Потребители тепловой энергии реферат

Обновлено: 28.06.2024

Тепловая энергия является одним из основных видов энергии, необходимых для обеспечения жизнедеятельности человека. Тепловую энергию в основном используют для получения электрической энергии, для технологических нужд предприятий различного назначения.

По своему агрегатному состоянию все виды органического топлива разделяют на твердое, жидкое и газообразное. Основной вид газообразного топлива – природный газ, доля потребления которого в общей структуре потребления топлива котельными установками достигает в настоящее время 55 % и имеет тенденцию к сохранению этого значения на достаточно длительную перспективу. Поэтому эффективное использование этого важнейшего источника теплоты в теплогенерирующих установках является важной составной частью крупнейшей народнохозяйственной задачи по экономии топливно-энергетических ресурсов.

Природный газ, являясь универсальным и экономичным видом топлива, способствует повышению производительности труда, улучшению производственного комфорта, созданию нового высокоэффективного оборудования и технологических процессов, снижению удельных расходов топлива. Квалифицированное сжигание газа защищает от загрязнения промышленных объектов и населенных пунктов. Снижение удельных расходов газа на единицу конечной продукции достигается применением новых технологических процессов и более экономичного оборудования.

Газифицированные котельные агрегаты, использующие современные конструкции газогорелочных устройств, наиболее рационально сжигающих газ, автоматизация процессов горения способствует обеспечению энергосбережения.

Целью проекта является: Спроектировать газоснабжение котельной с четырьмя котлами ДКВР 6,5–13 в городе Челябинск. Для этого необходимо определить расход топлива и выполнить гидравлический расчет газопроводов.

1.1 Технологическая схема производства пара

Отпуск пара технологическим потребителям производится от котельных, называемых производственными. Эти котельные обычно вырабатывают насыщенный пар с давлением до 1,4 МПа. Пар используется технологическими потребителями и в небольшом количестве – на приготовление горячей воды, направляемой в систему теплоснабжения. Приготовление воды производится в сетевых подогревателях, устанавливаемых в котельных.

Насос сырой воды подает воду в охладитель продувочной воды, где она нагревается за счет теплоты продувочной воды. Затем сырая вода подогревается до 30 – 40˚С в пароводяном подогревателе сырой воды и направляется в химводоочистку. Химически очищенная вода направляется в охладитель деаэрированной воды. Дальнейший подогрев химически очищенной воды осуществляется в пароводяном подогревателе паром. Перед поступлением в головку деаэратора часть химически очищенной воды проходит через охладитель выпара деаэратора.

Подогрев сетевой воды производится паром в последовательно включенных двух сетевых подогревателях. Конденсат от всех подогревателей направляется в головку деаэратора, в которую также поступает конденсат, возвращаемый внешними потребителями пара.

Деаэратор предназначен для противокоррозионной обработки воды, используемой для питания паровых котлов, а также для подпитки теплосети.

Подогрев воды в атмосферном деаэраторе производится паром от котлов и паром из расширителя непрерывной продувки. Деаэрированная вода с температурой около 104˚С питательным насосом подается в паровые котлы.

Подпиточная вода для системы теплоснабжения забирается из того же деаэратора, охлаждаясь в охладителе деаэрированной воды до 70˚С перед поступлением к подпиточному насосу. Использование общего деаэратора для приготовления питательной и подпиточной воды возможно только для закрытых систем теплоснабжения ввиду малого расхода подпиточной воды в них.

Для технологических потребителей, использующих пар более низкого давления по сравнению с вырабатываемым котлоагрегатами, и для подогревателей собственных нужд в тепловых схемах котельных предусматривается редукционная установка для снижения давления пара (РУ) или редукционно–охладительная установка для снижения давления и температуры пара (РОУ).

Паровой котел типа ДКВР 6,5-13 служат для выработки тепловой энергии в виде пара, путём сжигания топлива.

Питательная вода подается в котел типа ДКВР-6,5-13 по двум перфорированным (с боковыми отверстиями) трубам под уровень воды в верхний барабан. По опускным трубам вода из барабана поступает в коллектор, а по экранным трубам пароводяная смесь поднимается в верхний барабан, образуя таким образом два контура естественной циркуляции.

