Системой теплоснабжения называется совокупность источников теплоты, устройств для транспорта теплоты (тепловых сетей) и потребителей теплоты

Система теплоснабжения предназначена для обеспечения теплом зданий и сооружений, требуемого качества и в требуемом количестве с целью обеспечения теплового комфорта находящихся в них людей, либо для технологических потребностей. Требуемые качество и количество тепла в первую очередь обеспечиваются источниками тепла – котельным оборудованием.
Помимо этого, системы теплоснабжения должны соответствовать показателям надежности.

Для оценки надежности систем теплоснабжения необходимо использовать показатели надежности структурных элементов системы теплоснабжения и внешних систем электро-, водо-, топливоснабжения источников тепловой энергии.
- Показатель надежности электроснабжения источников тепла характеризуется наличием или отсутствием резервного электропитания.
- Показатель надежности водоснабжения источников тепла характеризуется наличием или отсутствием резервного водоснабжения.
- Показатель надежности топливоснабжения источников тепла характеризуется наличием или отсутствием резервного топливоснабжения.

Резервирование – основной показатель надежности источника тепла.

Любая котельная для своей работы использует топливо. Обеспечение бесперебойной подачи топлива - одна из основных задач при проектировании котельных

Надежность котельной — это способность системы в нормальных эксплуатационных условиях производить и распределять теплоноситель между своими потребителями. Основным критерием надежности является безотказность работы всей котельной в целом и каждого его элемента в частности.

Надежность котельных повышается путем модификации отдельных ее элементов или через резервирование.

Бесперебойное отопление — основа комфортного проживания в доме каждого члена семьи в зимний период. Беспрерывный обогрев помещений будет обеспечен, если установлен резервный котел.

Необходимость установки резервного котла обусловлена несколькими факторами. Это:
- аварии на газовой магистрали;
- проведение регламентных работ на газовом оборудовании;
- низкое давление газа в трубе;
- регламентные работы на основном котле;
- выход из строя основного котла.

В качестве резервного котла может использоваться электрический, твердотопливный, либо котел, работающий на жидком топливе. Рассматривается также установка дополнительного газового котла аналогичной мощности (100%-ное резервирование).

Производство тепла - основная функция котельной, при этом тепло должно поступать потребителю в необходимом количестве при любых условиях

Обеспечение в течение заданного времени требуемых режимов и допустимых параметров в помещениях является важнейшей задачей систем теплоснабжения, которая решается путем резервирования источников тепла. Обеспечение резервирования источника тепла осуществляется за счет установки на нем двух и более агрегатов. Это одно из основных условий при разработке схем теплоснабжения.

Согласно нормам и правилам Российской Федерации в области теплоснабжения, резервирование источников тепла по основному оборудованию обеспечивается следующим условием выбора котлов: при выходе из строя самого мощного котла производительность оставшихся котлов должна обеспечить покрытие, в зависимости от расчетной температуры наружного воздуха, от 78 до 91% расчетной нагрузки на отопление и вентиляцию для потребителей 2-й и 3-й категорий и 100% расчетной нагрузки потребителей 1-й категории.

Помимо этого, число и производительность котлов, установленных в котельной, должны обеспечить стабильную работу котлов при минимально допустимой нагрузке в теплый период года.

Таким образом, необходимо грамотно рассчитать количество и мощность устанавливаемых котлов.

Один из способов обеспечения требуемых условий — это установка котлов в каскаде.

Пример подбора необходимого количества котлов для котельной мощностью 500 кВт

Для обеспечения условий надёжности выбираем установку двух и более котлов. Требуемая мощность котельной – 500 кВт. Для обеспечения условий надежности выби

раем установку двух и более котлов.

Установка двух котлов не соответствует требованиям норм РФ – при выходе из строя самого мощного котла производительность оставшихся котлов должна обеспечить покрытие, в зависимости от расчетной температуры наружного воздуха, от 78 до 91% расчетной нагрузки на теплоснабжение.

При отключении одного котла максимально допустимая потерянная мощность составляет 110 кВт.

1. Выбираем установку трех котлов по 200 кВт:
- котлы напольного исполнения – большие габариты установки;
- суммарная мощность котлов превышает требуемую мощность котельной;
- минимальная мощность котельной примерно 60 кВт (работа одного котла с двухступенчатой горелкой) или 20 кВт (работа одного котла с модулируемой горелкой).

2. Выбираем установку пяти котлов по 100 кВт:
- котлы настенного исполнения – компактная установка;
- суммарная мощность котлов соответствует требуемой мощности котельной;
- минимальная мощность котельной примерно 10 кВт (работа одного котла с модулируемой горелкой).

Для защиты оборудования котельной от замерзания в случае перебоя с газоснабжением в отопительный период можно предусмотреть установку резервного/аварийного электрокотла.

Для сокращения времени проведения ремонтных работ при выходе из строя непосредственно котла можно предусмотреть установку дополнительного аварийного котла.

- аварийный котел 200 кВт – большие габаритные размеры, увеличение площади котельной, высокая стоимость;

- аварийный котел 100 кВт – компактные размеры, легко вписывается в площадь существующей котельной, невысокая стоимость.

Способы резервирования для обеспечения максимальной надёжности системы теплоснабжения

1. Резервирование топливоснабжения – установка дополнительного котла, работающего на другом виде топлива: электричестве, жидком топливе, твердом топливе. Использование возобновляемых источников энергии.

