Приборный учет энергоресурсов: теплоснабжение, приборы контроля

Приборный учет потребления
энергоресурсов и воды
Источники генерации тепла.
Системы теплоснабжения.
Тепловое потребление.
приборы Приборы контроля давления, расхода и температуры
теплоносителя.
План занятия
• Тема занятий: Приборный учет потребления энергоресурсов
• Цель занятий:
- получить теоретические знания в области учета энергоресурсов
- ознакомиться с источниками генерации тепла и с типами систем
теплоснабжения
- изучить приборы контроля давления, расхода и температуры
теплоносителей.
Общие положения и классификация систем теплоснабжения
-Теплоснабжение
- Система теплоснабжения
- Источник тепловой энергии
- Теплопотребляющая установка
- Тепловая сеть
Системы теплоснабжения
Централизованные (ТЭЦ, котельные)
- подготовка теплоносителя
- транспорт теплоносителя
- использование теплоносителя
-групповые
- районные
- городские
- межгородские
Децентрализованные, печи, мини котлы
- подготовка теплоносителя
- использование теплоносителя
- индивидуальные
- местные
Теплоснабжение – это обеспечение потребителей тепловой энергией и
теплоносителем.
Система теплоснабжения - совокупность источников тепловой энергии и
теплопотребляющих установок, технологически соединенных тепловыми
сетями.
Источник тепловой энергии - устройство, предназначенное для производства
тепловой энергии (ТЭЦ, котельные);
Теплопотребляющая установка - устройство, предназначенное для
использования тепловой энергии, теплоносителя для нужд потребителя
тепловой энергии (система отопления, система вентиляции);
Тепловая сеть - совокупность устройств (включая центральные тепловые
пункты, насосные станции), предназначенные для передачи тепловой энергии,
теплоносителя от источников тепловой энергии до теплопотребляющих
установок.
Источники тепловой энергии
Для централизованного теплоснабжения используются
два типа источников тепла: ТЭЦ и районные котельные.
На ТЭЦ осуществляется комбинированная выработка
тепловой и электрической энергии.
Комбинированная выработка тепловой и электрической
энергии называется когенерацией.
При
раздельном
способе
тепловая
энергия
вырабатывается в котельных, а электрическая может быть
получена по ЛЭП (линиям электропередач) от КЭС
(конденсационных
электростанций),
ТЭЦ
(теплоэлектрцентралей) или от иных источников.
ТЕПЛОВЫЕ СЕТИ И ТЕПЛОНОСИТЕЛИ
Источниками
теплоты
в
централизованных
системах
теплоснабжения являются ТЭЦ или крупные котельные. Полученная в
источнике теплоты тепловая энергия передается потребителям по
теплосетям посредством теплоносителя (пара или воды).
Тепловые сети подразделяются на:
магистральные
распределительные
квартальные
и ответвления от магистральных и распределительных
тепловых сетей к отдельным зданиям и сооружениям.
Разделение тепловых сетей устанавливается проектом или
эксплуатационной организацией.
2
В зависимости от организации движения теплоносителя
системы теплоснабжения могут быть
замкнутыми
разомкнутыми
полузамкнутыми
В замкнутых системах потребитель использует часть
теплоты содержащейся в теплоносителе, а сам теплоноситель
с оставшейся теплотой возвращается к источнику.
В полузамкнутых системах у потребителя используется
также и часть теплоносителя.
В разомкнутых системах теплоноситель и теплота
полностью используются у потребителей.
2
В тепловых пунктах происходит переход теплоты из
теплосетей в местные системы теплопотребления. Там
осуществляется местное регулирование и контроль за работой
местных систем теплопотребления. При необходимости
изменяются параметры теплоносителя, осуществляется
приготовление горячей воды для ГВС и др.
В централизованных системах в качестве теплоносителя
используется вода и водяной пар. В соответствии с этим
существуют водяные и паровые системы теплоснабжения.
2
ВОДЯНЫЕ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
В зависимости от числа теплопроводов водяные системы
могут
быть
однотрубными,
двухтрубными,
трехи
четырехтрубными, а также комбинированными.
Однотрубные (разомкнутые) системы теплоснабжения
Наиболее
экономичными
являются
однотрубные
(разомкнутые) системы (рис. 2.1 ). Но они целесообразны
тогда, когда среднечасовой расход теплоносителя на нужды
отопления и вентиляции совпадает со среднечасовым
расходом на ГВС. В этом случае, отработавший в системах
теплопотребления
теплоноситель
может
полностью
использоваться на нужды горячего водоснабжения.
2
2
Теплоноситель от
источника тепла ИТ поступает в
тепловой пункт, где происходит его распределение в систему
вентиляции ВЕ, систему отопления ОТ (в системах ВЕ и ОТ
происходит передача тепла и нагрев помещений здания) и на
горячее водоснабжение ГВС, та часть теплоносителя что не
использовалась поступает в бак-аккумулятор горячей воды А.
Однако в большинстве районов России (кроме самых
южных) расход сетевой воды на отопление и вентиляцию
значительно больше расхода на горячее водоснабжение. А
сливать в дренаж недоиспользованную в системах ГВС
сетевую воду очень неэкономично.
2
Двухтрубные открытые (полузамкнутые)
системы теплоснабжения
Двухтрубные
открытые
(полузамкнутые)
системы
теплоснабжения в таких системах (рис. 2.2) у потребителей
кроме теплоты используется часть теплоносителя (например,
на ГВС).
