Индивидуальный тепловой пункт для многоквартирного дома: схемы и решения. Индивидуальный тепловой пункт Альтернатива в регулировании ИТП

Автоматизированная система управления индивидуальным тепловым пунктом (ИТП) предназначена для управления процессом теплоснабжения и горячего водоснабжения жилого многоэтажного дома.

Цели внедрения

Повышение надежности, качества и экономичности теплоснабжения и горячего водоснабжения жилого дома за счет:

оптимизации температурного режима теплоснабжения

предотвращения аварий и снижения ущерба от возможных аварий в тепловом пункте жилого дома вследствие автоматической диагностики аппаратных и программных средств системы, перехода к «безлюдной» технологии управления, уменьшения влияния «человеческого» фактора.

Функции системы

Измерение сигналов с аналоговых и дискретных датчиков ИТП, формирование управляющих дискретных сигналов на исполнительные механизмы ИТП (насосы, регулирующие клапаны)

Автоматическое управление насосами циркуляции отопительной воды на жилые и офисные помещения, циркуляционными насосами ГВС, насосом подпитки системы отопления:

защита насосов от «сухого хода»

автоматический ввод резервного насоса

попеременная работа основного и резервного насоса для обеспечения равномерной выработки их ресурсов

включение и отключение насоса подпитки системы отопления по дискретным сигналам датчика – реле давления (низкое/высокое давление в системе отопления)

включение и отключение насосов по программе

управление регулирующими клапанами с кнопочного поста управления, размещаемого на лицевой панели шкафа автоматики

Автоматическое регулирование температур отопительной воды на жилые и нежилые помещения дома с коррекцией по температуре наружного воздуха

Автоматическое регулирование температуры системы горячего водоснабжения

Вывод (отображение) на жидкокристаллическом экране панели оператора шкафа автоматики измеряемых и настроечных аналоговых и дискретных параметров, сигнализаций, виртуальных кнопок управления оборудованием ИТП.

Архитектура

1-й уровень включает в себя аналоговые и дискретные датчики (датчики температуры, давления, датчики положения и состояния оборудования ИТП), исполнительные механизмы (регулирующие клапаны, насосы) 2- уровень представлен шкафом автоматики ИТП на базе микропроцессорного контроллера DevLink ® -C1000 и модулей ввода/вывода аналоговых и дискретных сигналов.

Структурная схема АСУ ТП ИТП жилого дома

Компоненты системы

Аналоговые (датчики температуры и давления) и дискретные датчики («сухой контакт»)

Исполнительные механизмы (насосы, регулирующие клапаны)

Шкаф автоматики ИТП с микропроцессорным контроллером DevLink-C1000 и MDS-модулями ввода/вывода аналоговых и дискретных сигналов

Программное обеспечение контроллера.

Информационная мощность системы

аналоговых измерительных каналов – 10

дискретных измерительных каналов – 45

контуров регулирования – 3

каналов управления насосами – 7.

Отличительные особенности

реализация информационно-вычислительных и управляющих функций с применением типовых проектных решений фирмы «КРУГ» для объектов ЖКХ

применение серийно выпускаемого микропроцессорного контроллера DevLink ® -C1000 .

Система функционирует в г. Раменское Московской области в домах №26-№30 по ул. Чугунова. Внедрение системы обеспечило надежное, качественное и экономичное теплоснабжение и горячее водоснабжение жилого дома за счет автоматизации функций контроля и управления технологическими процессами и перехода к «безлюдной» технологии управления.

Индивидуальный тепловой пункт - это совокупность устройств, состоящая из элементов тепловых энергоустановок, трубопроводов, запорно-регулирующей арматуры, циркуляционных насосов, теплообменников, оборудования и средств автоматизации, обеспечивающих присоединение потребителей тепла в здании (системы отопления и ГВС) к районной или городской тепловой сети и передачу им тепловой энергии. ИТП располагается в обособленном помещении или пристройке.

Основное назначение ИТП - передача тепла от поставщика в сеть потребителя, а основная задача системы автоматизации ИТП состоит в обеспечении потребителя необходимым количеством тепла с максимально высоким КПД и с минимальными потерями - комфорт и экономичность.

С помощью автоматизации ИТП решается следующие задачи:

Типовая схема ИТП

Системы ИТП разводят подходящее к зданию тепло на несколько контуров (два и более) - это могут быть несколько контуров отопления, вентиляции, теплых полов и контур горячего водоснабжения, который отличается от остальных тем, что из него возможен забор теплоносителя.

Контуры, предназначенные для отопления обычно замкнутые, весь циркулирующий в них теплоноситель, пройдя через приборы отопления, возвращается обратно, из контура же ГВС возможен забор горячей воды потребителями, неиспользованная вода возвращается в тепловой пункт, где для восполнения потерь она смешивается с холодной водой из водопровода и подогревается.

Нагрев воды в контурах осуществляется в теплообменниках от тепла сети или котла. Из этого контура при падении давления в контуре отопления происходит подпитка их водой. Для обеспечения движения воды по контурам ГВС и отопления используются циркуляционные насосы, ими же осуществляется и подача холодной воды в контур ГВС.

Регулирование расхода теплоносителя осуществляется с помощью клапанов с электрическим приводом или с помощью преобразователей частоты, что во многих случаях экономически более выгодно.

