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.

Как происходит подача горячей воды в многоэтажном доме: сверху или снизу?

Жильцы многоквартирных домов нередко сталкиваются с проблемами горячего водоснабжения: недостаточная температура воды в кранах; холодные батареи отопления.

Знание принципов построения системы водоснабжения позволяет понять, как решаются эти проблемы.

Как подается?

Системы подачи горячей воды подразделяются на два вида: открытые и закрытые. При открытой используется теплоноситель, поступающий из централизованной тепломагистрали в дом, далее вода распределяется по внутридомовым сетям.

Эта схема была разработана и реализована при массовой застройке еще в советский период, доказала свою эффективность, надежность. Большая часть многоэтажного жилого фонда снабжается теплоносителем по этой схеме.



При закрытой используется холодная вода магистрального водопровода. Вода поступает в автономный тепловой узел, где нагревается до нужной температуры, и закачивается в водоразборную сеть.

Основные элементы теплового узла:

• газовые или электрические котлы для индивидуального отопления;
• проточные водонагреватели;
• теплообменники, использующие горячую воду центральных магистральных сетей.
1. Горячая вода по качеству соответствует требованиям нормативной документации на питьевую воду.
2. Снижается расход централизованного теплоносителя.

Закрытые системы применяются в современном домостроении. Наибольшая эффективность этих систем проявляется при использовании крышных котельных. В этом случае не требуется подключение к теплотрассам.



Сверху или снизу организовано водоснабжение?

Магистральный водовод входит в контур жилого дома и заканчивается задвижкой. Внутридомовые сети обеспечивают горячей водой всех потребителей.

Через набор вертикальных трубопроводов (стояков) теплоноситель распределяется по этажам. Применяются два типа разводки: однотрубная и двухтрубная.

Выбор схемы зависит от планировочных решений жилого дома:

1. Вариант подачи воды «снизу» применяется при малоэтажной застройке. В высотных домах с этажностью выше девяти подача теплоносителя осуществляется «сверху». В этом случае обеспечивается достаточное давление горячей воды на верхних этажах.
2. В домах с этажностью выше восемнадцати применяется розлив «снизу», но система отопления делится на две автономные зоны. В верхней зоне за счет избыточного давления обеспечивается подача теплоносителя на последние этажи.
3. В старом жилом фонде сохранились дома, в которых нет циркуляционных стояков — «тупиковые системы». За экономию труб расплачиваются неудобствами: при слабом водоразборе вода остывает, приходиться сливать часть воды.



Элементы в системе ГВС

При кажущейся простоте внутридомовые сети — достаточно сложное инженерное сооружение. Диаметры труб внутренней разводки, количество и мощность подкачивающих насосов рассчитываются таким образом, чтобы давление воды было одинаковым на всех этажах.

Универсальная схема открытой системы водоснабжения выглядит следующим образом:



Вода из тепломагистрали проходит через водомерный узел, элеватор и поступает в нагревательные приборы. Дополнительные врезки перед элеваторным узлом обеспечивают подачу горячей воды для гигиенических и бытовых нужд.

К элементам системы также относятся:

• дополнительные насосы;
• задвижки,
• вентили;
• клапаны;
• трубопроводы.

Наиболее сложным является элеваторный узел.

Функции узла:

• регулировка параметров отопительной системы;
• при сильных морозах, когда температура магистрального теплоносителя превышает 100⁰ С, обеспечивает возможность переключения подпитки горячей водой между подачей и обраткой;
• экономит магистральный теплоноситель, поэтому водомер устанавливается на обратном трубопроводе.

Разводка ГВС в квартире

Внутриквартирная разводка служит для доставки горячей воды ко всем точкам разбора. В квартирах, как правило, делается один или два ввода горячей воды от общих стояков.

Вентили на этих вводах служат границей раздела зон ответственности, после вентилей за эксплуатацию водопровода отвечает владелец квартиры.

На практике применяются два способа разводки:

Последовательная или тройниковая схема: по периметру квартиры прокладывается основной трубопровод, к нему последовательно подключаются все потребители воды. Диаметр основной трубы должен превышать диаметры вспомогательных патрубков.

Для подсоединения сантехники и бытовых приборов применяются тройники. Такой монтаж целесообразен в малогабаритных квартирах. При большом количестве потребителей водовод становиться слишком длинным и напора воды может не хватать.
Коллекторная схема. Для квартир большей площади применима коллекторная схема. Главное отличие этого варианта — наличие коллекторной трубы, в нее поступает вода из общего стояка.

К коллектору подсоединяются сантехника и бытовые приборы. Объем коллектора должен обеспечивать одновременную работу всех потребителей.

Преимущества коллекторной схемы:

• обеспечивается одинаковое входное давление воды для всех потребителей;
• возможность демонтажа отдельного потребителя без отключения всего водопровода.

Недостатки:

• дороговизна монтажа;
• размещение коллектора требует отдельного места.

Поломки и неисправности

К характерным неисправностям ГВС относятся:

• выход из строя оборудования;
• шумы в работе системы;
• температура отопительных приборов ниже нормы;
• слабый напор горячей воды;
• температурный разброс теплоносителя по этажам дома;
• утечки в соединениях;
• коррозия трубопроводов и запорной арматуры.

Шумы, как правило, вызваны вибрацией неправильно установленных насосов, износом подшипников электродвигателей, ослаблением креплений трубопроводов, выходом из строя регулирующих вентилей.

К понижению температуры отопительных приборов приводят воздушные пробки в самих приборах, разрегулирование элеваторного узла, засоры и нарушение теплоизоляции в отопительных стояках.

Температурные требования

Параметры горячей воды в жилом доме регламентируются требованиями ГОСТ 2874-82 и нормами санитарной гигиены.

Эти требования обеспечиваются ресурсными организациями. Температура воды должна быть в пределах 60-75⁰ С.

Попытка использовать в водопроводной сети воду из отопления карается законом.

Заключение

Системы горячего водоснабжения в многоквартирных домах постоянно совершенствуются.

На смену громоздким чугунным трубопроводам приходят современные облегченные конструкции, высокопроизводительное оборудование, измерительная техника, но принципиальные схемы обеспечения горячей водой и теплом жилых домов пока неизменны.