Теплофикационная вода это: Системы теплоснабжения в Тюмени, Тобольске, Челябинске.

Системы теплоснабжения в Тюмени, Тобольске, Челябинске.

Знаете ли вы, что:

От 60 до 80 процентов многоэтажных жилых домов и большинство общественных зданий в городах присутствия «Фортум» отапливается в режиме теплофикации с применением систем, подключенных к теплоэлектростанциям компании.

Теплофикация – это процесс централизованного обеспечения потребителей тепловой энергией, полученной на ТЭЦ по комбинированному способу производства тепловой и электрической энергии в едином технологическом процессе. Теплофикация — самый энергосберегающий вид отопления.

Тепло и горячая вода составляют почти 80% от общего количества энергии, которую потребляют в домашнем хозяйстве. Эффективный и более экологичный способ производства тепла является для «Фортум» одной из важнейших задач и стимулов развития.

Теплофикация в полноформатном варианте гарантирует вам комфортабельное проживание. Вы спокойно можете переложить заботы о производстве тепла на наши плечи.

Мы гарантируем, что его будет достаточно каждому из вас независимо от погоды и времени года.

Станция

Система централизованного теплоснабжения включает источник тепла, тепловую сеть и теплопотребляющие установки. Комбинированные ТЭЦ – эффективные производители электрической и тепловой энергии.

Природный газ поступает на ТЭЦ по газопроводу. ТЭЦ имеют основные и резервные линии подачи газа для обеспечения надежности и безопасности.

При сжигании топлива вода в энергетических котлах нагревается до нескольких сот градусов и превращается в пар высокого давления. Пар вращает лопасти турбины, которая в свою очередь вращает генератор. Генератор вырабатывает электрический ток. Электрический ток поступает в электрические сети и передается в единую энергосистему страны. Часть отработанного пара с турбины поступает в теплообменники, где нагревает сетевую теплофикационную воду. Она поступает с ТЭЦ в систему централизованного теплоснабжения.

Сети

Распределение тепловой энергии происходит в теплофикационной сети. Она состоит из двух трубопроводов: подающего теплоноситель в дома (красный) и обратного (синий). По нему остывшая вода возвращается на электростанцию, чтобы снова нагреваться до нужной температуры.

Тепловые сети подразделяются на магистральные и распределительные, которые подводят тепло до «стены» дома и передают его во внутридомовые коммуникации.

Учет тепловой энергии начинается на выходе с ТЭЦ. Здесь стоят коммерческие узлы учета – производители энергии всегда знают точно, какое количество тепла они отпустили для потребителей. В свою очередь, приборы учета в доме указывают, какое количество тепла реально использовано потребителем. Более эффективны индивидуальные тепловые пункты (ИТП), в составе которых есть приборы учета. ИТП не только фиксируют потребленное тепло, но и помогают регулировать это потребление.

На пути транспортировки тепла установлены перекачивающие насосные станции. Насосы обеспечивают циркуляцию воды в сетях и позволяют теплу доходить до потребителей, отдаленных от ТЭЦ.

Центральный тепловой пункт (ЦТП) — здесь с помощью входящего теплоносителя более высокой температуры подогревается холодная вода из водопровода для горячего водоснабжения (бытовые нужды) и горячая вода для целей отопления. ЦТП одновременно обслуживают множество домов.

Индивидуальный тепловой пункт (ИТП) успешно заменяет ЦТП и работает только для вашего дома. Он выполняет функцию подготовки теплоносителя для горячего водоснабжения (бытовые нужды) и отопления. В отличие от ЦТП, индивидуальные установки делают это более эффективно и экономично, снижая потери тепла и улучшая качество теплоснабжения.

Контроль за доставкой тепла ведется из диспетчерского пункта. Диспетчеры отслеживают все параметры теплоснабжения, реагируют на аварийные ситуации и управляют ими.

Тепло — сложный технологический продукт

В процессе теплоснабжения и теплопотребления задействованы производители тепла, поставщики тепла и потребители. Контроль за теплом — наша общая задача!

Дом

Теплофикационная вода циркулирует во внутридомовых системах отопления (батареи), а также нагревает воду в бойлерах для обеспечения горячего водоснабжения (ГВС).

Горячее водоснабжение для бытовых нужд внутри дома устроено по открытой, или закрытой системе. При открытой схеме горячая вода попадает в краны непосредственно из внешней (уличной) тепловой сети. Более надежны закрытые системы, при которых системы отопления и горячего водоснабжения внутри дома независимы друг от друга.

«Мы производим тепло для 2 000 000 человек и заботимся о том, чтобы в Вашем доме всегда было комфортно»

Повышение эффективности закрытой теплофикационной схемы | C.O.K. archive | 2019

Значительный потенциал энергосбережения сосредоточен в жилищном фонде, и его величина составляет до четверти энергоёмкости ВВП Российской Федерации [1]. Эксплуатационное энергопотребление существующих жилых и общественных зданий в России в несколько раз превышает аналогичные показатели в европейских странах со сходными природноклиматическими характеристиками. Ежегодный прирост энергоэффективных жилых и производственных зданий за счёт нового строительства не превышает 1% от существующих площадей [1], поэтому основной потенциал энергосбережения содержится в эксплуатационной сфере и может быть реализован посредством реконструкции и санации действующих основных фондов. Важным направлением повышения энергоэффективности существующего жилого фонда является оптимизация тепловых схем систем централизованного теплоснабжения.

Теплоснабжение зданий от центральных тепловых пунктов

В большинстве городских закрытых теплофикационных систем горячее водоснабжение (ГВС) зданий и сооружений производится от централизованных тепловых пунктов (ЦТП). Расходы прямой и обратной сетевой воды Gсв в закрытых системах теплоснабжения практически постоянны и отличаются лишь из-за небольших утечек. ЦТП связаны трубопроводами с линиями прямой и обратной сетевой воды магистральных тепловых сетей и с городским водопроводом. Системы ГВС отдельных зданий соединены с ЦТП трубопроводом горячей водопроводной воды, подогретой в теплообменниках ЦТП до температуры tгв = 60–65°C. К каждому из домов подведён трубопровод холодной воды, подключённый к линиям городского водопровода. 

На рис. 1 показана принципиальная схема ГВС от ЦТП [2].

Расход сетевой воды в закрытых системах определяется по расчётным теплофикационным нагрузкам ТЭЦ на систему отопление Qт p, вентиляцию Qв p и систему ГВС Qp ГВС, при расчётных температурах прямой tр пс и обратной tр ос линиях теплосети [3], по формуле (1):

К водоразборным кранам ГВС в каждой квартире жилого здания подведены трубопроводы горячей и холодной водопроводной воды. Жители домов пользуются смесью горячей водопроводной воды Gсм с температурой tгв = 60–65°C, подаваемой из ЦТП, и холодной воды Gхв с температурой, в зависимости от периода года равной tхв = 5–15°C. Температура разбираемой из водоразборных кранов ГВС смеси горячей Gгв и холодной воды Gхв обычно составляет 30–45°C.

Снижение температуры сетевой воды в теплообменниках ЦТП Δtос при подогреве горячей водопроводной воды, далее возвращаемой в магистральный трубопровод 8 обратной сетевой воды, можно определить по величине расчётной нагрузки в системе ГВС

Δt_ос = Q^p_ГВС/(с_рG_св)

или из уравнения теплового баланса этих теплообменников

Δt_ос = G_гв/G_св(t_гв — t_хв).