Основные элементы автоматизации ИТП

Оборудование автоматизации индивидуальных тепловых пунктов аналогично оборудованию автоматизации других систем управления климатом (отопления или вентиляции), она осуществляется с помощью применения следующих элементов:

Подходы к автоматизации ИТП

При решении задачи автоматизации теплового пункта , необходимо учитывать следующие особенности работы ИТП: регулировка и поддержание температуры, расхода или перепада давления теплоносителя в зависимости от времени года, суток и с учетом выходных и праздничных дней, а также протоколирование и передача данных на центральный диспетчерский пульт и пр.

Эти задачи можно выполнить с учетом потребления внутри объекта (дороже при строительстве, но дешевле при эксплуатации) или с «условным» учетом.

Локальная автоматизация . Предполагает «условный» учет параметров работы систем. Как правило, такие системы поставляются в комплекте с оборудованием (комплектные щиты автоматизации) и имеют определенное число пользовательских настроек. Разработка собственного алгоритма управления не доступна для пользователя. Учитывают работы внешних систем по параметрам на «входе» потоков в ИТП.

Автоматизация с учетом работы потребителей тепла работает в рамках системы автоматизации и диспетчеризации здания . В таких системах проектом предусматриваются индивидуальные щиты автоматизации на основе свободно программируемых контроллеров. Пользователь имеет возможность разработать собственный алгоритм управления, в котором будут учитываться такие параметры как присутствие людей в помещениях или текущее (мгновенное) потребление воды в контурах ГВС. Все зависит от задачи заказчика. Очевидно, разработка и стоимость индивидуальных щитов выше стоимости комплектных щитов.

Какой щит автоматизации предпочтителен? Логично предположить, что все зависит от масштаба системы и абсолютного значения цифры экономии. Очевидно, что для небольшого объекта абсолютная экономия на коммунальных услугах никогда не окупит затрат на разработку индивидуальной автоматики, для крупного промышленного объекта, такой щит может окупиться в течение полугода.

Экономический эффект от внедрения

Экономический эффект от внедрения автоматизации ИТП достигается за счёт следующих факторов (речь идет об автоматизации с учетом работы потребителей):

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

Проектирование системы автоматизации ИТП

Цикл работ по автоматизации ИТП начинается с получения технических условий поставщика тепла и разработки задания на проектирование ИТП. Учитываются возможности размещения, мощности и условий эксплуатации. Большое внимание при проектировании ИТП уделяется выбору оборудования автоматизации. Рациональный подход на данном этапе обеспечивает значительную экономию средств при сохранении эксплуатационных качеств ИТП. Рабочая документация проекта автоматизации ИТП может содержать следующие разделы:

Согласование проекта со службой эксплуатации объекта позволит предусмотреть возможные режимы его работы и исключить аварийные ситуации в будущем. Кроме того, это позволит сдачу и ввод в эксплуатацию будущего ИТП.

Часто проект автоматизации ИТП выполняется в рамках отдельного комплекта чертежей, относящихся только к тепловому пункту, и может содержать разделы электроснабжения и электроосвещения ИТП, тепломеханики и автоматизации.

Затраты на внедрение и эксплуатацию

Многолетняя эксплуатация индивидуальных тепловых пунктов в России и в мире показала, что применение современного оборудования и разработка эффективных алгоритмов управления позволяет сократить потребление тепловой энергии объектом на 30% и более процентов. Затраты на эксплуатацию и ремонт оборудования могут быть снижены на 40-60%. Выявление утечек тепла и своевременное информирование службы эксплуатации сокращает потери тепла до 15%.

Индивидуальный тепловой пункт предназначен для экономии тепла, регулирования параметров снабжения. Это комплекс, располагающийся в отдельном помещении. Может эксплуатироваться в частном или многоквартирном доме. ИТП (индивидуальный тепловой пункт), что это такое, как устроен и функционирует, рассмотрим подробнее.

ИТП: задачи, функции, назначение

По определению ИТП — тепловой пункт, обогревающий здания полностью или отчасти. Комплекс получает энергию из сети (ЦТП, центрального теплового пункта или котельной) и распределяет ее до потребителей:

ГВС (горячего водоснабжения);
отопления;
вентиляции.

При этом имеется возможность регуляции, так как режим обогрева в жилой комнате, подвале, на складе, отличается. На ИТП возлагаются следующие основные задачи.

Учет расхода тепла.
Защита от аварий, контроль за параметрами для безопасности.
Отключение системы потребления.
Равномерное распределение тепла.
Регулировка характеристик, управление температурными и другими параметрами.
Преобразование теплоносителя.

Для установки ИТП здания модернизируются, что обходится недешево, но несет в себе выгоды. Пункт располагают в отдельном техническом или подвальном помещении, пристройке к дому или отдельно расположенном рядом сооружении.

Преимущества наличия ИТП

Значительные расходы на создание ИТП допускаются в связи с преимуществами, которые следуют из наличия пункта в здании.

Экономичность (по потреблению — на 30%).
Снижение затрат на эксплуатацию до 60%.
Расход тепла контролируется и учитывается.
Оптимизация режимов снижает потери до 15%. Учитывается время суток, выходные дни, погода.
Тепло распределяется соответственно условиям потребления.
Расход можно регулировать.
Вид теплоносителя подлежит изменению в случае необходимости.
Низкая аварийность, высокая безопасность эксплуатации.
Полная автоматизация процесса.
Бесшумность.
Компактность, зависимость габаритов от нагрузки. Пункт можно разместить в подвале.
Обслуживание тепловых пунктов не требует многочисленного персонала.
Обеспечивает комфорт.
Оборудование комплектуется под заказ.

