Высокая теплоотдача и высокое сопротивление давлению биметаллических радиаторов компенсируется риском загрязнения коллекторов. Кроме того, они особенно чувствительны к повышению концентрации кислорода в воде и сами по себе очень дороги.
Что такое централизованная система отопления
Подавляющее большинство жилых домов в нашей стране имеют централизованное отопление. Реформы ЖКХ и ежегодное повышение тарифов заставляют людей задуматься об эффективности использования тепла. Чтобы снизить эксплуатационные расходы, необходимо знать структуру системы отопления.
Централизованное теплоснабжение — это способ подачи тепла из одного источника в домохозяйства и предприятия на большой территории.
Общая схема выглядит следующим образом:
- Теплоноситель нагревается на отдельно расположенных объектах до требуемой температуры.
- По трубам, проложенным в земле или открытым способом, тепло подводится к домам.
- В тепловых узлах организован учёт потраченной энергии и распределение тепла по подъездам дома.
- По стоякам внутридомовой разводки горячий теплоноситель подаётся в каждую квартиру и на лестничные марши.
- Для обогрева квартир используют теплообменники, которые в обиходе называют радиаторами или батареями.
Котельная в самом доме — это частный случай центрального отопления.
Каждая из систем может иметь различную конфигурацию и дополнительные функции.
Источники тепла
Теплоноситель нагревается на специально построенных теплоэлектроцентралях (ТЭЦ), государственных электростанциях (ГЭС) или котельных, снабжающих несколько жилых районов.
Обозначения ТЭЦ и ГРЭС сохранились с советских времен, хотя сейчас они принадлежат частным энергетическим компаниям.
ТЭЦ, ГРЭС и котельные различаются:
- основным предназначением и режимом функционирования;
- мощностью;
- радиусом обслуживаемой территории.
ТЭЦ, исходя из экономической целесообразности, строятся в населенных пунктах с населением от 100 000 человек и развитой промышленностью. ТЭЦ предназначены для малых и средних городов с небольшим потреблением электроэнергии. Котельные отапливают жилые дома, общественные здания и промышленные предприятия в радиусе не более 3 км.
ТЭЦ предназначены в основном для нагрева отопительной воды в холодное время года. В переходный период электростанция переключается на выработку электроэнергии.
Общественные электростанции необходимы для выработки электроэнергии. Тепло выделяется при работе турбин и используется для отопления.
Котельные установки нагревают воду только для целей отопления, они не вырабатывают электроэнергию.
Схема получения тепла
Работа ТЭЦ и ГРЭС очень похожа, разница заключается в мощности и конструкции станций.
Электроэнергия и тепло вырабатываются на ТЭЦ и ГРЭС путем сжигания топлива. Для работы необходимы уголь, мазут или природный газ.
Устройство ТЭЦ
Основными компонентами 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.
Системы вытяжки и очистки дыма, системы удаления золы и шлака и трубопроводы являются дополнительными.
Котельные относятся к самому простому типу — они не содержат турбин, конденсаторов и другого вспомогательного оборудования.
Алгоритм работы источников тепла
Блоки ТЭЦ и ГРЭС представляют собой чрезвычайно сложные конструкции, но принцип работы по нагреву хладагента понять легко:
- Подготовленное топливо подается в котельную. Уголь обязательно размалывают, желательно до состояния пыли. Для сжигания в камеру сгорания насосами подаётся воздух.
- В котельной техническая вода в котлах доводится до состояния пара, который находится под высоким давлением.
- По трубопроводам пар подаётся на лопасти турбины, которая, вращаясь, вырабатывает электрическую энергию.
- После турбины остывший пар поступает в теплообменник, где отдаёт тепловую энергию воде для централизованной системы теплоснабжения.
- Остывший пар переходит в жидкую фазу, которую конденсатная установка очищает от паров и примесей.
- Очищенная вода подаётся в котельную, где начинается новый цикл нагрева.
Летом, когда горячей воды требуется гораздо меньше, блоки ТЭЦ переключаются в режим выработки электроэнергии. В этом случае пар охлаждается в водяных градирнях, закачивается на высоту 12 метров и распыляется через специальное оборудование. Избыток пара выбрасывается в атмосферу.
Затем вода подается в бассейн, где она охлаждается. Затем она перекачивается через конденсационное оборудование в котельную. Этот процесс повторяется. Чтобы компенсировать потери, воду добавляют из внешних источников — рек или озер.
Угольные ТЭЦ и ГРЭС в обязательном порядке оснащаются системами очистки дымовых газов.
Конструкция теплообменников
Задача теплообменников — снять тепло с пара, прошедшего через турбину.
Агрегаты классифицируются в зависимости от их типа:
- кожухотрубчатые;
- секционные (элементные);
- пластинчатые.
Для каждого типа существует множество конструкций.
Наиболее распространенной и эффективной является кожухотрубная конструкция. Пар под давлением проходит через пучок труб, который находится в герметично закрытом корпусе. Внутрь корпуса подается холодная вода. Происходит теплообмен — нагретые паром трубы нагревают воду внутри емкости. Насосы создают давление, которое перемещает жидкость в трубах системы центрального отопления.
Особенности районных котельных
В зависимости от промежуточного теплоносителя котлы делятся на паровые и водяные.
В первом случае вода преобразуется в пар, а во втором в теплообмене участвует вода с температурой ниже 100 градусов. Выбор зависит от проекта, расстояния до здания и других технических деталей конструкции.
Пар в качестве теплоносителя используется реже и только в старом жилом фонде.
Особенности
Центральное отопление — основной способ обогрева жилых зданий в России. Люди часто жалуются на него, особенно сейчас, когда оборудование и инфраструктура устарели. Многие недовольны тем, что нет возможности самостоятельно регулировать систему. Однако на самом деле центральное отопление выдержало испытание временем на протяжении многих десятилетий. Это очень сложная и разветвленная система инженерных коммуникаций.
Теплоноситель транспортируется по большим каналам в обогреваемые помещения. Остывая, он возвращается в котельную, создавая замкнутый отопительный контур. В центральном отоплении различают водяное, паровое и воздушное, где в большинстве населенных пунктов Российской Федерации теплоносителем является вода. Преимущество этого варианта в том, что он прост в эксплуатации, а хладагент может подаваться достаточно далеко, не влияя на параметры. Воздушное отопление менее популярно, так как стоимость его очень высока
Паровое отопление применяется в основном на промышленных предприятиях, где пар используется одновременно для основного производства и отопления помещений в холодное время года. Из-за более низкого гидростатического давления размер используемых труб меньше. В любом случае, центральное отопление требует дорогостоящей объемной инфраструктуры в «центре», но оно полностью эффективно. Недостатки связаны не с порочностью концепции в принципе, а с ее искривлением на практике.
Когда среднесуточная температура не поднимается выше 8 градусов Цельсия в течение 120 часов подряд, котлы включаются в работу. Они могут прекратить работу, если наружный воздух нагревался выше того же уровня в течение более 120 часов без перерыва. В большинстве районов отопительный сезон длится с середины октября до первой половины апреля, но продолжительность зимнего сезона, возврат холодов или раннее оттаивание имеют значение.
Основные социальные объекты начинают отапливаться раньше. Летом регулярно проводятся пробные запуски, чтобы проверить готовность системы к работе и заранее устранить возникающие недостатки.
Каждая система централизованного теплоснабжения имеет свои технические характеристики. Традиционно считается, что комфортные условия проживания преобладают при температуре воздуха от +21 до +25 градусов. Совершенствование этих значений с учетом психологических исследований и изучения большого количества людей показало, что в целом стоит придерживаться отопления при температуре от +18 до +24 градусов.
Фактические условия варьируются в зависимости от:
- климатической специфики;
- возможностей нагревающих приборов и магистралей;
- особенностей самого помещения.
Виды
Сразу следует сказать, что такая альтернатива центральному отоплению, как индивидуальные обогреватели, работает не очень эффективно. С другой стороны, расстояние, на которое перекачивается теплоноситель от ТЭЦ или котельной, также очень важно. Как уже упоминалось выше, наиболее распространенным способом нагрева воды в зданиях является водяной. Большинство людей предпочитают системы с естественной циркуляцией воды, поскольку они не требуют сложного оборудования. Вместо насосов и другого оборудования работает разница в плотности между холодной и горячей жидкостями, что обеспечивает самосмешивание.
