Зависимая и независимая система отопления — различия схем, плюсы и минусы

При обустройстве теплообеспечения дома используется зависимая и независимая система отопления. Их отличие заключается в разных схемах подключения к теплотрассе.

Зависимая схема теплоснабжения

Если представить элеваторный узел жилого здания (как он выглядит можно посмотреть на фото), то он устроен следующим образом:

• от теплотрассы элеватор отделяют входные задвижки;
• за ними в месте подачи и обратки располагаются вентиля или задвижки. Через них с подающего или обратного трубопроводов подключают горячее водоснабжение. Нередко в современных элеваторах встречается по две врезки на линии подачи и обратке, которые разделяет подпорная шайба. Их назначение заключается в обеспечении постоянной циркуляции горячей воды;
• после врезки элементов для обеспечения ГВС находится сопло с камерой, где производится смешивание. Поток более горячей жидкости, поступающей из прямого трубопровода под высоким давлением, подогревает часть воды в обратке и направляется на повторную циркуляцию;
• домовые задвижки перекрывают отопительную систему здания – зимой они открыты, а в теплое время года закрыты.

Зависимая и независимая система отопления отличаются тем, что в первом варианте вода поступает в системы ГВС и теплоснабжения непосредственно из теплотрассы.

Независимая схема теплоснабжения

Независимая схема отопления выглядит так:

• из подающего трубопровода жидкость поступает в обратную линию, одновременно отдавая тепловую энергию теплообменнику. Вода в данном случае не используется для ГВС и обогрева помещений;
• в этот же теплообменник, но в его другой контур поступает вода для питья из водопровода. После нагрева она подается в отопительную систему и для использования в быту.

Так выглядит независимое присоединение системы отопления.

Зависимая и независимая система отопления — сравнение

Преимущество зависимой схемы присоединения отопления в том, что стоимость ее реализации недорогая. Дело в том, что при небольшой площади дома элеваторный узел системы отопления для него можно смонтировать самостоятельно, используя для этого обычную запорную арматуру. Дороже всего обойдется изготовление сопла, от его диаметра зависит тепловая мощность элеватора.

Достоинства, которые имеет независимая схема теплоснабжения:

• она позволяет более гибко регулировать температуру теплоносителя для отопления. Для этого достаточно будет уменьшить поступление теплоносителя через теплообменник и в результате температура воздуха в доме понизится. Можно также прижать задвижки в элеваторном узле и тем самым убрать перепад. Подобная схема элеваторного узла отопления позволит избежать многих проблем. Но для данных элементов подобная ситуация считается нештатной, поскольку возможно падение щечек и остановка циркуляции. Если система независимая, производительность регулируется просто – при помощи циркуляционного насоса;
• экономичность является следствием наличия гибкой настройки отопления в зависимости от нужд жильцов. В зависимой системе этот показатель находится на уровне не более 40%;
• независимая система теплоснабжения позволяет использовать в качестве теплоносителя воду, очищенную от примесей, или незамерзающие жидкости (подробнее: «Незамерзающая жидкость для систем отопления — делаем правильный выбор»). Нагреть питьевую воду для ГВС не трудно. В свою очередь при наличии зависимой системы потребители вынуждены применять воду с большими загрязнениями – песком, окалиной и минеральными солями.

Зависимость от электроснабжения

Энергонезависимая система отопления означает, что отопительное оборудование может работать при отсутствии электричества. Некоторые виды нагревательных котлов и теплообеспечивающих конструкций не могут работать без электроэнергии, а другие способны функционировать без нее.

Котлы, работающие на твердом топливе

Теплогенератор, представляющий собой котел (стальной или чугунный), имеющий водную рубашку в топке и механическую регулировку поддувала при помощи термостата, является полностью энергонезависимым устройством. Правда, у данной конструкции существует серьезный недостаток, который заключается в том, что требуется постоянная дозагрузка твердого топлива.

