ТЕПЛОВОЙ ПУНКТ

Полезная модель относится к системам теплоснабжения и может быть использована при проектировании и строительстве новых водяных тепловых сетей и систем теплопотребления, а также при реконструкции действующих центральных тепловых пунктов (ЦТП), теплофикационных камер, индивидуальных тепловых пунктов (ИТП) и других теплоиспользующих установок.
Известен тепловой пункт (ТП), предназначенный для передачи тепла сетевой воды от источника к системам теплопотребления: отопления и ГВС, содержащий вводы подающего и обратного трубопроводов наружной тепловой сети и установки для передачи тепла к системам теплопотребления, в частности, теплообменники, элеватор либо насос и автоматические регуляторы расхода, температуры [1].
Недостатком указанного ТП является отсутствие возможности сохранения постоянного гидравлического режима в наружной тепловой сети (то есть постоянного расхода сетевой воды при неизменном гидравлическом сопротивлении тепловой сети и систем теплопотребления) в случае необходимости изменить подачу тепла к любой системе теплопотребления, особенно при температурах наружного воздуха выше точки излома температурного графика [1] с.137, рис.4.10.
Известен также тепловой пункт, содержащий подающий и обратный трубопровод тепловой сети с установленными на них соответственно второй и первой ступенями водоподогревателя, подающий трубопровод системы отопления, перемычку с обратным клапаном, трубопроводы холодной и горячей воды, трехходовой клапан отопления с погодным регулятором, имеющим датчик температуры наружного воздуха и датчик температуры теплоносителя в подающем трубопроводе системы отопления, а также обратный трубопровод системы отопления с насосом. Обратный трубопровод системы отопления присоединен одновременно через первый вход трехходового клапана отопления к первой ступени водоподогревателя и через насос и перемычку к подающему трубопроводу. Трубопровод холодной воды через первую ступень водоподогревателя соединен с входом его второй ступени. Выход второй ступени водоподогревателя подключен ко второму входу трехходового клапана отопления, а на трубопровод горячей воды установлен смесительный клапан прямого действия. К первому и второму входу смесительного клапана по нагреваемой воде присоединены соответственно вход и выход второй ступени водоподогревателя [2].
Недостатками указанного ТП являются повышенные затраты на оборудование и эксплуатацию, обусловленные наличием насоса и необходимостью расхода электроэнергии на его привод, а также отсутствие возможности сохранения постоянного гидравлического сопротивления греющего контура, обусловленное различным открытием трехходового клапана отопления и следовательно переменным напором работающего насоса при различных режимах теплопотребления здания; переменное гидравлическое сопротивление ТП оказывает переменное воздействие на гидравлический режим всей наружной водяной сети, что неизбежно приводит к изменению располагаемых напоров и расходов сетевой воды на данном и близлежащих абонентских вводах.
Полезная модель упрощает схему ТП, удешевляет его эксплуатацию и позволяет сохранить неизменным гидравлическое сопротивление каждого теплового пункта, а следовательно, обеспечивает постоянство гидравлического режима наружной водяной тепловой сети: а именно, расходов сетевой воды, давлений и располагаемых напоров на каждом участке тепловой сети и у каждого абонента в системе теплоснабжения.
Целью полезной модели является стабилизация гидравлического режима наружной водяной тепловой сети при любых переменных режимах теплопотребления абонентов и упрощение схемы теплового пункта.
Поставленная цель достигается тем, что на гидравлической перемычке установлено дроссельное устройство с гидравлическим сопротивлением, равным гидравлическому сопротивлению греющего контура соответствующей системы теплопотребления.
