Схема присоединения системы отопления. Зависимая и независимая система отопления

Растущая популярность автономных средств инжиниринга уже на этапе проектирования дома склоняет будущего владельца в сторону независимой системы отопления. Это далеко не идеальное решение, но многие готовы платить за его преимущества. Тем более что и возможности экономии при таком выборе полностью не отметаются. Но также остаются и вопросы безопасности, надежности и эргономики пользования оборудованием, поэтому и зависимая, и независимая системы отопления должны рассматриваться детально и с акцентом на конкретные условия применения. В данном же случае будут отмечены наиболее выраженные особенности и отличия каждой из этих концепций.

Зависимая система отопления

Центральным звеном таких коммуникаций является элеваторный узел, через который выполняются задачи регуляции теплоносителя. От теплотрассы на распределяющий узел жилого дома вода подается по трубопроводу, а механический контроль производится системой входных задвижек и вентилей - типовая сантехническая арматура. На следующем уровне располагаются запорные механизмы, которые регулируют подачу горячей воды обратного и входного контуров. Причем система отопления в частном загородном доме может предусматривать по две врезки - на обратную линию и канал подачи. Далее уже за домашними врезками следует камера, в которой производится смешивание теплоносителей. Горячие потоки могут косвенно контактировать с водой в обратном контуре, передавая ей часть тепла. Резюмируя эту часть, можно заключить, что вода направляется в систему ГВС непосредственно из центральной теплотрассы.

Система отопления независимого действия

Принципиальной особенностью этой системы является присутствие промежуточного коллекторного пункта. В жилых частных домах он может быть реализован как регулирующая станция (в том числе для понижения давления), но независимой эту схему делает интеграция теплообменника. Он выполняет функции рационального и сбалансированного перераспределения горячих потоков, также поддерживая при необходимости и оптимальный температурный режим. То есть при независимом присоединении системы отопления теплосеть как таковая не выступает прямым источником снабжения, а лишь направляет потоки к промежуточному технологическому пункту. Далее из него в соответствии с выполненными настройками в более точечном варианте может производиться снабжение и питьевой водой, и ГВС с отоплением и другими бытовыми нуждами.

Сравнение по степени зависимости от электроснабжения

Под энергонезависимостью в данном случае понимается именно отсутствие электричества. Иными словами, насколько коммуникации смогут продолжить свою работу, если по тем или иными причинам будет отключен свет. Есть ли в принципе отличия зависимой и независимой систем отопления в этом аспекте, ведь обе инфраструктуры могут предусматривать эксплуатацию энергоемких котлов? Действительно, на практике чаще всего обе системы равны в этом отношении, но сама по себе схема зависимого подключения к центральной теплосети вполне может обходиться без электрооборудования и снабжать потребителя круглый год даже без света - разумеется, если не будут наблюдаться сбои другого рода. В случае независимой системы даже в минимальном оснащении то же наличие коллекторного узла с автоматикой с большей вероятностью сделает систему нерабочей или урезанной в функционале на аварийный период в электросети.

Сравнение по надежности и долговечности

Практика эксплуатации технически сложных и многоуровневых систем показывает, что они менее ремонтопригодны и чаще должны подвергаться профилактическим осмотрам с обслуживающими мероприятиями. Нельзя сказать, что независимое подключение системы отопления снижает общий уровень надежности и безопасности (в некоторых случаях даже повышает), но тактика проведения ремонтно-восстановительных мероприятий должна быть на другом и более ответственном уровне.

Как минимум потребуется увеличение трудовых и временных ресурсов при обследовании теплообменника и примыкающей обвязки. Возможные неконтролируемые аварии на этом узле могут привести к повреждению трубопровода. Поэтому специалисты рекомендуют устанавливать несколько датчиков с контролем давления, температуры и герметичности. Новейшие коллекторные шкафы также предусматривают использование самодиагностических комплексов для постоянного мониторинга состояния системы. Что касается закрытой отопительной инфраструктуры, то для нее подобная контрольно-измерительная арматура тоже лишней не будет, но в этом случае ее необходимость не так высока.