Теплоноситель от
источника тепла ИТ поступает в
тепловой пункт, где происходит его распределение в систему
вентиляции ВЕ, систему отопления ОТ (в системах ВЕ и ОТ
происходит передача тепла и нагрев помещений здания) и на
горячее водоснабжение ГВС, та часть теплоносителя что не
использовалась по обратному трубопроводу возвращается к
источнику теплоты.
2
Не использованный
теплоноситель
2
Закрытая (замкнутая) система
теплоснабжения
В закрытых (замкнутых) системах (см. рис. 2.3) у
потребителей
используется
лишь
теплота,
а
весь
теплоноситель
возвращается к источнику теплоты.
Теплоноситель от
источника тепла ИТ поступает в
тепловой пункт, где происходит его распределение в систему
вентиляции ВЕ, систему отопления ОТ (в системах ВЕ и ОТ
происходит передача тепла и нагрев помещений здания) и в
систему горячего водоснабжения где теплоноситель через
теплообменник нагревает холодную воду, далее по обратному
трубопроводу теплоноситель полностью возвращается к
источнику теплоты.
2
Теплоноситель
Холодная вода
2
Трехтрубные водяные системы теплоснабжения
Трехтрубные водяные системы (рис. 2.5) находят
применение в промышленных системах теплоснабжения при
наличии технологических нужд.
Такие системы имеют два подающих трубопровода. По
одному из них вода с постоянной температурой подается к
технологическим аппаратам (ТН) и теплообменникам ГВС, по
другому с переменной температурой идет на нужды отопления и вентиляции.
Охлажденная вода от всех систем возвращается по
общему трубопроводу к источнику теплоты.
2
2
Четырехтрубная водяная система теплоснабжения
от котельной
В таких системах (рис. 2.6) вода и для систем отопления и
вентиляции и для местных систем ГВС подается потребителям
по отдельному подающему трубопроводу. Циркуляционный
расход,
необходимый
для
обеспечения
требуемой
температуры горячей воды возвращается к источнику по
отдельному (циркуляционному) трубопроводу. Для систем
отопления и вентиляции используются свои два трубопровода
- подающий и обратный.
2
2
ДВУХТРУБНЫЕ ВОДЯНЫЕ СИСТЕМЫ
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ (закрытые и открытые)
Двухтрубные водяные системы теплоснабжения в зависимости
от приме-няемых схем систем ГВС разделяются на закрытые и
открытые.
Открытая система теплоснабжения – это система, в которой
горячая вода нагревается в ТЭЦ, ГРЭС, котельной и отбирается из
тех же труб, по которым течет вода к отопительным приборам:
регистрам стальным, конвекторам и радиаторам.
Закрытая система теплоснабжения – система, в которой
горячая вода подготавливается уже на объекте теплопотребления
(многоквартирное здание, бизнес-центр или производственное
помещение) из холодной воды при помощи теплообменников.
2
Рис.1. Отличие закрытой и открытой систем теплоснабжения
На рисунке 1 и слева, и справа – системы теплоснабжения, но в открытой (справа)
видно, что вода на ГВС и вода в приборы отопления идет одна и таже. При этом
обе системы теплоснабжения имеют свои достоинства и недостатки.
2
В закрытых системах теплоснабжения теплоноситель нигде не расходуется, а лишь
циркулирует между источником тепла и местными системами теплопотребления – это
значит, что такие системы закрыты по отношению к атмосфере.
Основное преимущество открытых систем по сравнению с закрытыми системами –
отсутствие в тепловых пунктах дорогостоящих теплообменников для ГВС при наличии
более дешевых смесительных устройств.
Основной недостаток открытых систем – необходимость иметь на источнике тепла
более мощную, чем в закрытых системах химводоподготовку подпиточной воды.
И как следствие Наличие в горячей воде вредных химических примесей: могут
сушить кожу, вызывать раздражения, горячая вода не является питьевой по качеству;
Высокая стоимость приготовления воды в централизованных условиях;
От горячей воды периодически исходит неприятный запах;
Вода периодически имеет оранжевый оттенок из-за ржавчины;
Необходимо платить за более дорогую химически-обессоленную воду;
При неправильной эксплуатации системы возможно кратковременное течение из
водоразборных кранов воды более 100 градусов, что может приводить к ожогам.
С 2022 года открытая система теплоснабжения ЗАПРЕЩЕНА на территории РФ.
Переход с открытой на закрытую систему обязателен для МКД (многоквартирных домов) и
организаций любого вида собственности.
2
ПРИСОЕДИНЕНИЕ МЕСТНЫХ СИСТЕМ
ТЕПЛОПОТРЕБЛЕНИЯ К
ВОДЯНЫМ ТЕПЛОВЫМ СЕТЯМ
Переход теплоты из тепловых сетей в местные системы
теплопотребления может проходить без снижения температуры
теплоносителя или со снижением.
Без снижения температуры теплоносителя выполняют присоединение
систем вентиляции и систем отопления многих производственных зданий.
Со снижением температуры теплоносителя выполняют присоединение
систем отопления жилых и общественных зданий, систем ГВС.
Максимальная температура воды в системах теплоснабжения обычно
150оС, но в неко- торых системах она достигает 180 – 190оС.
В системах отопления жилых и общественных зданиях максимальная
температура воды не должна превышать 95 – 105оС, в системах ГВС
75оС.
2
Для снижения потенциала теплоты, передаваемой в
местные
системы,
применяются
теплообменники
и
смесительные устройства (элеваторы и насосы).
Присоединение
систем
отопления
и
систем
вентиляции
к
теплосетям
непосредственно
без
теплообменников называется зависимым см. рис.
