Індивідуальний тепловий пункт — що це, принципи, схеми, поради

Індивідуальний тепловий пункт - це важливий вузол в системі теплопостачання котеджу або заміського будинку, від ефективності роботи якого залежить не тільки якість опалення та гарячого водопостачання підключеного об'єкта, але багато в чому і робота центральної системи. Тому схема роботи ІТП проектується індивідуально для кожного об'єкта, щоб можна було врахувати всі нюанси і технічні особливості.

Тепловий пункт і котельня - це, по-суті, одне і теж. Відрізняються вони лише тим, що в котельні є теплогенеруючий агрегат (він же котел), а в тепловому пункті його немає. В тепловий пункт тільки приходять труби з теплоносієм, а далі цей теплоносій розподіляється на потреби внутрішніх інженерних систем.

Схема індивідуального теплового пункту для котеджу є комплексом обладнання, яке ділиться на кілька вузлів. Це вступний трубопровід, теплообмінники, насоси та трубопровід зворотного ходу теплоносія. Залежно від типу схеми теплового пункту житлового будинку комплект обладнання буде відрізнятися.

Для того, щоб готувати гарячу воду, теплоносій для опалення та теплої підлоги, необхідно встановити обладнання теплового пункту, під який доведеться виділити окреме приміщення.

Справа в тому, що обладнання теплового пункту включає значний функціонал інженерного обладнання, в який входить цілий комплекс труб і теплообмінників, які і готують для кожної інженерної системи воду необхідної температури.

Тут ми розповімо по порядку, що відбувається в тепловому пункті. За допомогою простих слів і пропозицій ми коротко пояснимо суть що відбуваються в ньому процесів, а ці знання допоможуть замовнику швидше розібратися з обладнанням теплового пункту, витратами на його створення і іншими питаннями.

Отже, на вході в тепловий пункт приходять дві труби: труба з холодною водою і труба теплового вводу з гарячою (теплові станції можуть отримувати воду до 90 ° С).

По трубі теплового вводу тепловий пункт отримує теплоносій від системи теплопостачання з централізованої котельні (вода може мати температуру 90 ° С), потім для системи теплої підлоги в спеціальних теплообмінниках знижує температуру теплоносія, яка не може бути дуже високою, інакше ходьба по гарячому «теплої підлоги »буде схожа на ходіння по палаючим вугіллям. До речі, температура теплоносія в системі опалення підлоги становить від 30 до 50 ° С.

Для потреб гарячого водопостачання в тепловому пункті відбувається нагрів холодної води за рахунок отримання енергії від теплоносія, який прийшов по трубі теплового вводу.

Ну і для системи опалення котеджу в тепловому пункті через теплообмінник відбувається нагрів теплоносія в циркуляційному контурі системи опалення, вода в якому також постійно циркулює, щоб радіатори завжди були гарячими. Нагрівання відбувається від рециркулирующим лінії теплового вводу.

Зрозуміло тепер, що функціонал теплового пункту дуже насичений, обладнання для його розміщення вимагає певного місця.

Тепер розкриємо можливі варіанти теплопостачання котеджів і приватних заміських будинків.

Наприклад, будиночки в котеджному селищі вихідного дня на території однієї ділянки зазвичай опалюються централізовано. Виглядає це так.

Тут до будівель йдуть три труби: це подача-обратка теплопостачання і холодна вода.

В цьому випадку для підготовки гарячої води для душів і кранів холодна вода буде грітися на місці, тому потрібен бойлер.

У великих містах використовується інший варіант теплопостачання приватних будинків і котеджів. Тут прокладають ще трубу гарячого і циркуляційного водопостачання. Схематично цей варіант теплопостачання можна змалювати таку картину:

На малюнку видно п'ять труб:

У другому випадку можна не виділяти місце під бойлер і заощадити місце в тепловому пункті.

Наша основна задача - мінімізувати місце під цей самий тепловий пункт, економлячи площу приміщень, шляхом застосування ефективних інженерних рішень, а також найсучаснішого і компактного устаткування.

Таким чином, щоб мінімізувати площа приміщення теплового пункту, необхідно прибрати з нього бойлер. Але в цьому випадку у нас з'являється ще дві труби теплотраси для гарячої води і рециркуляції, що, безсумнівно, тягне за собою витрати на земляні роботи і матеріал для труб.

Іншими словами ці два принципи є залежною і незалежною схемами ІТП.