Сравнение по эргономике

Собственно, все вышеперечисленные недостатки независимых систем обуславливаются стремлением пользователей получить и удобное в эксплуатации, и экономичное средство отопления. Как это достигается? Именно за счет промежуточного контрольно-распределительного узла, подключенного к теплообменнику. Основные отличия независимых и зависимых систем отопления в плане управления сводятся к тому, что в первом случае предоставляется более широкий набор возможностей для тонкой настройки параметров работы ГВС. В частности, средства автоматического контроля позволяют программировать распределение тепла в заданных объемах и по намеченным контурам на определенные временные интервалы - от часов и суток до недель.

Плюсы зависимых отопительных систем

Кроме уже упомянутой надежности и снижения затрат на обслуживание (как минимум со стороны пользователя), можно подчеркнуть достаточно высокую производительность и стабильное поддержание температуры горячей воды на среднем уровне от 95 ºС до 105 ºС. При этом как зависимая, так и независимая система отопления одинаково может регулировать тепловой режим. Только в первом случае за эту регуляцию будут отвечать коммунальные службы, интегрирующие в системы распределения радиаторы для размешивания воды с разными температурами. Именно для многоквартирных зданий это оптимальное по производительности и финансовой целесообразности решение.

Минусы зависимых отопительных систем

Из негативных сторон эксплуатации подобных систем отмечают следующие:

Интенсивное загрязнение рабочих контуров окалиной, грязью, ржавчиной и всевозможными примесями, которые вполне могут попадать и в потребительское оборудование.
Более высокие требования к проведению ремонтных мероприятий. Дело в том, что зависимые и независимые системы отопления в подобных случаях требуют подключения специалистов разного уровня. Одно дело - производить ремонт на магистральной линии раз в год, а другое - ежемесячно выполнять комплексный осмотр обвязки элеваторного узла в домашних условиях.
Возможны гидроудары. Неправильное подключение коммуникаций или чрезмерно высокое давление в контуре может привести к разрывам труб.
Низкое базовое качество теплоносителя по составу.
Сложности контроля и управления. На технологических станциях коммунального водяного отопления процесс обновления той же запорной арматуры идет довольно медленно, отсюда могут возникать нарушения в балансах давления.

Плюсы независимых систем

Уже на подступе к основным потребителям домашней сети водоснабжения обеспечивается целый комплекс подготовительных мер, обеспечивающих распределение, фильтрацию и настройку давления теплоносителя. Все нагрузки ложатся не на конечное оборудование, а на теплообменник с гидробаком, которые непосредственно принимают ресурсы от магистрального источника. Подобная подготовка ресурса практически невозможна в частном порядке при эксплуатации систем зависимого отопления. Присоединение независимого контура к тому же позволяет рационально расходовать и воду для питьевых нужд оптимальной очистки. Потоки разделяются по целевому назначению и на каждой линии могут предусматривать отдельный уровень подготовки, соответствующий технологическим требованиям.

Минусы независимой отопительной системы

Разумеется, внедрение в инфраструктуру дополнительного регулирующего и контрольно-измерительного оборудования обойдется недешево. Если учесть и применение в качестве основного отопительного агрегата котла или радиатора с поддержкой насоса для циркуляции, то речь может идти о 500-700 тыс. руб. В этом отношении зависимые и независимые системы отопления расходятся коренным образом. К слову, зависимое подключение может и вовсе обходиться без ощутимых затрат. Другое дело, что в частном доме владельцы обычно вводят в сеть довольно производительные бойлеры и котлы. К тому же среди недостатков отмечают и высокие требования к безопасности. Это не значит, что автономный контур с несколькими слоями обвязки сам по себе представляет большую опасность, однако расширение сети с подключением к десятку промежуточных устройств накладывает на пользователя большую ответственность при эксплуатации системы.

Зависимые линии подключения теплоносителей сегодня воспринимаются как устаревшие, а независимые - как более функциональное, сбалансированное и эргономичное решение. Но какая система отопления подойдет, если речь идет о среднем частном доме с типовым объемом энергозатрат? Изначально можно ориентироваться на определенные конфигурации независимых систем, но не забывая о следующих нюансах:

Если есть технические сложности обустройства отопительного оборудования, то более оправдана будет зависимая система.
Если наблюдаются периодические отключения электроэнергии, то вместе с теплообменником придется приобрести и автономный генератор.
Чем дольше длится отопительный период, тем более выгодным будет переход на зависимую систему.
Для дач и в принципе малозатратных по тепловой энергии объектов при долгосрочной перспективе желательно делать выбор в пользу независимого подключения.

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.