При
температуре
теплоносителя
в
подающем
трубопроводе до 95 ºС он может быть направлен
непосредственно в отопительные приборы. Если же
температура выше и достигает 105 ºС, то на вводе в дом
устанавливается смесительный элеваторный узел, чьей
задачей является воду, поступающую из радиаторов,
подмешивать в горячий теплоноситель с целью понижения его
температуры.
2
2
Независимая схема теплоснабжения
Системы отопления и вентиляции потребителей при отсутствии особых условий
(см. ниже) должны присоединяться к двухтрубным водяным тепловым сетям
непосредственно по зависимой схеме присоединения.
По независимой схеме, предусматривающей установку в тепловых пунктах
теплообменников.
В настоящее время при устройстве новых котельных стала чаще применяться
независимая схема присоединения системы отопления. В ней имеют место
основной и дополнительный контур циркуляции, гидравлически разделенные
теплообменником. То есть теплоноситель от котельной или ТЭЦ идет до
центрального теплового пункта, где попадает в теплообменник, это и есть главный
контур. Дополнительный контур – это система отопления дома, теплоноситель в
нем циркулирует через этот же теплообменник, получая тепло от сетевой воды из
котельной. Схема работы независимой системы показана на рисунке:
2
2
А как же быть с централизованной подачей горячей воды, ведь теперь брать ее из
магистрали нельзя, там слишком высокая температура (от 105 до 150 ºС)? Все просто:
независимая схема подключения допускает установку любого количества пластинчатых
теплообменников, присоединенных к магистральным трубопроводам. Один будет обеспечивать
теплом отопительную систему дома, а второй может готовить воду для хозяйственных нужд.
Чтобы горячая вода поступала всегда одинаковой температуры, контур ГВС делается
замкнутым с организацией автоматической подпитки в обратном трубопроводе. В
многоквартирных домах циркуляционную обратную линию ГВС можно увидеть в ванной
комнате, к ней подсоединяются полотенцесушители.
Очевидно, что эксплуатация независимой системы отопления имеет массу преимуществ:
домашний контур отопления не зависит от качества внешнего теплоносителя, состояния
магистральных сетей и перепадов давления. Вся нагрузка ложится на пластинчатый
теплообменник;
есть
возможность регулировать
температуру
в
помещениях
с
помощью
термостатических вентилей;
теплоноситель в малом контуре можно отфильтровать и очистить от солей, главное,
чтобы трубы были в хорошем состоянии;
в системе ГВС будет вода питьевого качества, поступающая в дом по водопроводной
магистрали.
2
2
ТЕПЛОВЫЕ ПУНКТЫ
НАЗНАЧЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПУНКТОВ
«Тепловой пункт» - совокупность устройств, предназначенных для
присоединения к тепловым сетям систем отопления, вентиляции,
кондиционирования
воздуха,
горячего
водоснабжения
и
технологических теплоиспользующих установок промышленных и
сельскохозяйственных предприятий, жилых и общественных зданий.
Тепловые пункты подразделяются на:
- индивидуальные тепловые пункты (ИТП) – для присоединения
систем
отопления,
вентиляции,
горячего
водоснабжения
и
технологических теплоиспользующих установок одного здания или его
части;
2
- центральные тепловые пункты (ЦТП) – для
присоединения
систем
отопления,
вентиляции,
горячего
водоснабжения
и
технологических
теплоиспользующих установок для двух и более
зданий.
В крупных системах теплоснабжения могут
применяться также районные тепловые пункты (РТП)
в которых происходит передача теплоты из
магистральных тепловых сетей в распределительные.
2
В тепловых пунктах предусматривается размещение оборудования,
арматуры, приборов контроля, управления и автоматизации,
посредством которых может осуществляться:
1.преобразование вида теплоносителя или его параметров;
2.контроль параметров теплоносителя;
3.регулирование расхода теплоносителя и распределение его по
системам потребления теплоты;
4.отключение систем потребления теплоты;
5.защита местных систем от повышения параметров
теплоносителя;
6.заполнение и подпитка систем потребления теплоты;
7.учет тепловых потоков и расходов теплоносителя и конденсата;
8.сбор, охлаждение, возврат конденсата и контроль его качества;
9.аккумулирование теплоты;
10.водоподготовка для систем горячего водоснабжения.
2
Автоматизация тепловых пунктов
Тепловые пункты должны быть оснащены средствами
автоматизации, приборами теплотехнического контроля,
учета и регулирования, которые устанавливаются по месту
или на щите управления.
Средства
автоматизации
и
контроля
должны
обеспечивать работу тепловых пунктов без постоянного
обслуживающего персонала (с пребыванием персонала не
более 50 % рабочего времени).
2
Автоматизация тепловых пунктов должна обеспечивать:
- регулирование расхода теплоты в системе отопления и ограничение
максимального расхода сетевой воды у потребителя;
- заданную температуру воды в системе горячего водоснабжения;
поддержание статического давления в системах потребления теплоты при их
независимом присоединении;
- заданное давление в обратном трубопроводе или требуемый перепад
давлений воды в подающем и обратном трубопроводах тепловых сетей;
- защиту систем потребления теплоты от повышенного давления или
темпе- ратуры воды в случае возникновения опасности превышения
допустимых предельных параметров;
- включение резервного насоса при отключении рабочего;
- прекращение подачи воды в бак-аккумулятор при достижении верхнего
уровня воды в баке и разбора воды из бака при достижении нижнего уровня;
- защиту системы отопления от опорожнения.