Третий контур циркуляции образуют верхний и нижний барабаны котла и кипятильный пучок. Опускными трубами этого контура естественной циркуляции являются трубы наименее обогреваемых последних рядов по ходу газов кипятильного пучка.

Вода по опускным трубам поступает из верхнего барабана в нижний, а пароводяная смесь по остальным трубам котельного пучка, имеющим повышенную тепловую нагрузку, поднимается в верхний барабан. В верхнем барабане котла происходит разделение пароводяной смеси на пар и воду.

Конвективные поверхности нагрева, то есть кипятильные трубки, которые соединяют верхний и нижний барабан и тем самым образуют замкнутый циркуляционный контур, по которому циркулирует вода, под действием разности плотностей.

Водяной экономайзер ВЭК служит для предварительного подогрева питательной воды, поступающей в котёл отходящими дымовыми газами, образованными при сжигании топлива. ВЭК бывают чугунные и стальные, ребристые и гладкие, кипящие и не кипящие, индивидуальные и групповые.

Устройство, где происходит процесс горения топлива, называется топочным устройством, то есть топка служит для сжигания топлива и последующего подогрева циркулирующей воды в кипятильных трубках. Конструкция топки должна обеспечивать удобную подачу топлива и воздуха, высокую производительность и экономичность сжигания топлива. Топка расположена в передней части котла. На стенках топки размещают экранные поверхности из труб.

Горелкой называется устройство, служащее для подачи топлива в топку и последующего его полного сжигания, с целью получения тепловой энергии. Котел ДКВР 6,5-13 оборудован двумя газомазутными горелками, предназначенными для работы, как на газе, так и на другом виде топлива.

Периодическая продувка служит для удаления шлама из нижнего барабана, который образовался в результате циркуляционной работы питательной воды. Непрерывная продувка служит для поддержания солесодержания котловой воды на уровне необходимом для получения чистого пара.

Сепарационное устройство служит для получения сухого насыщенного пара. Питательные устройства котлов состоят из питательных насосов, баков, и трубопроводов. Питание котла может быть групповым с общим для питания котлов трубопроводом или индивидуальным только для одного котла. Для подачи воды в котел используют центробежные насосы с электроприводом.

1.2 Газооборудование котельной

Продувочные трубопроводы предназначены для освобождения газопровода от воздуха при пуске газа в газопроводы и агрегаты, и вытеснение газа воздухом при консервации газопроводов, выводе в ремонт и длительном перерыве подачи газа, т. е. для удаления газовоздушной смеси.

Продувочные газопроводы должны иметь отключающие устройства и штуцера для отбора проб. Диаметр продувочного газопровода должен определяться расчетом с учетом обеспечения пятнадцатикратного обмена объема продуваемого участка в течение одного часа, но не менее 20 мм. Объединение продувочных газопроводов с трубопроводами безопасности, а также продувочных газопроводов от участков, разделенных заглушками или регулирующими клапанами, не допускается. Не желательно объединение газопроводов одного назначения, но с разным давлением газа. Продувать газопроводы через трубопроводы безопасности или через газогорелочное устройство не допускается. Продувочные свечи должны иметь минимальное количество поворотов. Они выводятся выше карниза крыши здания, не менее чем на один метр, в местах исключающих возможность попадания продувочных газов в расположенные рядом здания и помещения. Для предотвращения попадания атмосферных осадков концы продувочных свечей загибают либо устраивают над ними защитные зонты. При расположении выводов продувочных трубопроводов вне зоны молниезащиты их следует заземлять.

Трубопроводы безопасности снижают вероятность утечки газа в топку и газоходы котла. Для этого на газопроводе агрегата перед горелками предусмотрено дополнительное контрольное запорное устройство.

Трубопроводы безопасности предусматривают и врезают между двумя устройствами.

