Индивидуальный тепловой пункт. Что такое блочный тепловой пункт Какие преимущества дает монтаж БТП

2005-09-12

ЗАО «Теплоэффект», дочернее предприятие ОАО «Ижевский Мотозавод «Аксион-холдинг», изготавливающее энергосберегающее оборудование для нужд жилищно-коммунального хозяйства - пластинчатые теплообменники, блочные индивидуальные тепловые пункты, запорную арматуру (краны шаровые фланцевые стальные полуразборные), фильтры сетчатые магнитные - приняло участие в программе энергосбережения учреждений бюджетной сферы Республики Татарстан. В результате установки пяти теплообменников ТИЖ экономия средств бюджета Татарстана на энергопотребление за месяц составила 227 тыс. руб. При внедрении в Волгоградской области в системах отопления и горячего водоснабжения пластинчатых теплообменников взамен кожухотрубных получают годовой экономический эффект от внедрения одного пластинчатого теплообменника 290 тыс. руб. за счет сокращения расхода топлива и тепловой энергии в системах отопления и горячего водоснабжения.

Внедрение в тепловых пунктах города Ижевска новых пластинчатых теплообменников вместо кожухотрубных теплообменников дало определенный экономический эффект. Это обусловлено повышением надежности, снижением затрат на техническое обслуживание, упрощением и удешевлением схем трубопроводов и арматуры в пределах тепловых пунктов. При объеме внедрения 20 аппаратов экономический эффект составил 4 млн 176 тыс. руб. в год.

Блочный индивидуальный тепловой пункт (БИТП) — в своем составе призван объединить многие продукты, выпускаемые и нашим, и другими предприятиями нашей Республики, в т.ч. пластинчатые теплообменники, запорную арматуру, системы автоматического регулирования и диспетчеризации и др. БИТП представляет собой блок теплораспределительного оборудования заводской готовности для подключения потребителя к тепловой сети.

Главными компонентами теплового пункта являются теплообменники отопления, горячего водоснабжения (ГВС) и, при необходимости, вентиляции. Специалистами нашего предприятия разработаны 12 вариантов типовых схемных решений устройства БИТП на различные нагрузки. Поскольку тепловой пункт является готовым к подключению и эксплуатации блоком, в него входит, помимо теплообменников, следующее основное оснащение:

• автоматическая электронная система регулирования контуров отопления и ГВС;
• циркуляционные насосы контуров отопления и ГВС;
• термометры и манометры;
• запорные клапаны;
• блок учета тепла;
• грязевые фильтры.

Преимущества применения индивидуальных тепловых пунктов:

1. Общая длина трубопроводов тепловой сети сокращается в два раза.
2. Капиталовложения в тепловые сети, а также расходы на строительные и теплоизоляционные материалы снижаются на 20-25 %.
3. Расход электроэнергии на перекачку теплоносителя снижается на 20-40 %.
4. За счет автоматизации регулирования отпуска тепла конкретному абоненту (заданию) экономится до 30 % тепла на отопление.
5. Потери тепла при транспорте горячей воды снижаются в два раза.
6. Значительно сокращается аварийность сетей, особенно за счет исключения из теплосети трубопроводов горячего водоснабжения.
7. Так как автоматизированные тепловые пункты работают «на замке», значительно сокращается потребность в квалифицированном персонале.
8. Автоматически поддерживаются комфортные условия проживания за счет контроля параметров теплоносителей: температуры и давления сетевой воды, воды системы отопления и водопроводной воды; температуры воздуха в отапливаемых помещениях (в контрольных точках) и наружного воздуха.
9. Обеспечивается значительное снижение расхода воды и тепла за счет использования приборов учета.
10. Появляется возможность существенно снизить затраты на внутридомовые системы отопления за счет перехода на трубы меньшего диаметра, применения неметаллических материалов, пофасадно разделенных систем.
11. В некоторых случаях исключается отвод земли под сооружение ЦТП.
12. Обеспечивается экономия тепла на 1 МВт установленной суммарной тепловой мощности до 650-750 ГДж/год, затраты на монтажные работы сокращаются на 10-20 % за счет полного заводского исполнения. Экономия тепловой энергии составляет от 15 до 35 %.
13. В четыре раза снижается расход электроэнергии по отношению к энергоемкому оборудованию ЦТП.
14. С применением БИТП резко повышается качество теплоснабжения, отпадает необходимость регулярного дорогого ремонта сетей горячего водоснабжения. При этом возможно подавать тепловую энергию в детские и медицинские учреждения в зависимости от погодных условий в любое время года.

