В этой статье я хочу рассказать про путь, который проделывает тепловая энергия от источника (в данной статье это котельная) до потребителей.

Перед прочтением рекомендую посмотреть статью о системах теплоснабжения. В ней есть наглядные схемы — они помогут вам лучше понять принцип.

Подготовка воды

Фильтрация и умягчение

В качестве теплоносителя используется вода. Перед тем как ее нагреть и отправить потребителям, воду нужно подготовить. Подготовка заключается в очистке от механических примесей, умягчении и удалении газов.

Вода из природных источников довольно жесткая и при ее нагреве образуется накипь — это вы знаете сами, т. к. пользуетесь чайниками и стиральными машинами. Накипь, как известно, мешает передаче тепла.

Один из способов умягчения воды — катионирование. В общих чертах — это замещение ионов кальция и магния (ионы жесткости) ионами натрия или водорода.

На фото выше — Na-катионитовый фильтр. В него загружен катионит, проходя через который, вода умягчается.

Деаэрация воды

Это процесс удаления из воды коррозионно опасных газов: кислорода и углекислого газа.

Если в воде присутствует кислород и углекислый газ, особенно в большом количестве, то при нагреве скорость коррозии существенно возрастает. Коррозия в теплоснабжении — самая частая причина возникновения аварий.

Вода подается в деаэрационную колонку. В ней поток разбивается на капли и струи (оттого деаэратор и называют струйным). Делается это для увеличения площади поверхности воды. Снизу подается пар, который нагревает воду до температуры выше температуры насыщения (102 — 104 °С для атмосферных деаэраторов). При этом из воды активно выделяется кислород и углекислый газ, которые отводятся из деаэратора в атмосферу.

После прохождения через деаэрационную колонку вода скапливается в аккумуляторном баке деаэратора, откуда подается на подпиточные насосы, которые в свою очередь закачивают ее в тепловую сеть для восполнения потерь или заполнения пустых участков.

Циркуляция и подогрев сетевой воды

Чтобы доставить теплоноситель потребителям на большие расстояния нужны насосы. Чем больше потребителей, тем больше насосов.

Устанавливаются они перед котлами, чтобы «протолкнуть» через них воду — котлы имеют значительное гидравлическое сопротивление, особенно многоходовые.

Сетевая вода, вернувшаяся от потребителей, поступает в насосы и подается в водогрейные котлы. На ТЭЦ подогрев происходит в сетевых подогревателях паром из теплофикационных отборов турбин. В сильные морозы, когда отборов не хватает, станции тоже включают водогрейные котлы.

Есть котлы маленькие, есть большие. На данном фото котлы ПТВМ-100, являющиеся довольно мощными. 100 — это номинальная производительность [Гкал/час].

100 Гкал — это ≈38 462 палки докторской колбасы… в час.

Вода проходит по трубам (экранам) котла и воспринимает тепло от факела через стенки труб (радиационный теплообмен). Для повышения эффективности использования топлива в котлах есть конвективная часть (от термина «конвекция» или «конвективный теплообмен»). В ней тепло передается воде не от факела, а от горячих газов, являющихся продуктами сгорания топлива.

Тепло готово, пора отправлять.

Транспортировка тепла

Магистральные сети

Артерии тепловых сетей — магистрали. Это трубопроводы большого диаметра, по которым транспортируется теплоноситель. Они могут проходить как под землей, так и на эстакадах. В плане удобства эксплуатации и ремонта, конечно же, предпочтительней второй вариант, но это вредит эстетическому облику города.

Помимо труб в тепловых сетях используется множество других элементов: арматура для отключения участков магистрали или вводов на квартала; компенсаторы тепловых расширений; дренажи для слива воды, воздушники для вытеснения воздуха при заполнении; опоры; и т. д.

Насосные станции

При транспортировке теплоносителя на большие расстояния, давление в сети снижается из-за гидравлического сопротивления. Для повышения давления используются насосные станции. Насосные также применяют при значительных перепадах высот рельефа местности.

Распределительные (квартальные) тепловые сети и центральные тепловые пункты (ЦТП)

На магистральных сетях есть ответвления или «врезки». Можно их называть и вводами на квартала. Теплоноситель заходит в квартал и, в зависимости от схемы теплоснабжения, поступает напрямую потребителям (зависимая схема теплоснабжения) или в тепловые пункты (независимая схема).

В теплообменниках происходит передача тепла для нужд горячего водоснабжения и отопления.

Сейчас стараются старые и громоздкие «бойлера» (на фото выше) заменить на более современные и компактные — пластинчатые.

После подогрева в центральном тепловом пункте вода по распределительным сетям подается в дома. Трубопроводы отопления и горячего водоснабжения проходят по одним каналам (лоткам). В случае, если система ГВС без циркуляции (однотрубная), то в канале «лежат» три трубы.

Состояние квартальных сетей в нашей стране печальное. Их много, а выделяемых на ремонт денег недостаточно. В последнее время, с повышением стоимости тепла ситуация начала меняться в лучшую сторону, но момент упущен — слишком долго не делалось почти ничего (90-е годы).

Царство «ЖЭУ»

Оборудование домовых систем отопления и горячего водоснабжения, в том числе индивидуальные тепловые пункты (ИТП), находится в ведении управляющих организаций. Это различные ЖЭУ, ТСЖ, УК и т. д.

Если в вашем доме установили ИТП, то теплоноситель из магистрали поступает напрямую в него. В нем подогревается вода для нужд ГВС и производится регулирование температуры теплоносителя, поступающего в батареи. Причем, регулирование осуществляется на основе показаний датчика температуры наружного воздуха.

Как видите, все очень компактно. На переднем плане два пластинчатых теплообменника. Их может быть больше, они сами могут быть больше — все зависит от нагрузки (размера дома).

Плюс ИТП в его автоматизации — участие человека в регулировании не требуется. Минус — лень и кудрявые руки наладчиков. К сожалению, это не редкость.

А это элеваторный узел системы отопления. От них тоже постепенно отказываются в пользу ИТП.

Элеватор предназначен для снижения температуры, поступающей в батареи до расчетной. Охлаждение происходит за счет подмешивания воды из обратного трубопровода (после батарей) в подачу. Конструкция проста и надежна, но не экономична, особенно при неправильной наладке.

Вот и все. Теперь вы не только знаете путь тепла в теории, но и немного представляете как это выглядит.