Независимая система отопления

Зависимая схема теплоснабжения

Если представить элеваторный узел жилого здания (как он выглядит можно посмотреть на фото), то он устроен следующим образом:

• от теплотрассы элеватор отделяют входные задвижки;
• за ними в месте подачи и обратки располагаются вентиля или задвижки. Через них с подающего или обратного трубопроводов подключают горячее водоснабжение. Нередко в современных элеваторах встречается по две врезки на линии подачи и обратке, которые разделяет подпорная шайба. Их назначение заключается в обеспечении постоянной циркуляции горячей воды;
• после врезки элементов для обеспечения ГВС находится сопло с камерой, где производится смешивание. Поток более горячей жидкости, поступающей из прямого трубопровода под высоким давлением, подогревает часть воды в обратке и направляется на повторную циркуляцию;
• домовые задвижки перекрывают отопительную систему здания – зимой они открыты, а в теплое время года закрыты. 

Зависимая открытая система теплоснабжения

Главная особенность зависимой системы заключается в том, что теплоноситель, протекающий по магистральным сетям, напрямую поступает в дом. Открытой ее называют потому, что из подающего трубопровода производится отбор теплоносителя для обеспечения дома горячей водой. Чаще всего такая схема применяется при подсоединении к тепловым сетям многоквартирных жилых домов, административных и прочих зданий общего пользования. Работа схемы зависимой системы отопления изображена на рисунке:

При температуре теплоносителя в подающем трубопроводе до 95 ºС он может быть направлен непосредственно в отопительные приборы. Если же температура выше и достигает 105 ºС, то на вводе в дом устанавливается смесительный элеваторный узел, чьей задачей является воду, поступающую из радиаторов, подмешивать в горячий теплоноситель с целью понижения его температуры.

Схема была очень популярна во времена СССР, когда расходом энергоносителей мало кто озабочивался. Дело в том, что зависимое подключение с элеваторными узлами смешения работает достаточно надежно и практически не требует присмотра, а работы по монтажу и затраты на материалы обходятся достаточно дешево. Опять же, не нужно прокладывать дополнительные трубы для подачи в дома горячей воды, когда ее можно успешно отбирать из тепловой магистрали.

Но на этом позитивные стороны зависимой схемы заканчиваются. А негативных гораздо больше:

• грязь, окалина и ржавчина из магистральных трубопроводов благополучно попадает во все батареи потребителей. Старым чугунным радиаторам и стальным конвекторам этакие мелочи были нипочем, а вот современным алюминиевым и прочим отопительным приборам точно несдобровать;
• вследствие уменьшения водоразбора, проведения ремонтных работ и прочих причин часто возникает перепад давления в зависимой системе отопления, а то и гидроудары. Это грозит последствиями для современных батарей и полимерных трубопроводов;
• качество теплоносителя оставляет желать лучшего, а ведь он напрямую идет на водоснабжение. И, хотя в котельной вода проходит все этапы очистки и обессоливания, километры старых ржавых магистралей дают о себе знать;
• регулировать температуру в помещениях непросто. Даже полнопроходные термостатические вентили быстро выходят из строя из-за плохого качества теплоносителя.

Котлы отопления

Пиролизный котел работает в два этапа. Сначала происходит прогрев дров при подаче кислорода до образования газа, а потом этап горения топлива. Чтобы избежать обратного движения газов, стоит задуматься об электрическом вентиляторе. Котлы с верхним горением могут при единоразовой подаче угля работать до пяти дней. Воздух постоянно перемещается. Такому явлению способствует обыкновенный вентилятор.

Энергонезависимые котлы в работе позволяют совершать розжиг при помощи пьезоэлемента. Когда топливо возгорает, есть возможность вручную отрегулировать силу пламени. После погашения горелка тушиться при высоких температурах топлива, а пилотная работает в штатном режиме, равномерно отдавая тепло.

Энергонезависимая система отопления начинает работать после полного остывания топлива до заданной температуры. Электричество необходимо для запуска вентилятора, который осуществляет подачу воздуха.

Водяные системы обогрева делятся на два типа: открытая система отопления и закрытая. Обе имеют в основе конструкции трубопровод с теплоносителем, расширительный бак и котел, работают по единому принципу: циркуляция теплоносителя, нагревающего помещение через теплообменники. При выборе типа системы необходимо учесть сложность схемы, эффективность использования для конкретного помещения, уровень капитальных и эксплуатационных расходов и другие факторы.

Такое отопление работает от естественной циркуляции воды, давление которой повышается в процессе нагрева. Схема очень простая, не включает присоединение дополнительных приборов и устройств, поэтому отлично подходит для небольших домов в 1-2 этажа. Система состоит из котла, труб для циркуляции воды, расширительного бака и радиаторов

Все элементы подключаются последовательно, при установке важно выдержать угол наклона труб для обеспечения свободной циркуляции теплоносителя

Чтобы система отопления открытого типа работала правильно, котел в схеме устанавливается как можно ниже, а расширительный бак – в самой высокой точке отопительного контура.

Открытая система отопления имеет преимущества:

• Простота схемы и установки;
• Бесшумность работы и скорость обогрева;
• Быстрое устранение поломок;
• Работает без подключения к электросети, аварийной подпитки не требуется;
• Схема монтируется быстро с относительно небольшими расходами;
• Быстрый запуск и выключение.

• Ограниченность контура по длине;
• Необходимость применять трубы увеличенного диаметра;
• Требует постоянной подпитки водой, если вовремя не залить – может быть авария;
• Невозможно заправить антифриз (он активно испаряется), только воду;
• Относительно низкий КПД;
• Проблемы при попадании воздуха (кавитация, коррозия, воздушные пробки);
• Угроза закипания или разморозки;
• Необходимость контроля.

Значения коэффициентов смешения

Расчетная температура в тепловой сети, °С

Расчетная температура в системе отопления, °С

Нормальная работа элеватора происходит при H/h = 8-12 (H— располагаемый напор на вводе; h — сопротивление системы отопления).

Следует иметь в виду, что значение расчетного напора перед элеватором прямо пропорционально сопротивлению системы отопления. Поэтому увеличение сопротивления системы отопле­ния, например, в 1,5 раза вызовет увеличение расчетного напора Я также в 1,5 раза.

Присоединение с насосом на перемычке (в). В том случае, если смешение воды не может быть выполнено с помощью эле­ватора, устанавливают насос на перемычке между подающим и обратным трубопроводами системы отопления. Смешение с по­мощью элеватора не может быть выполнено по следующим при­чинам: напор в месте присоединения недостаточен для нормаль­ной его работы; потребная тепловая мощность смесительного узла велика и выходит за пределы мощности изготовляемых элеваторов (обычно больше 0,8 МВт — 0,7 Гкал/ч).

При установке смесительных насосов в жилых и общественных зданиях рекомендуется применять бесшумные бесфундаментные насосы. При установке смесительных насосов, рассчитанных на большую подачу, применяют в качестве смесительных насосов центробежные типа К и КМ. Подача насоса равна G₂=1.1G₁, а на­пор должен быть равен H = 1.15h (где h — сопротивление системы отопления).

Присоединение с насосом на подающем трубопроводе системы отоп­ления (г). Насос на подающем трубопроводе устанавливают в том случае, если наряду со смешением воды требуется повысить давление в подающем трубопроводе в месте присоединения системы отопления (статическая высота системы отопления выше давления в подающем трубопроводе в месте присоединения).

Подача насоса равна G₃ = 1,1 (1 + U)G₁,а напор должен быть равен:

где h — сопротивление системы отопления; h_n — разность между статической высотой системы отопления и пьезометрической высотой в подающем трубопроводе тепловой сети в месте при­соединения, м.

Присоединение с насосом на обратном трубопроводе системы отопления (д). Насос на обратном трубопроводе устанав­ливают в том случае, если наряду со смешением воды требуется снизить давление в обратном трубопроводе в месте присоединения системы отопления (давление больше допустимого для системы отопления). Подача насоса в этом случае равна С₃ = 1,1 (1 + U)G₁ а напор должен иметь значение, обеспечивающее требуемое дав­ление в обратном трубопроводе.

Независимое присоединение (е). Если давление в обрат­ном трубопроводе в тепловой сети выше допустимого давления для системы отопления, а здание имеет значительную высоту или расположено на высоком месте по отношению к рядом стоящим зданиям, то систему отопления присоединяют по независимой схеме.

По независимой схеме допускается присоединять здания вы­сотой 12 этажей и более. Независимая схема основана на отделе­нии системы отопления от тепловой сети с помощью теплообмен­ника, вследствие этого давление в тепловой сети не может пере­даваться теплоносителю системы отопления. Циркуляция теплоносителя осуществляется с помощью циркуляционных на­сосов типа К и КМ. Подачу насоса определяют по формуле

где Q — мощность системы отопления, кДж/ч (Гкал/ч); С — теп­лоемкость воды, Дж/(кг·ч); T₁₁,T₂₂ — расчетная температура воды соответственно в подающем и обратном трубопроводах системы отопления, °С

Случается, что частные дома, находящиеся в черте города, расположены рядом с проложенными сетями центрального теплоснабжения, а некоторые даже подключены к ним. Конечно, в нынешнее время в приоритете – отопление индивидуальное, а централизованное постепенно уходит в прошлое. Но если дом уже подключен к сети либо есть проблемы с автономной системой, то надо пользоваться тем, что есть в наличии. Для совместной работы источника тепла с потребителями используется зависимая и независимая система отопления. Что они собой представляют, а также плюсы и минусы обеих схем будут изложены в данном материале.

Какая схема теплоснабжения лучше?

Применение энергонезависимой системы отопления оправдано только в том случае, если в работе сети электроснабжения наблюдаются частые сбои. Если же такой проблемы нет, то, конечно, следует обустраивать энергозависимую систему, поскольку она является намного более практичной

Ведь во внимание следует принимать не только удобство эксплуатации теплогенератора, но и вид циркуляции теплоносителя

В энергонезависимой системе циркуляция может быть только естественной, когда теплоноситель движется по трубам за счет конвекции.

• можно применять трубы малого диаметра, уклон также требуется небольшой;
• контур может иметь сколь угодно большую длину;
• прогрев всего контура осуществляется равномерно, тогда как при естественной циркуляции дальние от котла радиаторы являются относительно холодными;
• из-за большой скорости движения теплоноситель не успевает сильно остыть в контуре, поэтому отпадает необходимость эксплуатировать котел на максимальной мощности (щадящий режим);

При использовании энергозависимой системы появляется возможность подогревать теплоноситель незначительно, что бывает необходимо в межсезонье (при естественной циркуляции он без сильного нагрева не смог бы циркулировать).

Общие сведения

Зависимая система

Если схема подключения зависимая, то распределительная внутренняя система в здании будет сообщаться между собой посредством магистрального трубопровода, и тепловой носитель из магистрали начнет поступать через особый узел, названным элеватором, а после дойдет до радиаторов.

Элеватор – это узел для смешения, и в нем крайне горячий тепловой носитель из магистрали перемешивается с тем, который успел остыть «в обработке», а в итоге к приборам отопительного типа поступает вода с нормальной температурой.

Независимая система

А вот в независимой системе отопления по схеме распределительная внутренняя система здания сообщения с магистралью не имеет, получается, что обе системы разделены. Энергия тепла от магистрального теплового носителя передается по внутренним каналам через тепловой обменик. При его помощи получается подогревать холодную воду из водопровода для системы снабжения горячей водой.

Различия двух систем между собой

Итак, давайте сравним все достоинства и недостатки каждого варианта. У зависимой отопительной системы есть два основных преимущества:

• Простота устройства.
• Малая стоимость.

Но все же есть и много недостатков:

1. Нет возможности выполнять регулировку температуры теплового носителя, который поступает во внутреннюю распределительную систему. Естественно, что перед элеватором есть особая задвижка, за счет которой получится ограничить поступление подогретого теплового носителя из магистрального пути, но он попросту не рассчитан на такую регулировку, а при попытке уменьшения объемов воды, которая будет поступать в смесительный узел, приведет к тому, что будет нарушен режим работы с ухудшится циркуляция.
2. Внутренняя система распределения в здании питается от магистрального теплового носителя, а ему, как правило, присуще не лучшее качество. Двигаясь по большой сети трубопровода, такая среда будет собирать огромное количества окалины, песка, ржавчины, а также часто она в большом объеме приводит кислород. Такие факторы часто приводят к тому, что быстро изнашивается арматура, трубопровод и радиаторы внутри системы распределения.

Но есть и достоинства:

• Количество тепла, которое поступает во внутреннюю систему, можно регулировать в широтном пределе, а это делает отопление в разы экономичнее (экономия денежных средств по сравнению с зависимым типом схемы теплового снабжения составляет от 10 до 45%).
• Внутреннюю систему можно «заряжать» тепловым носителем с высокой степенью очистки, и при этом владельцы здания смогут на свое усмотрение подбирать его химический состав, к примеру, использовать тот же антифриз.

Обратите внимание, что чем больше метраж отапливаемой площади здания, тем выгоднее использоваться независимую схему, так как экономия тепловой энергии и увеличение срок эксплуатации элементов в большом масштабе поможет компенсировать затраты для обустройства системы. На данный момент возможно подключение к централизованной отопительной системе даже по независимому способу теплового снабжения

На данный момент возможно подключение к централизованной отопительной системе даже по независимому способу теплового снабжения.

Схемы отопления

Речь пойдёт о централизованном водяном отоплении. В общих чертах оно подразделяется на:

Тепловую сеть, состоящую из тепло генерационной установки или комплекса (индивидуальная или общественная котельная, ТЭЦ) и магистральных трубопроводов, распределяющих теплоноситель по микрорайону, между отдельными зданиями и их группами.

Систему тепло распределения, распределяющую тепло по отдельным домам, подъездам, квартирам и отопительным приборам.

Централизованное отопление может быть организовано по двум различным схемам:

Зависимая схема отопления

В схеме отопления, называемой зависимой, тепловая сеть и система теплораспределения сообщаются между собой. Жидкость поступает из сети непосредственно в дома и квартиры. То есть теплоноситель циркулирует от централизованной котельной до батареи в комнате и обратно. Плюс зависимой схемы — в её простоте и дешевизне. Минус: сложно (если вообще возможно) точно регулировать тепловой режимв отдельных зданиях. В результате — низкая экономичность. Ещё один недостаток: в отопительные приборы, трубы и стояки в доме поступает вода из магистралей, содержащая механические и минеральные загрязнения. Это сокращает срок службы домовой разводки.

Независимая схема отопления

При независимой схеме отопления центральная тепловая сеть и системы тепло распределения (их может быть много)гидравлически разделены. В тепловой сети нагревается первичный теплоноситель, затем он поступает в индивидуальные тепловые пункты потребителей. Там в теплообменнике от первичного теплоносителя происходит нагрев вторичного, циркулирующего по каждой из систем тепло распределения. Жидкость из магистрали не попадает в домовые системы, нагрев происходит путём теплопередачи. Плюсы независимой схемы: возможность точной и гибкой регулировки температуры в каждой из сетей тепло распределения; можно использовать теплоноситель разной температуры, химического состава и степени очистки в сети и домовых сетях. Как результат — независимая схема значительно (до 40%) экономичнее зависимой, обладает большей надёжностью, срок службы сетей тепло распределения выше. Недостаток один — она дороже в строительстве.

Какая схема лучше

Однозначного ответа на вопрос, какое присоединение системы отопления, зависимое или независимое, лучше — нет. В крупных сетях отоплениях, а также для отопления зданий выше 12 этажей применяют только независимые схемы. Это решение позволяет поддерживать необходимый уровень циркуляции теплоносителя и стабильный температурный режим во всех системах тепло распределения одновременно. Более высокие затраты на оборудование при условии значительной экономии топлива однозначно себя оправдывают при больших площадях обогрева.

Что касается небольших предприятий и посёлков, вопрос выбора схемы следует решать с учётом технических особенностей отопления. Только специалист может корректно оценить рациональность использования той или иной схемы в конкретных условиях. Чем больше общая площадь отопления, тем более оправданы затраты на устройство отопления по независимой схеме.

Подавляющее большинство наших читателей проблема выбора зависимой или независимой схемы никогда не затронет: в городе это вопрос проектировщиков, а не жильцов. А в небольшом посёлке или деревне очень мало кому удаётся подключиться к центральному отоплению. Почти у всех отопление индивидуальное, с собственной топочной (котельной). И вот тут может иметь большое значение энергонезависимость системы отопления.

Погодо зависимая автоматика управления отоплением

В простейшем исполнении устройства управления отопительных котлов поддерживают заданную температуру теплоносителя. При похолодании или потеплении, чтобы в помещениях не стало холодно или жарко, приходится вручную менять настройки. Более совершенная автоматика считывает температуру в помещениях (одном или нескольких) и устанавливает режим нагрева в зависимости от её изменения. Таким образом, обеспечивается более-менее стабильная температура в доме. Правда, с некоторым запаздыванием. Сначала в комнатах должно стать холоднее, чтобы система повысила теплоотдачу.

Избежать запаздывания можно, установив погодо зависимую автоматику. В этом случае датчик считывает температуру не в доме, а на улице, передавая данные блоку управления отопительного котла. На улице холодает — данные поступают на компьютер котла — он даёт команду увеличить теплоотдачу — приборы отопления становятся теплее до того, как наружные стены и окна охлаждаются. И наоборот при потеплении. Чтобы опережающая реакция на изменение наружной температуры воздуха была своевременной, погодо зависимую автоматику дополнительно подстраивают под особенности конкретного здания.Помимо обеспечения наилучшего теплового комфорта, погодо зависимая автоматика помогает оптимально расходовать топливо, а, значит, снижает эксплуатационные расходы.

Паровые системы теплоснабжения

Рис.4.
Принципиальные схемы паровых систем
теплоснабжения

а–однотрубной
без возврата конденсата; б–двухтрубной
с возвратом конденсата; в–трехтрубной
с возвратом конденсата; 1–источник
тепла; 2–паропровод; 3–абонентский
ввод; 4–калорифер вентиляции;
5–теплообменник местной системы
отопления;6–теплообменник местной
системы горячего водоснабжения;
7–технологический аппарат;
8–конденсатоотводчик; 9–дренаж;10–бак
сбора конденсата; 11–конденсатный насос;
12–обратный клапан; 13–конденсатопровод

Как
и водяные, паровые системы теплоснабжения,
бывают однотрубными, двухтрубными и
многотрубными (рис. 4)

В
однотрубной паровой системе (рис. 4,а)
конденсат пара не возвращается от
потребителей тепла к источнику, а
используется на горячее водоснабжение
и технологические нужды или выбрасывается
в дренаж. Такие системы мало экономичны
и применяются при небольших расходах
пара.

Двухтрубные
паровые системы с возвратом конденсата
к источнику тепла (рис. 4,б) имеют наибольшее
распространение на практике. Конденсат
от отдельных местных систем теплопотребления
собирается в общий бак, расположенный
в тепловом пункте, а затем насосом
перекачивается к источнику тепла.
Конденсат пара является ценным продуктом:
он не содержит солей жесткости и
растворенных агрессивных газов и
позволяет сохранить до 15% содержащегося
в паре тепла. Приготовление новых порций
питательной воды для паровых котлов
обычно требует значительных затрат,
превышающих затраты на возврат конденсата.
Вопрос о целесообразности возврата
конденсата к источнику тепла решается
в каждом конкретном случае на основание
технико-экономических расчетов.

Многотрубные
паровые системы (рис. 4,в) применяются
на промышленных площадках при получении
пара ТЭЦ и в случае, если технология
производства требует пара разных
давлений. Затраты на сооружение отдельных
паропроводов для пара разных давлений
оказываются меньше, чем стоимость
перерасхода топлива на ТЭЦ при отпуске
пара только одного, наиболее высокого
давления и последующего редуцирования
его у абонентов, нуждающихся в паре
более низкого давления. Возврат конденсата
в трехтрубных системах производится
по одному общему конденсатопроводу. В
ряде случаев двойные паропроводы
прокладываются и при одинаковом давлении
в них пара в целях надежного и бесперебойного
снабжения паром потребителей. Число
паропроводов может быть и больше двух,
например, при резервировании подачи с
ТЭЦ пара разных давлений или при
целесообразности подачи с ТЭЦ пара трех
разных давлений.

На
крупных промышленных узлах, объединяющих
несколько предприятий, сооружаются
комплексные водяные и паровые системы
с подачей пара на технологию и воды на
нужды отопления и вентиляции.

На
абонентских вводах систем кроме
устройств, обеспечивающих передачу
тепла в местные системы теплопотребления,
большое значение имеет также система
сбора конденсата и возврата его к
источнику тепла.

Поступающий
на абонентский ввод пар обычно попадает
в распределительную гребенку, откуда
непосредственно или через редукционный
клапан (автомат давления «после себя»)
направляется к теплоиспользующим
аппаратам.

Варианты подключений

В настоящее время есть две основные схемы подсоединения:

• зависимая – считается самой простой, поэтому чаще всего и применяется;
• независимая – получила популярность сравнительно недавно, ее широко используют при возведении новых жилых массивов.

Ниже мы рассмотрим детальнее каждый способ, чтобы узнать, какое же решение будет наиболее эффективным для обеспечения комфорта и уюта вашему помещению.

Зависимый метод подсоединения

Такой вариант подключения, обычно, требует создания внутридомовых теплопунктов, часто оснащенных элеваторами. В их смесительном узле перегретая вода из внешней магистральной сети смешивается с обраткой, что позволяет снизить ее температуру до необходимой, как правило, ниже 100 °С. Благодаря этому система обогрева внутри дома является полностью зависимой от внешнего теплоснабжения.

Методы подсоединения:

• прямое подключение
  ;
• с элеватором
  ;
• с на перемычке
  ;
• с монтированием насоса на подаче или обратке
  ;
• комбинированный вариант – элеватор и насос
  .

Независимый способ подключения

Специалисты утверждают, что такой вариант теплоснабжения дает возможность сократить расходы ресурсов почти на 40%.

В сегодняшней ситуации с их постоянным удорожанием это позволит существенно сэкономить средства семейного бюджета.

1. Принцип работы следующий:

• • подключение отопительной системы абонентов производится с помощью дополнительного теплообменника;
  • обогрев происходит благодаря двум гидравлическим изолированным контурам – магистральная теплотрасса нагревает теплоноситель замкнутой внутренней теплосети;
  • в данном случае смешивания воды не происходит.

1. Циркуляция теплоносителя происходит в отопительном механизме за счет циркуляционного насоса, который регулярно подает его через нагревательные элементы. В независимой схеме подключения может быть предусмотрена расширительная емкость с запасом воды для случаев утечек. В данном случае удается сохранить циркуляцию теплоносителя с определенным количеством тепла даже при авариях теплотрассы.
   Фактически это говорит о том, что если подача горячей воды по теплотрассе прекратится, температура в отапливаемых комнатах резко понижаться не будет долгое время.

2. Сфера применения данного способа подключения довольно широкая.К примеру, она используется:

Есть одно условие — давление в обратке должно быть более 0,6 МПа.

1. Достоинства метода:

• • инструкция разрешает проводить регулировку температуры;
  • большой энергосберегающий эффект.

1. Недостатки:

• • высокая цена;
  • сложность ремонтных и обслуживающих работ.

Сравнение схем

1. У зависимого варианта есть один, но важный плюс – низкая стоимость реализации. Элеваторный узел в небольшом загородном доме без особого труда собирается своими руками из запорной арматуры, которую можно приобрести в магазине или на рынке. Единственной дорогой деталью будет только сопло, от которого зависит мощность элеватора.
2. Независимая схема дает возможность:

• • проводить регулировку температуры теплоносителя;
  • повышать экономичность использования, доводя этот уровень до 40%;
  • в систему отопления не попадает большое количество загрязнений, например, окалина, песок и минеральные соли. Теплоносителем может быть очищенная вода или незамерзающие жидкости.
  • можно без труда нагревать для нужд горячего снабжения чистую питьевую воду.

Можно ли переделать одну систему в другую?

Теоретически это вполне возможно – как в одном направлении, так и в другом. В основном как раз модернизируют зависимые системы, но вполне может возникнуть и потребность в реконструкции независимой инфраструктуры. При этом наиболее рациональным вариантом, когда можно будет с разной степенью сохранить плюсы обеих систем, станет реализация независимой системы отопления с закрытыми входными контурами. Это значит, что те функции, которые в стандартной независимой схеме выполнял отдельный коллекторный блок с полным набором регулирующих агрегатов, в этом случае возьмут на себя точечно установленные устройства. На разных уровнях уже домашней сети перед подходом к потребителям можно выполнить врезку фильтров, компрессорных установок, распределителей, циркуляционных насосов и гидробака.