Системы теплоснабжения – закрытые и открытые: преимущества и недостатки. Классификация систем теплоснабжения (СТ)

Классификация и перспективы развития систем теплоснабжения

Интенсификация использования энергетических ресурсов в нашей стране сопровождается ростом теплопотребления промышленных предприятий различных отраслей народного хозяйства, составляющего в настоящее время в общем балансе страны около 56%. Теплоснабжение в ряде случаев имеет суммарные затраты, превышающие 50% общих производственных затрат. Они часто определяются стоимостью не столько используемых энергоресурсов, сколько соответствующих систем теплоснабжения.

Системы теплоснабжения создают с учетом вида и параметров теплоносителя, максимального часового расхода теплоты, изменения потребления теплоты во времени (в течение суток, года), а также с учетом способа использования теплоносителя потребителями.

В системах теплоснабжения используются следующие источники теплоты: ТЭЦ, КЭС, районные котельные (централизованные системы); групповые (для группы предприятий, жилых кварталов) и индивидуальные котельные; АЭС, АТЭЦ, СЭУ, а также геотермальные источники пара и воды; вторичные энергоресурсы (особенно на металлургических, стекольных, цементных и других предприятиях, где преобладают высокотемпературные процессы).

Теплофикация является особенностью отечественного теплоснабжения. Теплоснабжение от всех ТЭЦ в нашей стране обеспечивает около 40 % тепловой энергии, потребляемой в промышленности и коммунальном хозяйстве. На новых отечественных ТЭЦ устанавливаются теплофикационные турбоагрегаты единичной мощностью до 250 МВт, создаются предпосылки для развития тепловых сетей, в которых будет применяться в качестве теплоносителя перегретая вода с температурой 440 - 470 К. АТЭЦ также способствуют дальнейшему развитию централизованного теплоснабжения (особенно в европейской части страны) с одновременным решением экологических проблем. Сооружение АТЭЦ экономически целесообразно при тепловой нагрузке, превышающей 6 тыс. ГДж/ч. При этих условиях могут использоваться серийные реакторы. Для меньших мощностей целесообразно применение атомных отопительных котельных.

В зависимости от рода теплоносителя системы теплоснабжения делят на водяные (преимущественно для теплоснабжения сезонных потребителей теплоты и горячей воды) и паровые (в основном для технологического теплоснабжения, когда необходим высокотемпературный теплоноситель).

Определение вида, параметров и необходимого количества теплоносителя, подаваемого к потребителям теплоты, является, как правило, многовариантной задачей, решаемой в рамках оптимизации структуры и параметров общей схемы предприятия с учетом обобщенных технико-экономических показателей (обычно приведенных затрат), а также санитарных и противопожарных норм.

Практика теплоснабжения показала ряд преимуществ воды , как теплоносителя, по сравнению с паром: температура воды в системах теплоснабжения изменяется в широких пределах (300 - 470 К), более полно используется теплота на ТЭЦ, отсутствуют потери конденсата, меньше потери теплоты в сетях, теплоноситель обладает тепло- аккумулирующей способностью.

Вместе с тем водяные системы теплоснабжения имеют следующие недостатки : требуется значительный расход электроэнергии на перекачку воды; имеется возможность утечки воды из системы при аварии; большая плотность теплоносителя и жесткая гидравлическая связь между участками системы обусловливают возможность появления механических повреждений системы в случае превышения допустимого давления; температура воды может оказаться ниже заданной по технологическим условиям.

Пар имеет постоянное давление 0,2 - 4 МПа и соответствующую (для насыщенного пара) температуру, а также большую (в несколько раз), по сравнению с водой, удельную энтальпию. При выборе в качестве теплоносителя пара или воды учитывается следующее. При транспортировании пара имеют место большие потери давления и теплоты, поэтому паровые системы целесообразны в радиусе 6-15 км, а водяные системы теплоснабжения имеют радиус действия 30-60 км. Эксплуатация протяженных паропроводов очень сложна (необходимость сбора и перекачки конденсата и др.). Кроме того, паровые системы имеют более высокую удельную стоимость сооружения паропроводов, паровых котлов, коммуникаций и эксплуатационных затрат по сравнению с водяными системами теплоснабжения.

Область применения в качестве теплоносителя горячего воздуха (или его смеси с продуктами сгорания топлива) ограничена некоторыми технологическими установками, например, сушильными, а также системами вентиляции и кондиционирования воздуха. Расстояние, на которое целесообразно транспортировать горячий воздух в качестве теплоносителя, не превышает 70-80 м. Для упрощения и снижения затрат на трубопроводы в системах теплоснабжения целесообразно применять один вид теплоносителя.

Типы систем теплоснабжения

В народном хозяйстве страны используется значительное количество различных типов систем теплоснабжения.

По способу подачи теплоносителя системы теплоснабжения подразделяют на закрытые , в которых теплоноситель не расходуется и не отбирается из сети, а используется только для транспортирования теплоты, и открытые , в которых теплоноситель полностью или частично отбирается из сети потребителями. Закрытые водяные системы характеризуются стабильностью качества теплоносителя, поступающего к потребителю (качество воды как теплоносителя соответствует в этих системах качеству водопроводной воды); простотой санитарного контроля установок горячего водоснабжения и контроля герметичности системы. К недостаткам таких систем относятся сложность оборудования и эксплуатации вводов к потребителям; коррозия труб из-за поступления недеаэрированной водопроводной воды, возможность выпадения накипи в трубах.

В открытых водяных системах теплоснабжения можно применять однотрубные схемы с низкопотенциальными тепловыми ресурсами; они имеют более высокую долговечность оборудования вводов к потребителям. К недостаткам открытых водяных систем следует отнести необходимость увеличения мощности водоподготовительных установок, рассчитываемых на компенсацию расходов воды, отбираемой из системы; нестабильность санитарных показателей воды, усложнение санитарного контроля и контроля герметичности системы.

В зависимости от числа трубопроводов (теплопроводов), передающих теплоноситель в одном направлении, различают однотрубные и многотрубные системы теплоснабжения. В частности, водяные системы теплоснабжения делятся на одно-, двух-, трех- и многотрубные, причем по минимальному числу труб могут быть открытая однотрубная система и закрытая двухтрубная.

