Powrót do: Szkolenie na uprawnienia cieplne G-2 SMEP
Ciepłownictwo to dziedzina zajmująca się produkcją i dystrybucją ciepła dla użytkowników.
Ciepło jest generowane w różnego rodzaju źródłach ciepła.
Podział źródeł ciepła:
– konwencjonalne źródła ciepła: te źródła wytwarzają ciepło poprzez spalanie paliw stałych, płynnych, gazowych lub za pomocą energii elektrycznej,
– niekonwencjonalne źródła ciepła: w tych źródłach nośnik ciepła jest podgrzewany przy użyciu energii odnawialnej, takiej jak promieniowanie słoneczne, wiatr, wody termalne, ciepło ziemi, a także ciepło zawarte w ściekach lub generowane przez spalanie biomasy, odpadów komunalnych itp.
Proces wytwarzania ciepła może zachodzić w:
– źródłach ciepła indywidualnych: gdzie generowana moc cieplna nie przekracza 50 kW,
– źródłach ciepła scentralizowanych: gdzie generowana moc cieplna przekracza 50 kW.
Źródła ciepła scentralizowane można podzielić na:
– kotłownie wbudowane: kotłownie zlokalizowane bezpośrednio w budynkach lub kompleksach budynków,
– kotłownie lokalne: kotłownie zasilające pojedynczy obiekt lub niewielką grupę budynków,
– ciepłownie: zakłady przemysłowe zajmujące się produkcją ciepła na większą skalę i dystrybucją go do odbiorców,
– elektrociepłownie: elektrownie wytwarzające energię elektryczną i ciepło jednocześnie, które są następnie dostarczane do użytkowników.
Kotłownia jest kompleksem technicznym, w którym za pomocą spalania różnych rodzajów paliw lub energii elektrycznej wytwarzany jest nośnik ciepła o określonych parametrach temperatury i ciśnienia.
Sieć ciepłownicza to z kolei kompleks rurociągów i urządzeń, które transportują ciepło od źródła ciepła (takiego jak elektrociepłownia, ciepłownia lub kotłownia) do odbiorców ciepła, takich jak budynki mieszkalne, obiekty użyteczności publicznej i przemysłowe. Nośnikiem ciepła w sieciach ciepłowniczych jest zazwyczaj woda lub para wodna, a dla różnych typów odbiorców mogą być stosowane różne parametry temperatury. Sieć ciepłownicza obejmuje różne urządzenia i elementy, takie jak armatura, komory ciepłownicze, rurociągi, kompensatory i punkty kontrolne, służące do prawidłowego transportu i dystrybucji energii cieplnej.
W sieci ciepłowniczej (jak na rysunku 2) można wyróżnić następujące odcinki:
– sieć tranzytową: jest to odcinek sieci ciepłowniczej o długości przekraczającej 500 metrów, na którym nie ma żadnych odbiorców ciepła. Służy głównie do przesyłania ciepła między różnymi obszarami lub punktami końcowymi sieci,
– sieć magistralną: to fragment sieci ciepłowniczej prowadzący od źródła ciepła lub sieci tranzytowej do punktów odgałęźnych lub sieci osiedlowej. Sieć magistralna stanowi główny trzon infrastruktury ciepłowniczej, przesyłając ciepło do różnych obszarów lub odbiorców,
– odgałęzienie sieci ciepłowniczej: to odcinek sieci ciepłowniczej, który bezpośrednio odchodzi od sieci magistralnej i prowadzi ciepło do sieci osiedlowej lub dużego odbiorcy ciepła, takiego jak zakład przemysłowy,
– osiedlową sieć ciepłowniczą: jest to sieć ciepłownicza rozprowadzająca ciepło na konkretnym obszarze, np. na osiedlu mieszkaniowym. Sieć osiedlowa ma za zadanie dostarczyć ciepło do poszczególnych budynków lub grup budynków na danym terenie,
– przyłącze ciepłownicze: to odcinek sieci, którym ciepło jest doprowadzane bezpośrednio do budynku lub węzła ciepłowniczego. Przyłącze ciepłownicze jest punktem końcowym sieci ciepłowniczej, gdzie ciepło jest rozprowadzane do poszczególnych pomieszczeń lub instalacji ciepłowniczej w budynku.
rys.2 Ideowy schemat systemu ciepłowniczego miasta
1 – sieć tranzytowa, 2 – sieć magistralna, 3 – odgałęzienie sieci, 4 – sieć osiedlowa, 5 – przyłącze ciepłownicze, 6 – źródło ciepła (np. ciepłownia), 7 – węzeł ciepłowniczy
Podział sieci ciepłowniczej może być dokonany w zależności od:
– rodzaju nośnika ciepła:
– sieci ciepłownicze wodne: wykorzystują wodę jako nośnik ciepła do przesyłania energii cieplnej,
– sieci ciepłownicze parowe: wykorzystują parę wodną jako nośnik ciepła.