При продувке газового коллектора к котлу и закрытых запорных устройствах перед горелкой, просочившийся через одно запорное устройство, газ будет удаляться в атмосферу через трубопровод безопасности, кран которого должен быть открыт, поэтому в топке не образуется газовоздушная смесь, которая может взорваться при розжиге. На неработающем агрегате, котле при включенных горелках все запорные устройства, кроме кранов на трубопроводе безопасности, должны быть закрыты. И тогда проникающий через возможные неплотности арматуры газ будет удаляться по трубопроводу безопасности в атмосферу. Трубопроводы безопасности устанавливаются выше конька крыши на 1,2 – 1,5м, в местах где исключается возможность попадания сбросных газов в расположенные рядом здания. Концы свечей безопасности загибают или устраивают над ними защитные зонты. Диаметр трубопровода безопасности должен быть не менее 20 мм, объединение продувочных свечей с трубопроводами безопасности не допускается. Продувать газопроводы через трубопроводы безопасности не допускается. При расположении выводов свечей безопасности вне зоны молниезащиты их следует заземлять. Трубопроводы безопасности должны иметь минимальное количество поворотов.

Общее отключающее устройство, предназначено для отключения всех котлов при плановом и аварийном отключении котельной. И отключающие устройства на ответвлениях, к котлу предназначены для отключения отдельных котлов.

Предохранительно – запорный клапан (ПЗК) предназначен для автоматического прекращения подачи газа к потребителям в случае повышения или понижения его давления относительно заданных пределов.

Газовое запальное устройство предназначено для розжига основных горелок и в ряде случаев для контроля наличии пламени.

Газовой горелкой называется устройство предназначенное для подачи топлива к месту сжигания, смешения его с воздухом и обеспечения устойчивого горения.

Тепловые сети и потери тепловой энергии

Тепловые насосы (3)

. компрессор потребляет электроэнергию. Соотношение вырабатываемой тепловой энергии и потребляемой электрической называется коэффициентом трансформации . кВт·ч электроэнергии. Так как преобразование тепловой энергии в электрическую на крупных электростанциях .

Расчет себестоимости передаваемой тепловой энергии

. нужно рассчитать плановую себестоимость передачи тепловой энергии тепловыми сетями с учетом прогнозирования возможных . а также себестоимость передачи тепловой энергии. В результате получили плановые себестоимости тепловой энергии с учетом отказов теплосети .

Источники низкопотенциальной тепловой энергии

. 2. Источники низкопотенциальной тепловой энергии Тепловой насос предназначен для использования энергии, получаемой от источника . Табунщикова. В качестве низкопотенциального источника тепловой энергии для испарителей тепловых насосов используется тепло грунта .

Тепловые двигатели и их применение

. химическая энергия сгорающих веществ преобразуется в тепловую энергию продуктов сгорания, а тепловая энергия горячих . газов превращается в механическую энергию поступательного .

Тепловая энергия используется в процессе отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, горячего водоснабжения, пароснабжения.

Отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха служат для создания комфортных условий для проживания и трудовой деятельности людей. Объем потребления тепловой энергии для этих целей определяется сезоном и зависит, прежде всего, от температуры наружного воздуха. Для сезонных потребителей характерным является относительно постоянный суточный расход теплоты и значительные его колебания по временам года.

Горячее водоснабжение – бытовое и технологическое – круглогодичное. Оно характеризуется относительно постоянным расходом в течение года и не зависит от температуры наружного воздуха.

Пароснабжение применяется в технологических процессах обдувки, пропарки, паровой сушки.

Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха должны обеспечить в обслуживаемых зонах требуемые санитарно – гигиеническими нормами метеорологические условия и чистоту воздуха.

Условия теплового комфорта определяются температурой воздуха t_в°, С; относительной влажностью воздуха φ, %; скоростью движения воздуха w, м/с. Строительные нормы и правила (СниП) устанавливают следующие допустимые и оптимальные (в скобках) метеоусловия в обслуживаемых зонах жилых и общественных зданий для холодного и переходного периодов года:

б) φ = 65% (45-30%);

в) w – не более 0,32 м/с (0,1…0,15 м/с).

Одной из главных характеристик закрытых помещений является температура воздуха в них, зависящая от температуры наружного воздуха, источников выделения теплоты (людей, тепловых приборов и оборудования), от теплозащитных свойств ограждений. Для создания необходимого температурного режима помещений служат системы отопления.

С учетом тепловыделения в помещениях расчетную температуру воздуха t_в p принимают равной 18°С, а начало и окончание отопительного периода осуществляют при температуре наружного воздуха t=8°С. Продолжительность отопительного периода производственных помещений сокращается в зависимости от тепловыделений в них.

При естественной или принудительной механической вентиляции теплый воздух (с вредными примесями) удаляется из помещения, а вместо него поступает наружный холодный воздух. Теплоту, необходимую для нагрева наружного воздуха до расчетной температуры помещения, называют теплотой, расходуемой на вентиляцию.

Отопление может быть местным или централизованным [7].

Простейшим видом местного отопления является печь дровяного отопления, представляющая собой кирпичную кладку с топкой и системой газоходов для удаления продуктов сгорания. Выделенная в процессе сгорания теплота нагревает кладку, которая в свою очередь отдает теплоту помещению.

Местное отопление может осуществляться с помощью газовых отопительных приборов, имеющих малые размеры и вес и высокую эффективность.

Применяются также поквартирные системы водяного отопления. Источник теплоты – водонагревательный аппарат на твердом, жидком или газообразном топливе. Вода нагревается в аппарате, подается в отопительные приборы и, охладившись, возвращается в источник.

В системах местного отопления в качестве теплоносителя может использоваться воздух. Аппараты нагрева воздуха называются огневоздушными или газовоздушными агрегатами. В помещениях воздух подается вентиляторами через систему воздуховодов.

Большое распространение получило местное отопление электрическими приборами, выпускаемыми в виде переносных аппаратов различных конструкций. В некоторых случаях применяются стационарные электроотопительные приборы с вторичными теплоносителями (воздухом, водой).

На предприятиях в производственных помещениях местное отопление практически не используется, однако в административных и бытовых помещениях оно может применяться (в основном электроприборы).

Централизованной называется система отопления с одним общим (центральным) источником теплоты. Это система отопления отдельного здания, группы зданий, одного или нескольких кварталов и даже небольшого города.

Отличаются системы также видом передачи теплоты воздуху помещения: конвективное, лучистое; типом нагревательных приборов: радиаторные, конвертерные, панельные.

Однотрубная система центрального отопления (рис. 26) отличается от двухтрубной тем, что вода поступает в приборы отопления и отводится от них по одному и тому же стояку. Схема однотрубной системы может быть проточной (рис. 26, а), с осевыми замыкающими участками (рис. 26, б), со смешанными замыкающими участками (рис. 26, в). Обозначения те же, что на рис.25.

В проточных системах вода последовательно проходит через все приборы стояка, в системах с осевыми замыкающими участками вода частично проходит через приборы, частично через замыкающие участки, общие для двух приборов одного этажа, в системах со смешанными замыкающими участками вода ответвляется через два замыкающих участка.

В однотрубных системах температура воды снижается в направлении ее движения, то есть приборы верхних этажей горячее приборов нижних этажей. В этих системах несколько меньше расход металла на стояки, но требуется установка замыкающих участков.

Нагревательные приборы, устанавливаемые в обогреваемых помещениях, изготавливаются из чугуна и стали и имеют различные конструктивные формы от гладких труб, изогнутых или сваренных в блоки (регистры), до радиаторов, ребристых труб и отопительных панелей.

Горячее водоснабжение

Вода для горячего водоснабжения должна быть такого же качества, как и питьевая, так как она используется для гигиенических целей. Температура воды должна быть в пределах 55…60°С.

Различают местное и центральное горячее водоснабжение. Местное горячее водоснабжение осуществляется с помощью водонагревательных аппаратов автономного и периодического действия с устройством распределения и разбора горячей воды. Водонагреватели работают на твердом топливе (угле, дровах), на газе и могут быть электрическими. По принципу действия водонагреватели делятся на емкостные и проточные.

Система центрального горячего водоснабжения применяется для объектов тепловой мощностью свыше 60 кВт. Система является частью внутреннего водопровода и представляет собой сеть трубопроводов, распределяющих горячую воду между потребителями.

Циркуляционные стояки предотвращают остывание воды в стояках при отсутствии водоразбора. Источником тепла служат водонагреватели (бойлеры), располагаемые в тепловом вводе здания или в групповом тепловом пункте.

Вентиляция служит для введения чистого воздуха в помещение и удаления загрязненного с целью обеспечения требуемых санитарно-гигиенических условий. Подаваемый в помещение воздух называется приточным, удаляемый – вытяжным [7].

Вентиляция может быть естественной и принудительной. Естественная вентиляция происходит под действием разности плотностей холодного и теплого воздуха, его циркуляция идет либо по специальным каналам, либо через открытые форточки, фрамуги и окна. При естественной вентиляции напор невелик и соответственно мал воздухообмен.

Принудительная вентиляция осуществляется с помощью вентиляторов, которые подают воздух и удаляют его из помещения с высокой эффективностью.

По виду организации воздушного потока вентиляция бывает общеобменной и местной. Общеобменная обеспечивает обмен воздуха во всем объеме помещения, а местная – в отдельных частях помещения (на рабочих местах).

Система вентиляции, только удаляющая воздух из помещения, называется вытяжной, система вентиляции, только подающая воздух в помещение, называется приточной.

В жилых домах применяется, как правило, общеобменная естественная вытяжная система вентиляции. Наружный воздух поступает в помещения путем инфильтрации (через неплотности в ограждениях), а загрязненный внутренний воздух удаляется через вытяжные каналы здания. Потери тепловой энергии от поступления холодного наружного воздуха восполняются системой отопления и составляют величину 5…10% нагрузки отопления в зимний период.

В общественных и производственных зданиях обычно устраивается приточно-вытяжная принудительная вентиляция, причем расход тепловой энергии учитывается отдельно.

Кондиционирование воздуха

Кондиционирование воздуха – это придание ему заданных свойств независимо от наружных метеорологических условий. Это обеспечивается специальными аппаратами – кондиционерами, которые очищают воздух от пыли, подогревают его, увлажняют или осушают, охлаждают, перемещают, распределяют и автоматически регулируют параметры воздуха [7].

Широкое распространение получили системы кондиционирования для производственных помещений на приборостроительных, радиоэлектронных, пищевых, текстильных предприятиях, к воздушной среде которых предъявляются высокие требования.

Основная задача кондиционера – термовлажностная обработка воздуха: зимой воздух следует подогреть и увлажнить, летом – охладить и осушить.

Воздух нагревается в калориферах, охлаждается в поверхностных или контактных охладителях, аналогичных по устройству калориферам, но в трубах охлаждения циркулирует холодная вода или хладоноситель (аммиак, фреон).

Осушение воздуха получается в результате контакта с поверхностью охладителя, температура которого ниже точки росы воздуха – на этой поверхности выпадает конденсат.

Для орошения воздуха используются форсунки подачи воды или смоченные поверхности с лабиринтными ходами.

Потребители электроэнергии имеются повсюду. Производиться же она в сравнительно немногих местах, близких к источникам топливо- и гидроресурсов. Электроэнергию не удаётся консервировать в больших масштабах. Она должна быть потреблена сразу же после получения. Поэтому возникает необходимость в передаче электроэнергии на большие расстояния.

Передача энергии связана с заметными потерями. Дело в том, что электрический ток нагревает провода линий электропередачи. В соответствии с законом Джоуля- Ленца энергия, расходуемая на нагрев проводов линии, определяется формулой: ,где R-сопротивление линии. При очень большой длине линии передача энергии может стать экономически невыгодной. Значительно снизить сопротивление линии практически весьма трудно. Поэтому приходиться уменьшать силу тока.

Так как мощность тока пропорциональна произведению силы тока на напряжение, то для сохранения передаваемой мощности нужно повысить напряжение в линии передачи. Чем длиннее линия передачи, тем выгоднее использовать более высокое напряжение. Между тем генераторы переменного тока строят на напряжение, не превышающие 16-20кВ.Более высокое напряжение потребовало бы принятия сложных специальных мер для изоляции обмоток и других частей генератора.

Поэтому на крупных электростанциях ставят повышающие трансформаторы. Трансформатор увеличивает напряжение в линии во столько же раз, во сколько уменьшает силу тока.

Для непосредственного использования электроэнергии в двигателях электропривода станков, в осветительной сети и для других целей напряжение на концах линии нужно понизить. Это достигается с помощью понижающих трансформаторов.

