосов (действующего и бездействующего) постоянно открыты, особенно, если предусмотрено автоматическое их переключение. Обратный клапан в схеме препятствует циркуляции воды через бездействующий насос. Легко монтируемые бесфундаментные насосы иногда устанавливают в системах по одному. При этом резервный насос хранят на складе.
Понижение температуры воды в зависимой схеме со смешением до допустимой происходит при смешении высокотемпературной воды с обратной (охлаждённой до заданной температуры) водой местной системы. Снижение температуры теплоносителя осуществляется путем смешения обратной воды от инженерных систем при помощи смесительного аппарата - насоса или водоструйного элеватора. Насосная смесительная установка имеет преимущество перед элеваторной. Ее КПД выше, в случае аварийного повреждения наружных теплопроводов возможно, как и при независимой схеме присоединения, сохранение циркуляции воды в системах. Смесительный насос можно применять в системах со значительным гидравлическим сопротивлением, тогда как при использовании элеватора потери давления в теплопотребляющей системе должны быть сравнительно небольшими. Водоструйные элеваторы получили широкое распространение благодаря безотказному и бесшумному действию.
Внутреннее пространство всех элементов теплопотребляющих систем (труб, отопительных приборов, арматуры, оборудования и т. д.) заполнено водой. Объём воды в процессе эксплуатации систем претерпевает изменения: при повышении температуры воды он увеличивается, при понижении температуры - уменьшается. Соответственно изменяется внутреннее гидростатическое давление. Эти изменения не должны отражаться на работоспособности систем и, прежде всего, не должны приводить к превышению предела прочности любых их элементов. Поэтому в систему вводится дополнительный элемент - расширительный бак.
Расширительный бак может бытьоткрытым, сообщающимся с атмосферой, и закрытым, находящимся под переменным, но строго ограниченным избыточным давлением. Основное назначение расширительного бака - приём прироста объёма воды в системе, образующегося при её нагревании. При этом в системе поддерживается определённое гидравлическое давление. Кроме того, бак предназначен для восполнения убыли объёма воды в системе при небольшой утечке и при понижении её температуры, для сигнализации об уровне воды в системе и управления действием подпиточных устройств. Через открытый бак удаляется вода в водосток при переполнении системы. В отдельных случаях открытый бак может служить воздухоотводчиком из системы.
Открытый расширительный бак размещают над верхней точкой системы (на расстоянии не менее 1 м) в чердачном помещении или в лестничной клетке и покрывают тепловой изоляцией. Иногда (например, при отсутствии чердака) устанавливают неизолированный бак в специальном утепленном боксе (будке) на крыше здания.
Современная конструкция закрытого расширительного бака представляет собой стальной цилиндрический сосуд, разделённый на две части резиновой мембраной. Одна часть предназначена для воды системы, вторая заполнена в заводских условиях инертным газом (обычно азотом) под давлением. Бак может быть установлен непосредственно на пол котельной или теплового пункта, а также закреплён на стене (например, при стеснённых условиях в помещении).
В крупных теплопотребляющих системах группы зданий расширительные баки не устанавливаются, а гидравлическое давление регулируется при помощи постоянно действующих подпиточных насосов. Эти насосы также возмещают обычно имеющие место потери воды через неплотные соединения труб, в арматуре, приборах и других местах систем.
Помимо рассмотренного выше оборудования в котельной или тепловом пункте размещаются устройства автоматического регулирования, запорно-регулирующая арматура и контрольно-измерительные приборы, с помощью которых обеспечивается текущая эксплуатация системы теплоснабжения. Используемая при этом арматура, а также материал и способы прокладки теплопроводов рассмотрены в разделе "Отопление зданий".

Теплопунктами называются автоматизированные комплексы, передающие тепловую энергию между внешними и внутренними сетями. Они состоят из теплового оборудования, а также измеряющих и контролирующих приборов.

Тепловые пункты выполняют следующие функции:

1. Распределяют тепловую энергию среди источников потребления;

2. Регулируют параметры теплового носителя;

3. Контролируют и прерывают процессы подачи тепла;

4. Изменяют виды тепловых носителей;

5. Защищают системы после повышения допустимых объемов параметров;

6. Фиксируют расходы теплоносителей.

Виды тепловых пунктов

Тепловые пункты бывают центральными и индивидуальными. В индивидуальный, сокращенно: ИТП входят технические устройства, предназначенные для подключения систем отопления, горячего водоснабжения, вентиляции в зданиях.

Предназначение тепловых пунктов

Предназначение ЦТП, то есть центрального теплового пункта заключается в присоединении, передаче и распределении теплоэнергии на несколько зданий. Для встроенных и других помещений, расположенных в одном здании, например, магазинов, офисов, паркингов, кафе, требуется установление своего отдельного индивидуального теплового пункта.

Из чего состоят тепловые пункты

ИТП старого образца имеют элеваторные узлы, где подача воды смешивается с теплопотреблением. В них не регулируется и не экономно расходуется потребляемая тепловая энергия.

У современных автоматизированных индивидуальных тепловых пунктов есть перемычка между подающим и обратным трубопроводом. У такого оборудования конструкция более надежная из — за установленного к перемычке сдвоенного насоса. К подающему трубопроводу монтирован клапан для регулирования, электропривод и контроллер, который называется погодным регулятором. Также теплоноситель у обновленного автоматического ИТП оснащен температурными датчиками и наружным воздухом.

Зачем нужны тепловые пункты?

Автоматизированная система контролирует температуру в теплоносителе для подачи в помещение. Еще она выполняет функцию регулирования температурных показателей, соответствующих графику и относительно наружному воздуху. Это позволяет исключить перерасходы теплоэнергии, отапливающей здание, что важно для осенне-весеннего периода.

Автоматическое регулирование всех современных ИТП отвечает высоким требованиям, связанных с надежностью и сбережением энергии, также как их надежная шаровая запорная арматура и сдвоенные насосы.

Таким образом, в автоматизированном индивидуальном тепловом пункте в зданиях и помещениях происходит экономия теплоэнергии до тридцати пяти процентов. Данное оборудование является сложным техническим комплексом, требующем грамотного проектирования, монтажа, наладки и обслуживания, которое по силам только профессиональным опытным специалистам.