Управляемый расход тепла, возможность влияния на показатели привлекает в плане экономии, рационального расхода ресурса. Поэтому считается, что затраты окупаются в приемлемый период.

Виды ТП

Различие ТП — в количестве и видах систем потребления. Особенности типа потребителя предопределяют схему и характеристики требуемого оборудования. Отличается способ монтажа и расстановки комплекса в помещении. Выделяют следующие виды.

ИТП для единственного здания или его части, расположенный в подвале, техническом помещении или рядом стоящем сооружении.
ЦТП — центральный ТП обслуживает группу зданий или объектов. Располагается в одном из подвалов или отдельном сооружении.
БТП — блочный тепловой пункт. Включает один или несколько блоков, изготовленных и поставленных на производстве. Отличается компактным монтажом, применяется для экономии места. Может выполнять функцию ИТП или ЦТП.

Принцип работы

Схема конструкции зависит от источника энергии и специфики потребления. Наиболее популярная — независимая, для закрытой системы ГВС. Принцип работы ИТП следующий.

Носитель тепла приходит в пункт по трубопроводу, отдавая температуру подогревателям отопления, ГВС и вентиляции.
Теплоноситель идет в обратный трубопровод на теплогенерирующее предприятие. Используется повторно, но часть может быть израсходована потребителем.
Потери тепла восполняются подпитками, имеющимися в ТЭЦ и котельных (подготовка воды).
В тепловую установку поступает водопроводная вода, проходя через насос для холодного водоснабжения. Часть ее идет потребителю, остальное нагревается подогревателем 1 ступени, направляясь в контур ГВС.
Насос ГВС перемещает воду по кругу, проходя через ТП, потребителя, возвращается с частичным расходом.
Подогреватель 2 ступени действует регулярно при потере жидкостью тепла.

Теплоноситель (в данном случае — вода) движется по контуру, чему способствуют 2 циркуляционных насоса. Возможны его утечки, которые восполняет подпитка из первичной тепловой сети.

Принципиальная схема

Та или иная схема ИТП имеет особенности, зависящие от потребителя. Важен центральный поставщик тепла. Самый распространенный вариант — закрытая система ГВС с независимым присоединением отопления. В ТП по трубопроводу поступает носитель тепла, реализуется при подогреве воды для систем и возвращается. Для возврата имеется обратный трубопровод, идущий к магистрали на центральный пункт — предприятие по генерации тепла.

Отопление и ГВС устроено в виде контуров, по которым с помощью насосов перемещается носитель тепла. Первый принято проектировать, как замкнутый цикл с возможными утечками, восполняемыми из первичной сети. А второй контур — циркулярный, снабженный насосами для ГВС, подающий воду к потребителю для расходования. При потере тепла нагрев осуществляется второй нагревательной ступенью.

ИТП для разных целей потребления

Будучи оборудованным для отопления, ИТП имеет независимую схему, в которой установлен пластинчатый теплообменник со 100% нагрузкой. Потери давления предотвращается установкой сдвоенного насоса. Подпитка осуществляется от обратного трубопровода в тепловых сетях. Дополнительно ТП комплектуется приборами учета, блоком ГВС при наличии других необходимых узлов.

ИТП, предназначенный для ГВС — это независимая схема. Кроме того, она параллельная и одноступенчатая, укомплектованная двумя пластинчатыми теплообменниками, нагруженными по 50%. Есть насосы, компенсирующие снижение давления, приборы учета. Предполагается наличие других узлов. Подобные теплопункты функционируют по независимой схеме.

Это интересно! Принцип осуществления теплофикации для отопительной системы может быть основан на пластинчатом теплообменнике со 100% нагрузкой. А ГВС имеет двухступенчатую схему с двумя аналогичными устройствами, нагруженными на 1/2 каждый. Насосы различного назначения компенсируют снижающееся давление и подпитывают систему из трубопровода.

Для вентиляции применяют пластинчатый теплообменник со 100% нагрузкой. ГВС обеспечивается двумя такими устройствам, нагруженными на 50%. Посредством работы нескольких насосов компенсируется уровень давления и делается подпитка. Дополнение — устройство учета.

Этапы установки

ТП здания или объекта при установке проходит поэтапную процедуру. Одного лишь желания жильцов в многоквартирном здании недостаточно.

Получение согласия собственников помещений жилого здания.
Заявка теплоснабжающим компаниям на проектирование в конкретном доме, разработка техзадания.
Выдача технических условий.
Обследование жилого либо иного объекта под проект, определение наличия и состояния оборудования.
Автоматический ТП будут проектировать, разрабатывать и утверждать.
Заключается договор.
Проект ИТП жилого дома либо иного объекта реализуется, проводятся испытания.

Внимание! Все этапы можно реализовать за пару месяцев. Забота возлагается на ответственную специализированную организацию. Для успеха компания должна быть хорошо зарекомендована.

Безопасность эксплуатации

Автоматический теплопункт имеет обслуживание с работниками должной квалификации. Персонал знакомят с правилами. Есть и запреты: автоматика не запускается при отсутствии воды в системе, насосы не включают, если на вводе перекрыта запорная арматура.
Требуется контролировать:

параметры давления;
шумы;
уровень вибрации;
нагрев двигателя.

Регулирующий клапан нельзя подвергать чрезмерному усилию. Если система под давлением, регуляторы не разбирают. Перед пуском промывают трубопроводы.

