Обеспечение теплом многоквартирных домов: централизованная система отопления

Опубликовано 14 декабря 2014 в 1:58

Как известно, обеспечение теплом значительной доли жилого фонда осуществляется централизованно. И, не смотря на то, что в последние годы появляются и внедряются более современные схемы теплоснабжения, центральное отопление остается востребованным, если не у собственников, то у застройщиков многоквартирного жилья. Однако следует отметить, что многолетний зарубежный и отечественный опыт использования такого варианта обогрева доказал его эффективность и право на существование в дальнейшем при условии безотказной и качественной работы всех элементов.

Отличительным признаком такой схемы является выработка тепла за пределами обогреваемых зданий, доставка которого от источника тепла осуществляется посредством трубопроводов. Другими словами, централизованное отопление – сложная инженерная система, распределенная по значительной площади, обеспечивающая теплом одновременно большое количество объектов.

Структура системы центрального отопления

Основными структурными элементами системы центрального отопления являются:

Источник тепловой энергии, в качестве которого могут выступать крупные котельные или теплоэнергоцентрали (ТЭЦ); в них осуществляется нагрев теплоносителя за счет использования какого-либо вида источника энергии.
При этом в котельных для передачи тепловой энергии до потребителей используется вода, тогда, как в ТЭЦ она сначала нагревается до состояния пара, имеющего более высокие энергетические показатели и направляющегося в паровые турбины для выработки электроэнергии. И уже отработанный пар используется для нагрева той воды, которая поступает в систему отопления многоквартирного дома.

Одна теплоэнергоцентраль способна заменить несколько котельных, в результате чего не только снижаются расходы на строительство и высвобождаются значительные площади, но и значительно улучшается общая экологическая обстановка.

Необходимо отметить, что крупные централизованные схемы теплоснабжения имеют, как правило, несколько источников теплоты, связанные резервными магистралями и обеспечивающие надежность и маневренность их функционирования.



Рисунок 1 – Общая схема центрального отопления

Классификация систем централизованного отопления

Существующее на сегодня многообразие схем организации центрального отопления позволяет произвести их ранжирование по некоторым классификационным признакам.

По режиму потребления тепловой энергии

• сезонные, обеспечение теплом требуется только в холодный период года;
• круглогодичные, нуждающиеся в постоянном теплоснабжении.

По виду используемого теплоносителя

• водяные – это самый распространенный вариант отопления, используемый для обогрева многоквартирного дома; такие системы просты в эксплуатации, позволяют транспортировать теплоноситель на большие расстояния без ухудшения качественных показателей и регулировать температуру на централизованном уровне, а также характеризуются хорошими санитарно-гигиеническими качествами.
• воздушные – эти системы позволяют осуществлять не только отопление, но и вентиляцию зданий; однако вследствие высокой стоимости такая схема не находит широкого применения;



Рисунок 2 – Воздушная схема отопления и вентиляции зданий

• паровые – считаются самыми экономичными, т.к. для отопления дома используются трубы небольшого диаметра, а гидростатическое давление в системе мало, что облегчает ее эксплуатацию. Но такая схема теплоснабжения рекомендуется для тех объектов, которым помимо тепла требуется и водяной пар (в основном это промышленные предприятия).

По способу подключения отопительной системы к теплоснабжающей

• независимые, в которых циркулирующий по теплосетям теплоноситель (вода или пар) нагревает в теплообменнике подаваемый в систему отопления теплоноситель (воду);



Рисунок 3 – Независимая система централизованного отопления

• зависимые, в которых нагретый в теплогенераторе теплоноситель подается непосредственно к потребителям тепла по сетям (см. рисунок 1).

По способу присоединения к системе теплоснабжения горячего водоснабжения

• открытые, горячая вода забирается непосредственно из теплосети;



Рисунок 4 – Открытая система отопления

• закрытые, в таких системах забор воды предусмотрен из общего водопровода, а ее нагрев осуществляется в сетевом теплообменнике централи.



Рисунок 5 – Закрытая система центрального отопления

Устройство централизованной системы отопления и принцип работы ее узлов в многоквартирном доме

Понятно, что для обеспечения теплом многоквартирного дома его нужно подключить к теплосети, идущей от котельной или ТЭЦ. Для этих целей в ведущих к зданию трубах устанавливают входные задвижки, от которых запитан один или два тепловых узла.

