Собственники жилья знают, какую долю в коммунальных платежах составляют затраты на обеспечение тепла. Отопление, горячая вода - то, от чего зависит комфортное существование, особенно в холодное время года. Однако не все знают, что эти расходы могут быть существенно снижены, для чего необходимо перейти на использование индивидуальных тепловых пунктов (ИТП).
Недостатки централизованного отопления
Традиционная схема централизованного отопления работает так: от центральной котельной по магистралям теплоноситель поступает на централизованный теплопункт, где и распределяется по внутриквартальным трубопроводам потребителям (зданиям и домам). Управление температурой и давлением теплоносителя осуществляется на централизованно, в центральной котельной, едиными значениями для всех зданий.
При этом возможны потери тепла на трассе, когда одинаковое количество теплоносителя передается в здания, расположенные на разном расстоянии от котельной. Кроме того, архитектура микрорайона - это как правило здания различной этажности и конструкции. Поэтому одинаковые параметры теплоносителя на выходе из котельной не означают одинаковые входные параметры теплоносителя в каждом здании.
Использование ИТП стало возможным из-за изменения схемы регулирования теплоснабжения. Принцип ИТП основан на том, что регулирование тепла производится прямо на входе теплоносителя в здание, исключительно и индивидуально для него. Для этого отопительное оборудование располагают в автоматизированном индивидуальном теплопункте - в подвале здания, на первом этаже или в отдельно стоящем сооружении.
Принцип работы ИТП
Индивидуальный тепловой пункт - это совокупность оборудования, с помощью которого осуществляется учет и распределение тепловой энергии и теплоносителя в системе отопления конкретного потребителя (здания). ИТП подключен к распределительным магистралям городской сети теплоэнергии и водопровода.
Работа ИТП построена по принципу автономности: в зависимости от наружной температуры аппаратура изменяет температуру теплоносителя в соответствие с расчетными значениями и подает его в отопительную систему дома. Потребитель больше не зависит от протяженности магистралей и внутриквартальных трубопроводов. Но удержание тепла полностью зависит от потребителя и зависит от технического состояния здания и методов по сбережению тепла.
Индивидуальные теплопункты обладают следующими преимуществами:
- независимо от протяженности теплотрасс можно обеспечить одинаковые параметры отопления у всех потребителей,
- возможность обеспечить индивидуальный режим работы (например, для медицинских учреждений),
- отсутствует проблема потерь тепла на теплотрассе, вместо нее потери тепла зависят от обеспечения утепления дома домовладельцем.
В состав ИТП входят системы горячего и холодного водоснабжения, а также отопления и вентиляции. Конструктивно ИТП - это комплекс устройств: коллекторы, трубопроводы, насосы, различные теплообменники, регуляторы и датчики. Это сложная система, требующая настройки, обязательной профилактики и обслуживания, при этом техническое состояние ИТП напрямую влияет на расход тепла. На ИТП контролируются такие параметры теплоносителя как давление, температура и расход. Этими параметрами может управлять диспетчер, кроме того, данные передаются в диспетчерскую службу теплосети для записи и мониторинга.
Кроме непосредственно распределения тепла, ИТП помогает учесть и оптимизировать затраты на потребление. Комфортные условия при экономном расходовании энергоресурсов - вот основное преимущество использования ИТП.
Тепловой пункт (ТП) - комплекс устройств, расположенный в обособленном помещении, состоящий из элементов тепловых энергоустановок, обеспечивающих присоединение этих установок к тепловой сети, их работоспособность, управление режимами теплопотребления, трансформацию, регулирование параметров теплоносителя и распределение теплоносителя по типам потребления.
Назначение тепловых пунктов:
- преобразование вида теплоносителя или его параметров;
- контроль параметров теплоносителя;
- учет тепловых нагрузок, расходов теплоносителя и конденсата;
- регулирование расхода теплоносителя и распределение по системам потребления теплоты (через распределительные сети в ЦТП или непосредственно в системы ИТП);
- защита местных систем от аварийного повышения параметров теплоносителя;
- заполнение и подпитка систем потребления теплоты;
- сбор, охлаждение, возврат конденсата и контроль его качества;
- аккумулирование теплоты;
- водоподготовка для систем горячего водоснабжения.
В тепловом пункте в зависимости от его назначения и местных условий могут осуществляться все перечисленные мероприятия или только их часть. Приборы контроля параметров теплоносителя и учета расхода теплоты следует предусматривать во всех тепловых пунктах.
Устройство ИТП ввода обязательно для каждого здания независимо от наличия ЦТП, при этом в ИТП предусматриваются только те мероприятия, которые необходимы для присоединения данного здания и не предусмотрены в ЦТП.