Рассмотрим экономическую эффективность от применения БИТП на одном из объектов города.

Пример расчета ожидаемой экономической эффективности модернизации теплового пункта административного здания (с заменой кожухотрубных теплообменников на пластинчатые)

Преимущества внедрения:

1. Снижение потерь тепловой энергии за счет уменьшения площади и температуры наружной поверхности теплообменников.
2. Снижение потерь тепловой энергии за счет увеличения коэффициента теплопередачи теплообменников, снижения требуемого температурного напора и расхода теплоносителя для подогрева воды.
3. Снижение расхода электроэнергии на перекачку теплоносителя за счет оптимальной циркуляции горячей воды, обеспечиваемой применением эффективных циркуляционных насосов и программного управления насосами и температурой горячей воды.
4. Уменьшение расхода тепловой энергии в системе отопления за счет внедрения эффективной автоматической системы пофасадного регулирования расхода ТЭ по температуре наружного воздуха.

Исходные данные для расчета:

Размеры демонтируемых теплообменников:

• количество секций — 9/10;
• диаметр секции — 0,114/0,159 м;
• длина секции (с калачом) — 5,3 м;
• толщина изоляции — 0,06 м.

Размеры устанавливаемых теплообменников:

• количество блоков — 1/2;
• длина — 1,08/1,236 м;
• ширина — 0,466 м;
• высота — 1,165 м;

Температура поверхности изоляции К/Т теплообменника — 45/55°С.

Температура поверхности устанавливаемого теплообменника — 36/40°С.

Температура воздуха в ЦТП — 18°С.

Дневная температура ГВС — 55°С.

Ночная температура ГВС — 40°С.

Коэффициент теплоотдачи с поверхности демонтируемого т/о — 10,5 Вт/(м2⋅°С).

Коэффициент теплоотдачи с поверхности устанавливаемого т/о — 8,5 Вт/(м2⋅°С).

Продолжительность работы ГВС с отоплением — 203 суток.

Продолжительность работы ГВС без отопления — 147 суток.

Расход в циркуляции ГВС после модернизации — 3,8 т/ч.

Время работы системы до модернизации в сутки — 24 ч.

Время работы системы ГВС после модернизации в сутки — 13 ч.

Неравномерность потребления ГВС зимняя — 0,62.

Неравномерность потребления ГВС летняя — 0,76.

Потери температуры в контуре циркуляции — 12°С.

Средняя экономия за счет регулирования в ГВС — 5,6 %.

Средняя экономия за счет регулирования в отоплении — 14 %.

Средний часовой расход энергии в отоплении — 0,448 Гкал/ч.

Годовой расход энергии в ГВС — 2704 Гкал.

Годовой расход энергии в отоплении — 2185 Гкал.

Удельный расход топлива на выработку тепла — 0,176 т.у.т/Гкал.

Мощность существующих насосов — 1,1/5,5 кВт.

Средняя мощность насосов после реконструкции 0,31/1,275 кВт.

Удельный расход у.т. на 1 кВт⋅ч отпущенной электроэнергии по концерну ОАО «Удмуртэнерго» 0,28 -3 т.у.т/(кВт⋅ч).

Ориентировочная стоимость 1 т.у.т. по ОАО «Удмуртэнерго» 3,353 тыс.руб.

Затраты на модернизацию из инвестфонда 987,0 тыс.руб.