Заключение

Все же решающим фактором в выборе той или иной системы отопления справедливо остается безопасность. И если в одном случае за нее будут отвечать сотрудники обслуживающих организаций, то в другом эти задачи на себя возьмет в значительной степени и сам пользователь. И в обеих ситуациях специалисты рекомендуют периодически заказывать услугу независимой экспертизы системы отопления, которая позволит на профессиональном уровне оценить текущее состояние трубопровода и прилегающих к нему контуров с технологическим оборудованием. К слову, это особенно важно для жильцов, которые пользуются коммуникациями старых домов. В таких случаях комплексная диагностика подключения к теплосети, проверка герметичности и соответствия изоляции установленным требованиям должна производиться регулярно.

Сначала разберемся, что означает независимая система отопления. Первым делом должно быть понятно, что данная система отопления способна работать без обеспечения ее электричеством. Отличие независимой системы отопления от иных видов заключается в том, что она не подключается к тепловой трассе.

Зависимая система полностью подчинена источнику обеспечения ее энергоносителем. Она представлена в виде котла, труб и радиаторов, соединенных между собой в единое целое. Горячая вода циркулирует по кругу в непрерывном режиме. В зависимой системе нет возможности самостоятельно регулировать температуру подаваемой воды и досрочного отключения отопления при потеплении. Зависимая система отопления плотно привязана к теплотрассе как к основному источнику теплоносителя.

Особенности независимой системы отопления

Независимая схема присоединения системы отопления не зависит от источников энергоносителей. Есть отрицательная сторона такой системы отопления – дороговизна ее установки. В независимой системе возможно использование технической воды на сторонние нужды. Как видим, зависимая система отопления более доступна в плане установки на объекте. Монтируется она без больших знаний. Важно детально изучить схему предстоящих работ.

Индивидуальное отопление в частном доме позволяет экономить финансы путем уменьшения расхода топлива. Его возможно настроить индивидуально под личные желания, создавая комфортные условия проживания. Зависимая система отопления заполнена технической водой. Она оставляет после себя песок и соли, которые со временем забивают трубы, нарушая нормальный процесс циркуляции воды. Что касается независимой системы отопления, при ее устройстве вы можете использовать очищенную воду. Такой подход позволит продлить срок эксплуатации оборудования.

Но есть еще один немаловажный момент – зависимость от электричества. Независимая схема подключения системы отопления позволяет обойтись без электроэнергии.

Можно приобрести котел, который будет работать на твердых сортах топлива. Котел представлен в виде стальной емкости, термостата и механических регуляторов. Это позволит вам не быть привязанными к газопроводу. Но есть и не совсем приятный момент. Требуется периодически загружать топливо в поддувало. Для упрощения задачи советуем сделать бункер и транспортер для подачи топлива. В качестве энергоносителя можно использовать опилки и дрова. Электроэнергия вам понадобиться, чтобы запустить транспортер.

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.

Котлы, которые имеют встроенный электрический поджег, при остановке подачи газа не включаются в работу.

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

Так как же определиться, что лучше? Если ваш дом находится вдали от линии электропередач, либо электричество подается нестабильно, лучше выбрать вариант независимого отопления. Энергонезависимый котел работает на газу без подключения к электричеству. Такой вариант отопления экономный, он позволяет ежегодно сократить расходы на 20%. Также вы получаете систему, которая поддается ручной регуляции потока поставляемого тепла и расхода топлива.

Для того чтобы дом не остыл в случае отключения отопления, рекомендуем сделать следующее. Котел подключается к ИБП с емким аккумулятором. Так же можно приобрести котел, работающий на дизельном топливе.

Зависимые и независимые системы теплоснабжения различаются по способу их присоединения и имеют принципиальные различия. В дальнейших публикациях мы более подробно остановимся на их различиях, предложим подробные, схематические выкладки. Сейчас мы представим Вам лишь основные, понятийные определения различия между системами.

Зависимые системы теплоснабжения

В з ависимы х систем ах теплоснабжения нет промежуточных теплообменников, тепловых пунктов. Это системы, в которых теплоноситель по ступает непосредственно в систему отопления потребителя .
Основным достоинством таких систем является ее простота с конструктивной точки зрения.
Основн ым недостатк ом зависимой системы теплоснабжения является крайне низкая экономичность системы. Большая сложность в регулировке температуры теплоносителя при резких температурных переменах погоды приводит к перегреву или недогреву помещений (снижение комфортности), а также и к перерасходу потребляемых энергоресурсов.

