Многоэтажные здания, высотки, административные здания и множество различных потребителей обеспечивают теплом ТЭЦ или мощные котельные. Даже относительно простую автономную систему частного дома иногда трудно отрегулировать, особенно если допущены ошибки при проектировании или монтаже. А ведь система отопления большой котельной или ТЭЦ несравненно сложнее. От магистральной трубы отходит множество ответвлений, причем у каждого потребителя различное давление в трубах отопления и количество потребляемого тепла.
Протяженность трубопроводов разная, и система должна быть спроектирована так, чтобы самый отдаленный потребитель получал достаточное количество тепла. Становится понятным, зачем в системе отопления давление теплоносителя. Давление продвигает воду по контуру отопления, т.е. создаваемое центральной магистралью отопления оно играет роль циркуляционного насоса. Отопительная система должна не допускать разбалансировки при изменении потребления тепла каким-либо потребителем.
Кроме того на эффективность теплоснабжения не должна влиять разветвленность системы. Чтобы сложная централизованная отопительная система работала стабильно, на каждом объекте необходимо установить либо элеваторный узел, либо автоматизированный узел управления системой отопления, чтобы исключить взаимное влияние между ними.
Теплотехники рекомендуют применять один из трех температурных режимов работы котелен. Эти режимы вначале были рассчитаны теоретически и прошли многолетнее практическое применение. Они обеспечивают передачу тепла с минимальными потерями на значительные расстояния с максимальной эффективностью.
Тепловые режимы котелен можно обозначить как соотношение температуры подачи к температуре «обратки»:
В реальных условиях режим выбирается для каждого конкретного региона, исходя из величины зимней температуры воздуха. Следует отметить, что применять для отопления помещений высокие температуры, особенно 150 и 130 градусов нельзя, чтобы избежать ожогов и серьезных последствий при разгерметизации.
Температура воды превышает точку кипения, и она не кипит в трубопроводах благодаря высокому давлению. Значит нужно снизить температуру и давление и обеспечить необходимый отбор тепла для конкретного здания. Эта задача возложена на элеваторный узел системы отопления – специальное теплотехническое оборудование, расположенное в тепловом распределительном пункте.
Устройство и принцип работы элеватора отопления
В точке входа трубопровода тепловых сетей, обычно в подвале, в глаза бросается узел, который соединяет трубы подачи и «обратки». Это элеватор — смесительный узел для отопления дома. Изготовляется элеватор в виде чугунной или стальной конструкции снабженной тремя фланцами. Это обычный элеватор отопления принцип работы его основан на законах физики. Внутри элеватора находится сопло, приемная камера, смесительная горловина и диффузор. Приемная камера соединяется с «обраткой» с помощью фланца.
Перегретая вода поступает на вход элеватора и проходит в сопло. Вследствие сужения сопла скорость потока увеличивается, а давление уменьшается (закон Бернулли). В область пониженного давления подсасывается вода из «обратки» и смешивается в смесительной камере элеватора. Вода уменьшает температуру до нужного уровня и одновременно уменьшается давление. Элеватор работает одновременно как и смеситель. Таков вкратце принцип работы элеватора в системе отопления здания или сооружения.
Схема теплового узла
Регулировку подачи теплоносителя осуществляют узлы элеваторные отопления дома. Элеватор – основной элемент теплового узла, нуждается в обвязке. Регулировочное оборудование чувствительно к загрязнениям, поэтому в обвязку входят грязевые фильтры, которые подключаются к «подаче» и «обратке».
В обвязку элеватора входят:
- грязевые фильтры;
- манометры (на входе и выходе);
- термодатчики (термометры на входе элеватора, на выходе и на «обратке»);
- задвижки (для проведения профилактических или аварийных работ).
Это самый простой вариант схемы для регулировки температуры теплоносителя, но она часто используется как базовое устройство теплового узла. Базовый узел элеваторный отопления любых зданий и сооружений, обеспечивает регулировку температуры и давления теплоносителя в контуре.
Преимущества его применения для отопления больших объектов, домов и высоток:
Но при наличии бесспорных преимуществ использования элеватора для систем отопления следует отметить и недостатки применения этого прибора:
Элеватор с автоматической регулировкой
В настоящее время созданы конструкции элеваторов, в которых при помощи электронной регулировки можно изменять сечение сопла. В таком элеваторе имеется механизм, который перемещает дроссельную иглу. Она меняет просвет сопла и в результате меняется расход теплоносителя. Изменение просвета меняет скорость движения воды. В результате изменяется коэффициент смешивания горячей воды и воды из «обратки», чем достигается изменение температуры теплоносителя в «подаче». Теперь понятно, зачем в системе отопления нужно давление воды.
Элеватор регулирует подачу и давление теплоносителя, а его давление движет поток в контуре отопления.
Основные неисправности элеваторного узла
Даже такое простое устройство, как элеваторный узел, может работать неправильно. Неисправности можно определить путем анализа показаний манометров в контрольных точках элеваторного узла:
Распределительные устройства
Элеваторный узел со всей своей обвязкой можно представить как нагнетательный циркуляционный насос, который под определенным давлением подает теплоноситель в отопительную систему.