2
Тепловой пункт при закрытой системе теплоснабжения и
зависимом присоединении системы отопления к тепловой
сети
По функциональному назначению тепловой пункт
можно разделить на отдельные узлы (рис. 1), связанные
между собой трубопроводами и имеющие обособленные
или, в отдельных случаях, общие средства автоматического
управления:
2
Рис.1 Технологическая схема автоматизированного теплового пункта при закрытой системе теплоснабжения и зависимом
2
присоединении системы отопления к тепловой сети
I — узел ввода тепловой сети;
II — узел учета теплопотребления;
III — узел согласования давлений (в тепловой сети и
системах теплопотребления);
IV — узел присоединения систем вентиляции;
V — узел присоединения системы ГВС;
VI — узел присоединения систем отопления.
2
Узел ввода (I)
Предназначен для ввода и вывода теплоносителя в тепловом пункте. Узел ввода
оснащается: стальной запорной приварной или фланцевой арматурой с целью
перекрытия доступа теплоносителя в тепловой пункт в случае например
ремонтных работ; сетчатыми фильтрами для очистки теплоносителя. Применение
сетчатых фильтров не исключает установки до них (по ходу движения
теплоносителя) абонентского грязевика для защиты сетки фильтра от повреждений
крупными твердыми включениями.
Узел учета теплопотребления (II)
Узел учета теплопотребления (далее — «узел учета») предназначен для
коммерческого учета тепловой энергии теплоносителя.
В качестве приборов учета используются теплосчетчики, которые предназначены
для вычисления потребляемой тепловой энергии систем теплоснабжения.
В комплект теплосчетчика входят: тепловычислитель; расходомеры теплоносителя;
термопреобразователи сопротивления (температурные датчики) с гильзами для их
установки, датчики давления. На основе показаний расходомеров и
термопреобразователей тепловычислитель рассчитывает величину фактического
теплопотребления.
2
Узел согласования давлений (III)
Узел согласования давлений предназначен для обеспечения работы
всех элементов теплового пункта, систем теплопотребления, а также
тепловых сетей в стабильном и безаварийном гидравлическом режиме.
Оборудование узла позволяет:
- поддерживать постоянные перепады давлений теплоносителя на
исполнительных механизмах регулирующих устройств систем
теплопотребления;
- обеспечивать давление теплоносителя в трубопроводах в пределах,
допустимых для элементов систем и самого теплового пункта;
- гарантировать заполнение систем теплоносителем и защищать их от
опорожнения;
- обеспечивать невскипание перегретого теплоносителя в верхних
точках систем теплопотребления;
- при необходимости ограничивать предельный расход теплоносителя.
2
Узел присоединения систем вентиляции (IV)
Предназначен для подачи в систему вентиляции
горячего теплоносителя с целью подогрева холодного
воздуха который подается в систему вентиляции .
Воздух проходит через калорифер куда подается
теплоноситель
и подогревается, после чего
охлажденный
теплоноситель
возвращается
в
обратный поток теплового пункта.
2
Узел присоединения системы ГВС (V)
Предназначен для подогрева и подачи горячей воды к потребителю.
При закрытой системе теплоснабжения нагрев водопроводной воды
для
ГВС
производится,
как
правило,
в
пластинчатых
водоподогревателях.
Водоподогреватели могут присоединяться к системе теплоснабжения
по одноступенчатой параллельной или двухступенчатой смешанной
схеме. При двухступенчатой схеме смотрим Рис.1 в холодный период
года водопроводная вода сначала подогревается обратным
теплоносителем после системы отопления в первой ступени, а затем
доводится до требуемой температуры во второй ступени первичным
теплоносителем из тепловой сети. В теплый период года
водопроводная вода нагревается только за счет сетевого
теплоносителя, который в это время проходит последовательно через
обе ступени водоподогревателя.
2
Узел присоединения системы отопления (VI)
Предназначен для обеспечения системы отопления теплом.
Автоматизированные системы отопления могут присоединяться к
тепловой сети как по зависимой, так и по независимой схеме (через
водоподогреватели).
Зависимая схема присоединения системы отопления – самая
распространенная в России смотрим Рис.1. Зависимая схема не
требует использования дорогого тепломеханического оборудования.
Главным ее элементом является насос, который необходим при
автоматизации узла, а также при применении радиаторных
терморегуляторов в системе отопления.
2
Принцип работы технологической схемы автоматизированного теплового
пункта при закрытой системе теплоснабжения и зависимом присоединении
системы отопления к тепловой сети.
Теплоноситель из тепловой сети поступает на узел ввода 1 где
происходит процесс его предварительной очистки в грязевике и сетчатом
фильтре, после чего теплоноситель попадает
в узел учета тепло
потребления 2 расходомером , термопарой, и манометром снимаются
основные характеристики (расход, температура, давление) на прямом и
обратных потоках и подаются в тепловычислитель где происходит учет
величины фактического теплопотребления.
После теплоноситель поступает на узел присоединения систем
вентиляции 4 с целью подогрева воздуха который подается в систему
вентиляции в холодное время года. Далее теплоноситель направляется в
узел согласования давлений 3 где с помощью регулятора давления
поддерживаются постоянные перепады давлений теплоносителя.
2
После чего теплоноситель поступает на
узел
присоединения системы ГВС 5 где разделяется на два потока:
- часть
теплоносителя
попадает
в
пластинчатый
водонагреватель второй ступени где подогревает воду
поступающую с водоканала до 75 С, после того как
теплоноситель отдаст свое тепло он возвращается в
обратный поток, в обратном потоке стоит водонагреватель
первой ступени для предварительного подогрева холодной
воды обратным потоком. Нагретая вода направляется к
потребителю, а часть неиспользованной воды циркулирует
по контуру через насос (желтая линия рис.1);
2
- вторая часть теплоносителя направляется в узел присоединения
системы отопления 6 откуда попадает в систему отопления здания
отдает свое тепло и возвращается обратным потоком в
циркуляционный насос, насос предназначен для обеспечения
дополнительной циркуляции теплоносителя и для повышения
давления перед обратным клапаном с целью того что бы он открылся в
случае необходимости подмешивания обратного более холодного
потока к прямому для регулирования температуры теплоносителя на
входе в систему отопления в пределах от 30 до 90 С. Значения
температуры теплоносителя зависит от температуры наружного
воздуха.
После циркуляционного насоса теплоноситель поступает на
регулирующий клапан который предназначен для регулирования
расхода теплоносителя поступающего обратно в тепловую сеть и как
следствие регулирования расхода теплоносителя прямого потока.
2
Далее обратный поток теплоносителя проходит узлы 3, 4, 2, 1.
Тепловой пункт при открытой системе теплоснабжения и
независимом присоединении системы отопления к тепловой сети
По функциональному назначению тепловой пункт можно
разделить на отдельные узлы (рис. 2), связанные между собой
трубопроводами и имеющие обособленные или, в отдельных случаях,
общие средства автоматического управления:
I — узел ввода тепловой сети;
II — узел учета теплопотребления;
III — узел согласования давлений (в тепловой сети и системах
теплопотребления);
V — узел присоединения системы ГВС;
VI — узел присоединения систем отопления;
VII — узел подпитки независимо присоединенных к тепловой сети
систем теплопотребления (отопления, вентиляции).
2
Рис. 2 – Технологическая схема автоматизированного теплового пункта при открытой
системе теплоснабжения и независимом присоединении системы отопления к
тепловой
сети
2
Узел ввода (I)
Предназначен для ввода и вывода теплоносителя в тепловом пункте. Узел ввода
оснащается: стальной запорной приварной или фланцевой арматурой с целью
перекрытия доступа теплоносителя в тепловой пункт в случае например
ремонтных работ; сетчатыми фильтрами для очистки теплоносителя. Применение
сетчатых фильтров не исключает установки до них (по ходу движения
теплоносителя) абонентского грязевика для защиты сетки фильтра от повреждений
крупными твердыми включениями.
Узел учета теплопотребления (II)
Узел учета теплопотребления (далее — «узел учета») предназначен для
коммерческого учета тепловой энергии теплоносителя.
В качестве приборов учета используются теплосчетчики, которые предназначены
для вычисления потребляемой тепловой энергии систем теплоснабжения.
В комплект теплосчетчика входят: тепловычислитель; расходомеры теплоносителя;
термопреобразователи сопротивления (температурные датчики) с гильзами для их
установки, датчики давления. На основе показаний расходомеров и
термопреобразователей тепловычислитель рассчитывает величину фактического
теплопотребления.
2
Узел согласования давлений (III)
Узел согласования давлений предназначен для обеспечения работы
всех элементов теплового пункта, систем теплопотребления, а также
тепловых сетей в стабильном и безаварийном гидравлическом режиме.
Оборудование узла позволяет:
- поддерживать постоянные перепады давлений теплоносителя на
исполнительных механизмах регулирующих устройств систем
теплопотребления;
- обеспечивать давление теплоносителя в трубопроводах в пределах,
допустимых для элементов систем и самого теплового пункта;
- гарантировать заполнение систем теплоносителем и защищать их от
опорожнения;
- обеспечивать невскипание перегретого теплоносителя в верхних
точках систем теплопотребления;
- при необходимости ограничивать предельный расход теплоносителя.
2
Узел присоединения системы ГВС (V)
Предназначен для подогрева и подачи горячей воды к потребителю.
При открытой системе теплоснабжения производится подача воды в систему
ГВС, в зависимости от требуемой ее температуры, в разной пропорции
непосредственно из подающего и обратного трубопроводов тепловой сети. В
этом случае в качестве регулирующего устройства применяется проходной
регулирующий клапан или более дорогой трехходовой смесительный клапан с
различными
приводами
(термостатическим
элементом
или
электроприводом).
Для исключения несанкционированного перетекания теплоносителя из
подающего трубопровода в обратный на последнем до точки смешения
устанавливается обратный клапан.
2
В системах ГВС, как правило, предусматриваются циркуляция воды в
трубопроводах и ее нагрев при отсутствии водопотребления с целью
обеспечения требуемой температуры в любой момент времени у
каждого водоразборного крана. В закрытой системе теплоснабжения
циркуляция через трубопроводную систему ГВС и водоподогреватель
производится с помощью насоса.
2
Узел присоединения системы отопления (VI)
Независимая схема присоединения отопления Рис.2 универсальна и
применима для зданий любого назначения и этажности вне зависимости от
параметров теплоносителя в тепловой сети и гидравлических режимов ее
работы.
Гидравлическое разобщение (применение теплообменного аппарата) систем
отопления и теплоснабжения обеспечивает простоту и надежность
технического решения при минимуме используемого оборудования.
Схема независимого присоединения системы отопления не требует
применения сложных систем согласования давлений. В этом случае
необходима установка единственного гидравлического регулятора в контуре
греющего теплоносителя – регулятора перепада давлений.
2
Узел подпитки (VII)
Разовое заполнение независимо присоединенных систем, а
также их периодическое пополнение (подпитка) из-за
возможных утечек должны производиться подготовленной
водой из системы централизованного теплоснабжения через
узел подпитки.
Для компенсации изменения объема теплоносителя в
результате его нагрева и охлаждения в независимо
присоединенных к тепловой сети системах отопления и
вентиляции предусматривается установка расширительных
баков.
