Разделение автономной системы теплоснабжения на две функциональные структуры. Технические решения тепловых систем автономных источников

1. Введение

Заметное развитие систем децентрализованного теплоснабжения в последние годы является следствием значительных объемов нового промышленного строительства в пригородных районах, а также и реконструкции старых промышленных предприятий. Расширению сферы применения децентрализованного теплоснабжения содействует рост количества нетиповых объектов, где часто встают проблемы получения лимитов на отпуск тепловой энергии, возникающие из-за нехватки имеющихся мощностей централизованных источников и тепловых сетей.

Устойчивая тенденция роста числа крышных, встроенных, пристраиваемых и отдельно стоящих автономных котельных, обеспечивающих теплоснабжение отдельных зданий или групп зданий, тепловой мощностью от 30 кВт до 3,5 МВт, подтверждается на протяжении последних лет и может оцениваться для различных регионов значением 20-80% от тепловых мощностей.

Современная система децентрализованного теплоснабжения представляет сложный комплекс функционально взаимосвязанного оборудования, включающего автономную теплогенерирующую установку и инженерные системы здания.

Требования, предъявляемые потребителям теплоты современного здания к параметрам и характеристикам теплоносителя, условиям контроля и управления режимами отпуска теплоты, продолжительности функционирования, ставят ряд технологических задач перед теплогенерирующей установкой, существенно усложняя ее структуру.

Технические решения тепловых систем автономных источников должны учитывать особенности исходных условий: по виду используемого топлива, типу теплогенератора, качеству исходной воды, условиям потребления горячей воды, по конструктивному исполнению систем отопления, по режимам работы систем вентиляции. Эти технические решения требуют тщательного обоснования выбора теплогидравлическои схемы, анализа условий работы, обеспечения надежности функционирования и защиты оборудования от нерасчетных режимов эксплуатации.

Разделение автономной системы теплоснабжения на две функциональные структуры-систему горячего водоснабжения и систему отопления зданий- может быть рациональным только при использовании в качестве энергоносителя газообразного или жидкого топлива, которые позволяют полностью автоматизировать работу теплогенераторов, что при использовании твердого топлива в автономных теплогенераторах представляется весьма дорогостоящим и проблематичным в комплексе технически наиболее сложных и трудоемких процессов топливо подач и и золоудаления с учетом необходимости обслуживания нескольких очагов горения.

Существенное влияние на технические решения и режимы работы автономной системы горячего водоснабжения оказывает тип теплогенераторов, которые можно классифицировать как проточные и емкостные.

Современные эксплуатационные, конструктивные и технические требования к системам отопления и, в частности, к их гидравлической устойчивости при местном регулировании тепловой мощности, малой материалоемкости, автоматизации всех процессов управления работой теплогенератора и системы в целом, а также внедрение пластиковых, металлопластиковых труб и на их основе низкотемпературных систем панельно-лучистого отопления, расширение специфических функций, возлагаемых на систему отопления- все это обусловило широкое внедрение в автономные системы отопления искусственного насосного побуждения движения теплоносителя. При учете особенностей архитектурно-планировочных решений и требований технического задания на тепловую схему автономного источника теплоты возлагается сложная проблема теплогидравлической увязки нескольких параллельно функционирующих, имеющих гидравлическую и тепловую взаимосвязь систем отопления различного конструктивного исполнения с различными параметрами работы.

Нагрузка на систему определяется наружными условиями и практически линейно зависит от температуры наружного воздуха, что обусловило применение достаточно простого и эффективного метода качественного регулирования мощности системы за счет изменения температуры теплоносителя, подаваемого в систему отопления, при его постоянном расходе. Расчетные параметры теплоносителя при максимальной нагрузке в различных странах нормируются значениями: 95-70, 90-70, 80-60 С.

Однако все шире используются в системах отопления элементы количественного метода, например, регулирование расхода теплоносителя через отдельные отопительные приборы с помощью термостатических клапанов. Принципиально важно при малых нагрузках и пониженных параметрах теплоносителя, обеспечить защиту теплогенератора от недопустимо низких температур теплоносителя на входе и от режимов работы с расходами теплоносителя ниже минимально допустимых изготовителем для предотвращения локальных перегревов конструкции. Гидравлическая схема автономной системы теплоснабжения еще в большей степени подвержена внешним воздействиям пиков потребления теплоты на цели горячего водоснабжения, и вследствие этого должна быть тщательно проработана и защищена от экстренных гидравлических режимов.

Перечисленное объясняет внедрение новых гидравлических схем автономных систем теплоснабжения, разделяющих гидравлическую схему на две части с условно независимой организацией циркуляции теплоносителя в контурах теплогенератора и потребителей теплоты, связанных общим балансирующим элементом для гидравлической увязки в переменных режимах.