После задвижек, как правило, устанавливаются грязевики, предназначенные для осаждения образующихся в трубопроводе при длительном контакте с горячей водой окислов и солей металлов. К слову, эти устройства позволяют продлить срок безремонтной работы системы отопления.

Далее в домовом контуре расположены врезки горячего водоснабжения: одна на подаче, вторая на обратке. Как известно, центральное отопление функционирует на перегретой воде (температура теплоносителя с ТЭЦ составляет 130-150 0С, а чтобы жидкость не превращалась в пар, в системе создается давление 6-10 кгс). Поэтому в холодный период года ГВС подключается с обратки, где температура воды не превышает обычно 70 0С. В летний период, когда температура теплоносителя в теплосети относительно низкая, горячее водоснабжение подключается с подачи.

После задвижек ГВС находится самый главный узел системы – элеватор отопления, основное предназначение которого заключается в охлаждении перегретой (поступающей с ТЭЦ) воды до нормативных показателей, необходимых для подачи непосредственно к отопительным приборам многоквартирного дома.

Это устройство состоит из стального корпуса, в котором расположено сопло, из которого поступающая с теплоэнергоцентрали вода выходит с пониженным давлением и высокой скоростью. В результате этого создается разрежение, вызывающее подсос теплоносителя из обратки в элеватор, где и происходит смешивание воды, т.е. изменение ее температуры.



Рисунок 6 – Устройство элеватора отопления

Следует отметить, что регулирование системы отопления, т.е. определение реального перепада температур в ней, а также уровня нагрева рабочей водяной смеси и, соответственно, отопительных приборов, осуществляется изменением диаметра сопла элеватора.

За элеватором обычно расположены задвижки на отопление подъездов или многоквартирного дома в целом.

Домовые задвижки позволяют подключать и отсекать отопительный контур здания от теплоцентрали: зимой они открыты, летом перекрываются.

Далее центральное отопление предусматривает монтаж так называемых сбросов, представляющих собой вентили для перепускания или осушения системы. Иногда их соединяют с трубопроводом холодного водоснабжения с целью заполнения радиаторов водой в летний период.

В последние годы в соответствии с требованиями по обязательной установке приборов учета, на вводе в подъезды или дом устанавливаются теплосчетчики.



Рисунок 7 – Схема устройства теплового узла центральной системы отопления

Стояки и розливы централизованной системы отопления

Схема организации циркуляции воды в системе многоквартирного дома представляет собой, как правило, однотрубный вариант подачи теплоносителя с верхним или нижним розливом. При этом трубы подачи и обратки могут разводиться либо обе в подвале, либо подача на чердаке или техэтаже, а обратка в подвале.

Стояки, в свою очередь, бывают с:

• попутным движением теплоносителя;
• движением воды верху вниз;
• встречным движением снизу вверх.

При использовании схемы с нижним розливом каждая пара стояков соединяется посредством перемычек, которая может располагаться либо в квартирах на последнем этаже, либо на чердаке. При этом в верхней точке перемычки обязательно должен быть смонтирован воздухоотводчик (воздушник).

Кран Маевского — самый простейший по конструкции, но отказоустойчивый воздушник.

Основным недостатком этого варианта является завоздушивание системы после каждого сброса воды, что требует стравления воздуха из каждой перемычки.



Рисунок 8 – Возможные схемы центральной системы отопления с нижним розливом

Система отопления с верхним розливом предусматривает установку на техэтаже многоэтажного дома расширительного бака с вентилем-воздухоотводчиком, а также отдельные вентили, позволяющие отсекать каждый стояк.

Правильный уклон при прокладке розлива обеспечивает при открытии воздушников полный слив воды из системы за очень короткое время. Но такой вариант имеет ряд особенностей, которые необходимо учитывать при проектировании.

1. Температура отопительных приборов уменьшается по мере движения теплоносителя вниз. Понятно, что на нижних этажах она будет значительно ниже, чем на верхних, что обычно компенсируется увеличением количества секций радиаторов или площади конвекторов.
2. Процесс запуска отопления довольно прост. Для этого требуется заполнить систему, открыть имеющиеся домовые задвижки и на короткое время воздушник на расширительном баке. После этого центральное отопление и вся система начинают функционировать в полной мере.
3. Сброс теплоносителя из конкретного стояка, наоборот, имеет некоторые сложности. Для этого требуется сначала найти и перекрыть нужный стояк на техэтаже многоэтажного дома, затем найти и отключить его вентиль в подвале, и только после этого можно будет открыть сбросник.