2
Принцип работы технологической схемы автоматизированного теплового
пункта при открытой системе теплоснабжения и независимом
присоединении системы отопления к тепловой сети.
Теплоноситель из тепловой сети поступает на узел ввода 1 где
происходит процесс его предварительной очистки в грязевике и сетчатом
фильтре, после чего теплоноситель попадает
в узел учета тепло
потребления 2 расходомером , термопарой, и манометром снимаются
основные характеристики (расход, температура, давление) на прямом и
обратных потоках и подаются в тепловычислитель где происходит учет
величины фактического теплопотребления.
2
После чего теплоноситель поступает на
узел
присоединения системы ГВС 5 где разделяется на два потока:
- часть теплоносителя попадает трехходовой смесительный
клапан в котором происходит смешение горячего
теплоносителя с обратным потоком в необходимых
пропорциях с целью достижения оптимальной температуры
горячей воды и подачи потребителю (не более 75 С) .
Неиспользованная вода возвращается в обратный поток
теплового пункта.
- вторая часть теплоносителя направляется в узел
согласования давлений 3 где с помощью регулятора
давления поддерживаются постоянные перепады давлений
теплоносителя.
2
После теплоноситель направляется в узел присоединения системы
отопления 6 откуда попадает в теплообменник где отдает свое тепло
замкнутому контуру системы отопления, контур системы отопления
отдает в свою очередь тепло через батареи отопления в помещения.
После
теплообменника
теплоноситель
поступает
на
регулирующий клапан который предназначен для регулирования
расхода теплоносителя что в свою очередь приводит к регулированию
температуры теплоносителя на входе в систему отопления в пределах
от 30 до 90 С (меньше расход теплоносителя - ниже температура в
отопительном
контуре
и
наоборот).
Значения
температуры
теплоносителя зависит от температуры наружного воздуха..
Далее обратный поток теплоносителя проходит узлы 3, 5, 2, 1.
2
ЦЕНТРАЛЬНЫЕ ТЕПЛОВЫЕ ПУНКТЫ (ЦТП)
В ЦТП может осуществляться приготовление горячей воды для
систем горячего водоснабжения и теплоносителя для систем
отопления и вентиляции целой группы зданий и сооружений. ЦТП по
сравнению с ИТП имеют свои недостатки и преимущества.
Недостатки:
1. Удорожание системы за счет двух труб на ГВС.
2. Усиленная коррозия трубопроводов ГВС при отсутствии деаэрации
нагреваемой водопроводной воды.
Преимущества:
1. Меньшая поверхность нагрева водоподогревателей ЦТП по
сравнению с суммарной поверхностью нагрева водоподогревателей
ИТП.
2. Меньшее количество авторегуляторов и насосных установок.
2
3. Меньшее количество обслуживающего
персонала.
Оборудование тепловых пунктов
Элеватор. Схема элеваторного узла.
В тепловых пунктах зданий в зависимости от их назначения, а
также в зависимости от параметров теплоносителя и вида
присоединяемых местных систем теплопотребления может
быть
использовано
различное
теплотехническое
оборудование.
Для снижения температуры перегретой сетевой воды,
поступающей в системы отопления жилых и общественных
зданий, в настоящее время наиболее широко применяют
струйные насосы – элеваторы.
2
Элеватор. Схема элеваторного узла
Высокотемпературная вода выходит из сопла с большой скоростью и большим запасом
кинетической энергии. При этом падает статическое давление (меньше Роэ ). Струя захватывает
пассивные массы окружающей воды и передает им часть своей энергии. Смешанный поток
движется в камере смешения, где в результате обменов импульсами происходит выравнивание
скоростей потока и увеличение статического давления на ΔРк. После камеры смешения скорость
потока снижается в диффузоре, а его статическое давление увеличивается на ΔРд . При движении
потоков в струйном аппарате происходят потери энергии. Основными являются потери на удар при
2
смешении потоков.
Существенным
недостатком
обычного
элеватора
является невозможность изменения коэффициента смешения,
что приводит к «перетопам» систем отопления в осенний и
весенний периоды, когда температура сетевой воды в
подающем трубопроводе поддерживается на уровне,
необходимом для работы систем горячего водоснабжения (65 75 °C ).
Избежать перегревов и сэкономить тепловую энергию
можно применив автоматическое регулирование потоков
путем
установки
дополнительного
оборудования
(регулирующих клапанов, регуляторов
давления или
модернизировать сам элеватор путем установки нового
элеватора с возможностью встроенного регулирования
расхода потоков.
2
Методы регулирования теплоснабжения
Регулирование - это совокупность мероприятий по изменению
теплоотдачи нагревательных приборов в соответствии с изменением
потребности в тепле нагреваемых ими сред.
Тепловая нагрузка абонентов непостоянна. Она изменяется в
зависимости от метеорологических условий, режима расхода воды на
горячее водоснабжение, режима работы технологического оборудования и
других факторов. Для обеспечения высокого качества теплоснабжения, а
также экономичных режимов выработки тепла на источниках и транспорта по
теплосетям, выбирается соответствующий метод регулирования.
В зависимости от места осуществления, регулирование может быть
центральное, групповое, местное и индивидуальное. Центральное
регулирование осуществляется на источнике тепла, групповое в РТП и ЦТП,
местное в ИТП, индивидуальное – непосредственно на теплопотребляющих
приборах.
2
При однородной нагрузке (например, только отопление)
можно ограничиться одним центральным регулированием.
