CC BY
303УДК 62
Е.С. Гонина
РАСЧЁТ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ТЕПЛОВОГО ПУНКТА
В работе проводится обоснование и расчёт индивидуального теплового пункта в целях модернизации системы теплоснабжения в части перехода с центрального отопления на индивидуальные тепловые пункты.
Ключевые слова: центральное отопление, индивидуальный тепловой пункт, ИТП, теплоснабжение, модернизация.
Сегодня с ростом стоимости энергоносителей и приватизацией жилья стал актуальным переход от ЦТП к ИТП. Это дает возможность отказаться от распределительных сетей ГВ, снизить потери тепла при транспортировке и расход электроэнергии на перекачку горячей воды потребителям. Переход на систему теплоснабжения с ИТП целесообразен и для нового строительства, и для существующих систем теплоснабжения, в которых необходимо заменять внутриквартальные сети и оборудование ЦТП вследствие высокого износа.
Несмотря на то, что Правительства Москвы был принят ряд постановлений и распоряжений, даны указания в МГСН 2.01-99 и СНиП «Тепловые сети», по-прежнему ряд организаций продолжает строительство ЦТП и реконструкцию существующих [10].
Для осуществления модернизации ЦТП в настоящее время разработано ряд принципов, состоящих в следующем. ИТП должно включать только следующие элементы [22]:
- водонагреватели горячего водоснабжения;
- устройства для осуществления преобразования параметров теплоносителя для систем отопления;
- насосы, создающие циркуляцию в системах отопления и горячего водоснабжения;
- приборы автоматического регулирования и контроля подачи тепла;
- однопоточный теплосчетчик.
В качестве водонагревателей горячего водоснабжения должны использоваться пластинчатые, паяные теплообменники, с объединением двух ступеней в один моноблок. Циркуляционные насосы для систем отопления и горячего водоснабжения устанавливаются без резерва, регулирующие клапаны - без перемычки [22].
К выбору схемы ИТП предъявляется ряд требований. В соответствии с действующими нормами устройство ИТП обязательно в каждом здании независимо от наличия центрального теплового пункта. Если есть ЦТП, то в индивидуальном тепловом пункте реализуются только те функции, которые необходимы для присоединения теплопотребляющих систем здания и не предусмотрены в ЦТП [7, 17].
Оборудование ЦТП должно обеспечить требуемые параметры теплоносителя (расход, давление, температуру), их контроль и регулирование для всех присоединенных к нему систем теплопотребления. Присоединение систем теплопотребления должно выполняться с максимально возможным использованием вторичных тепловых ресурсов от других систем теплопотребления.
Присоединение систем потребления теплоты необходимо выполнять с учетом гидравлического режима работы тепловых сетей (пьезометрического графика) и графика изменения температуры теплоносителя в зависимости от изменения температуры наружного воздуха.
Системы отопления зданий следует присоединять к тепловым сетям [7, 17]:
- непосредственно при совпадении гидравлического и температурного режимов тепловой сети и местной системы, должно выполняться условие невскипаемости перегретой воды при динамическом и статическом режимах системы;
- через элеватор, если требуется снизить температуру теплоносителя в системе отопления, и располагаемом напоре перед элеватором, достаточном для его работы;
- через смесительные насосы, если требуется снизить температуру теплоносителя в системе отопления, и располагаемом напоре, недостаточном для работы элеватора, при осуществлении автоматического регулирования системы.
© Гонина Е.С., 2021.
Научный руководитель: Стариков Альберт Николаевич - доцент кафедры ТГВиГ, Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых, Россия.
Используемые средства автоматизации и контроля должны обеспечивать работу тепловых пунктов без постоянного обслуживающего персонала (с пребыванием персонала не более 50% рабочего времени).
