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.

Система центрального отопления многоквартирного дома и схема в квартире

Большая часть жилищного фонда отапливается за счет централизованных сетей. Центральное отопление остается востребованным и эффективным, несмотря на активное внедрение и использование альтернативных источников обогрева дома. Централизованные сети чаще всего применяются в многоквартирных домах. Бесперебойная работа и эффективность централизованного обогрева дома зависит от качественной сборки и исправности всех составляющих элементов.

Структурные элементы систем центрального отопления

Главное отличие централизованного отопления в том, что выработка тепла происходит за пределами отапливаемых построек. Доставка теплоносителя осуществляется по магистральным трубопроводам. Это сложная разветвленная инженерная система, которая обеспечивает тепловой энергией множество объектов и рассредоточена на большой площади.



Главными элементами системы являются:

1. Источником теплоэнергии выступают теплоэнергоцентрали или крупные котельные. Здесь теплоноситель подогревается за счет использования определенного источника энергии. В котельных сразу нагревается вода, которая и является теплоносителем. А в ТЭЦ вода разогревается до парообразного состояния. Потом этот пар подается в турбины для выработки электроэнергии, и только после этого отработанный пар подогревает теплоноситель.

Важно! Одна ТЭЦ стоит нескольких котельных. Таким образом, можно освободить больше площади, уменьшить строительные расходы и улучшить экологию.

1. Разветвленная система трубопроводов называется теплосетями. Они предназначены для транспортировки теплоносителя на объект. Теплосети состоят из двух трубопроводов – подачи и обратки. Тепловые магистрали делают из труб диаметром 1-1,4 м, которые хорошо утепляются и прокладываются под землей или над ней. Для обеспечения маневренности и надежности работы теплосетей может использоваться несколько источников теплоэнергии, соединенных резервными магистралями.
2. Потребителем тепла является отопительное оборудование (радиаторы), которое установлено внутри отапливаемого дома.

Классификация централизованного отопления

Существует множество схем отопления многоквартирного дома, централизованное отопление в свою очередь классифицируется по нескольким признакам.

В зависимости от особенностей потребления теплоэнергии

По типу потребления теплоэнергии сети делятся на такие разновидности:

• круглогодичные, они обеспечиваются теплом постоянно;
• сезонные, они функционируют только в холодное время года.

По типу теплоносителя



В качестве теплоносителя в системах централизованного обогрева построек могут использовать:

• Воду. Этот вариант применяется чаще всего. Водяное отопление в квартире отличается простотой эксплуатации. Жидкий теплоноситель можно транспортировать на дальние расстояния с сохранением всех его характеристик. Кроме этого, температуру воды можно регулировать в котельной или ТЭЦ. Преимуществом являются и высокие санитарно-гигиенические качества жидкости.
• Воздух. С использованием воздушных систем здание можно не только отапливать, но и вентилировать. Главный недостаток воздушной схемы в ее высокой стоимости, поэтому она не пользуется популярностью.
• Пар. Эта разновидность самая экономичная, потому что реализуется с использованием труб малого диаметра. Эксплуатировать такие сети намного проще из-за низкого гидростатического давления. Паровые схемы чаще используются на промышленных предприятиях.

По способу подключения к системе теплоснабжения

Также существуют различные виды систем отопления многоквартирного дома в зависимости от способа их подсоединения к теплоснабжающей магистрали.

Они бывают двух видов:

1. Зависимые. В таких сетях подогретый тепловой носитель поставляется по сетям непосредственно к потребителям тепловой энергии.
2. В независимых схемах вода или водяной пар, который циркулирует по сетям, подогревает в теплообменнике тепловой носитель, который в свою очередь поставляется потребителю.

В зависимости от особенностей присоединения горячего водоснабжения

Кроме этого, отопление в многоквартирном доме классифицируется по типу подключения сетей горячего водоснабжения. Оно бывает открытого и закрытого типа. В первом случае горячая вода поступает в водопровод непосредственно из тепловой сети. При закрытой схеме забор воды происходит из общего водопровода. После этого она подогревается в сетевом теплообменнике ТЭЦ.