Сделать независимое отопление частного дома, то есть без привлечения людей, помогают несколько технических решений:

1. Установка бункера и транспортной ленты. По мере того, как прогорает топливо, будут подаваться новые порции пеллет или опилок. Но для работы транспортера необходимо наличие электричества.
2. Использование пиролизного котла, в котором процесс горения разделяется на два этапа. Первый из них заключается в пиролизе дров при ограниченной подаче кислорода, а второй – в сжигании полученного газа. Наверху находится камера пиролиза, а под ней располагается отсек, где газ сгорает. При этом, чтобы продукты сгорания двигались против направления естественной тяги, необходим электрический вентилятор.
3. Котел верхнего горения может функционировать на одной закладке угля около пяти суток, поскольку тлеет лишь верхний его слой. Воздух к топливу подают сверху вниз, а золу уносит горячий поток продуктов сгорания. Но для обеспечения циркуляции воздуха потребуется электрический вентилятор.

Газовые котлы

Чтобы заработал энергонезависимый газовый котел, пользуются ручным розжигом при помощи пьезоэлемента и регулировкой пламени горелки механическим термостатом (прочитайте также: «Чем хорош энергонезависимый газовый котел отопления – виды, особенности, правила установки»). Когда основная горелка при высокой температуре теплоносителя гаснет, в рабочем состоянии остается пилотная.

Приборы, оснащенные электронным розжигом, в случае простоя приостанавливают подачу газа полностью. После того, как теплоноситель остывает ниже критической отметки, нагрев возобновляется, но прежде разряд должен поджечь основную горелку. Воздух к горелке подается наддувным вентилятором, приводимым в движение электричеством.

Какая схема теплоснабжения лучше

Имеется еще один недостаток у газовых энергонезависимых отопительных котлов – у них отсутствует возможность контролировать погоду и управлять агрегатом по внешнему термостату, который определяет температурный режим, например, в самой удаленной комнате. Соответственно, отсутствует возможность программировать температуру на длительный период, например, на две недели.

Когда нужно сделать выбор, какая лучше зависимая и независимая система отопления, следует отметить, что первая из них на сегодняшний день стала невостребованной.

Одновременно надо сказать, что в современном строительстве применяется исключительно независимая схема присоединения системы отопления, несмотря на значительные финансовые расходы. Сейчас повсеместно переходят на независимое теплоснабжение. В ряде случаев задействуют комбинированную схему подсоединения теплового пункта, используя зависимую и независимую системы.

О видах систем отопления подробно на видео:

Схемы теплового пункта системы отопления

Зависимая схема с двухходовым клапаном и насосами в подающем трубопроводе

Зависимая схема подключения теплового пункта системы отопления к тепловой сети с двухходовым клапаном регулятора теплового потока и циркуляционно-смесительными насосами в подающем трубопроводе системы отопления.

Схему применяют если:

1 Расчётный температурный график источника тепла превышает расчётный температурный график системы отопления (например, на вводе тепловой сети 120/70, а в системе отопления необходимо поддерживать 95/70).

2 Рабочее давление в обратном трубопроводе тепловой сети и статическое давление в тепловой сети — превышают статическое давление системы отопления, как минимум, на 5м.вод.ст.. Статическое давление системы отопления равняется высоте водяного столба в метрах от отметки расположения теплового пункта до отметки верхней точки системы отопления. Конвертер величин давлений в м.вод.ст. из исходных данных выданных теплоснабжающей организацией указанных в других единицах измерения (бар, МПа или кгс/м&sup2);.

3 Давление в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети, а также статическое давление в тепловых сетях не превышают максимально допустимого давления для системы отопления определяемого пределом прочности наиболее слабого её элемента (радиаторы, трубы).

4 В тепловом пункте необходимо реализовать автоматическое качественное управление температурой теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха и/или по суточному, недельному графику работы системы.