Расчет

1. Площадь поверхности излучения демонтируемого теплообменника ГВС: F1 = 3,14 ×(0,114 + 2 × 0,06)× × 5,3 × 9 = 35,07 м2.
2. Площадь поверхности излучения демонтируемых теплообменников отопления: F2 = 3,14 ×(0,159 + 2 × 0,06)× × 5,3 × 10 = 46,45 м2.
3. Площадь поверхности излучения устанавливаемого теплообменника ГВС: F3 =2 ×(1,08 × 0,466 + 1,08 × 1,165 + + 0,466 × 1,165) = 4,61 м2.
4. Площадь поверхности излучения устанавливаемых теплообменников отопления: F4 =2 × 2 ×(1,236 × 0,466 + + 1,236 × 1,165 + 0,466 × 1,165) = = 20,47 м2.
5. Потери тепла через поверхность демонтируемого теплообменника ГВС: Q1 = 35,07 × 10,5 × 0,86 × (45 - 18) × × 24 × 350 × 10-6 = 71,81 Гкал.
6. Потери тепла через поверхность демонтируемых теплообменников отопления: Q2 = 46,45 × 10,5 × 0,86 ×(55 - 18)× × 24 × 203 × 10-6 = 75,62 Гкал.
7. Потери тепла через поверхность устанавливаемого теплообменника ГВС: Q3 = 4,61 × 8,5 × 0,86 ×(36 - 18)× 13 × 350 × 10-6 = 2,76 Гкал.
8. Потери тепла через поверхность устанавливаемых теплообменников отопления: Q4 = 20,47 × 8,5 × 0,86 ×(40 - 18)× 24 × 203 × 10-6 = 16,04 Гкал.
9. Снижение расхода тепловой энергии за счет ночного снижения циркуляции: Q5 = 350 × 10-3 ×(24 - 13)× × 3,8 = 175,56 Гкал.
10. Снижение расхода тепловой энергии за счет уменьшения расхода теплоносителя на подогрев горячей воды: Q6 = 2704 × 5,6/100 = 151,43 Гкал.
11. Снижение расхода тепловой энергии за счет уменьшения температуры горячей воды в ночное время: Q7 = 0,380/55 ×(55 - 40)× ×(203 ×(24 - 13)× 0,62 + + 147 ×(24 - 13)× 0,76) = 270,4 Гкал.
12. Экономия тепловой энергии в системе ГВС: Q8 = 175,56 + 270,4 + + 151,43 = 666,45 Гкал.
13. Экономия тепловой энергии в системе отопления: Q9 = 305,57 + 16,04 = 365,15 Гкал.
14. Годовая экономия тепловой энергии за счет всех факторов: Qсумм = 666,45 + 365,15 = 1031,60 Гкал.
15. Экономия электроэнергии за счет уменьшения мощности и программного управления циркуляционными насосами QЭ = 1,1 × 24 × 350 + 5,5 × 24 × 203 - - 0,31 × 13 × 350 - 1,275 × 24 × 203 = = 28414 кВт⋅ч.
16. Годовая экономия условного топлива: Э = Qсумм × 0,176 + QЭ × 0,28 × 10-3 = 1031,6 × 0,176 + 28414 × 0,28 × 10-3 = = 189,52 т.у.т.
17. Суммарный годовой экономический эффект, тыс. руб.: Эг = Э × Ц = 189,5 × 3,353 = = 635,5 тыс. руб.
18. Срок окупаемости средств инновационного фонда, не более: T = 987/635,5 = 1,55 года.

С точки зрения минимизации расхода энергии в сетях центрального отопления, регулирование расхода и учет тепла целесообразно осуществлять в индивидуальных тепловых пунктах, по каждому потребителю отдельно. Применение систем ИТП имеет целый ряд преимуществ по сравнению с ЦТП. Оно позволяет учитывать индивидуальные особенности каждого потребителя, что снижает расход тепловой энергии и создает наиболее комфортные условия для потребителя.

Блочный тепловой пункт – это комплекс оборудования и набор устройств, которые обеспечивают поступление тепла в здания и сооружения, а также управляют значениями параметров теплоносителя в автономном режиме. БТП имеют компактный размер и подключаются к источнику поступления тепловой энергии - наружной теплосети или автономной котельной.

Преимущества использования

Блочный тепловой пункт – альтернатива централизованной котельни, которая устанавливается для подачи горячей воды, а также для отопления производственных или жилых зданий. С его помощью можно регулировать, управлять и контролировать расход тепла.

