Когда речь заходит о рациональном использовании тепловой энергии, все сразу же вспоминают о кризисе и неимоверных счетах по «жировкам», им спровоцированных. В новых домах, где предусмотрены инженерные решения, позволяющие регулировать потребление тепловой энергии в каждой отдельной квартире, можно найти оптимальный вариант отопления или горячего водоснабжения (ГВС), который устроит жильца. В отношении старых строений дело обстоит куда сложнее. Индивидуальные тепловые пункты становятся единственным разумным решением задачи экономии тепла для их обитателей.

Определение ИТП — индивидуальный тепловой пункт

Согласно хрестоматийному определению ИТП — это не что иное, как тепловой пункт, предназначенный для обслуживания целого здания или отдельных его частей. Эта сухая формулировка требует пояснения.

Функции индивидуального теплового пункта заключаются в перераспределении энергии, поступающей из сети (центральный тепловой пункт или котельная) между системами вентиляции, ГВС и отопления, в соответствии с потребностями здания. При этом учитывается специфика обслуживаемых помещений. Жилые, складские, подвальные и другие их виды, разумеется, должны отличаться и по температурному режиму и параметрам вентиляции.

Установка ИТП подразумевает наличие отдельного помещения. Чаще всего оборудование монтируется в подвальных или технических помещениях многоэтажек, пристройках к многоквартирным домам или в отдельно стоящих строениях, находящихся в непосредственной близости.

Модернизация здания путем установки ИТП требует существенных финансовых затрат. Несмотря на это, актуальность ее проведения продиктована преимуществами, сулящими несомненные выгоды, а именно:

• расход теплоносителя и его параметры подвергаются учету и оперативному контролю;
• распределение теплоносителя по системе в зависимости от условий теплопотребления;
• регулирование расхода теплоносителя, в соответствии с возникшими требованиями;
• возможность изменения вида теплоносителя;
• повышенный уровень безопасности в случаях аварий и прочие.

Возможность влиять на процесс расхода теплоносителя и его энергетические показатели привлекательна сама по себе, не говоря об экономии от рационального использования тепловых ресурсов. Единовременные же затраты на оборудование ИТП с лихвой окупятся за весьма скромный промежуток времени.

Структура ИТП зависит от того, какие системы потребления он обслуживает. В общем случае в его комплектацию могут входить системы обеспечения отопления, ГВС, отопления и ГВС, а также отопления, ГВС и вентиляции. Поэтому в состав ИТП обязательно входят следующие устройства:

1. теплообменники для передачи тепловой энергии;
2. арматура запорного и регулирующего действия;
3. приборы для контроля и измерения параметров;
4. насосное оборудование;
5. щиты управления и контроллеры.

Здесь приведены лишь устройства, присутствующие на всех ИТП, хотя каждый конкретный вариант может иметь и дополнительные узлы. Источник холодного водоснабжения, обычно находится в том же помещении, например.

Схема теплового пункта отопления построена с использованием пластинчатого теплообменника и является полностью независимой. Для поддержания давления на требуемом уровне устанавливается сдвоенный насос. Предусмотрен простой способ «доукомплектации» схемы системой горячего водоснабжения и другими узлами, и агрегатами, включая приборы учета.

Работа ИТП для ГВС подразумевает включение в схему пластинчатых теплообменников, работающих только на нагрузку по ГВС. Перепады давления в этом случае компенсируются группой насосов.

В случае организации систем для отопления и ГВС выше рассмотренные схемы объединяются. Пластинчатые теплообменники отопления работают вместе с двухступенчатым контуром ГВС, причем подпитка системы отопления осуществляется от обратного трубопровода теплосети посредством соответствующих насосов. Сеть холодного водоснабжения же является подпитывающим источником для системы ГВС.

Если к ИТП необходимо подключить и систему вентиляции, то он оснащается еще одним пластинчатым теплообменником, связанным с ней. Отопление и ГВС продолжают работать по ранее описанному принципу, а контур вентиляции подключается аналогично отопительному с добавлением необходимых контрольно-измерительных приборов.

Индивидуальный тепловой пункт. Принцип работы

Центральный тепловой пункт, являющийся источником теплоносителя, подает горячую воду на вход индивидуального теплового пункта через трубопровод. Причем эта жидкость никоим образом не попадает ни в одну из систем здания. Как для отопления, так и для подогрева воды в системе ГВС, а также вентиляции используется исключительно температура подаваемого теплоносителя. Передача энергии в системы происходит в теплообменниках пластинчатого типа.

Температура передается магистральным теплоносителем воде, забранной из системы холодного водоснабжения. Итак, цикл движения теплоносителя начинается в теплообменнике, проходит через тракт соответствующей системы, отдавая тепло, и по обратному магистральному водопроводу возвращается для дальнейшего использования на предприятие, обеспечивающее теплоснабжение (котельную). Часть цикла, предусматривающая отдачу тепла, обогревает жилища и делает воду в кранах горячей.

Холодная вода поступает в подогреватели из системы холодного водоснабжения. Для этого используется система насосов, поддерживающих требуемый уровень давления в системах. Насосы и дополнительные устройства необходимы для снижения, либо повышения, давления воды из снабжающей магистрали до допустимого уровня, а также его стабилизации в системах здания.

Преимущества использования ИТП

Четырехтрубная система теплоснабжения от центрального теплового пункта, применявшаяся раньше достаточно часто, имеет массу недостатков, которые отсутствуют у ИТП. Кроме того, последний имеет ряд весьма значительных преимуществ перед конкурентом, а именно:

• экономичность, обусловленная значительным (до 30%) снижением потребления тепла;
• доступность приборов упрощает контроль как за расходом теплоносителя, так и количественными показателями тепловой энергии;
• возможность гибкого и оперативного влияния на расход тепла путем оптимизации режима его потребления, в зависимости от погоды, например;
• простота монтажа и довольно скромные габаритные размеры устройства, позволяющие размещать его в небольших помещениях;
• надежность и стабильность работы ИТП, а также благоприятное влияние на те же характеристике обслуживаемых систем.

Этот перечень можно продолжать сколь угодно долго. Он отражает лишь основные, лежащие на поверхности, преимущества, получаемые при использовании ИТП. В него можно добавить, например, возможность автоматизации управления ИТП. В этом случае его экономические и эксплуатационные показатели становятся еще более привлекательными для потребителя.

Наиболее существенным недостатком ИТП, если не считать транспортных расходов и затрат на погрузочно-разгрузочные мероприятия, является необходимость улаживания всевозможного рода формальностей. Получение соответствующих разрешений и согласований можно отнести к очень серьезным задачам.

Фактически, такие задачи сможет решить только специализированная организация.

Этапы установки теплового пункта

Понятно, что одного решения, пусть и коллективного, основанного на мнении всех жильцов дома, недостаточно. Кратко процедуру оснащения объекта, многоквартирного дома, например, можно описать следующим образом:

1. собственно, позитивное решение жильцов;
2. заявка в теплоснабжающую организацию для разработки технического задания;
3. получение технических условий;
4. пред проектное обследование объекта, для определения состояния и состава имеющегося оборудования;
5. разработка проекта с последующим его утверждением;
6. заключение договора;
7. реализация проекта и проведение пусконаладочных испытаний.

Алгоритм может показаться, на первый взгляд, достаточно сложным. На самом же деле, всю работу начиная от решения и заканчивая принятием в эксплуатацию можно сделать менее чем за два месяца. Все заботы нужно возложить на плечи ответственной компании, специализирующейся на оказании подобного рода услуг и позитивно зарекомендовавшей себя. Благо, сейчас таковых предостаточно. Останется лишь дожидаться результата.

Тепловые пункты: устройство, работа, схема, оборудование

Тепловой пункт представляет собой комплекс технологического оборудования, которое используется в процессе теплоснабжения, вентиляции и горячего водоснабжения потребителей (жилых и производственных зданий, строительных площадок, объектов социального назначения). Главное назначение тепловых пунктов - это распределение тепловой энергии от тепловой сети между конечными потребителями.

Преимущества установки тепловых пунктов в системе теплоснабжения потребителей

Среди преимуществ тепловых пунктов можно назвать следующие:

• минимизация тепловых потерь
• сравнительно низкие эксплуатационные затраты, экономичность
• возможность выбора режима теплоснабжения и теплопотребления в зависимости от времени суток и сезона
• бесшумная работа, малые габариты (по сравнению с другим оборудованием системы теплообеспечения)
• автоматизация и диспетчеризация процесса эксплуатации
• возможность изготовления по индивидуальному заказу

Тепловые пункты могут иметь разные тепловые схемы, типы систем теплопотребления и характеристики используемого оборудования, что зависит от индивидуальных требований Заказчика. Комплектация ТП определяется на основе технических параметров тепловой сети:

• тепловые нагрузки на сеть
• температурный режим холодной и горячей воды
• давление систем тепло- и водоснабжения
• возможные потери давления
• климатические условия и т.д.

Виды тепловых пунктов

Вид необходимого теплового пункта зависит от его назначения, количества подводящих теплосистем, количества потребителей, способу размещения и монтажа и выполняемых пунктом функций. В зависимости от вида теплового пункта выбирается его технологическая схема и комплектация.

Тепловые пункты бывают следующих видов:

• индивидуальные тепловые пункты ИТП
• центральные тепловые пункты ЦТП
• блочные тепловые пункты БТП

Открытые и закрытые системы тепловых пунктов. Зависимые и независимые схемы подключения тепловых пунктов

В открытой системе теплоснабжения вода для работы теплового пункта поступает непосредственно из теплосетей. Водозабор может быть полным или частичным. Объем воды, забранный для нужд теплового пункта, восполняется поступлением воды в теплосеть. Следует отметить, что водоподготовка в таких системах осуществляется только на входе в теплосеть. Из-за этого качество воды, поступающей потребителю, оставляет желать лучшего.

Открытые системы, в свою очередь, могут быть зависимыми и независимыми.

В зависимой схеме подключения теплового пункта к тепловой сети теплоноситель из теплосетей попадает непосредственно в систему отопления. Такая система достаточно проста, так как в ней отсутствует необходимость установки дополнительного оборудования. Хотя эта же особенность ведет к существенному недостатку, а, именно, к невозможности регулирования подачи тепла потребителю.

Независимые схемы подключения теплового пункта характеризуются экономической выгодой (до 40%), так как в них между оборудованием конечных потребителей и источником теплоэнергии установлены теплообменники тепловых пунктов, которые регулируют количество подаваемого тепла. Также неоспоримым преимуществом является повышение качества подаваемой воды.

В связи с энергоэффективностью независимых систем многие тепловые компании реконструируют и модернизируют свое оборудование из зависимых систем в независимые.

Закрытая система теплоснабжения является полностью изолированной системой и использует циркулирующую воду в трубопроводе без забора ее из тепловых сетей. Такая система использует воду только в качестве теплоносителя. Утечка теплоносителя возможна, но вода восполняется автоматически при помощи регулятора подпитки.

Количество теплоносителя в закрытой системе остается постоянным, а выработка и распределение тепла потребителю регулируется температурой теплоносителя. Закрытая система характеризуется высоким качеством водоподготовки и высокой энергоэффективностью.

Способы обеспечения потребителей тепловой энергией

По способу обеспечения потребителей тепловой энергией различают одноступенчатые и многоступенчатые тепловые пункты.

Одноступенчатая система характеризуются непосредственным присоединение потребителей к тепловым сетям. Место присоединение называется абонентским вводом. Для каждого объекта теплопотребления должен быть предусмотрен свое технологическое оборудование (подогреватели, элеваторы, насосы, арматура, оборудование КИПиА и др.).

Недостатком одноступенчатой системы подключения является ограничение предела допустимого максимального давления в теплосетях из-за опасности высокого давления для радиаторов отопления. В связи с этим такие системы, в основном, используют для небольшого количества потребителей и для тепловых сетей небольшой длины.

Многоступенчатые системы подключения характеризуются наличием тепловых пунктов между источником тепла и потребителем.

Индивидуальные тепловые пункты

Индивидуальные тепловые пункты обслуживают одного мелкого потребителя (дом, небольшое строение или здание), который уже подключен к системе центрального теплоснабжения. Задача такого ИТП - обеспечение потребителя горячей водой и отоплением (до 40 кВт). Существуют крупные индивидуальные пункты, мощность которых может достигать 2 МВт. Традиционно ИТП размещают в подвале или техническом помещении здания, реже их располагают в отдельно стоящих помещениях. К ИТП подключают только теплоноситель и осуществляют подвод водопроводной воды.

ИТП состоят из двух контуров: первый контур - это контур отопления для поддержания заданной температуры в отапливаемом помещении при помощи датчика температуры; второй контур - это контур горячего водоснабжения.

Центральные тепловые пункты

Центральные тепловые пункты ЦТП применяют для теплообеспечения группы зданий и сооружений. ЦТП выполняют функцию обеспечения потребителей ГВС, ХВС и теплом. Степень автоматизации и диспетчеризации центральных тепловых пунктов (только контроль за параметрами или контроль/управление параметрами ЦТП) определяется Заказчиком и технологическими нуждами. ЦТП могут иметь как зависимую, так и независимую схему подключения к тепловой сети. При зависимой схеме подключения теплоноситель в самом тепловой пункте разделяется на систему отопления и систему горячего водоснабжения. В независимой схеме подключения теплоноситель нагревается во втором контуре теплового пункта поступающей водой из тепловой сети.

Они поставляются на монтажную площадку в полной заводской готовности. На месте последующей эксплуатации осуществляется только подключение к теплосетям и настройка оборудования.

Оборудование центрального теплового пункта (ЦТП) включает в себя следующие элементы:

• подогреватели (теплообменники) - секционные, многоходовые, блочного типа, пластинчатые - в зависимости от проекта, для горячего водоснабжения, поддерживающие нужную температуру и напор воды у водоразборных точек
• циркуляционные хозяйственные, противопожарные, отопительные и резервные насосы
• смесительные устройства
• тепловые и водомерные узлы
• контрольно-измерительные приборы КИП и автоматики
• запорно-регулирующая арматура
• расширительный мембранный бак

Блочные тепловые пункты (модульные тепловые пункты)

Блочный (модульный) тепловой пункт БТП имеет блочное исполнение. БТП может состоять из более, чем одного блока (модуля), смонтированных, зачастую, на одной объединенной раме. Каждый модуль является независимым и законченным пунктом. При этом регулирование работой общее. Блоснче тепловые пункты могут иметь как локальную систему управления и регулирования, так и дистанционное управление и диспетчеризацию.

В состав блочного теплового пункта могут входить как индивидуальные тепловые пункты, так и центральные тепловые пункты.

Основные системы теплоснабжения потребителей в составе теплового пункта

• система горячего водоснабжения (открытая или закрытая схема подключения)
• система отопления (зависимая или независимая схема подключения)
• система вентиляции

Типовые схемы подключения систем в тепловых пунктах

Типовая схема подключения системы ГВС
Типовая схема подключения системы отопления
Типовая схема подключения системы ГВС и отопления
Типовая схема подключения системы ГВС, отопления и вентиляции

В состав теплового пункта также входит система холодного водоснабжения, но она не является потребителем тепловой энергии.

Принцип работы тепловых пунктов

Тепловая энергия поступает на тепловые пункты от теплогенерирующих предприятий посредством тепловых сетей - первичных магистрельных теплосетей. Вторичные, или разводящие, теплосети соединяют ТП уже с конечным потребителем.

Магистральные теплосети обычно имеют большую протяженность, соединяя источник тепла и непосредственно тепловой пункт, и диаметр (до 1400 мм). Зачастую магистральные тепловые сети могут объединять несколько теплогенерирующих предприятий, что увеличивает надежность обеспечения потребителей энергией.

Перед поступление в магистральные сети вода проходит водоподготовку, которая приводит химические показатели воды (жесткость, рН, содержание кислорода, железа) в соответствии с нормативными требованиями. Это необходимо для того, чтобы снижать уровень коррозионного влияния воды на внутреннюю поверхность труб.

Разводящие трубопроводы имеют сравнительно малую протяженность (до 500 м), соединяя тепловой пункт и уже конечного потребителя.

Теплоноситель (холодная вода) поступает по подающему трубопроводу в тепловой пункт, где проходит через насосы системы холодного водоснабжения. Далее он (теплоноситель) использует первичные подогреватели ГВС и подается в циркуляционный контур системы горячего водоснабжения, откуда поступает уже к конечному потребителю и обратно в ТП, постоянно циркулируя. Для поддержания необходимой температуры теплоносителя, он постоянно подогревается в подогревателе второй ступени ГВС.

Система отопления - это такой же замкнутый контур, как и система ГВС. В случае возникновения утечек теплоносителя, его объем восполняется из системы подпитки теплового пункта.

Затем теплоноситель поступает в обратный трубопровод и поступает опять на теплогенерирующее предприятие по магистральным трубопроводам.

Типовая комплектация тепловых пунктов

Для обеспечения надежной эксплуатации тепловых пунктов они поставляются со следующим минимальным технологическим оборудованием:

• два пластинчатых теплообменника (паяные или разборные) для системы отопления и системы ГВС
• насосная станция для перекачки теплоносителя к потребителю, а именно - к отопительным приборам здания или сооружения
• система автоматического регулирования количества и температуры теплоносителя (датчики, контроллеры, расходомеры) для контроля параметров теплоносителя, учета тепловых нагрузок и регулирования расхода
• система водоподготовки
• технологическое оборудование - запорная арматура, обратные клапаны, контрольно-измерительные приборы, регуляторы

Следует отметить, что комплектация теплового пункта технологическим оборудованием во многом зависит от схемы подключения системы горячего водоснабжения и схемы подключения системы отопления.

Так, например, в закрытых системах устанавливаются теплообменники, насосы и оборудование водоподготовки для дальнейшего распределения теплоносителя между системой ГВС и системой отопления. А в открытых системах устанавливаются смесительные насосы (для смешения горячей и холодной воды в нужной пропорции) и регуляторы температуры.

Наши специалисты оказывают весь комплекс услуг, начиная с проектирования, производства, поставки, и заканчивая монтажом и пуско-наладкой тепловых пунктов различной комплектации.

Тепловым пунктом называется сооружение, которое служит для присоединения местных систем теплопотребления к тепловым сетям. Тепловые пункты подразделяются на центральные (ЦТП) и индивидуальные (ИТП). ЦТП служат для теплоснабжения двух и более зданий, ИТП - для теплоснабжения одного здания. При наличии ЦТП в каждом отдельном здании обязательно устройство ИТП, который выполняет только те функции, которые не предусмотрены в ЦТП и необходимы для системы теплопотребления данного здания. При наличии собственного источника теплоты (котельной) тепловой пункт, как правило, располагается в помещении котельной.

В тепловых пунктах размещается оборудование, трубопроводы, арматура, приборы контроля, управления и автоматизации, посредством которых осуществляются:

Преобразование параметров теплоносителя, например, для снижения температуры сетевой воды в расчетном режиме со 150 до 95 0 С;

Контроль параметров теплоносителя (температуры и давления);

Регулирование расхода теплоносителя и распределение его по системам потребления теплоты;

Отключение систем потребления теплоты;

Защита местных систем от аварийного повышения параметров теплоносителя (давления и температуры);

Заполнение и подпитка систем потребления теплоты;

Учет тепловых потоков и расходов теплоносителя и др.

На рис. 8 приведена одна из возможных принципиальных схем индивидуального теплового пункта с элеватором для отопления здания. Через элеватор система отопления присоединяется в том случае, если надо снижать температуру воды для системы отопления, например, со 150 до 95 0 С (в расчетном режиме). При этом располагаемый напор перед элеватором, достаточный для его работы, должен быть не менее 12-20 м вод. ст., а потеря напора не превышает 1,5 м вод. ст. Как правило, к одному элеватору присоединяется одна система или несколько мелких систем с близкими гидравлическими характеристиками и с суммарной нагрузкой не более 0,3 Гкал/ч. При больших необходимых напорах и теплопотреблении применяются смесительные насосы, которые также используются и при автоматическом регулировании работы системы теплопотребления.

Подключение ИТП к тепловой сети производится задвижкой 1. Вода очищается от взвешенных частиц в грязевике 2 и поступает в элеватор. Из элеватора вода с расчетной температурой 95 0 С направляется в систему отопления 5. Охлажденная в отопительных приборах вода возвращается в ИТП с расчетной температурой 70 0 С. Часть обратной воды используется в элеваторе, а остальная вода очищается в грязевике 2 и поступает в обратный трубопровод теплосети.

Постоянный расход горячей сетевой воды обеспечивает автоматический регулятор расхода РР. Регулятор РР получает импульс на регулирование от датчиков давления, установленных на подающем и обратном трубопроводах ИТП, т.е. он реагирует на разность давлений (напор) воды в указанных трубопроводах. Напор воды может меняться по причине увеличения или уменьшения давления воды в теплосети, что обычно связано в открытых сетях с изменение расхода воды на нужды ГВС.

Например , если напор воды возрастает, то расход воды в системе увеличивается. Во избежание перегрева воздух в помещениях регулятор уменьшит свое проходное сечение, чем восстановит прежний расход воды.

Постоянство давления воды в обратном трубопроводе системы отопления автоматически обеспечивает регулятор давления РД. Падение давления может быть следствием утечек воды в системе. В этом случае регулятор уменьшит проходное сечение, расход воды снизится на величину утечки и давление восстановится.

Расход воды (теплоты) измеряется водомером (теплосчетчиком) 7. Давление и температура воды контролируются, соответственно, манометрами и термометрами. Задвижки 1, 4, 6 и 8 используются для включения или отключения теплового пункта и системы отопления.

В зависимости от гидравлических особенностей тепловой сети и местной системы отопления в тепловом пункте могут также устанавливаться:

Подкачивающий насос на обратном трубопроводе ИТП, если располагаемый напор в тепловой сети недостаточен для преодоления гидравлического сопротивления трубопроводов, оборудования ИТП и систем теплопотребления. Если при этом давление в обратном трубопроводе будет ниже статического давления в этих системах, то подкачивающий насос устанавливается на подающем трубопроводе ИТП;

Подкачивающий насос на подающем трубопроводе ИТП, если давление сетевой воды недостаточно для предотвращения вскипания воды в верхних точках систем потребления теплоты;

Отсекающий клапан на подающем трубопроводе на вводе и подкачивающий насос с предохранительным клапаном на обратном трубопроводе на выходе, если давление в обратном трубопроводе ИТП может превысить допускаемое давление для системы теплопотребления;

Отсекающий клапан на подающем трубопроводе на входе в ИТП, а также предохранительный и обратный клапаны на обратном трубопроводе на выходе из ИТП, если статическое давление в тепловой сети превышает допускаемое давление для системы теплопотребления и др.

Рис 8. Схема индивидуального теплового пункта с элеватором для отопления здания:

1, 4, 6, 8 - задвижки; Т - термометры; М - манометры; 2 - грязевик; 3 - элеватор; 5 -радиаторы системы отопления; 7 - водомер (теплосчетчик); РР - регулятор расхода; РД - регулятор давления

Как было показано на рис. 5 и 6, системы ГВС подсоединяются в ИТП к подающему и обратному трубопроводам через водоподогреватели или непосредственно, через регулятор температуры смешения типа ТРЖ.

При непосредственном водоразборе вода на ТРЖ подается из подающего или из обратного или из обоих трубопроводов вместе в зависимости от температуры обратной воды (рис.9). Например , летом, когда сетевая вода имеет 70 0 С, а отопление отключено, в систему ГВС поступает только вода из подающего трубопровода. Обратный клапан служит для предотвращения перетекания воды из подающего трубопровода в обратный при отсутствии водоразбора.

Рис. 9. Схема узла присоединения системы ГВС при непосредственном водоразборе:

1, 2, 3, 4, 5, 6 - задвижки; 7 - обратный клапан; 8 - регулятор температуры смешения; 9 - датчик температуры смеси воды; 15 - водоразборные краны; 18 - грязевик; 19 - водомер; 20 - воздухоотводчик; Ш - штуцер; Т - термометр; РД - регулятор давления (напора)

Рис. 10. Двухступенчатая схема последовательного присоединения водоподогревателей ГВС:

1,2, 3, 5, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14 - задвижки; 8 - обратный клапан; 16 - циркуляционный насос; 17 - устройство для отбора импульса давления; 18 - грязевик; 19 - водомер; 20 - воздухоотводчик; Т - термометр; М - манометр; РТ - регулятор температуры с датчиком

Для жилых и общественных зданий также широко применяется схема двухступенчатого последовательного присоединения водоподогревателей ГВС (рис.10). В данной схеме водопроводная вода вначале подогревается в подогревателе I-ой ступени, а затем в подогревателе II-ой ступени. При этом водопроводная вода проходит через трубки подогревателей. В подогревателе I-ой ступени водопроводная вода греется обратной сетевой водой, которая после охлаждения идет в обратный трубопровод. В подогревателе II-ой ступени водопроводная вода греется горячей сетевой водой из подающего трубопровода. Охлажденная сетевая вода поступает в систему отопления. В летний период эта вода подается в обратный трубопровод по перемычке (в обвод системы отопления).

Расход горячей сетевой воды на подогреватель II-ой ступени регулирует регулятор температуры (клапан термореле) в зависимости от температуры воды за подогревателем II-ой ступени.

Прежде чем описывать устройство и функции ЦТП (центральный тепловой пункт) приведем общее определение тепловых пунктов. Тепловой пункт или сокращенно ТП это комплекс оборудования расположенный в отдельном помещении обеспечивающий отопление и горячее водоснабжение здания или группы зданий. Основное отличие ТП от котельной заключается в том, что в котельной происходит нагрев теплоносителя за счет сгорания топлива, а тепловой пункт работает с нагретым теплоносителем, поступающим из централизованной системы. Нагрев теплоносителя для ТП производят теплогенерирующие предприятия - промышленные котельные и ТЭЦ. ЦТП это тепловой пункт обслуживающий группу зданий , например, микрорайон, поселок городского типа, промышленное предприятие и т.д. Необходимость в ЦТП определяется индивидуально для каждого района на основании технических и экономических расчетов, как правило, возводят один центральный тепловой пункт для группы объектов с расходом теплоты 12-35 МВт.

Для лучшего понимания функций и принципов работы ЦТП дадим краткую характеристику тепловым сетям. Тепловые сети состоят из трубопроводов и обеспечивают транспортировку теплоносителя. Они бывают первичные, соединяющие теплогенерирующие предприятия с тепловыми пунктами и вторичные, соединяющие ЦТП с конечными потребителями. Из этого определения можно сделать вывод, что ЦТП являются посредником между первичными и вторичными тепловыми сетями или теплогенерирующими предприятиями и конечными потребителями. Далее подробно опишем основные функции ЦТП.

Функции центрального теплового пункта (ЦТП)

Как мы уже писали основная функция ЦТП служить посредником между централизованными теплосетями и потребителями, то есть распределение теплоносителя по системам отопления и горячего водоснабжения (ГВС) обслуживаемых зданий, а так же функции обеспечения безопасности, управления и учета.

Подробнее распишем задачи, решаемые центральными тепловыми пунктами:

• преобразование теплоносителя, например, превращение пара в перегретую воду
• изменение различных параметров теплоносителя, таких как давление, температура и т. д.
• управление расходом теплоносителя
• распределение теплоносителя по системам отопления и горячего водоснабжения
• водоподготовка для ГВС
• защита вторичных тепловых сетей от повышения параметров теплоносителя
• обеспечение отключения отопления или горячего водоснабжения в случае необходимости
• контроль расхода теплоносителя и других параметров системы, автоматизация и управление

Итак, мы перечислили основные функции ЦТП. Далее постараемся описать устройство тепловых пунктов и установленное в них оборудование.

Устройство ЦТП

Как правило, центральный тепловой пункт - это отдельно стоящее одноэтажное здание с расположенным в нем оборудованием и коммуникациями.

Перечислим основные узлы ЦТП:

• теплообменник, в ЦТП является аналогом отопительного котла в котельной, т.е. работает в качестве теплогенератора. В теплообменнике происходит нагрев теплоносителя для отопления и ГВС, но не посредством сжигания топлива, а за счёт передачи тепла от теплоносителя в первичной тепловой сети.
• насосное оборудование, выполняющее различные функции представлено циркуляционными, повысительными, подпиточными и смесительными насосами.
• клапаны регуляторы давления и температуры
• грязевые фильтры на вводе и выходе трубопровода из ЦТП
• запорная арматура (краны для перекрытия различных трубопроводов в случае необходимости)
• системы контроля и учета расхода теплоты
• системы электроснабжения
• системы автоматизации и диспетчеризации

Подводя итог, скажем, что основная причина, по которой возникает необходимость в строительстве ЦТП, является несоответствие параметров теплоносителя поступающего от теплогенерирующих предприятий параметрам теплоносителя в системах потребителей тепла. Температура и давление теплоносителя в магистральном трубопроводе значительно выше, чем должна быть в системах отопления и горячего водоснабжения зданий. Можно сказать, теплоноситель с заданными параметрами является основным продуктом работы ЦТП.

С. Дейнеко

Индивидуальный тепловой пункт - важнейшая составляющая систем теплоснабжения зданий. От его характеристик во многом зависит регулирование систем отопления и ГВС, а также эффективность использования тепловой энергии. Поэтому тепловым пунктам уделяется большое внимание в ходе термомодернизаций зданий, масштабные проекты которых в ближайшем будущем планируется воплотить в жизнь в различных регионах Украины

Индивидуальный тепловой пункт (ИТП) — комплекс устройств, расположенный в обособленном помещении (как правило, в подвальном помещении), состоящий из элементов, обеспечивающих присоединение системы отопления и горячего водоснабжения к централизованной тепловой сети. По подающему трубопроводу осуществляется подача теплоносителя в здание. С помощью второго обратного трубопровода в котельную попадает уже охлажденный теплоноситель из системы.

Температурный график работы тепловой сети определяет то, в каком режиме тепловой пункт будет работать в дальнейшем и какое оборудование необходимо в нем устанавливать. Различают несколько температурных графиков работы тепловой сети:

• 150/70°С;
• 130/70°С;
• 110/70°С;
• 95 (90)/70°С.

Если температура теплоносителя не превышает 95°С, то его остается только распределить по всей отопительной системе. В этом случае возможно применять только коллектор с балансировочными клапанами для гидравлической увязки циркуляционных колец. Если же температура теплоносителя превышает 95°С, то такой теплоноситель нельзя напрямую использовать в системе отопления без его температурной регулировки. Именно в этом и заключается важная функция теплового пункта. При этом необходимо, чтобы температура теплоносителя в системе отопления изменялась в зависимости от изменения температуры наружного воздуха.

В тепловых пунктах старого образца (рис. 1, 2) в качестве регулирующего устройства применялся элеваторный узел. Это позволяло существенно снизить стоимость оборудования, однако с помощью такого ТП было невозможно осуществлять точную регулировку температуры теплоносителя, особенно при переходных режимах работы системы. Элеваторный узел обеспечивал только «качественную» регулировку теплоносителя, когда температура в системе отопления изменяется в зависимости от температуры теплоносителя, приходящего от централизованной тепловой сети. Это приводило к тому, что «регулировка» температуры воздуха в помещениях производилась потребителями при помощи открытого окна и с огромными тепловыми затратами, уходящими в никуда.

Рис. 1.
1 - подающий трубопровод; 2 - обратный трубопровод; 3 - задвижки; 4 - водомер; 5 - грязевики; 6 - манометры; 7 - термометры; 8 - элеватор; 9 - нагревательные приборы системы отопления

Поэтому минимальные изначальные капиталовложения выливались в финансовые потери в долгосрочной перспективе. Особенно низкая эффективность работы элеваторных узлов проявилась с ростом цен на тепловую энергию, а также с невозможностью работы централизованной тепловой сети по температурному или гидравлическому графику, на который были рассчитаны установленные ранее элеваторные узлы.

Рис. 2. Элеваторный узел «советской» эпохи

Принцип работы элеватора заключается в том, чтобы смешивать теплоноситель из централизованной тепловой сети и воду из обратного трубопровода системы отопления до температуры, соответствующей нормативной для данной системы. Это происходит за счет принципа эжекции при использовании в конструкции элеватора сопла определенного диаметра (рис. 3). После элеваторного узла смешанный теплоноситель подается в систему отопления здания. Элеватор совмещает одновременно два устройства: циркуляционный насос и смесительное устройство. На эффективность смешения и циркуляции в системе отопления не влияют колебания теплового режима в тепловых сетях. Вся регулировка заключается в правильном подборе диаметра сопла и обеспечения необходимого коэффициента смешения (нормативный коэффициент 2,2). Для работы элеваторного узла нет необходимости подводить электрический ток.

Рис. 3. Принципиальная схема конструкции элеваторного узла

Однако имеются многочисленные недостатки, которые сводят на нет всю простоту и неприхотливость обслуживания данного устройства. На эффективность работы напрямую влияют колебания гидравлического режима в тепловых сетях. Так, для нормального смешения, перепад давлений в подающем и обратном трубопроводах необходимо поддерживать в пределах 0,8 - 2 бар; температура на выходе из элеватора не поддается регулировке и напрямую зависит только от изменения температуры тепловой сети. В этом случае, если температура теплоносителя, поступающего из котельной, не соответствует температурному графику, то и температура на выходе из элеватора будет ниже необходимой, что напрямую повлияет на внутреннюю температуру воздуха в помещениях здания.

Подобные устройства получили широкое применение во многих типах зданий, подключенных к централизованной тепловой сети. Однако в настоящее время они не соответствуют требованиям по энергосбережению, в связи с чем подлежат замене на современные индивидуальные тепловые пункты. Их стоимость значительно выше и для работы обязательно требуется электропитание. Но, в то же время, эти устройства более экономны - позволяют снизить энергопотребление на 30 - 50%, что с учетом роста цен на теплоноситель позволит уменьшить срок окупаемости до 5 - 7 лет, а срок службы ИТП напрямую зависит от качества используемых элементов управления, материалов и уровня подготовки технического персонала при его обслуживании.

Современные ИТП

Энергосбережение достигается, в частности, за счет регулирования температуры теплоносителя с учетом поправки на изменение температуры наружного воздуха. Для этих целей в каждом тепловом пункте применяют комплекс оборудования (рис. 4) для обеспечения необходимой циркуляции в системе отопления (циркуляционные насосы) и регулирования температуры теплоносителя (регулирующие клапаны с электрическими приводами, контроллеры с датчиками температуры).

Рис. 4. Принципиальная схема индивидуального теплового пункта и использованием контроллера , регулирующего клапана и циркуляционного насоса

Большинство тепловых пунктов имеет в своем составе также теплообменник для подключения к внутренней системе горячего водоснабжения (ГВС) с циркуляционным насосом. Набор оборудования зависит от конкретных задач и исходных данных. Именно поэтому, из-за различных возможных вариантов конструкции, а также своей компактности и транспортабельности, современные ИТП получили название модульных (рис. 5).

Рис. 5. Современный модульный индивидуальный тепловой пункт в сборе

Рассмотрим использование ИТП в зависимых и независимых схемах подключения системы отопления к централизованной тепловой сети.

В ИТП с зависимым присоединением системы отопления к внешним тепловым сетям циркуляция теплоносителя в отопительном контуре поддерживается циркуляционным насосом. Управление насосом осуществляется в автоматическом режиме от контроллера или от соответствующего блока управления. Автоматическое поддержание необходимого температурного графика в отопительном контуре также осуществляется электронным регулятором. Контролер воздействует на регулирующий клапан, расположенный на подающем трубопроводе на стороне внешней тепловой сети («острой воде»). Между подающим и обратным трубопроводами установлена смесительная перемычка с обратным клапаном, за счет которой осуществляется подмес в подающий трубопровод из обратной линии теплоносителя, с более низкими температурными параметрами (рис. 6).

Рис. 6. Принципиальная схема модульного теплового пункта, подключенного по зависимой схеме:
1 - контроллер; 2 - двухходовой регулирующий клапан с электрическим приводом; 3 - датчики температуры теплоносителя; 4 - датчик температуры наружного воздуха; 5 - реле давления для защиты насосов от сухого хода; 6 - фильтры; 7 - задвижки; 8 - термометры; 9 - манометры; 10 - циркуляционные насосы системы отопления; 11 - обратный клапан; 12 - блок управления циркуляционными насосами

В данной схеме работа системы отопления зависит от давлений в центральной тепловой сети. Поэтому во многих случаях потребуется установка регуляторов перепада давления, а, в случае необходимости, и регуляторов давления «после себя» или «до себя» на подающем или на обратном трубопроводах.

В независимой системе для присоединения к внешнему источнику тепла используется теплообменник (рис. 7). Циркуляция теплоносителя в системе отопления осуществляется циркуляционным насосом. Управление насосом производится в автоматическом режиме контролером или соответствующим блоком управления. Автоматическое поддержание необходимого температурного графика в нагреваемом контуре также осуществляется электронным регулятором. Контроллер воздействует на регулируемый клапан, расположенный на подающем трубопроводе на стороне внешней тепловой сети («острой воде»).

Рис. 7. Принципиальная схема модульного теплового пункта, подключенного по независимой схеме:
1 - контроллер; 2 - двухходовой регулирующий клапан с электрическим приводом; 3 - датчики температуры теплоносителя; 4 - датчик температуры наружного воздуха; 5 - реле давления для защиты насосов от сухого хода; 6 - фильтры; 7 - задвижки; 8 - термометры; 9 - манометры; 10 - циркуляционные насосы системы отопления; 11 - обратный клапан; 12 - блок управления циркуляционными насосами; 13 - теплообменник системы отопления

Достоинством данной схемы является то, что отопительный контур независим от гидравлических режимов централизованной тепловой сети. Также система отопления не страдает от несоответствия качества входящего теплоносителя, поступающего из центральной тепловой сети (наличия продуктов коррозии, грязи, песка и т.д.), а также перепадов давления в ней. В то же время стоимость капитальных вложений при применении независимой схемы больше - по причине необходимости установки и последующего обслуживания теплообменника.

Как правило, в современных системах применяются разборные пластинчатые теплообменники (рис. 8), которые достаточно просты в обслуживании и ремонтопригодны: при потере герметичности или выходе из строя одной секции, теплообменник возможно разобрать, а секцию заменить. Также, при необходимости, можно повысить мощность путем увеличения количества пластин теплообменника. Кроме того, в независимых системах применяют паяные неразборные теплообменники.

Рис. 8. Теплообменники для независимых систем подключения ИТП

Согласно ДБН В.2.5-39:2008 «Инженерное оборудование зданий и сооружений. Внешние сети и сооружения. Тепловые сети», в общем случае предписано подсоединение систем отопления по зависимой схеме. Независимая схема предписана для жилых зданий с 12 и более этажами и других потребителей, если это обусловлено гидравлическим режимом работы системы или техническим заданием заказчика.

ГВС от теплового пункта

Наиболее простой и распространенной является схема с одноступенчатым параллельным присоединением подогревателей горячего водоснабжения (рис. 9). Они присоединены к той же тепловой сети, что и системы отопления зданий. Вода, из наружной водопроводной сети подается в подогреватель ГВС. В нем она нагревается сетевой водой, поступающей из подающего трубопровода тепловой сети.

Рис. 9. Схема с зависимым присоединением системы отопления к тепловой сети и одноступенчатым параллельным присоединением теплообменника ГВС

Охлажденная сетевая вода подается в обратный трубопровод тепловой сети. После подогревателя горячего водоснабжения нагретая водопроводная вода подается в систему ГВС. Если приборы в этой системе закрыты (к примеру, в ночное время), то горячая вода по циркуляционному трубопроводу снова подается в подогреватель ГВС.

Эту схему с одноступенчатым параллельным присоединением подогревателей горячего водоснабжения рекомендуется применять, если отношение максимального расхода теплоты на ГВС зданий к максимальному расходу теплоты на отопление зданий менее 0,2 или более 1,0. Схема используется при нормальном температурном графике сетевой воды в тепловых сетях.

Кроме того, применяется двухступенчатая система подогрева воды в системе ГВС. В ней в зимний период холодная водопроводная вода сначала подогревается в теплообменнике первой ступени (с 5 до 30 ˚С) теплоносителем из обратного трубопровода системы отопления, а затем для окончательного догрева воды до необходимой температуры (60 ˚С) используется сетевая вода из подающего трубопровода тепловой сети (рис. 10). Идея состоит в том, чтобы использовать для нагрева бросовую тепловую энергию обратной линии от системы отопления. При этом сокращается расход сетевой воды на подогрев воды в системе ГВС. В летний период нагрев происходит по одноступенчатой схеме.

Рис. 10. Схема теплового пункта с зависимым присоединением системы отопления к тепловой сети и двухступенчатым нагревом воды

Требования к оборудованию

Важнейшей характеристикой современного теплового пункта является наличие приборов учета тепловой энергии, что в обязательном порядке предусмотрено ДБН В.2.5-39:2008 «Инженерное оборудование зданий и сооружений. Внешние сети и сооружения. Тепловые сети».

Согласно разделу 16 указанных норм, в тепловом пункте должно быть размещено оборудование, арматура, устройства контроля, управления и автоматизации, с помощью которых осуществляют:

• регулирование температуры теплоносителя по погодным условиям ;
• изменение и контроль параметров теплоносителя;
• учет тепловых нагрузок, затрат теплоносителя и конденсата;
• регулирование затрат теплоносителя;
• защиту локальной системы от аварийного повышения параметров теплоносителя;
• доочистку теплоносителя;
• заполнение и подпитку систем отопления;
• комбинированное теплообеспечение с использованием тепловой энергии от альтернативных источников.

Подсоединение потребителей к теплосети должно осуществляться по схемам с минимальными затратами воды, а также экономией тепловой энергии за счет установки автоматических регуляторов теплового потока и ограничения затрат сетевой воды. Не допускается присоединение системы отопления к тепловой сети через элеватор вместе с автоматическим регулятором теплового потока.

Предписано использовать высокоэффективные теплообменники с высокими теплотехническими и эксплуатационными характеристиками и малыми габаритами. В наивысших точках трубопроводов тепловых пунктов следует устанавливать воздухоотводчики, причем рекомендуется применять автоматические устройства с обратными клапанами. В нижних точках следует устанавливать штуцеры с запорными кранами для спуска воды и конденсата.

На вводе в тепловой пункт на подающем трубопроводе следует устанавливать грязевик, а перед насосами, теплообменниками, регулирующими клапанами и счетчиками воды - сетчатые фильтры. Кроме того, фильтр-грязевик необходимо устанавливать на обратной линии перед регулирующими устройствами и приборами учета. По обе стороны от фильтров следует предусмотреть манометры.

Для защиты каналов ГВС от накипи нормами предписано использовать устройства магнитной и ультразвуковой обработки воды. Принудительная вентиляция, которой необходимо обустраивать ИТП, рассчитывается на кратковременное действие и должна обеспечивать 10-кратный обмен с неорганизованным приливом свежего воздуха через входные двери.

Во избежание превышения уровня шума, ИТП не допускается располагать рядом, под или над помещениями жилых квартир, спален и комнат игр детсадов и т.д. Кроме того, регламентируется, что установленные насосы должны быть с допустимым низким уровнем шума.

Тепловой пункт следует оснащать средствами автоматизации, приборами теплотехнического контроля, учета и регулирования, которые устанавливают на месте или на щите управления.

Автоматизация ИТП должна обеспечивать:

• регулирование затрат тепловой энергии в системе отопления и ограничение максимального расхода сетевой воды у потребителя;
• заданную температуру в системе ГВС;
• поддержание статического давления в системах потребителей теплоты при их независимом присоединении;
• заданное давление в обратном трубопроводе или необходимый перепад давления воды в подающем и обратном трубопроводах тепловых сетей;
• защиту систем теплопотребления от повышенного давления и температуры;
• включение резервного насоса при отключении основного рабочего и др.

Помимо того, современные проекты предусматривают обустройство удаленного доступа к управлению тепловыми пунктами. Это позволяет организовать централизованную систему диспетчеризации и осуществлять контроль за работой систем отопления и ГВС. Поставщиками оборудования для ИТП являются ведущие компании-производители соответствующего теплотехнического оборудования, например: системы автоматики - Honeywell (США), Siemens (Германия), Danfoss (Дания); насосы - Grundfos (Дания), Wilo (Германия); теплообменники - Alfa Laval (Швеция), Gea (Германия) и др.

Стоит также отметить, что современные ИТП включают достаточно сложное оборудование, которое требует периодического технического и сервисного обслуживания, заключающегося, к примеру, в промывке сетчатых фильтров (не реже 4 раз в год), чистке теплообменников (минимум 1 раз в 5 лет) и т.д. При отсутствии надлежащего технического обслуживания оборудование теплового пункта может прийти в негодность или выйти из строя. Примеры тому в Украине, к сожалению, уже есть.

В то же время, существуют подводные камни при проектировании всего оборудования ИТП. Дело в том, что в отечественных условиях температура в подающем трубопроводе централизованной сети часто не соответствует нормируемой, которую указывает теплоснабжающая организация в технических условиях, выдаваемых для проектирования.

При этом разница в официальных и реальных данных может быть довольно существенной (например, в реальности поставляется теплоноситель с температурой не более 100˚С вместо указанных 150˚С, или наблюдается неравномерность температуры теплоносителя со стороны центральной тепловой по времени суток), что соответственно, влияет на выбор оборудования, его последующую эффективность работы и, в итоге, на его стоимость. По этой причине рекомендуется при реконструкции ИТП на этапе проектирования, проводить замеры реальных параметров теплоснабжения на объекте и учитывать их в дальнейшем при расчетах и выборе оборудования. При этом из-за возможного несоответствия параметров, оборудование стоит проектировать с запасом в 5-20 %.

Реализация на практике

Первые современные энергоэффективные модульные ИТП в Украине были установлены в Киеве в период 2001 - 2005 гг. в рамках реализации проекта Всемирного банка «Энергосбережение в административных и общественных зданиях». Всего было смонтировано 1173 ИТП. К настоящему времени по причине не решенных ранее вопросов периодического квалифицированного технического обслуживания порядка 200 из них пришли в негодность или требуют ремонта.

Видео. Реализованный проект с применением индивидуального теплового пункта в многоквартирном жилом доме, экономия до 30% теплоэнергии

Модернизация установленных ранее тепловых пунктов с организацией удаленного доступа к ним является одним из пунктов программы «Термосанация в бюджетных учреждениях г. Киева» с привлечением кредитных средств Северной экологической финансовой корпорации (NEFCO) и грантов «Фонда Восточного партнерства по энергоэффективности и окружающей среде» (E5P).

Помимо того, в минувшем году Всемирный банк объявил о старте масштабного шестилетнего проекта, направленного на повышение энергоэффективности теплоснабжения в 10 городах Украины. Бюджет проекта составляет 382 млн. долларов США. Направлены они будут, в частности, и на установку модульных ИТП. Планируется также ремонт котельных, замена трубопроводов и установка счетчиков тепловой энергии. Намечено, что проект поможет в снижении издержек, повышении надежности обслуживания и улучшении общего качества теплоты, поступающей свыше 3 млн. украинцам.

Модернизация теплового пункта - одно из условий повышения энергоэффективности здания в целом. В настоящее время кредитованием внедрения данных проектов занимается ряд украинских банков, в том числе и в рамках государственных программ. Подробнее об этом можно прочитать в предыдущем номере нашего журнала в статье «Термомодернизация: что именно и за какие средства ».

Больше важных статей и новостей в Telegram-канале AW-Therm . Подписывайтесь!