Однако в большинстве случаев тепловая нагрузка
неоднородна. К тепловым сетям могут быть присоединены
системы ОВ, ГВС, технологическая нагрузка. В этом случае,
для обеспечения высокого качества теплоснабжения
центральное регулирование дополняется групповым, местным
или индивидуальным. Такое регулирование называется
комбинированным.
Индивидуальное регулирование требует установки у
каждого прибора регулятора, что значительно увеличивает
стоимость
системы
теплопотребления.
Эффективное
регулирование может быть достигнуто с помощью систем
автоматического регулирования (САР).
2
2
2
Однако
практически,
централизованно
можно
регулировать тепловую мощность путем изменения
температуры воды на входе в прибор τ1 и расхода воды
через прибор G. Что касается параметров k, F, n , то
ими можно пользоваться для изменения тепловой
мощности только при местном регулировании.
Основной метод регулирования теплоотдачи при
теплоносителе паре заключается путем изменения
температуры
конденсации
пара
при
его
дросселировании или в изменении n – времени работы
нагревательного прибора.
2
В водяных системах теплоснабжения для обеспечения подачи
теплоносителя с требуемыми параметрами выполняют расчет графиков
температур сетевой воды. При расчете графиков температур сетевой воды в
системах
централизованного
теплоснабжения
начало
и
конец
отопительного периода принимаются при среднесуточной температуре
наружного воздуха в течение 5 суток соответственно ниже или выше
+8°С.
В районах с расчетной температурой наружного воздуха для
проектирования отопления до минус 30°С, усредненная расчетная
температура внутреннего воздуха жилых и общественных отапливаемых
зданий принимается 18°С.
В районах с расчетной температурой наружного воздуха для
проектирования отопления ниже минус 30°С, расчетная температура
внутреннего воздуха жилых и общественных отапливаемых зданий
принимается 20°С.
Усредненная расчетная температура внутреннего воздуха отапливаемых
производственных зданий принимается2 16°С.
При использовании в качестве теплоносителя воды можно
использовать три метода центрального (на источнике тепла)
регулирования отпуска теплоты:
1) Центральное качественное регулирования;
2) Центральное количественное регулирование;
3) Центральное качественно-количественное регулирование.
2
Центральное качественно регулирование
В
данном
методе
регулирование происходит
путем
изменения
температуры теплоносителя
на входе в прибор при
постоянном
расходе
теплоносителя
2
2
2
2
2
2
Центральное количественное регулирование
В данном методе
регулирование
происходит
путем
изменения
расхода
теплоносителя
при
постоянной
его
температуре на входе в
систему отопления
2
При
центральном
количественном
регулировании (см. рис.
5.3),
температура
теплоносителя
в
подающем трубопроводе
в
течение
всего
отопительного периода
поддерживается
постоянной.
2
Расход
сетевой
воды
(см.
рис.
5.4)
изменяют в соответствии
с
изменяющимся
в
зависимости
от
температуры наружного
воздуха,
расходом
теплоты на отопление.
Изменяется также и
температура
обратной
сетевой
воды
после
нагревательных
приборов.
2
Центральное качественно-количественное регулирование
В
данном
методе
регулирование
происходит путем
одновременного изменения расхода
и температуры теплоносителя.
При центральном качественноколичественном
регулировании,
расход сетевой воды изменяют
ступенчато, что отражается на
форме
графиков
температур
сетевой воды (рис. 5.5) и графиков
расхода сетевой воды ( рис. 5.6).
Рис. 5.5. График температур сетевой воды при центральном
качественно-количественном регулировании отопительной
2
нагрузки
2
2
Общие сведения
Основными счетчиками для учета ресурсов являются
Счетчик воды (водосчетчик)
Счетчик тепла (теплосчетчик)
Система теплопотребления — это те трубопроводы, теплообменники, радиаторы и прочее
подобное оборудование, находящееся внутри здания.
К тепловой сети система теплопотребления подключена через подающий («подача») и
обратный («обратка») трубопроводы; место такого подключения называются тепловым
вводом.
На тепловом вводе и монтируется теплосчетчик.
Теплосчетчик измеряет количество теплоносителя, проходящего через систему
теплопотребления дома и разницу температур теплоносителя на «входе» и
«выходе». На основе этих данных вычисляется потребленная домом тепловая
энергия.
Холодная вода всегда подается в дом по
отдельному трубопроводу, и на вводе ХВС
устанавливается отдельный водосчетчик.
Межповерочный интервал составляет 4 года. Для поверки приборы
демонтируются и отправляются в аккредитованную метрологическую
лабораторию.
Проливная поверочная лаборатория
Счетчики воды
Различаются расходомеры по принципу действия: они бывают тахометрическими,
вихревыми, ультразвуковыми, электромагнитными и др.
Тахометрические — в потоке воды вращается крыльчатка или турбина, связанная со
счетным механизмом.
Электромагнитные — за счет создания искусственного магнитного
поля, возникающая ЭДС пропорциональна расходу.
Вихревые – за счет измерения частоты колебаний давления, с
помощью ультразвука, вихри возникают за счет преодоления потоком
тела обтекания, установленного в счетчике.
Ультразвуковые - При движении жидкости в трубопроводе происходит снос
ультразвуковой волны, который приводит к изменению времени распространения
ультразвукового сигнала, по потоку жидкости время прохождения уменьшается, а
против потока – возрастает. Разность времен прохождения через жидкость по и
против потока пропорциональна скорости потока.
Счетчики также делятся по типу питания и возможности архивации.
Теплосчетчики
В состав теплосчетчика обязательно входит хотя бы один расходомер и два датчика
температуры.
Все датчики теплосчетчика подключаются к
общему блоку — тепловычислителю.