БТП имеет уникальную конструкцию – всё оборудование устанавливается на одной раме и имеет «модульный» тип конструкции. В заводских условиях производитель подбирает, устанавливает, и насаживает нужные комплектующие для конкретного заказчика. Готовый комплект на место монтажа уже поступает в полном сборе и для его эксплуатации достаточно просто подключить модуль к трубопроводам теплосети и подвести электроэнергию.

Преимущества использования БТП:

• Пункт при работе имеет очень низкий уровень шума.
• Способен в автоматическом режиме контролировать параметры работы всех компонентов системы – регулировать температуру воды, заданной пользователем, уровень нагрузки на систему, защищать насосы от сухого хода.
• Снижение трат на оплату за отопление.
• Автоматическое ограничение температуры воды, которая возвращается в тепловую сеть, благодаря чему снижаются потери при транспортировке горячей воды.
• Минимальные траты на электроэнергию.
• Простота в эксплуатации.
• Блочный тепловой пункт – цена его установки и обслуживания намного ниже, чем стандартного теплопункта.

Комплектующие БТП

БТП - готовая к подключению и работе модульная система, которая состоит из следующих компонентов:

• Блок вентиляции - для регулирования расхода тепловой энергии в зависимости от погоды, времени суток.
• Блок учёта и регулирования тепловой энергии – для учёта фактического расхода тепла и изменения его в зависимости от потребностей.
• Блок отопления – для обеспечения требуемого расхода тепловой энергии.
• Блок горячего водоснабжения – поддерживает нормативную температуру воды в диапазоне 55-66 °С для осуществления термической дезинфекции системы.
  • трубопроводы;
  • запорно-регулирующая арматура;
  • фильтры;
  • приборы автоматики;
  • щит управления;
  • кабели и регулирующие клапаны;
  • теплообменники;
  • циркулярные насосы;
  • монометры и термометры;

БТП - это автономная установка, которая оснащена всем необходимым оборудованием в соответствии с требованиями, предъявляемыми к тепловым пунктам:

Принцип работы БТП

При запуске БТП горячая вода из центральной сети или автономной котельной, поступает под определённым напором в вводный трубопровод со стальной задвижкой. На входе тона проходит через очистное (фильтры) и контрольно-измерительное оборудование, её напор контролируется регулятором давления.

Вода, поступившая в блочную тепловую систему, циркулирует в системе за счёт насосных групп - их мощность и количество подбирается в индивидуальном порядке в зависимости от нужной производительности теплового пункта. А после она обратно уходит в систему, но уже по другому трубопроводу.

Для того чтобы обеспечить длительный срок службы оборудования без ремонта, в модульные тепловые пункты устанавливаются системы водоподготовки. Они проводят полную очистку воды.

Если в БТП поступает не горячая, а холодная вода, то она нагревается с помощью теплообменников, которые могут иметь разный тип, мощность и конструкцию.

Разновидности БТП

БТП изготавливаются для различных схем присоединения системы отопления (СО) и горячего водоснабжения (ГВС) к тепловой сети (ТС).

Схема подключения системы отопления к тепловой сети бывает:

• Зависимая – с использованием водоструйных элеваторов или насосов смешения. То есть к потребителю поступает вода с общей системы без возможности подогрева.
• Независимая схема подключения – оборудование монтируется с использованием теплообменников и потребитель может самостоятельно регулировать температуру воды.

В зависимости от количества потребителей тепла БТП разделяются на:

• Индивидуальные (ИТП) – обслуживают одно здание или его часть.
• Центральные (ЦТП) – обеспечивают теплом несколько сооружений.

БТП обеспечивают потребителей стабильным снабжением тепла при минимальных затратах на электроэнергию. Индивидуальный тепловой пункт – цена этого комплекса устройств зависит от тепловой мощности системы, площади отапливаемого помещения, а также особенностей подключения к центральной теплосети.

