Открытая и закрытая системы теплоснабжения

Теплоснабжение – система подачи тепла в здания, для поддержания комфортных температур в помещениях в холодное время года. Системы снабжения теплом бывают централизованные и децентрализованные, зависимые и независимые открытые и закрытые. В этой статье представлено подробное объяснение принципов работы, а так же сравнение достоинств и недостатков закрытых и открытых систем теплоснабжения.

Система теплоснабжения состоит из следующих составляющих:

• предприятие, вырабатывающее тепло (котельная, электростанция);
• трубопроводы для транспортировки тепловой энергии (теплосети);
• потребители тепла (радиаторы, установленные в помещениях).

Классификация систем теплоснабжения

Различают следующие виды схем теплоснабжения.

По количеству вырабатываемого тепла классифицируют централизованные и децентрализованные виды теплоснабжения. В централизованных системах один источник тепловой энергии снабжает несколько зданий. В децентрализованной системе, каждое здание или группа домов, отдельные помещения вырабатывают тепло самостоятельно.

Классификация децентрализованных типов теплоснабжения, подразделяет их на индивидуальные, когда каждая квартира отапливается самостоятельно и местные — где источник тепла обогревает весь многоквартирный дом.

По способу подключения к сетям классифицируют зависимые и независимые типы систем теплоснабжения. Зависимые – когда теплоноситель (жидкость или пар) нагревается в котельной и, проходя по трубопроводной сети, поступает в радиаторы отапливаемого помещения. Независимые – жидкость из теплосети, проходит через теплообменник и нагревает теплоноситель отопления дома (теплоноситель, который нагревается в котельной, не попадает в систему теплоснабжения дома).

По способу устройства горячего водоснабжения и нагрева воды различают открытые и закрытые виды подачи тепла.

Открытая система теплоснабжения

В открытой схеме теплоснабжения вода, нагреваемая на котельной, используется одновременно в горячем водоснабжении и в качестве теплоносителя отопительных приборов. Постоянный расход воды для нужд горячего водоснабжения приводит к необходимости регулярной подпитки теплосети. Из-за использования воды в горячем теплоснабжении её температура должна быть 65-70 градусов. Такая схема весьма устарела, она повсеместно использовалась в СССР.

Преимущества и недостатки открытого теплоснабжения

Преимущества открытого типа подачи теплоносителя:

• минимум оборудования так, как не требуется применение теплообменников;
• из-за того что температура воды ниже, потери при транспортировке по теплотрассам на большие расстояния меньше чем в закрытой системе.

Недостатки открытой схемы:

Грязная вода. Из-за большой протяжённости теплотрассы, поступающая в трубопроводы горячего водоснабжения жидкость, содержит большое количество грязи, ржавчины, которые она собирает по пути от котельной до потребителя. Из-за большой протяжённости трубопроводов теплоснабжения вода в кране может иметь неприятный запах и цвет и не соответствовать санитарным нормам. Установка же водоподготовительных устройств в каждом доме потребует существенных денежных затрат.

Высокая потребность в горячей воде в часы пик приводит к ощутимому падению давления в трубопроводах. Из-за чего вынуждает ресурсоснабжающие предприятия устанавливать дополнительные подкачивающие насосы и автоматику для контроля величины давления в системе. Иначе падение давления приведёт к меньшему количеству теплоносителя, проходящему через теплообогреватели в квартирах, и как следствие, снижению температуры воздуха в помещениях.

Высокие потери жидкости из тепловой системы вынуждают ставить на котельных, ТЭЦ и других производящих энергию предприятиях массивные установки для водоподготовки, которые очищают от солей и других примесей речную воду.

Отличия открытой и закрытой схемы водоснабжения

В закрытой системе, в отличие от открытой, используемая в качестве теплоносителя жидкость циркулирует по трубопроводам, не покидая их. Для горячего водоснабжения используется питьевая водопроводная вода, которая нагревается теплоносителем в специальных устройствах (теплообменниках), устанавливаемых в домах или центральных тепловых пунктах. В закрытых схемах температура воды в теплотрассе колеблется от 120 до 140 градусов, а потери жидкости отсутствуют или минимальны.

Плюсы закрытой схемы:

• для горячего водоснабжения подключается чистая водопроводная вода, в отличие от открытой схемы, соответствующая всем санитарно-гигиеническим нормам без примесей и неприятных запахов;
• нет необходимости устанавливать на теплоснабжающих предприятиях дополнительные насосы и приборы автоматического контроля параметров, так как давление в тепловой сети постоянное и не зависит от расхода горячей воды;
• на котельных и других источниках теплоснабжения не нужно устанавливать дополнительные установки водоподготовки, потому что циркулирующая жидкость, уже обессоленна и содержит минимальное количество примесей;
• энергосберегающий эффект, достигаемый за счёт регулировки нужной температуры подачи тепла на тепловых пунктах, выполняемый в автоматическом режиме.

К недостаткам этой системы отопления можно отнести дорогое оборудование и автоматику, необходимое для устройства пунктов обмена энергией, где регулируется температура нагрева водопроводной воды.

Второй недостаток это высокие температуры теплоносителей в магистральных теплотрассах и, как следствие, высокие потери тепла. Этот недостаток в сейчас потерял свою актуальность из-за применения технологии теплоизоляции труб пенополиуретаном, которая обеспечивает прочность изоляционного покрытия и эффективную защиту от тепловых потерь.

Использование тепловых пунктов

Для удешевления закрытой системы теплоснабжения на несколько домов или микрорайон устанавливают центральный тепловой пункт (ЦТП). ЦТП представляет собой помещение с теплообменниками, насосами и автоматическими устройствами для регулировки подачи воды. К этому зданию подводятся трубопроводы водоснабжения и тепловые сети.

Важно! Водопроводная вода проходит через теплообменники, и, нагреваясь, подаётся в круговую систему горячего водоснабжения, где циркулирует по контуру и по мере необходимости расходуется потребителями.

Использование ЦТП позволяет экономить расходы на строительство тепловых пунктов. Так как укрупнение теплообменной установки на несколько кварталов или микрорайон, уменьшает затраты на покупку и монтаж оборудования и автоматики, в сравнении с установкой теплового пункта в каждом доме.

Теплоснабжение многоквартирного дома (МКД)

Система теплоснабжения – одна из центральных инженерных систем любого многоквартирного жилого дома. Подобные системы можно классифицировать по:

· Месту расположения источника тепла;

· Способу организации ГВС (горячего водоснабжения);

· Способу подачи теплоносителя в систему отопления.

Классификация систем теплоснабжения МКД по расположению источника тепла

По месту расположения источника тепловой энергии системы теплоснабжения делятся на:

Централизованные системы теплоснабжения

В подобных системах теплоснабжения источником тепла могут быть:

· Котельные, работающие для одного или нескольких зданий.

Рис. 1. Принципиальная схема централизованной системы теплоснабжения

Контроль потребленной тепловой энергии в централизованной системе теплоснабжения производится с помощью узла учёта, который установлен на границе балансовой принадлежности тепловой сети. Часто для МКД граница расположена на вводе сети в дом.

Централизованная система теплоснабжения включает в себя:

· Трубопроводы отопления и ГВС (полимерные или металлические);

· Запорную и запорно-регулирующую арматуры;

· Отопительные приборы: радиаторы, конвекторы, регистры;

· Фильтры, грязевики, манометры, термометры;

· Узлы управления системой отопления и ГВС;

· Расширительные баки необходимого объема;

· Узел учета тепловой энергии;

· Систему подпитки и очистки воды;

· Щиты автоматики и электрические щиты.

Местные децентрализованные системы теплоснабжения

В данном типе систем теплоснабжение каждого здания происходит от отдельного источника – котельной.

Рис. 2. Принципиальная схема местной децентрализованная система теплоснабжения

В местной децентрализованной системе теплоснабжения узел учета на вводе в дом не устанавливается. Вместо него устанавливают узел учета потребленного газа на весь дом целиком.

Такая система состоит из двух частей:

· Инженерной системы здания (систем отопления и ГВС);

· Оборудования в котельной.

В состав инженерной системы дома входят:

· Трубопроводы отопления и горячего водоснабжения;

· Запорная и запорно-регулирующая арматуры;

· Отопительные приборы: радиаторы, конвекторы, регистры;

· Фильтры, гидрострелки, грязевики, манометры, термометры;

· Узлы управления системой отопления и ГВС;

В состав оборудования котельной входят:

· Котел или группа котлов;

· Расширительные баки необходимого объема;

· Контрольно-измерительные приборы: манометры, термометры;

· Узел учета газа;

· Система подпитки и очистки воды;

· Щиты автоматики и электрические щиты;

· Газовые трубопроводы и оборудование;

· Системы сигнализации и защиты.

Индивидуальные децентрализованные системы теплоснабжения

В индивидуальных децентрализованных системах теплоснабжения помещения или группа помещений (квартир) снабжаются теплом от отдельного источника – чаще всего котла. При этом узел учета потребленного газа устанавливается в каждой квартире.