Допуск к эксплуатации

Эксплуатация комплексов АИТП (автоматизированных ИТП) требует оформления допуска, для чего в Энергонадзор предоставляется документация. Это техусловия подключения и справка об их исполнении. Нужны:

согласованная проектная документация;
акт ответственности по эксплуатированию, балансу принадлежности от сторон;
акт готовности;
теплопункты должны иметь паспорт с параметрами теплоснабжения;
готовность устройства учета тепловой энергии — документ;
справка о наличии договора с энергокомпанией по обеспечению теплоснабжения;
акт приемки работ от компании, производящей монтаж;
Приказ, назначающий ответственного за техобслуживание, исправность, ремонт и безопасность АТП (автоматизированного теплового пункта);
список лиц, отвечающих за обслуживание установок АИТП и их ремонт;
копия документа о квалификации сварщика, сертификаты на электроды и трубы;
акты по иным действиям, исполнительная схема объекта автоматизированный теплопункт, включающая трубопроводы, арматуру;
акт по опрессовке, промывке отопления, ГВС, которые включает автоматизированный пункт;
инструктаж.

Составляется акт допуска, заводятся журналы: оперативный, по инструктажу, выдаче нарядов, обнаружению дефектов.

ИТП многоквартирного дома

Автоматизированный индивидуальный тепловой пункт в многоэтажном жилом здании транспортирует тепло от ЦТП, котельных или ТЭЦ (теплоэлектроцентраль) к отоплению, ГВС и вентиляции. Подобные новшества (автоматический тепловой пункт) сберегают до 40% и более тепловой энергии.

Внимание! Система использует источник — тепловые сети, к которым подключается. Необходимости согласования с этими организациями.

Множество данных требуется для расчетов режимов, нагрузки и результатов экономии для оплаты в ЖКХ. Без этой информации проект не будет выполнен. Без согласования ИТП не выдадут допуск к эксплуатации. Жильцы приобретают следующие выгоды.

Большая точность работы аппаратов по поддержанию температуры.
Подогрев производится с расчетом, включающим состояние наружного воздуха.
Снижаются суммы за услуги по счетам ЖКХ.
Автоматизация упрощает обслуживание объектов.
Снижаются затраты на ремонт, численность персонала.
Экономятся финансы на потребление тепловой энергии от централизованного поставщика (котельных, ТЭЦ, ЦТП).

Итог: как происходит экономия

Тепловой пункт системы отопления снабжают узлом учета при вводе, что является залогом экономии. С приборов снимают показания по расходу тепла. Сам учет не снижает расходы. Источник экономии — возможность смены режимов и отсутствие завышения показателей со стороны энергоснабжающих компаний, точное их определение. Невозможно будет списать на подобного потребителя дополнительные издержки, утечки, расходы. Окупаемость происходит в сроки 5 месяцев, как среднее значение с экономией до 30%.

Автоматизирована подача теплоносителя от централизованного поставщика — теплотрассы. Монтаж современного узла отопления и вентиляции позволяет учитывать при эксплуатации сезонные и суточные температурные изменения. Режим коррекции — автоматический. Теплопотребление уменьшается на 30% при окупаемости от 2 до 5 лет.

С. Дейнеко

Индивидуальный тепловой пункт (ИТП) — комплекс устройств, состоящий из элементов, обеспечивающих присоединение системы отопления и горячего водоснабжения к централизованной тепловой сети. Основными элементами ИТП являются: теплообменники, насосы, клапаны, датчики, контроллеры, различные блоки управления и запорно-регулирующая арматура

Одновременно с ИТП в зданиях устанавливаются узлы учета тепловой энергии, позволяющие отслеживать реально потребленное зданием количество тепла на отопление, горячее водоснабжение или вентиляцию. Потребителю это дает возможность производить расчеты с теплоснабжающей организацией по показаниям счетчика, что, в с свою очередь, подталкивает к рациональному использованию энергоресурсов путем модернизации своих систем. Более подробную информацию об установке узлов учета тепловой энергии вы найдете в статье «Правильная установка счетчика тепла в многоквартирном доме ».

ИТП - важнейшая составляющая теплоснабжения зданий. От его характеристик во многом зависит регулирование отопления и ГВС, а также эффективность использования тепловой энергии. Поэтому ИТП уделяется большое внимание в ходе термомодернизаций зданий и на данный момент масштабные проекты по их обустройству в многоквартирных домах воплощаются в жизнь в различных регионах Украины.
В связи с массовой установкой ИТП изменяется и схема распределения тепловой энергии от источника тепла к потребителю (рис. 1).

Рис. 1. Схемы распределения тепловой энергии от источника тепла к потребителю

Современные решения позволяют подключать каждое здание напрямую к источнику тепла, минуя центральные тепловые пункты (ЦТП). Данная схема дает возможность в случае аварии или ремонта трубопровода отключать от системы только одного потребителя, а не всю группу, одновременно лишая отопления или горячей воды множество потребителей.

Температурный график работы тепловой сети определяет то, в каком режиме индивидуальный тепловой пункт будет работать в дальнейшем и какое оборудование необходимо в нем устанавливать. Различают несколько температурных графиков работы сети:

150/70°С;
130/70°С;
110/70°С;
95 (90)/70°С.