– przeznaczenia:
– sieci ciepłownicze komunalne: służą do dostarczania ciepła do budynków mieszkalnych i obiektów użyteczności publicznej,
– sieci ciepłownicze przemysłowe: przeznaczone są do zasilania zakładów przemysłowych i innych obiektów przemysłowych.
– liczby rurociągów;
– sieci wodne jednoprzewodowe: posiadają pojedynczy przewód wodny do przesyłania ciepła,
– sieci wodne dwuprzewodowe: składają się z dwóch równoległych przewodów wodnych,
– sieci wodne trój-, cztero- i wieloprzewodowe: posiadają odpowiednio trzy, cztery lub więcej równoległych przewodów wodnych,
– sieci parowe jednoprzewodowe bez zwrotu kondensatu: wykorzystują pojedynczy przewód do przesyłania pary bez kondensatu,
– sieci parowe dwu- i wieloprzewodowe: składają się z dwóch lub więcej równoległych przewodów parowych.
– sieci mieszane: zawierają różne liczby przewodów wodnych i parowych w jednej sieci.
– sposobu prowadzenia rurociągów:
– sieci podziemne: układane pod ziemią, co zapewnia ochronę przed warunkami atmosferycznymi i estetyczny wygląd
– sieć kanałowa:
– w kanałach nieprzechodnich: wkładane w zamkniętych kanałach bez możliwości dostępu,
– w kanałach półprzechodnich: wkładane w kanałach, do których dostęp jest możliwy tylko z jednej strony,
– w kanałach przechodnich: układane w kanałach, do których dostęp jest możliwy z obu stron,
– bezkanałowa sieć ciepłownicza (preizolowana): rurociągi są preizolowane i układane bezpośrednio w gruncie lub na powierzchni ziemi,
– sieci nadziemne: układane na niskich lub wysokich podporach, słupach, co umożliwia łatwy dostęp do konserwacji i napraw oraz minimalizuje zakłócenia w terenie.
Sieć ciepłowniczą można zaprojektować jako:
– sieć promieniową: ta sieć pozwala ( rys.3) na przesyłanie ciepła tylko w jednym kierunku, czyli od źródła ciepła do odbiorcy. Ideowy schemat promieniowej sieci ciepłowniczej.
– sieć pajęczą: składa się ( rys. 4) z oddzielnych par rurociągów (zasilającego i powrotnego) do każdego odbiornika ciepła (węzła ciepłowniczego). Sieć ta zapewnia bardzo dużą niezawodność dostawy ciepła, ponieważ awaria odcinka sieci powoduje tylko odcięcie dopływu ciepła do jednego odbiorcy. Ideowy schemat pajęczej sieci ciepłowniczej.
– sieć pierścieniową: umożliwia przesyłanie (rys.5) ciepła w dwóch kierunkach. Zapewnia to dużą niezawodność dostawy ciepła. Sieć tę można rozbudować, tworząc tzw. sieć wielopierścieniową. Nośnik ciepła może być dostarczany z jednego lub kilku źródeł ciepła. Jest to najczęściej stosowany system ciepłowniczy w dużych miastach. Ideowy schemat pierścieniowej sieci ciepłowniczej.
System dwuprzewodowy jest jednym z najczęściej stosowanych systemów w sieciach ciepłowniczych. W tym systemie nośnikiem ciepła jest woda o maksymalnej temperaturze około 130°C. Proces przepływu wody odbywa się przez dwa oddzielne rurociągi:
– rurociąg zasilający, prowadzi wodę z źródła ciepła, na przykład z elektrociepłowni, do węzła ciepłowniczego w danym obszarze,
– rurociąg powrotny, po oddaniu ciepła w węźle ciepłowniczym, woda powraca rurociągiem powrotnym z powrotem do źródła ciepła, gdzie jest ponownie podgrzewana i cykl się powtarza (rys. 6)
Ten system zapewnia efektywny przepływ ciepła do odbiorców, umożliwiając jednocześnie kontrolę temperatury wody. Pozwala to na optymalne wykorzystanie ciepła oraz minimalizację strat.
System ciepłowniczy ma szerokie zastosowanie i dostarcza ciepło do różnych celów, w tym:
– centralne ogrzewanie: ciepło jest wykorzystywane do ogrzewania budynków mieszkalnych, biurowych, użyteczności publicznej itp. System ciepłowniczy może być skutecznym sposobem na zapewnienie efektywnego i jednolitego ogrzewania w dużych kompleksach budynków,
– ciepła woda: ciepło jest używane do podgrzewania wody użytkowej w budynkach, co zapewnia dostęp do ciepłej wody do celów sanitarnych, takich jak prysznice, umywalki, czy kuchenne instalacje,
– wentylacja i klimatyzacja: ciepło może być również wykorzystywane do wspomagania procesów wentylacji i klimatyzacji w budynkach, zapewniając komfortowe warunki użytkownikom.
– przemysł: system ciepłowniczy może być również wykorzystywany do zasilania procesów przemysłowych, gdzie ciepło jest potrzebne do produkcji, przetwarzania lub innych operacji technologicznych.
Dzięki swojej uniwersalności i możliwości dostarczania ciepła na różne potrzeby, system ciepłowniczy jest szeroko stosowany w wielu obszarach życia i przemysłu.
Węzły ciepłownicze pełnią kluczową rolę w systemach dostarczania ciepła. W przypadku węzłów ciepłowniczych pośredniego zasilania, wymiana ciepła pomiędzy siecią ciepłowniczą a instalacją centralnego ogrzewania odbywa się za pośrednictwem przeponowych wymienników ciepła. Te wymienniki pozwalają na efektywną i kontrolowaną wymianę ciepła pomiędzy nośnikiem ciepła w sieci a czynnikiem grzewczym używanym w instalacji centralnego ogrzewania. Dzięki temu węzły ciepłownicze pośredniego zasilania umożliwiają skuteczne wykorzystanie ciepła dostarczanego przez sieć ciepłowniczą do celów ogrzewania budynków.
Węzły ciepłownicze pośredniego zasilania są często preferowane ze względu na ich efektywność i elastyczność w regulacji przepływu ciepła. W przeszłości stosowane były również węzły bezpośrednio przyłączane do sieci ciepłowniczej, ale węzły pośredniego zasilania są teraz powszechniejsze ze względu na ich korzyści i możliwości regulacji wymiany ciepła.
tu rysunek nr 6 AU
Ideowy schemat przesyłu ciepła w systemie ciepłowniczym 1 – wymiennika ciepła na potrzeby centralnego ogrzewania, 2 – wymiennik ciepła na potrzeby ciepłej wody, 3 – instalacja centralnego ogrzewania, K – kocioł, POB – pompa obiegowa
Dobrze podsumowano zasady projektowania sieci ciepłowniczej. Przestrzeganie tych zasad jest kluczowe dla zapewnienia efektywnego i bezpiecznego funkcjonowania sieci oraz minimalizacji ryzyka awarii i strat ciepła. W szczególności, dbanie o krótką trasę sieci, maksymalne zasilenie odbiorców oraz stosowanie zasad samokompensacji pomaga w optymalnym wykorzystaniu zasobów i minimalizacji kosztów eksploatacji.
Dodatkowo, uwzględnienie minimalnych odległości od budynków, urządzeń podziemnych i nadziemnych oraz zieleni, oraz odpowiednie zaprojektowanie przejść pod jezdnią są istotne dla zapewnienia bezpieczeństwa infrastruktury i minimalizacji ryzyka uszkodzeń.
Odpowiednie przygotowanie przejść przez ściany budynków, zapewnienie wentylacji grawitacyjnej w kanałach nieprzechodnich i komorach ciepłowniczych oraz zabezpieczenie armatury przed dostępem osób postronnych to kolejne kluczowe aspekty projektowania sieci ciepłowniczej.
Wreszcie, prowadzenie sieci z odpowiednim spadkiem umożliwiającym całkowite odwodnienie oraz stosowanie odpowiednich zabezpieczeń i izolacji w przypadku sieci naziemnych również są istotnymi elementami, które wpływają na niezawodność i trwałość infrastruktury ciepłowniczej.