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.

Что такое централизованная система отопления

Подавляющее большинство многоквартирных домов в нашей стране имеют централизованное отопление. Реформа жилищно-коммунального хозяйства, ежегодно растущие тарифы заставляют людей задумываться об эффективности использования тепла. Чтобы сократить эксплуатационные расходы, необходимо знать устройство системы подачи тепла.

Как устроена централизованная система отопления

Централизованное отопление – это способ подачи тепла от единого источника в жилые и производственные помещения, расположенные на большой территории.

Общая схема выглядит так:

1. Теплоноситель нагревается на отдельно расположенных объектах до требуемой температуры.
2. По трубам, проложенным в земле или открытым способом, тепло подводится к домам.
3. В тепловых узлах организован учёт потраченной энергии и распределение тепла по подъездам дома.
4. По стоякам внутридомовой разводки горячий теплоноситель подаётся в каждую квартиру и на лестничные марши.
5. Для обогрева квартир используют теплообменники, которые в обиходе называют радиаторами или батареями.

Котельная, расположенная в самом доме — это частный случай центрального отопления.

Каждая из систем может быть устроена различными способами и выполнять дополнительные функции.

Источники тепла

Теплоноситель нагревается в специально построенных для этой цели теплоэлектроцентралях (ТЭЦ), государственных районных электростанциях (ГРЭС) или котельных, обслуживающих несколько жилых районов.

Названия ТЭЦ и ГРЭС остались с советских времён, хотя собственники у них теперь частные энергетические компании.

ТЭЦ, ГРЭС и котельные различаются:

• основным предназначением и режимом функционирования;
• мощностью;
• радиусом обслуживаемой территории.

Исходя из экономической целесообразности ТЭЦ строят в населённых пунктах с численностью населения от 100 тыс. человек и развитой промышленностью. ГРЭС предназначены для малых и средних городов с небольшим потреблением электроэнергии. Котельные обогревают жилые и общественные здания, производственные объекты в радиусе не более 3 км.

Теплоэлектроцентрали спроектированы таким образом, что в холодное время года основным их назначением является нагрев воды для целей отопления. В межтопочный период станция переходит в режим производства электроэнергии.

Государственные электростанции нужны для генерации электричества. Тепло высвобождается в процессе работы турбин и направляется на цели обогрева.

Котельные исключительно греют воду для систем отопления, электричества они не вырабатывают.

Схема получения тепла

Функциональные схемы работы ТЭЦ и ГРЭС очень похожи, разница заключается в мощности и построении оборудования.

Получение электрической и тепловой энергии на ТЭЦ и ГРЭС происходит за счёт сжигания топлива. Для работы нужен уголь, мазут или природный газ.

Устройство ТЭЦ



Основными узлами ТЭЦ являются:

• топливное хозяйство — совокупность мест хранения и подготовки топлива;
• котельная в составе котла и вспомогательного оборудования;
• турбина и электротехническое оборудование;
• конденсатная установка;
• теплообменники, отбирающие тепло для централизованного отопления;
• система технического водоснабжения.

Дополнительными являются системы дымоудаления и дымоочистки, золошлакоудаления, трубопроводы.

Котельные устроены намного проще — в их составе отсутствуют турбины, конденсатные установки, другое вспомогательное оборудование.

Алгоритм работы источников тепла

ТЭЦ и ГРЭС — чрезвычайно сложные сооружения, но принцип работы по нагреву теплоносителя понять нетрудно:

1. Подготовленное топливо подается в котельную. Уголь обязательно размалывают, желательно до состояния пыли. Для сжигания в камеру сгорания насосами подаётся воздух.
2. В котельной техническая вода в котлах доводится до состояния пара, который находится под высоким давлением.
3. По трубопроводам пар подаётся на лопасти турбины, которая, вращаясь, вырабатывает электрическую энергию.
4. После турбины остывший пар поступает в теплообменник, где отдаёт тепловую энергию воде для централизованной системы теплоснабжения.
5. Остывший пар переходит в жидкую фазу, которую конденсатная установка очищает от паров и примесей.
6. Очищенная вода подаётся в котельную, где начинается новый цикл нагрева.

В режиме летнего использования, когда горячей воды требуется намного меньше, ТЭЦ переводят в режим получения электроэнергии. В этом случае пар охлаждается в градирнях до состояния воды, насосами подаётся на высоту до 12 метров и распыляется специальными установками. Излишки пара отводятся в атмосферу.

Вода попадает в бассейн, где охлаждается. Далее конденсационными установками подаётся в котельную. Процесс повторяется. Для компенсации потерь вода добавляется из внешних источников — рек или озёр.