Приравнивая правые части этих выражений, можно определить расход горячей воды, подаваемой в здания из центрального теплового пункта:

Из уравнения теплового баланса водоразборных кранов ГВС при смешении в них горячей и холодной воды определяется расход подводимой в них холодной воды:

В соответствии с «Требованиями энергетической эффективности зданий, строений и сооружений…» [2] устанавливается необходимость поэтапного снижения к 2020 году удельного потребления воды жилыми зданиями до 175 л на человека в сутки по отношению к её среднему фактическому потреблению 320 л на 1 января 2008 года. В том числе потребление горячей воды должно уменьшиться со 150 до 80–85 л на человека в сутки. Это снижение должно быть достигнуто за счёт переноса узла приготовления горячей воды из ЦТП в индивидуальные тепловые пункты (ИТП) в зданиях, по мере износа оборудования в ЦТП и внутриквартальных сетей горячего водоснабжения. Предусмотрено оснащение квартир приборами индивидуального учёта потребления воды.

Для повышения энергетической эффективности и реализации Требований [4] предлагается в ИТП каждого из зданий устанавливать два вида теплообменников. На рис. 2 приведена принципиальная схема модернизированной закрытой зависимой системы теплоснабжения с горячим водоснабжением от индивидуального теплового пункта здания.

В двухступенчатом теплообменнике 5 предполагается подогревать горячую водопроводную воду Gхв для водоразборных кранов системы ГВС, а в теплообменнике 7 производить небольшой (на 10–15°C) подогрев до tхв холодной водопроводной воды, подаваемой в водоразборные краны и используемой для хозяйственно-бытовых нужд жителей. Gхоз — расход воды на приготовления пищи и отвод канализационных стоков. При условии сохранения постоянными температуры tсм и количества воды Gсм = (Gгв + Gхв), отбираемой жителями из водоразборных кранов, подогрев водопроводной воды в теплообменнике 7 приведёт к уменьшению расхода горячей водопроводной воды, подводимой к кранам, до величины Gгв, определяемой по формуле:

Полный расход холодной водопроводной воды, подаваемой в здания, удобно выразить как GΣ = Gсм/(1 — λ), где λ = Gхоз/GΣ — доля расхода воды, используемая в жилых зданиях для хозяйственно-бытовых нужд.

Установка в ИТП жилых зданий дополнительных теплообменников 7 позволит увеличить охлаждение обратной сетевой воды по сравнению с вариантом закрытой схемы с ЦТП до температуры, определяемой:

В результате дополнительного снижения температуры теплоносителя после ИТП жилых домов понизится и температура сетевой воды в обратной линии теплосети, возвращаемой на ТЭЦ. При этом уменьшится давление пара в нижних теплофикационных отборах её паровых турбин, возрастёт тепловая нагрузка нижних сетевых подогревателей (НСП) ΔQНСП = GсвсрΔtос и увеличатся теплофикационные отборы пара ΔDНСП = ΔQНСП/gк.

Также повысится теплофикационная тепловая нагрузка ТЭЦ:

Qт = Qт + ΔQНСП,

расход пара на турбины ΔD0 = kpΔDНСП и их электрическая мощность ΔNэ = kpΔDНСП(Hi + Δh)ηмг, здесь kp — коэффициент регенерации; Hi и Δh — внутренний теплоперепад в турбинах до нижних теплофикационных отборов и дополнительный теплоперепад между верхними и нижними теплофикационными отборами. Снижение давления пара в теплофикационных отборах приводит к увеличению экономичной выработки электроэнергии на тепловом потреблении. При этом на ТЭЦ несколько возрастёт расход потребляемого топлива:

Пример расчёта предлагаемой схемы

Сравним эффективность работы закрытой теплофикационной системы по традиционной схеме с горячим водоснабжением жилых зданий от ЦТП и при её реконструкции по предлагаемой схеме с применением ИТП.

Пусть расчётные тепловые нагрузки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение составляют Q_т^p = 400 МВт, Q_в^p = 120 МВт, Q^p_ГВС = 70 МВт. Расчётные температуры в прямой и обратной линии теплосети tр пс = 130°C, tр ос = 70°C. В течение отопительного периода расход сетевой воды в магистральной линии теплосети не изменяется, и для принятой расчётной нагрузки ГВС будет равен Gсв = 2070 кг/с. Примем средние значения температур горячей воды tгв = 65°C, холодной водопроводной воды tхв = 5°C и температуру воды (смеси), потребляемой жителями домов, tсм = 35°C.