Рис. 1. Схемы системы теплоснабжения:

а – одноступенчатая; б – двухступенчатая; 1 – тепловая сеть; 2 – сетевой насос; 3 – теплофикационный подогреватель; 4 – пиковый котел; 5 – местный тепловой пункт; 6 – центральный тепловой пункт

По числу параллельно проложенных паропроводов паровые системы бывают однотрубные и двухтрубные. В первом случае пар при одинаковом давлении к потребителям подается по общему паропроводу, что позволяет осуществлять теплоснабжение, если тепловая нагрузка остается постоянной в течение года и допустимы перерывы в подаче пара. При двухтрубных системах необходимо бесперебойное снабжение абонентов паром различного давления при переменных тепловых нагрузках.

По способу обеспечения тепловой энергией системы могут быть одноступенчатыми и многоступенчатыми (рис. 1).

В одноступенчатых схемах потребители теплоты присоединяются непосредственно к тепловым сетям / при помощи местных или индивидуальных тепловых пунктов 5. В многоступенчатых схемах между источниками теплоты и потребителями размещают центральные 6 тепловые (или контрольно-распределительные) пункты. Эти пункты предназначены для учета и регулирования расхода теплоты, ее распределения по местным системам потребителей и приготовления теплоносителя с требуемыми параметрами. Они оборудуются подогревателями, насосами, арматурой, контрольно-измерительными приборами. Кроме того, на таких пунктах иногда осуществляются очистка и перекачка конденсата.

Предпочтение отдают схемам с центральными тепловыми пунктами /, обслуживающими группы зданий 5 (рис. 2). При многоступенчатых системах теплоснабжения существенно снижаются затраты на их сооружение, эксплуатацию и обслуживание в связи с уменьшением (по сравнению с одноступенчатыми системами) числа местных подогревателей, насосов, регуляторов температуры и пр.

Системы теплоснабжения играют значительную роль в нормальном функционировании предприятий промышленности. Они имеют ряд специфических особенностей.

Двухтрубные закрытые водяные системы горячего водоснабжения с водоподогревателем (рис. 3, а) широко распространены при теплоснабжении однородных потребителей (систем отопления, вентиляции, работающих по одинаковым режимам, и др.). К потребителям теплоты вода направляется по подающему трубопроводу 2, она подогревает водопроводную воду в теплообменнике 5 и после охлаждения по обратному трубопроводу 1 поступает на ТЭЦ или в котельную. Подогретая водопроводная вода поступает к потребителям через краны 4 и в аккумулятор 3 подогретой воды, предназначенный для сглаживания колебаний расхода воды. В открытых системах теплоснабжения (рис. 3, б) для горячего водоснабжения непосредственно используется вода, полностью отработанная (деаэрированная, умягченная) на ТЭЦ, в связи с чем системы водоподготовки и контроля усложняются, повышается их стоимость. Вода в двухтрубной системе горячего водоснабжения с циркуляционной линией (от ТЭЦ или котельной) подается по теплопроводу 2, а обратная – по теплопроводу 1. Вода по трубе поступает в смеситель 6, а от него к аккумулятору 3 и через краны 4 к потребителям теплоты. Для исключения возможности попадания воды из подающего трубопровода 2 непосредственно в обратный теплопровод 1 по трубе 8 предусмотрен обратный клапан 7.

Рис. 2. Схема системы теплоснабжения с центральным тепловым пунктом :

1 – центральный тепловой пункт; 2 – неподвижная опора; 3 – тепловая сеть; 4 – П-образный компенсатор; 5 – здание

В паровой схеме теплоснабжения с возвратом конденсата (рис. 4) пар от ТЭЦ или котельной поступает по паропроводу 2 к потребителям теплоты 3 и конденсируется. Конденсат через специальное устройство-конденсатоотводчик 4 (обеспечивает пропуск только конденсата) попадает в бак 5, из которого конденсатным насосом 6 возвращается к источнику теплоты по трубе 1. Если в паропроводе давление ниже требуемого технологическими потребителями, то в ряде случаев оказывается эффективным применение компрессора 7.

Конденсат может не возвращаться к источнику теплоты, а использоваться потребителем. Схема тепловой сети в подобных случаях упрощается, однако на ТЭЦ или в котельной возникает дефицит конденсата, для устранения которого необходимы дополнительные затраты.

Рис. 3. Двухтрубная водяная система горячего водоснабжения :

а – закрытая с подогревателем воды; б – открытая

Рис. 4. Паровая схема теплоснабжения Рис. 5. Схема теплоснабжения с эжектором

Система горячего водоснабжения может иметь струйный подогреватель (рис. 5). Водопроводная вода по магистрали 2 подается к подогревателю 3 и далее в расширительный бак-аккумулятор 4, В этот же бак из паропровода 1 через вентиль 6 поступает пар, что обеспечивает дополнительный подогрев воды при барботаже пара. Из бака 4 вода направляется к потребителям теплоты 5. Тепловые схемы систем теплоснабжения разрабатываются с учетом требований технологии производства, при условии наиболее полного использования теплоты и обеспечения охраны окружающей среды.

В наших широтах обойтись без отопления невозможно. Слишком прохладные осень и весна, долгая зима не оставляют выбора – обогревать приходится все помещения для создания комфортных условий жизни. При этом вместе с теплом в квартиры, организации и на предприятия подается также горячая вода .

Для предоставления услуги теплоснабжения, в согласии с законодательством, должен быть заключен соответствующий договор между поставщиком и потребителем.

Системы обогрева помещений разделяются на открытые или закрытые.

В то же время отопление бывает также:

централизованное (когда обогрев обеспечивается одной котельной на целый микрорайон);
местное (установленное в отдельном здании или обслуживающая небольшой комплекс строений).

Различие между закрытыми системами и открытыми достаточно существенное. Последняя предполагает подачу нагретой воды в дома потребителей, при заборе ее напрямую из теплосети.

Открытая система теплоснабжения

В этом формате кипяток направляется в водопровод прямо из труб обогрева, что позволяет полностью избежать полного расхода даже в том случае, если будет отбираться весь его объем. Во времена СССР на данном принципе основывалась работа примерно половины всех тепловых сетей. Такая популярность была обусловлена тем, что схема помогала более экономично расходовать энергоресурсы и существенным образом снизить затраты на отопление в зимний период и горячее водоснабжение.