Такие системы работают даже при отсутствии электроснабжения или систематических отключениях электроэнергии. Установить систему естественного отопления может практически каждый, а давление не представляет опасности.
Недостатком является необходимость использования относительно больших труб, что:
- отдают тепло медленнее;
- имеют лимитированный радиус действия;
- обуславливают длительный запуск и замедленную остановку при необходимости.
Принудительная циркуляция дешевле, даже с учетом стоимости дополнительных технологий. К сожалению, система не работает, если отключается электричество и нет автономного генератора. А если выходит из строя электроника насосов, то не помогает и наличие электросети. Системы отопления различаются и по другим характеристикам, в частности, по материалу труб и радиаторов. Можно использовать сталь, медь, полипропилен, пластик и алюминий, но важно учитывать совместимость материалов.
В системах центрального отопления используются различные виды топлива, 99% из которых относятся к одному из трех типов:
- угольное;
- газовое горючее;
- мазут.
Как выбрать?
Даже если вы примерно знакомы с этими нюансами, можно с уверенностью сказать, что только тип радиаторов и соединяющие их трубы могут быть разными в каждой комнате дома. На другие аспекты, такие как способ передачи тепла, радиатор, его давление и высота, а также вид используемого топлива, домовладелец никак не влияет. Классические чугунные радиаторы не только имеют долгую историю, но и вполне стабильно служат в течение многих десятилетий. Для естественного цикла чугунные радиаторы имеют идеальный смысл. Особенно потому, что они предъявляют невысокие требования к качеству теплоносителя.
Сильная тепловая инерция чугуна затрудняет совместимость с устройствами автоматического управления. Материал очень тяжелый и хрупкий и может легко подвергаться сильным гидравлическим вибрациям. Его следует систематически окрашивать. По этой причине многие люди стараются обогревать свои дома зимой с помощью стальных панельных радиаторов. Однако такой вариант больше подходит для частного дома, чем для многоквартирного, да и легкость тоже не сильно помогает
Проблема заключается в недостаточной устойчивости к высокому рабочему давлению (от 10 атм) и постепенной коррозии внутренних поверхностей радиаторов.
Стальную батарею невозможно установить без блокирующих элементов во входной и выходной цепи, и даже в идеальных условиях она проработает всего 10 — 12 лет. Гораздо более практичными являются трубчатые радиаторы, которые выдерживают более высокое давление и даже выглядят более привлекательно. На практике часто используются алюминиевые радиаторы, которые легки и компактны, очень хорошо выглядят и могут выдерживать значительное давление.
Однако у них есть и слабые стороны — температура воды в алюминиевом корпусе быстро падает, а кислотно-щелочной баланс теплоносителя ограничен. Кроме того, алюминий не уживается с латунными и медными трубопроводами. Контакт с этими деталями приводит к быстрому износу.
Высокая теплоотдача и высокое сопротивление давлению биметаллических радиаторов компенсируется риском загрязнения коллекторов. Кроме того, они особенно чувствительны к повышению концентрации кислорода в воде и сами по себе очень дороги.
При выборе конкретного решения следует ориентироваться на радиаторы, рабочее давление которых выше рабочего и испытательного давления рассматриваемой системы. Важно рассчитать не только производительность радиатора в целом, но и отдельных секций, так как нерационально устанавливать слишком много отдельных слабых приборов. Выбор радиаторов для отопления балкона или лоджии имеет свои особенности. Отопление этих помещений отнесено законодателем к реконструкции пригодного для проживания жилища. Поэтому оно может проводиться только с разрешения надзорных органов и только согласованным с ними способом.
Замерзание радиаторов приводит к их разрушению и затоплению самой квартиры, а иногда и квартиры, расположенной ниже. По этой причине проверяющие органы должны тщательно проверять планы утепления балконов и лоджий, а также фактически выполненные работы по утеплению. Кроме того, необходимо письменно доказать, что никто не пострадает от перепада давления в системе здания и перепада температуры хладагента. Следует также учитывать, что в некоторых регионах Российской Федерации отсутствие теплоизоляции и подготовки не дает права владельцу размещать радиаторы на балконе. Такова официальная процедура, например, в Москве.
