Для чего нужен теплообменник в системе отопления

Теплообменник устройство, передающее тепло от одного источника теплоты другому, исключая при этом непосредственный контакт теплоносителей. Поэтому теоретически теплообменник можно установить в любой системе отопления, главное чтобы от этого была польза , поскольку стоимость самой системы отопления при этом возрастает прямо пропорционально нагрузке, или попросту стоимости самого устанавливаемого теплообменника с регулирующей измерительной и контрольной аппаратурой.

Главная область применения теплообменников в системе отопления это независимая система теплоснабжения. Чтобы понять, зачем нам это нужно необходимо совершить небольшой экскурс в природу имеющихся у нас в стране тепловых сетей.

Зависимая система теплоснабжения, работающая без теплообменника.

Индивидуальный тепловой пункт, спроектированный для работы в зависимой системе теплоснабжения без теплообменника

Существуют две схемы отопления или как правильно говорить теплоснабжения. Зависимая система отопления, с которой мы все хорошее знакомы, это когда котел, нагревая воду, подает ее по трубопроводам прямо в отопительные приборы – батареи отопления в квартире, минуя теплообменник. Конечно, в такой схеме есть тепловой пункт, регулирующие и измерительные приборы, иногда устанавливается погодозависимая автоматика. Только без теплообменника влиять на температуру в батареях, а значит, в целом в квартирах мы можем только в сторону уменьшения температуры.

Для котлов в котельной такая схема тоже не удобная, она требует больших насосов, котлы и трубы тепловой сети работают как гармошка, от того рвутся постоянно, а об утечках тепла и потерянных при этом потерях тепла лучше и не вспоминать. Зато на первичном этапе без установки теплообменника в системе отопления получается довольно дешево, но не эффективно, котельная не знает, сколько тепла нужно каждому, а потребитель не в силах влиять на выработку тепла для отопления, отсюда перетоп и низкая энергетическая эффективность такой системы отопления без разделительного теплообменника.

Независимая система теплоснабжения с теплообменником.

Индивидуальный тепловой пункт, спроектированный для работы в независимой системе теплоснабжения с теплообменником

Теплообменник в такой системе отопления главный прибор позволяющий экономить. Конечно, экономит не он, он только отделяет среды друг от друга, экономит автоматика. Как экономит? Вот пример независимой системы отопления – современная централизованная отопительная система, в ней имеется один главный тепловой пункт, распределяющий тепло и дополнительные теплообменники для каждого потребителя установленные уже в ИТП жилых домов.

От котельной к центральному тепловому пункту, где установлен главный теплообменник, тепло подается в жестком, фиксированном тепловом режиме – например 95 градусов на подаче и теоретически 70 градусов на обратке. В котельной не нужна автоматика и операторы, мощность насосов и диаметр труб тепловой сети могут быть гораздо меньше, утечек в контуре котлов нет по своей природе. Иногда теплообменник большой мощности устанавливают непосредственно в системе отопления котельной, тогда контур получается двойным и в котлах, из-за малого объема теплоносителя во внутреннем контуре, отсутствует накипь, котлы служат вечно.

Блочный тепловой пункт, спроектированный для работы в независимой системе теплоснабжения и горячего водоснабжения с теплообменниками

Установив теплообменник в системе отопления, потребитель получает возможность влиять на температуру в квартире, сколько нужно каждому столько и возьмет, конечно, если в квартире на батареях тоже установлены регулирующие приборы. Выгода для всех налицо.

Как подключить теплый пол к системе отопления через теплообменник.

Нужен теплообменник и для теплого пола. Если вы, например, захотите сделать теплый пол, врезав его в систему отопления без теплообменника вы оставите весь дом без тепла, тепла на полы пойдет немного, но вот вода – теплоноситель будет циркулировать только через ваш пол и не пойдет к соседям, она «лентяй» и идет по самому короткому пути.

Недостаток установки теплообменника в систему отопления только один, увеличение затрат на первоначальном этапе монтажа, но он с лихвой перекрывается всеми ее достоинствами.