В закрытых и открытых системах теплоснабжения необходимость устройства ЦТП для жилых и общественных зданий должна быть обоснована технико-экономическим расчетом.
Виды тепловых пунктов
ТП различаются по количеству и типу подключенных к ним систем теплопотребления, индивидуальные особенности которых определяют тепловую схему и характеристики оборудования ТП, а также по типу монтажа и особенностям размещения оборудования в помещении ТП.
Различают следующие виды тепловых пунктов:
- . Используется для обслуживания одного потребителя (здания или его части). Как правило, располагается в подвальном или техническом помещении здания, однако, в силу особенностей обслуживаемого здания, может быть размещён в отдельностоящем сооружении.
- Центральный тепловой пункт (ЦТП). Используется для обслуживания группы потребителей (зданий, промышленных объектов). Чаще располагается в отдельностоящем сооружении, но может быть размещен в подвальном или техническом помещении одного из зданий.
- . Изготавливается в заводских условиях и поставляется для монтажа в виде готовых блоков. Может состоять из одного или нескольких блоков. Оборудование блоков монтируется очень компактно, как правило, на одной раме. Обычно используется при необходимости экономии места, в стесненных условиях. По характеру и количеству подключенных потребителей БТП может относиться как к ИТП, так и к ЦТП.
Центральные и индивидуальные тепловые пункты
Центральный тепловой пункт (ЦТП) позволяет сосредоточить все наиболее дорогостоящее и требующее систематического и квалифицированного наблюдения оборудования в удобных для обслуживания отдельно стоящих зданиях и благодаря этому значительно упростить последующие индивидуальные тепловые пункты (ИТП) в зданиях. Здания общественного назначения, размещаемые в жилых микрорайонах, - школы, детские учреждения должны иметь самостоятельные ИТП, оборудованные регуляторами. ЦТП должны размещаться на границах микрорайонов (кварталов) между магистральными, распределительными сетями и квартальными.
При водяном теплоносителе оборудование тепловых пунктов состоит из циркуляционных (сетевых) насосов, водо-водяных теплообменников, аккумуляторов горячей воды, повысительных насосов, приборов для регулирования и контроля параметров теплоносителя, приборов и устройств для защиты от коррозии и накипеобразования местных установок горячего водоснабжения, приборами для учета расхода теплоты, а также автоматическими устройствами для регулирования отпуска теплоты и поддержания заданных параметров теплоносителя в абонентских установках.
Принципиальная схема теплового пункта
Схема теплового пункта зависит, с одной стороны, от особенностей потребителей тепловой энергии, обслуживаемых тепловым пунктом, с другой стороны, от особенностей источника, снабжающего ТП тепловой энергией. Далее, как наиболее распространённый, рассматривается ТП с закрытой системой горячего водоснабжения и независимой схемой присоединения системы отопления.
Теплоноситель, поступающий в ТП по подающему трубопроводу теплового ввода, отдает свое тепло в подогревателях систем ГВС и отопления, а также поступает в систему вентиляции потребителей, после чего возвращается в обратный трубопровод теплового ввода и по магистральным сетям отправляется обратно на теплогенерирующее предприятие для повторного использования. Часть теплоносителя может расходоваться потребителем. Для восполнения потерь в первичных тепловых сетях на котельных и ТЭЦ существуют системы подпитки, источниками теплоносителя для которых являются системы водоподготовки этих предприятий.
Водопроводная вода, поступающая в ТП, проходит через насосы ХВС, после чего часть холодной воды отправляется потребителям, а другая часть нагревается в подогревателе первой ступени ГВС и поступает в циркуляционный контур системы ГВС. В циркуляционном контуре вода при помощи циркуляционных насосов горячего водоснабжения движется по кругу от ТП к потребителям и обратно, а потребители отбирают воду из контура по мере необходимости. При циркуляции по контуру вода постепенно отдает своё тепло и для того, чтобы поддерживать температуру воды на заданном уровне, её постоянно подогревают в подогревателе второй ступени ГВС.
Система отопления также представляет замкнутый контур, по которому теплоноситель движется при помощи циркуляционных насосов отопления от ТП к системе отопления зданий и обратно. По мере эксплуатации возможно возникновение утечек теплоносителя из контура системы отопления. Для восполнения потерь служит система подпитки теплового пункта, использующая в качестве источника теплоносителя первичные тепловые сети.