коммерческий учет расхода тепловой энергии (тепловых потоков и теплоносителя);

трансформация вида теплоносителя, преобразование его параметров;

автоматическое регулирование и контроль температурного режима горячей воды согласно требованиям санитарных норм;

аккумулирование и равномерное распределение теплоты по системам;

защита систем теплопотребления от аварийных ситуаций;

заполнение, подпитка и отключение систем;

подготовка воды для системы горячего водоснабжения.

Применение блочного индивидуального теплового пункта позволяет провести анализ и оптимизацию энергопотребления, а также минимизировать эксплуатационные и капитальные затраты. Переход на модульные ИТП поможет эффективно решить вопрос целесообразного и экономичного потребления энергоресурсов.

Оборудование, которым оснащается блочный ИТП, устанавливают на раму и обвязывают трубопроводами или в блок-контейнер, представляющий собой конструкцию из металлического каркаса и перегородок из сэндвич-панелей. Каждый блок-модуль оборудован системами освещения, отопления и вентиляции. Предусмотрена возможность оснащения установки пунктом диспетчеризации с автоматическим выводом информации и пожаро-охранной сигнализацией.

Принципиальная схема ИТП

Наиболее часто применяемой схемой присоединения потребителя к тепловой сети является независимая схема присоединения контура отопления и открытая система горячего водоснабжения.

Подающий трубопровод тепловой сети подает теплоноситель в теплообменники систем отопления и горячего водоснабжения, в которых происходит передача тепловой энергии от теплоносителя тепловой сети к теплоносителю системы отопления и ГВС. После этого теплоноситель поступает в обратный трубопровод, откуда возвращается для повторного использования на теплогенерирующее предприятие (котельную или ТЭЦ) по магистральным сетям.

Контур отопления представляет собой закрытую систему. Циркуляция теплоносителя по контуру отопления осуществляется циркуляционными насосами. В процессе эксплуатации (функционирования) системы может возникать утечка теплоносителя, которая компенсируется линией подпитки.

Водопроводная вода, пройдя через насосы холодного водоснабжения, делится на 2 части: одна отправляется потребителям, другая – подается в циркуляционный контур системы горячего водоснабжения после нагревания в подогревателе первой ступени ГВС. В этом контуре вода движется по кругу, заданный уровень ее температуры поддерживается в подогревателях второй ступени ГВС.

Отопления, которая уже существует, новые объекты, жилые дома и т. д. Кроме подвода отопления возможна также поставка горячей воды и присоединение объекта к такой коммуникации, как канализация.

Общее описание БТП

Блочный (БТП) - это готовая к работе укомплектованная установка. Здесь важно знать, что компоновку какими-либо устройствами для каждого пункта осуществляют в индивидуальном порядке. Основной характеристикой, на которую опираются специалисты при сборке агрегата, - это размеры помещения, в котором будет установлен объект.

Само же производство блочного пункта осуществляется посредством использования базовых схем, на основании которых, имеется возможность присоединить это оборудование к обычной инженерной тепловой сети здания. Существует общая программа расчета "Данфосс" для тепловых пунктов. Стоит отметить, что это один из довольно крупных производителей блочных тепловых пунктов.

Комплектация

Если говорить о наиболее распространенной комплектации БТП, считающейся стандартной, то в нее входят такие элементы, как:

• Узел учета и регулирования. Данный узел предназначен для того, чтобы вести учет фактического расхода теплоносителя и теплоты. Кроме того, он занимается регулировкой расхода теплового носителя в соответствии с заданным графиком температуры.
• Узел отопления. Этот элемент отвечает за расход тепловой энергии с учетом погодных условий, времени суток и других условий.
• Узел Данное устройство предназначается для поддержания оптимальной температуры воды в системе (55-60 градусов по Цельсию) и ее подачи потребителю. Также этот узел отвечает за проведение операций по термической обработке системы.
• Узел вентиляции. Данная система предназначена для регулирования расхода поставляемой тепловой энергии потребителю в зависимости от погодных условий, а также времени суток.

Устройство БТП

Блочный тепловой пункт - это автоматизированная установка, которая предназначена для того, чтобы передавать энергию, поступающую от котельной, тепловой электростанции, РТС к отопительным, а также вентиляционным и ГВС-коммуникациям, подключающихся к жилым или производственным зданиям. Другими словами, это местный посредник между станцией и потребителем.

