Система отопления в зданиях и сооружениях

Система отопления взданиях и сооружениях
В системахцентрализованного теплоснабжения для отопления, вентиляции и горячеговодоснабжения жилых, общественных и производственных зданий в качестветеплоносителя следует, как правило, принимать воду.
Следует также проверятьвозможность применения воды как теплоносителя для технологических процессов.
Применение дляпредприятий в качестве единого теплоносителя пара для технологическихпроцессов, отопления, вентиляции и горячего водоснабжения допускается притехнико-экономическом обосновании.
Максимальная расчетнаятемпература сетевой воды на выходе из источника теплоты, в тепловых сетях иприемниках теплоты устанавливается на основе технико-экономических расчетов.
При наличии в закрытыхсистемах теплоснабжения нагрузки горячего водоснабжения минимальная температурасетевой воды на выходе из источника теплоты и в тепловых сетях должнаобеспечивать возможность подогрева воды, поступающей на горячее водоснабжениедо нормируемого уровня.
Температура сетевой воды,возвращаемой на тепловые электростанции с комбинированной выработкой теплоты иэлектроэнергии, определяется технико-экономическим расчетом. Температурасетевой воды, возвращаемой к котельным, не регламентируется.
При расчете графиковтемператур сетевой воды в системах централизованного теплоснабжения начало иконец отопительного периода при среднесуточной температуре наружного воздухапринимаются:
— 8 °С в районах срасчетной температурой наружного воздуха для проектирования отопления до минус30 °С и усредненной расчетной температурой внутреннего воздуха отапливаемыхзданий 18 °С;
— 10 °С в районах с расчетнойтемпературой наружного воздуха для проектирования отопления ниже минус 30 °С иусредненной расчетной температурой внутреннего воздуха отапливаемых зданий 20°С.
Усредненная расчетнаятемпература внутреннего воздуха отапливаемых производственных зданий 16 °С.
При отсутствии уприемников теплоты в системах отопления и вентиляции автоматическихиндивидуальных устройств регулирования температуры внутри помещений следуетприменять в тепловых сетях регулирование температуры теплоносителя:
— центральное качественноепо нагрузке отопления, по совместной нагрузке отопления, вентиляции и горячеговодоснабжения — путем изменения на источнике теплоты температуры теплоносителяв зависимости от температуры наружного воздуха;
— центральноекачественно-количественное по совместной нагрузке отопления, вентиляции игорячего водоснабжения — путем регулирования на источнике теплоты кактемпературы, так и расхода сетевой воды.
Центральноекачественно-количественное регулирование на источнике теплоты может бытьдополнено групповым количественным регулированием на тепловых пунктахпреимущественно в переходный период отопительного сезона, начиная от точкиизлома температурного графика с учетом схем присоединения отопительных,вентиляционных установок и горячего водоснабжения, колебаний давления в системетеплоснабжения, наличия и мест размещения баков-аккумуляторов,теплоаккумулирующей способности зданий и сооружений.
При центральномкачественно-количественном регулировании отпуска теплоты для подогрева воды всистемах горячего водоснабжения потребителей температура воды в подающемтрубопроводе должна быть:
— для закрытых системтеплоснабжения — не менее 70 °С;
— для открытых системтеплоснабжения — не менее 60 °С.
При центральномкачественно-количественном регулировании по совместной нагрузке отопления,вентиляции и горячего водоснабжения точка излома графика температур воды вподающем и обратном трубопроводах должна приниматься при температуре наружноговоздуха, соответствующей точке излома графика регулирования по нагрузке отопления.
В системахтеплоснабжения, при наличии у потребителя теплоты в системах отопления ивентиляции индивидуальных устройств регулирования температуры воздуха внутрипомещений количеством протекающей через приемники сетевой воды, следуетприменять центральное качественно-количественное регулирование, дополненноегрупповым количественным регулированием на тепловых пунктах с целью уменьшенияколебаний гидравлических и тепловых режимов в конкретных квартальных(микрорайонных) системах в пределах, обеспечивающих качество и устойчивостьтеплоснабжения.
Для раздельных водяныхтепловых сетей от одного источника теплоты к предприятиям и жилым районамдопускается предусматривать разные графики температур теплоносителя.
В зданиях общественного ипроизводственного назначения, для которых возможно снижение температуры воздухав ночное и нерабочее время, следует предусматривать регулирование температурыили расхода теплоносителя в тепловых пунктах.
В жилых и общественныхзданиях при отсутствии у отопительных приборов терморегулирующих клапановследует предусматривать автоматическое регулирование по температурному графикудля поддержания средней по зданию температуры внутреннего воздуха.
