Классификация систем теплоснабжения
Основное назначение любой системы теплоснабжения состоит в обеспечении потребителей необходимым количеством теплоты требуемых параметров.
При проектировании и эксплуатации систем теплоснабжения необходимо учитывать следующее: 1) вид теплоносителя (вода или пар); 2) параметры теплоносителя (температура и давление); 3) максимальный часовой расход теплоты; 4) изменение расхода теплоты в течение суток (суточный график); 5) годовой расход теплоты; 6) изменение потребления теплоты в течение года (годовой график); 7) характер использования теплоносителя у потребителей (непосредственный забор его из тепловой сети или только передача теплоты).
В зависимости от размещения источника теплоты по отношению к потребителям системы теплоснабжения разделяются на децентрализованные и централизованные.
В децентрализованных системах источник теплоты и теплоприемники потребителей совмещены в одном агрегате или размещены столь близко, что передача теплоты от источника до теплоприемников может производиться практически без промежуточного звена - тепловой сети.
В системах централизованного теплоснабжения источник теплоты и теплоприемники потребителей размещены раздельно, часто на значительном расстоянии, поэтому передача теплоты от источника до потребителей производится по тепловым сетям. В этом случае теплота подается от одного источника теплоты ко многим помещениям или зданиям.
В свою очередь, системы децентрализованного теплоснабжения разделяются на индивидуальные и местные.
В индивидуальных системах теплоснабжение каждого помещения (участок цеха, комната, квартира) обеспечивается от отдельного источника. В таких системах три основных звена (источник теплоты, тепловая сеть и теплоприемник) объединены и находятся либо в одном, либо в смежных помещениях и применяются только в гражданских зданиях небольшого объема или в небольших вспомогательных зданиях на промышленных площадках, удаленных от основных производственных корпусов. Примером таких систем являются печи, газовое или электрическое отопление. В этих случаях получение теплоты и передача его воздуху помещений объединены в одном устройстве и расположены в отапливаемых помещениях. В местных системах теплоснабжение каждого здания обеспечивается от отдельного источника теплоты, обычно от местной котельной. К этой системе, в частности, относится так называемое центральное отопление зданий.
В зависимости от степени централизации системы централизованного теплоснабжения можно разделить на следующие четыре группы:
групповое - теплоснабжение группы зданий;
районное - теплоснабжение нескольких групп зданий (района);
городское - теплоснабжение нескольких районов;
межгородское - теплоснабжение нескольких городов.
Теплоносителем называется среда, которая передает теплоту от источника теплоты к нагревательным приборам систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.
По виду теплоносителя системы теплоснабжения делятся на две группы - водяные и паровые. Как следует из названия, в водяных системах теплоснабжения теплоносителем является вода, а в паровых - пар. Как правило, для удовлетворения сезонной нагрузки и нагрузки горячего водоснабжения в качестве теплоносителя используется вода, а для удовлетворения промышленной технологической нагрузки - пар. Следует отметить, что в паровых системах теплоснабжения применяется только насыщенный пар, поскольку перегретый пар сразу теряет свой перегрев при соприкосновении с относительно холодными поверхностями нагревательных приборов.
Процесс централизованного теплоснабжения состоит из трех последовательных операций: а) подготовки теплоносителя; б) транспорта теплоносителя и в) использования теплоносителя.
Подготовка теплоносителя производится в специальных так называемых теплоподготовительных установках на ТЭЦ, а также в городских, районных, групповых (квартальных) или промышленных котельных.
Транспортируется теплоноситель по наружным трубопроводам, называемым тепловыми сетями, а используется - в теплоприемниках потребителей. Комплекс установок, предназначенных для подготовки, транспорта и использования теплоносителя, составляет систему теплоснабжения.
Если сравнивать по основным показателям воду и пар, то можно отметить следующие их преимущества и недостатки.
Преимущества воды: 1) сравнительно низкая температура воды, а следовательно, и температура поверхности нагревательных приборов; 2) возможность транспортирования воды на большие расстояния без уменьшения ее теплового потенциала; 3) возможность центрального регулирования тепловой отдачи систем теплопотребления; 4) возможность ступенчатого подогрева воды на ТЭЦ с использованием низких давлений пара и увеличения таким образом выработки электроэнергии на тепловом потреблении; 5) простота присоединения водяных систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения к тепловым сетям; 6) сохранение конденсата греющего пара на ТЭЦ или в районных котельных; 7) большой срок службы систем отопления и вентиляции.
Недостатки воды: 1) большой расход электроэнергии на перекачку сетевой воды по сравнению с ее расходом на перекачку конденсата в паровых системах; 2) большая «чувствительность» к авариям, так как утечки теплоносителя из паровых сетей вследствие значительных удельных объемов пара во много раз меньше, чем в водяных системах; 3) большая плотность теплоносителя и жесткая гидравлическая связь между всеми точками системы.
Преимущества пара: 1) возможность применения пара не только для тепловых потребителей, но и для силовых и технологических нужд; 2) быстрый прогрев и быстрое остывание систем парового отопления, что представляет собой ценность для помещений с периодическим обогревом; 3) пар низкого давления, обычно применяемый в системах отопления зданий, имеет малую плотность по сравнению с плотностью воды; это обстоятельство в паровых системах отопления позволяет не учитывать гидростатическое давление и создает возможность применять пар в качестве теплоносителя в многоэтажных зданиях; паровые системы теплоснабжения по тем же соображениям могут применяться при самом неблагоприятном рельефе местности теплоснабжаемого района; 4) более низкая первоначальная стоимость паровых систем ввиду меньшей поверхности нагревательных приборов и меньших диаметров трубопроводов; 5) простота начальной регулировки вследствие самораспределения пара; 6) малый расход энергии на транспортирование пара.
Недостатки пара: 1) повышенные потери теплоты паропроводами из-за более высокой температуры пара; 2) срок службы паровых систем отопления значительно меньше, чем водяных по причине более интенсивной коррозии внутренней поверхности конденсатопроводов.
Принимая во внимание все сказанное, несмотря на некоторые преимущества пара как теплоносителя, последний применяется для систем теплоснабжения и отопительных систем значительно реже воды и то лишь для тех помещений, где нет долговременного пребывания людей. «Строительными нормами и правилами» паровое отопление разрешается применять в торговых помещениях, банях, прачечных, кинотеатрах, в промышленных зданиях. В жилых зданиях паровые системы не применяются.