Если говорить о помещении, в котором планируется устанавливать блочный тепловой пункт, то оно должно быть достаточным по размеру, чтобы можно было разместить все блочное оборудование, а также контрольные и измерительные приборы, необходимые для функционирования системы. Все эти устройства нужны для того, чтобы ТП мог выполнять такие функции, как:

• преобразование теплоносителя;
• регулировку, контролирование и изменение тепловых значений;
• распределение теплоносителя по групповым или индивидуальным системам;
• играет роль предохранителя в случае, если температура поднимается выше максимального значения;
• ведет учет потребляемого тепла и теплоносителя.

Разнообразие систем

По своим характеристикам и приему источников тепла ТП делятся на виды. Первый вид относится к открытой системе. В этом случае жидкость поступает к БТП прямо из теплоносителя, а весь объем жидкости, который уходит на работу оборудования, восполняется за счет полного или частичного забора воды.

По своему типу подключения к системе открытые виды БТП можно разделить на две группы:

• Зависимая схема. В такой системе теплоноситель подается сразу в систему отопления. К преимуществам схемы относится ее простота, а также то, что не требуется снабжение дополнительным оборудованием. Однако без него отсутствует возможность регулировки подачи тепла на данном узле.
• Независимая схема. В такой системе между потребителем и самой тепловой станцией имеются такие устройства, как теплообменники. С их помощью удается регулировать подачу источника тепла, что помогает экономить до 40 % энергии.

Какие преимущества дает монтаж БТП?

Установка автоматизированного блочного теплового пункта может дать системе несколько следующих преимуществ:

1. Повышает экономичность сети. Возможность регулировки расхода тепла на месте повышает общую экономию тепловой энергии примерно на 15 %.
2. Автоматизация процесса контроля. У оборудования имеются тепловые реле, которые дают возможность настройки оборудования таким образом, чтобы компенсировать погодные условия, а также менять режим работы в соответствии с временем суток.
3. Снижение материальных затрат. Так как установка является автоматизированной системой, то требуется меньше персонала для того, чтобы следить за его работой, контролировать состояние тепловых элементов, проводить профилактические работы или ремонт и т. д. В сумме все это способно снизить затраты материальных средств примерно втрое.
4. Даже при высокой производительности (до 2 Гкал/час), данное оборудование относится к компактному. Примерный участок, который придется выделить под БТП - это 20-25 м 2 .

Производитель Danfoss

Приобретение блочных ТП у таких крупных производителей имеет свои преимущества. К примеру, одно из основных отличий от других производителей состоит в том, что оборудование поставляется на место монтажа в уже готовом виде. То есть, собирать агрегат не придется, что существенно увеличивает скорость установки и подсоединения. Из таких преимуществ также можно выделить и то, что установки от "Данфосс" могут эксплуатироваться в полностью автоматическом режиме.

Для того чтобы оборудование заработало в таком режиме, нужно всего лишь выставить нужные значения температуры и давления. Регулирующие и контролирующие приборы в дальнейшем будут поддерживать заданный режим работы. Также стоит добавить, что здесь присутствует возможность индивидуальной комплектации по заказу покупателя. Можно добавить систему учета, систему удаленного контроля устройства и т. д.

Тепловые пункты СП 41-101-95

Данная бумага является документом, по которому осуществляется проектировка теплового пункта. Все правила, которые прописаны в данной бумаге распространяются на такие ТП, характеристики которых попадают под заданные: давление горячей воды до 2,5 МПа, температура жидкости до 200 градусов по Цельсию. Если установка работает с паром, то его условное рабочее давление должно быть в пределах до 6,3 МПа, а температура не должна превышать 440 градусов по Цельсию.

По данному СП тепловые пункты разделяются на две основных категории - это индивидуальные или центральные. Индивидуальные ТП предназначаются для того, чтобы присоединиться к системе отопления, водоснабжения и вентиляции одного здания или же его части. Центральные ТП предназначаются для того же, что и ИТП, но с одной лишь разницей, что они используются для нескольких зданий сразу.