От применения данной системы при строительстве в настоящее время отказались.

П ереход от зависимой системы теплоснабжения к независимой позволя ет получить экономию потребляемых ресурсов на 10-40% в год.
Независимые системы теплоснабжения это системы, в которых система отоп ления потребителей отделена от производителя тепла за счет применения гидравлически изолированных контуров. В роли гидравлических изоляторов контуров применяют теплообменные аппараты различных конструкций (трубчатые, пластинчатые и др.). Это классическая схема теплоснабжения с использованием центральных тепловых пунктов и в настоящее время получила наибольшее распространение при строительстве новых микрорайонов.
ВЫВОДЫ:
Независимая система теплоснабжения имеет следующие важные достоинства по сравнению с зависимой , это
1. В озможность точной регулиров ки количество тепла, поставляемого потребителю (с помощью регулирования температуры теплоносителя в контуре потребителя );
комментарий: в данном случае появляется возможность регулировки температуры теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха, что в свою очередь позволяет добиться стабильной, комфортной температуры воздуха в помещении (20-22 град. С) при любых резких, температурных, погодных перепадах.
2. В ысок ая надежност ь системы обеспечивается за счет комплексного подхода к проектированию системы теплоснабжения населенного пункта и обеспечивается закольцовкой систем с возможностью аварийного переключения потребителей от различных источников теплоснабжения.

Схемы присоединения систем отопления бывают зависимыми и независимыми . В зависимых схемах теплоноситель в отопительные приборы поступает непосредственно из тепловой сети. Один и тот же теплоноситель циркулирует как в тепловой сети, так и в системе отопления, поэтому давление в системах отопления определяется давлением в тепловой сети. В независимых схемах теплоноситель из тепловой сети поступает в подогреватель, в котором нагревает воду, циркулирующую в системе отопления. Система отопления и тепловая сеть разделены поверхностью нагрева теплообменника и, таким образом, гидравлически изолированы друг от друга.

Могут применяться любые схемы, но следует правильно выбирать вид присоединения систем отопления, чтобы обеспечить надежную их работу.

Независимая схема присоединения систем отопления

Применяется в следующих случаях:

для подключения высоких зданий (более 12 этажей), когда давления в тепловой сети недостаточно для заполнения отопительных приборов на верхних этажах;
для зданий, требующих повышенной надежности работы систем отопления (музеи, архивы, библиотеки, больницы);
здания, имеющие помещения, куда нежелателен доступ постороннего обслуживающего персонала;
если давление в обратном трубопроводе тепловой сети выше допустимого давления для систем отопления (больше 60 м.вод.ст. или 0,6 МПа ).

РС - расширительный сосуд, РД - регулятор давления, РТ - регулятор температуры: ОК - обратный клапан.

Сетевая вода из подающей линии поступает в теплообменник и нагревает воду местной отопительной системы. Циркуляция в системе отопления осуществляется циркуляционным насосом, который обеспечивает постоянный расход воды через нагревательные приборы. Система отопления может иметь расширительный сосуд, в котором содержится запас воды для восполнения утечек из системы. Он обычно устанавливается в верхней точке и подключается к обратной линии на всас циркуляционного насоса. При нормальной работе системы отопления утечки незначительны, что дает возможность заполнять расширительный бак раз в неделю. Подпитка производится из обратной линии по перемычке, выполняемой для надежности с двумя кранами и сливом между ними, или с помощью подпиточного насоса, если давления в обратной линии недостаточно для заполнения расширительного сосуда. Расходомер на линии подпитки позволяет учитывать водоразбор из тепловой сети и правильно производить оплату. Наличие подогревателя позволяет осуществлять наиболее рациональный режим регулирования. Это особенно эффективно при плюсовых температурах наружного воздуха и при центральном качественном регулировании в зоне излома температурного графика.

Наличие в схеме подогревателей, насоса, расширительного бака увеличивает стоимость оборудования и монтажа, и увеличивает размеры теплового пункта, а также требует дополнительных затрат на обслуживание и ремонт. Использование теплообменника увеличивает удельный расход сетевой воды на тепловой пункт и вызывает повышение температуры обратной сетевой воды на 3÷4ºС в среднем за отопительный сезон.

Зависимые схемы присоединения систем отопления.

В этом случае системы отопления работают под давлением, близким к давлению в обратном трубопроводе тепловой сети. Циркуляция обеспечивается за счет перепада давлений в подающем и обратном трубопроводах. Этот перепад ∆Р должен быть достаточен для преодоления сопротивления системы отопления и теплового узла.

Если давление в подающем трубопроводе превышает необходимое, то оно должно быть снижено регулятором давления или дроссельной шайбой.

Достоинства зависимых схем по сравнению с независимой:

проще и дешевле оборудование абонентского ввода;
может быть получен больший перепад температур в системе отопления;
сокращен расход теплоносителя,
меньше диаметры трубопроводов,
снижаются эксплуатационные расходы.

Недостатки зависимых схем:

жесткая гидравлическая связь тепловой сети и систем отопления и, как следствие, пониженная надежность;
повышенная сложность эксплуатации.

Различают следующие способы зависимого подключения:

Схема непосредственного присоединения систем отопления

Она является простейшей схемой и применяется, когда температура и давление теплоносителя совпадают с параметрами системы отопления. Для присоединения жилых зданий на абонентском вводе должна быть температура сетевой воды не более 95ºС , для производственных зданий - не более 150ºС ).

Эта схема может применяться для подключения промышленных зданий и жилого сектора к котельным с чугунными водогрейными котлами, работающими с максимальными температурами 95 - 105ºС или после ЦТП.

Здания присоединяются непосредственно, без смешения. Достаточно иметь задвижки на подающем и обратном трубопроводах системы отопления и необходимые КИП. Давление в тепловой сети в точке присоединения должно быть меньше допустимого. Наименьшей прочностью обладают чугунные радиаторы, для которых давление не должно превышать 60 м.вод.ст. Иногда устанавливают регуляторы расхода.

Схема с элеватором

Применяется, когда требуется снизить температуру теплоносителя для систем отопления по санитарно-гигиеническим показателям (например, со 150ºС до 95ºС ). Для этого применяют водоструйные насосы (элеваторы ). Кроме того, элеватор является побудителем циркуляции.

По этой схеме присоединяется большинство жилых и общественных зданий. Преимуществом этой схемы является ее низкая стоимость и, что особенно важно, высокая степень надежности элеватора.

РДДС - регулятор давления до себя; СПТ - теплосчетчик, состоящий из расходомера, двух термометров сопротивления и электронного вычислительного блока.

Достоинства элеватора:

простота и надежность работы;
нет движущихся частей;
не требуется постоянное наблюдение;
производительность легко регулируется подбором диаметра сменного сопла;
большой срок службы;
постоянный коэффициент смешения при колебаниях перепада давления в тепловой сети (в определенных пределах);
вследствие большого сопротивления элеватора повышается гидравлическая устойчивость тепловой сети.

Недостатки элеватора:

низкий КПД, равный 0,25÷0,3 , поэтому для создания перепада давления в системе отопления надо иметь до элеватора располагаемый напор в 8÷10 раз больший;
постоянство коэффициента смешения элеватора, что приводит к перегреву помещений в теплый период отопительного сезона, т.к. нельзя изменить соотношение между количествами сетевой воды и подмешиваемой;
зависимость давлений в системе отопления от давлений в тепловой сети;
при аварийном отключении тепловой сети прекращается циркуляция воды в отопительной установке, в результате чего создается опасность замерзания воды в системе отопления.

Схема с насосом на перемычке

Применяется:

при недостаточном перепаде давлений на абонентском вводе;
при достаточном перепаде давлений, но если давление в обратном трубопроводе превышает статическое давление системы отопления не более чем на 5 м вод. ст .;
требуемая мощность теплового узла велика (более 0,8МВт ) и выходит за пределы мощности выпускаемых элеваторов.

При аварийном отключении тепловой сети насос осуществляет циркуляцию воды в отопительной установке, что предотвращает ее размораживание в течение относительно длительного периода (8 - 12часов). Такая схема установки насоса обеспечивает наименьший расход электроэнергии на перекачку, т.к. насос подбирается по расходу подмешиваемой воды.

При установке смесительных насосов в жилых и общественных зданиях рекомендуется применять бесшумные бесфундаментные насосы типа ЦВЦ производительностью от 2,5 до 25 т/час. Более высокой надежностью обладают насосы импортного производства, которые в настоящее время начинают использоваться на тепловых пунктах.

Замена элеваторов насосами является прогрессивным решением, т.к. позволяет примерно на 10% снизить расход сетевой воды и уменьшить диаметр трубопроводов.

Недостаток - шум насосов (фундаментных) и необходимость их обслуживания.

Схема широко применяется для ЦТП.

Схема с насосом на подающей линии.

Данная схема применяется при недостаточном давлении в подающей магистрали, т.е. когда это давление ниже статического давления системы отопления (в зданиях повышенной этажности).

Расчетный напор насоса должен соответствовать недостающему напору, а производительность выбирается равной полному расходу воды в отопительнойустановке. Залив системы отопления обеспечивается регулятором подпора РД, причем разность напоров между подающей и обратной линиями дросселируется в регулировочном клапане на перемычке (ДК - дроссельный регулировочный клапан). С его помощью устанавливается необходимый коэффициент подмешивания. При нестабильном гидравлическом режиме тепловой сети обратный клапан на подающей линии заменяют регулятором давления после себя (РДПС), на который подается импульс при остановке подкачивающих насосов.

Схема с насосом на обратной линии

Данная схема применяется при недопустимо высоком давлении в обратной линии. Наиболее часто применяется на концевых участках, когда давление в обратке повышено, а перепад недостаточен. Насосы работают в режиме «подмешивание-подкачка», при этом снижается давление в обратной линии и увеличивается перепад между подающим и обратным трубопроводами. Регулятор подпора на обратной лини необходим при статическом режиме, когда насосы работают в качестве циркуляционных. В этом случае регуляторы давления на подающей и обратной линиях принудительно закрываются, и происходит отсечка абонентского ввода от тепловой сети. Для регулирования сниженного давления в обратной линии на перемычке устанавливается дроссельный регулировочный клапан (ДК), с помощью которого регулируется коэффициент подмешивания.

При использовании насосного смешения на тепловых пунктах наряду с рабочим насосом необходимо устанавливать резервный. Кроме того, требуется повышенная надежность в электроснабжении, так как отключение насоса приводит к поступлению перегретой воды из тепловой сети в местную отопительную систему, что может привести к ее повреждению. В случае аварии в тепловой сети, чтобы сохранить воду в местной системе отопления дополнительно устанавливаются обратный клапан на подающей линии и регулятор давления на обратном трубопроводе.

Схемы с насосом и элеватором

Отмеченные недостатки устраняются в схемах с элеватором и центробежным насосом. В этом случае выход из строя центробежного насоса приводит к снижению коэффициента смешения элеватора, но не снизит его до нуля, как при чисто насосном смешении. Эти схемы применимы если разность напоров перед элеватором не может обеспечить необходимого коэффициента смешения, т.е. она меньше 10÷15 м вод. ст. , но больше 5 м вод. ст. В действующих тепловых сетях такие зоны обширны. Схемы позволяют вести ступенчатое температурное регулирование в зоне высоких температур наружного воздуха. Установка центробежного насоса с нормально работающим элеватором при включении насоса позволяет увеличить коэффициент смешения и снизить температуру воды, подаваемой в систему отопления.

Возможны 3 схемы включения насоса по отношению к элеватору:

Схема 1.

Схема 1 применяется, если потери напора в остановленном насосе невелики и не могут заметно снизить коэффициент смешения элеватора. Если это условие не выполняется, применяют схему 2.

Схема 2

При малых перепадах давления необходимо прикрывать задвижку 1 в схеме 3.

Схема 3

Другой схемой, которая может обеспечить двухступенчатое регулирование в зоне высоких температур наружного воздуха, является схема с двумя элеваторами.

Схема 4

Отключение одного элеватора ведет к снижению расхода сетевой воды и повышению коэффициента смешения. Каждый элеватор может быть рассчитан на 50% расхода воды, либо один на 30-40%, а другой на 70-60%.

Разработаны элеваторы с регулируемым соплом. Путем введения иглы изменяется сечение сопла и соответственно коэффициент смешения. Это позволяет в теплый период снизить расход сетевой воды и увеличить коэффициент смешения, сохраняя постоянным расход в системе отопления. Как бы ни была совершенна конструкция элеватора, погрешность и маневренность при зависимом присоединении от этого не повысятся. В последние годы в связи с увеличением строительства зданий повышенной этажности растет использование независимых схем присоединения систем отопления через водо-водяные подогреватели. Переход на независимые схемы позволяет широко применять автоматизацию и повысить надежность теплоснабжения. Целесообразно применять независимое присоединение систем отопления в сетях с непосредственным водоразбором, что позволяет ликвидировать основной недостаток этих систем, а именно, низкое качество воды, идущей на горячее водоснабжение.

При проектировании систем отопления в качестве теплоносителя в них используют, как правило, воду, температуру которой принимают согласно СНиП. Например, в системах отопления жилых и общественных зданий температура теплоносителя (воды) не должна превышать 95 °С для двухтрубных и 105 °С для однотрубных систем отопления.

Определяющее значение на выбор схемы подключения системы отопления оказывают температурные и гидравлические условия работы тепловых сетей. В зависимости от этого системы отопления присоединяют к тепловым сетям по зависимой или независимой схемам.

В зависимых схемах присоединения теплоноситель в отопительные приборы поступает непосредственно из тепловых сетей. Таким образом, один и тот же теплоноситель циркулирует как в тепловой сети, так и в отопительной системе.

В независимых схемах присоединения теплоноситель из тепловой сети поступает в подогреватель, в котором его теплота используется для нагревания воды, заполняющей местную систему отопления. При этом сетевая вода и вода в местной системе отопления разделены поверхностью нагрева и таким образом сеть и система отопления полностью гидравлически изолированы друг от друга.

При зависимой схеме присоединения гидравлические условия работы тепловых сетей оказывают непосредственное влияние на системы отопления. В этом случае применяется либо непосредственное (если позволяет температурный график работы системы теплоснабжения), либо элеваторное присоединение систем отопления жилых и общественных зданий к тепловой сети ис.2.9).

Рис. 2.9. Зависимые схемы присоединения систем отопления к тепловым сетям:
а – непосредственное присоединение; б – элеваторное присоединение; 1 – подающий трубопровод;
2 – обратный трубопровод; 3 – отопительные приборы; 4 – манометр; 5 – термометр; 6 – грязевик;
7 – запорная арматура (задвижка); 8 – воздушник; 9 – сужающее устройство, счетчик жидкости;
10 – элеватор (струйный насос)

Зависимое присоединение отопительных установок по схеме рис. 2.9, а применяют, как правило, в системах отопления промышленных предприятий. Такая схема применима также в жилых и общественных зданиях, если температура воды в подающей магистрали теплосети не превышает 95 – 105 °С.

Если температура сетевой воды в подающей магистрали теплосети превышает 105 °С и располагаемый напор на вводе достаточен для работы струйного насоса - элеватора (10 – 15 м вод. ст.), то систему отопления присоединяют к теплосети по схеме, представленной на рис. 2.9, б . В этом случае необходимая температура воды, поступающей в систему отопления, достигается за счет смешения в элеваторе высокотемпературной сетевой воды из подающей магистрали с обратной водой из системы отопления.

При зависимом присоединении качество теплоснабжения во многом зависит от качества изготовления и монтажа элеватора. При изготовлении элеваторов с особой тщательностью следует следить за соосностью сопла и камеры смешения, за качеством обработки внутренних поверхностей сопла и камеры смешения. Невыполнение этих требований может привести к снижению КПД струйного насоса, увеличению потерь напора, засорению сопла элеватора и, как следствие, к нарушению циркуляции в системе отопления.

Преимуществом элеватора как смесительного устройства является простота и надежность эксплуатации.

Основной характеристикой элеватора является коэффициент смешения (коэффициент инжекции), который представляет собой отношение расхода подсасываемой (инжектируемой) элеватором воды, к расходу воды через сопло элеватора.

Потеря напора в сопле элеватора в десятки раз превышает потерю напора в отопительной системе. Поэтому основным сопротивлением местной системы является сопротивление сопла элеватора, которое зависит от его геометрических размеров (диаметра сечения сопла); коэффициент смешения, создаваемый элеватором, является величиной неизменной. При постоянном коэффициенте смешения расход воды в системе отопления изменяется пропорционально расходу сетевой воды через сопло элеватора, т.е. при прекращении подачи сетевой воды в сопло элеватора циркуляция воды в местной системе прекратится.

Избежать этого можно, если установить на абонентском вводе вместо элеватора смесительный насос (рис. 2.10). При аварийном отключении тепловой сети такой насос осуществляет циркуляцию воды в системе отопления, что предотвращает ее замораживание в течение довольно длительного времени (8 – 12 часов).

При необходимости смесительный насос может быть установлен на подающем или обратном трубопроводах системы отопления. В первом случае насос, кроме смешения, выполняет функции повысительного насоса, во втором случае - циркуляционного насоса.

Смесительные насосы устанавливаются, как правило, в местных тепловых пунктах, поэтому к ним предъявляются повышенные требования по виброшумовым характеристикам. Немаловажным критерием подбора смесительных насосов являются также их габаритные размеры.

Преимуществом смесительного насоса перед струйным является повышение надежности работы системы отопления, обеспечение циркуляции воды в системе отопления при недостаточном располагаемом напоре на вводе, возможность автоматического регулирования расхода воды и гидравлической защиты системы отопления.

Достоинством зависимой схемы присоединения является простота и относительно невысокая стоимость абонентских установок по сравнению с независимой схемой. Кроме того, при зависимом присоединении в абонентской установке может быть получен больший, чем при независимом присоединении, перепад температур сетевой воды, что способствует снижению расхода воды в теплосети и, соответственно, уменьшению диаметров трубопроводов теплосети и снижению капитальных затрат в тепловые сети.

Основным недостатком зависимых схем присоединения отопительных установок является влияние гидравлического режима работы тепловых сетей на режим работы системы отопления. Отопительные приборы имеют, как правило, пониженную механическую прочность по сравнению с другими элементами системы теплоснабжения. Например, предел механической прочности чугунных радиаторов составляет 6 кгс/см 2 , стальных радиаторов – 10 кгс/см 2 . Превышение этих пределов может привести к авариям в абонентских установках. Низкая механическая прочность отопительных приборов существенно снижает надежность работы и усложняет эксплуатацию крупных систем теплоснабжения, что объясняется наличием большого количества абонентов с разнородной тепловой нагрузкой и протяженных систем транспорта теплоты. Существенным недостатком зависимой схемы присоединения с элеваторным смешением является также невозможность применения местного регулирования тепловой нагрузки системы отопления, так как при изменении расхода сетевой воды через элеватор может произойти прекращение циркуляции воды в системе отопления, опрокидывание циркуляции или опорожнение системы отопления.

Независимое присоединение систем отопления позволяет исключить влияние гидравлического режима теплосети и влияние суточной неравномерности нагрузки горячего водоснабжения на работу систем отопления. Применение независимых схем присоединения обусловлено повышением требований к надежности теплоснабжения, а также все возрастающей долей строительства зданий повышенной этажности. Согласно нормативным документам по независимой схеме допускается присоединять системы отопления и вентиляции зданий с числом этажей 12 и выше, а также при обосновании системы отопления и вентиляции других потребителей теплоты. Независимая схема присоединения системы отопления представлена на рис. 2.11.

Основным элементом независимой схемы присоединения является промежуточный теплообменник – водо-водяной подогреватель, в котором вода, циркулирующая в системе отопления, нагревается до необходимой температуры. В качестве греющей среды в таком теплообменнике используется сетевая вода. Циркуляция воды в системе отопления осуществляется при помощи насоса.

При независимом присоединении систем отопления требуются дополнительные капиталовложения в системы теплоснабжения и несколько усложняется эксплуатация оборудования тепловых пунктов и абонентских установок за счет появления дополнительных элементов: промежуточного теплообменника и циркуляционного насоса. Кроме того, при независимой схеме присоединения система теплоснабжения должна работать по повышенному температурному графику для компенсации недогрева воды в промежуточном теплообменнике.

Несмотря на недостатки, независимая схема присоединения отопительных установок обладает целым рядом преимуществ, основным из которых является существенное повышение надежности работы систем теплоснабжения. В системе теплоснабжения появляется возможность поддерживать уровень давлений, превышающий допустимый по условиям механической прочности отопительных приборов, что очень важно для крупных систем транспорта теплоты. Повышается также надежность работы систем отопления за счет исключения возможности опорожнения. Возможность применения местного регулирования при независимом присоединении позволяет повысить качество работы отопительных установок за счет исключения колебании температуры внутреннего воздуха отапливаемых помещений относительно значений, определенных СНиП и санитарно-гигиеническими нормами.