Тепловой пункт жилого комплекса

Тепловые пункты принято подразделять на ИТП вентиляции, горячего

водоснабжения (ГВС) и технологических теплоиспользующих установок

одного здания или его части и на центральные тепловые пункты (ЦТП),

сооружаемые для двух или более зданий или одного здания при устройстве в

нем нескольких ИТП. Устройство ИТП для каждого здания обязательно,

независимо от наличия ЦТП.

На ЦТП осуществляется присоединение теплопотребляющих установок

группы жилых и общественных зданий к тепловой сети. Обычно ЦТП

размещают в отдельных специальных зданиях. В ЦТП устанавливаются блоки

подогревателей горячего водоснабжения (при независимой схеме); групповая

смесительная установка сетевой воды; подкачивающие насосы холодной

водопроводной воды, а при необходимости и сетевой; регуляторы и контрольно

– измерительные приборы (КИП).

При использовании ЦТП уменьшаются затраты на сооружение

подогревательной установки горячего водоснабжения, насосных установок и

систем автоматического регулирования, но возрастают затраты на сооружение

участка тепловой сети между ЦТП и отдельными зданиями, так как вместо

двухтрубной сети требуется сооружать четырехтрубную или трехтрубную при

тупиковой схеме ГВС.

На рис. 11 изображена схема ЦТП, к которому с помощью

четырехтрубной сети присоединены потребители отопления и горячего

водоснабжения. ЦТП связан с источником прямым (I) и обратным (II)

трубопроводами тепловой сети. Отопление осуществляется по подающему

(ПО) и обратному (ОО) трубопроводам отопления, а горячее водоснабжение –

по подающему (ПГВС) и обратному (ОГВС) трубопроводам ГВС. Сырая вода

из водопровода в систему ГВС подается по трубопроводу СВ. Цифрами на рис.

11 обозначено следующее оборудование: 1 – обратный клапан; 2, 7 –

подогреватели сырой воды для ГВС; 3 – смесительный насос; 4 – насос системы

ГВС; 5 – регулятор отопления; 6 – регулятор температуры горячей воды в

системе ГВС; 8, 9 – трубопроводы подачи и рециркуляции горячей воды у

потребителей; 10 – смесительный насос – элеватор; 11 – нагревательное

устройство отопления.

Установки ГВС в закрытых системах присоединяются к тепловой сети только по независимой схеме (рис. 11,).

Смеситель – элеватор (10,) подмешивает к горячей воде охлажденную воду из обратной линии для снижения температуры воды, поступающей к нагревательным устройствам.

Для обеспечения постоянной температуры горячей воды в системе ГВС

(не ниже 50°С) применяется циркуляционная схема ГВС. Циркуляция

производится насосом 4 (рис. 11

 

 

Основными недостатками закрытых систем являются:

1. Сложность оборудования и эксплуатации систем ГВС вследствие

установки водо – водяных подогревателей;

2. Накипеобразование в подогревателях и трубопроводах ГВС при

использовании водопроводной воды, имеющей высокую карбонатную

жесткость Жк;

З. Коррозия установок подготовки горячей воды в ИТП и ЦТП вследствие

использования в них недеаэрированной водопроводной воды.

 

 

Котел ДКВР

Котельная установка представляет собой комплекс уст­ройств, размещенных в специальных помещениях и служащих для преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию пара или горячей воды. Основные элементы котельной установки - котел, топочное устройство (топка), питательные и тягодутьевые устройства.

Котёл представляет собой теплообменное устройство, в ко­тором тепло от горячих продуктов горения топлива передается воде. В результате этого в паровых котлах вода превращается в пар, а в водогрейных котлах нагревается до требуемой темпе­ратуры.

Топочное устройство служит для сжигания топлива и пре­вращения его химической энергии в тепло нагретых газов.

Питательные устройства (насосы, инжекторы) предназначе­ны для подачи воды в котел.

Тягодутьевое устройство состоит из дутьевых вентиляторов, системы газовоздуховодов, дымососов и дымовой трубы, с по­мощью которых обеспечиваются подача необходимого количест­ва воздуха в топку и движение продуктов сгорания по газохо­дам котла, а также удаление их в атмосферу. Продукты сгора­ния, перемещаясь по газоходам и соприкасаясь с поверхностью нагрева, передают тепло воде.

Для обеспечения более экономичной работы современные котельные установки имеют вспомогательные элементы: водя­ной экономайзер и воздухоподогреватель, служащие соответст­венно для подогрева воды и воздуха; устройства для подачи топлива и удаления золы, для очистки дымовых газов и пита­тельной воды; приборы теплового контроля и средства автома­тизации, обеспечивающие нормальную и бесперебойную работу всех звеньев котельной.

Котельные установки в зависимости от характера потреби­телей разделяются на энергетические, производственно-отопи­тельные и отопительные. По виду вырабатываемого теплоноси­теля они делятся на паровые (для выработки пара) и водогрей­ные (для выработки горячей воды). По назначению тепловой нагрузки: Отопительные (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение), Производственные (пар и/или горячая вода для технологических потребителей), Смешанные (обеспечение и отопительной и производственной функции)

На рис.1. представлена схема котельной установки с паро­выми котлами. Установка состоит из парового котла 4, который имеет два барабана - верхний и нижний. Барабаны соединены между собой тремя пучками труб, образующих поверхность нагрева котла. При работе котла нижний барабан заполнен во­дой, верхний - в нижней части водой, а в верхней - насыщенным водяным паром. В нижней части котла расположена топка 2 с механической колосниковой решеткой для сжигания твердого топлива. При сжигании жидкого или газообразного топлива вместо решетки устанавливают форсунки или горелки, через которые топливо вместе с воздухом подается в топку. Котел ограничен кирпичными стенами— обмуровкой.

Рабочий процесс в котельной протекает следующим образом. Топливо из топливного склада подается транспортером в бун­кер, откуда оно поступает на колосниковую решетку топки, где и сгорает. В результате горения топлива образуются дымовые газы - горячие продукты сгорания.

Дымовые газы из топки поступают в газоходы котла, обра­зуемые обмуровкой и специальными перегородками, установленными в пучках труб. При движении газы омывают пучки труб котла и пароперегревателя 3, проходят через экономайзер 5 и воздухоподогреватель 6, где они также охлаждаются вследствие передачи тепла воде, поступающей в котёл, и воздуху, подаваемому в топку. Затем значительно охлажденные дымовые газы при помощи дымососа 8 удаляются через дымо­вую трубу 7 в атмосферу. Дымовые газы от котла могут отводиться и без дымососа под действием естественной тяги, создаваемой дымовой трубой.

 

Рис.1. Схема паровой котельной установки

Вода из источника водоснабжения по питательному трубопроводу подается насосом 1 в водяной экономайзер, откуда после подогрева поступает в верхний барабан котла. Заполнение барабана котла водой контролируется по водоуказательному стеклу, установленному на барабане.

Из верхнего барабана котла вода по трубам опускается в нижний барабан, откуда по левому пучку труб она снова поднимается в верхний барабан. При этом вода испаряется, а образующийся пар собирается в верхней части верхнего барабана. Затем пар поступает в пароперегреватель 3, где за счет тепла дымовых газов он полностью подсушивается, и температура его повышается.

Из пароперегревателя пар поступает в главный паропровод и оттуда к потребителю, а после использования конденсируется и в виде горячей воды (конденсата) возвращается обратно в котельную.

Потери конденсата у потребителя восполняются водой из водопровода или из других источников водоснабжения. Перед подачей в котел воду подвергают соответствующей обработке.

Воздух, необходимый для горения топлива, забирается, как правило, вверху помещения котельной и подается вентилятором 9 в воздухоподогреватель, где он подогревается и затем направляется в топку. В котельных небольшой мощности воздухоподогреватели обычно отсутствуют, и холодный воздух в топку подается или вентилятором, или за счет разрежения в топке, создаваемого дымовой трубой. Котельные установки оборудуют водоподготовительными устройствами (на схеме не показаны), контрольно-измерительными приборами и соответствующими средствами автоматизации, что обеспечивает их бесперебойную и надежную эксплуатацию.

Основным типом паровых котлов малой производительности, широко распространенных в различных отраслях промышленности, в коммунальном и сельском хозяйстве (пар используется для технологических и отопительно-вентиляционных нужд), а также на электростанциях малой мощности, являются вертикально-

водотрубные котлы ДКВР (двухбарабанный вертикальный котел, реконструированный).

В котле ДКВР (рис.7) стены топки закрывают экранные трубы 1. На наклонной части заднего экрана установлена шамотная перегородка 12, разделяющая топочную камеру на собственно топку и камеру догорания 6. Из камеры догорания топочные газы поступают в расположенный между верхним 13 и нижним 14 барабанами конвективный пучок, разделенный перегородками на три горизонтальных газохода, в которых трубы омываются поперечным потоком газов.

 

Рис.7. Котёл ДКВР-20-13 с топкой для сжигания газа и мазута в облегчённой обмуровке

 

В начале этого пучка располагаются трубы пароперегревателя 9 (пароперегреватель в котлах ДКВР может отсутствовать), а затем — трубы котельного пучка 11. В коллекторы 2 и 3 поступает пароводяная смесь; отделившаяся от смеси вода в барабане по циркуляционным трубам допускается в нижние коллекторы, а пар с обильным количеством капелек воды по пароотводящим трубам поступает в два выносных вертикальных циклона 5. Отделившаяся в циклонах вода по водоотводящим трубам /поступает в нижние коллекторы экранов. Пар из выносных циклонов по трубам 8 направляется в сепарационное устройство внутри барабана, а оттуда — в пароперегреватель котла или сразу к теплопотребителю (если пароперегреватель в котле отсутствует). Питательная вода поступает в котёл через клапаны 10. Монтируется котёл на опорной раме.

Котлы изготавливаются паропроизводительностью от 0,7 до 5 5 кг/с (от 2,5 до 20 т/ч) на давление пара 1,3 и 2,3 МПа (13 и 23 кгс/см²). В них сжигается газообразное, жидкое или твердое топливо В соответствии с этим котлы имеют различные типы топок а КПД их может изменяться в пределах от 75 до 91% в за­висимости от температуры уходящих газов, поскольку котлы ДКВР монтируются либо с экономайзерами, либо без них. Эко­номайзеры нагревают питательную воду до 138 - 165 °С за счет охлаждения уходящих газов до 140 - 180 °С.

Водяные экономайзеры расположены в конвективном газохо­де и работают при относительно невысоких температурах продук­тов сгорания (дымовых газов).

Они предназначены для подогрева питательной воды перед ее поступлением в испарительную часть котлоагрегата за счет ис­пользования тепла уходящих газов. Наиболее часто экономайзе­ры выполняют из стальных труб диаметром 28 - 38 мм, согнутых в вертикальные змеевики и скомпонованных в пакеты. Трубы в пакетах располагаются в шахматном порядке довольно плотно: расстояние между осями соседних труб поперек потока дымовых газов составляет 2 - 2,5 диаметра трубы, вдоль потока – 1 - 1,5.

 

Для подачи воды в котлы устанавливают не менее двух пи­тательных насосов с независимым приводом (один насос дол­жен иметь паровой привод).

Способы обработки воды. Природная вода перед поступле­нием в котел подвергается обработке, которая в общем случае предусматривает: удаление взвешенных примесей из воды, умягчение ее \ (снижение жесткости), снижение общего солесодержания, уменьшение и поддержание определенной щелочно­сти, удаление из воды агрессивных газов (СО₂, О₂).

Взвешенные примеси удаляются из исходной воды путем фильтрования её в специальных устройствах - механических (осветлительных) фильтрах. В производственно-отопительных котельных наибольшее рас­пространение получили катионные фильтры.

Процесс удаления из воды растворенных газов называется дегазацией, или деаэрацией. В настоящее время известно не­сколько способов деаэрации —термический, химический, элект­ромагнитный и др.

 

Тепловой насос

Тепловой насос — устройство для переноса тепловой энергии от источника низкопотенциальной тепловой энергии (с низкой температурой) к потребителю (теплоносителю) с более высокой температурой[1]. Термодинамически тепловой насос аналогичен холодильной машине. Однако если в холодильной машине основной целью является производство холода путём отбора теплоты из какого-либо объёма испарителем, а конденсатор осуществляет сброс теплоты в окружающую среду, то в тепловом насосе картина обратная. Конденсатор является теплообменным аппаратом, выделяющим теплоту для потребителя, а испаритель — теплообменным аппаратом, утилизирующим низкопотенциальную теплоту: вторичные энергетические ресурсы и (или) нетрадиционные возобновляемые источники энергии.

Как и холодильная машина, тепловой насос потребляет энергию на реализацию термодинамического цикла (привод компрессора). Коэффициент преобразования теплового насоса — отношение теплопроизводительности к электропотреблению — зависит от уровня температур в испарителе и конденсаторе и колеблется в различных системах в диапазоне от 2,5 до 5, то есть на 1 кВт затраченной электрической энергии тепловой насос производит от 2,5 до 5 кВт тепловой энергии. Температурный уровень теплоснабжения от тепловых насосов 35 — 55 °C. Экономия энергетических ресурсов достигает 70 %[3]. Промышленность технически развитых стран выпускает широкий ассортимент парокомпрессионных тепловых насосов тепловой мощностью от 5 до 1000 кВт.

В зависимости от принципа работы тепловые насосы подразделяются на компрессионные и абсорбционные. Компрессионные тепловые насосы всегда приводятся в действие с помощью механической энергии (электроэнергии), в то время как абсорбционные тепловые насосы могут также использовать тепло в качестве источника энергии (с помощью электроэнергии или топлива).

Принцип действия геотермального теплового насоса основан на сборе тепла из почвы или воды, и передаче в систему отопления здания. Для сбора тепла незамерзающая жидкость течет по трубе, расположенной в почве или водоеме возле здания, к тепловому насосу. Тепловой насос, подобно холодильнику, охлаждает жидкость (отбирает тепло), при этом жидкость охлаждается приблизительно на 5 °С. Жидкость снова течет по трубе в наружном грунте или воде, восстанавливает свою температуру, и снова поступает к тепловому насосу. Отобранное тепловым насосом тепло передается системе отопления и/или на подогрев горячей воды.

Возможно отбирать тепло у подземной воды - подземная вода с температурой около 10 °С подается из скважины к тепловому насосу, который охлаждает воду до +1...+2°С, и возвращает воду под землю. Тепловая энергия есть у любого предмета с температурой выше минус двести семьдесят три градуса Цельсия - так называемый "абсолютный ноль".

 

То есть тепловой насос может отобрать тепло у любого предмета - земли, водоема, льда, скалы и т.д

 

Схема компрессионного теплового насоса.

1) конденсатор, 2) дроссель, 3) испаритель, 4) компрессор.

 

Типы компрессоров

Компрессор, устройство для сжатия и подачи воздуха или другого газа под давлением. Степень повышения давления в компрессоре более 3. Для подачи воздуха с повышением его давления менее чем в 2-3 раза применяют воздуходувки, а при напорах до 10 кн/м2 (1000 мм вод. cm.) - вентиляторы.