ТЭЦ и ГРЭС, работающие на угле, обязательно оборудуют системами дымоочистки.

Конструкция теплообменников

Задача теплообменников – забрать тепло у пара, прошедшего сквозь турбину.

Устройства классифицируют по конструкции:

• кожухотрубчатые;
• секционные (элементные);
• пластинчатые.

Каждый из видов имеет множество конструкций.

Наиболее распространённым и эффективным является кожухотрубчатый вариант устройства. Пар под давлением поступает в пучок труб, который находится в герметичном корпусе. Внутрь корпуса подаётся охлажденная вода. Происходит процесс теплообмена — нагретые паром трубки подогревают воду внутри ёмкости. Насосы создают давление для движения жидкости в трубопроводах центральной системы отопления.

Особенности районных котельных

Котельные в зависимости от промежуточного теплоносителя подразделяют на паровые и водяные.

В первом случае вода доводится до состояния пара, во втором — в теплообмене участвует вода ниже 100 градусов. Вариант зависит от проекта, расстояния до объектов, других технических особенностей построения.

Пар как теплоноситель для подачи в квартиры применяют реже, его можно встретить только в старом жилом фонде.

Внутридомовое тепловое оборудование

Разводка тепла по помещениям многоквартирного дома осуществляется по одной из схем:

• однотрубная с верхним розливом;
• однотрубная с нижним розливом;
• двухтрубная с нижним розливом;
• двухтрубная с верхним розливом.

В первом случае теплоноситель под давлением поднимается по центральному стояку на верхний этаж. Далее самотёком вода, отдав часть тепла батареям, возвращается в теплоузел и далее транспортируется в сторону ТЭЦ (котельной).

Стояки проходят внутри квартир и отключить своё жильё от общей системы технически сложно, а иногда невозможно. Температуру радиаторов можно регулировать специальными термостатами, для установки которых требуются сварочные работы. В высотных зданиях для подачи теплоносителя на последний этаж в узлах теплоснабжения устанавливают дополнительные насосы, что увеличивает затраты и стоимость оказанных услуг.

Вмешательство в работу второй схемы также технически невозможно — трубы здесь также проходят внутри квартир.

Возможна замена радиаторов центральном отоплении с чугунных на биметаллические

С недавнего времени в новых домах и при реконструкции старых построек выполняют двухтрубные схемы с расположением общих коммуникаций в подъездах или технологических шахтах. В таких случаях появляется возможность отключения отдельно взятой квартиры от теплоснабжения.

Самовольно отключать отопление по любой причине российское законодательство категорически запрещает.

На установку радиаторов в многоквартирных домах есть ограничение. Давление в 5-ти этажном доме составляет от 2 до 4 Атм, а в 9-ти этажном до 7 Атм.

В летний период после проведения ремонтных работ на коммуникациях проводят опрессовку — давление поднимают до 10–12 Атм, чтобы обнаружить течи. При заполнении системы теплоносителем возможны гидроудары.

Исходя из возможных нагрузок, при замене радиаторов отказываются от полностью алюминиевых изделий, выбирая биметаллические радиаторы. Обращают внимание на гарантированные показатели давления, которое способна выдержать батарея.

Достоинства и недостатки централизованного отопления

Любому оборудованию, техническим системам и коммуникациям присущи преимущества и недостатки. Доводы «за» и «против» рассматривают в совокупности с экономической составляющей и удобством эксплуатации.

К положительным качествам централизованного отопления относят:

• Текущие расходы при центральной системе сопоставимы или ниже, чем плата за энергоносители, приобретаемые в индивидуальном порядке.
• Большинство ТЭЦ, ГРЭС, районных котельных работают на любом виде топлива, что позволяет создавать аварийные запасы для работы.
• Из теплотехнического оборудования в жилых помещениях находятся только радиаторы. Котельные установки удалены от жилых массивов, вокруг них установлены санитарные зоны, что улучшает экологию.
• Собственник не приобретает дорогостоящее оборудование (котлы).
• Отопление квартиры не зависит от подачи в дом энергоносителей и электроэнергии.
• Снижается вероятность несчастных случаев и катастроф, связанных с утечками газа.
• Нет необходимости заключать договоры и платить за обслуживание газового оборудования.
• Аварии устраняет снабжающая организация в кратчайший срок за собственные средства.

Тарифы на тепло устанавливают региональные комиссии

К недостаткам причисляют:

• потери в сетях, доставляющих тепло до дома — длина трубопровода может составлять 10 км;
• возможные расходы снабжающая организация закладывает в тарифы, поэтому оплата существенно выше, чем могла бы быть;
• ограниченную регулировку температуры в квартире, вызванную схемами построения внутридомовых сетей;
• невозможность отключения отдельной квартиры от общедомовой сети без решения суда;
• зависимость от тарифов (устанавливают региональные комиссии), повлиять на которые собственник жилья не в состоянии.

Самым важным недостатком в удобстве пользования считается невозможность обогреть дом в межтопочный период. Весной и осенью нередки резкие перепады температур, на которые ТЭЦ оперативно реагировать не может. Изменение режимов работы влечёт большие финансовые потери.

Как отапливают дома в других странах

Центральное отопление нашей стране досталось как наследие социалистической экономики. В условиях планового хозяйства и при больших ресурсах энергоносителей централизованное отопление строило и по большей части оплачивало государство.

Трубы с остывшим в домах теплоносителем по пути на ТЭЦ являлись источником тепла для тепличных хозяйств, промышленных предприятий, скотоводческих комплексов.

Массовый выпуск оборудования для индивидуального отопления планомерно начался в середине 90-х годов, до этого был дефицит даже для частных домовладений.

На планете очень мало стран с похожими климатическими условиями и соизмеримой плотностью населения. Для экономии ресурсов в большей части мира отопление децентрализованное.

Тепло в земле можно использовать для обогрева, но установки стоят дорого

В Германии, Франции, Канаде похожие на наши системы строили до 50-х годов прошлого столетия. Последовавший мировой энергетический кризис вызвал развитие систем обогрева, которые обслуживают один или несколько многоэтажных домов. Для этого строят отдельную котельную. Нет длинных коммуникаций для транспортировки горячей воды — потери сведены к минимуму.

Установки легко запустить в работу при внезапном похолодании, а в тёплые дни снизить расход энергоносителя, уменьшив температуру циркулирующей воды.

Отсутствует централизованное отопление во Франции и Великобритании — там в каждой квартире установлен отдельный бойлер с закрытой камерой сгорания, работой которого управляет хозяин квартиры.

Важную роль играет наличие и доступность в регионе энергоносителей.

В Польше и Китае много жилья отапливается углём, в Исландии — водой термальных источников. В Норвегии активно используют дешёвое электричество.

Способы снижения расходов

Возможностей снизить эксплуатационные затраты для поставщика и расходы на отопление для владельцев квартир немного:

• качественная теплоизоляция магистральных трубопроводов, особенно расположенных на поверхности;
• установка общедомовых приборов учёта потреблённой энергии, которые сравнивают температуру теплоносителя на входе и выходе — зная объём протекающей жидкости, аппаратура автоматически вычисляет потреблённые калории;
• установка индивидуальных приборов учёта в каждой квартире, что применимо только для 3 и 4 схемы рассмотренных выше.

Других вариантов повлиять на оплату не существует.

Стоит ли отказываться от централизованного отопления

Законодательство не устанавливает ограничения на изменение схемы, но и чёткой инструкции, по которой можно отказаться от отопления в многоквартирном доме, пока не существует.

Снабжающие организации напрямую заинтересованы в большем количестве клиентов, поэтому согласовывают изменения схемы отопления только по решению суда.

Норму о том, что газифицировать можно только дома высотой до 11 этажей, отменили совсем недавно.

Для суда потребуется собрать документы, некоторые из которых получить очень сложно, а иногда невозможно:

• свидетельство о праве собственности — перепланировка неприватизированных квартир исключена;
• согласие жильцов всего подъезда — можно не получать только в случае, если трубопроводы не являются собственностью всего дома;
• проект переоборудования;
• разрешение газовой службы;
• согласование проекта в МЧС или другой организации, отвечающей за пожарную безопасность объекта;
• гидротехнический расчёт специализированной организации о возможности переоборудования системы и сохранения характеристик после исключения конкретной квартиры из общего контура.

Полностью отказаться от оплаты нельзя. В квитанции останется сумма за тепло, отдаваемое стояками и лежаками трубопроводов, придётся платить взносы за отопление подъезда.

Центральное отопление, не всегда экономное, но надёжное и повсеместно используемое, при некоторых условиях и дополнительных затратах может быть заменено на индивидуальное. Перед началом обустройства личного обогрева стоит взвесить все плюсы и минусы, подсчитать затраты и возможную экономию, после чего принять окончательное решение о переоборудовании.

Читайте также:  Как сделать теплые полы от твердотопливного