Если на объекте несколько этажей и потребителей, то самое верное решение – распределение общего потока теплоносителя каждому потребителю.
Для решения таких задач предназначена гребенка для системы отопления, которая имеет другое название – коллектор. Это устройство можно представить в виде емкости. В емкость с выхода элеватора втекает теплоноситель, который затем вытекает через несколько выходов, причем с одинаковым напором.
Следовательно, гребенка распределительная системы отопления позволяет отключение, регулировку, ремонт отдельных потребителей объекта без остановки работы контура отопления. Наличие коллектора исключает взаимное влияние ответвлений системы отопления. При этом давление в соответствует давлению на выходе элеватора.
Клапан трехходовой
При необходимости разделить поток теплоносителя между двумя потребителями применяется клапан трехходовой для отопления, который может работать в двух режимах:
Трехходовой кран устанавливается в тех местах контура отопления, где может возникнуть необходимость разделить или полностью перекрыть поток воды. Материал крана – сталь, чугун или латунь. Внутри крана находится запорное устройство, которое может быть шаровым, цилиндрическим или конусным. Кран напоминает тройник и в зависимости от подключения на системе отопления может работать как смеситель. Пропорции смешивания можно менять в широких пределах.
Применяется шаровой кран в основном для:
- регулировки температуры теплых полов;
- регулировки температуры батарей;
- распределения теплоносителя на два направления.
Существуют два типа трехходовых кранов – запорные и регулировочные. В принципе они практически равнозначны, но запорными трехходовыми кранами труднее плавно регулировать температуру.
Обитателей городских квартир обычно не интересует, как работает отопление в их доме. Нужда в подобных знаниях может возникнуть, когда хозяева пожелают повысить комфорт в доме или улучшить эстетический вид инженерного оборудования. Для тех, кто собирается затеять ремонт, расскажем вкратце про системы отопления многоквартирного дома.
Виды систем отопления многоквартирных домов
В зависимости от структуры, характеристик теплоносителя и схем разводки трубопроводов отопление многоквартирного дома подразделяют на следующие типы:
По расположению источника тепла
- Поквартирная система отопления, при которой газовый котёл устанавливается в кухне или отдельном помещении. Некоторые неудобства и вложения в оборудование с лихвой компенсируются возможностью включать и регулировать отопление по своему усмотрению, а также низкими эксплуатационными затратами за счёт отсутствия потерь в теплотрассах. При наличии собственного котла практически отсутствуют ограничения по реконструкции системы. Если, к примеру, хозяева пожелают заменить батареи на тёплые водяные полы - к этому нет никаких технических препятствий.
- Индивидуальное отопление, при котором своя котельная обслуживает один дом или жилой комплекс. Такие решения встречаются как в старом жилом фонде (кочегарки), так и в новом элитном жилье, где сообщество жильцов само решает, когда начать отопительный сезон.
- Центральное отопление в многоквартирном доме наиболее распространено в типовом жилье.
Устройство центрального отопления многоквартирного дома, передача тепла от ТЭЦ осуществляется через местный теплопункт.
По характеристикам теплоносителя
- Водяное отопление, в качестве теплоносителя используется вода. В современном жилье с поквартирным или индивидуальным отоплением встречаются экономичные низкотемпературные (низкопотенциальные) системы, где температура теплоносителя не превышает 65 ºС. Но в большинстве случаев и во всех типовых домах теплоноситель имеет расчётную температуру в пределах 85-105 ºС.
- Паровое отопление квартиры в многоквартирном доме (в системе циркулирует водяной пар) имеет ряд существенных недостатков, в новых домах давно не используется, старый жилой фонд повсеместно переводят на водяные системы.
По схеме разводки
Основные схемы отопления в многоквартирных домах:
- Однотрубная - как подача, так и обратный отбор теплоносителя к отопительным приборам осуществляется по одной магистрали. Такая система встречается в «сталинках» и «хрущёвках». Обладает серьёзным недостатком: радиаторы расположены последовательно и из-за остывания в них теплоносителя температура нагрева батарей падает по мере удаления их от теплопункта. Для того, чтобы сохранить теплоотдачу, количество секций увеличивается по ходу движения теплоносителя. В чистой однотрубной схеме невозможна установка приборов регулирования. Не рекомендуется изменять конфигурацию труб, устанавливать радиаторы другого типа и габаритов, иначе работа системы может быть серьёзно нарушена.
- «Ленинградка» - усовершенствованный вариант однотрубной системы, который, благодаря подключению тепловых приборов через байпас, снижает их взаимовлияние. Можно установить на радиаторы регулирующие (не автоматические) устройства, заменить радиатор на иной тип, но схожей ёмкости и мощности.
- Двухтрубная схема отопления многоквартирного дома стала широко использоваться в «брежневках», популярна и по сей день. Подающая и обратная магистрали в ней разделены, поэтому теплоноситель на входах во все квартиры и радиаторы имеет почти одинаковую температуру, замена радиаторов на иной тип и даже объём не оказывает существенного влияния на работу других приборов. На батареи можно устанавливать приборы регулирования, в том числе автоматические.
Слева - усовершенствованный вариант однотрубной схемы (аналог «ленинградки»), справа - двухтрубный вариант. Последний обеспечивает более комфортные условия, точное регулирование и даёт более широкие возможности по замене радиатора
- Лучевая схема применяется в современном нетиповом жилье. Подключение приборов параллельное, взаимное влияние их минимально. Разводка, как правило, выполняется в полу, что позволяет освободить стены от труб. При установке приборов регулирования, в том числе автоматических, обеспечивается точное дозирование количества тепла по помещениям. Технически возможна как частичная, так и полная замена системы отопления в многоквартирном доме с лучевой схемой в пределах квартиры с существенным изменением её конфигурации.
При лучевой схеме в квартиру входят подающая и обратная магистрали, а разводка осуществляется параллельно отдельными контурами через коллектор. Трубы, как правило, располагают в полу, радиаторы аккуратно и незаметно подключают снизу
Замена, перенос и выбор радиаторов в многоквартирном доме
Оговоримся, что какие любые изменения в поквартирное отопление в многоквартирном доме необходимо согласовывать с исполнительными органами и эксплуатирующими организациями.
Мы уже упоминали, что принципиальная возможность замены и переноса радиаторов обусловлена схемой. Как правильно выбрать радиатор для многоквартирного дома? Необходимо учесть следующее:
- В первую очередь радиатор должен выдерживать давление, которое в многоквартирном доме выше, чем в частном. Чем больше количество этажей, тем выше может быть испытательное давление, оно может достигать 10 атм, а в высотных зданиях даже 15 атм. Точное значение можно узнать в местной эксплуатирующей службе. Отнюдь не все радиаторы, продающиеся на рынке, обладают соответствующими характеристиками. Значительная часть алюминиевых и многие стальные радиаторы не подойдут для многоквартирного дома.
- Можно ли и насколько изменить тепловую мощность радиатора, зависит от применённой схемы. Но в любом случае теплоотдачу прибора необходимо рассчитать. У одной типовой секции чугунной батареи теплоотдача равна 0,16 кВт при температуре теплоносителя 85 ºС. Умножив число секций на эту величину, получим тепловую мощность существующей батареи. Характеристики нового отопительного прибора можно найти в его техническом паспорте. Панельные радиаторы не набираются из секций, имеют фиксированные размеры и мощность.
Усреднённые данные теплоотдачи различных типов радиаторов, могут различаться в зависимости от конкретной модели
- Материал также имеет значение. Центральное отопление в многоквартирном доме зачастую характеризуется низким качеством теплоносителя. Наименее чувствительны к загрязнениям традиционные чугунные батареи, хуже всего реагируют на агрессивную среду алюминиевые. Неплохо себя проявили биметаллические радиаторы.
Установка теплового счётчика
Тепловой счётчик без проблем может быть установлен при лучевой схеме разводки в квартире. Как правило, в современных домах уже имеются приборы учёта. Что касается существующего жилого фонда с типовыми системами отопления, такая возможность есть отнюдь не всегда. Это зависит от конкретной схемы и конфигурации трубопроводов, консультацию можно получить в местной эксплуатирующей организации.
Поквартирный прибор учёта тепла можно установить при лучевой и двухтрубной схеме разводки, если на квартиру идёт отдельная ветка
Если установить прибор учёта на всю квартиру не удаётся, можно разместить компактные тепловые счётчики на каждом из радиаторов.
Альтернатива квартирному счётчику - приборы учёта тепла, размещаемые непосредственно на каждом из радиаторов
Отметим, что установка приборов учёта, замена радиаторов, внесение иных изменений в устройство отопления в многоквартирном доме требуют предварительного согласования и должны выполняться специалистами, представляющими организацию, обладающую лицензией на проведение соответствующих работ.
Видео: как подают отопление в многоквартирном доме
Проектированием системы отопления в многоэтажных, многоквартирных зданиях занимаются специальные проектные организации, которые в своей проектной работе руководствуются такими нормативными документами, как ГОСТы, ОСТЫ, ТУ, СНИПы и санитарно-технические нормы.
Согласно требованиям некоторых из них, температура в жилых помещениях должна быть устойчивой в пределах двадцати-двадцати двух градусов тепла. А относительная влажность воздуха 40-30 %. Только при соблюдении таких параметров можно обеспечить комфортные условия для проживания людей.
В основе проектирования и регулировки лежит выбор теплоносителя, который обусловлен рядом факторов, включая такой, как доступность и возможность подключения к нему системы отопления домостроения в районе нахождения объекта.
Виды регулировки систем отопления
Регулировка системы отопления многоквартирного дома может осуществляться путем использования в системе труб различного диаметра. Как известно, скорость прохождения и давление жидкости и пара в трубопроводе зависят от диаметра отверстия трубы. Это и позволяет осуществлять регулировку давления в системе путём комбинирования труб с различным диаметром друг с другом.
Трубы с диаметром 100 мм обычно ставятся на входе в подвальных помещениях домов.
Это максимальный диаметр труб, используемый в системе отопления. В подъездах для распределения тепла используются трубы диаметром 76-50 мм. Выбор зависит от размеров здания. Монтаж стояков производится из труб диаметром 20 мм. Концевики «лежаков» закрываются шаровыми кранами с диаметром 32 мм, которые устанавливаются обычно на расстоянии 30 см от крайнего стояка.
Однако такая здания не позволяет эффективно выравнивать гибкое давление в системе. Таким образом, температура в жилых помещениях верхних этажей заметно понижается. Поэтому используется гидравлическая система отопления, которая включает в себя циркуляционные вакуумные насосы и автоматические системы регулирования давления.
Их монтаж производится в коллекторе каждого здания. При этом меняется схема разводки теплоносителя по подъездам и этажам.
При этажности домостроения выше двух этажей использование системы с подкачкой для циркуляции воды обязательно. Регулировка системы отопления многоквартирных зданий осуществляется чаще всего вертикальными системами водяного отопления, которые называются однотрубными.
Недостатки однотрубной системы
К недостаткам можно отнести то, что при такой системе невозможно производить учёт расхода тепла в каждой квартире. А, следовательно, произвести индивидуальный расчёт оплаты за фактическое потребление тепловой энергии. К тому же, при такой системе сложно поддерживать температуру воздуха одинаковую во всех жилых помещениях здания.
Именно поэтому используются другие системы поквартирного отопления, которые устроены по-другому и предусматривают тепловой энергии в каждой квартире.
В настоящее время существуют различные системы поквартирного отопления. Однако пока устраиваются они в многоэтажных зданиях крайне редко. Это связано с рядом причин. В частности, с тем, что такие системы обладают невысокой гидравлической и тепловой устойчивостью.
Чаще всего в многоэтажных, жилых зданиях используется так называемое центральное отопление.
Теплоноситель при таком отоплении поступает к домостроению от городской ТЭЦ.
В последние годы при строительстве новых жилых домов используется автономное отопление. При таком способе индивидуального отопления, котельная устанавливается непосредственно в подвальном или чердачном помещении многоэтажки. В свою очередь системы отопления делятся на открытые и закрытые. Первые предусматривают разделение подачи горячей воды для жильцов на отопление и другие нужды, а в другом - только на отопление.
Требования к регулировке системы отопления
Требования к системам отопления определяются проектной документацией. Регулировка системы отопления многоквартирного дома производится в соответствии с параметрами, определенными этой документацией. Особой сложностью она не обладает. Системы отопления снабжены терморегуляторами на радиаторах, а также теплосчетчиками, балансировочными клапанами как автоматического, так и ручного регулирования.
Регулировка не требует использования специального инструмента.
Производится непосредственно жильцами. Все остальные регулировки производятся обслуживающим систему персоналом.
- Когда новенький загородный дом уже построен и все необходимые коммуникации, в частности, трубопроводная система, подключены, о полной готовности здания для эксплуатации говорить все же рано....
- Если в отопительной системе накапливается воздух, то он может стать препятствием для ее нормальной работы. Такая проблема у жителей квартир и домов чаще всего возникает...
Каждое здание, будь то частный дом или многоэтажная квартира, оборудывается несколькими системами жизненного обеспечения. Одной из них является система отопления. Жители многоэтажных домов могут удивиться, но в их подвальном помещении находится особое место, которое и называется тепловой узел или пункт учёта тепла. В этой статье мы детальней поговорим о нем.
Вы узнаете, что же такое узел учета тепловой энергии, для чего он нужен, как он функционирует, и кто может его обслуживать.
Раскрываем завесу — что такое УУТЭ
Для тех, кто впервые слышит этот термин, мы объясним его значение. УУТЭ — это не просто прибор, а комплекс оборудований. Монтаж каждого из них нужен для того, чтобы предоставлять принципиальный учет и регулирование энергии, регулировки объема теплоносителя внутри. Системы регистрирует и выполняет контроль параметров. Установка такого оборудования выполняется на трубы отопления в подвале многоэтажного дома.
Вот основные элементы оборудования:
- Вычислитель.
- Запорная арматура.
- Датчики индикации давления и температуры в системе.
- Преобразователи давления, расхода и температуры.
Для чего же нужна такая система? Все это были технологические данные, если говорить просто, то тепловой узел учета устанавливается на вводе труб в дом. Его основная задача — менять параметры внутреннего теплоносителя. Что это значит? Прежде чем теплоноситель попадет к вам в отопительный прибор (конвектор или радиатор), то тепловой узел начинает снижать его давление и температуру. Вы замечали, что трубы отопления в доме всегда одной температуры, вы не сможете о них обжечься. Это даже полезно не только для вас, но и для всей отопительной системы. В наше время трубопровод из металлического меняют на полипропиленовый или металлопластиковый. Они не любят повышенной температуры и высокого давления.
Вот некоторые регламентированные режимы работы узла учета тепловой энергии:
- 110/70;
- 130/70;
- 150/17.
Что значат эти цифры? Они указывают на максимально и минимально допустимые температурные показатели теплоносителя в трубах. Каждый узел оборудывается прибором учета тепла.
Виды схем установки тепловых узлов
Становится понятно, что тепловой узел в многоквартирном доме находится в подвале, где и начинается подача тепла в каждую квартиру. Схема теплового узла указана на этом фото.
Как видно из картинки, это элеваторная схема. Ее можно назвать самой простой и не дорогостоящей. Но, недостатком этой системы является то, что выполнять регулировку температуры в трубах невозможно. В связи с этим возникают некоторые неудобства у конечных потребителей. Тепловая энергия перерасходуется при оттепели за отопительный сезон. Основная делать такой схемы — это элеватор. А перед ним может быть установлен редуктор понижения давления. А сам элеватор служит для того, чтобы подмешивать остывший теплоноситель к горячему. На его выходе создается разряжение, что и служит основой работы. За счет этого разряжения, в элеваторе теплоноситель находится под меньшим давлением, поэтому и происходит смешивание.
Но, есть еще одна схема установки системы. Она работает на основе теплообменника. Вы можете увидеть ее на этом фото.
Благодаря тому, что тепловой пункт подключается через этот самый теплообменник, теплоноситель внутри дома и теплоноситель из теплотрассы разделяется. А за счет этого разделения, предоставляется возможность его выполнять его подготовку. Для этой цели используются присадки и фильтрация. Именно эта схема открывает большие двери для регулирования температуры и давления теплоносителя в трубах. Почему это важно? Дело в том, что схема на основе теплообменника позволяет снижать растраты на отопление.
Если говорить о подмешивании теплоносителя, то для такой системы оно выполняется за счет термостатических клапанов. Особенностью использования является и то, что жильцы могут позволить себе использование алюминиевых радиаторов. Только вот есть небольшой нюанс — при некачественном теплоносителе внутри системы, срок службы радиаторов снижается. Естественно, что вы не сможете осуществлять контроль качества теплоносителя внутри. Вот почему лучше не рисковать и довольствоваться биметаллическими или чугунными радиаторами.
Обратите внимание! При подключении ГВС через теплообменник, появляется возможность контроля давления внутри и температуры воды. Хочется отметить, что некоторые управляющие, что любят наживаться на добросовестных плательщиках, могут заниматься обманом жильцов дома. Как? Занижая температуру воды всего лишь на несколько градусов. На выходе получается, что потребители не замечают этого отличия, однако, беря во внимание весь дом, можно сделать вывод, что управляющие смогут заработать несколько десятков тысяч рублей всего за один месяц.
Обслуживание узла учета энергии
А может ли любой жилец многоэтажного дома выполнять обслуживание узлов учета тепловой энергии? Нет. Если говорить о монтаже или же об обслуживании системы учета энергии, то всем этим занимается специально обученный персонал, прошедший инструктаж и допущенный к выполнению этих работ. Все дело в том, что такое место является помещением повышенной опасности. Мало того что вы можете причинить вред оборудованию, заплатив несколько десятков тысяч, так еще и сами пострадаете.
Вот почему не стоит заходить вовнутрь и из любопытства «мастерить» все по-своему. Не рискуйте своим здоровьем. При возникновении каких-либо проблем, лучше сразу сообщить в соответствующие инстанции. А чтобы более подробно ознакомиться с системой учета тепловой энергии, вы можете рассмотреть это видео.
Заключение
Из этой статьи вы могли больше узнать о том, что такое тепловой узел и система учета тепла. Как видите, это обязательная вещь для многоэтажных домов. Благодаря контролю температуры теплоносителя внутри, можно отрегулировать ее до оптимального показателя. Это позволит сэкономить средства на отоплении и продлить эксплуатационный срок ваших отопительных приборов. Кроме того, хочется сказать, что устанавливать такие узлы можно и для частного дома, если он подключен к централизованному отоплению. Хотя система обойдется вам в копеечку, но вы сможете обеспечить максимальный уровень комфорта в дальнейшем.
С. Дейнеко
Индивидуальный тепловой пункт - важнейшая составляющая систем теплоснабжения зданий. От его характеристик во многом зависит регулирование систем отопления и ГВС, а также эффективность использования тепловой энергии. Поэтому тепловым пунктам уделяется большое внимание в ходе термомодернизаций зданий, масштабные проекты которых в ближайшем будущем планируется воплотить в жизнь в различных регионах Украины
Индивидуальный тепловой пункт (ИТП) — комплекс устройств, расположенный в обособленном помещении (как правило, в подвальном помещении), состоящий из элементов, обеспечивающих присоединение системы отопления и горячего водоснабжения к централизованной тепловой сети. По подающему трубопроводу осуществляется подача теплоносителя в здание. С помощью второго обратного трубопровода в котельную попадает уже охлажденный теплоноситель из системы.
Температурный график работы тепловой сети определяет то, в каком режиме тепловой пункт будет работать в дальнейшем и какое оборудование необходимо в нем устанавливать. Различают несколько температурных графиков работы тепловой сети:
- 150/70°С;
- 130/70°С;
- 110/70°С;
- 95 (90)/70°С.
Если температура теплоносителя не превышает 95°С, то его остается только распределить по всей отопительной системе. В этом случае возможно применять только коллектор с балансировочными клапанами для гидравлической увязки циркуляционных колец. Если же температура теплоносителя превышает 95°С, то такой теплоноситель нельзя напрямую использовать в системе отопления без его температурной регулировки. Именно в этом и заключается важная функция теплового пункта. При этом необходимо, чтобы температура теплоносителя в системе отопления изменялась в зависимости от изменения температуры наружного воздуха.
В тепловых пунктах старого образца (рис. 1, 2) в качестве регулирующего устройства применялся элеваторный узел. Это позволяло существенно снизить стоимость оборудования, однако с помощью такого ТП было невозможно осуществлять точную регулировку температуры теплоносителя, особенно при переходных режимах работы системы. Элеваторный узел обеспечивал только «качественную» регулировку теплоносителя, когда температура в системе отопления изменяется в зависимости от температуры теплоносителя, приходящего от централизованной тепловой сети. Это приводило к тому, что «регулировка» температуры воздуха в помещениях производилась потребителями при помощи открытого окна и с огромными тепловыми затратами, уходящими в никуда.
Рис. 1.
1 - подающий трубопровод; 2 - обратный трубопровод; 3 - задвижки; 4 - водомер; 5 - грязевики; 6 - манометры; 7 - термометры; 8 - элеватор; 9 - нагревательные приборы системы отопления
Поэтому минимальные изначальные капиталовложения выливались в финансовые потери в долгосрочной перспективе. Особенно низкая эффективность работы элеваторных узлов проявилась с ростом цен на тепловую энергию, а также с невозможностью работы централизованной тепловой сети по температурному или гидравлическому графику, на который были рассчитаны установленные ранее элеваторные узлы.
Рис. 2. Элеваторный узел «советской» эпохи
Принцип работы элеватора заключается в том, чтобы смешивать теплоноситель из централизованной тепловой сети и воду из обратного трубопровода системы отопления до температуры, соответствующей нормативной для данной системы. Это происходит за счет принципа эжекции при использовании в конструкции элеватора сопла определенного диаметра (рис. 3). После элеваторного узла смешанный теплоноситель подается в систему отопления здания. Элеватор совмещает одновременно два устройства: циркуляционный насос и смесительное устройство. На эффективность смешения и циркуляции в системе отопления не влияют колебания теплового режима в тепловых сетях. Вся регулировка заключается в правильном подборе диаметра сопла и обеспечения необходимого коэффициента смешения (нормативный коэффициент 2,2). Для работы элеваторного узла нет необходимости подводить электрический ток.
Рис. 3. Принципиальная схема конструкции элеваторного узла
Однако имеются многочисленные недостатки, которые сводят на нет всю простоту и неприхотливость обслуживания данного устройства. На эффективность работы напрямую влияют колебания гидравлического режима в тепловых сетях. Так, для нормального смешения, перепад давлений в подающем и обратном трубопроводах необходимо поддерживать в пределах 0,8 - 2 бар; температура на выходе из элеватора не поддается регулировке и напрямую зависит только от изменения температуры тепловой сети. В этом случае, если температура теплоносителя, поступающего из котельной, не соответствует температурному графику, то и температура на выходе из элеватора будет ниже необходимой, что напрямую повлияет на внутреннюю температуру воздуха в помещениях здания.
Подобные устройства получили широкое применение во многих типах зданий, подключенных к централизованной тепловой сети. Однако в настоящее время они не соответствуют требованиям по энергосбережению, в связи с чем подлежат замене на современные индивидуальные тепловые пункты. Их стоимость значительно выше и для работы обязательно требуется электропитание. Но, в то же время, эти устройства более экономны - позволяют снизить энергопотребление на 30 - 50%, что с учетом роста цен на теплоноситель позволит уменьшить срок окупаемости до 5 - 7 лет, а срок службы ИТП напрямую зависит от качества используемых элементов управления, материалов и уровня подготовки технического персонала при его обслуживании.
Современные ИТП
Энергосбережение достигается, в частности, за счет регулирования температуры теплоносителя с учетом поправки на изменение температуры наружного воздуха. Для этих целей в каждом тепловом пункте применяют комплекс оборудования (рис. 4) для обеспечения необходимой циркуляции в системе отопления (циркуляционные насосы) и регулирования температуры теплоносителя (регулирующие клапаны с электрическими приводами, контроллеры с датчиками температуры).
Рис. 4. Принципиальная схема индивидуального теплового пункта и использованием контроллера , регулирующего клапана и циркуляционного насоса
Большинство тепловых пунктов имеет в своем составе также теплообменник для подключения к внутренней системе горячего водоснабжения (ГВС) с циркуляционным насосом. Набор оборудования зависит от конкретных задач и исходных данных. Именно поэтому, из-за различных возможных вариантов конструкции, а также своей компактности и транспортабельности, современные ИТП получили название модульных (рис. 5).
Рис. 5. Современный модульный индивидуальный тепловой пункт в сборе
Рассмотрим использование ИТП в зависимых и независимых схемах подключения системы отопления к централизованной тепловой сети.
В ИТП с зависимым присоединением системы отопления к внешним тепловым сетям циркуляция теплоносителя в отопительном контуре поддерживается циркуляционным насосом. Управление насосом осуществляется в автоматическом режиме от контроллера или от соответствующего блока управления. Автоматическое поддержание необходимого температурного графика в отопительном контуре также осуществляется электронным регулятором. Контролер воздействует на регулирующий клапан, расположенный на подающем трубопроводе на стороне внешней тепловой сети («острой воде»). Между подающим и обратным трубопроводами установлена смесительная перемычка с обратным клапаном, за счет которой осуществляется подмес в подающий трубопровод из обратной линии теплоносителя, с более низкими температурными параметрами (рис. 6).
Рис. 6. Принципиальная схема модульного теплового пункта, подключенного по зависимой схеме:
1 - контроллер; 2 - двухходовой регулирующий клапан с электрическим приводом; 3 - датчики температуры теплоносителя; 4 - датчик температуры наружного воздуха; 5 - реле давления для защиты насосов от сухого хода; 6 - фильтры; 7 - задвижки; 8 - термометры; 9 - манометры; 10 - циркуляционные насосы системы отопления; 11 - обратный клапан; 12 - блок управления циркуляционными насосами
В данной схеме работа системы отопления зависит от давлений в центральной тепловой сети. Поэтому во многих случаях потребуется установка регуляторов перепада давления, а, в случае необходимости, и регуляторов давления «после себя» или «до себя» на подающем или на обратном трубопроводах.
В независимой системе для присоединения к внешнему источнику тепла используется теплообменник (рис. 7). Циркуляция теплоносителя в системе отопления осуществляется циркуляционным насосом. Управление насосом производится в автоматическом режиме контролером или соответствующим блоком управления. Автоматическое поддержание необходимого температурного графика в нагреваемом контуре также осуществляется электронным регулятором. Контроллер воздействует на регулируемый клапан, расположенный на подающем трубопроводе на стороне внешней тепловой сети («острой воде»).
Рис. 7. Принципиальная схема модульного теплового пункта, подключенного по независимой схеме:
1 - контроллер; 2 - двухходовой регулирующий клапан с электрическим приводом; 3 - датчики температуры теплоносителя; 4 - датчик температуры наружного воздуха; 5 - реле давления для защиты насосов от сухого хода; 6 - фильтры; 7 - задвижки; 8 - термометры; 9 - манометры; 10 - циркуляционные насосы системы отопления; 11 - обратный клапан; 12 - блок управления циркуляционными насосами; 13 - теплообменник системы отопления
Достоинством данной схемы является то, что отопительный контур независим от гидравлических режимов централизованной тепловой сети. Также система отопления не страдает от несоответствия качества входящего теплоносителя, поступающего из центральной тепловой сети (наличия продуктов коррозии, грязи, песка и т.д.), а также перепадов давления в ней. В то же время стоимость капитальных вложений при применении независимой схемы больше - по причине необходимости установки и последующего обслуживания теплообменника.
Как правило, в современных системах применяются разборные пластинчатые теплообменники (рис. 8), которые достаточно просты в обслуживании и ремонтопригодны: при потере герметичности или выходе из строя одной секции, теплообменник возможно разобрать, а секцию заменить. Также, при необходимости, можно повысить мощность путем увеличения количества пластин теплообменника. Кроме того, в независимых системах применяют паяные неразборные теплообменники.
Рис. 8. Теплообменники для независимых систем подключения ИТП
Согласно ДБН В.2.5-39:2008 «Инженерное оборудование зданий и сооружений. Внешние сети и сооружения. Тепловые сети», в общем случае предписано подсоединение систем отопления по зависимой схеме. Независимая схема предписана для жилых зданий с 12 и более этажами и других потребителей, если это обусловлено гидравлическим режимом работы системы или техническим заданием заказчика.
ГВС от теплового пункта
Наиболее простой и распространенной является схема с одноступенчатым параллельным присоединением подогревателей горячего водоснабжения (рис. 9). Они присоединены к той же тепловой сети, что и системы отопления зданий. Вода, из наружной водопроводной сети подается в подогреватель ГВС. В нем она нагревается сетевой водой, поступающей из подающего трубопровода тепловой сети.
Рис. 9. Схема с зависимым присоединением системы отопления к тепловой сети и одноступенчатым параллельным присоединением теплообменника ГВС
Охлажденная сетевая вода подается в обратный трубопровод тепловой сети. После подогревателя горячего водоснабжения нагретая водопроводная вода подается в систему ГВС. Если приборы в этой системе закрыты (к примеру, в ночное время), то горячая вода по циркуляционному трубопроводу снова подается в подогреватель ГВС.
Эту схему с одноступенчатым параллельным присоединением подогревателей горячего водоснабжения рекомендуется применять, если отношение максимального расхода теплоты на ГВС зданий к максимальному расходу теплоты на отопление зданий менее 0,2 или более 1,0. Схема используется при нормальном температурном графике сетевой воды в тепловых сетях.
Кроме того, применяется двухступенчатая система подогрева воды в системе ГВС. В ней в зимний период холодная водопроводная вода сначала подогревается в теплообменнике первой ступени (с 5 до 30 ˚С) теплоносителем из обратного трубопровода системы отопления, а затем для окончательного догрева воды до необходимой температуры (60 ˚С) используется сетевая вода из подающего трубопровода тепловой сети (рис. 10). Идея состоит в том, чтобы использовать для нагрева бросовую тепловую энергию обратной линии от системы отопления. При этом сокращается расход сетевой воды на подогрев воды в системе ГВС. В летний период нагрев происходит по одноступенчатой схеме.
Рис. 10. Схема теплового пункта с зависимым присоединением системы отопления к тепловой сети и двухступенчатым нагревом воды
Требования к оборудованию
Важнейшей характеристикой современного теплового пункта является наличие приборов учета тепловой энергии, что в обязательном порядке предусмотрено ДБН В.2.5-39:2008 «Инженерное оборудование зданий и сооружений. Внешние сети и сооружения. Тепловые сети».
Согласно разделу 16 указанных норм, в тепловом пункте должно быть размещено оборудование, арматура, устройства контроля, управления и автоматизации, с помощью которых осуществляют:
- регулирование температуры теплоносителя по погодным условиям ;
- изменение и контроль параметров теплоносителя;
- учет тепловых нагрузок, затрат теплоносителя и конденсата;
- регулирование затрат теплоносителя;
- защиту локальной системы от аварийного повышения параметров теплоносителя;
- доочистку теплоносителя;
- заполнение и подпитку систем отопления;
- комбинированное теплообеспечение с использованием тепловой энергии от альтернативных источников.
Подсоединение потребителей к теплосети должно осуществляться по схемам с минимальными затратами воды, а также экономией тепловой энергии за счет установки автоматических регуляторов теплового потока и ограничения затрат сетевой воды. Не допускается присоединение системы отопления к тепловой сети через элеватор вместе с автоматическим регулятором теплового потока.
Предписано использовать высокоэффективные теплообменники с высокими теплотехническими и эксплуатационными характеристиками и малыми габаритами. В наивысших точках трубопроводов тепловых пунктов следует устанавливать воздухоотводчики, причем рекомендуется применять автоматические устройства с обратными клапанами. В нижних точках следует устанавливать штуцеры с запорными кранами для спуска воды и конденсата.
На вводе в тепловой пункт на подающем трубопроводе следует устанавливать грязевик, а перед насосами, теплообменниками, регулирующими клапанами и счетчиками воды - сетчатые фильтры. Кроме того, фильтр-грязевик необходимо устанавливать на обратной линии перед регулирующими устройствами и приборами учета. По обе стороны от фильтров следует предусмотреть манометры.
Для защиты каналов ГВС от накипи нормами предписано использовать устройства магнитной и ультразвуковой обработки воды. Принудительная вентиляция, которой необходимо обустраивать ИТП, рассчитывается на кратковременное действие и должна обеспечивать 10-кратный обмен с неорганизованным приливом свежего воздуха через входные двери.
Во избежание превышения уровня шума, ИТП не допускается располагать рядом, под или над помещениями жилых квартир, спален и комнат игр детсадов и т.д. Кроме того, регламентируется, что установленные насосы должны быть с допустимым низким уровнем шума.
Тепловой пункт следует оснащать средствами автоматизации, приборами теплотехнического контроля, учета и регулирования, которые устанавливают на месте или на щите управления.
Автоматизация ИТП должна обеспечивать:
- регулирование затрат тепловой энергии в системе отопления и ограничение максимального расхода сетевой воды у потребителя;
- заданную температуру в системе ГВС;
- поддержание статического давления в системах потребителей теплоты при их независимом присоединении;
- заданное давление в обратном трубопроводе или необходимый перепад давления воды в подающем и обратном трубопроводах тепловых сетей;
- защиту систем теплопотребления от повышенного давления и температуры;
- включение резервного насоса при отключении основного рабочего и др.
Помимо того, современные проекты предусматривают обустройство удаленного доступа к управлению тепловыми пунктами. