Теплопостачання міст, промпідприємств і будівель

Економія засобів при експлуатації систем централізованого теплопостачання окуплює додаткові витрати на влаштування теплових мереж від джерела теплопостачання до окремих будівель.

На сьогодні котельня може служити джерелом теплопостачання цілих кварталів і проммайданчиків, що дозволяє знизити витрату палива, зменшити забруднення міст, скоротити чисельність обслуговуючого персоналу, знизити пожежну безпеку і підвищити ККД систем теплопостачання. Котельні великої потужності (до 200 МВт) споруджують для забезпечення теплом великого комплексу будівель, кількох мікрорайонів чи району міста. Відносно теплопостачання від котельних малої і середньої потужності, цей вид має ряд переваг: вищий ККД котельної установки, менше питоме забруднення атмосферного повітря, більші можливості механізації і автоматизації, менший штат персоналу. Особливо вигідним джерелом тепла для централізованого теплопостачання є теплоелектроцентралі, пара яких, використана у турбінах для вироблення електроенергії, нагріває воду в системах опалення або безпосередньо йде на потреби теплопостачання. Теплова енергія у вигляді гарячої води або пари транспортується від ТЕЦ або котельні до споживачів (житлових будинків, громадських будівель і промпідприємств) по спеціальних трубопроводах – теплових мережах. Траса теплових мереж у містах та інших населених пунктах повинна передбачатись у відведених для інженерних мереж технічних смугах.

Класифікація теплових мереж.

1. За призначенням: магістральні (від джерела тепла до кварталів населених місць і майданчиків промислових підприємств); розподільчі (від магістральних теплових мереж до вузлових відгалужень до окремих будівель); відгалуження до окремих будівель (від розподільчих теплових мереж до вводу у будівлю).

2. За розташуванням джерел тепла та споживачів на схеми:

- радіальні – з радіальним прокладенням магістралей від джерела тепла до районів розташування споживачів. Такі мережі прості і дешеві, але у випадку аварії не можуть забезпечити живлення частини обслуговуваних ними абонентів;

- кільцеві – з прокладанням у район споживачів від джерела тепла двох магістралей, з’єднаних між собою в районі розташування споживачів. При такій схемі у кожну з двох віток мережі теплоносій може поступати з двох сторін, що досить важливо у випадку аварії, коли одна з ділянок мережі вимикається. Враховуючи, що система за такою схемою є дорожчою від радіальної, вона застосовується у випадках, коли не допускається навіть короткочасна перерва у подаванні води абонентам.

3. За видом теплоносія: водяні і парові.

Водяні теплові мережі залежно від способу живлення теплом систем гарячого водопостачання окремих будівель можуть бути: закриті (з нагріванням води для гарячого водопостачання у водоводяних підігрівачах, встановлених на вводі теплової мережі у будівлю); відкриті (з відбором води для системи гарячого водопостачання безпосередньо з теплової мережі на її вводі у будівлю).

Системи опалення можуть приєднуватися до водяних тепломереж безпосередньо, а також через елеватори або теплообмінники.

Теплопроводи повинні бути довговічні і надійні в роботі. Тому, при прокладанні потрібно забезпечити їх захист від корозії, добру теплоізоляцію, відсутність виникнення великих механічних напружень. Прокладають теплопроводи підземним або надземним способом. Підземне прокладання виконується у прохідних, напівпрохідних (доступних для обслуговування) і непрохідних каналах або без каналів (безканальне прокладання). Тепломережі можна прокладати і в загальних колекторах разом з іншими комунікаціями, а також у технічних коридорах підвалів і технічних підпіллях будівель. Надземне прокладання застосовується у випадках, коли важко здійснити підземне прокладання: при високому стоянні ґрунтових вод, над болотом чи рікою, над вічномерзлими ґрунтами, над яром. Також, надземне прокладання часто застосовується на територіях промпідприємств, при споруджені тепломереж за межами міста. Тоді труби прокладають на естакадах, щоглах, низьких опорах, під мостами, по стінах будівель ззовні або всередині них. Безканальний спосіб прокладання найдешевший. Найчастіше застосовують прокладання у непрохідних каналах, виконаних переважно із залізобетону. У містах доцільніше прокладання теплопроводів у прохідних каналах разом з іншими комунікаціями. При прокладанні теплопроводів для сприйняття температурних подовжень застосовують компенсатори або природні повороти труб.