Тепловые пункты промышленных предприятий
Промышленное предприятие должно, как правило, иметь один центральный тепловой пункт (ЦТП) для регистрации, учета и распределения теплоносителя, получаемого из тепловой сети. Количество и размещение вторичных (цеховых) тепловых пунктов (ИТП) определяется размерами и взаимным размещением отдельных цехов предприятия. ЦТП предприятия должен быть размещен в отдельном помещении; на крупных предприятиях, особенно при получении кроме горячей воды также и пара, - в самостоятельном здании.
Предприятие может иметь цехи как с однородным характером внутренних тепловыделений (удельный вес в общей нагрузке), так и с разным. В первом случае температурный режим всех зданий определяется в ЦТП, во втором – различным и устанавливаться на ИТП. Температурный график для промышленных предприятий должен отличаться от бытового, по которому обычно работают городские теплосети. Для подгонки температурного режима в тепловых пунктах предприятий должны устанавливаться смесительные насосы, которые при единообразии характера тепловыделений по цехам могут быть установлены в одном ЦТП, при отсутствии единообразия – в ИТП.
Проектирование тепловых систем промышленных предприятий должно проводиться с обязательным использованием вторичных энергоресурсов, под которыми понимаются:
- отходящие от печей горячие газы;
- продукты технологических процессов (нагретые слитки, шлаки, раскаленный кокс и пр.);
- низкотемпературные энергоресурсы в виде отработавшего пара, горячей воды от различных охлаждающих устройств и производственные тепловыделения.
Для теплоснабжения обычно используются энергоресурсы третьей группы, которые имеют температуры в пределах от 40 до 130°С. Предпочтительным является их использование для нужд ГВС, поскольку эта нагрузка имеет круглогодичный характер.
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!
Просмотрено: 183 224Когда речь заходит о рациональном использовании тепловой энергии, все сразу же вспоминают о кризисе и неимоверных счетах по «жировкам», им спровоцированных. В новых домах, где предусмотрены инженерные решения, позволяющие регулировать потребление тепловой энергии в каждой отдельной квартире, можно найти оптимальный вариант отопления или горячего водоснабжения (ГВС), который устроит жильца. В отношении старых строений дело обстоит куда сложнее. Индивидуальные тепловые пункты становятся единственным разумным решением задачи экономии тепла для их обитателей.
Определение ИТП — индивидуальный тепловой пункт
Согласно хрестоматийному определению ИТП — это не что иное, как тепловой пункт, предназначенный для обслуживания целого здания или отдельных его частей. Эта сухая формулировка требует пояснения.
Функции индивидуального теплового пункта заключаются в перераспределении энергии, поступающей из сети (центральный тепловой пункт или котельная) между системами вентиляции, ГВС и отопления, в соответствии с потребностями здания. При этом учитывается специфика обслуживаемых помещений. Жилые, складские, подвальные и другие их виды, разумеется, должны отличаться и по температурному режиму и параметрам вентиляции.
Установка ИТП подразумевает наличие отдельного помещения. Чаще всего оборудование монтируется в подвальных или технических помещениях многоэтажек, пристройках к многоквартирным домам или в отдельно стоящих строениях, находящихся в непосредственной близости.
Модернизация здания путем установки ИТП требует существенных финансовых затрат. Несмотря на это, актуальность ее проведения продиктована преимуществами, сулящими несомненные выгоды, а именно:
- расход теплоносителя и его параметры подвергаются учету и оперативному контролю;
- распределение теплоносителя по системе в зависимости от условий теплопотребления;
- регулирование расхода теплоносителя, в соответствии с возникшими требованиями;
- возможность изменения вида теплоносителя;
- повышенный уровень безопасности в случаях аварий и прочие.
Возможность влиять на процесс расхода теплоносителя и его энергетические показатели привлекательна сама по себе, не говоря об экономии от рационального использования тепловых ресурсов. Единовременные же затраты на оборудование ИТП с лихвой окупятся за весьма скромный промежуток времени.
Структура ИТП зависит от того, какие системы потребления он обслуживает. В общем случае в его комплектацию могут входить системы обеспечения отопления, ГВС, отопления и ГВС, а также отопления, ГВС и вентиляции. Поэтому в состав ИТП обязательно входят следующие устройства:
- теплообменники для передачи тепловой энергии;
- арматура запорного и регулирующего действия;
- приборы для контроля и измерения параметров;
- насосное оборудование;
- щиты управления и контроллеры.
Здесь приведены лишь устройства, присутствующие на всех ИТП, хотя каждый конкретный вариант может иметь и дополнительные узлы. Источник холодного водоснабжения, обычно находится в том же помещении, например.
Схема теплового пункта отопления построена с использованием пластинчатого теплообменника и является полностью независимой. Для поддержания давления на требуемом уровне устанавливается сдвоенный насос. Предусмотрен простой способ «доукомплектации» схемы системой горячего водоснабжения и другими узлами, и агрегатами, включая приборы учета.
