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.

Разновидности систем отопления многоквартирного дома

При проектировании систем отопления большого масштаба (в частности, расчеты регулировки системы отопления многоквартирного дома и ее полноценного функционирования) внешним и внутренним факторам эксплуатации оборудования уделяется особо пристальное внимание. Разработаны и успешно применяются на практике несколько схем обогрева при центральном отоплении, отличающиеся друг от друга структурой, параметрами рабочей жидкости и схемами разводки труб в многоквартирных домах.



Какие бывают виды систем отопления многоквартирного дома

В зависимости от монтажа теплогенератора или местоположения котельной:

1. Автономная система в квартире, где котел отопления монтируется в отдельном помещении или на кухне. Затраты на покупку котла, радиаторов и соответствующих материалов для разводки труб возвращаются быстро, так как такую автономную систему можно регулировать, исходя из собственных соображений относительно температурного режима в доме. Кроме того, индивидуальный трубопровод не теряет тепло, а наоборот – помогает отапливать помещения, так как проложен по квартире или по дому. Индивидуальный котел не нужно приспосабливать под реконструкцию централизованного отопления – один раз составленная и внедренная схема отопления будет работать всю жизнь. И, наконец, уже рабочую схему можно дополнить параллельно или последовательно включаемыми контурами, например, «теплым полом»;
2. Вариант индивидуального отопления, который рассчитан на обслуживание всего многоквартирного дома или целого жилого комплекса – мини-котельная. В качестве примера можно привести старые котельные, обслуживающие квартал, или новые комплексы для одного или нескольких домов на разных источниках энергии – от газа и электричества до солнечных батарей и термальных источников;



Централизованная схема отопления в многоэтажном доме – самое распространенное до сих пор рабочее решение проблемы.



Схемы отопления в зависимости от параметров рабочей жидкости:

1. Отопление на обычной воде, в трубах которого теплоноситель не нагревается выше 65-70 0 C. Это разработка из области низкопотенциальных систем, но чаще всего работают старые схемы с температурой рабочей жидкости, достигающей 80-105 0 C;
2. Отопление паровое, где в трубах перемещается не горячая вода, а пар под давлением. Такие системы уходят в прошлое, и сегодня практически не используются при доставке тепла и обогреве любых типов многоквартирных домов.



Исходя из схемы трубной разводки:

1. Самая распространенная — однотрубная система отопления многоэтажного дома, где и трубы подачи, и трубы обратки – это одна нитка теплотрассы. Такую схему до сих пор можно встретить в «хрущевках» и «сталинках», но на практике у нее есть большой недостаток: последовательно включенные в схему батареи или радиаторы не обеспечивают равномерного переноса тепла – каждый следующий обогревательный прибор будет немного холоднее, а последний радиатор в трубопроводе будет самым холодным. Для хотя бы примерно одинакового распределения тепла по помещениям каждый следующий в схеме радиатор необходимо оснащать бо́льшим числом секций. Кроме того, в однотрубной схеме отопления в пятиэтажном доме нельзя использовать радиаторы, не соответствующие расчетным параметрам, и приборы для регулировки отдачи тепла – клапаны и т.д. регулирования;
2. Схема «Ленинградка» — более совершенное решение, но по той же однотрубной схеме. В этой схеме есть байпас (трубная перемычка), которая может подключать или отключать дополнительные обогревательные приборы, тем самым регулируя теплоотдачу в помещении;



1. Более совершенная двухтрубная система отопления в многоквартирном доме начала свое существование со строительства зданий по проекту так называемой «брежневки» — панельного дома. Подача и обратка в такой схеме работают раздельно, поэтому температура рабочей жидкости на входах и выходах квартир 9 этажного дома всегда одинакова, как и в радиаторах или батареях. Еще один плюс – возможность монтажа на каждом обогревательном приборе регулирующего автоматического или ручного клапана;
2. Лучевая (коллекторная) схема – последняя разработка для нетипового жилья. Все обогревательные приборы включены параллельно, а с учетом того, что это — закрытая система оо в многоквартирном доме, трубную разводку можно сделать скрытой. При реализации лучевой схемы все регулировочные устройства могут ограничивать или увеличивать подачу тепла дозировано.

Функционирование отопительной системы многоквартирного дома

Автономные системы отопление многоэтажного жилого дома выполняют одну функцию — своевременная транспортировка нагретого теплоносителя и его регулировка у каждого потребителя. Для обеспечения возможности общего управления схемой в доме монтируется единый распредузел с элементами регулировки параметров теплоносителя, совмещенный с теплогенератором.

Автономная система отопления многоэтажного дома обязательно включает в себя следующие узлы и компоненты:

1. Трасса трубопровода, по которой рабочая жидкость доставляется в квартиры и помещения. Как уже говорилось, схема разводки труб в многоэтажных домах может быть одно- или двухконтурной;
2. КПиА — контрольные приборы и аппаратура, которая отражает параметры теплоносителя, регулирует его характеристики и учитывает все его изменяющиеся свойства (расход, давление, скорость притока, химический состав);
3. Распределительный узел, который разводит по трубным магистралям нагретый теплоноситель.

Практическая схема отопления жилого многоэтажного дома включает в себя набор документации: проект, чертежи, расчеты. Вся документация на отопление в многоквартирном доме составляется ответственными исполнительными службами (проектными бюро) в строгом соответствии с ГОСТ и СНиП. Ответственность за то, что централизованная система центрального отопления будет эксплуатироваться правильно, возлагается на управляющую компанию, как и ее ремонт или полная замена системы отопления в многокартирном доме.

Как работает система отопления в многоквартирном доме

Нормальная работа отопления многоквартирного дома зависит от соблюдения основных параметров оборудования и теплоносителя – давления, температуры, схемы разводки. Согласно принятым нормативам основные параметры должны соблюдаться в следующих пределах:

1. Для многоквартирного дома высотой не больше 5 этажей давление в трубах не должно превышать 2-4,0 Атм;
2. Для многоквартирного дома высотой 9 этажей давление в трубах не должно превышать 5-7 Атм;
3. Разброс значений температуры для всех схем отопления, работающих в жилых помещениях — +18 0 C/+22 0 C. Температура в радиаторах на лестничных площадках и в технических помещениях -+15 0 C.

Выбор трубной разводки в пятиэтажном или многоэтажном доме зависит от количества этажей, общей площади здания, и тепловой мощности отопительной системы с учетом качества или наличия теплоизоляции всех поверхностей. При этом разница в давлении между первым и девятым этажами не должна быть больше 10%.

Однотрубная разводка

Самый экономичный вариант трубной разводки – по одноконтурной схеме. Однотрубный контур более эффективно работает в домах малой этажности и с небольшой площадью обогрева. Как водяная (а не паровая) система отопления, однотрубная разводка стала применяться с начала 50-х годов прошлого столетия, в так называемых «хрущевках». Теплоноситель в такой разводке течет по нескольким стоякам, к которым подключаются квартиры, при этом вход для всех стояков – один, что делает монтаж трассы простым и быстрым, но неэкономичным за счет тепловых потерь в конце контура.

Так как обратная магистраль физически отсутствует, а ее роль выполняет труба подачи рабочей жидкости, то это порождает ряд отрицательных моментов в работе системы:

1. Помещение прогревается неравномерно, и температура в каждой отдельно взятой комнате зависит от расстояния радиатора до точки забора рабочей жидкости. При такой зависимости температура на дальних батареях всегда будет меньше;
2. Ручная или автоматическая регулировка температуры на обогревательных приборах невозможна, но в схеме «ленинградки» можно устанавливать байпасы, что позволяет подключать или отключать дополнительные радиаторы;
3. Схему однотрубного отопления сложно сбалансировать, так как это возможно только при включении в контур запорной арматуры и термоклапанов, которые при изменении параметров теплоносителя могут вызвать сбой всей отопительной системы трехэтажного или более высокого дома.

В новостройках однотрубную схему давно не реализуют, так как практически невозможно эффективно осуществить контроль и учет расхода теплоносителя для каждой квартиры. Сложность состоит именно в том, что на каждую квартиру в «хрущевке» может приходиться до 5-6 стояков, а это значит, что нужно врезать столько же водомеров или счетчиков горячей воды.

Правильно составленная смета на отопление многоэтажного дома с однотрубной системой должна включать в себя не только затраты на техническое обслуживание, но и модернизацию трубопроводов – замену отдельных компонентов на более эффективные.

Двухтрубная разводка

Эта схема отопления более эффективна, так как в ней забор остывшей рабочей жидкости осуществляется через отдельную трубу – обратку. Номинальный диаметр труб обратной подачи теплоносителя выбирается таким же, как и для подающей теплотрассы.