На чертеже (фиг.1) показана схема ТП, содержащего вводы подающего 1 и обратного 2 трубопроводов сетевой воды, установки передачи тепла к системам теплопотребления, в частности, теплообменники систем отопления 3, вентиляции 4, ГВС 5. Параллельно каждой системе теплопотребления по греющей стороне установлена гидравлическая перемычка 6 с дроссельным устройством 7 на ней. Дроссельное устройство (дроссельная шайба или клапан) подбирается так, чтобы гидравлическое сопротивление перемычки было бы равно гидравлическому сопротивлению греющего контура соответствующей системы теплопотребления. Перемычка снабжена трехходовым клапаном 9, обеспечивающим переключение потока сетевой воды с системы теплопотребления на перемычку по импульсу датчика температуры 10. Через теплообменник 3 проходит подающий 11 и обратный 12 трубопроводы системы отопления. Через теплообменник 4 проходит подающий 13 и обратный 14 воздуховоды системы вентиляции. Через теплообменник 5 проходит подающий трубопровод горячей воды 15 системы ГВС и трубопровод холодной воды 16.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
При необходимости изменить режим теплоснабжения (уменьшить теплопотребление какой-либо системы) трехходовой клапан 9 по импульсу датчика температуры 10 полностью перекрывает поток сетевой через систему теплопотребления на определенное время и направляет его по перемычке 6, при этом гидравлическое сопротивление ТП за счет дроссельного устройства 7 сохраняется неизменным, следовательно, сохраняется неизменным расход сетевой воды через ТП и в целом сохраняется неизменным гидравлический режим всей наружной тепловой сети (расходы сетевой воды на всех участках, располагаемые напоры, давления в подающем и обратном теплопроводах и т.д.), что необходимо для обеспечения устойчивой циркуляции абонентов, особенно концевых. Главное в работе предлагаемого устройства - попеременное, периодическое, использование перемычки с неизменным гидравлическим сопротивлением (равным сопротивлению греющего контура) для пропуска полного расхода греющего теплоносителя. Таким образом, в частности, ликвидируется перегрев отапливаемых помещений при температурах наружного воздуха выше точки излома температурного графика, что дает экономию тепловой энергии в источнике.
При зависимой схеме присоединения отопительных установок к тепловым сетям теплообменник 3 отсутствует, в этом случае в качестве установки передачи тепла к системе отопления используется непосредственная (фиг.2а) или элеваторная (фиг.2б) схема либо другая подобная схема подключения, при этом предлагаемое устройство работает аналогичным образом.
При использовании, например, двухступенчатой последовательной схемы присоединения подогревателей ГВС и системы отопления (а также параллельной или смешанной) отпадает необходимость применения автоматического регулятора расхода сетевой воды, который в процессе работы неизбежно должен непрерывно изменять свое гидравлическое сопротивление, а следовательно гидравлическое сопротивление ТП и тепловой сети в целом, при этом предлагаемое устройство работает аналогичным образом (фиг.3).
Предлагаемое устройство обладает следующими преимуществами.
1. После проведения наладочных работ на тепловой сети, важнейшей эксплуатационной задачей для достижения эффективной работы системы теплоснабжения при качественном регулировании отпуска тепла является обеспечение постоянного расхода сетевой воды, а, следовательно, стабильного гидравлического режима. При переключении систем теплопотребления на необходимый период времени на перемычку с равным гидравлическим сопротивлением отлаженные параметры тепловой сети (расход, давление, напор) сохраняются неизменными, то есть гидравлической разрегулировки тепловых сетей не произойдет. Таким образом, тепловая сеть, будучи один раз отрегулированной, сохранит свое гидравлическое сопротивление неизменным при любых режимах теплопотребления абонентов.
Необходимость переключения потока сетевой воды на перемычку в тепловых сетях возникает:
- для систем отопления при температурах наружного воздуха выше точки излома температурного графика, что дает экономию тепловой энергии в источнике, ликвидируя, так называемый, перетоп;
- для систем отопления и вентиляции в дежурном режиме;
- при проведении ремонтных работ на системах теплопотребления;
- для отключения неплательщиков;
- в аварийных ситуациях на тепловых сетях, расположенных за центральным тепловым пунктом (ЦТП).
2. Увеличивается рабочий ресурс отключаемого оборудования (теплообменников и пр.) на время переключения потока сетевой воды на перемычку.
3. Предлагаемая схема ТП отличается простотой и дешевизной в эксплуатации по сравнению с используемыми в настоящее время схемами (оснащенными регуляторами расхода, давления, перепада давления, насосами и проч.), поскольку для ее реализации требуется только короткий отрезок трубы, дроссельное устройство (шайба), трехходовой клапан и датчик температуры.
Так например, затраты на оснащение ТП предлагаемым оборудованием: перемычкой с дроссельной шайбой, трехходовым клапаном и датчиком температуры составят около 2 000 рублей, в то время как при использовании традиционного набора средств автоматики ТП: регулятора температуры, регулятора перепада давления (необходимость в которых отпадает при применении предлагаемой полезной модели) величина затрат на их приобретение составляет порядка 60000 рублей.
1. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. - 6-е изд. - М.: Издательство МЭИ, 1999. с.148-149.
2. Патент на изобретение RU 2372561 С1, Тепловой пункт. Бюлл. №31, 10.11.2009 г.