Если температура теплоносителя не превышает 95°С, то его остается только распределить по всей отопительной системе. В этом случае возможно применять только коллектор с балансировочными клапанами для гидравлической увязки циркуляционных колец. Если же температура теплоносителя превышает 95°С, его нельзя напрямую использовать в системе отопления без температурной регулировки. Именно в этом и заключается важная функция теплового пункта. При этом необходимо, чтобы температура теплоносителя изменялась в зависимости от температуры наружного воздуха.

В тепловых пунктах старого образца (рис. 2, 3) в качестве регулирующего устройства применялся элеваторный узел. Это позволяло существенно снизить стоимость оборудования, однако с помощью такого ТП было невозможно осуществлять точную регулировку температуры теплоносителя, особенно при переходных режимах работы системы, т.е. когда температура наружного воздуха колебалась в пределах от +5 до минус 5°С. Элеваторный узел обеспечивал только «качественную» регулировку, когда температура в системе отопления изменялась в зависимости от температуры теплоносителя, приходящего от централизованной тепловой сети. Это приводило к тому, что «регулировка» температуры воздуха в помещениях производилась потребителями при помощи открытого окна и с огромными тепловыми затратами, уходящими в никуда.

Рис. 2. Схема теплового пункта с элеваторным узлом:
1 - подающий трубопровод; 2 - обратный трубопровод; 3 - задвижки; 4 - водомер; 5 - грязевики; 6 - манометры; 7 - термометры; 8 - элеватор; 9 - нагревательные приборы

Поэтому минимальные изначальные капиталовложения выливались в финансовые потери в долгосрочной перспективе. Особенно низкая эффективность работы элеваторных узлов проявилась с ростом цен на энергоносители, а также с невозможностью работы централизованной тепловой сети по температурному или гидравлическому графику, на который были рассчитаны установленные ранее элеваторные узлы.

Рис. 3. Тепловой ввод в здание и элеваторный узел «советской» эпохи

Принцип работы элеватора заключается в том, чтобы смешивать теплоноситель из централизованной сети и воду из обратного трубопровода системы отопления до температуры, соответствующей нормативной для данной системы. Это происходит за счет принципа эжекции при использовании в конструкции элеватора сопла определенного диаметра (рис. 4). После элеваторного узла смешанный теплоноситель подается в систему отопления здания. Элеватор совмещает одновременно два устройства: циркуляционный насос и смесительное устройство. На эффективность смешения и циркуляции в системе отопления не влияют колебания теплового режима в тепловых сетях. Вся регулировка заключается в правильном подборе диаметра сопла, дроссельной шайбы и обеспечения необходимого коэффициента смешения (нормативный коэффициент 2,2). Для работы элеваторного узла не было необходимости подводить электрический ток.

Рис. 4. Принципиальная схема конструкции элеваторного узла

Однако имеются многочисленные недостатки, которые сводят на нет всю простоту и неприхотливость обслуживания данного устройства. На эффективность работы напрямую влияют колебания гидравлического режима в тепловых сетях. Так, для нормального смешения, перепад давлений в подающем и обратном трубопроводах необходимо поддерживать в пределах 0,8 - 2 бар; температура на выходе из элеватора не поддается регулировке и напрямую зависит только от изменения температуры внешней сети. В этом случае, если температура теплоносителя, поступающего из котельной, не соответствует температурному графику, то и температура на выходе из элеватора будет ниже необходимой, что напрямую повлияет на внутреннюю температуру воздуха в помещениях здания.

Подобные устройства получили широкое применение во многих типах зданий, подключенных к централизованной тепловой сети. Однако в настоящее время они не соответствуют требованиям по энергосбережению, в связи с чем подлежат замене на современные индивидуальные тепловые пункты. Их стоимость значительно выше и для работы обязательно требуется электропитание. Но, в то же время, эти устройства более экономны - позволяют снизить энергопотребление на 30 - 50%, что с учетом роста цен на энергоноситель позволит уменьшить срок окупаемости до 5 - 7 лет, а срок службы ИТП напрямую зависит от качества используемых элементов управления, материалов и уровня подготовки технического персонала при его обслуживании.

Современные ИТП

Энергосбережение достигается, в частности, за счет регулирования температуры теплоносителя с учетом поправки на изменение температуры наружного воздуха. Для этих целей в каждом ИТП применяют комплекс оборудования (рис. 5) для обеспечения необходимой циркуляции в системе отопления (циркуляционные насосы) и регулирования температуры теплоносителя (регулирующие клапаны с электрическими приводами, контроллеры с датчиками температуры).

Рис. 5. Принципиальная схема индивидуального теплового пункта с использованием контроллера , регулирующего клапана и циркуляционного насоса

Большинство индивидуальных тепловых пунктов имеет в своем составе также теплообменник для подключения к внутренней системе горячего водоснабжения (ГВС) с циркуляционным насосом (или без него, в зависимости от схемы ГВС). Набор оборудования зависит от конкретных задач и исходных данных. Именно поэтому, из-за различных возможных вариантов конструкции, а также своей компактности и транспортабельности, современные ИТП получили название модульных (рис. 6).

Рис. 6. Современный модульный индивидуальный тепловой пункт в сборе

Рассмотрим использование ИТП в зависимых и независимых схемах подключения отопления к централизованной тепловой сети (ЦТП).

