Energy
education

сайт для тех, кто хочет изучать энергетику

Теплоснабжение

Microsoft Excel

Тепловая нагрузка

Под тепловой нагрузкой подразумевается то количество тепловой энергии, которое необходимо для поддержания в здании, квартире или отдельном помещении комфортной температуры.

1. Классификация тепловой нагрузки

Россия – страна с суровыми климатическими условиями. Отопительный период в большинстве регионов длится более 200 суток при средней температуре ниже –5 °C. В таких условиях поддерживать в зданиях параметры микроклимата, приемлемые для нормальной жизнедеятельности человека, не просто. Для целей теплоснабжения зданий приходится сжигать более 30 % всего добываемого в стране топлива, что составляет около 600 млн тонн условного топлива. Его рациональному использованию способствуют системы централизованного теплоснабжения, широко распространенные в крупных городах России, где сосредоточена основная часть населения.

Система централизованного теплоснабжения состоит из источника тепловой энергии, трубопроводных тепловых сетей и пунктов трансформации тепловой энергии и ее распределения между потребителями.

В большинстве случаев теплоснабжение – это создание комфортной среды в помещении – дома, на работе или в общественном месте. Теплоснабжение включает в себя также подогрев водопроводной воды и воды в плавательных бассейнах, обогрев теплиц и т.д. С учетом некоторых различий, применение в сфере теплоснабжения часто подразделяется на индивидуальное и централизованное.

Источниками тепловой энергии в системах централизованного теплоснабжения являются, как правило, теплоэлектростанции (ТЭЦ), а также районные котельные. Системы централизованного теплоснабжения, кроме разновидностей и особенностей источников тепловой энергии, различаются по виду теплоносителя, способу присоединения внутренних систем горячего водоснабжения (далее ГВС) и количеству труб для транспортировки теплоносителя.

Основным видом теплоносителя в системах централизованного теплоснабжения служит горячая вода. Пар в качестве теплоносителя практически не используется. Он иногда применяется в системах теплоснабжения промышленных предприятий, где одновременно подается для технологических нужд.

В зависимости от способа присоединения к тепловым сетям систем ГВС централизованное теплоснабжение может быть реализовано по закрытой схеме (водопроводная вода нагревается в подогревателях теплоносителем системы теплоснабжения) или по открытой (вода для целей ГВС поступает непосредственно из тепловых сетей). Из возможного многообразия водяных тепловых сетей (одно-, двух-, трех- и многотрубные) наибольшее распространение получили двухтрубные. К ним для каждого из видов потребителей (системы отопления, ГВС, вентиляции и кондиционирования воздуха) можно отнести и многотрубные, прокладываемые от применяемых в ряде городов центральных тепловых пунктов (ЦТП) к отдельным зданиям.

Система централизованного теплоснабжения.
Система централизованного теплоснабжения.

Одним из главных элементов системы централизованного теплоснабжения является тепловой пункт, в котором осуществляется связь между тепловыми сетями и потребителями тепловой энергии.

Использование нагретой воды для отопления помещений – дело совершенно обычное. При этом применяются самые различные методы переноса энергии воды для создания комфортной среды в помещении. Один из самых распространенных – использование радиаторов отопления.

Альтернативой радиаторам отопления служит подогрев пола, когда отопительные контуры расположены под полом. Контур подогрева пола обычно подключен к контуру радиатора отопления.

Вентиляция – фанкойл, подающий горячий воздух в помещение, обычно используется в общественных зданиях. Часто применяют комбинацию отопительных устройств, например, радиаторов отопления и подогрева пола или радиаторов отопления и вентиляции.

Виды тепловых нагрузок здания.
Виды тепловых нагрузок здания.

Горячая водопроводная вода стала частью повседневной жизни и ежедневных потребностей. Поэтому ваша установка должна быть надежной, гигиеничной и экономичной.

В некоторых зданиях существует возможность объединения воедино нескольких систем теплоснабжения различного назначения для использования энергии, образующейся при снижении температуры в каждой последующей системе. Сюда могут входить отопление, вентиляция, горячее водоснабжение, подогрев пола и подогрев воды в плавательном бассейне. Тепло может вырабатываться бойлером или тепловым насосом (геотермальное отопление), а затем подаваться через цепочку теплообменников в различные системы теплоснабжения. В радиаторную систему отопления тепло поступает непосредственно из бойлера при температуре 75 °С. Пластинчатый теплообменник передает тепло от бойлера в систему вентиляции при температуре 70 °С. Тепло для подогрева водопроводной воды приходит в третий пластинчатый теплообменник при температуре 65°С. Этот пластинчатый теплообменник также передает тепло в систему подогрева пола при температуре 30 °С. Четвертый теплообменник использует оставшееся тепло для подогрева воды в плавательном бассейне.

Распределение температур по видам тепловой нагрузки.
Распределение температур по видам тепловой нагрузки.

В системах централизованного теплоснабжения (СЦТ) по тепловым сетям подается теплота различным тепловым потребителям. Несмотря на значительное разнообразие тепловой нагрузки, ее можно разбитьна две группы по характеру протеканияво времени: сезонная и круглогодовая.

Изменения сезонной нагрузки зависят главным образом от климатических условий: температуры наружного воздуха, направления и скорости ветра, солнечного излучения, влажности воздуха и т.п. Основную роль играет наружная температура. Сезонная нагрузка имеет сравнительно постоянный суточный график и переменный годовой график нагрузки. К сезонной тепловой нагрузке относятся отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха. Ни один из указанных видов нагрузки не имеет круглогодового характера. Отопление и вентиляция являются зимними тепловыми нагрузками. Для кондиционирования воздуха в летний период требуется искусственный холод. Если этот искусственный холод вырабатывается абсорбционным или эжекционным методом, то ТЭЦ получает дополнительную летнюю тепловую нагрузку, что способствует повышению эффективности теплофикации.

К круглогодовой нагрузке относятся технологическая нагрузка и горячее водоснабжение. График технологической нагрузки зависит от профиля производственных предприятий и режима их работы, а график нагрузки горячего водоснабжения – от благоустройства жилых и общественных зданий, состава населения и распорядка его рабочего дня, а также от режима работы коммунальных предприятий — бань, прачечных. Эти нагрузки имеют переменный суточный график. Годовые графики технологической нагрузки и нагрузки горячего водоснабжения также в определенной мере зависят от времени года. Как правило, летние нагрузки ниже зимних вследствие более высокой температуры перерабатываемого сырья и водопроводной воды, а также благодаря меньшим теплопотерям теплопроводов и производственных трубопроводов.

Одна из первоочередных задач при проектировании и разработке режима эксплуатации систем централизованного теплоснабжения заключается в определении значений и характера тепловых нагрузок.