Рис. 3. Принципиальная схема индивидуальной децентрализованной системы теплоснабжения

Индивидуальная децентрализованная система теплоснабжения состоит из:

· Настенного котла (газового или электрического);

· Полимерных (из полипропилена или металлопластика) или стальных трубопроводов;

· Отопительных приборов (радиаторов, конвекторов, регистров) с запорно-регулирующей арматурой;

Классификация систем теплоснабжения по способу организации систем отопления

По способу организации систем отопления в МКД системы теплоснабжения подразделяются на:

Зависимые системы теплоснабжения – системы, в которых вода нагревается и поставляется в систему отопления и ГВС напрямую, то есть в радиаторах отопления и в кранах – одна и таже.

Рис. 4. Зависимая система теплоснабжения

Независимые системы теплоснабжения – системы, в которых теплоноситель в тепловых сетях отдает тепло внутренней системе отопления многоквартирного дома через пластинчатый теплообменник.

Рис. 5. Независимая система теплоснабжения

Классификация систем теплоснабжения по способу организации ГВС (горячего водоснабжения)

В такой классификации системы теплоснабжения подразделяются на:

Закрытые системы теплоснабжения – вода на горячее водоснабжение забирается из водопровода и нагревается через теплообменник сетевой водой.

Рис. 6. Закрытая система теплоснабжения

В открытой системе теплоснабжения вода на ГВС забирается непосредственно из тепловой сети.

Рис. 7. Открытая система теплоснабжения

Правила и нормативы, применяемые в системах теплоснабжения МКД

Организация системы теплоснабжения многоквартирного здания жестко регламентируется законодательными актами и нормами СанПиН.

Так, согласно СанПиН 2.1.4.2496-09:

«Температура горячей воды в местах водоразбора независимо от применяемой системы теплоснабжения должна быть не ниже 60 °С и не выше 75 °С».

Температура горячей воды должна быть более 60 градусов Цельсия для ее дезинфекции от вирусов и бактерий, которые могут выживать при меньших показателях температуры, но погибают при значениях выше этой цифры.

С другой стороны, использование воды, нагретой выше 75 градусов – недопустимо, поскольку может привести к ожогам.

1. Система отопления должна обеспечивать нормативную температуру воздуха:

a. в жилых помещениях — не ниже +18 °С (в угловых комнатах +20 °С);

b. в районах с температурой наиболее холодной пятидневки -31 °С и ниже от +20°С (в угловых комнатах от +22°С);

c. в других помещениях, в соответствии с требованиями законодательства Российской Федерации о техническом регулировании.

2. Система отопления должна обеспечивать допустимое превышение нормативной температуры не более 4 °C;

3. Допустимое снижение нормативной температуры в ночное время суток (от 0.00 до 5.00 часов) — не более 3°C;

4. Снижение температуры воздуха в жилом помещении в дневное время (от 5.00 до 0.00 часов) не допускается.

Ремонт и обслуживание систем теплоснабжения

В зависимости от источника теплоснабжения, ремонт и обслуживание систем теплоснабжения многоквартирного здания производится по-разному.

При централизованной системе теплоснабжения ежегодно производится техническое обслуживание, в которое входят следующие мероприятия:

· Гидравлические испытания тепловых узлов, тепловой сети, системы отопления, системы ГВС;

· Промывка системы отопления;

· Ревизия оборудования систем теплопотребления;

· Диагностика, ремонт и обслуживание узла учета тепловой энергии;

· Текущий ремонт систем теплопотребления;

· Промывка теплообменного оборудования.

При местной децентрализованной системе теплоснабжения:

· Обслуживание котельного оборудования;

· Гидравлические испытания тепловых узлов, системы отопления, системы ГВС;

· Ежегодная промывка системы отопления;

· Ревизия оборудования систем теплопотребления (проверка манометров, термометров, набивка сальниковых уплотнений на задвижках);

· Текущий ремонт систем теплопотребления (в соответствии с дефектными ведомостями);

· Промывка теплообменного оборудования;

· Осмотр и ревизия теплообменного оборудования, насосного оборудования;

· Подкачка давления в расширительном баке;

· Обслуживание и ремонт газового оборудования.

При индивидуальный децентрализованной системе теплоснабжения проводится комплекс работ необходимых для поддержания в эксплуатационном состоянии оборудования системы теплоснабжения:

· Проверка на герметичность системы отопления и ГВС;

· Проверка предохранительных клапанов;

· Подкачка давления в расширительном баке;

· Мониторинг насосного оборудования.

К обязательным мероприятиям в данном случае также относится обслуживание газового оборудования.