Вычислитель теплоты
оборудован дисплеем и клавиатурой;
на дисплей выводятся показания всех
датчиков,
архивы измерений,
служебная информация.
Схема с двумя
расходомерами позволяет
контролировать утечки и
несанкционированный
отбор теплоносителя из
системы
Погрешность и диапазон измерений
Точность. «Правила учета тепловой энергии и теплоносителя» устанавливают, что
относительная погрешность измерений тепловой энергии не должна превышать 4%
(5% — при малых разностях температур), а погрешность измерений расхода
теплоносителя — 2%.
Для повышения скорости прохождения теплоносителя через расходомер – применяют
сужение диаметра, так как при низких скоростях точность часто ниже.
Потери давления. Наибольшим гидравлическим сопротивлением обладают
тахометрические водосчетчики, наименьшим — проходные ультразвуковые и
электромагнитные преобразователи.
Энергонезависимость.
Длины прямых участков трубопровода.
Количество измеряемых параметров.
Наличие и глубина архива.
Срок гарантии и
межповерочный интервал.
Наличие функций самодиагностики.
Цена.
Периферийные устройства и программное
обеспечение.
Тепловой пункт (узел учета)
В действующих «Правилах учета тепловой энергии и теплоносителя»
сказано, что узел учета — это комплект приборов и устройств,
обеспечивающий
учет
тепловой
энергии,
массы
(объема)
теплоносителя, а также контроль и регистрацию его параметров.
Очевидно, что «центральным элементом» узла учета является
теплосчетчик; кроме того, в состав узла входят различные
вспомогательные, обеспечивающие работу счетчика, устройства.
Теплосчетчик монтируется на тепловом вводе. Или на границе
балансовой принадлежности тепловых сетей.
Граница балансовой принадлежности — это линия раздела
элементов
тепловых
сетей
между
владельцами
по
признаку
собственности, аренды или полного хозяйственного ведения.
Трубы, по которым в ваш дом поступает теплоноситель, до этой линии
принадлежат вашему поставщику тепла, после — вам.
На тепловом вводе и, соответственно, в узле учета — установлена запорная арматура.
Раньше в этом качестве использовались задвижки, теперь чаще применяются дисковые
поворотные затворы или шаровые краны. Далее грязевик или сетчатый фильтр.
Далее датчик температуры теплосчетчика. В
трубу термопреобразователь монтируется при
помощи вварной или
резьбовой гильзы (термокармана). Длина гильзы
соответствует длине погружной части
термопреобразователя и должна составлять 0,50,7 Ду трубопровода. Гильза должна быть
заполнена маслом.
Далее датчик давления. Эти датчики
обязательны, если ваш дом потребляет более
0,5 Гкал тепла в час.
А также показывающие приборы
Термометры и манометры
Правила предписывают ежедневно заносить показания теплосчетчика
в специальный журнал
Поквартирный учет тепла
Регулятор
Квартирный теплосчетчик
Распределитель затрат на тепло
Системы диспетчеризации
учета тепловой энергии
Возможные проблемы поставщика тепловой энергии в отсутствии диспетчеризации
Регуляторы тепловой энергии
предназначены для установки в тепловых узлах жилых домов, а также административных или
производственных зданий для автоматического управления тепловой энергией и/или горячим
водоснабжением.
Область применения регулятора
Регулятор тепловой энергии (регулятор температуры) «МР-01» предназначен для
автоматического управления подачей тепла в системы отопления и горячего
водоснабжения (ГВС) зданий (жилых домов, административных, производственных и
т.п.). Обеспечивает возможность почасового, посуточного, понедельного и помесячного
регулирования температуры. Регулятор температуры включает в себя: управляющий
контроллер «МР-01», двухходовые или трехходовые регулирующие клапаны типа «КС»,
«КПСС» с электроприводом, цифровые датчики температуры.
Принцип работы
Управление расходом тепловой энергии в отопительных системах и системах горячего
водоснабжения в автоматическом режиме осуществляется путем сравнения сигналов
температур с термодатчиков с заданными. В зависимости от величины
рассогласования, в соответствии с заложенным в программе устройства законом
регулирования, вырабатывается сигнал управления электроприводом регулирующего
клапана.
МР-01
Электронные блоки теплосчетчика и регулятора
тепловой энергии
Регулятор “МР-01” легко и быстро перенастраивается на следующие функции
регулирования:
1. Функции регулирования для систем ГВС:
— поддержание температуры горячей воды по заданной температурной уставке;
— поддержание температуры горячей воды по заданной температурной уставке с
контролем от превышения температуры в обратном трубопроводе после
подогревателя ГВС;
— ночное понижение температуры горячей воды по заданной программе;
— управление насосами ГВС (смена включения насосов основного и резервного с
заданным периодом или периодическая прокрутка резервного насоса; включение /
выключение насоса по заданной программе с учетом рабочих и выходных дней
для каждого дня недели).
2. Функции регулирования для систем отопления:
— регулирование температуры теплоносителя в зависимости от температуры
наружного воздуха (погодный компенсатор);
— снижение температуры в помещении ночью и натоп с учётом рабочих и
выходных дней (время-температурный режим управления для каждого дня
недели);
— управление насосами отопления (смена включения насосов основного и
резервного или периодическая прокрутка резервного насоса; включение /
выключение насоса по датчику давления, по датчику температуры, по заданной
программе);
— регулирование температуры теплоносителя в зависимости от температуры в
помещении (пофасадное регулирование);
— регулирование температуры теплоносителя в зависимости от температуры
наружного воздуха с контролем температуры в обратном трубопроводе и защитой
системы отопления от размораживания.