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.

Схема подключения отопления в квартире: какую выбрать



Из этой статьи вы узнаете:

1. Какие схемы отопления используются в квартире
2. Чем однотрубные схемы отопления в квартире отличаются от двухтрубных
3. Какие существуют схемы подключения радиаторов отопления в квартире

   Сегодня многие владельцы квартир предпочитают автономное отопление. Данная отопительная система выгоднее и эффективнее централизованной. Принцип работы автономного оборудования следующий: вода, поступающая в батареи, нагревается с помощью газового котла. Какие схемы подключения отопления в квартире используются на практике? Об этом вы узнаете из нашей статьи.

   Распространенные схемы отопления в квартире

   

   Чтобы определить, какой способ отопления подобрать для вашей квартиры, нужно знать отличительные особенности разных отопительных систем. Проект системы отопления в каждом случае будет свой. Чаще всего используются следующие схемы отопления:

   1. Коллекторная схема подключения батарей отопления в квартире. Нагретая вода поступает в батареи из распределительного коллектора. В данном случае можно регулировать температуру каждого радиатора. Если какой-то нагревательный элемент выйдет из строя, его легко заменить. Для этого не потребуется останавливать работу всей отопительной системы. Минусы данной схемы: придется устанавливать коллектор; для этой схемы разводки понадобится большое количество труб.
   2. Двухтрубная схема отопления. Можно контролировать нагревание каждой батареи. Система независимая, каждый радиатор отключается. Двухтрубная система отопления устроена основана на том, что к каждой из батарей подключены две трубы. Для подачи горячей воды используется одна труба, а для обратки другая.
   3. При однотрубной схеме подключения отопления радиаторы в квартире устанавливаются последовательно. Сначала теплоноситель поступает в первую батарею, затем во вторую, третью и так далее. Первый радиатор самый горячий. Температура последней батареи будет ниже всех в цепи. Недостаток данной схемы: нельзя регулировать нагрев отдельного радиатора. Плюс: низкая цена, так как труб требуется не много.

   

   Оборудование, которое понадобится для каждой схемы подключения отопления в квартире:

   • газовый котел;
   • металлопластиковые или пропиленовые трубы;
   • головки термостатические;
   • обратный клапан;
   • клапан термостатический;
   • кран шаровой для воды;
   • батареи;
   • бак расширительный объемом 18 л;
   • группа безопасности;
   • прямоточный кран для радиаторов;
   • кран Маевского;
   • шаровые краны;
   • заглушки или футорки;
   • насос циркуляционный.

   Диаметр полипропиленовых труб для подачи и циркуляции горячей воды в системе должен быть 32 мм. Размер поперечного сечения труб, которые отходят от основной магистрали к радиаторам, может быть 20 мм. Профессионалы советуют в схеме отопления квартиры использовать не только трубы, но и краны из пропилена. Срок службы пропиленовых деталей выше, чем у металлических.

   Как устроена однотрубная схема отопления квартиры

   

   Рассмотрим однотрубную схему подключения отопления в квартире. При этой разводке теплоноситель поступает в батарею и выводится с помощью одной трубы. Радиаторы соединены последовательно, в соответствии с направлением движения жидкости. Температура воды на входе в каждой последующей батарее отопления будет ниже, чем в предыдущей. То есть происходит постепенное снижение отдачи тепла в сети.

   Раньше подобные схемы широко использовались, но сегодня они остаются лишь в частных домах, многоэтажных зданиях старого жилого фонда и автономных системах водяного обогрева. Принцип работы однотрубной системы отопления основан на естественной циркуляции горячей воды. Основной недостаток однотрубной схемы: невозможно регулировать отдачу тепла каждого отдельно взятого радиатора.

   Рекомендуемые статьи по данной теме:

   Частично устранить несовершенство данной системы помогает использование байпасного соединения подачи тепла и обратки. Но даже в этом случае последняя батарея в стояке остается практически холодной по сравнению с первой.

   В многоэтажных зданиях обычно применяется однотрубная схема отопления квартиры вертикального типа.

   В многоэтажных домах использовать данную систему удобнее, владельцам жилья при этом удастся сэкономить на отоплении. Однотрубная схема отопления представляет собой вертикально расположенные стояки, которые проходят по всем этажам строения. Расчет количества тепла, которые отдают батареи, производится на стадии проектирования здания.

   В новых зданиях однотрубная схема отопления практически не используется, так как невозможно регулировать температуру нагрева радиаторов. Не всех потребителей тепла, подсоединенных к одной ветке отопления, подобная отопительная система устраивает. Жильцам верхних этажей слишком жарко, а в квартирах, расположенных на нижних этажах холодно.

   Однотрубную схему отопления квартиры можно использовать в частных жилых домах. Это отопительная система гравитационного типа. Циркуляция теплоносителя происходит из-за разницы в плотности горячей и холодной воды. Основное достоинство однотрубной гравитационной схемы отопления – независимость от внешнего источника энергии. Система нормально функционирует при перебоях с электричеством, потому что для нее не нужен насос.

   Минус однотрубной схемы в том, что температура теплоносителя, циркулирующего по радиаторам, неравномерная. Ближайшие приборы отопления в стояке будут горячими, а отдаленные чуть теплыми. Чем дальше от источника тепла, тем ниже температура батарей. Но так как в гравитационных отопительных системах используются трубы большого диаметра, теплоемкость у них достаточно высокая.

   Двухтрубная схема отопления квартиры: варианты разводки

   Двухтрубная схема отопления квартиры отличается тем, что вода, переносящая тепло, подводится к батареям и выводится с помощью двух водопроводных труб.

   Существует несколько видов двухтрубных разводок: стандартная (классическая), веерная, попутная и лучевая.

   • Классическая модель отопления

   

   При стандартной схеме отопления квартиры подача нагретой воды осуществляется в одном направлении, затем теплоноситель движется в противоположную сторону. В современных многоэтажных зданиях чаще используется классическая система отопления, которая считается наиболее эффективной. В этом случае тепло распространяется по всем батареям в равной мере, без перерасхода. Можно регулировать температуру отопительного прибора в каждой комнате. Процесс может быть автоматизирован посредством подключения специальных клапанов, на которые устанавливаются термоголовки.

   • «Петля Тихельмана» (попутная схема подключения отопления в квартире)

   

   Это вариант классической разводки, который отличается от стандартной схемы. Направление движения теплоносителя в подающем и в отводящем трубопроводе одинаковое. Эта отопительная система подходит для помещений, где большие расстояния от котла до обогреваемых комнат. Применение попутной схемы дает возможность уменьшения гидравлического сопротивления. Теплоноситель равномерно распределяется по всем батареям.

   • Лучевая или веерная система

   

   Сегодня в многоэтажных домах применяется веерная схема подключения отопления. Каждая квартира обогревается индивидуально. Жильцы устанавливают счетчики, учитывающие расход тепла. Подобная отопительная схема может использоваться в частных домах, если сделать разводку труб на каждом этаже. Для этого понадобятся: индивидуальный трубопровод и коллектор, имеющий выход ко всем квартирам. Потребуется установка счетчиков, учитывающих количество потребленного тепла. Каждый хозяин будет платить конкретную сумму согласно прибору учета.

   Лучевой способ позволяет распределять трубопроводы по этажам таким образом, чтобы можно было веерно подключать радиаторы к единому коллектору. От него к каждой батарее подсоединяется подающая и отводящая трубы. С помощью веерной схемы отопления квартиры возможно равномерное распределение горячей воды по радиаторам. Потери тепла будут минимальными.

   Важно: при лучевой схеме необходимо выполнять разводку трубопровода целыми элементами (трубы не должны иметь развилок или обрывов). Если используются изделия из меди или полимеров, лучше применять стяжку из бетона. Тогда трубопровод при эксплуатации не разорвет. Трубы не будут подтекать в местах стыков.

   Схемы подключения радиаторов отопления в квартире

   Существует несколько методов подсоединения устройств отопления. Рассмотрим некоторые из них:

   Подключение радиатора с торца

   

   При одностороннем подсоединении подающий и отводящий трубопровод подключаются с одного бока радиатора. Высокая эффективность торцевого способа проверена временем. Этот метод позволяет достичь максимальной теплоотдачи радиатора. Теплоноситель подается в верхнюю части батареи, а отводится внизу. Применяя специальные приспособления, можно использовать другую схему подключения отопления в квартире, когда подача и обратка находятся в нижней части конвектора. Выглядеть радиатор будет эстетичнее, так как исчезнут лишние трубы. Но отдача тепла снизится на треть.

   Способ подсоединения радиатора по диагонали

   

   При диагональном подключении нагретая вода подается в верхнюю часть устройства, а выводится внизу, с противоположной стороны. Данный вариант стыковки батареи и трубопровода в схеме отопления квартиры применяется, когда количество секций в радиаторе больше 12 (или длина батареи превышает 1200 миллиметров). Если использовать подключение сбоку батареи, возможно неравномерное прогревание отопительных приборов в системе. Для равномерного прогрева радиаторов лучше использовать диагональное соединение.

4. Подключение внизу радиатора

При схеме нижнего подключения отопления в квартире подвод и вывод теплоносителя располагаются в нижней части батареи. Этот способ привлекателен тем, что можно максимально скрыть установленные трубы. Подача и обратка находятся внизу батареи, но коллекторы подсоединяются к разным частям патрубка. Данная схема не очень эффективная, теплоотдача будет на 15–20 процентов ниже.

Чтобы не понижался КПД, рекомендуется в схеме отопления квартиры использовать панельные приборы отопления, выполненные из стали. Соединительные элементы радиатора находятся в нижней части сбоку. Конструктивные особенности стальной батареи таковы, что теплоноситель подается в верхний отдел, а обратка спускается и выводится с помощью нижнего трубопровода.

Какие радиаторы использовать в различных схемах отопления в квартире

Раньше многие пользовались батареями из чугуна. Технология монтажа отопительных систем при централизованной подаче теплоносителя требовала именно такого типа радиаторов. Для автономных систем данные устройства не подходят. Чугунные батареи имеют большой объем, для нагрева нужно использовать много жидкости. Это невыгодно. Данный радиатор долго прогревается, так как стенки корпуса достаточно толстые. Для обогрева помещения придется тратить много средств, энергии требуется больше.

Лучше в схеме отопления современной квартиры использовать алюминиевые или стальные батареи. Допустимый вариант – радиатор, выполненный из композиционных материалов. Несмотря на то что у батареи маленький водяной контур, она выдерживает повышенную температуру. Для этого не требуется большое давление в системе. Можно объединить в единую сеть радиаторы отопления и теплые полы, работающие за счет циркуляции горячей жидкости.

Полезный совет: из перечисленных радиаторов отопления эффективнее всего батареи из алюминия. Но эти радиаторы дорогие. Также придется добавлять в теплоноситель вещества, которые будут нейтрализовать щелочь, содержащуюся в воде. В схеме не должны присутствовать медные детали. Алюминий и медь окисляются и разрушаются, контактируя друг с другом.

Как подобрать нужное количество секций радиаторов для каждой схемы отопления квартиры:

• Подсчитаем подходящее для комнаты число сегментов батарей. Расчет количества секций осуществляется по формуле: К = S x 100 / P (для помещения с высотой потолка ниже трех метров). К – количество секций, S означает площадь комнаты, P – мощность сегмента (180–200 Вт), 100 показывает нужное количество Вт на один квадратный метр площади.
• Рассчитаем нужное число сегментов для схемы отопления типовой квартиры. Предположим, помещение имеет размеры 3,5 на 6,5 метров. Площадь его равна 22,75 кв. м. Мощность одного сегмента радиатора – 185 Вт. Подставив это значение в формулу, получим: K = S x 100 / P = 22,75 x 100 / 185 = 12,29. Число секций должно быть целым. Округлив полученную величину, получаем, что отопительный прибор должен состоять из 13 секций.

У панельных батарей конструкция иная, там нет секций. Но они также отличаются размерами и мощностью.

• Как подобрать к жилому помещению отопительные устройства в виде панелей? Хоть тут и неприменим расчет по секциям, но, зная параметры помещения и схемы отопления в квартире, выбирают подходящие по габаритам и мощности радиаторы. Можно использовать другую формулу: P = V x 41. P соответствует начальной мощности, V – объём комнаты, 41 – количество мощности на кубический метр (Вт/м 3 ). Сделаем расчет для комнаты, имеющей высоту 2,50 м и площадь 225 x450 = 10,125 кв. м. Получаем: V = 2,5 x 10,125 = 25,3125 куб. м.
• Далее нужно подсчитать мощность батареи: P = V x41 = 25,3125 x 41 = 1037,81 Вт. Отопительные устройства с подобными параметрами не существуют. Будем использовать в схеме подключения отопления в квартире радиаторы мощностью 1 или 1,5 кВт. Точная величина зависит от климатических условий района проживания.