Централизованное либо центральное отопление жилых домов
Чтобы понять, что такое центральное отопление (чаще всего для него используется термин «центральное»), нужно разобраться, как они все вместе работают. Действительно, способ подачи тепла к радиаторам может быть очень разным.
Поэтому в таких случаях изменится и ваш подход к той же установке или замене радиаторов. Мы узнаем о различиях между одноконтурными и двухконтурными системами, определим лучшие радиаторы и посмотрим видеоролик, обобщающий эту тему.
Централизованные системы
Примечание: Основное различие между системами центрального отопления заключается в том, что они питаются от общего котла или ТЭЦ, в то время как автономное отопление обеспечивается котлом в доме. Для обычного пользователя это, по сути, не имеет значения, но когда речь идет о техническом обслуживании или капитальном ремонте, это следует принимать во внимание.
Независимая и зависимая система
- В случае если система независима, то замечательные котлы центрального отопления подают теплоноситель не прямо в контуры жилых либо нежилых помещений, а сперва на тепловые пункты, где и происходит перераспределение . Другими словами, тёплая вода с ТЭЦ либо замечательной котельной попадает на такие ТП по трубам громадного диаметра, после этого, в зависимости от потребности группы зданий, дома либо подъезда, она распределяется по мощности напора теплоносителя. На таких ТП устанавливаются циркуляционные насосы, каковые, при необходимости, смогут расширить мощность потока (к примеру, для девятиэтажного здания).
- В тех случаях, в то время, когда проект сделан по зависимой схеме, центральная система отопления подаёт тёплую воду конкретно на радиаторные контуры каждого жилого либо нежилого помещения, без предварительного распределения мощности потока . направляться подчернуть, что циркуляционный насос при своей работе никак не воздействует на температуру теплоносителя — с его помощью создаётся дополнительное давление, нужное для верхних этажей многоэтажек.
Одноконтурная система
Такая система используется довольно часто, но центральное отопление имеет существенные недостатки из-за больших тепловых потерь при передаче теплоносителя. В большинстве случаев они компенсируются за счет повышенного давления в системе, но жалобы жильцов, проживающих в таких домах, встречаются часто.
Работа такой системы в основном заключается в следующем: Горячая жидкость подается по трубе, к которой подключены радиаторы центрального отопления через входную и выходную трубу. Другими словами, нагретая вода циркулирует через ребра устройства, охлаждается и возвращается в центральную распределительную трубу.
Это означает, что температура теплоносителя для следующего радиатора уже ниже. В большинстве случаев без потерь можно эксплуатировать не более трех-четырех, а может быть, и пяти приборов.
Однако в многоквартирных домах возникают проблемы даже при таком количестве радиаторов на одну подводку, и причина часто кроется в плохой изоляции помещений. Вместо того, чтобы утеплить окна и двери, а возможно и стены, жильцы начинают увеличивать количество секций в радиаторах — в некоторых случаях более 20 штук.
Теперь — простая арифметика — если раньше в пятиэтажном доме, для которого рассчитывалась проектная мощность, было 5 батарей по 10 секций, то теперь их стало в два раза больше — в большинстве случаев тепла хватает только первым двум этажам (верхнему или нижнему — в зависимости от того, откуда начинается подача).
Преимущества и недостатки центрального отопления
К преимуществам центрального отопления относятся:
— возможность использовать различные источники тепла — в зависимости от предпочтений,
— меньшие потери тепла в системе,
— низкая температура поверхности радиаторов при сохранении высокого уровня теплового комфорта,
— низкие затраты на отопление при использовании альтернативных источников энергии,
— производство бытовой горячей воды из системы центрального водяного отопления,
— возможность независимости от внешнего поставщика тепла,
— в случае газовых систем — удобный способ подачи топлива.
К недостаткам центрального отопления можно отнести:
— необходимость постоянного ухода, обслуживания и ремонта,
— высокая стоимость строительства системы центрального отопления,
— в случае с водоснабжением — необходимость восполнения потерь воды,
— в случае источников тепла на ископаемом топливе — загрязнение окружающей среды и негативное влияние на глобальный углеродный след,
— необходимость освобождения места для источника тепла и, возможно, для топлива,
— большая инерционность из-за более длительного периода нагрева.
