СИСТЕМА ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Полезная модель системы централизованного теплоснабжения относится к области теплоэнергетики и может быть использована в когенерационных системах теплоснабжения, в частности при теплоснабжении от ТЭЦ.
Известна система теплоснабжения (патент RU 2244881 C1, F24D 3/01, 20.01.2005) содержащая нагнетатель теплоносителя, выход которого подключен к вихревой трубе, а вход подключен к обратному трубопроводу от пользователя системы, причем один из выходов вихревой трубы соединен с источником низкопотенциальной теплоты, при этом выход источника низкопотениальной теплоты вместе со вторым выходом вихревой трубы связан с потребителем. Недостатком данной системы является низкое качество теплоснабжения, обусловленное тем, что в ней не предусмотрено изменение температуры теплоносителя от изменения температуры наружного воздуха и температура теплоносителя, подаваемого потребителю, зависит только от изменения тепловой нагрузки потребителя.
Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели является когенерационная система теплоснабжения (патент RU 2304254 C1, F24D 3/02, 20.02.2006), содержащая ТЭЦ, подающий трубопровод, потребителей, обратный трубопровод, в цепь которого включен элемент подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки в виде теплообменника, вход которого со стороны подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки подключен к обратному трубопроводу подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки через регулирующий
орган, второй выход которого вместе с выходом теплообменника со стороны подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки связан со входом генератора тепловой энергии подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки, а его выход связан с потребителями подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки, при этом регулирующий орган связан с выходом управляющего устройства, входы которого подключены к датчикам температуры, расположенными на обратном трубопроводе когенерационной системы теплоснабжения и на обратном трубопроводе подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки. Эта система принята за прототип.
Недостатком данной системы является тот факт, что при изменении температуры наружного воздуха, изменение температуры теплоносителя у потребителей в системе теплоснабжения пиковой нагрузки осуществляется с запаздыванием, то есть нарушается температурный график, т.к. в теплообменнике подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки изменение температуры теплоносителя от ТЭЦ происходит с большим запаздыванием в связи с большой протяженностью трубопроводов системы централизованного теплоснабжения.
Задача, решаемая в полезной модели, заключается в уменьшении влияния транспортного запаздывания подачи теплоносителя в подсистему теплоснабжения пиковой нагрузки для поддержания в ней температурного графика при изменении внешних условий.
Решение задачи достигается тем, что в системе централизованного теплоснабжения, содержащей ТЭЦ, подающий трубопровод, потребителей, обратный трубопровод, в контур которого включен элемент подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки в виде теплообменника, вход которого со стороны подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки подключен к обратному трубопроводу подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки через первый регулирующий орган, второй выход которого вместе с выходом теплообменника со стороны пиковой нагрузки связан с входом генератора тепловой энергии подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки, а его выход связан с
потребителями подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки, при этом регулирующий орган связан с выходом первого управляющего устройства, входы которого подключены к двум датчикам температуры, расположенным на обратном трубопроводе централизованной системы теплоснабжения и на обратном трубопроводе подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки, при этом, подсистема теплоснабжения пиковой нагрузки содержит второе управляющее устройство со вторым регулирующим органом, третий и четвертый датчики температуры, при этом входы второго управляющего устройства подключены к третьему датчику температуры, установленному в подающем трубопроводе источника тепловой энергии подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки, и четвертому датчику температуры, установленному снаружи здания, в котором расположен источник тепловой энергии подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки, причем в качестве источника тепловой энергии в подсистеме теплоснабжения пиковой нагрузки использован тепловой генератор, работающий на газе, к которому подключен второй регулятор подачи газа, вход которого подключен к выходу второго управляющего устройства.
На фиг.1 представлена функциональная схема полезной модели системы централизованного теплоснабжения, поясняющая работу полезной модели.
Полезная модель системы централизованного теплоснабжения содержит ТЭЦ 1, подающий трубопровод 2, потребителей 3, обратный трубопровод 6, в контур которого включен элемент подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки в виде теплообменника 5, вход которого со стороны подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки 96 подключен к обратному трубопроводу 19 после потребителей 20 подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки через регулирующий орган 8, второй выход которого 9а вместе с выходом теплообменника со стороны подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки связан со входом генератора тепловой энергии 16 подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки, расположенной в центральном тепловом пункте
15, а его выход 17 связан с потребителями 20 подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки, при этом регулирующий орган 8 связан с выходом первого управляющего устройства 7, входы которого подключены к датчикам температуры 4 и 14, расположенными на обратном трубопроводе системы централизованного теплоснабжения и в обратном трубопроводе подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки. Входы второго управляющего устройства 13 подключены к третьему датчику температуры 18, установленному в подающем трубопроводе 17 источника тепловой энергии 16 подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки, и четвертому датчику температуры (наружного воздуха) 10, установленному снаружи здания, в котором расположен источник тепловой энергии 16 подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки, причем, в качестве источника тепловой энергии в подсистеме теплоснабжения пиковой нагрузки использован тепловой генератор, работающий на газе, к которому подключен регулятор подачи газа 12, вход которого подключен к выходу второго управляющего устройства 13.