Работа ИТП для ГВС подразумевает включение в схему пластинчатых теплообменников, работающих только на нагрузку по ГВС. Перепады давления в этом случае компенсируются группой насосов.
В случае организации систем для отопления и ГВС выше рассмотренные схемы объединяются. Пластинчатые теплообменники отопления работают вместе с двухступенчатым контуром ГВС, причем подпитка системы отопления осуществляется от обратного трубопровода теплосети посредством соответствующих насосов. Сеть холодного водоснабжения же является подпитывающим источником для системы ГВС.
Если к ИТП необходимо подключить и систему вентиляции, то он оснащается еще одним пластинчатым теплообменником, связанным с ней. Отопление и ГВС продолжают работать по ранее описанному принципу, а контур вентиляции подключается аналогично отопительному с добавлением необходимых контрольно-измерительных приборов.
Индивидуальный тепловой пункт. Принцип работы
Центральный тепловой пункт, являющийся источником теплоносителя, подает горячую воду на вход индивидуального теплового пункта через трубопровод. Причем эта жидкость никоим образом не попадает ни в одну из систем здания. Как для отопления, так и для подогрева воды в системе ГВС, а также вентиляции используется исключительно температура подаваемого теплоносителя. Передача энергии в системы происходит в теплообменниках пластинчатого типа.
Температура передается магистральным теплоносителем воде, забранной из системы холодного водоснабжения. Итак, цикл движения теплоносителя начинается в теплообменнике, проходит через тракт соответствующей системы, отдавая тепло, и по обратному магистральному водопроводу возвращается для дальнейшего использования на предприятие, обеспечивающее теплоснабжение (котельную). Часть цикла, предусматривающая отдачу тепла, обогревает жилища и делает воду в кранах горячей.
Холодная вода поступает в подогреватели из системы холодного водоснабжения. Для этого используется система насосов, поддерживающих требуемый уровень давления в системах. Насосы и дополнительные устройства необходимы для снижения, либо повышения, давления воды из снабжающей магистрали до допустимого уровня, а также его стабилизации в системах здания.
Преимущества использования ИТП
Четырехтрубная система теплоснабжения от центрального теплового пункта, применявшаяся раньше достаточно часто, имеет массу недостатков, которые отсутствуют у ИТП. Кроме того, последний имеет ряд весьма значительных преимуществ перед конкурентом, а именно:
- экономичность, обусловленная значительным (до 30%) снижением потребления тепла;
- доступность приборов упрощает контроль как за расходом теплоносителя, так и количественными показателями тепловой энергии;
- возможность гибкого и оперативного влияния на расход тепла путем оптимизации режима его потребления, в зависимости от погоды, например;
- простота монтажа и довольно скромные габаритные размеры устройства, позволяющие размещать его в небольших помещениях;
- надежность и стабильность работы ИТП, а также благоприятное влияние на те же характеристике обслуживаемых систем.
Этот перечень можно продолжать сколь угодно долго. Он отражает лишь основные, лежащие на поверхности, преимущества, получаемые при использовании ИТП. В него можно добавить, например, возможность автоматизации управления ИТП. В этом случае его экономические и эксплуатационные показатели становятся еще более привлекательными для потребителя.
Наиболее существенным недостатком ИТП, если не считать транспортных расходов и затрат на погрузочно-разгрузочные мероприятия, является необходимость улаживания всевозможного рода формальностей. Получение соответствующих разрешений и согласований можно отнести к очень серьезным задачам.
Фактически, такие задачи сможет решить только специализированная организация.
Этапы установки теплового пункта
Понятно, что одного решения, пусть и коллективного, основанного на мнении всех жильцов дома, недостаточно. Кратко процедуру оснащения объекта, многоквартирного дома, например, можно описать следующим образом:
- собственно, позитивное решение жильцов;
- заявка в теплоснабжающую организацию для разработки технического задания;
- получение технических условий;
- пред проектное обследование объекта, для определения состояния и состава имеющегося оборудования;
- разработка проекта с последующим его утверждением;
- заключение договора;
- реализация проекта и проведение пусконаладочных испытаний.
Алгоритм может показаться, на первый взгляд, достаточно сложным. На самом же деле, всю работу начиная от решения и заканчивая принятием в эксплуатацию можно сделать менее чем за два месяца. Все заботы нужно возложить на плечи ответственной компании, специализирующейся на оказании подобного рода услуг и позитивно зарекомендовавшей себя. Благо, сейчас таковых предостаточно. Останется лишь дожидаться результата.
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.