Описание схемы теплового пункта и принцип её работы:

Управляет работой теплового пункта программируемый контроллер, к которому подключены: датчик температуры наружного воздуха, датчик температуры теплоносителя поступающего в систему отопления и двухходовой регулирующий клапан (РК) с элктроприводом.

В контроллер вносят температурный график системы отопления отображающий зависимость температуры воды поступающей в систему от температуры наружного воздуха, дня недели и времени суток. Контроллер замеряет температуру наружного воздуха, определяет необходимую температуру воды на входе в систему отопления и сравнивает её с температурой замеренной датчиком t11, при отклонении — посылает закрывающий или открывающий сигнал регулирующему клапану на подающем трубопроводе тепловой сети.

Регулирующий клапан может как полностью открыть подачу теплоносителя, так и полностью закрыть подающий трубопровод. Подмес воды из обрата не прекращается даже при полном открытии регулирующего клапана так как вода приходящая из тепловой сети условно «перегрета», то есть с температурой превышающей необходимую температуру для системы отопления. В режиме полного перекрытия подающего трубопровода весь теплоноситель поступающий в систему отопления будет отбираться через перемычку из обратного трубопровода.

Независимо от степени закрытия регулирующего клапана объём воды, поступающий в систему отопления, стабилен и определяется характеристикой циркуляционного насоса, изменяются только пропорции двух потоков воды в смеси — потока отбираемого из обратного трубопровода и потока из подающего.

При выходе из строя рабочего насоса циркуляция воды в системе остановится, поэтому в схеме предусмотрено два насоса – рабочий и резервный (Н1 и H2).

Насосы к электрической сети подключаются через щит управления в котором предусмотрены следующие уровни защиты:

• Защита от сухого хода
• Защита от перекоса фазных напряжений
• Защита от обрыва фаз и коротких замыканий
• Тепловая защита от повышенных токовых нагрузок
• Автоматическое включение резервного насоса при выходе из строя рабочего

На вводе тепловой сети установлен регулятор перепада давления (РД) который стабилизирует перепад давлений, ограничивает максимальный расход теплоносителя отбираемого из тепловой сети и создаёт режим работы регулирующего клапана при котором перемещение штока плавно изменяет расход проходящей через него воды.

Для ограничения максимального расхода на регуляторе настраивают перепад давлений равный потере напора на регулирующем клапане в полностью открытом положении при прохождении максимального расхода теплоносителя.

Для настройки рабочей точки насоса в тепловом пункте предусмотрен ручной балансировочный клапан, который допускается не устанавливать если насосы оборудованы регулятором частоты вращения.

Кроме нового строительства данная схема применяется при реконструкции ИТП с заменой элеваторных узлов.

Особенности схемы

В рабочем режиме давление в обратном трубопроводе системы отопления равняется давлению в обратном трубопроводе тепловой сети на вводе, а давление в точке смешения потоков несколько ниже давления в обратном трубопроводе тепловой сети.

Даже при полном открытии регулирующего клапана на подающем трубопроводе к потоку поступающему в систему отопления будет подмешивать остывшая вода из обратного трубопровода.

Зависимая схема с двухходовым клапаном, насосами в подающем трубопроводе и регулятором подпора

Применяется в случаях когда статическое или рабочее давление в обратном трубопроводе тепловой сети, ниже чем статическое давление системы отопления + 5м.вод.ст.

Регулятор подпора устанавливают для защиты систем отопления от частичного или полного опорожнения.

Зависимая схема с двухходовым клапаном и насосами в обратном трубопроводе

Зависимая схема подключения ИТП системы отопления с автоматическим погодозависимым регулированием на базе программируемого контроллера с двухходовым клапаном и циркуляционно-смесительными насосами в обратном трубопроводе.

Схему применяют если:

1 Расчётный температурный график источника тепла превышает расчётный температурный график системы отопления.

2 Рабочее давление в обратном трубопроводе тепловой сети и статическое давление в тепловой сети — превышают статическое давление системы отопления, как минимум, на значение равное максимальному напору насоса + 5м.вод.ст..