Не допускается применениедля тепловых сетей графиков регулирования отпуска теплоты «со срезкой» потемпературам.
Тепловая энергия –энергия неупорядоченного (хаотического) движения и взаимодействия молекулвеществ.
Тепловая энергия,получаемая чаще всего при сжигании различных видов топлива, широко применяетсядля отопления, проведения многочисленных технологических процессов (нагревания,плавления, сушки, выпаривания и т.д.).
Потребление тепловой иэлектрической энергии происходит неравномерно в течение суток, недели, года.Это связано с особенностью работы промышленных, комму­нально-бытовых исельскохозяйственных потребителей, электротранспорта.
Характер измененияпотребления энергии удобно представлять в виде графиков тепловой иэлектрической нагрузок. Различают хронологические (календарные) графики играфики продолжительности нагрузки (рисунок 1).
Первый, с характернымимаксимумами и минимумами, отражает последовательность изменения нагрузки вовреме­ни. Второй показывает продолжительность времени, в тече­ние которогоимеются те или иные нагрузки. Например, минимальная нагрузка имеет место втечение всех 24 ч суток. Кроме суточных строят также недельные, месячные игодовые графики максимумов нагрузок.
/>
Рисунок 1. Суточныехронологический график (а) и график продолжительности, (б) нагрузки
В зависимости от решаемыхзадач графики нагрузок могут характеризовать потребление энергии в энергети­ческойсистеме в целом, отдельными потребителями в системе, отдельно на промышленномпредприятии.
Изменение нагрузок можетносить статический и динамический характер.
Статические нагрузкиявляются повторяющимися при неизменных составах потребителей и режимахпотребления энергии.
Динамические нагрузкиопределяются изменением состава потребителей и режима потребляемой ими энергии.
Энергоустановки должныбесперебойно обеспечивать потребителей необходимым количеством энергии всоответствии с графиками нагрузки. Избыток электрической энергии можнопередавать в сеть, в то время как теплоты должно производиться столько, сколькотребуется потребителю. Иначе будут иметь место ее непроизводительные потери.
Наличие графиков нагрузкипозволяет планировать оптимальную работу энергоустановок, которые имеютмаксимальный КПД на номинальном режиме. Это такой режим, который обеспечиваетмаксимальную выработку энергии при минимальном потреблении первичной энергии ввиде топлива.
Для того чтобы работаэнергоустановок была эффективной, их разделяют по продолжительности работы набазовые, пиковые и полупиковые.
Базовые энергоустановки работают6000-7000 ч в году, то есть практически постоянно. Они обеспечивают при работена номинальном режиме покрытие части графика нагрузки с минимальнымпотреблением энергии Pmin.
Пиковые энергоустановкиработают периодически до 2000 ч в год и запускаются для покрытия нагрузки взоне между максимальной Рmaх и средней Рср нагрузками.
Полупиковыеэнергоустановки покрывают часть графика в области между Рср и Pmin.
Комплексное применениебазовых и пиковых энергоустановок, в том числе и в блочном исполнении,позволяет наиболее эффективно использовать первичную энергию топлива, так какони работают в оптимальном режиме покрытия нагрузок с максимальным КПД.
Расчетный анализсодержания тепловой энергии в приходной и расходной частях энергетическогобаланса может быть выполнен на основе следующих соотношений:
— содержание химическойэнергии, теплота фазовых превращений, Ткал,
Qп = Мr× 10-6,
где М — расходматериального потока за рассматриваемый промежуток времени (час, год), кг или м3;
r — удельная химическая энергия,энергия фазовых превращений, ккал/кг или ккал/м3;
— теплосодержаниематериальных потоков, Гкал,
QM = Mc Т× 10-6,
где с — массовая илиобъемная удельная теплоемкость материального потока М, ккал Дкгград) или ккал/(м3·град);
Т — температура потока,°С;
— расход теплоты наотопление, Гкал,
QOT= q0V (Tвн — Toc) t× 10-6,
где q0-объемная отопительная характеристика объекта, ккал/(м2·ч·трад);
V- внешний объем объекта,м3;
Твн, Toc — температуры внутри и вне объекта, °С;
t — рассматриваемыйпромежуток времени, ч;
— расход тепла навентиляцию, Гкал,
QВ = qвV (Tвн — Toc) t × 10-6,
где qB = mсb (Vb/V);
т — кратностьвоздухообмена, 1/ч;
св — объемнаяудельная теплоемкость воздуха, ккал/(м3·град);
Vb — вентилируемый объем, м3;
— потери теплоты сдымовыми газам, Гкал,
Одг =Vдгсдг Тдг × 10-6,
где Vдг — выход дымовых газов на 1 м3 газообразного или на 1 кг твердоготоплива, м3 /м3 или м3 /кг;
сдг — объемнаяудельная теплоемкость дымовых газов, ккал/(м3 ·град);
Тдг — температура дымовых газов;
— тепловой эквивалентэлектрической энергии, Гкал,
Q = W × 0,86× 10-6 ,
где W — подведенная(потребленная) за рассматриваемый промежуток времени (час, год) электрическаяэнергия, кВт.