Рисунок 9 – Схема однотрубной системы отопления с верхним розливом

Достоинства и недостатки центральной системы отопления

Центральная система отопления имеет следующие достоинства:

• возможность использования недорогих видов топлива;
• надежность, обеспеченная регулярным контролем работоспособности и технического состояния со стороны специальных служб;
• применение экологичного оборудования;
• простота в эксплуатации.

Среди недостатков такой схемы обогрева многоквартирного дома следует отметить:

• система функционирует по строгому сезонному графику;
• невозможность индивидуального регулирования температуры приборов отопления;
• частые перепады давления в системе;
• значительные теплопотери в процессе транспортировки и отопления в многоквартирном доме;
• высокую стоимость оборудования и его монтажа.

Особенности центрального отопления



Для теплоснабжения современных многоквартирных домов может применяться централизованное или автономное отопление. Первая схема является гораздо более распространённой, используется в большинстве крупных и мелких населённых пунктов. Многочисленные пользователи не спешат отказываться от её эксплуатации и переходить на альтернативные источники обогрева.

Что такое центральное коммунальное отопление



Для создания, грамотной организации, обеспечения бесперебойной работы столь масштабной разветвлённой системы требуется масса оборудования, различных сооружений, труб, арматуры и т.д. Все они объединены в целостный комплекс, который состоит из

1. главного теплообменника, выступающего источником энергии для нагрева воды
2. трубопровода, распределяющего её по отдельным веткам, идущим к домам
3. потребителей – внутриквартирных разводок с радиаторами

Система управляется уполномоченными коммунальными организациями, которые взимают с пользователей плату согласно установленным тарифам и заключённым договорам.

Преимущества и недостатки

Плюсы, которые отличают центральное отопление от индивидуального

1. надёжность и бесперебойность функционирования. Подача тепла начинается и приостанавливается согласно утверждённым графикам с невозможностью отключения в течение сезона. В случае возникновения аварийной ситуации ремонтные работы начинаются максимально оперативно, и функционирование сети возобновляется настолько быстро, насколько это возможно
2. удобство эксплуатации. Со стороны потребителей не требуется участие в управлении, контроле, регулировании системы централизованного отопления. Их единственная задача – пользоваться подаваемой в квартиру тепловой энергией
3. отсутствие ответственности для пользователей. Обслуживанием, ремонтом сетей занимаются исключительно коммунальные организации. От потребителей требуется только своевременная оплата счетов

К сожалению, централизованное отопление – это не только преимущества, но и недостатки для пользователей. Среди них

1. зависимость от графиков работы коммунальщиков. Подача и отключение теплоснабжения осуществляются управляющими организациями монопольно без согласования с мнением жителей многоквартирных домов
2. невозможность регулировки. Добавить мощности или уменьшить температуру радиатора пользователь не в состоянии, так как смесительная арматура и автоматика имеются только в центральной котельной
3. значительные перепады давления. Гидроудары разрушают и приводят к преждевременному выходу из строя оборудования и труб. В результате возможно повреждение радиаторов, разводки внутри квартир. Протечка очень горячей воды чревата получением ожогов, порчей имущества

Источники центрального отопления

1. Теплоэнергоцентраль (ТЭЦ). Станция высочайшей мощности, способная обеспечить энергией несколько жилых районов или небольшой населённый пункт. Основным её элементом являются турбины, вырабатывающие пар. Затем он нагревает теплоноситель до нужной температуры.
2. Котельная. Менее мощная по сравнению с ТЭЦ система центрального водяного отопления, обслуживающая обычно несколько многоэтажных домов, квартал. Она располагается в отдельно стоящей постройке. Её основным агрегатом, генерирующим тепло, выступает котел. Также в помещении располагаются циркуляционные насосы, расширительные баки, необходимая предохранительная арматура, автоматика.

Принцип работы централизованной системы



Для получения тепловой энергии в современных комплексах обогрева используется мазут или газ. Они доступнее по цене, чем электричество, и удобнее в эксплуатации, чем твёрдое топливо. Для их сжигания котлы системы центрального отопления оснащаются горелкой. Для преобразования энергии сгорания в тепловую они оборудуются трубчатым змеевиком. По нему циркулирует вода, которая, нагреваясь от дымовых газов, растекается по сети к потребителям.