Автоматизация тепловых пунктов предназначена для [5]:
- поддержания заданной температуры воды, которая поступает в систему горячего водоснабжения;
- регулирования подачи теплоты в системы отопления в зависимости от изменения параметров наружного воздуха для поддержания заданной температуры воздуха в отапливаемых помещениях;
- ограничения максимального расхода воды из тепловой сети на тепловой пункт прикрытием клапана регулятора расхода;
- поддержания требуемого перепада давлений воды в подающем и обратном трубопроводах систем отопления в закрытых системах теплоснабжения при отсутствии регуляторов расхода теплоты на отопление, на перемычке между обратным и подающим трубопроводами тепловой сети;
- включения и выключения подпиточных устройств для поддержания статического давления в системах теплопотребления при их независимом присоединении;
- защиты систем теплопотребления от повышения давления или температуры воды в них, при возможности превышения допустимых параметров;
- поддержания заданного давления воды в системе горячего водоснабжения;
- включения и выключения циркуляционных насосов;
- блокировки включения резервного насоса при отключении рабочего;
- защиты системы отопления от опорожнения;
- включения и выключения дренажных насосов в подземных тепловых пунктах по заданным уровням воды в дренажном приямке.
Установка системы автоматического регулирования системы отопления в индивидуальном тепловом пункте необходима исходя из курса на энергосбережение и энергоэффективность, а также растущие цены на тепловую энергию.
Эффекты от внедрения ИТП [6]:
1. Экономические:
- ликвидируются весенне-осенние перетопы зданий, экономия составляет до 30%;
- автоматически снижается потребление системой отопления здания тепловой энергии;
- при выполнении гидравлической наладки системы отопления выравниваются температуры в различных помещениях дома (экономия до 12%).
2. Качественные:
- обеспечивается стабильная комфортная температура воздуха во всех помещениях дома;
- обеспечивается стабильная температура горячей воды.
Схема ИТП разработана для дома культуры и выполнена в соответствии с действующими строительными нормами и правилами. Источником теплоснабжения здания дома культуры является индивидуальный тепловой пункт, в котором присоединение систем теплопотребления к тепловым сетям от районной котельной выполнено по 4-х трубной закрытой зависимой схеме. На вводе установлен узел учета тепловой энергии.
Первичным теплоносителем является высокотемпературная вода с параметрами 150-70 0С согласно качественного регулирования по отопительному-бытовому графику, давление в подающей магистрали Р1 = 7,5 кгс/см2, давление в обратной магистрали Р2 = 5,5 кгс/см2. Располагаемый напор на вводе - Н = 20,0м вод. ст. Расчетные параметры температуры вторичного теплоносителя в системе отопления - 95-70 0С.
В ИТП предусмотрено размещение арматуры и приборов контроля, которые позволяют осуществлять распределение расхода теплоносителя по теплопотребляющим системам и организовать коммерческий учёт потребляемой тепловой энергии.
ИТП разработан для присоединения систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения. Общая нагрузка на ИТП составляет 1,45 Гкал/ч. Для покрытия требуемых тепловых нагрузок потребителей составлена и рассчитана тепловая схема ИТП, выбрано основное и вспомогательное оборудование.
Теплоснабжение дома культуры осуществляется по двум трубопроводам, диаметр которых равен 32мм. Система теплоснабжения - водяная двухтрубная. Схема присоединения систем отопления и вентиляции - независимая. Схема присоединения ГВС - открытая с регулятором температуры.
Максимальный расход воды на отопление [7, 17]:
Сот=-—-= ---= 0,58 т/ч, (1)
и1 (£„-£о)1,163 (150-70)1,163 4 '
где рот - максимальный расход теплоты на отопление, МВт;
^ - температура в подающем трубопроводе, ^ = 150 0С;
Ъ - температура в обратном трубопроводе, ^ = 150 0С;
Аналогично определяем расходы воды на вентиляцию и горячее водоснабжение [7, 17]:
Св =
19,7
Г —
(t„-t0)1,163
Фгвс
(150-70)1,163 _ 10,12
(t„-t0)1,163 (65-5)1,163
■ = 0,21 т/ч.
■ = 0,14 т/ч.
(2) (3)
Общий максимальный (расчетный) расход сетевой воды: 0,58 + 0,21 + 0,14 = 0,93 т/ч. Индивидуальный тепловой пункт выбираем с независимым присоединением системы отопления и системы вентиляции (рисунок 1).
Рис. 1. Схема индивидуального теплового пункта
Q
в
Для присоединения систем отопления и вентиляции к тепловым сетям используется независимая схема с использованием пластинчатого теплообменника. Во вторичном контуре циркуляция теплоносителя осуществляется с помощью циркуляционного насоса, который устанавливается на обратном трубопроводе. В комплекте два насоса - один рабочий, второй резервный. Предохранительные устройства служат для предотвращения опасности повреждения оборудования в случае возникновения аварийных ситуациях. В ИТП устанавливается разборный пластинчатый теплообменник марки СВН18-29Н, в нем 29 пластин фирмы «ALFA-LAVAL». После теплообменника отопления температура теплоносителя соответствует температурному графику 90/70 оС.
Подача воды в систему горячего водоснабжения производится непосредственно из тепловой сети (открытая система), для этого в системе устанавливается двухходовой регулирующий клапан. Давление, которое необходимо для ГВС, поддерживается клапаном понижения давления D 06 F-3/4"B фирмы Honeywell.
Циркуляции в системе отопления здания создается сдвоенным насосом марки Magna 25-100 фирмы «Грундфос», один - рабочий и один - резервный. При выборе насоса циркуляции отопления учитывались потери давления в системе отопления потребителей; в теплотрассе до потребителей; в трубопроводах обвязки оборудования и на теплообменнике отопления.
Заполнение и подпитка системы отопления здания производится через автоматическую линию подпитки из обратного трубопровода наружных тепловых сетей. В нее входит соленоидный вентиль EV220B (032U453031) (фирма «Данфосс»); клапан обратный типа 065В8225 (фирма «Данфосс») и запорно-регули-рующая арматура.
Для компенсации температурного расширения теплоносителя и минимальных утечек установлен расширительный бак NG 80 (фирма «REFLEX»). Чтобы предотвращать превышение допустимого давления в системе отопления, применяется предохранительный клапан типа 065В8228 (фирма «Данфосс»), который монтируется на обратном трубопроводе системы отопления и срабатывает при достижении давления 1,8 МПа. Для снижения давления в подающем трубопроводе наружной теплосети в случае использования зависимой схемы подключения ГВС устанавливается дроссельная шайба.
Для контроля использования теплоносителя на подающий трубопровод устанавливается регулирующий клапан УВ2 с электроприводом AMV 33 на подающем трубопроводе наружной теплосети. Для того, чтобы снижать давление в системе ГВС до нормативного значения, применен клапан понижения давления D 06 F-3/4"B (фирма «Honeywell»).
Характеристики подобранного оборудования представлены в таблице 1.
Таблица 1
Характеристики подобранного оборудования_
Характеристики ГВС Отопление и вентиляция
Теплообменник Нет теплообменника СВН18-29Н
Мощность теплообменника, кВт - 73,7
Контур - первичный вторичный
Потери давления, кПа - 0,79 2,4
Расчетное давление, МПа - 1,6
Расчетная температура, 0С - 150 1 150
Регулирующий клапан VB2 VB2
Расход, м3/ч 0,145 0,79
Потери давления, кПа 34 25
Циркуляционный насос Magna25-100
Подача, м3/ч 2.4
Напор, кПа 88,4
Резервный насос Magna25-100
Подача, м3/ч 2.4
Напор, кПа 88,4
Комплексный учет эффектов позволяет сделать проекты установки ИТП окупаемыми. Возможно поэтапное внедрение ИТП с простейшей регулировкой потребления на первом этапе и постепенным расширением проекта за счет полученной экономии.