Однако такой способ, снабжать теплом и кипятком жилые дома, имеет немало недостатков. Все дело в том, что очень часто нагретая вода из-за двойного назначения не соответствует нормам санитарно-гигиенического характера. Носитель тепла может циркулировать по металлическим трубам достаточно длительное время прежде, чем поступит в краны. В итоге нередко она изменяет свой цвет и приобретает неприятный запах. Кроме того, неоднократно сотрудники санитарно-эпидемиологических служб выявляли в ней опасные микроорганизмы.

Необходимость фильтровать такую воду перед подачей ее в систему горячего водоснабжения сильно снижает эффективность и увеличивает себестоимость обогрева. При этом до текущего времени не существует по-настоящему действенного способа очищения такой воды. Значительная протяженность трубопроводов фактически делает эту процедуру бесполезной.

Циркуляция воды в такой системе происходит благодаря учету при конструировании термодинамических процессов. Нагретая жидкость поднимается и покидает нагреватель из-за повышения давления. В то же время прохладная вода создает несколько более низкое давление на входе в котел. Именно это и позволяет теплоносителю самостоятельно двигаться по коммуникациям.

Вода, как и любая другая жидкость, нагреваясь, увеличивается в объеме. Поэтому для того чтобы не допустить излишней нагрузки на теплосети, в их конструкции обязательно присутствует специальная открытая расширительная емкость, расположенная выше уровня котла и труб. Туда выдавливается излишек теплоносителя. Это и дает основание называть такую систему открытой.

Нагрев в данном случае происходит до 65 градусов Цельсия, и далее через водоразборные краны вода поступает непосредственно в дома потребителей. Эта система разрешает устанавливать недорогие простые смесители.

В связи с тем, что спрогнозировать, сколько горячей воды будет использовано, невозможно, она всегда подается с учетом самого высокого потребления.

Системы теплоснабжения, работающие по закрытой схеме, – что это такое

Отличие данной схемы централизованного обогрева домов от предыдущей состоит в том, что горячая вода используется исключительно для отопления. Горячее водоснабжение обеспечивается по отдельному контуру или индивидуальными нагревательными приборами.

Циркуляция теплоносителя происходит по замкнутому кругу; возникающие незначительные потери восполняются за счет автоматической подкачки при потере давления.

Температура подаваемой воды регулируется непосредственно в котельной. Объем кипятка в этой системе сохраняется одинаковый. Таким образом, интенсивность нагрева помещений напрямую зависит от температуры жидкости, циркулирующей по трубам.

В этой схеме обогрева домов важную роль играют теплопункты. В них вода поступает от ТЭЦ, и уже там с ее помощью происходит нагрев теплоносителя, который и подается потребителям.

Поэтапный отказ от открытой системы

В начале 2013 года были введены в действие поправки в закон, регулирующий порядок предоставления услуги теплоснабжения.

В согласии с ними, полный переход от открытой схемы распределения тепла и горячей воды должен быть завершен в 2022 году. Уже сейчас запрещено подключать новостройки к такому типу обогрева и снабжения водой. Как полагают эксперты, понадобятся поистине титанические усилия для того, чтобы обеспечить выполнение этого плана. Но законодатели уверены – справиться с этой задачей вполне реально.

Отмечается в этой связи, что благодаря переводу всей страны на закрытые системы будет обеспечено:

сокращение потерь тепла;
продление срока эксплуатации коммуникаций;
замедление старения нагревательного оборудования;
улучшение качества предоставляемых услуг;
сокращение числа аварий на теплотрассах.

При этом за счет высвобождения ресурсов будет организовываться обогрев новостроек без строительства старыми мощностями.

Наибольший эффект эксперты ожидают получить в тех населенных пунктах, где наиболее активно ведется строительство жилья.

1. Формулировка проблемы по рассматриваемому методу (технологии) повышения энергоэффективности; прогноз перерасхода энергоресурсов, или описание других возможных последствий в масштабах страны при сохранении существующего положения

В большей части городов РФ на сегодняшний день горячее водоснабжение потребителей производится по открытой схеме.

Существование такой схемы имеет следующие недостатки:
- повышенные расходы тепла на отопление и ГВС;
- высокие удельные расходы топлива и электроэнергии на производство тепла;
- повышенные затраты на эксплуатацию котельных и тепловых сетей;
- не обеспечивается качественное теплоснабжение потребителей из-за больших потерь тепла и количества повреждений на тепловых сетях;
- повышенные затраты на химводоподготовку.

2. Наличие методов, способов, технологий и т.п. для решения обозначенной проблемы

Необходим перевод систем транспорта и распределения тепловой энергии на работу по закрытой схеме со строительством новых и реконструкцией уже существующих тепловых пунктов в соответствии с СП 41-101-95, реконструкция систем теплопотребления в домах.

3. Краткое описание предлагаемого метода, его новизна и информированность o нём, наличие программ развития; результат при массовом внедрении в масштабах страны

При закрытой схеме теплоснабжения приготовление горячей воды происходит в тепловых пунктах, в которые поступает очищенная холодная вода и теплоноситель. В теплообменнике холодная вода, проходя вдоль трубок теплоносителя, нагревается. Таким образом, не происходит подмешивания холодной воды в теплоноситель и горячая вода в такой системе представляет собой подогретую холодную воду , идущую к потребителю. Отработанный теплоноситель (у него на выходе из теплообменника понижается температура) добавляется в новый теплоноситель и эта «техническая» вода идет на отопление по зависимой или независимой схеме.

Переход на закрытую схему присоединения систем ГВС позволит обеспечить:
- снижение расхода тепла на отопление и ГВС за счет перевода на качественно-количественное регулирование температуры теплоносителя в соответствии с температурным графиком;
- снижение внутренней коррозии трубопроводов (для северных районов страны) и отложения солей (для районов, расположенных южнее);
- снижение темпов износа оборудования тепловых станций и котельных;
- кардинальное улучшение качества теплоснабжения потребителей, исчезновение «перетопов» во время положительных температур наружного воздуха в отопительный период;
- снижение объемов работ по химводоподготовке подпиточной воды и, соответственно, затрат;
- снижение аварийности систем теплоснабжения.

4. Прогноз эффективности метода в перспективе c учётом:
- роста цен на энергоресурсы;
- роста благосостояния населения;
- введением новых экологических требований;
- других факторов.