На входе в каждый дом устанавливается элеватор. Его основная функция – охлаждение теплоносителя, нагретого в котельной или ТЭЦ до +110…+140 С. Он не превращается в пар из-за высокого давления. Понижение температуры происходит за счёт подмеса воды из обратной линии в подающую. Таким образом, удаётся постоянно поддерживать необходимые параметры системы. В этот узел обычно включаются заслонки для блокировки поступления теплоносителя во внутридомовой трубопровод по окончании сезона.

Виды централизованного отопления

В зависимости от нужд, на которые используется вода, и особенностей конструкции все комплексы можно разделить на две категории.

Открытые

Здесь приготовленный в ТЭЦ или котельной теплоноситель используется с двумя целями: для обогрева и бытовых нужд потребителей. С одной стороны это экономически выгодно, так как не нужно обустраивать отдельный комплекс для горячего водоснабжения с бойлерами и другим оборудованием. Это обусловило широчайшее распространение таких систем в прошлом веке. С другой – городское открытое отопление отличается низким качеством воды. Свободный доступ к теплоносителю приводит к его загрязнению от труб, заражению бактериями. В свою очередь такие комплексы теплоснабжения делятся на

1. зависимые. Наиболее экономичная на стадии организации система, в которой горячая поступает напрямую к домам без дополнительного регулирования температуры. Единственным смесительным узлом здесь является элеватор
2. независимые. Предполагают наличие тепловых пунктов на пути движения воды. В каждом из них осуществляется индивидуальное регулирование параметров в зависимости от потребностей данной сети. Так как работает такое центральное отопление с применением дополнительного оборудования, оно обходится дороже на этапе обустройства. Но в ходе эксплуатации независимая схема окупается за счёт рационализации использования энергии

Закрытые

В этом случае нагретая котлом или турбинами вода применяется только для обогрева помещений, исключая системы горячего водоснабжения. Комплексы работают максимально эффективно, они проще в регулировке, так как количество теплоносителя остаётся практически неизменным. Здесь удобно контролировать качество воды, которая не контактирует с внешним пространством, что позволяет дольше избегать коррозии радиаторов, труб.

В закрытые схемы также внедряют тепловые пункты, которые позволяют независимо от других потребителей регулировать температуру подачи.

Типы систем обогрева

В зависимости от особенностей разводки внутри многоэтажных домов различают инженерные комплексы

Однотрубные

Такая центральная система отопления – это замкнутая на котле линия, к которой последовательно подключаются приборы. С одной стороны это удобно в плане разработки проекта и реализации на практике, так как позволяет коммунальной организации сэкономить на трубах, фитингах, арматуре. Но для пользователя эта схема имеет ряд недостатков

1. неравномерное распределение тепла между отдельными квартирами. По мере движения воды от одного радиатора к другому она отдаёт энергию и остывает. Последние потребители получают её практически холодной
2. невозможность регулировки. Изменить мощность прибора индивидуально за счёт установки термостатического вентиля невозможно, так как это повлияет на работу всех последующих в цепи радиаторов

В результате происходит перерасход тепла на одних участках, недостаток на других.



Двухтрубные

Это центральное отопление имеет более эффективный принцип действия, так как предполагает наличие двух магистралей: подающей и обратной. К ним индивидуально подключается каждый прибор в квартирах. Из первой линии в него поступает горячий теплоноситель, во вторую он отводится обратно к котлу, а не в следующий в цепи радиатор. Затраты на организацию комплекса возрастают, но пользователи могут оценить повышенный комфорт эксплуатации. Он проявляется в следующих моментах

1. одинаковое получение энергии всеми потребителями, что исключает перекос в температуре между отдельными квартирами, этажами
2. возможность индивидуального регулирования мощности приборов независимо от работы остальных
3. удобное отключение радиаторов от системы для ремонта без остановки работы других элементов



Стоимость эксплуатации

Одна из причин, по которым большинство жителей больших и малых населённых пунктов предпочитают пользоваться коммунальными услугами – доступность по цене. Организовать и постоянно поддерживать в работоспособном состоянии индивидуальный комплекс не по карману большей части потребителей. Это обходится на порядок дороже, чем ежемесячная оплата тарифов. Поэтому централизованная городская система отопления для многих – единственно возможный способ получать тепло в дома своевременно и в необходимом объёме.

Читайте также:  Чугунные батареи отопления расчет площади