Зависимую систему отопления легко модернизировать в независимую систему, путем установки дополнительного теплообменника с регулирующей аппаратурой. Правда, делать это придется одновременно во всем районе, подключенном к вашей котельной. Зато так вы сможете сэкономить до 40 процентов на оплату тепла, по сравнению с вашими сегодняшними затратами без установки такого нужного теплообменника в системе отопления.

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.

Системы отопления в многоквартирных домах

Введение

Система отопления (СО) позволяет поддерживать температуру на комфортном для проживания уровне в многоквартирных домах в зимний и межсезонный периоды.

Основные элементы системы отопления

СО – сложное инженерное решение, которое можно разбить на два основных элемента:

1. Индивидуальный тепловой пункт (ИТП). В некоторых случаях центральный тепловой пункт (ЦТП) или персональная котельная, куда уже включены все узлы ИТП.
2. Отопительные инженерные коммуникации внутри здания.

ИТП – инженерное решение, являющееся промежуточным звеном, которое отделяет теплоноситель от источника тепла и конечных потребителей внутри здания. Обеспечивает передачу тепловой энергии теплоносителя от внешнего контура – внутреннему (потребителю) через теплообменник, образуя тем самым закрытую систему отопления (в соответствии с Федеральным законом «О теплоснабжении» открытые системы отопления должны прекратить свое существование до 1 января 2022 года).

Основные рабочие узлы ИТП:

• ввод и учет тепла;
• теплообменник(и);
• насосы;
• погодозависимая автоматика;
• регулирующая арматура;
• запорная арматура;
• фильтрующие элементы;
• измерительные приборы;
• подпитка.

Пример принципиальной схемы отопления:

Задачи, которые решает ИТП:

1. Передача тепла от теплоносителя потребителю;
2. Погодозависимое регулирование температуры потребителя, путем снижения расходования теплоносителя (присутствует не везде, по большей части из-за своей дороговизны, обеспечивает комфортную температуру в помещениях в переходном периоде (осенью-весной) и снижает расходование тепловой энергии, тем самым снижая финансовые затраты конечных потребителей тепла);
3. Обеспечение циркуляции воды в системе отопления;
4. Поддержание необходимого давления в СО.

К инженерным коммуникациям относятся:

• трубная система;
• радиаторы;
• индивидуальные терморегуляторы.

Схемы

Трубные схемы СО подразделяются на:

В однотрубной системе (устаревший вариант) подача и обратка теплоносителя осуществляется по одной трубе. Поскольку при таком варианте распределение тепловой энергии неравномерно, то температура радиаторов будет падать по мере удаления их от ИТП.

В двухтрубной системе подача теплоносителя и его обратка разделены на две магистральные трубы. Благодаря чему обеспечивается равномерное распределение тепла. Данная схема используется при новом строительстве.

Принцип работы и устройство

На ТЭЦ или котельной вырабатывается при помощи турбин, либо котлов теплоноситель. По теплопроводу, с помощью сетевых насосов он подается на ввод в ИТП или ЦТП.

На вводе в ИТП/ЦТП теплоноситель замеряется по объему и температуре и поступает под давлением, пройдя предварительную фильтрацию, в теплообменник, где он передает свою энергию внутреннему контуру здания. На внутреннем контуре стоят насосы, обеспечивающие циркуляцию нагретой воды по системе дома.

На каждом этаже дома установлено балансировочные краны, которые обеспечивают равномерное распределение тепловой энергии поэтажно. От данных разводок нагретая вода поступает по одной трубе в квартиру и проходя через радиатор возвращается по второй трубе в тепловой пункт. Данный процесс постоянен.

Давление в системе отопления

Давление можно разделить на два уровня:

1. Первый – давление на вводе в здание. Оно может достигать 10 атмосфер. При проектировании нужно помнить, что тепловая сеть требует возврат теплоносителя с определенным давлением, ниже которого возвращать теплоноситель нельзя, иначе будет взыскана дополнительная плата. Иногда требуется установка дополнительных насосов на обратку, так как такой вариант дешевле, чем подбор оборудования в ИТП с минимальными гидравлическими потерями.
2. Второй – давление во внутренней системе отопления. Он зависит напрямую от этажности здания. Условно его можно привести в виде таблицы со следующими данными: