Назначение и классификация систем теплоснабжения

Системы теплоснабжения (СТ) предназначены для обеспечения потребителей теплоты необходимым количеством тепловой энергии требуемых параметров.

По источнику приготовления тепла различают централизованные и децентрализованные системы теплоснабжения. При централизованном теплоснабжении теплоисточник обслуживает несколько потребителей и располагается в отдалении от них, а при децентрализованном источник находится вблизи потребителя.

Потребителями тепла системы централизованного теплоснабжения являются:

а) теплоиспользующие санитарно–технические системы зданий (системы отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, горячего водоснабжения);

б) различного рода технологические установки, использующие тепло низкого потенциала (до 300–350°С).

По режиму потребления тепла в течение года различают две группы потребителей:

1) сезонные потребители, нуждающиеся в тепле только в холодный период года, с зависимостью расхода тепла в основном от температуры наружного воздуха;

2) круглогодичные потребители, нуждающиеся в тепле весь год, со слабо выраженной в большинстве случаев зависимостью расхода тепла от температуры наружного воздуха.

К первой группе относятся системы отопления, вентиляции и конди­ционирования воздуха, ко второй – системы горячего водоснабжения и технологические установки.

Потребителей, получающих тепло от централизованной системы теплоснабжения, называют абонентами этой системы, а расходуемое абонентами тепло – тепловой нагрузкой источника тепла.

Тепловые нагрузки потребителей имеют сложную структуру. Они изменяются по различным сезонным и суточным графикам и требуют теплоты различного потенциала.

В зависимости от соотношения и режимов отдельных видов теплопотребления различают три характерные группы абонентов: жилые, общественные, промышленные здания и сооружения. Для жилых зданий характерны сезонные расходы тепла на отопление и вентиляцию и круглогодовой расход тепла на го­рячее водоснабжение. В жилых зданиях преимущественно не устраивают специальной приточной вентиляции – свежий воздух поступает в помещения через форточки окон и неплотности в наружных ограждениях. Подогрев вен­тиляционного воздуха в этом случае возлагается на систему отопления. Для большинства общественных зданий основное значение имеют се­зонные расходы тепла на отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха. У промышленных абонентов, в том числе и сельскохозяйственного направления, обычно имеются все виды теплопотребления, количественное соотношение между которыми определяется видом основного производства. Некоторые общественно–коммунальные предприятия, такие, как бани, прачечные и т.п., по характеру теплопотребления следует рассматривать как производственные объекты.

Для определения потребности в тепле абонентов системы централизованного теплоснабжения используют приближенные методы, в основе которых лежат укрупненные показатели.

И лишь на самой поздней стадии проектирования, когда переходят к расчету мелких (квартальных, микрорайонных) тепловых сетей, расходы тепла определяют более точно: для новых объектов – по соответствующим типовым и индивидуальным проектам, для существующих объектов – по материалам энергоаудита.

Централизованное теплоснабжение состоит из трех взаимосвязанных и последовательно протекающих ста­дий: подготовки, транспортировки и использования теп­лоносителя. В соответствии с этими стадиями каждая система централизованного теплоснабжения состоит из трех основных звеньев: источника теплоты (например, теплоэлектроцентрали или котельной), тепловых сетей (теплопроводов) и потребителей теплоты.

Наиболее совершенной формой централизованного теплоснабжения является теплофикация, при которой на ТЭЦ одновременно вырабатывается электрическая и тепловая энергия. Другим источ­ником централизованного теплоснабжения являются крупные рай­онные или квартальные котельные.

В централизованных системах теплоснабжения в качестве теплоно­сителя используются вода и водяной пар, в связи с чем различают водяные и паровые системы теплоснабжения.

Вода как теплоноситель имеет ряд преимуществ перед паром; неко­торые из этих преимуществ приобретают особо важное значение при отпуске тепла с ТЭЦ. К последним относится возможность транспортирования воды на большие расстояния без существенной потери ее энергетического потенциала, т. е. ее температуры (понижение температуры воды в крупных системах составляет менее 1° С на 1 км пути). Энергетический потенциал пара – его давление – уменьшается при транспортировании более значительно, составляя в среднем 0,1…0,15 МПа на 1 км пути. Таким образом, в водяных системах давление пара в отборах турбин может быть очень низким (от 0,06 до 0,2 МПа), тогда как в паровых системах оно должно составлять до 1-1,5 МПа. Повышение же давления пара в отборах турбин приводит к увеличению расхода топлива на ТЭЦ и уменьшению выработки электроэнергии на тепловом потреблении.

Кроме того, водяные системы позволяют сохранить на ТЭЦ в чистоте конденсат греющего воду пара без устройства дорогих и сложных паропреобразователей. При паровых же системах конденсат возвра­щается от потребителей нередко загрязненным и далеко не полностью (40–50%), что требует значительных затрат на его очистку и приготовление добавочной питательной воды котлов.

К другим достоинствам воды как теплоносителя относятся: мень­шая стоимость присоединений к тепловым сетям местных водяных сис­тем отопления, а при открытых системах еще и местных сис­тем горячего водоснабжения; возможность центрального (у источника тепла) регулирования отпуска тепла потребителям изменением темпе­ратуры воды; простота эксплуатации – отсутствие у потребителей необходимых для паровых сетей конденсатоотводчиков и насосных установок по воз­врату конденсата.

Пар как теплоноситель в свою очередь имеет определенные досто­инства по сравнению с водой:

а) большую универсальность, заключающуюся в, возможности удовлетворения всех видов теплопотребления, включая технологичес­кие процессы;

б) меньший расход электроэнергии на перемещение теплоносителя (расход электроэнергии на возврат конденсата в паровых системах весьма невелик по сравнению с затратами электроэнергии на переме­щение воды в водяных системах);

в) незначительность создаваемого гидростатического давления вследствие малой удельной плотности пара по сравнению с плотностью воды.

Неуклонно проводимая в нашей стране ориентация на более эко­номичные теплофикационные системы теплоснабжения и указанные положительные свойства водяных систем способствуют их широкому применению в жилищно-коммунальном хозяйстве городов и поселков. В меньшей степени водяные системы применяются в промышленности, где более ²/₃ всей потребности в тепле удовлетворяются паром. Так как промышленное теплопотребление составляет около ²/₃ всего теплопо­требления страны, доля пара в покрытии общего расхода тепла оста­ется еще очень значительной.

На долю централизованного теплоснабжения в настоящее время приходится более 80% теплоты, потребляемой промышленностью и коммунально–бытовым сектором.