На цели отопления игорячего водоснабжения в Республике Беларусь расходуется 40% от общегопотребления топлива. Потенциал энергосбережения, по оценкам отечественных изарубежных экспертов, в системах теплоснабжения республики составляет около50%. Следовательно, за счет энергосберегающих мероприятий можно снизитьпотребление топлива на нужды теплоснаб­жения на 20% от общего потребленияреспубликой. Именно поэтому одной из приоритетных задач действующей Государственнойпрограммы «Энергосбережение» для увеличе­ния эффективности использованиятеплоты в системах отопления зданий необходимо внедрение системы регулированияотпуска тепла. Необходимость оперативного определения расхода теплоты итеплопотерь с особой остротой выявилась в последнее время в связи с требованиемэко­номии топливно-энергетических ресурсов.
Измерительная систематеплосчетчика «Квант» (рисунок 2) состоит из электромагнитного (индукционного)расходометра (ИР), платиновых терморезисторов — датчиков температуры прямого иобратного потоков и автоматического вычислительного прибора (АВП).
/>
Рисунок 2. Измерительнаясистема теплосчетчика «Квант»:
ИР — электромагнитныйрасходомер, АВП — автоматический вычислительный прибор, М — магнит, Э — электроды, ИБ — измерительный блок,
RK1, RK2 — тёрморезисторы
Подающий трубопроводрасположен между полюсами электромагнита М, под действием которого ионы жидко­стиотдают заряды измерительным электродам Э, создавая ток, пропорциональныйрасходу V. Измерительный блок (ИБ) трансформирует сигнал о расходе и передаетна АВП, куда также поступают сигналы от терморезисторов RK 1 и RK 2. АВПпроизводит счетные операции с выходом на регистрирующий прибор (РП) и АСУ.
На рисунке 3 показанкомплект приборов теплосчетчика НПТО «Термо». В состав комплекта входят:электромагнитный расходомер POCT-L; измерительный преобразователь ЭП-8006;термометры сопротивления КТСПР для измерения разности температур.
/>
Рисунок 3. Комплектприборов теплосчетчика НПТО «Термо»:
РОСТ-1 — электромагнитныйрасходомер, ЭП-8006 — измерительный преобразователь, КТСПР — термометрысопротивления КТСПР для измерения разности температур
Теплосчетчик отличаетсявысокой точностью измерения, отсутствием требований к прямолинейности участковтрубопровода, отсутствием подвижных элементов в потоке. Комплект имеет цифровойшестиразрядный счет­чик количества теплоты в гигаджоулях, цифровую индикациюрасхода теплоносителя, аналоговые выходные сигналы постоянного тока, частотныйвыходной сигнал, тем­пературный датчик для передачи данных в систему учетаэнергии ИЙСЭ.
На рисунке 4 показанкомплект приборов теплосчетчиков ТЭМ-05М. В состав комплекта входят:измерительно-вычислительный блок (ИВБ); первичный преобразователь расходаэлектромагнитного типа (ППР); термопреобразователь сопротивления платиновый(ТСП); расходомер-счетчик РМС-05.05.
/>
Рисунок 4. Схемаустановки ТЭМ-05МЗ
Теплосчетчики ТЭМ-05Мпредназначены для измерения, регистрации и коммерческого учета тепловых пара­метровв системах горячего водоснабжения, а также в закрытых и открытых системахтеплоснабжения. Они применяются для работы на жилых, общественных ипроизводственных зданиях самого широкого спектра: от офисов и коттеджей допромышленных предприятий, а также могут использоваться для автоматизированныхсистем учета, контроля и регулирования тепловой энергии.
Теплосчетчики имеютотличительные особенности и преимущества: отсутствие гидравлическогосопротивления жидкости; возможность выбора типовой схемы установки; возможностьвыбора диапазона измерения расхода по месту монтажа самим потребителем;возможность объединения приборов в системы автоматизированного контроля иуправления благодаря наличию у теплосчетчиков архива статистических данных опараметрах систем теплоснабжения и горячего водоснабжения, стандартныхпоследовательных интерфейсов RS 232С, RS 485, адаптеров перено­са данных(АПД-01П, АПД-01С) и сервисного программного обеспечения.
