Читать статью на русском

Індивідуальний тепловий пункт: схеми та рішення


01 березня 2017 |


individyalnii_teplovii_pynkt_shemi_ta_rishennya.jpg
Індивідуальний тепловий пункт – найважливіша складова систем теплопостачання будівель. Від його характеристик багато в чому залежить регулювання систем опалення та ГВП, а також ефективність використання теплової енергії. Тому до теплових пунктів приділяється велика увага в ході термомодернізації будівель, масштабні проекти яких в найближчому майбутньому планується втілити в життя в різних регіонах України.

Індивідуальний тепловий пункт (ІТП) – комплекс пристроїв, розташований у відокремленому приміщенні (як правило, в підвальному приміщенні), що складається з елементів, що забезпечують приєднання системи опалення та гарячого водопостачання до централізованої теплової мережі. По подаючому трубопроводу здійснюється подача теплоносія в будинок. За допомогою другого зворотного трубопроводу в котельню потрапляє вже охолоджений теплоносій із системи.

Температурний графік роботи теплової мережі визначає те, в якому режимі тепловий пункт буде працювати надалі і яке обладнання необхідно в ньому встановлювати. Розрізняють декілька температурних графіків роботи теплової мережі:

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

Якщо температура теплоносія не перевищує 95 °С, то його залишається тільки розподілити по всій опалювальній системі. У цьому випадку можливо застосовувати тільки колектор з балансувальними клапанами для гідравлічної ув'язки циркуляційних кілець. Якщо ж температура теплоносія перевищує 95 °С, то такий теплоносій не можна безпосередньо використовувати в системі опалення без його температурного регулювання. Саме в цьому і полягає важлива функція теплового пункту. При цьому необхідно, щоб температура теплоносія в системі опалення змінювалася залежно від зміни температури зовнішнього повітря.

У теплових пунктах старого зразка (мал. 1, 2) в якості регулюючого пристрою застосовувався елеваторний вузол. Це дозволяло істотно знизити вартість обладнання, однак за допомогою такого ТП було неможливо здійснювати точне регулювання температури теплоносія, особливо при перехідних режимах роботи системи. Елеваторний вузол забезпечував тільки «якісне» регулювання теплоносія, коли температура в системі опалення змінюється в залежності від температури теплоносія, що приходить від централізованої теплової мережі. Це призводило до того, що «регулювання» температури повітря в приміщеннях проводилося споживачами за допомогою відкритого вікна і з величезними тепловими витратами, що йдуть в нікуди.
individyalnii_teplovii_pynkt_shemi_ta_rishennya_1.jpg
Мал. 1. Схема теплового пункту з елеваторним вузлом:
1
подаючий трубопровід; 2 зворотний трубопровід; 3 засувки; 4 водомір; 5 грязьовики; 6 манометри; 7 термометри; 8 елеватор; 9 нагрівальні прилади системи опалення

Тому мінімальні початкові капіталовкладення виливалися в фінансові втрати в довгостроковій перспективі. Особливо низька ефективність роботи елеваторних вузлів проявилася зі зростанням цін на теплову енергію, а також з неможливістю роботи централізованої теплової мережі по температурному або гідравлічному графіку, на який були розраховані встановлені раніше елеваторні вузли.
individyalnii_teplovii_pynkt_shemi_ta_rishennya_2.jpg
Мал. 2. Елеваторний вузол «радянської» епохи

Принцип роботи елеватора полягає в тому, щоб змішувати теплоносій з централізованої теплової мережі і воду із зворотного трубопроводу системи опалення до температури, відповідної нормативній для даної системи. Це відбувається за рахунок принципу ежекції при використанні в конструкції елеватора сопла певного діаметра (мал. 3). Після елеваторного вузла змішаний теплоносій подається в систему опалення будівлі. Елеватор поєднує одночасно два пристрої: циркуляційний насос і змішувальний пристрій. На ефективність змішування і циркуляції в системі опалення не впливають коливання теплового режиму в теплових мережах. Все регулювання полягає в правильному підборі діаметра сопла і забезпечення необхідного коефіцієнта змішання (нормативний коефіцієнт 2,2). Для роботи елеваторного вузла немає необхідності підводити електричний струм.
individyalnii_teplovii_pynkt_shemi_ta_rishennya_3.jpg
Мал. 3. Принципова схема конструкції елеваторного вузла

Однак є численні недоліки, які зводять нанівець всю простоту і невибагливість обслуговування даного пристрою. На ефективність роботи безпосередньо впливають коливання гідравлічного режиму в теплових мережах. Так, для нормального змішання, перепад тисків в подаючому і зворотному трубопроводах необхідно підтримувати в межах 0,8-2 бар; температура на виході з елеватора не піддається регулюванню і безпосередньо залежить тільки від зміни температури теплової мережі. В цьому випадку, якщо температура теплоносія, що надходить з котельні, не відповідає температурному графіку, то і температура на виході з елеватора буде нижче необхідної, що безпосередньо вплине на внутрішню температуру повітря в приміщеннях будівлі.

Подібні пристрої отримали широке застосування в багатьох типах будівель, підключених до централізованої теплової мережі. Однак в даний час вони не відповідають вимогам з енергозбереження, у зв'язку з чим підлягають заміні на сучасні індивідуальні теплові пункти. Їх вартість значно вище і для роботи обов'язково потрібно електроживлення. Але, в той же час, ці пристрої більш економні – дозволяють знизити енергоспоживання на 30-50%, що з урахуванням зростання цін на теплоносій дозволить зменшити термін окупності до 5-7 років, а термін служби ІТП безпосередньо залежить від якості використовуваних елементів управління, матеріалів і рівня підготовки технічного персоналу при його обслуговуванні.

Сучасні ІТП

Енергозбереження досягається, зокрема, за рахунок регулювання температури теплоносія з урахуванням поправки на зміну температури зовнішнього повітря. Для цих цілей в кожному тепловому пункті застосовують комплекс обладнання (мал. 4) для забезпечення необхідної циркуляції в системі опалення (циркуляційні насоси) і регулювання температури теплоносія (регулюючі клапани з електричними приводами, контролери з датчиками температури).
individyalnii_teplovii_pynkt_shemi_ta_rishennya_4.jpg
Мал. 4. Принципова схема індивідуального теплового пункту та використанням контролера, регулюючого клапана і циркуляційного насоса

Більшість теплових пунктів має в своєму складі також теплообмінник для підключення до внутрішньої системи гарячого водопостачання (ГВП) з циркуляційним насосом. Набір обладнання залежить від конкретних завдань і вихідних даних. Саме тому, через різні можливі варіанти конструкції, а також свою компактність і транспортабельність, сучасні ІТП отримали назву модульних (мал. 5).
individyalnii_teplovii_pynkt_shemi_ta_rishennya_5.jpg
Мал. 5. Сучасний модульний індивідуальний тепловий пункт в зборі

Розглянемо використання ІТП в залежних і незалежних схемах підключення системи опалення до централізованої теплової мережі.

В ІТП з залежним приєднанням системи опалення до зовнішніх теплових мереж циркуляція теплоносія в системі опалення підтримується циркуляційним насосом. Управління насосом здійснюється в автоматичному режимі від контролера або від відповідного блоку управління. Автоматичне підтримання необхідного температурного графіка в системі опалення також здійснюється електронним регулятором. Контролер впливає на регулюючий клапан, розташований на трубопроводі, що подає на стороні зовнішньої теплової мережі ( «гострої воді»). Між подавальним і зворотним трубопроводами встановлено змішувальну перемичку зі зворотним клапаном, за рахунок якої здійснюється підмішування в подаючий трубопровід з зворотної лінії теплоносія, з більш низькими температурними параметрами (мал. 6).
individyalnii_teplovii_pynkt_shemi_ta_rishennya_6.jpg
Мал. 6. Принципова схема модульного теплового пункту, підключеного за залежною схемою:
1 контролер; 2 двоходовий регулюючий клапан з електричним приводом; 3 датчики температури теплоносія; 4 датчик температури зовнішнього повітря; 5 реле тиску для захисту насосів від сухого ходу; 6 фільтри; 7 засувки; 8 термометри; 9 манометри; 10 циркуляційні насоси системи опалення; 11 зворотний клапан; 12 блок управління циркуляційними насосами

В даній схемі робота системи опалення залежить від тиску в центральній тепловій мережі. Тому в багатьох випадках потрібна установка регуляторів перепаду тиску, а, в разі необхідності, і регуляторів тиску «після себе» або «до себе» на що подавальному або на зворотному трубопроводах.

У незалежній системі для приєднання до зовнішнього джерела тепла використовується теплообмінник (мал. 7). Циркуляція теплоносія в системі опалення здійснюється циркуляційним насосом. Управління насосом проводиться в автоматичному режимі контролером або відповідним блоком управління. Автоматичне підтримання необхідного температурного графіка в нагріваючому контурі також здійснюється електронним регулятором. Контролер впливає на регульований клапан, розташований на трубопроводі, що подає на стороні зовнішньої теплової мережі ( «гострій воді»).
individyalnii_teplovii_pynkt_shemi_ta_rishennya_7.jpg
Мал. 7. Принципова схема модульного теплового пункту, підключеного за незалежною схемою:
1 контролер; 2 двоходовий регулюючий клапан з електричним приводом; 3 датчики температури теплоносія; 4 датчик температури зовнішнього повітря; 5 реле тиску для захисту насосів від сухого ходу; 6 фільтри; 7 засувки; 8 термометри; 9 манометри; 10 циркуляційні насоси системи опалення; 11 зворотний клапан; 12 блок управління циркуляційними насосами; 13 теплообмінник системи опалення

Перевагою даної схеми є те, що опалювальний контур незалежний від гідравлічних режимів централізованої теплової мережі. Також система опалення не страждає від невідповідності якості теплоносія на вході, що надходить з центральної теплової мережі (наявності продуктів корозії, бруду, піску і т.д.), а також перепадів тиску в ній. У той же час вартість капітальних вкладень при застосуванні незалежної схеми більше через необхідність установки і подальше обслуговування теплообмінника.

Як правило, в сучасних системах застосовуються розбірні пластинчасті теплообмінники (мал. 8), які досить прості в обслуговуванні і ремонтопридатні: при втраті герметичності або виході з ладу однієї секції, теплообмінник можливо розібрати, а секцію замінити. Також, при необхідності, можна підвищити потужність шляхом збільшення кількості пластин теплообмінника. Крім того, в незалежних системах застосовують паяні нерозбірні теплообмінники.
individyalnii_teplovii_pynkt_shemi_ta_rishennya_8.jpg
Мал. 8.Теплообмінники для незалежних систем підключення ІТП

Згідно ДБН В.2.5-39:2008 «Інженерне обладнання будинків і споруд. Зовнішні мережі та споруди. Теплові мережі», в загальному випадку наказано під'єднання систем опалення по залежній схемі. Незалежна схема запропонована для житлових будівель з 12 і більше поверхами та інших споживачів, якщо це обумовлено гідравлічним режимом роботи системи або технічним завданням замовника.

ГВП від теплового пункту

Найбільше простою і розповсюдженою є схема з одноступінчастим паралельним приєднанням підігрівачів гарячого водопостачання (мал. 9). Вони приєднані до тієї ж теплової мережі, що і системи опалення будівель. Вода, з зовнішньої водопровідної мережі подається в підігрівач ГВП. У ньому вона нагрівається мережною водою, яка надходить з подаючого трубопроводу теплової мережі.
individyalnii_teplovii_pynkt_shemi_ta_rishennya_9.jpg
Мал. 9. Схема з залежним приєднанням системи опалення до теплової мережі і одноступінчастим паралельним приєднанням теплообмінника ГВП

Охолоджена мережева вода подається в зворотний трубопровід теплової мережі. Після підігрівача гарячого водопостачання нагріта водопровідна вода подається в систему ГВП. Якщо прилади в цій системі закриті (наприклад, в нічний час), то гаряча вода по циркуляційному трубопроводу знову подається в підігрівач ГВП.

Цю схему з одноступінчастим паралельним приєднанням підігрівачів гарячого водопостачання рекомендується застосовувати, якщо відношення максимальної витрати теплоти на ГВП будинків до максимальної витрати теплоти на опалення будівель менше 0,2 або більше 1,0. Схема використовується при нормальному температурному графіку мережної води в теплових мережах.

Крім того, застосовується двоступенева система підігріву води в системі ГВП. У ній в зимовий період холодна водопровідна вода спочатку підігрівається в теплообміннику першого ступеня (з 5 до 30 °С) теплоносієм із зворотного трубопроводу системи опалення, а потім для остаточного підігріву води до необхідної температури (60 °С) використовується мережева вода з подаючого трубопроводу теплової мережі (мал. 10). Ідея полягає в тому, щоб використовувати для нагріву непридатну теплову енергію зворотної лінії від системи опалення. При цьому скорочується витрата мережної води на підігрів води в системі ГВП. У літній період нагрівання іде за рахунок одноступінчастої схеми.
individyalnii_teplovii_pynkt_shemi_ta_rishennya_10.jpg
Мал. 10. Схема теплового пункту з залежним приєднанням системи опалення до теплової мережі і двоступінчастим нагріванням води

Вимоги до обладнання

Найважливішою характеристикою сучасного теплового пункту є наявність приладів обліку теплової енергії, що в обов'язковому порядку передбачено ДБН В.2.5-39:2008 "Інженерне обладнання будинків і споруд. Зовнішні мережі та споруди. Теплові мережі".

Згідно з розділом 16 зазначених норм, в тепловому пункті має бути розміщено обладнання, арматура, пристрої контролю, управління і автоматизації, за допомогою яких здійснюють:

  • регулювання температури теплоносія за погодними умовами;
  • зміна і контроль параметрів теплоносія;
  • облік теплових навантажень, витрат теплоносія і конденсату;
  • регулювання витрат теплоносія;
  • захист локальної системи від аварійного підвищення параметрів теплоносія;
  • доочищення теплоносія;
  • заповнення та підживлення систем опалення;
  • комбіноване теплозабезпечення з використанням теплової енергії від альтернативних джерел.

Підключення споживачів до тепломережі має здійснюватися за схемами з мінімальними витратами води, а також економією теплової енергії за рахунок установки автоматичних регуляторів теплового потоку і обмеження витрат мережної води. Не допускається приєднання системи опалення до теплової мережі через елеватор разом з автоматичним регулятором теплового потоку.

Наказано використовувати високоефективні теплообмінники з високими теплотехнічними та експлуатаційними характеристиками і малими габаритами. У найвищих точках трубопроводів теплових пунктів слід встановлювати повітровідводчики, причому рекомендується застосовувати автоматичні пристрої з зворотними клапанами. У нижніх точках слід встановлювати штуцери з запірними кранами для спуску води і конденсату.

На введенні в тепловий пункт на трубопроводі, що подає слід встановлювати грязьовик, а перед насосами, теплообмінниками, регулювальними клапанами та лічильниками води – сітчасті фільтри. Крім того, фільтр-грязьовик необхідно встановлювати на зворотній лінії перед регулюючими пристроями і приладами обліку. По обидва боки від фільтрів слід передбачити манометри.

Для захисту каналів ГВС від накипу нормами наказано використовувати пристрої магнітної та ультразвукової обробки води.

Примусова вентиляція, якою необхідно облаштовувати ІТП, розраховується на короткочасну дію і повинна забезпечувати 10-кратний обмін з неорганізованим припливом свіжого повітря через вхідні двері.

Щоб уникнути перевищення рівня шуму, ІТП не допускається розташовувати поруч, під або над приміщеннями житлових квартир, спалень та кімнат ігор дитсадків і т.д. Крім того, регламентується, що встановлені насоси повинні бути з допустимим низьким рівнем шуму.

Тепловий пункт слід оснащувати засобами автоматизації, приладами теплотехнічного контролю, обліку та регулювання, які встановлюють на місці або на щиті управління.

Автоматизація ІТП повинна забезпечувати:

  • регулювання витрат теплової енергії в системі опалення і обмеження максимальної витрати мережної води у споживача;
  • задану температуру в системі ГВП;
  • підтримання статичного тиску в системах споживачів теплоти при їх незалежному приєднанні;
  • заданий тиск у зворотному трубопроводі або необхідний перепад тиску води в подавальному і зворотному трубопроводах теплових мереж;
  • захист систем теплоспоживання від підвищеного тиску і температури;
  • включення резервного насоса при відключенні основного робочого та ін.