В конечном результате, после отказа от открытой по ГВС схемы теплоснабжения и перехода на закрытую схему появится возможность использовать сэкономленную тепловую мощность станций и котельных для теплоснабжения вновь подключаемых потребителей.

5. Перечень групп абонентов и объектов, где возможно применение данной технологии c максимальной эффективностью; необходимость проведения дополнительных исследований для расширения перечня

Максимальная эффективность от внедрения данного мероприятия будет наблюдаться в городах с интенсивной застройкой. Строительство новых микрорайонов вкупе с организацией их теплоснабжения по закрытой схеме наиболее целесообразно в рамках соответствующих городских программ.

6. Обозначить причины, по которым предлагаемые энергоэффективные технологии не применяются в массовом масштабе; наметить план действий, для снятия существующих барьеров

В настоящее время большая часть систем теплоснабжения в столице (ОАО «Московская объединенная энергетическая компания» и ОАО «Московская теплосетевая компания») работает именно по закрытой схеме.

Иная ситуация в регионах. Там с советских времен проводилась политика ограничения финансовых средств на строительство и обслуживание объектов жилищно-коммунальной сферы. Побочными факторами этой политики стали создание крупных централизованных систем теплоснабжения и введение во многих городах открытой схемы.

7. Наличие технических и других ограничений применения метода на различных объектах; при отсутствии сведений по возможным ограничениям необходимо их определить проведением испытаний

Нецелесообразен ввод в эксплуатацию закрытых схем ГВС в городах с водопроводной водой , характеризующейся малым солесодержанием и высокой коррозионной активностью, требующей деаэрации, как, например, в г. Санкт-Петербурге.

8. Необходимость проведения НИОКР и дополнительных испытаний; темы и цели работ

Необходимость проведения НИОКР и дополнительных испытаний при внедрении данного мероприятия не требуется

9. Существующие меры поощрения, принуждения, стимулирования для внедрения предлагаемого метода и необходимость их совершенствования

Существующие меры поощрения и принуждения внедрения данного метода отсутствуют.
Целесообразно проведение энергетических обследований существующих систем теплоснабжения с выявлением всех негативных последствий использования открытых схем. Результатом таких обследований являются технически обоснованные заключения и рекомендации о переводе на закрытую схему.

10. Необходимость разработки новых или изменения существующих законов и нормативно-правовых актов

Необходима разработка нормативной документации по внедрению и эксплуатации систем горячего водоснабжения по закрытой схеме. Возможно, необходимо принятие правовых актов принудительного характера о переводе на закрытую схему теплоснабжения в первую очередь при поставке потребителям горячей воды по открытой схеме, не отвечающей санитарно-эпидемиологическим нормам.

11. Наличие постановлений, правил, инструкций, нормативов, требований, запретительных мер и других документов, регламентирующих применение данного метода и обязательных для исполнения; необходимость внесения в них изменений или необходимость изменения самих принципов формирования этих документов; наличие ранее существовавших нормативных документов , регламентов и потребность в их восстановлении

Нормативных документов, регламентирующих применение данного мероприятия, на сегодняшний день не существует.

12. Наличие внедрённых пилотных проектов, анализ их реальной эффективности, выявленные недостатки и предложения по совершенствованию технологии с учётом накопленного опыта

В качестве внедряемых пилотных проектов по переводу открытой системы теплоснабжения на закрытую можно упомянуть следующие.

Специалистами ОАО «ВНИПИэнергопром» разработаны технические решения по переводу существующей системы теплоснабжения города Зеленограда на закрытую схему.

В рамках международной программы «Северное измерение», на базе ГОУТП «ТЭКОС», разработан проект реконструкции системы теплоснабжения Ленинского района г. Мурманска с переводом на закрытую схему теплоснабжения.

Специалистами ОАО «Теплоэнерго» разработан и осуществляется пилотный проект по переводу микрорайона №2 «Мещерское озеро» на закрытую схему подачи горячей воды в рамках соответствующей инвестиционной программы.

13. Возможность влияния на другие процессы при массовом внедрении данной технологии (изменение экологической обстановки, возможное влияние на здоровье людей, повышение надёжности энергоснабжения, изменение суточных или сезонных графиков загрузки энергетического оборудования, изменение экономических показателей выработки и передачи энергии и т.п.)

При горячем водоснабжении микрорайонов, выполняемом по открытой схеме, потребителям из системы отопления зачастую подается вода, обладающая неудовлетворительными органолептическими и бактериологическими показателями. В рамках реализации рассматриваемого мероприятия поступающая по закрытой схеме горячая вода будет иметь качество питьевой и соответствовать санитарным правилам и нормам.

Внедрение закрытых схем ГВС является энергосберегающим мероприятием. В результате реализации данного мероприятия снижается не только потребление энергоресурсов (электроэнергия, тепловая энергия и вода), но и происходит снижение выбросов в атмосферу и повышается надежность системы теплоснабжения.

14. Наличие и достаточность производственных мощностей в России и других странах для массового внедрения метода

Реализация рассматриваемого мероприятия в массовом порядке на сегодняшний день проблематична, поскольку требует значительных инвестиционных вложений.

15. Необходимость специальной подготовки квалифицированных кадров для эксплуатации внедряемой технологии и развития производства

Ситуация усугубляется недобором квалифицированного персонала из-за низкого уровня заработной платы и отсутствия специализированной кадровой подготовки, в которой ощущается острая необходимость.

16. Предполагаемые способы внедрения:
1) коммерческое финансирование (при окупаемости затрат);
2) конкурс на осуществление инвестиционных проектов, разработанных в результате выполнения работ по энергетическому планированию развития региона, города, поселения;
3) бюджетное финансирование для эффективных энергосберегающих проектов с большими сроками окупаемости;
4) введение запретов и обязательных требований по применению, надзор за их соблюдением;
5) другие предложения .

Для увеличения заинтересованности во внедрении данного вида мероприятий необходим последовательный и методичный «перелом» психологии заказчиков, проектировщиков, монтажников и эксплуатирующих служб, по-прежнему считающих наиболее актуальным внедрение устаревших традиционных схем теплоснабжения, не нуждающихся в обслуживании и регулировке.

Также необходимо дальнейшее создание специализированных организаций, способных взять на себя всю цепочку работ от проектирования и монтажа до пусконаладки и обслуживания современных систем теплоснабжения. Для этой цели необходимо проводить целенаправленную работу по подготовке специалистов в области энергосбережения.