Теплосчетчики ТЭМ-05Мосуществляют автоматиче­ское измерение: расхода теплоносителя в трубопроводахсистем теплоснабжения и горячего водоснабжения; температуры теплоносителя втрубопроводах систем теплоснабжения или горячего водоснабжения и втрубопроводах холодного водоснабжения; избыточного давления теплоно­сителя втрубопроводах (при наличии датчиков давления с токовым выходом); временинаработки при поданном напряжении питания; времени работы в зоне ошибок ивычисление: разности температуры теплоносителя в прямом и обратномтрубопроводах (трубопроводе холодного водоснабжения); потребляемой тепловоймощности; объема теплоносителя, прошедшего по трубопроводам; потребленноеколичество теплоты.
Система индивидуальногорасчета за тепло широко распространена в ряде европейских стран и оцениваетрасход теплоты индивидуальными потребителями, например радиаторами центральногоотопления. Она состоит из так называемого распределителя тепла и радиаторноготермостата. Распределитель тепла устанавливается на каждый радиатор в квартиреи фиксирует количество тепла, отданного радиатором. Можно использоватьиспарительный распреде­литель тепла «Экземпер» или электронный — «Допримо».
В испарительномраспределителе тепла тепло радиатора действует на специальную жидкость визмерительной ампуле, которая испаряется в зависимости от температуры и продолжительностидействия тепла от радиатора. Чем горячее радиатор и чем дольше его теплодействует на ампулу, тем больше испаряется жидкости. Количество испарившейсяжидкости показывает, сколько тепла использует данный радиатор.
Чтобы компенсироватьдополнительное уменьшение жидкости, которое воз­никает, например, летом, когдана радиатор светит солнце, ампулы содержат определенный переизбыток жидкости, представляющийсобой излишек для так холодного испарения.
Электронныйраспределитель тепла с помощью датчика регистрирует температуру радиаторааккуратнее, быстрее и точнее, чем жидкостной.
Микросхема внутрираспределителя моментально под­считывает, принимая во внимание малейшиетемпературные различия, величины, образовавшиеся из разницы между температуройдатчика и закодированной темпера­турой помещения 20 °С (системах однимдатчиком). Она переводит данные в цифровые величины для считывания.
Распределитель с двумядатчиками, помимо температуры радиатора, измеряет также температуру окружающейсреды и из этих данных рассчитывает количество отданно­го радиатором тепла.
Показания распределителясчитываются с жидкокристаллического дисплея прибора.
Радиаторный термостатпозволяет регулировать количество тепла, отдаваемого радиатором, но, в отличиеот обычного вентиля, он автоматически поддерживает желаемую температуру,создавая комфортную тепловую об­становку и экономя тепло.
Термостат состоит из двухосновных частей — клапана и термостатической головки. Клапан увеличивает илиуменьшает подачу горячей воды в радиатор под воз­действием поршня, положениекоторого регулируется термостатической головкой. Внутри нее расположен такназываемый сильфон, заполненный специальным газом, изме­няющим свой объем взависимости от температуры воздуха около термостатической головки.
Выбор желаемойтемпературы производится поворотом головки в определенную позицию.
Термостаты позволяютзадать оптимальный тепловой режим в помещениях, например, в детской — теплее, ав комнатах, которые долгое время не используются, можно установить минимальнуютемпературу, не расходуя лишнее тепло. Уезжая на длительное время, также можноуменьшить температуру во всех помещениях, причем термостат не позволиттемпературе опустится до того значения, ко­гда из-за сконденсировавшейся влагимогут быть повреждены мебель и оборудование.
Термостаты используют такназываемое «бесплатное» тепло — тепло, выделяемое людьми, оборудованием и бытовойтехникой, солнцем. Это тепло — источник дополнительной экономии средств, и,кроме того, применение термостата избавит от необходимости открывать зимойфорточки для уменьшения температуры в помещениях, где слишком тепло, чтозначительно уменьшает риск простуды.

Список использованныхисточников
1. Гительман Л.Д, Ратников Б.Е. Энергетическийбизнес. – М.: Дело, 2006. – 600 с.
2. Кравченя Э. М. и др. Охранатруда и основы энергосбережения: Учеб. пособие. – Мн.: ТетраСистемс, 2004. –288 с.
3. Основы энергосбережения: Учеб. пособие / М. В. Самойлов,В. В. Паневчик, А. Н. Ковалев. 2-е изд., стереотип. – Мн.: БГЭУ, 2002. – 198 с.
4. Стандартизация энергопотребления — основаэнергосбережения / П. П. Безруков, Е. В. Пашков, Ю. А. Церерин, М. Б. Плущевский//Стандарты и качество, 1993.
5. Тепловые сети СНиП 41-02-2003 (7 Теплоносителии их параметры).