Устройство и принцип работы централизованного отопления многоквартирного дома



Теперь разберемся в устройстве отопления в многоквартирном доме. Поскольку каждое здание подключается к общей теплосети, на трубопроводах подачи в дом устанавливаются задвижки. От одной подающей трубы может питаться 1-2 тепловых узла. После задвижек следуют грязевики. В них оседают различные примеси и соли металлов, образующиеся в трубопроводе при контакте с нагретой водой. Грязевики продлевают срок службы отопительных сетей.

После них идет врезка труб горячего водоснабжения. Одна труба установлена на подающем трубопроводе, а другая – на трубе с обраткой. Поскольку температура теплоносителя в трубах подачи может доходить до 130°С, в холодное время года горячая вода берется из обратки, где теплоноситель не горячее 70 градусов. В теплый сезон ГВС переключается на забор с труб подачи.

После врезки ГВС следует главный элемент системы – элеваторный узел. Здесь перегретый теплоноситель охлаждается до требуемой температуры. Узел состоит из стального корпуса с соплом внутри, которое предназначено для подачи воды, идущей с ТЭЦ, с меньшим давлением, но более высокой скоростью. Это способствует подсосу теплоносителя из обратки. За счет смешивания горячей и охлажденной воды достигается оптимальная температура жидкости.

Важно! Для регулировки температуры теплоносителя и степени нагрева батарей изменяют диаметр элеваторного сопла.

После элеватора следуют задвижки, которые отвечают за отключение отдельных подъездов или всей постройки от системы отопления. Летом эти задвижки закрыты, а в отопительный сезон их открывают. За задвижками устанавливаются спускные краны. Они предназначены для слива теплоносителя из сетей дома или для их заполнения водой после ремонта. Иногда этот вентиль соединяется с сетями холодного водоснабжения. На входе в дом или отдельные подъезды обязательно устанавливается тепловой счетчик.

Розливы и стояки

В многоквартирных домах чаще используется однотрубная разводка с верхней или нижней подачей теплоносителя в отопительные приборы. Трубопроводы подачи и обратки могут разводиться в подвале либо подающие трубы монтируют на чердаке (техэтаже), а обратка прокладывается в подвале.



Вертикальные стояки бывают следующих типов:

• с встречным движением теплового носителя снизу вверх;
• с попутным током теплоносителя;
• вода движется сверху вниз.

При реализации схемы с нижней подачей пары стояков соединяются перемычками. Эти перемычки устанавливаются в квартирах на верхнем этаже или на чердаке. В самой верхней точке соединяющей перемычки устанавливается воздухоотводчик, например, кран Маевского. Главный минус такого варианта в завоздушивании системы после каждого слива носителя. Поэтому приходится спускать воздух на каждой перемычке.

При верхней подаче на техэтаже дома монтируется расширительный бак с воздухоотводчиком, а также вентили для отключения каждого стояка. Если при прокладке разводки обеспечить правильный уклон, то теплоноситель можно быстро сливать.

Однако такая схема имеет насколько нюансов:

1. Когда вода движется вниз, температура отдельных приборов постепенно уменьшается. Для компенсации теплопотерь увеличивают количество секций на нижних этажах либо применяют конвекторы большей площади.
2. При запуске системы нужно на короткое время открывать воздухоотводчик на расширительном баке.
3. Для слива теплоносителя с определенного стояка нужно перекрыть этот стояк на техэтаже, а потом перекрыть соответствующий вентиль в подвальном помещении. Только после этого можно сливать воду.

Плюсы и минусы централизованного отопления

Централизованная система отопления многоквартирного дома имеет следующие преимущества:

• Можно использовать недорогие виды топлива для подогрева теплового носителя.
• Контролирующие службы постоянно проверяют техническое состояние и работоспособность сетей, чем обеспечивают их надежность и долговечность.
• Простая эксплуатация и использование оборудования, которое не вредит экологии.

Недостаток централизованного отопления заключается в том, что оно работает строго по расписанию, поэтому включать и отключать обогрев дом по своему усмотрению не получится. Температуру нагрева отопительных приборов нельзя регулировать в каждой квартире отдельно.

Перепады давления и гидроудары также являются недостатком централизованного обогрева дома. В процессе транспортировки теплоносителя по магистральным сетям и разводке в доме происходят значительные теплопотери. Существенные расходы на покупку оборудования и его установку также считаются недостатками.

Читайте также:  Чем заливать электрические теплые полы