Залежна схема ЦТП простіша. У ній теплоносій безпосередньо потрапляє до споживача з центральної мережі без перетворень.

З одного боку, така схема практично не вимагає додаткового обладнання і, відповідно, обходиться дешевше. Однак під час експлуатації такої теплової вузол неекономічний, оскільки не піддається регулюванню - температура теплоносія завжди буде такою, яка задана постачальником теплоенергії.

Схема ІТП з ГВП матиме розведення і механізм розподілу на відповідні потреби.

Тепловий пункт системи опалення, схема якого побудована з незалежного принципом, буде мати систему теплообмінників, які використовуються для регулювання температури теплоносія перед його подачею споживачеві. 

Така схема має ряд переваг:

Незалежно від того, яка була обрана схема, тепловий пункт буде виконувати одні і ті ж функції, в одному випадку більш економічно, в іншому - більш просто.

Будь-яка схема ІТП може включати також фільтри додаткового очищення теплоносія для запобігання забрудненню і передчасного зносу внутрішньої системи. У деяких випадках встановлюються додаткові насоси, що дозволяють завжди підтримувати стабільний тиск. Від гідравлічних ударів внутрішню систему захищатимуть резервуари і компенсаційні установки, які запобігають вихід з ладу обладнання, прориви трубопроводу і освіту витоків.

Щоб не ускладнювати інженерне рішення і залишитися з теплотрасою, як в першому варіанті, можна використовувати рішення на базі використання станцій для індивідуального опалення. Станції також застосовні для поквартирного опалення та обліку теплоти. Зовнішній вигляд станції показаний нижче.

Така станція дозволяють виробляти опалення приміщень як водяними опалювальними приладами, так і системою «тепла підлога», забезпечуючи приготування гарячої води в паралельному режимі. Опалювальної навантаження станції в 25 кВт вистачить для опалення квартири або котеджу, приватного будинку або іншої будівлі площею до 200 м ?. Станція також може забезпечити паралельну підготовку до 17 літрів гарячої води за хвилину при нагріванні її на 45К.

До станції можна підключити «тепла підлога» паралельно до труб опалення. Для цього достатньо поставити поруч невеликий колекторний шафа з гребінкою для системи підлогового опалення спільно з вузлом зниження температури.

Станцію можна обладнати балансувальними вентилями для налагодження і ув'язки декількох будинків на ділянці або в котеджному селищі. Також можна обладнати станцію лічильниками теплоти для поквартирного або покоттеджного обліку теплоти.

Як же виглядає станція в інтер'єрі? На фото нижче показана станція для підлогового опалення котеджу.

Таке компактне рішення дозволяє організувати тепловий пункт фактично за кутом в коридорі, не виділяючи спеціального приміщення.

Якість теплоносія є вихідним фактором ефективної працездатності автоматичного обладнання.

Застосування водогліколева сумішей вимагає коригування гідравлічних і теплових показників системи опалення, розрахованої для теплоносія води. Водопропіленгліколевая суміш надає значно менший вплив на зміну теплогідравлічних характеристик системи, ніж водоетіленгліколевая суміш. Якість води в системі гарячого водопостачання з часом погіршується, якщо проектно і експлуатаційно не забезпечено її ефективне (термічне) знезараження.

Здійснити повну автоматизацію системи опалення можна тільки з циркуляційним насосом. Нерегульований і регульований гідроелеватор не створює достатнього наявного тиску ні для двотрубної, ні для однотрубної системи опалення з терморегуляторами в опалювальних приладів і автоматичними регуляторами гідравлічних параметрів на стояках або приладових гілках.

Регулювання пропусками теплоносія соленоїдними клапанами на абонентському вводі суперечить будівельним нормам і неприйнятно для систем опалення висотних будівель у всьому температурному діапазоні опалювального періоду. Незалежне підключення системи опалення є ідеальним рішенням для забезпечення її автоматизації.

гідравлічним режимом У системах опалення зі змінним гідравлічним режимом необхідно встановлювати перепускний клапан на перемичці за насосом або байпасе навколо нього.

Застосування перемички або байпаса із пропускним клапаном здійснюють виходячи з умов забезпечення працездатності насоса і джерела теплоти. Налаштування перепаду тиску перепускного клапана рекомендується встановлювати на 10% вище від перепаду тиску в точках приєднання перемички або байпаса. Вибір перепускного клапана рекомендується здійснювати по витраті теплоносія, рівному максимальній витраті системи опалення.