3 Давление в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети, а также статическое давление в тепловых сетях не превышают максимально допустимого давления для системы отопления определяемого пределом прочности наиболее слабого её элемента (радиаторы, трубы).

4 В тепловом пункте необходимо реализовать автоматическое качественное управление температурой теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха и/или по суточному, недельному графику работы системы.

5 Температура в подающем трубопроводе системы отопления в рабочем режиме может превышать допустимую температуру для циркуляционного насоса.

Особенности схемы

Давление в обратном трубопроводе системы отопления всегда будет меньше давления в обратном трубопроводе тепловой сети на вводе в здание на величину напора насоса в рабочей точке.

Давление в подающем трубопроводе системы отопления будет несколько ниже давления в обратном трубопроводе тепловой сети.

Зависимая схема с трёхходовым клапаном и циркуляционными насосами

Зависимая схема подключения теплового пункта системы отопления к источнику тепла с трёхходовым клапаном регулятора теплового потока и циркуляционно-смесительными насосами в подающем трубопроводе системы отопления.

Данную схему в ИТП применяют при соблюдении условий:

1 Температурный график работы источника тепла (котельной) превышает либо равен температурному графику системы отопления. Тепловой пункт подключённый по данной принципиальной схеме может работать как с подмесом к подаче потока из обратного трубопровода, так и без него, то есть пустить теплоноситель из подающего трубопровода тепловой сети напрямую в систему отопления.

Например расчётный температурный график системы отопления 90/70°C, равен температурному графику источника, но источник независимо от внешних факторов всё время работает с температурой на выходе 90°C, а для системы отопления подавать теплоноситель с температурой в 90°C нужно лишь при расчётной температуре наружного воздуха (для Киева -22°C). Таким образом в тепловом пункте к воде, поступающей от источника будет подмешиваться остывший теплоноситель из обратного трубопровода пока температура наружного воздуха не опустится до расчётного значения.

2 Подключение теплового пункта выполнено к безнапорному коллектору, гидравлической стрелке или теплотрассе с разницей давлений между подающим и обратным трубопроводом не более 3м.вод.ст..

3 Давление в обратном трубопроводе источника тепла в статическом и динамическом режимах превышает как минимум на 5м.вод.ст высоту от места подключения теплового пункта до верхней точки системы отопления (статику здания).

4 Давление в подающем и обратном трубопроводе источника тепла, а также статическое давление в тепловых сетях не превышают максимально допустимого давления для системы отопления здания подключённой к данному ИТП.

5 Схема подключения теплового пункта должна обеспечивать автоматическое качественное регулирование системой отопления по температурному или временному графику.

Описание работы схемы ИТП с трёхходовым клапаном

Принцип работы данной схемы схож с работой первой схемы за исключением того, что трёхходовым клапаном может быть полностью перекрыт отбор из обратного трубопровода, при котором весь теплоноситель, поступающий от источника тепла без подмеса будет подан в систему отопления.

В случае полного перекрытия подающего трубопровода источника тепла, как и в первой схеме, в систему отопления будет подаваться только вышедший из неё теплоноситель, отбираемый из обрата.

Зависимая схема с трёхходовым клапаном, циркуляционными насосами и регулятором перепада давления.

Применяется при перепаде давления в месте подключения ИТП к тепловой сети превышающем 3м.вод.ст.. Регулятор перепада давления в данном случае подбирается для дросселирования и стабилизации располагаемого напора на вводе.

Независимая схема индивидуального теплового пункта

Независимая схема подключения теплового пункта с двухходовым клапаном регулятора перепада давления, циркуляционными насосами, закрытым расширительным баком и автоматизированной линией подпитки.

Независимую схему подключеня ИТП применяют при:

1 Статическое давление и/или давление в подающем и/или обратном трубопроводе тепловой сети превышают допустимое давление в системе отопления.