Полезная модель системы централизованного теплоснабжения работает следующим образом. Нагнетателем теплоносителя 11 по напорной трубе подают теплоноситель в источник тепловой энергии подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки 16, где его незначительно подогревают и подают потребителям 20 подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки. В установившемся режиме горячий поток после потребителей подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки разделяют на два потока, один из которых направляют по трубопроводу 9а непосредственно к нагнетателю теплоносителя, а второй - через дополнительный ввод 9в контура нагрева теплообменника 5. Разделение горячего потока осуществляется с помощью регулирующего органа 8 первого управляющего устройства 7, на входы которого поступают сигналы с датчиков температуры теплоносителя 4 и 14. Первым управляющим устройством формируют сигналы управления регулирующего органа 8 в соответствии с разностью двух температур таким образом, что если значение температуры датчика температуры 14 больше или равно значению
температуры датчика температуры 4, то регулирующий орган направляет поток теплоносителя после потребителя подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки непосредственно к нагнетателю теплоносителя 11 по трубопроводу 9а, в противном случае, поток направляют к нагнетателю теплоносителя по трубопроводу 96 через дополнительный ввод контура нагрева теплообменника 5.
При резком изменении температуры наружного воздуха по подающему трубопроводу 2 от ТЭЦ 1 начинает поступать теплоноситель с измененной температурой в соответствии с температурным графиком, однако изменение температуры теплоносителя в теплообменник 5 подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки приходит с запаздыванием за счет большой протяженности трубопроводов. В этом случае срабатывает второе управляющее устройство 13, которое через регулятор газа 12 увеличивает или уменьшает подачу газа в тепловой генератор 16 в зависимости от показаний датчиков температуры 10 и 18. Третий датчик температуры 18, расположенный в подающем трубопроводе 17 подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки, измеряет температуру теплоносителя и подает сигнал на вход второго управляющего устройства 13. Одновременно с этим, на второй его вход поступает температура наружного воздуха с четвертого датчика температуры 10. Если температура теплоносителя в подающем трубопроводе 17 подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки больше той, которая должна соответствовать по температурному графику, заложенному во второе управляющее устройство 13 при соответствующем значении температуры наружного воздуха, то вторым управляющим устройством 13 передается сигнал регулятору подачи газа 12 об уменьшении подачи газа в источник тепловой энергии подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки 16, в противном случае подачу газа увеличивают. При поступлении теплоносителя с измененной температурой от ТЭЦ в теплообменник 5 подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки второе управляющее устройство 13 отреагирует подачей газа в обратном направлении, т.е. потребители в
подсистеме теплоснабжения пиковой нагрузки не почувствуют резких изменений температуры воздуха в отапливаемых помещениях.
Введение второго управляющего устройства с подключенными датчиками температуры, установленными в подающем трубопроводе источника тепловой энергии подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки и снаружи здания, в котором расположен источник тепловой энергии этой подсистемы, выполненный в виде теплового генератора с регулятором газа, связанного с выходом второго управляющего устройства, позволяет осуществить быструю реакцию подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки на изменение внешних условий, не дожидаясь поступления теплоносителя от ТЭЦ с измененной температурой в теплообменник подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки. Тем самым потребители подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки не заметят скачкообразного изменения температуры воздуха в отапливаемых помещениях, т.к. влияние транспортного запаздывания сокращается до минимума.
В результате экспериментальных исследований, проведенных в детской инфекционной больнице города Орла, находящейся от ТЭЦ на расстоянии 4 километров (по трубопроводу), и имеющей предлагаемую подсистему теплоснабжения пиковой нагрузки с генератором тепловой энергии в качестве которого использована котельная больницы, подключенная к тепловой сети ТЭЦ, установлено, что при резком изменении температуры наружного воздуха изменение температуры теплоносителя от ТЭЦ в подсистеме теплоснабжения пиковой нагрузки, наблюдается через полтора часа. В этот период температурный график поддерживается за счет подогрева теплоносителя в подающем трубопроводе тепловым генератором. Отклонение фактической температуры теплоносителя от расчетной не превышает 3%, что соответствует требованиям СНиП.