Тогда, используя приведённые выше выражения, определим расход горячей воды, подаваемой в здания из ЦТП Gгв = 278,64 кг/с, расход холодной воды на водоразборные краны системы горячего водоснабжения Gхв = 278,64 кг/с, и расход смеси Gсм = 557,3 кг/с. В теплообменниках ЦТП температура сетевой воды при этом снизится на Δtос = 8,1°C.

Для закрытой теплофикационной системы с применением ИТП (рис. 2) при подогреве холодной воды в теплообменнике 7 на 10°C получим tхв = 15°C. Тогда расход горячей воды и подогретой холодной воды, поступающих в водоразборные краны системы ГВС будет равен Gгв = 222,91 кг/с и Gхв = 334,37кг/с.

Если считать, что доля расхода воды на хозяйственные нужды λ = 0,3, то суммарный расход холодной воды, подаваемый в здание, равен GΣ = 796,12 кг/с, а её расход на хозяйственные нужды составляет Gхоз = 238,8 кг/с. В рассматриваемом примере обратная сетевая вода, выходящая из систем отопления, охладится в теплообменниках 5 на Δtос = 6,5°C, а в теплообменнике 7 — на Δtос = 2,8°C. Полное охлаждение обратной сетевой воды в ИТП зданий составит ΔtосΣ = 9,3°C.

Заключение

Таким образом, в предлагаемом варианте модернизации закрытой теплофикационной системы с переходом от ЦТП к ИТП, оснащённым дополнительными теплообменниками для подогрева холодной водопроводной воды, величина охлаждения обратной сетевой воды увеличилась на 1,2°C. При этом на ТЭЦ тепловая нагрузка НСП возросла на ΔQНСП = 2741 кВт, электрическая мощность и отпуск электроэнергии увеличилась на 1,3 МВт и 23,4 млн кВт·ч. 

Нагрев воды для бытовых нужд — Энергетическое образование

Энергетическое образование

Меню навигации

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

ИНДЕКС

Поиск

Рис. 1. Водонагреватель с накопительным баком. ^[1]

Нагрев воды для бытовых нужд — это процесс нагрева воды для личного пользования, который может потреблять большое количество энергии. В канадских домах подогрев воды может потреблять 15-25 процентов энергии, используемой в доме, в зависимости от типа дома, количества жителей и образа жизни тех, кто в нем живет. Важно отметить, что нагрев воды часто превышает все потребности домохозяйства в электричестве, см. график ниже. ^[2] Канадцы используют в среднем 75 литров горячей воды каждый день для мытья посуды, стирки одежды, уборки и личной гигиены. Этот объем воды довольно велик, и ее нагрев может привести к большим счетам за электроэнергию. ^[2] Старые водонагреватели можно заменить, переработать или перепрофилировать. Для получения дополнительной информации см. Think Tank Home.

Источник энергии для водонагревателей, как правило, тот же, что и для отопления помещений, хотя это не всегда так. Возможные источники энергии включают электричество, природный газ, пропан и нефть. ^[3] Каждый источник имеет свои преимущества и недостатки. Например, электрические обогреватели не требуют вентиляции, но не могут работать при отключении электроэнергии и потребляют намного больше первичной энергии, чем природный газ. Обогреватели, работающие на природном газе, требуют достаточного притока воздуха и вентиляции, но нагреваются быстрее и потребляют меньше первичной энергии. Пропан имеет те же преимущества, что и природный газ, но это топливо дороже и требует доставки по расписанию.