Обычно понижение напряжения и соответственно увеличения силы тока происходят в несколько этапов. На каждом этапе напряжение становится всё меньше, а территория, Охватываемая электрической сетью- всё шире.

При очень высоком напряжении между проводами начинается коронный разряд, приводящий к потерям энергии. Допустимая амплитуда переменного напряжения должна быть такой, чтобы при заданной площади поперечного провода потери энергии вследствие коронного разряда были незначительными.

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ.

Электрическая часть электростанции включает в себя разнообразное основное и вспомогательное оборудование. К основному оборудованию, предназначенному для производства и распределения электроэнергии, относятся:

· Синхронные генераторы, вырабатывающие электроэнергию(на ТЭС-турбогенераторы);

· Сборные шины, предназначенные для приёма электроэнергии от генераторов и распределения её к потребителям;

· Коммуникационные аппараты- выключатели, предназначенные для включения и отключения цепей в нормальных и аварийных условиях, и разъединители, предназначенные для снятия напряжения с обесточенных частей электроустановок и для создания видимого разрыва цепи;

· Электроприемники собственных нужд(насосы, вентиляторы, аварийное электрическое освещение и т.д.)

Вспомогательное оборудование предназначено для выполнения функций измерения, сигнализации, защиты и автоматики и т.д.

Энергетическая система(энергосистема) состоит из электрических станций, электрических сетей и потребителей электроэнергии, соединённых между собой и связанных общностью режима в непрерывном процессе производства, распределения и потребления электрической и тепловой энергии при общем управлении этим режимом.

Электроэнергетическая (электрическая) система-это совокупность электрических частей электростанций, электрических сетей и потребителей электроэнергии, связанных общностью режима и непрерывностью процесса производства, распределения и потребления электроэнергии. Электрическая система-часть энергосистемы, за исключением тепловых сетей и тепловых потребителей. Электрическая сеть-совокупность электроустановок для распределения электрической энергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств, воздушных и кабельных линий электропередачи. По электрической сети осуществляется распределение электроэнергии от электростанций к потребителям. Линия электропередачи(воздушная или кабельная)-электроустановка, предназначенная для передачи электроэнергии.

В нашей стране применяются стандартные номинальные (междуфазные)напряжения трёхфазного тока частотой 50Гц в диапазоне 6-750кВ,а также напряжения 0,66;0,38кВ.Для генераторов применяют номинальные напряжения 3-21кВ.

Передача электроэнергии от электростанций по линиям электропередачи осуществляется при напряжениях 110-750кВ,т.е.значительно превышающих напряжения генераторов. Электрические подстанции применяются для преобразования

электроэнергии одного напряжения в электроэнергию другого напряжения. Электрическая подстанция-это электроустановка, предназначенная для преобразования и распределения электрической энергии. Подстанции состоят из трансформаторов, сборных шин и коммутационных аппаратов, а также вспомогательного оборудования: устройств релейной защиты и автоматики, измерительных приборов. Подстанции предназначены для связи генераторов и потребителей с линиями электропередачи.

Классификация электрических сетей может осуществляться по роду тока, номинальному напряжению, выполняемым функциям, характеру потребителя, конфигурации схемы сети и т.д.

По роду тока различаются сети переменного и постоянного тока; по напряжению: сверхвысокого напряжения( ,высокого напряжения ,низкого напряжения (

На теплоснабжение зданий расходуется около 40 % всего добываемого в стране топлива. В жилых и общественных зданиях тепловая энергия затрачивается на обеспечение комфортных условий пребывания людей в помещениях, соответствующих современному уровню развития техники теплоснабжения, а также на коммунально-бытовые и санитарно-гигиенические цели. В промышленных зданиях тепловая энергия, кроме того, необходима по условиям технологии для обеспечения требуемого теплового режима при изготовлении отдельных видов продукции и проведения ряда производственных операций.

В зависимости от рода теплопотребления все потребители делятся на коммунально-бытовые и технологические. К ним относятся потребители тепловой энергии для целей отопления и вентиляции зданий, а также для подогрева воды на санитарно-гигиенические и бытовые цели. Инженерными устройствами, распределяющими тепловую энергию в зданиях, являются системы отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и горячего водоснабжения и теплотехническое оборудование, необходимое по технологии производства продукции.

Система отопления обеспечивает заданный тепловой режим в помещениях в холодное время года путем компенсации теплопотерь через наружные ограждающие конструкции здания.

Система вентиляции создает требуемую чистоту воздуха в рабочей зоне производственных зданий, необходимый воздушный и тепловой режим в общественных зданиях путем соответствующей организации воздухообмена в помещениях.

Система кондиционирования воздуха применяется для создания в помещениях микроклимата, удовлетворяющего повышенным санитарно-гигиеническим или технологическим требованиям, путем обеспечения строго заданных температуры, влажности, подвижности и чистоты воздуха в рабочей зоне.

Система горячего водоснабжения предназначена для подогрева и транспортирования воды к местам водоразбора на хозяйственно-бытовые или производственные нужды.

Технологическое теплотехническое оборудование является потребителем тепловой энергии в виде подогретой воды или водяного пара и включает как специальные теплопроводы, так и теплообменные аппараты, а иногда и электрокотлы.

Каждое устройство обеспечивает один из видов теплопотребления и имеет свой режим работы, который определяется расходом тепловой энергии в течение заданного промежутка времени, например, одного часа рабочей смены, суток, месяца, сезона или года.

По расходу тепловой энергии в течение часа все потребители делятся на равномерно потребляющие (отопление, вентиляция) и неравномерно потребляющие (подогрев воды, технологические нужды).

По продолжительности непрерывного использования тепловой энергии в течение определенного периода года все потребители объединяются в две основные группы: с сезонным потреблением (отопление, вентиляция) и с годовым потреблением (подогрев воды, технологические нужды). Режим работы сезонных потребителей зависит от климатических условий (наружной температуры t_н и влажности воздуха, скорости и направления ветра) и характеризуется неравномерностью теплопотребления как в течение отопительного сезона, так и в течение каждого месяца. У годовых потребителей при сравнительно постоянном расходе теплоты в течение сезона, месяца и недели режим работы резко изменяется не только по часам суток, но и по дням недели.

Совместное действие потребителей с различными режимами их работы предъявляет определенные требования к виду, количеству и потенциалу теплоносителя, циркулирующего в наружных теплопроводах. Выбор рационального варианта схемы теплоснабжения объекта производится по суммарной тепловой нагрузке отдельных инженерных устройств всех зданий и технологических потребителей. Тепловую нагрузку, или потребность в тепловой энергии, обычно рассчитывают в характерные промежутки времени: час, сутки, месяц, сезон или год, причем расчетным расходом теплоты является часовой.

По расчетному расходу выбирают тип источника тепловой энергии, мощность теплоподготовительного оборудования и диаметры трубопровода. В зависимости от изменения тепловой потребности в течение суток, месяца, сезона и года разрабатывают соответствующие режимы отпуска тепловой энергии – эксплуатационные режимы работы теплоснабжающих устройств. При этом учитывают концентрацию тепловых потребителей, удаленность потребителей от теплоисточников, геометрическую высоту зданий и рельеф местности.

Месячный, сезонный и годовой расходы тепловой энергии используют в технико-экономических расчетах при сравнении вариантов систем теплоснабжения. Расходы тепловой энергии на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение принимают по типовым или индивидуальным проектам соответствующих зданий и сооружений. Расход тепловой энергии на производственные процессы учитывают по технологическим проектам данных производств. При отсутствии проектов расчетный расход теплоты определяется раздельно для каждого потребителя. Расчетный расход тепловой энергии здания квартала, города включает расход на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и на технологические нужды.

В зависимости от требований, предъявляемых к надежности и качеству теплоснабжения, а также к виду и параметрам теплоносителя, системы централизованного теплоснабжения подразделяются:

а) по виду транспортируемого теплоносителя – паровые, водяные и смешанные;

б) по числу параллельно проложенных теплопроводов – одно-, двух-, трех- и многотрубные;

в) по использованию теплоносителя в системах горячего водоснабжения и технологических потребителей – закрытые (замкнутые) и открытые (разомкнутые).

Водяные двух- и четырехтрубные системы применяют для теплоснабжения жилых и общественных зданий. Двухтрубные системы могут быть как закрытыми, так и открытыми, как правило, с местными тепловыми подстанциями. Четырехтрубные системы, как правило, закрытые, причем до центральной тепловой подстанции тепловые сети выполняют двухтрубными, после ЦТП до здания – четырехтрубными. Режим работы двухтрубных тепловых сетей устанавливается из условия обеспечения тепловой энергией всех потребителей. В четырехтрубных сетях к двум магистралям (подающей и обратной) подсоединяют системы отопления и к двум (подающей и циркуляционной) – системы горячего водоснабжения.

Для теплоснабжения промышленных предприятий применяются системы всех типов: паровые одно- и многотрубные, водяные, как правило, трехтрубные, в которых первый трубопровод – подающей для отопления и вентиляции, второй – подающий с постоянной температурой теплоносителя в течение года для горячего водоснабжения и производственных нужд, а третий – обратный общий.

В закрытой системе теплоснабжения система горячего водоснабжения и другие потребители присоединены к тепловым сетям через теплообменные аппараты, в которых подогревается водопроводная вода (или воздух), поступающая на водоразбор. Теплоноситель в этой системе отдает часть тепловой энергии и полностью возвращается к источнику.

В открытой системе теплоснабжения вода, предназначенная для горячего водоснабжения и технологических нужд, забирается непосредственно из тепловой сети. Таким образом, в этой системе используется не только тепловая энергия теплоносителя, но и собственно теплоноситель. Часть теплоносителя, не использованная у потребителей (в системах отопления и вентиляции), возвращается в котельную.

Однотрубные системы как водяные, так и паровые являются только открытыми. В них теплоноситель полностью используется у потребителя, удовлетворяя последовательно все тепловые нужды. При максимальных температуре воды или давлении пара теплоноситель отдает часть теплоты в системах отопления и вентиляции и, кроме того, используется для горячего водоснабжения и технологических нужд. При однотрубных системах требуются меньшие капитальные вложения на строительство тепловых сетей. С повышением потенциала теплоносителя, например, при давлении пара более 1,1 МПа и температуре воды до 180 – 200 0 С экономичность их возрастает.

Для теплоснабжения городов и жилых поселков наибольшее распространение получили водяные двухтрубные (открытые и закрытые) системы теплоснабжения.

В открытых системах значительно упрощаются узлы присоединения систем горячего водоснабжения к тепловым сетям, упрощается схема автоматизации, а главное обеспечивается длительная эксплуатационная надежность трубопроводов системы горячего водоснабжения. Поступление в них воды, прошедшей умягчение и дегазацию в котельной, исключает коррозию внутренней поверхности стенок труб. К недостаткам этой системы следует отнести возможную повышенную цветность воды, особенно при присоединении радиаторных систем отопления к тепловым сетям по зависимой схеме, а также в случае ремонта тепловых вводов.

В закрытых системах водопроводная вода, подогреваемая в теплообменных аппаратах и поступающая в систему горячего водоснабжения, как правило, не подвергается химической обработке, необходимо сложное и дорогостоящее оборудование, требующее высококвалифицированного обслуживания и занимающее много места. Поэтому трубопроводы системы горячего водоснабжения подвержены коррозии из-за наличия в водопроводной воде кислорода и углекислоты. В них часто появляются свищи, а в водоподогревателях на стенках труб, по которым проходит водопроводная вода, откладывается накипь, резко снижающая эффективность и приводящая к быстрому выходу их из строя. При водоснабжении объекта из артезианских скважин, когда вода имеет повышенное содержание солей жесткости по сравнению с водой из открытых водоемов, очистка водоподогревателей от накипи требуется через каждые четыре – шесть месяцев.

Вопросы для самоконтроля:

1. Как классифицируются потребители тепла?

2. Назовите потребителей тепла.

3. В чем заключается неравномерность потребления тепловой энергии?

4. Как выбирается выбор варианта схемы теплоснабжения.

Список литературы:

2. Ю.Д. Сибикин “Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха”, М, 2004, стр. 8