Двухконтурная отопительная система устроена так, что вода, отдавшая тепло в помещения квартиры, подается обратно в котел через отдельную трубу, а значит, не смешивается с подачей и не забирает температуру у доставляемого к радиаторам теплоносителя. В котле остывшая рабочая жидкость снова подогревается и направляется в подающую трубу системы. При составлении проекта и во время эксплуатации отопления следует принимать во внимание такие ряд особенности:

1. Регулировать температуру и давление в теплотрассе можно в любой отдельно взятой квартире, или в общей тепломагистрали. Чтобы отрегулировать параметры системы, в трубу врезаются смесительные узлы;
2. При проведении ремонтных или профилактических работ систему отключать не нужно – нужные участки отсекаются запорной арматурой, и неисправный контур ремонтируется, в то время, как остальные участки работают и перемещают тепло по дому. В этом состоит и принцип работы, и преимущество двухтрубной системы перед остальными.

Параметры давления в трубах отопления в многоквартирном доме зависят от количества этажей, но лежит в диапазоне 3-5 Атм, что должно обеспечить доставку нагретой воды на все этажи без исключения. В высотных домах для подъема теплоносителя на последние этажи могут быть задействованы промежуточные насосные станции. Радиаторы для любых систем отопления выбираются согласно проектным расчетам, и должны выдерживать требуемое давление и поддерживать заданный температурный режим.

Автономное отопление

Схема разводки труб отопления в многоэтажном доме играет большую роль при поддержании заданных параметров оборудования и рабочей жидкости. Так, верхняя разводка системы отопления чаще применяется в малоэтажных домах, нижняя – в высотных. Способ доставки теплоносителя — централизованный или автономный – также способен повлиять на надежную работу отопления в доме.

В подавляющих случаях делают подключение к центральной отопительной системе. Это позволяет уменьшить текущие затраты в смете на отопление многоэтажного дома. Но практически уровень качества подобных услуг остается крайне низким. Поэтому при возможности выбора предпочтение отдается автономному отоплению многоэтажного дома.

Современные новостройки подключаются к мини-котельным или к централизованному отоплению, и работают эти схемы настолько эффективно, что менять способ подключения на автономное или другое (общедомовое или поквартирное) не имеет смысла. Но автономная схема отдает предпочтение именно поквартирному или общедомовому распределению тепла. При монтаже отопления в каждой отдельной квартире выполняется автономная (независимая) разводка труб, монтируется отдельный котел в квартире, приборы контроля и учета тоже устанавливаются для каждой квартиры отдельно.

При организации общедомовой разводки необходимо строительство или монтаж общей котельной со своими специфическими требованиями:

1. Должно быть установлено несколько котлов – газовых или электрических, чтобы была возможность в случае аварии продублировать работу системы;
2. Проводится только двухконтурная трасса трубопровода, план которой составляется в процессе проектирования. Такая система регулируется для каждой квартиры отдельно, так как настройки могут быть индивидуальными;
3. Обязателен график плановых профилактических и ремонтных мероприятий.

В общедомовой системе отопления контроль и учет расхода тепла производится поквартирно. На практике это означает, что на каждый патрубок подачи теплоносителя от основного стояка устанавливается счетчик.

Централизованное отопление для многоквартирного дома

Если подключить трубы к центральному теплоснабжению, то какая будет разница в схеме разводки? Главный рабочий узел схемы подачи тепла – элеватор, который стабилизирует параметры жидкости в пределах заданных значений. Это нужно из-за длинной протяженности теплотрасс, в которых тепло теряется. Элеваторный узел нормализует температуру и давление: для этого в теплопункте давление воды увеличивается до 20 Атм, что автоматически увеличивает температуру теплоносителя до +120 0 C. Но, так как такие характеристики жидкой среды для труб недопустимы, элеватор их нормализует до допустимых значений.

Тепловой пункт (элеваторный узел) функционирует и в двухконтурной схеме отопления, и в однотрубной системе отопления многоквартирного высотного дома. Функции, которые он будет выполнять при таком подключении: Уменьшать рабочее давления жидкости при помощи элеватора. Конусообразная задвижка изменяет приток жидкости в распределительную систему.

Заключение

При составлении проекта на отопление не забывайте, что смета на монтаж и подключение централизованного отопления к многоквартирному отличается от расходов на организацию автономной системы в меньшую сторону.