Необходимость использования резервного вида топлива регламентируется территориальными нормами и правилами, а также категорией и требованиями потребителя.

2. Резервирование тепла – установка аккумуляторов тепла (накопительных емкостей теплоносителя). Такие схемы активно применяются в установках с тепловыми насосами и твердотопливными котлами, а также в тепличных хозяйствах.

3. Резервирование электроснабжения – дополнительная резервная линия центрального электроснабжения, аккумуляторные батареи, топливные электростанции (дизель-генераторы), возобновляемые источники энергии (солнечные батареи, ветрогенераторы).

4. Резервирование теплогенератора – установка дополнительного котла, работающего на другом виде топлива, установка резервного/аварийного котла на случай выхода из строя одного из основных.

Особенности резервирования в мире:
В некоторых районах Австрии территориальными нормами предписано, что частный дом должен иметь три дымохода: основной котел, резервный дровяной котел, камин.

Оптимальная система теплоснабжения это интересный и амбициозный процесс для настоящих профессионалов и высокий уровень комфорта для потребителя

Для выбора оптимального варианта резервирования необходимо правильно оценить все особенности объекта:

1. Выбор оборудования (котлы) – наличие сервисной компании и ее доступность в регионе. Устранение неисправности оборудования в кратчайшие сроки.

2. Топливоснабжение – наличие доступного вида топлива (газ, жидкое или твердое топливо), его рабочие параметры (для газа расход и давление в точке подключения), как часто случаются перебои с поставкой и на какое время.

3. Энергоснабжение – как часто случаются перебои с поставкой электроэнергии и на какое время, возможность использования возобновляемых источников энергии.

4. Особенности режима теплопотребления объекта – потребление горячей воды, температурный график и вид системы отопления, назначение объекта и проч.

Таким образом, примером оптимальной системы теплоснабжения с высоким уровнем надежности и резервирования (сейчас мы не рассматриваем потребителей первой категории) может быть следующий: Газовые котлы – не менее 4 штук одинаковой мощности. Резервирование за счет одного из котлов в режимах работы при средних температурах месяца.

Резервный электрический котел – мощность, необходимая для обеспечения теплом основного оборудования котельной (защита от замерзания).

Буферная мощность системы отопления – объем рассчитывается, исходя из мощности отопления.
Автономный генератор электроэнергии (дизель-генератор) – на случай отключения электроэнергии.
Автоматическая система управления – общее управление работой установки.
Важно понимать, что любая выбранная схема теплоснабжения должна быть экономически обоснована.

Установка котлов в каскаде является оптимальным вариантом исполнения котельной с высоким уровнем надёжности

Практически все отопительные котельные не работают со 100%-ной мощностью в течение года. В отопительный период большее количество времени котельная работает с мощностью не более 50% (отопление и ГВС), в межотопительный – только ГВС (примерно 25% от всей мощности).

Резонно встает вопрос – как быть в такой ситуации? Можно рассмотреть следующие варианты:
1. Установка минимально допустимого количества котлов, следуя требованиям действующих норм.
2. Установка оптимального количества котлов одинаковой мощности.
3. Установка котлов разной мощности.
4. Установка котлов разной мощности с различными видами топлива.

Так или иначе, все котлы работают на одну систему теплоснабжения. И их работа должна вестись в автоматическом режиме. Эти вопросы позволяет решать каскадная схема подключения котлов. Такая схема подключения дает возможность регулировать мощность установки плавно, бесступенчато. Иными словами, работают только те котлы, мощность которых требуется. Котлы в каскаде можно с легкостью отключать и включать при возникновении потребности в увеличении мощности.

Ресурс котлов в каскадной установке вырабатывается равномерно, поскольку тот котел, который сегодня запускался первым, завтра становится последним в очереди или же запускается только при необходимости (в пиковом режиме). Таким образом, каждый котел работает приблизительно одинаковое количество времени, обеспечивая равномерное распределение нагрузки. В случае возникновения аварийной ситуации и выхода одного котла из строя, каскадная установка продолжает свою работу в штатном режиме.

Каскадные установки с котлами Navien - высокий уровень надёжности, превосходное качество оборудования, квалифицированная техническая поддержка

• Обеспечение непрерывности работы в случае неисправности. Высокая надежность: если выйдет из строя единственный котел, придется подключать к работе аварийную/резервную котельную; если же отключится один котел из каскада, система продолжит работу, обеспечивая не менее 75% от обычной мощности, что крайне актуально в регионах с суровой зимой.

• Компактность и легкость. Котлы настенного исполнения значительно легче по весу, располагают меньшими габаритами, чем единственный котел аналогичной суммарной мощности. Это позволяет осуществлять монтаж котельной без использования крана; кроме того, значительно уменьшается площадь котельной и высвобождается место на полу для монтажа дополнительного оборудования.

• Высокая эффективность. Уменьшение минимальной мощности пропорционально количеству котлов, широкая модуляция мощности котельной в целом. Высокий показатель среднегодовой эффективности (AFUE), большая экономия топлива по сравнению с традиционными котлами.

• Полностью автоматизированная работа. Каскадная котельная — это комплексная система, в которой каждый элемент связан с остальными, и которая обладает максимальной автоматизацией. При этом поддерживается оптимальное количество работающих котлов в каскаде и обеспечивается равномерное распределение нагрузки по котлам.