Библиографический список
1.Блочные индивидуальные тепловые пункты БИТП: альбом модулей серийного производства [Электронный ресурс]. - URL: http://www.teplocom.msk.ru/data/support/docs/Catalogue_BITP.pdf
2.Будущее российского теплоснабжения создается в Подмосковье [Электронный ресурс]. - URL: http://portal-energo.ru/articles/details/id/869
3.Варфоломеев Ю.М. Отопление и тепловые сети: Учебник / Ю.М. Варфоломеев, О.Я. Кокорин. - М.: ИНФРА-М, 2006. - 480 с.
4.Вафин Д.Б. Теплоснабжение и тепловые сети: учебное пособие / Д.Б. Вафин. - Нижнекамск: Нижнекамский химико-технологический институт (филиал) ФГБОУ ВПО «КНИТУ», 2014. - 228 с.
5.Дегтяренко А.В. Теплоснабжение : учеб. пособие / А.В. Дегтяренко. - Томск : Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2010. - 185 с.
6.Ильин В.К. Сравнительные варианты модернизации ЦТП на примере конкретного объекта [Электронный ресурс]. - URL: https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=3890
7.Ионин А.А. Теплоснабжение: учебник / А.А. Ионин, Б.М. Хлыбов, В.Н. Братенков, Е.Н. Терлецкая. - М.: ЭКОЛИТ, 2011. - 336 с.
8.Кулемина Э.Ф. Перевод потребителей г. Ижевска на индивидуальные тепловые пункты [Электронный ресурс]. - URL: https://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=4117
9.Ливчак В.И., Письман С.И. Оптимальная степень централизации тепловых пунктов в закрытых системах централизованного теплоснабжения // Водоснабжение и сантехника, № 8, 1975 - С. 10-15.
10.Ливчак В.И. К вопросу об усилении роли ИТП в реализации стратегии энергосбережения // Энергосбережение, № 7, 1996. - С. 1-2.
11.Лукашов А.И. Эффективные решения для энергетики Московской области [Электронный ресурс]. - URL: https://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=3433
12.Модернизация тепловых пунктов [Электронный ресурс]. - URL: https://docviewer.yandex.ru/view/0/
13.Постановление Правительства РФ от 22.02.2012 г. №»154 «О требованиях к схемам теплоснабжения, порядку их разработки и утверждения»
14.Постановление Правительства РФ от 18.11.2013 г. №1034 «О коммерческом учете тепловой энергии, теплоносителя»
15.Правительство Московской области [Электронный ресурс]. - URL: https://mosreg.ru/
16.Распоряжение Комитета по ценам и тарифам Московской области от 01.12.2020 № 215 -Р «Об установлении тарифов на тепловую энергию на 2020 год»
17.Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: учеб. для вузов / Е.Я. Соколов. - М.: МЭИ, 2001. - 472 с.
18.СП 41-101-95 Проектирование тепловых пунктов
19.СП 124.13330.2012 Тепловые сети. Актуализированная редакция СНиП 41-02-2003
20.Теплосчетчики ТСК7. Руководство по эксплуатации РБЯК.400880.037 РЭ
21.Технологические схемы систем теплофикации, теплоснабжения и отопления [Электронный ресурс]. - URL: https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=3766
22.ТСН 23-304-99 г. Москвы (МГСН 2.01-99) Энергосбережение в зданиях. Нормативы по теплозащите и теп-ловодоэлектроснабжению
23. Федеральный закон «О теплоснабжении» от 27 июля 2010 года №190-ФЗ (ред. от 29.12.2014 №485-ФЗ)
24. Федеральный закон «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» от 23 ноября 2009 года №261 -ФЗ (ред. от 29.12.2014 №466-ФЗ)
25.Шарапов В.И. Регулирование нагрузки систем теплоснабжения / В.И. Шарапов, П.В. Ротов. - М.: Изд-во «Новости теплоснабжения», 2007. - 208 с.
Шилкин Н.В. Экономические аспекты внедрения индивидуальных тепловых пунктов [Электронный ресурс]. -URL: https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=3582
ГОНИНА ЕВГЕНИЯ СЕРГЕЕВНА - магистрант, Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых, Россия.
