Тепло с доставкой на дом: как устроена система центрального отопления, общая схема и особенности

Центральное (или централизованное) отопление – система обеспечения теплом большого количества жилых объектов.

Она чаще всего применяется для отопления многоквартирных домой, офисных зданий, промышленных объектов.

Понять суть, устройство и принцип работы, а также разобраться в видах центральной отопительной системы, поможет эта статья.

Центральное отопление: что это такое

Структура централизованного отопления представляет собой несколько взаимосвязанных между собой элементов.

Источник тепла и теплообменник

В качестве источника тепловой энергии могут выступать ТЭЦ или котельные. Теплоэнергоцентраль нагревает теплоноситель за счёт тепловой энергии, которую вырабатывает пар от воды в паровых турбинах.

С помощью теплообменника уже нагретая вода передаёт тепло холодной воде. В котельных тепловую энергию добывают от горячей воды.

Считается, что одна ТЭЦ способна заменить несколько котельных, но и последние тоже пока остаются востребованными.

Теплосети

Представляют собой систему соединённых между собой трубопроводов для передачи тепла к жилым объектам. Сети теплоснабжения могут находиться как под землёй, так и над ней, при этом обязательно должны быть соблюдены меры теплоизоляции и в том, и в другом случае.

Потребитель тепла

Это оборудование для получения и распределения тепла по всему объекту.

В основе принципа работы центральной отопительной системы — принцип циркуляции горячей воды (или пара) по трубам подачи и обратки, которые могут быть с верхним или нижним розливом. Обе указанные трубы можно расположить в подвале дома, а можно трубу подачи воды установить на чердаке или специально оборудованном техническом этаже, а обратки — в подвале.

Когда может быть установлена схема с нижним или верхним разливом

Система труб с нижним розливом представляет собой пару стояков, соединённых с помощью перемычек. Такая система может быть установлена либо на самом верхнем этаже объекта, либо на чердаке.

Системы труб с верхним розливом устанавливается на техническом этаже.

Здесь обязательно должны быть подсоединены воздухоотводчик и специальные вентили, которые позволили бы перекрывать каждый отдельный стояк.

Этот вариант считается более усовершенствованным и востребованным при установке центрального отопления, но имеет ряд нюансов:

• По мере движения горячей воды вниз её температура снижается, а значит, на нижних этажах отапливаемого здания будет холоднее, чем на верхних. Поэтому при установке такой системы следует задуматься об увеличении количества радиаторов или площади конвекторов.
• При сбросе горячей воды из определённого стояка нужно сначала обнаружить и перекрыть этот стояк на техническом этаже, а затем также найти и выключить вентиль этого стояка в подвале, что считается довольно сложной процедурой.

Тем не менее система с верхним розливом позволяет быстро запустить отопление. Нужно всего лишь открыть задвижки и воздушник на расширительном баке. После этого тепло начнёт подаваться к объекту.

Принцип работы

Сначала жилой объект, который нужно обеспечить теплом, подключают к теплосети от котельной или ТЭЦ. Для этого в трубопроводах объекта ставят задвижки, от которых идут тепловые узлы. Затем ставят грязевики — устройства, которые будут препятствовать скоплению в трубопроводе грязи и окисей металла.

После установки задвижек и грязевиков ставят главный узел все отопительный системы — элеватор. Его функция — остужать перегретую с ТЭЦ воду до оптимальной температуры.

Дело в том, что вода, поступающая в ТЭЦ для нагрева, перегревается до слишком высокой температуры — 130-150 градусов Цельсия, а чтобы жидкость при этом не превратилась в пар, в теплосети создаётся оптимальное давление. Поэтому возникла необходимость остужать перегретую воду с помощью элеватора.

Фото 1. Так выглядит элеватор — смесительный узел для отопления дома, который работает как циркуляционный насос и смеситель.

По состоянию элеватора можно также определить уровень перепада температур в теплосети: когда это происходит, сопло элеватора изменяет диаметр.

За элеватором отопления следуют ещё одни задвижки, с помощью которых отключается и подключается отопление в жилых объектах.

Монтаж сбросов — ещё одна важная деталь установки централизованного отопления. Сбросы — это специальные вентили, предназначенные для перезапуска системы. В самую последнюю очередь устанавливаются теплосчётчики для определения количества переданного объекту тепла.

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.