Затраты можно снизить, выбрав более энергоэффективный водонагреватель, уменьшив количество используемой горячей воды или установив устройство рекуперации тепла сточных вод для снижения отопительной нагрузки. Эти устройства представляют собой просто трубы, которые забирают тепло от использованной теплой воды, стекающей по канализации, и передают ее предварительно нагретой воде, поступающей в резервуар для горячей воды. ^[4] Также при покупке водонагревателя важно учитывать «второй ценник», или стоимость эксплуатации изделия в течение всего срока службы. Иногда выгоднее приобрести более дорогую и энергоэффективную модель, поскольку в долгосрочной перспективе это сэкономит деньги пользователя. ^[2]

Методы нагрева воды

Как правило, все водонагреватели используют для получения энергии какое-либо топливо. Затем эта энергия используется для повышения температуры холодной воды из системы водоснабжения перед использованием. Доступен широкий выбор водонагревателей, и некоторые из наиболее распространенных перечислены ниже. Их можно использовать самостоятельно, но иногда объединяют в системы. ^[4]

Водонагреватели с накопительным баком

Рис. 2. Схема поперечного сечения водонагревателя с накопительным баком. ^[5]

Водонагреватели с накопительным баком, такие как показанный на рис. 2, являются наиболее часто используемым типом водонагревателей для дома. В этих системах нагретая вода хранится в баке, так что определенное количество горячей воды доступно в любое время. При открытии крана горячей воды вода вытекает из бака из крана. Ненагретая вода затем поступает в бак, чтобы заменить использованную воду. ^[4] Термостаты используются на горелке для поддержания температуры воды. Эти водонагреватели оснащены предохранительным клапаном температуры и давления для обеспечения безопасности.

Эти нагреватели могут быть неэффективными, но их можно сделать более энергоэффективными, если свести к минимуму потери в режиме ожидания или улучшить передачу тепла от сгорания в воду за счет минимизации потерь тепла из вентиляционных отверстий или дымоходов нагревателей. ^[4]

Проточные водонагреватели

Безбаковые водонагреватели, как следует из их названия, представляют собой нагреватели, которые нагревают проточную воду и поэтому не требуют накопительного бака. Вода нагревается только тогда, когда это необходимо, что повышает эффективность за счет устранения потерь в режиме ожидания. Большинство электрических водонагревателей по требованию не могут обеспечить весь объем воды, необходимый для дома, поэтому они редко используются для этой цели. Тем не менее, несколько газовых обогревателей без бака могут обеспечить достаточное количество воды для снабжения большинства домов. ^[4] Газовые версии этих обогревателей, как правило, монтируются на наружной стене, чтобы облегчить отвод дымовых газов.

Водонагреватели с тепловым насосом

Водонагреватели с тепловым насосом или HPWH используют электричество, берут тепло из воздуха и передают его воде вместо прямого преобразования электричества в тепло. Воздух из помещения, в котором находится обогреватель, отбирает тепло и переносится в резервуар с водой. Одна из проблем с этими обогревателями заключается в том, что помимо отвода тепла из воздуха, они также удаляют влажность, которая может вызывать дискомфорт. ^[4] Однако летом отвод тепла из дома от этих систем может быть выгодным. Зимой они могут увеличить потребность в использовании обогревателя.

Геотермальные тепловые насосы могут использоваться для нагрева воды в дополнение к обогреву и охлаждению помещений. В качестве источника тепла они используют температуру земли или грунтовых вод.

Солнечные водонагреватели

основной артикул

Энергия Солнца также может использоваться для нагрева воды в солнечных системах горячего водоснабжения. Как правило, они не используются сами по себе, а вместо этого выбираются для обеспечения около 60% потребности дома в горячей воде. ^[4] В этих системах используются солнечные коллекторы, циркуляционный насос, а также накопительные баки. Их обычно используют для предварительного нагрева воды, а затем используют обычный нагреватель.

Визуализация данных

Нагрев воды для бытовых нужд требует значительного количества энергии, как упоминалось выше. Чтобы получить представление о том, сколько энергии это соответствует по сравнению с другими потребностями в энергии для жилых помещений, ниже приведен график. Части круговой диаграммы можно наводить мышью, чтобы увидеть фактические значения энергии в ПДж. Приведенные ниже данные показывают, сколько энергии было использовано канадцами для различных целей в жилых домах в 2012 году9.0015 [6] Обратите внимание, что в Канаде на нагрев воды расходуется больше конечной энергии, чем на все бытовое потребление вместе взятых!