Схема работы ТЭЦ и переноса тепловой энергии к потребителям
- — Вода, которую используют при производстве теплоносителя берется из природных источников (озёр и рек) или если ТЭЦ, находится вблизи потребителей тепла их строят на значительном расстоянии от источников водоснабжения. В таком случае на ТЭЦ применяют оборотную систему водоснабжения с искусственными охладителями — градирнями;
- — Химический цех. Прежде чем попасть в паровые котлы, она проходит очистку;
- — Энергетический котел — это огромная «топка» с очень высокой температурой внутри. На ТЭЦ используют твёрдое, жидкое или газообразное топливо. Вследствие большей близости ТЭЦ к населённым местам на них шире используют более ценное, меньше загрязняющее атмосферу твёрдыми выбросами топливо — мазут и газ. Гигантский котел потребляет огромное количество топлива, чтобы нагреть воду и превратить ее в пар;
- — Дымовая труба — образующийся при сгорании топлива дым проходит через электрофильтры и золоуловители и выводится через трубу;
- — Турбины. Нагретый пар попадает в турбины и вращает генератор, вырабатывая электроэнергию. На выходе с разных генераторов напряжение может быть от 10 до 18 кВ (киловольт). С помощью блочных трансформаторов оно повышается до 110 кВ, а дальше электроэнергия передается на большие расстояния с помощью ЛЭП (линий электропередач). Часть пара направляется после турбины в теплообменник;
- — Теплообменник. Пар попадающий в теплообменник, нагревает воду в специальных водяных подогревателях. Именно эта горячая вода является «теплоносителем» и отправляется в город по магистральным трубопроводам;
- — Обратный отвод пара. После прохождения теплообменника, вода превращается в пар, который остывает в градирнях, конденсирует, и снова превращается в воду. С градирен вода уходит по специальному каналу, после чего, с помощью насосной станции отправляется на повторное использование;
- — Магистральные трубы. Общая протяжённость теплотрассы из-за тепловых потерь обычно ограничена 10-20 километрами и не превышает 40 километров. Ограничение на протяжённость связано с возрастанием доли потерь тепла, необходимостью применения улучшенной теплоизоляции, необходимостью использовать для обеспечения перепадов давления у потребителей дополнительные перекачивающие насосные станции и более прочные трубопроводы;
- — Тепловые насосные станции — комплексная система для перекачки жидкостей из одного места в другое, включает в себя здание и оборудование: насосные агрегаты (рабочие и резервные) — насосы, трубопроводы и вспомогательные устройства (например, трубопроводную арматуру). Здесь поддерживают нужное давление и температуру теплоносителя;
- — Центральный тепловой пункт (ЦТП) — Обеспечивает теплом и горячей водой микрорайон по квартальным трубам. Также на ЦТП регулируют температуру и давление теплоносителя с учетом условий конкретного микрорайона (зависит от типа застройки домов, этажности, количества квартир и т.д.). Обычно располагается в отдельностоящем сооружении, но может быть размещен в подвальном или техническом помещении одного из зданий;
- — Теплообменник. На ЦТП горячая вода (теплоноситель) попадает теплообменник. Поступающая с ТЭЦ горячая вода отдает свое тепло воде, которая затем, нагретая до заданной температуры, поступает либо в промежуточный индивидуальный тепловой пункт (ИТП), обслуживающий отдельное здание, либо напрямую в жилые дома. По такой же схеме готовится для нас и горячая вода. Только нагревают холодную воду в других теплообменниках;
- — Квартальные трубы. По ним теплоноситель и горячая вода из ЦТП поступают в дома — в радиаторы отопления. Вторичные тепловые сети имеют относительно меньшую протяженность (удаленность теплового пункта от потребителя составляет менее 500 м.) и в условиях города, ограничиваются максимум парой кварталов. Диаметры таких трубопроводов, в основном, располагаются в границах от 50 до 150 мм. В строительстве вторичных теплосетей применяются стальные и полимерные трубы;
- — Внутридомовая разводка. Теплоноситель попадает в квартиры — в радиаторы отопления.