В ИТП с зависимым присоединением системы отопления к внешним сетям циркуляция теплоносителя в отопительном контуре поддерживается циркуляционным насосом. Управление насосом осуществляется в автоматическом режиме от контроллера или от соответствующего блока управления. Контроллер также автоматически поддерживает необходимый температурный график в отопительном контуре. Производится это путем воздействия на регулирующий клапан, расположенный на подающем трубопроводе на стороне внешней тепловой сети («острой воде»). Между подающим и обратным трубопроводами установлена смесительная перемычка с обратным клапаном, за счет которой осуществляется подмес теплоносителя в подающий трубопровод из обратной линии системы отопления, с более низкими температурными параметрами (рис. 7).

Рис. 7. Принципиальная схема модульного теплового пункта, подключенного по зависимой схеме

В данной схеме работа системы отопления зависит от давлений в центральной тепловой сети. Поэтому во многих случаях потребуется установка регуляторов перепада давления, а, в случае необходимости, и регуляторов давления «после себя» или «до себя» на подающем или на обратном трубопроводах.

В независимой системе для присоединения к внешнему источнику тепла используется теплообменник (рис. 8). Циркуляция теплоносителя в системе отопления осуществляется циркуляционным насосом. Управление насосом производится в автоматическом режиме контролером или соответствующим блоком управления. Автоматическое поддержание необходимого температурного графика в нагреваемом контуре также осуществляется электронным регулятором (контроллером). Контроллер воздействует на регулируемый клапан, расположенный на подающем трубопроводе на стороне внешней тепловой сети («острой воде»).

Рис. 8. Принципиальная схема модульного теплового пункта, подключенного по независимой схеме:
1 - контроллер; 2 - двухходовой регулирующий клапан с электрическим приводом; 3 - датчики температуры теплоносителя; 4 - датчик температуры наружного воздуха; 5 - реле давления для защиты насосов от сухого хода; 6 - фильтры; 7 - задвижки; 8 - термометры; 9 - манометры; 10 - циркуляционные насосы для отопления; 11 - обратный клапан; 12 - блок управления циркуляционными насосами; 13 - теплообменник

Достоинством данной схемы является то, что отопительный контур независим от гидравлических режимов централизованной сети. Также система отопления не страдает от несоответствия качества входящего теплоносителя, поступающего из внешней сети (наличия продуктов коррозии, грязи, песка и т.д.), а также перепадов давления в ней. В то же время стоимость капитальных вложений при применении независимой схемы больше - по причине необходимости установки и последующего обслуживания теплообменника.

Как правило, в современных системах применяются разборные пластинчатые теплообменники (рис. 9), которые достаточно просты в обслуживании и ремонтопригодны: при потере герметичности или выходе из строя одной секции, теплообменник возможно разобрать, а секцию заменить. Также, при необходимости, можно повысить мощность путем увеличения количества пластин теплообменника. Кроме того, в независимых системах могут применяться паяные неразборные теплообменники.

Рис. 9. Разборные теплообменники для независимых систем отопления и ГВС

Согласно ДБН В.2.5-39:2008 «Инженерное оборудование зданий и сооружений. Внешние сети и сооружения. Тепловые сети», в общем случае предписано подсоединение систем отопления по зависимой схеме. Независимая схема предписана для жилых зданий с 12 и более этажами и других потребителей, если это обусловлено гидравлическим режимом работы системы или техническим заданием заказчика.

ГВС от индивидуального теплового пункта

Наиболее простой и распространенной является схема с одноступенчатым параллельным присоединением подогревателей горячего водоснабжения (рис. 10). Они присоединены к той же тепловой сети, что и системы отопления зданий. Вода из наружной водопроводной сети подается в подогреватель ГВС. В нем она нагревается сетевой водой, поступающей от источника тепла.

Рис. 10. Схема с зависимым присоединением системы отопления к внешней сети и одноступенчатым параллельным присоединением теплообменника ГВС

Охлажденная сетевая вода возвращается к источнику тепла. После подогревателя горячего водоснабжения нагретая водопроводная вода поступает в систему ГВС. Если приборы в этой системе закрыты (к примеру, в ночное время), то горячая вода по циркуляционному трубопроводу снова подается в теплообменник ГВС.

Кроме того, применяется двухступенчатая система подогрева воды в ГВС. В ней в зимний период холодная водопроводная вода сначала подогревается в теплообменнике первой ступени (с 5 до 30˚С) теплоносителем из обратного трубопровода системы отопления, а затем для окончательного догрева воды до необходимой температуры (60˚С) используется вода из подающего трубопровода внешней сети. Идея состоит в том, чтобы использовать для нагрева бросовую тепловую энергию обратной линии от системы отопления. При этом сокращается расход сетевой воды на подогрев воды в ГВС. В летний период нагрев происходит по одноступенчатой схеме.

Рис. 11. Схема индивидуального теплового пункта с независимым присоединением системы отопления к тепловой сети и параллельным подключением системы ГВС

Для многоэтажного высотного (более 20 этажей) жилищного строительства в основном применяются схемы с независимым присоединением системы отопления к тепловой сети и параллельным подключением ГВС (рис. 11). Данное решение позволяет разделить системы отопления и ГВС здания на несколько независимых гидравлических зон, когда один ИТП находится в подвальном помещении и обеспечивает работу нижней части здания, например, с 1 по 12 этаж, а на техническом этаже здания располагается точно такой же тепловой пункт для 13 - 24 этажей. В этом случае отопление и ГВС легче регулируются в случае изменения тепловой нагрузки, а также обладают меньшей инерционностью с точки зрения гидравлического режима и балансировки.

