БЛОЧНЫЙ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ УНИФИЦИРОВАННЫЙ ТЕПЛОВОЙ ПУНКТ

Техническое решение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах тепловодоснабжения с независимой схемой присоединения системы отопления к магистральной тепловой сети и закрытой схеме горячего водоснабжения для автоматического регулирования расхода теплоты на отопление и горячее водоснабжение.
Известен автоматизированный тепловой пункт с зависимой схемой присоединения системы отопления к магистральной тепловой сети и системой горячего водоснабжения, содержащий подающий трубопровод системы отопления с регулятором, подключенный к датчику наружного воздуха и датчику температуры прямой воды, идущей на отопление. Подающий трубопровод системы отопления соединен с обратным трубопроводом той же системы перемычкой, снабженной насосом смешения и регулятором, имеющим датчик температуры наружного воздуха и датчик температуры обратной воды системы отопления. Тепловой пункт содержит также двухступенчатый подогреватель системы горячего водоснабжения вторая ступень которого имеет входной трубопровод теплоносителя подсоединенный к входному трубопроводу теплового пункта и выходной трубопровод, подключенный к перемычке. (см. а.с.SU, №1413366, МКИ F24D 19/10).
Недостатком известного технического решения является: несколько снижена надежность работы, обусловленная изменением гидравлического режима работы тепловых сетей и системы отопления, вызванное работой регулирующих клапанов, а также невысокой энергоэффективностью.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является энергосберегающий автоматизированный тепловой пункт, содержащий узел ввода, включающий подающий и обратный трубопроводы тепловой сети, проходящие через теплообменник, при этом на подающем трубопроводе тепловой сети установлен регулятор давления прямого действия, узел учета с преобразователями расхода, узлы системы отопления и горячего водоснабжения, блок управления, регулятор температуры, установленный на обратном трубопроводе тепловой сети, соединенный с выходом блока управления, по крайней мере два датчика температуры теплоносителя, установленные на подающем и обратном трубопроводе тепловой сети и датчики температуры воды горячего водоснабжения, наружного воздуха и воздуха внутри помещения, причем каждый датчик подключен к блоку управления, при этом трубопроводы теплового пункта покрыты жидким теплоизолирующим материалом толщиной 1-2 мм (см., патент RU, №98542 U1, МПК-8 F24D 19/00).
Недостатком известного устройства является: несколько снижена надежность и эффективность работы, обусловленная тем, что на подающем трубопроводе установлен регулятор давления «после себя», который не обеспечивает на входе в теплообменник расчетного перепада давления необходимого для обеспечения непрерывной циркуляции теплоносителя в системе, так как не отслеживает давление на подающем и обратном трубопроводах по входу регулятора давления, чтобы на выходе получить необходимый расчетный перепад давления. Кроме того расположение сетчатого фильтра после регулятора давления, а именно, между регулятором давления и теплообменником, может привести к засорению регулятора давления и вывести его из строя, что также снижает надежность и эффективность работы теплового пункта.
К недостаткам относится также применение в качестве теплоизоляции трубопроводов дорогостоящего жидкого теплоизолирующего материала толщиной 1-2 мм, что удорожает конструкцию.
Техническим результатом заявленного технического решения является повышение надежности и эффективности работы теплового пункта,
Технический результат достигается тем, что блочный автоматизированный унифицированный тепловой пункт, содержащий узел ввода, включающий подающий и обратный трубопроводы тепловой сети, проходящие через теплообменник, узел учета с преобразователями расхода, узлы системы отопления и горячего водоснабжения, включающие каждый подающий и обратный трубопроводы, проходящие через теплообменник, блок управления, регуляторы температуры теплоносителя, датчики температуры теплоносителя, воды и воздуха, подключенными к блоку управления, причем трубопроводы теплового пункта покрыты теплоизолирующим материалом, при этом тепловой пункт выполнен из унифицированных модулей, а именно: модуля ввода, модуля учета, модуля системы отопления, модуля системы горячего водоснабжения, модуля управления и передачи данных, причем в модуле ввода на подающем трубопроводе установлен регулятор перепада давлений с фильтром тонкой очистки на его входе, модуль системы отопления дополнительно содержит узел подпитки, включающий линию подпитки, соединяющую обратные трубопроводы второй и первой ветвей теплообменника, модуль системы горячего водоснабжения дополнительно содержит узел учета и подпитки и узел резервного нагрева воды, модуль управления и передачи данных включает шкаф управления, содержащий контроллер и дополнительно включает блок диспетчеризации с панелью управления с визуальным отображением информации с дистанционным доступом к данным и их изменением через INTERNET.
Кроме того, в блочном автоматизированном унифицированном тепловом пункте поверхность трубопроводов и оборудования покрыта теплоизолирующим слоем, включающим слой толщиной не более 0,5 мм жидкого покрытия и слой вспененного полиэтилена не менее 20 мм.
Выполнение теплового пункта из унифицированных модулей позволяет ускорить процесс проектирования, изготовления на промышленном предприятии, процесс транспортировки, перемещения из транспортного средства в помещение для установки и сборки теплового пункта из модулей в месте установки, повышая эффективность его использования.
Установка в модуле ввода на подающем трубопроводе регулятора перепада давления с фильтром тонкой очистки на его входе обеспечивает непрерывную циркуляцию теплоносителя из теплосети через теплообменники за счет поддержания регулятором расчетного перепада давления при надежной его работе на очищенной воде, что повышает надежность и эффективность работы теплового пункта.
Введение в модуль системы отопления узла подпитки, включающего линию подпитки, соединяющую обратные трубопроводы второй и первой ветвей теплообменника позволяет заполнить и осуществлять подпитку систем потребления теплоты, присоединяемых к тепловым сетям по независимой схеме, подавая воду из обратного трубопровода тепловой сети насосом или без него, если давление в обратном трубопроводе тепловой сети достаточно для заполнения местной системы, повышая надежность и эффективность работы теплового пункта.
Введение в модуль системы горячего водоснабжения дополнительно узла учета и подпитки и узла резервного нагрева воды позволяет непрерывно осуществлять горячее водоснабжение повышая надежность и эффективность работы теплового пункта.
Снабжение модуля управления и передачи данных шкафом управления, содержащим контроллер и блок диспетчеризации с панелью управления с визуальным отображением информации с дистанционным доступом к данным и их изменением через INTERNET позволяет осуществлять дистанционно контроль и мониторинг параметров работы теплового пункта и быстро и грамотно принимать решения в нештатных ситуациях, что повышает надежность и эффективность его работы.
На фиг.1 изображена общая схема теплового пункта.
Блочный автоматизированный унифицированный тепловой пункт выполнен из унифицированных модулей, а именно: модуля ввода, модуля учета, модуля системы отопления, модуля системы горячего водоснабжения, модуля управления и передачи данных и в зависимости от необходимой нагрузки имеет различные типоряды. Модуль ввода включает подающий Т1 и обратный Т2 трубопроводы тепловой сети с запорной арматурой 1, 2, фильтры грубой очистки 3, 4, сетчатый фильтр тонкой очистки 5, установленным на подающем трубопроводе перед регулятором перепада давлений 6 и узлом учета тепловой энергии и теплоносителя, содержащем, датчики температуры 7, расходомеры 8, вычислитель 9 и запорную арматуру 10, установленные на подающем и обратном трубопроводах тепловой сети. Подающий Т1 и обратный Т2 трубопроводы тепловой сети проходят через теплообменник 11 и теплообменник 12. На выходе первой ветви теплообменника 11 и на выходе первой ветви теплообменника 12 установлены регуляторы расхода 13, 14 теплоносителя с электроприводом и датчики температуры 15 и 16 соответственно. Приборы учета 7, 9, регуляторы расхода 13, 14 и датчики температуры 15, 16 соединены с модулем управления и передачи данных. Модуль системы отопления включает подающий 17 (Т11) и обратный 18 (Т21) трубопроводы соединенные со второй ветвью теплообменника 11, циркуляционные насосы 19 основной и резервный для перемещения теплоносителя во втором контуре теплообменника 11 и в системе отопления объекта, установленные на обратном и резервном трубопроводах через гибкие вставки 20, обратные клапаны 21, сетчатый фильтр 22 насосных агрегатов, задвижки 23. Кроме, того модуль системы отопления содержит датчик температуры 24, установленный на подающем 17 (Т11) трубопроводе и соединенный с модулем управления и передачи данных. Модуль системы отопления дополнительно содержит узел подпитки, содержащий линию подпитки, включающую трубопровод 25 (Т94), соединяющий обратный трубопровод Т2 первой ветви теплообменника 11, с обратным трубопроводом 18 (Т21) второй ветки теплообменника 11, мембранный расширительный бак 26. На трубопроводе 25 линии подпитки по ходу движения теплоносителя от обратного трубопровода Т2 тепловой сети установлены сетчатый фильтр 27, обратный клапан 28, регулятор давления 29 «после себя», расходомер 30, задвижки 31 линии подпитки. Модуль горячего водоснабжения включает подающий 32 (Т31) и обратный 33 (Т41) трубопроводы, соединенные со второй ветвью теплообменника 12, циркуляционные насосы 34 основной и резервный для перемещения теплоносителя во втором контуре теплообменника 12 и в системе горячего водоснабжения, задвижки 35, обратные клапаны 36. Модуль горячего водоснабжения дополнительно включает узел учета и подпитки, включающий трубопровод 37 (В11), присоединенный к системе холодного водоснабжения и по ходу движения холодной воды к теплообменнику 12 установлены: задвижка 38, обратный клапан 39, сетчатый фильтр 40, регулятор давления 41 «после себя», расходомер 42 трубопровода холодной воды. Кроме того модуль дополнительно включает узел резервного нагрева воды, содержащий электрический подогреватель воды 43, задвижки 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50. На подающем трубопроводе 32(Т31) модуля установлен датчик температуры 51. В блочном автоматизированном унифицированном тепловом пункте поверхность трубопроводов покрыта теплоизолирующим слоем, включающим слой толщиной не более 0,5 мм жидкого покрытия, позволяющего снизить температуру со 150°С (температура поверхности трубопровода тепловой сети) до 77°С, и слоем вспененного полиэтилена не менее 20 мм, обеспечивающих надежную теплоизоляцию и эффективную работу теплового пункта.
Модуль управления и передачи данных включает шкаф управления (ШУ) с контроллером 52, работающем по программе заложенной в нем, блок диспетчеризации 53 с панелью 54 управления с визуальным отображением информации с дистанционным приемом и изменением данных через INTERNET. К модулю управления и передачи данных подключен датчик температуры наружного воздуха 55, установленный на здании с северной стороны.
Модуль управления может быть снабжен блоком охранной и пожарной сигнализации, блоком сигнализации о наличии воды в помещении теплового пункта и др.
Тепловой пункт работает следующим образом.
Теплоноситель поступает из тепловой сети через модуль ввода по подающему трубопроводу Т1 через фильтр грубой очистки 3, сетчатый фильтр тонкой очистки 5. регулятор перепада давлений 6 и узел учета тепловой энергии и теплоносителя, содержащий, датчик температуры 7, расходомер 8 и вычислитель 9 в теплообменник 11 отопления и теплообменник 12 горячего водоснабжения. Теплоноситель, пройдя через первые контуры теплообменников 11 и 12 возвращается по обратному трубопроводу Т2 в тепловые сети. Расход теплоносителя, проходящего через первые контуры теплообменников 11 и 12 изменяется регуляторами расхода 10 и 11, изменяющих при помощи электропривода сечение проходного отверстия в зависимости от температуры наружного воздуха, контролируемого датчиком температуры 55 для поддержания заданных температур подающего трубопровода 17 (T11) модуля отопления. В модуле управления и передачи данных управление работой теплового узла осуществляется по программе, заложенной в контроллере 52. Для модуля отопления определен температурный график в зависимости от наружной температуры воздуха, контролируемой датчиком 55, для модуля горячего водоснабжения - температура горячей воды, контролируемой датчиком 51. Регулирование отпуска тепловой энергии в системе отопления осуществляется в зависимости от наружной температуры воздуха, заданной температуры воздуха в отапливаемом помещении, обратной связи от датчиков температуры 24, 15 путем изменения сечения проходного отверстия регулятора 13. Изменение проходного отверстия регулятора осуществляется электроприводом М, который получает команды на открытие или закрытие регулятора от шкафа управления (ШУ). Регулирование отпуска тепловой энергии в системе горячего водоснабжения осуществляется регулятором 14, в зависимости от заданной температуры горячей воды, подаваемой на потребление, контролируемой датчиком температуры 51. Система горячего водоснабжения использует воду системы холодного водоснабжения, при этом холодную воду подают по трубопроводу 37 (В11) при открытой заслонки 38 через обратный клапан 39, сетчатый фильтр 40, регулятор давления 41, расходомер 42 в теплообменник 12, где происходит нагрев холодной воды до заданной температуры, далее вода поступает при открытых вентилях 44, 45, 46, 47, 49, 50 через электрический нагреватель 43 потребителю. При отсутствии теплоносителя, например, в летнее время, нагрев холодной воды осуществляется электрическим подогревателем 43 со своей автоматикой, при этом вода проходит подогреватель 43, нагревается и далее поступает к потребителю. По датчику температуры наружного воздуха 55, программа, заложенная в контроллере 52 определяет текущий температурный график теплоснабжения. В соответствии с графиком, определяется верхний порог температуры теплоносителя Т2. По датчикам температуры 15, 16, при помощи регуляторов 13, 14 происходит ограничение температуры обратного теплоносителя и это ограничение имеет первый приоритет, который устанавливается программно.
Блочный автоматизированный унифицированный тепловой пункт надежный и энергоэффективный в работе с дистанционным доступом к данным и их изменением через INTERNET, найдет применение в области теплоэнергетики.