Только совокупность этих мер приведет в будущем к большей заинтересованности администраций городов в осуществлении энергосберегающих мероприятий данного масштаба. Очевидно, что наиболее целесообразным является внедрение данных мероприятий в рамках стратегических проектов по развитию теплоисточников и тепловых сетей и городских программ по модернизации жилищно-коммунального комплекса при бюджетном и коммерческом финансировании.

Для того чтобы добавить описание энергосберегающей технологии в Каталог, заполните опросник и вышлите его на c пометкой «в Каталог» .

1.
2.
3.

Благодаря теплоснабжению дома и квартиры обеспечиваются теплом, а соответственно в них комфортно находиться. Одновременно с обогревом жилые строения, промышленные объекты , общественные здания получают горячее водоснабжение для бытовых или производственных потребностей. В зависимости от способа доставки теплоносителя на сегодняшний день существуют открытые и закрытые системы теплоснабжения.

Одновременно схемы обустройства систем теплообеспечения бывают:

централизованными - ими обслуживаются целые жилые районы или населенные пункты;
местными – для обогрева одного строения или группы зданий.

Открытые системы теплоснабжения

В открытой системе вода подается постоянно из теплоцентрали и это компенсирует ее расход даже при условии полного разбора. В советское время по такому принципу функционировало примерно 50% теплосетей, что объяснялось экономичностью и минимизацией затрат на обогрев и ГВС.

Но открытая система теплоснабжения имеет ряд недостатков. Чистота воды в трубопроводах не соответствует требованиям санитарно-гигиенических норм. Поскольку жидкость перемещается по трубам значительной протяженности, она становится другого цвета и приобретает неприятные запахи. Часто при взятии проб воды работниками санэпидемстанций из таких трубопроводов в ней обнаруживают вредоносные бактерии.

Желание очистить поступающую по открытой системе жидкость приводит к снижению экономичности теплоснабжения. Даже самые современные способы устранения загрязнений воды не способны преодолеть этот значительный недостаток. Поскольку протяженность сетей немалая, возрастают расходы, а эффективность очистки остается прежней.

Открытая схема теплоснабжения функционирует на основе законов термодинамики: горячая вода поднимается вверх, благодаря чему на выходе котла создается высокое давление , а на входе в теплогенератор - небольшое разряжение. Далее жидкость направляется из зоны повышенного давления в зону более низкого и в результате осуществляется естественная циркуляция теплоносителя.

Будучи в нагретом состоянии, вода имеет свойство увеличиваться в объеме, поэтому для данного типа отопительной системы требуется наличие открытого расширительного бака , такого как на фото – это устройство абсолютно негерметично и напрямую соединяется с атмосферой. Поэтому такое обеспечение теплом получило соответствующее название - открытая водяная система теплоснабжения.

В открытом типе вода нагревается до 65 градусов и потом подается к кранам водоразбора, откуда поступает к потребителям. Подобный вариант теплоснабжения позволяет пользоваться дешевыми смесителями вместо дорого теплообменного оборудования. Так как разбор подогретой воды неравномерен, по этой причине линии подачи конечному потребителю рассчитывают с учетом максимального потребления.

Закрытые системы теплоснабжения

Представляет собой закрытая система теплоснабжения конструкцию, в которой теплоноситель, циркулирующий в трубопроводе, используется только для обогрева и вода из тепловой сети не отбирается на горячее водоснабжение.

В закрытом варианте обеспечения обогрева помещений подача тепла регулируется централизованно, а количество жидкости в системе остается неизменной. Расход тепловой энергии зависит от температуры циркулирующего по трубам и радиаторам теплоносителя.

В системах теплоснабжения закрытого типа , как правило, используются тепловые пункты, в которые горячая вода поступает от поставщика теплоэнергии, например ТЭЦ. Далее температура теплоносителя доводится до нужных параметров для теплообеспечения и горячего водоснабжения и направляется потребителям.

Когда функционирует закрытая система теплоснабжения – схема поставки тепла обеспечивает высокое качество ГВС и энергосберегающий эффект. Ее главный недостаток - сложность водоподготовки по причине удаленности одного теплового пункта от другого.

Зависимая и независимая системы теплоснабжения

И открытая и закрытая система теплоснабжения могут подсоединяться двумя способами – зависимым и независимым.

Зависимый способ подключения открытой системы означает подсоединение через элеваторы и насосы. В независимом типе горячая вода поступает через теплообменник.

Пример открытой системы теплоснабжения на видео:

Для отопления помещений применяется закрытая и открытая система теплоснабжения. Последний вариант дополнительно обеспечивает потребителя горячей водой . При этом необходимо контролировать постоянное пополнение системы.

Закрытая система применяет воду только как теплоноситель. Она постоянно циркулирует по замкнутому циклу, где потери минимальны.

Любая система состоит из трех главных частей:

источник тепла: котельная, ТЭЦ и др.;
тепловые сети, по которым транспортируется теплоноситель;
потребители тепла: калориферы, радиаторы.

Особенности открытой системы

Достоинством открытой системы является ее экономичность. Из-за большой протяженности трубопроводов качество воды ухудшается: она становится мутной, приобретает цветность, имеет неприятный запах. Попытки очистить ее делают способ применения дорогим.

Трубы теплосети можно увидеть в больших городах. Они имеют большой диаметр и укутаны в теплоизолятор. От них делаются отводы к отдельным домам через тепловую подстанцию. Горячая вода поступает для использования и к радиаторам отопления из общего источника. Ее температура колеблется в пределах 50-75°С.

Подключение теплоснабжения к сети производится зависимым и независимым способами, реализующими закрытую и открытую системы теплоснабжения. Первый заключается в подаче воды напрямую - с помощью насосов и элеваторных узлов, где она доводится до требуемой температуры путем смешивания с холодной водой . Независимый способ заключается в подаче горячей воды через теплообменник. Он более затратный, но качество воды у потребителя выше.

Особенности закрытой системы

Тепловая магистраль выполнена в виде отдельного замкнутого контура. Вода в ней подогревается через теплообменники от магистрали ТЭЦ. Здесь требуются . Температурный режим получается более стабильный, а вода - лучше. Она остается в системе и не забирается потребителем. Минимальные потери воды восстанавливаются автоматической подпиткой.