2 Температурный график источника тепла превышает температурный график системы отопления. Например, температурный график источника тепла 110/70, а у подключаемой по независимой схеме системы отопления 90/70.

3 В отапливаемом здании 12 или более этажей (согласно ДБН В. 2.5-67:2013).

4 Располагаемый напор на вводе тепловой сети превышает 4 м.вод.ст. (из условия преодоления гидравлического сопротивления теплообменника и регулирующей арматуры).

5 Независимая схема подключения регламентируется техническими условиями теплоснабжающей организации или техническим заданием заказчика.

Принцип работы теплового пункта подключенного по независимой схеме

Горячий теплоноситель поступающий от источника тепла попадает в пластинчатый теплообменник где остывая нагревает воду циркулирующую в системе отопления.

Применение пластинчатого теплообменника позволяет защитить систему отопления от изменений гидравлического режима источника тепла / тепловой сети, то есть сделать её независимой.

В отличие от зависимых схем, в которых вода отобранная из подающего трубопровода тепловой сети поступает в систему отопления, при независимом подключении теплового пункта вода из наружных сетей попадает в с систему едино разово при заполнении и в незначительных количествах во время подпитки компенсирующей утечки теплоносителя в системе. Независимое подключение системы отопления сокращает влияние на трубопроводы и элементы системы отопления не осевших в сетчатых фильтрах взвешенных частиц присутствующих в теплоносителе отобранном из наружных сетей.

Управляет тепловым пунктом электронный контроллер, снабжённый датчиком температуры наружного воздуха, и датчиком температуры теплоносителя поступающего в систему отопления. К контролеру также подключён электропривод регулирующего клапана установленного на подающем трубопроводе источника тепла.

Контроллеру задана зависимость температуры воды поступающей в систему отопления от температуры наружного воздуха, соответствие которой он с определённой периодичностью проверяет. Если по результатам опроса датчиков контроллер выяснил, что теплоноситель поступает в систему отопления с недостаточной температурой, — он посылает открывающий сигнал регулирующему клапану на подающем трубопроводе тепловой сети, при превышении температуры над заданной, контроллер прикрывает клапан вплоть до полного перекрытия подачи.

Ограничение расхода теплоносителя выполнено на базе регулятора перепада давления, так же как и в первой схеме (см. выше).

Циркуляцию теплоносителя в системе отопления создают два бесшумных насоса, один из которых резервный. Пара циркуляционных насосов оборудована щитом автоматизации с перечнем функций описанных в описании первой схемы.

Вода при нагреве увеличивает свой объём, а при охлаждении, соответственно, уменьшает. Так как вода – жидкость практически несжимаемая, то при её нагреве в замкнутом контуре системы отопления резко повысится давление, что приведёт к разрушению наиболее слабого элемента системы отопления.

Чтобы исключить разрушающее действие нагреваемой воды в замкнутом контуре системы отопления, в него добавляют расширительный бак (БР) рассчитанный на приём прироста объёма нагреваемой жидкости. Полость расширительного бака разделена на две части эластичной мембраной способной растягиваться принимая внутрь полости весь прирост объёма нагреваемой воды и сжиматься во время снижения температуры воды в системе отопления – вытесняя обратно в систему полученный ранее объём воды.

На случай защиты системы отопления от аварийного повышения давления в ней, предусматривают установку предохранительных клапанов (ПК) в количестве не менее двух, один из которых резервный.

Подпитка системы отопления осуществляется регулятором давления (РД) в автоматическом режиме, как только давление в нагреваемом контуре опустится ниже давления настройки регулятора.

Независимая схема ИТП с блоком подпиточных насосов

Схему применяют если давление в подающем трубопроводе на вводе от источника тепла ниже статического давления системы отопления. Схема не обязательна, но рекомендуется к применению если давление в обратном трубопроводе тепловой сети, либо статическое давление источника тепла ниже статического давления системы отопления.