Вибір способу і арматури обв'язки насоса залежить від теплової потужності системи опалення, типу і функціональних особливостей насосів.

Тепловий пункт кожної будівлі має індивідуальне технічне оснащення. Мінімальна автоматичне оснащення теплового пункту унормовано вимогами СНиП 2.04.0789 "Теплові мережі" і вим. № 2 до СНиП 2.04.0591 "Отопление, вентиляция и кондиционирование", а також зумовлюється Теплогідравлічного параметрами тепломережі в динамічному і статичному стані на абонентському вводі.

Заповнення і підживлення системи опалення теплоносієм переважно здійснювати з зворотної магістралі тепломережі.

Комерційний облік теплоспоживання обов'язковий для всіх будівель, що приєднуються до тепломережі.

Підключення систем гарячого водопостачання сучасних будівель до системи централізованого теплопостачання переважно реалізують через швидкісні пластинчасті теплообмінники.

Проектування системи гарячого водопостачання з гравітаційною циркуляцією ускладнює її подальшу модернізацію із застосуванням енергоефективного обладнання.

Терморегулювання циркуляційних трубопроводів систем гарячого водопостачання сучасних будівель створює всім споживачам рівні умови забезпечення гарячою водою з необхідними параметрами; забезпечує раціональну циркуляцію води; має можливість термічної дезінфекції трубопроводів, знижує споживання тепла до 55%.

Теплопостачання калориферів при наявності ймовірності їх заморожування слід здійснювати за схемами з постійним гідравлічним режимом. Триходові клапани в системах теплопостачання калориферів вимагають проектного забезпечення їх працездатності у всіх експлуатаційних режимах.

Заміна гидроельоватора на насос дозволяє реалізувати безліч енергозберігаючих функцій автоматичного регулювання теплоспоживання будівлі як в момент модернізації теплового пункту, так і при подальшій модернізації системи опалення та гарячого водопостачання.

Гідроелеватор - низько малоефективне пристрій, що не поєднується зі змінним гідравлічним режимом теплоспоживання сучасної будівлі.

Модернізацію теплового пункту здійснюють на підставі детального технічного і теплогідравлічного обстеження абонентського вводу.

Блоковий тепловий пункт являє собою готове технічне рішення для абонентського вводу. Теплогідравлічного взаємодія і геометричне розташування всіх елементів в ньому здійснює виробник.

Лінійне управління тепловим потоком теплообмінного приладу - ідеальний закон регулювання, до якого слід прагнути при проектуванні водяних інженерних систем будівлі. Вибір виду видаткової характеристики клапана залежить від відахарактерістікі об'єкта регулювання.

Лінійне управління процесами сумішоутворення і водорозбору - ідеальний закон регулювання, до якого слід прагнути при проектуванні водяних інженерних систем будівлі.

Сучасне автоматичне обладнання наділене новими властивостями і функціями, які потребують коригування традиційної вітчизняної практики проектування теплових пунктів.

Клапани слід застосовувати відповідно до їх призначення.

Пропускна здатність - основна гідравлічна характеристика клапана, яка враховує його опір, що створюється проходу теплоносія. Підбір клапана по пропускній здатності, розрахунковому перепадудавленія і розрахунковій витраті теплоносія придатний лише для визначення типорозміру клапана і не відображає його регулювальну здатність в системі.

Регульований ділянку визначає межі розповсюдження коливання тиску теплоносія, що виникає при роботі клапана. Ставлення перепаду тиску на максимально відкритому клапані до що розташовується тиску регульованої ділянки називають (зовнішнім) авторитетом клапана.

В процесі роботи системи забезпечення мікроклімату авторитети регулюючих клапанів, в тому числі і ручних, змінюються. Обмеження зміни діапазону зовнішніх авторитетів регулюючих клапанів досягають установкою автоматичних балансувальних клапанів - регуляторів перепаду тиску або обмежувачів (регуляторів) витрати.

Форма затвора регулюючого клапана відповідає виду ідеальної видаткової характеристики. Для автоматизируемой інженерної системи будинку підбирають регулюючі клапани з урахуванням їх робочої видаткової характеристики.

Робочу видаткову характеристику клапана визначають його загальним зовнішнім авторитетом. Загальний зовнішній авторитет враховує спотворення ідеальної видаткової характеристики клапана під впливом опору корпусу клапана (визначають базовим авторитетом клапана) і опору інших елементів регульованої ділянки (визначають зовнішнім авторитетом клапана). Лінійна робоча видаткова характеристика клапана не зазнає суттєвого викривлення від зовнішнього авторитету, якщо його значення знаходиться в діапазоні 0,5 ... 1,0.

Зі зменшенням зовнішнього авторитету нижче 0,5 лінійна робоча видаткова характеристика клапана значно спотворюється, що слід враховувати при забезпеченні регульованості системи і можливості її налагодження.

Логарифмічну (рівнопропорційна) видаткову характеристику клапана можна наблизити до лінійної шляхом зміни зовнішнього авторитету. Логарифмічна видаткова характеристика клапана не зазнає істотних змін при зовнішньому авторитеті 0,5 ... 1,0.

Зі зменшенням зовнішнього авторитету нижче 0,5 логарифмічна робоча видаткова характеристика клапана значно спотворюється, що слід враховувати при забезпеченні регульованості об'єкта регулювання і можливості його налагодження.

У тепловому пункті для регулювання теплового потоку теплообмінників з опуклою характеристикою, застосовують клапани з логарифмічною робочої видаткової характеристикою. Ручні балансувальні клапани з логарифмічною робочої видаткової характеристикою і малим гідравлічним опором найкращим чином підходять для регулювання систем опалення з постійним гідравлічним режимом і малим гідравлічним опором.

Клапани з логаріфміческолінейной робочої видаткової характеристикою мають зону приблизно лінійного регулювання в широкому діапазоні зміни загального зовнішнього авторитету. Витратні характеристики клапана не зазнають істотних змін при зовнішньому авторитеті 0,3 ... 1,0.

Клапани з логаріфміческолінейной характеристикою найкраще підходять для регулювання теплообмінників з лінійної характе -них (високим перепадом температур теплоносія).

Лінейнолінейний закон регулювання об'єднує позитивні риси лінійного і логарифмічного законів. Клапани з лінейнолінейной робочої видаткової характеристикою забезпечують регулювання згідно із законом, подібного до логарифмическому. У тепловому пункті для регулювання теплового потоку теплообмінників з опуклою характеристикою найкращим чином підходять клапани з лінейнолінейной робочої видаткової характеристикою.

Застосовуючи триходовий регулюючий клапан, слід розглядати його роботу за двома проходять через нього циркуляційним контурам.

Для мінімізації коливання витрати в контурі з постійним гідравлічним режимом триходового лінійного / лінійного регулюю щего клапана його опір має бути в чотири рази більше, ніж опір системи (без урахування опору клапана). Для мінімізації коливання витрати в контурі з постійним гідравлічним режимом триходового логарифмічного / лінійного або лінійного / логарифмічного регулюючого клапана слід забезпечити зовнішній авторитет, рівний одиниці з регулюючої боку, а з підмішують боку - 0,1 ... 0,3.

Спотворення видаткової характеристики під впливом конструктивних особливостей клапана (базовий авторитет) і опору елементів регульованої ділянки (зовнішній авторитет) може істотно впливати на керованість об'єкта регулювання, що необхідно враховувати при проектуванні і налагодження системи. Наявність на регульованому ділянці декількох клапанів вимагає розгляду сумісності діапазонів їх зовнішніх авторитетів. Кращим варіантом проектного рішення є застосування тільки одного клапана на регульованій ділянці. Для досягнення ефективної роботи об'єкта регулювання необхідно вибирати клапан з видаткової характеристикою, відповідної характеристиці об'єкта регулювання.

Одним з варіантів зменшення ймовірності кавітації в регулюючомуклапані є його розташування на зворотній магістралі.

Освіта шуму в клапанах залежить від створюваного ним опору і швидкості теплоносія. Швидкість теплоносія перед клапанами в тепловому пункті не повинна перевищувати 3 м / с.

Автоматичні регулятори прямої дії не вимагають додаткових джерел енергії.

Регулятор перепаду тиску на абонентському вводі, крім основної функції - забезпечення стабільної роботи тепломережі шляхом обмеження максимального потоку теплоносія, створює умови ефективної роботи регулюючому клапану, підвищуючи його зовнішній авторитет; покращує якість регулювання об'єкта регулювання; захищає об'єкт регулювання (регульований ділянку) від впливу коливань тиску теплоносія ззовні.

Регулятор витрати стабілізує роботу системи протягом тривалого часу експлуатації шляхом компенсації зростання гідравлічного опору елементів системи від корозії і накипу, компенсації коливань гравітаційного тиску, компенсації коливань тиску при роботі терморегуляторів біля опалювальних вальних приладів, компенсації коливань тиску в тепломережі.

Регулятори температури прямої дії не використовують додаткову енергію і підтримують задану температуру води в межах її нормативного відхилення.

Комбіновані регулятори виконують кілька функцій, властивих традиційно застосовуваним в теплових пунктах однофункціональних регуляторам, чим забезпечують зменшення габаритів і спрощення монтажу теплового пункту.

Автоматичний перепускний клапан стабілізує перепад тиску в тепловому пункті з відхиленням від розрахункового значення в межах зони пропорційності. Застосування перепускних клапанів пружинного типу рекомендується для теплових пунктів невеликих систем опалення.

Вимикаючі клапани повинні мати мінімальний опір для забезпечення максимальних авторитетів регулюючих клапанів.

Дроссельная діафрагма, що встановлюється перед регулюючим клапаном, погіршує регулювання об'єкта. Обмеження витрат теплоносія у споживача замість дросельної діафрагми здійснюють опором максимально відкритого клапана регулятора теплового потоку (температури) і автоматично підтримуваним перепадом тиску на цьому клапані.

Автоматичне видалення повітря з водяних інженерних систем будівлі продовжує їх термін служби.

Надійна робота устаткування теплового пункту і систем будівлі багато в чому забезпечується відсутністю забруднюючих частинок в теплоносії.

Конструктивні особливості зворотного арматури визначають її необхідне положення у вертикальній площині теплового пункту.

Ультразвукові витратоміри володіють незначним гідравлічним опором, не спотворюють видаткові характеристики регулюючих клапанів і не впливають тим самим на управління об'єктом регулювання.

Модернізація теплових пунктів шляхом установки ультразвуковихрасходомеров не вимагає додаткових істотних гідравлічних витрат.

Пластинчастий теплообмінник забезпечує високодинамічний процес приготування гарячої води згідно зі змінним Теплогідравлічного режимом системи. Пластинчастий теплообмінник з одностороннім приєднанням зменшує габарити теплового пункту і спрощує обслуговування.

У сучасних будівлях все процеси управління інженерними системами автоматизовані.

Двопозиційне регулювання (регулювання пропусками) в теплових мережах, наприклад, соленоїдними клапанами, заборонено нормативно. Прегулірованіе і ПІрегулірованіе - найбільш застосовувані закони при автоматіщзаціі інженерних систем будівель.

Датчик температури Данфосс лінійно реагує на зміну температури вимірюваного середовища.

Електронним регулятором реалізують ефективне управління інженерними системами будівлі з максимальним енергозбереженням.

При виборі електроприводу слід перевіряти його конструктивну сумісність з регулюючим клапаном і керуючої автоматикою (по типу сигналу). Швидкість приводу повинна відповідати інерційності системи, а зусилля, що розвивається - бути достатнім для закриття клапана.

Конструктивні особливості насосів визначають їх розташування і обв'язку.

Розглядати систему за рівнем шумообразования слід прізакритих і повністю відкритих терморегуляторах у опалювальних приладів.

Вплив природного тиску теплоносія необхідно оцінити і при необхідності врахувати в циркуляційному тиску системи опалення. Усунення впливу природного тиску на гідравлічний режим системи опалення досягають зменшенням температури теплоносія, застосуванням автоматичних регуляторів перепаду тиску або витрати. Завищення напору насоса для зменшення частки природного тиску теплоносія є енерговитратним проектним рішенням.

Від правильного вибору насоса залежить працездатність регулюючих клапанів, безшумність системи і її енергоефективність.

Обсяг бака обумовлений гідравлічним тиском системи опалення в неробочому і робочому станах, її ємністю і наявністю домішок, що знижують температуру кристалізації теплоносія. Невірний підбір тиску газового простору бака призводить до періодичного протіканню різьбових з'єднань, скипанню теплоносія, руйнування устаткування. Комплексний захист системи опалення з безнапірним баком спрощує завдання проектувальника і експлуатаційної організації щодо забезпечення працездатності системи опалення.

Чим вище автоматичне регуліровочнотехніческое оснащення теплового пункту, тим вище економічний ефект. Термомодернізація будівель, що включає комплексну автоматизацію інженерних систем і теплоізоляцію огороджувальних конструкцій будівлі, призводить до приблизно 50% економії теплової енергії і збереженню комунальних платежів на колишньому рівні при зростанні вартістю теплової енергії приблизно на 50%.