Закрытая автономная система получает энергию от теплоносителя, поступающего на тепловые пункты. Там вода доводится до необходимых параметров. Для систем отопления и горячего водопровода поддерживаются разные

Недостатком системы является сложность процесса водоподготовки. Также дорого обходится доставка воды в тепловые пункты, расположенные далеко друг от друга.

Трубы тепловых сетей

В настоящее время отечественные находятся в аварийном состоянии. В связи с большим износом коммуникаций дешевле заменить трубы для теплотрассы на новые, чем заниматься постоянным ремонтом.

Сразу обновить все старые коммуникации в стране невозможно. При строительстве или капитальном ремонте домов устанавливают новые трубы в в несколько раз сокращающие потери тепла. Трубы для теплотрассы изготавливают по специальной технологии, заливая пеной зазор между расположенной внутри стальной трубой и оболочкой.

Температура транспортируемой жидкости может достигать 140°С.

Использование ППУ в качестве теплоизоляции позволяет сохранять тепло значительно лучше традиционных защитных материалов.

Теплоснабжение многоквартирных жилых домов

В отличие от дачи или коттеджа, теплоснабжение многоквартирного дома содержит сложную схему разводки труб и нагревателей. Кроме того, в систему входят средства контроля и обеспечения безопасности.

Для жилых помещений существуют нормативы отопления, где указываются критические уровни температуры и допустимые погрешности, зависящие от сезона, погоды и времени суток. Если сравнить закрытую и открытую системы теплоснабжения, первая лучше поддерживает необходимые параметры.

Коммунальное теплоснабжение должно обеспечивать поддерживание основных параметров в соответствии с ГОСТ 30494-96.

Наибольшие происходят на лестничных клетках жилых домов.

Снабжение теплом большей частью производится по старым технологиям. По существу системы отопления и охлаждения должны объединяться в общий комплекс.

Недостатки централизованного отопления жилых домов приводят к необходимости создания индивидуальных систем . Сделать это сложно из-за проблем на законодательном уровне.

Автономное теплоснабжение жилого дома

В зданиях старого типа по проекту предусмотрена централизованная система. Индивидуальные схемы позволяют выбрать типы систем теплоснабжения в плане снижения расходов на энергоноситель. Здесь имеется возможность их мобильного отключения при отсутствии необходимости.

Проектирование автономных систем производится с учетом нормативов отопления. Без этого дом сдать в эксплуатацию невозможно. Следование нормам гарантирует комфорт для проживания жильцов дома.

Источником нагрева воды обычно служит газовый или электрический котел. Необходимо выбрать способ промывки системы. В централизованных системах применяется гидродинамический способ. Для автономной можно использовать химический. При этом необходимо учитывать безопасность влияния реагентов на радиаторы и трубы.

Правовые основы отношений в области теплоснабжения

Отношения энергетических компаний и потребителей регламентирует ФЗ о теплоснабжении № 190, вступивший в силу с 2010 г.

В главе 1 излагаются основные понятия и общие положения , определяющие сферу правовых основ экономических отношений в теплоснабжении. В нее также входит обеспечение горячей водой. Утверждаются общие принципы организации поставки тепла, заключающиеся в создании надежных, эффективных и развивающихся систем, что очень важно для проживания в сложном российском климате.
Главы 2 и 3 отражают обширную область полномочий местных органов власти, которые управляют ценообразованием в сфере теплоснабжения, утверждают правила его организации, учет расхода тепловой энергии и нормативы ее потерь при передаче. Полнота власти в этих вопросах позволяет контролировать организации теплоснабжения, относящиеся к монополистам.
В главе 4 отражаются отношения между поставщиком тепловой энергии и потребителем на основании договора. Рассматриваются все правовые аспекты подключения к тепловым сетям.
Глава 5 отражает правила подготовки к сезону отопления и ремонта тепловых сетей и источников. В ней описывается, что делать при неплатежах по договору и несанкционированных подключениях к тепловым сетям.
В главе 6 определяются условия перехода организации в статус саморегулируемой в области теплоснабжения, организации передачи прав на владение и пользование объектом теплоснабжения.

Пользователи тепловой энергии должны знать положения ФЗ о теплоснабжении, чтобы отстаивать свои законные права.

Составление схемы теплоснабжения

Схема теплоснабжения представляет собой предпроектный документ, в котором отражены правовые отношения, условия функционирования и развития системы обеспечения теплом городского округа, поселения. По отношению к ней в федеральный закон входят определенные нормы.

для поселений утверждаются органами исполнительной власти или местного самоуправления, в зависимости от численности населения.
Для соответствующей территории должна быть единая теплоснабжающая организация.
В схеме указываются энергетические источники с указанием их основных параметров (загрузка, графики работы и др.) и радиусом действия.
Указываются мероприятия по развитию системы обеспечения теплом, консервации избыточных мощностей, созданию условий ее бесперебойной работы.

Объекты теплоснабжения размещаются в границах поселения согласно утвержденной схеме.

Цели применения схемы теплоснабжения

определение единой теплоснабжающей организации;
определение возможности подключения к тепловым сетям объектов капитального строительства;
включение мероприятий по развитию систем подачи тепла в организации теплоснабжения.

Заключение

Если сравнить закрытую и открытую системы теплоснабжения, в настоящее время перспективной является внедрение первой. Горячее водоснабжение позволяет повысить качество подаваемой воды до уровня питьевой.

Несмотря на то что новые технологии являются ресурсосберегающими и сокращают выбросы в атмосферу, они требуют значительных инвестиций. При этом не хватает квалифицированных специалистов в связи с отсутствием специальной кадровой подготовки и низким уровнем заработной платы.

Способы внедрения находятся за счет коммерческого и бюджетного финансирования, конкурсов на инвестиционные проекты и др. мероприятий.

Случается, что частные дома, находящиеся в черте города, расположены рядом с проложенными сетями центрального теплоснабжения, а некоторые даже подключены к ним. Конечно, в нынешнее время в приоритете – отопление индивидуальное, а централизованное постепенно уходит в прошлое. Но если дом уже подключен к сети либо есть проблемы с автономной системой , то надо пользоваться тем, что есть в наличии. Для совместной работы источника тепла с потребителями используется зависимая и независимая система отопления. Что они собой представляют, а также плюсы и минусы обеих схем будут изложены в данном материале.