Альтернатива в регулировании ИТП

Последние несколько лет для регулирования расхода теплоносителя в ИТП начали применять комбинированные клапаны, сочетающие в одном корпусе регулятор перепада давления и регулирующий клапан.

Функционально можно представить комбинированный клапан как сопряжение между собой трех функциональных элементов (рис. 12): автоматического клапана-регулятора перепада давления (V2), регулирующего клапана (V1) и измерительной диафрагмы (V3).

Рис. 12. Принципиальная схема устройства комбинированного клапана

Автоматический клапан-регулятор перепада давления (V2) оснащен встроенным мембранным модулем, посредством которого осуществляется поддержание заданного перепада давления P1-P2 на участке между встроенной измерительной диафрагмой переменного сечения (V3) и регулирующим клапаном (V1). Таким образом осуществляется ограничение и поддержание на заданном уровне расхода теплоносителя через клапан. Для автоматического регулирования проходного сечения клапана (V1) на нем устанавливается электрический привод.

Рис. 13 а. Схема с зависимым присоединением системы отопления к внешней сети с применением комбинированного клапана

Регуляторы расхода и температуры успешно применяются в схемах с зависимым (рис. 13 а, 13 б) и независимым подключением потребителей к тепловым сетям, заменяя собой два отдельных устройства - регулятор перепада давления и регулирующий клапан с электроприводом.

Рис. 13 б. Схема с зависимым присоединением системы отопления к внешней сети с применением комбинированного клапана

В случае его применения в ИТП комбинированный клапан располагается вместо регулятора перепада давления и регулирующего клапан с электроприводом.

Требования к оборудованию ИТП

Согласно действующих норм, в ИТП должно быть размещено оборудование, арматура, устройства контроля, управления и автоматизации, с помощью которых осуществляют:

регулирование температуры теплоносителя по погодным условиям;
изменение и контроль параметров теплоносителя;
учет тепловых нагрузок, затрат теплоносителя и конденсата;
регулирование затрат теплоносителя;
защиту локальной системы от аварийного повышения параметров теплоносителя;
доочистку теплоносителя;
заполнение и подпитку систем отопления;
комбинированное теплообеспечение с использованием тепловой энергии от альтернативных источников.

Подсоединение потребителей к внешней сети должно осуществляться по схемам с минимальными затратами воды, а также экономией тепловой энергии за счет установки автоматических регуляторов теплового потока и ограничения затрат сетевой воды. Не допускается присоединение системы отопления к тепловой сети через элеватор вместе с автоматическим регулятором теплового потока.

Предписано использовать высокоэффективные теплообменники с высокими теплотехническими и эксплуатационными характеристиками и малыми габаритами. В наивысших точках трубопроводов ТП следует устанавливать воздухоотводчики, причем рекомендуется применять автоматические устройства с обратными клапанами. В нижних точках следует устанавливать штуцеры с запорными кранами для спуска воды и конденсата.

На вводе в индивидуальный тепловой пункт на подающем трубопроводе следует устанавливать грязевик, а перед насосами, теплообменниками, регулирующими клапанами и счетчиками воды - сетчатые фильтры. Кроме того, фильтр-грязевик необходимо устанавливать на обратной линии перед регулирующими устройствами и приборами учета. По обе стороны от фильтров следует предусмотреть манометры.

Для защиты каналов ГВС от накипи нормами предписано использовать устройства магнитной и ультразвуковой обработки воды. Принудительная вентиляция, которой необходимо обустраивать ИТП, рассчитывается на кратковременное действие и должна обеспечивать 10-кратный обмен с неорганизованным приливом свежего воздуха через входные двери.

Во избежание превышения уровня шума, ИТП не допускается располагать рядом, под или над помещениями жилых квартир, спален и комнат игр детсадов и т.д. Кроме того, регламентируется, что установленные насосы должны быть с допустимым низким уровнем шума.

Индивидуальный тепловой пункт следует оснащать средствами автоматизации, приборами теплотехнического контроля, учета и регулирования, которые устанавливают на месте или на щите управления.

Автоматизация ИТП должна обеспечивать:

регулирование затрат тепловой энергии в системе отопления и ограничение максимального расхода сетевой воды у потребителя;
заданную температуру в системе ГВС;
поддержание статического давления в системах потребителей теплоты при их независимом присоединении;
заданное давление в обратном трубопроводе или необходимый перепад давления воды в подающем и обратном трубопроводах тепловых сетей;
защиту систем теплопотребления от повышенного давления и температуры;
включение резервного насоса при отключении основного рабочего;
возможность интегрирования работы ИТП в единую систему регулирования и мониторинга (SCADA).

Современные индивидуальные тепловых пункты позволяют использовать удаленный доступ для управления теплопунктом. Это позволяет организовать централизованную систему диспетчеризации и осуществлять контроль за работой систем отопления и ГВС. Поставщиками оборудования для ИТП являются ведущие компании-производители соответствующего оборудования, например: автоматика - Honeywell (США); насосы - Grundfos (Дания), Wilo (Германия); теплообменники - Alfa Laval (Швеция), Tranter (Швеция) и др.

Стоит также отметить, что современные ИТП включают достаточно сложное оборудование, которое требует периодического технического и сервисного обслуживания, заключающегося, к примеру, в промывке сетчатых фильтров (не реже 4 раз в год), чистке теплообменников (минимум 1 раз в 5 лет) и т.д. При отсутствии надлежащего технического обслуживания оборудование теплового пункта может прийти в негодность или выйти из строя.

В то же время, существуют подводные камни при проектировании всего оборудования ИТП. Дело в том, что в отечественных условиях температура в подающем трубопроводе централизованной сети часто не соответствует нормируемой, которую указывает теплоснабжающая организация в технических условиях, выдаваемых для проектирования.

При этом разница в официальных и реальных данных может быть довольно существенной (например, в реальности поставляется теплоноситель с температурой не более 100˚С вместо указанных 150˚С, или наблюдается неравномерность температуры теплоносителя со стороны внешних сетей по времени суток), что соответственно, влияет на выбор оборудования, его последующую эффективность работы и, в итоге, на его стоимость. По этой причине рекомендуется при реконструкции ИТП на этапе проектирования, проводить замеры реальных параметров теплоснабжения на объекте и учитывать их в дальнейшем при расчетах и выборе оборудования. При этом из-за возможного несоответствия параметров, оборудование стоит проектировать с запасом в 5-20 %.

Реализация на практике индивидуального теплового пункта для многоквартирного дома

Первые современные энергоэффективные модульные ИТП в Украине были установлены в Киеве в период 2001 - 2005 гг. в рамках реализации проекта Всемирного банка «Энергосбережение в административных и общественных зданиях». Всего было смонтировано и запущено в работу 1 173 ИТП.

Видео. Реализованный проект с применением индивидуального теплового пункта в многоквартирном жилом доме, экономия до 30% на отоплении

Модернизация теплового пункта - одно из условий повышения энергоэффективности здания в целом. В настоящее время кредитованием внедрения данных проектов занимается ряд украинских банков, в том числе и в рамках государственных программ. Подробнее об этом можно прочитать в предыдущем номере нашего журнала в статье «Термомодернизация: что именно и за какие средства ».

На данный момент реализовано более десятка крупных проектов по установке ИТП во многих городах Украины с привлечением различных источников финансирования. Инсталляция и применение индивидуальных тепловых пунктов приводит не только к повышению эффективности использования тепловой энергии, но и к значительной его экономии, что в современных реалиях делает нашу страну более независимой от других государств-поставщиков энергоресурсов.

Читайте статьи и новости в Telegram-канале AW-Therm . Подписывайтесь на YouTube-канал .

Просмотрено: 206 742

Система управления индивидуальным тепловым пунктом (ИТП) предназначена для распределения теплоносителя по смежным подсистемам: вентиляционной, системе отопления, горячего водоснабжения, системе повысительных насосов.

Шкаф управления ИТП информирует о текущем состоянии системы посредством световой индикации. Панель оператора обеспечивает отображение на видеокадрах текущей информации о состоянии исполнительных механизмов (клапанов и насосов), режимах работы оборудования, а также дает информацию о текущих давлениях и температурах подсистем. Кроме того, панель визуализации обеспечивает возможность переключения исполнительных механизмов на ручной режим управления.

На лицевой стороне шкафа управления расположена панель оператора, состоящая из одиннадцати видеокадров, которые предназначены для мониторинга состояния и управления системой ИТП.

Состав и функциональность видеокадров:

В данном проекте предусматривается:

местный контроль давления и температуры холодной и горячей воды в системах отопления и ГВС;
автоматическое регулирование температуры воды на отопление в зависимости от температуры наружного воздуха;
автоматическое регулирование температуры воды в системе ГВС;
автоматическое управление насосами в системе отопления;
автоматическое управление циркуляционными насосами в системе ГВС;
установка свободно программируемого контроллера ПЛК160-220.у-М фирмы Овен и монохромной графической панели управления ИП320, при этом контроллер работает совместно с модулями ввода фирмы ОВЕН;
выбор "работа - резерв" осуществляется по заданным программам суммарного времени работы оборудования и оптимизации запуска и останова;
установка регулирующих клапанов фирмы "Danfoss".

Контроллер с модулями ввода-вывода и панелью управления устанавливается в щите управления.

Аварийные сигналы:

падение давления в напорных патрубках насосов;
превышение температуры горячей воды на отопление;
превышение температуры горячей воды на ГВС;
понижение температуры горячей воды на отопление;
понижение температуры горячей воды на ГВС; собираются на щите в общий световой сигнал;
"Авария". Сброс сигнала "Авария"производится кнопкой на панели ИП320.

Программирование контроллера осуществляется в среде CoDeSys в соответствии со стандартом МЭК 61131. Поддерживаются языки программирования, в том числе язык графического функционального программирования.

Наладочные работы включают в себя поверку, калибровку оборудования, функциональное тестирование программ и оборудования, запуск системы в эксплуатацию.

Технические решения, принятые в рабочих чертежах, соответствуют требованиям экологических, санитарно-гигиенических, противопожарных и других норм, действующих на территории Российской Федерации, и обеспечивают безопасную для жизни и здоровья людей эксплуатацию объекта при соблюдении предусмотренных рабочими чертежами мероприятий.

Комплект рабочей документации выполнен на основании технического задания и в соответствии с требованиями действующих норм и правил:

СП41-101-95 - Проектирование тепловых пунктов;
ГОСТ 21.408-93 - Правила выполнения рабочей документации автоматизации технологических процессов;
РМ 106-82 - Схемы электрические принципиальные систем автоматизации. Требования к выполнению;
ГОСТ Р50571 - Электроустановки зданий. Основные положения. Требования по обеспечению безопасности.