Крім того, сучасні проекти передбачають облаштування віддаленого доступу до управління тепловими пунктами. Це дозволяє організувати централізовану систему диспетчеризації і здійснювати контроль за роботою систем опалення та ГВП.

Постачальниками обладнання для ІТП є провідні компанії-виробники відповідного теплотехнічного обладнання, наприклад: системи автоматики – Honeywell (США), Siemens (Німеччина), Danfoss (Данія); насоси – Grundfos (Данія), Wilo (Німеччина); теплообмінники – Alfa Laval (Швеція), Gea (Німеччина) та ін.

Варто також відзначити, що сучасні ІТП включають досить складне обладнання, яке потребує періодичне технічне і сервісне обслуговування, що полягає, наприклад, в промиванні сітчастих фільтрів (не рідше 4 разів на рік), чищення теплообмінників (мінімум 1 раз в 5 років) і т . д. При відсутності належного технічного обслуговування обладнання теплового пункту може прийти в непридатність або вийти з ладу. Приклади цього в Україні, на жаль, вже є.

У той же час, існують підводні камені при проектуванні всього обладнання ІТП. Справа в тому, що в вітчизняних умовах температура в прямому трубопроводі централізованої мережі часто не відповідає нормованій, яку вказує теплопостачальна організація в технічних умовах, які видаються для проектування.

При цьому різниця в офіційних та реальних даних може бути досить суттєвою (наприклад, в реальності поставляється теплоносій з температурою не більше 100˚С Замість зазначених 150 ˚С, або спостерігається нерівномірність температури теплоносія з боку центральної теплової по часу доби), що відповідно, впливає на вибір обладнання, його подальшу ефективність роботи і, в підсумку, на його вартість. З цієї причини рекомендується при реконструкції ІТП на етапі проектування, проводити виміри реальних параметрів теплопостачання на об'єкті і враховувати їх в подальшому при розрахунках і виборі обладнання. При цьому через можливу​​невідповідність параметрів, обладнання варто проектувати з запасом в 5-20%.

Реалізація на практиці


Перші сучасні енергоефективні модульні ІТП в Україні були встановлені в Києві в період 2001- 2005 рр. в рамках реалізації проекту Світового банку «Енергозбереження в адміністративних і громадських будівлях». Всього було змонтовано 1 173 ІТП. До теперішнього часу через не вирішені раніше питання періодичного кваліфікованого технічного обслуговування близько 200 з них прийшли в непридатність або потребують ремонту.

Модернізація встановлених раніше теплових пунктів з організацією віддаленого доступу до них є одним з пунктів програми «Термосанація в бюджетних установах м.Києва» із залученням кредитних коштів Північної екологічної фінансової корпорації (NEFCO) та грантів «Фонду Східного партнерства з енергоефективності та довкілля» (E5P).

Крім того, в минулому році Всесвітній банк оголосив про старт масштабного шестирічного проекту, спрямованого на підвищення енергоефективності теплопостачання в 10 містах України. Бюджет проекту складає 382 млн. доларів США. Спрямовані вони будуть, зокрема, і на установку модульних ІТП. Планується також ремонт котелень, заміна трубопроводів та встановлення лічильників теплової енергії. Намічено, що проект допоможе в зниженні витрат, підвищенні надійності обслуговування і поліпшенні загальної якості теплоти, що надходить понад 3 млн. українцям.

Модернізація теплового пункту – одна з умов підвищення енергоефективності будівлі в цілому. В даний час кредитуванням впровадження даних проектів займається ряд українських банків, в тому числі і в рамках державних програм.


Поділіться з друзями та збережіть собі!



Написати коментар (0)

Не пропустіть цікаве,
щотижнева розсилка:


Будьте в курсі подій,
підпишіться на RSS:


Новини біопаливної галузі
Статті про біопаливо та котли

Потрібен котел? Заповнити анкету

Заповніть анкету та виробники запропонують вам ціни та послуги самі!



Популярні статті цієї рубрики:


Рекомендуємо компанії цього напряму:

БЛОК ВІЛЬНИЙ
Щоб Ваша компанія була тут розміщена, замовте послугу "Фото-каталог"

Замовити!
База компаній