Зависимая (открытая) система теплоснабжения

Главная особенность зависимой системы заключается в том, что теплоноситель, протекающий по магистральным сетям, напрямую поступает в дом. Открытой ее называют потому, что из подающего трубопровода производится отбор теплоносителя для обеспечения дома горячей водой. Чаще всего такая схема применяется при подсоединении к тепловым сетям многоквартирных жилых домов, административных и прочих зданий общего пользования. Работа схемы зависимой системы отопления изображена на рисунке:

При температуре теплоносителя в подающем трубопроводе до 95 ºС он может быть направлен непосредственно в отопительные приборы. Если же температура выше и достигает 105 ºС, то на вводе в дом устанавливается смесительный элеваторный узел, чьей задачей является воду, поступающую из радиаторов, подмешивать в горячий теплоноситель с целью понижения его температуры.

Для справки. Централизованная зависимая система отопления имеет расчетный и реальный температурный график . Расчетный график характеризует максимальную температуру воды и в открытой системе бывает 105 / 70 ºС или 95 / 70 ºС. Реальный график зависит от погодных условий и может изменяться ежедневно, он поддерживается в центральном тепловом пункте. Когда на улице нет сильных морозов, температура теплоносителя значительно ниже расчетной.

Схема была очень популярна во времена СССР, когда расходом энергоносителей мало кто озабочивался. Дело в том, что зависимое подключение с элеваторными узлами смешения работает достаточно надежно и практически не требует присмотра, а работы по монтажу и затраты на материалы обходятся достаточно дешево. Опять же, не нужно прокладывать дополнительные трубы для подачи в дома горячей воды, когда ее можно успешно отбирать из тепловой магистрали.

Но на этом позитивные стороны зависимой схемы заканчиваются. А негативных гораздо больше:

грязь, окалина и ржавчина из магистральных трубопроводов благополучно попадает во все батареи потребителей. Старым чугунным радиаторам и стальным конвекторам этакие мелочи были нипочем, а вот современным алюминиевым и прочим отопительным приборам точно несдобровать;
вследствие уменьшения водоразбора, проведения ремонтных работ и прочих причин часто возникает перепад давления в зависимой системе отопления, а то и гидроудары. Это грозит последствиями для современных батарей и полимерных трубопроводов;
качество теплоносителя оставляет желать лучшего, а ведь он напрямую идет на водоснабжение. И, хотя в котельной вода проходит все этапы очистки и обессоливания, километры старых ржавых магистралей дают о себе знать;
регулировать температуру в помещениях непросто. Даже полнопроходные термостатические вентили быстро выходят из строя из-за плохого качества теплоносителя.

Независимая (закрытая) система отопления

В настоящее время при устройстве новых котельных стала чаще применяться независимая схема присоединения системы отопления. В ней имеют место основной и дополнительный контур циркуляции, гидравлически разделенные теплообменником. То есть, теплоноситель от котельной или ТЭЦ идет до центрального теплового пункта, где попадает в теплообменник, это и есть главный контур. Дополнительный контур – это система отопления дома, теплоноситель в нем циркулирует через этот же теплообменник, получая тепло от сетевой воды из котельной. Схема работы независимой системы показана на рисунке:

Для справки. Раньше в подобных системах устанавливались громоздкие кожухотрубные теплообменники, занимавшие много места. Это было главной трудностью, но с появлением скоростных пластинчатых теплообменников данная проблема перестала существовать.

А как же быть с централизованной подачей горячей воды, ведь теперь брать ее из магистрали нельзя, там слишком высокая температура (от 105 до 150 ºС)? Все просто: независимая схема подключения допускает установку любого количества пластинчатых теплообменников, присоединенных к магистральным трубопроводам. Один будет обеспечивать теплом отопительную систему дома, а второй может готовить воду для хозяйственных нужд. Как это реализуется, показано на схеме:

Чтобы горячая вода поступала всегда одинаковой температуры, контур ГВС делается замкнутым с организацией автоматической подпитки в обратном трубопроводе. В многоквартирных домах циркуляционную обратную линию ГВС можно увидеть в ванной комнате, к ней подсоединяются полотенцесушители.

Очевидно, что эксплуатация независимой системы отопления имеет массу преимуществ:

домашний контур отопления не зависит от качества внешнего теплоносителя, состояния магистральных сетей и перепадов давления. Вся нагрузка ложится на пластинчатый теплообменник;
есть возможность регулировать температуру в помещениях с помощью термостатических вентилей;
теплоноситель в малом контуре можно отфильтровать и очистить от солей, главное, чтобы трубы были в хорошем состоянии;
в системе ГВС будет вода питьевого качества , поступающая в дом по водопроводной магистрали.

Тем не менее из-за грязного теплоносителя низкого качества в центральной сети потребуется периодическая промывка независимой системы отопления, а точнее, - пластинчатого теплообменника. Благо, сделать это не так уж сложно. Еще из недостатков следует отметить более высокие затраты на приобретение оборудования, а именно: теплообменников, циркуляционных насосов и запорно - регулирующей арматуры. Зато закрытая система надежнее и безопаснее открытой, она больше отвечает современным требованиям и лучше адаптирована к новому оборудованию.

Заключение

Если в силу каких-то причин вам доведется выбирать схему подключения к централизованным сетям, то предпочтительнее независимая система отопления частного дома. Даже если температура в магистрали невысока, все равно не стоит подавать эту воду в свою систему, лучше гидравлически отделить ее от центральной. При условии, что такая возможность существует в материальном плане, а если нет – придется врезаться напрямую, по зависимой схеме.

1.
2.
3.

Благодаря теплоснабжению дома и квартиры обеспечиваются теплом, а соответственно в них комфортно находиться. Одновременно с обогревом жилые строения, промышленные объекты, общественные здания получают горячее водоснабжение для бытовых или производственных потребностей. В зависимости от способа доставки теплоносителя на сегодняшний день существуют открытые и закрытые системы теплоснабжения.

Одновременно схемы обустройства систем теплообеспечения бывают:

централизованными - ими обслуживаются целые жилые районы или населенные пункты;
местными – для обогрева одного строения или группы зданий.

Открытые системы теплоснабжения

Желание очистить поступающую по открытой системе жидкость приводит к снижению экономичности теплоснабжения. Даже самые современные способы устранения загрязнений воды не способны преодолеть этот значительный недостаток. Поскольку протяженность сетей немалая, возрастают расходы, а эффективность очистки остается прежней.

Открытая схема теплоснабжения функционирует на основе законов термодинамики: горячая вода поднимается вверх, благодаря чему на выходе котла создается высокое давление, а на входе в теплогенератор - небольшое разряжение. Далее жидкость направляется из зоны повышенного давления в зону более низкого и в результате осуществляется естественная циркуляция теплоносителя.

Будучи в нагретом состоянии, вода имеет свойство увеличиваться в объеме, поэтому для данного типа отопительной системы требуется наличие открытого расширительного бака, такого как на фото – это устройство абсолютно негерметично и напрямую соединяется с атмосферой. Поэтому такое обеспечение теплом получило соответствующее название - открытая водяная система теплоснабжения.

Закрытые системы теплоснабжения

В системах теплоснабжения закрытого типа, как правило, используются тепловые пункты, в которые горячая вода поступает от поставщика теплоэнергии, например ТЭЦ. Далее температура теплоносителя доводится до нужных параметров для теплообеспечения и горячего водоснабжения и направляется потребителям.

Когда функционирует закрытая система теплоснабжения – схема поставки тепла обеспечивает высокое качество ГВС и энергосберегающий эффект. Ее главный недостаток - сложность водоподготовки по причине удаленности одного теплового пункта от другого.

Зависимая и независимая системы теплоснабжения

Тема 6 Системы теплоснабжения

Классификация систем теплоснабжения.

Тепловые схемы источников теплоты.

Водяные системы.

Паровые системы.

Воздушные системы.

Выбор теплоносителя и системы теплоснабжения.

Классификация систем теплоснабжения (СТ)

Системой теплоснабжения (СТ ) называется совокупность источников теплоты, устройств для транспорта теплоты (тепловых сетей) и потребителей теплоты.

Система теплоснабжения (СТ) состоит из следующих функциональных частей:

Источника производства тепловой энергии (котельная, ТЭЦ);

Транспортирующих устройств тепловой энергии к помещениям (тепловые сети);

Теплопотребляющих приборов, которые передают тепловую энергию потребителю (радиаторы отопления, калориферы).

Системы теплоснабжения (СТ) подразделяются на:

1. По месту выработки теплоты на:

централизованные и децентрализованные.

В децентрализованныхсистемах источник теплоты и теплоприемники потребителей совмещены в одном агрегате или находятся близко друг от друга, поэтому не требуется специальных устройств для транспорта теплоты (тепловой сети).

В централизованной системе теплоснабжения источник и потребители значительно удалены друг от друга, поэтому передача теплоты производится по тепловым сетям.

Системы децентрализованного теплоснабжения подразделяются на индивидуальные и местные .

В индивидуальных системах теплоснабжение каждого помещения обеспечивается от отдельного собственного источника (печное или поквартирное отопление).

В местных системах отопление всех помещений здания обеспечивается от отдельного общего источника (домовой котельной).

Централизованное теплоснабжение можно подразделить:

- на групповое - теплоснабжение от одного источника группы зданий;

- районное - теплоснабжение от одного источника района города;

- городское - теплоснабжение от одного источника нескольких районов города или даже города в целом;

- межгородское - теплоснабжение от одного источника нескольких городов.

2. по виду транспортируемого теплоносителя на :

паровые, водяные, газовые, воздушные;

3. По числу трубопроводов для переноса теплоносителя на:

- одно-, двух- и многотрубные ;

4. по способу присоединения систем горячего водоснабжения к тепловым сетямна:

-закрытые (вода на горячее водоснабжение забирается из водопровода и нагревается в теплообменнике сетевой водой);

-открытые (вода на горячее водоснабжение забирается непосредственно из тепловой сети).

5. по виду потребителя теплоты на:

- коммунально - бытовые и технологические.

6. по схемам присоединения установок отопления на:

-зависимые (теплоноситель, нагреваемый в теплогенераторе и транспортируемый по тепловым сетям, поступает непосредственно в теплопотребляющие приборы);

-независимые (теплоноситель, циркулирующий по тепловым сетям, в теплообменнике нагревает теплоноситель, циркулирующий в системе отопления.

Рисунок 6.1 –Схемы систем теплоснабжения

При выборе вида теплоносителя необходимо учитывать его санитарно-гигиенические, технико - экономические и эксплуатационные показатели.

Газы образуются при сгорании топлива, они имеют высокую температуру и энтальпию, однако транспортирование газов усложняет систему отопления и приводит к значительным тепловым потерям. С санитарно-гигиенической точки зрения при использовании газов трудно обеспечить допустимые температуры нагревательных элементов. Однако, будучи перемешаны в определенной пропорции с холодным воздухом, газы в виде теперь уже газо-воздушной смеси могут быть использованы в различных технологических установках.

Воздух - легкоподвижный теплоноситель, используется в системах воздушного отопления, позволяет довольно просто регулировать постоянную температуру в помещении. Однако, вследствие малой теплоемкости (примерно в 4 раза меньше воды) масса воздуха, нагревающего помещение должна быть значительной, что приводит к существенному увеличению габаритов каналов (трубопроводов, коробов) для его перемещения, росту гидравлических сопротивлений и расходу электроэнергии на транспортировку. Поэтому воздушное отопление на промышленных предприятиях осуществляется или совмещенным с системами вентиляции, или путем установки в цехах специальных отопительных установок (воздушных завес и т.п.).

Пар при конденсации в нагревательных устройствах (трубах, регистрах, панелях и т.п.) отдает значительное количество теплоты за счет высокой удельной теплоты преобразования. Поэтому масса пара при данной тепловой нагрузке уменьшается по сравнению с другими теплоносителями. Однако при использовании пара температура наружной поверхности нагревательных устройств будет выше 100°С, что приводит к возгонке пыли, осевшей на этих поверхностях, к выделению в помещениях вредных веществ и появлению неприятных запахов. Кроме того, паровые системы являются источниками шумов; диаметры паропроводов довольно значительны вследствие большого удельного объема пара.

Вода обладает высокой теплоемкостью и плотностью, что позволяет передавать большие количества теплоты на значительные расстояния при невысоких тепловых потерях и малых диаметрах трубопроводов. Температура поверхности водяных нагревательных устройств соответствует санитарно-гигиеническим требованиям. Однако перемещение воды сопряжено с большими затратами энергии.