Регулювання систем теплопостачання здійснюється для приведення у відповідність режимів теплоспоживання та режимів виробництва теплоти. Центральне регулювання виконують на ТЕЦ або в котельні за переважним тепловим навантаженням, яке характерне для більшості споживачів. Групове регулювання здійснюється в центральних теплових пунктах (ЦТП) для групи однорідних споживачів. В ЦТП підтримується потрібна температура та витрата теплоносія, який подається в розподільні або внутрішньоквартальні тепломережі. Місцеве регулювання передбачається в індивідуальних теплових пунктах (ІТП) для додаткового корегування параметрів теплоносія з врахуванням місцевих факторів. Індивідуальне регулювання здійснюється безпосередньо біля пристроїв, які споживають теплоту. Теплонавантаження споживачів сучасних систем теплопостачання неоднорідне не тільки за характером теплоспоживання, а і за параметрами теплоносія. Тому центральне регулювання відпуску теплоти доповнюється груповим, місцевим та індивідуальним і називається комбінованим регулюванням. Комбіноване регулювання забезпечує найбільш повну відповідність між відпуском теплоти та фактичним теплоспоживанням. За способом здійснення регулювання буває ручним та автоматичним.

Методи регулювання теплового навантаження: шляхом зміни температури теплоносія - якісне регулювання; шляхом зміни витрати теплоносія - кількісне регулювання; шляхом періодичного відключення систем - переривчасте регулювання; шляхом зміни поверхні теплообміну підігрівача. Якісне регулювання здійснюється шляхом зміни температури при постійній витраті теплоносія, це найбільш розповсюджений вид центрального регулювання в водяних тепломережах. Кількісне регулювання відпуску теплоти виконується шляхом зміни витрати теплоносія при його постійній температурі в подавальному трубопроводі. Якісно-кількісне регулювання здійснюється шляхом сумісної одночасної зміни температури теплоносія в подавальному трубопроводі на джерелі теплоти та витрати теплоносія в теплових пунктах або витрати повітря у калориферах. Переривчасте регулювання (перепустками) досягається періодичним відключенням системи теплопостачання, тобто пропусканням теплоти частками. Центральне регулювання перепустками можливе тільки в теплових мережах з однорідним теплоспоживанням, яке допускає одночасні перерви в подачі теплоти.

У парових системах теплопостачання якісне регулювання неможливе, тому що зміна температур пари потребує значної зміни тисків. Центральне регулювання парових систем виконується кількісним або переривчастим методом та доповнюється місцевим або індивідуальним кількісним регулюванням. Режим регулювання водяних систем теплопостачання залежить від багатьох факторів, в основному від виду теплового навантаження та схеми теплових пунктів. При однорідному теплонавантаженні можливо обмежитись тільки центральним регулюванням. Центральне регулювання теплонавантаження опалення використовують у системах теплопостачання з децентралізованим гарячим водопостачанням, в таких системах опалення є основним тепловим навантаженням. Тоді центральне регулювання здійснюється за теплоспоживанням на опалення будівель за різних температур зовнішнього повітря. При різнорідному тепловому навантаженні (вимогах) споживачів, які підключені до однієї теплової мережі, потрібно змінювати центральне регулювання в різних діапазонах опалювального сезону, тобто - використовувати комбіноване регулювання.

Контрольні запитання та завдання.

1. Як класифікують системи опалення?

2. Назвіть види теплоносія та охарактеризуйте їх.

3. Що таке первинні та вторинні теплоносії?

4. Розкажіть про теплопостачання від котельних.

5. Як класифікують теплові мережі?

6. Опишіть види регулювання систем теплопостачання.

7. Опишіть методи регулювання теплового навантаження тепломереж.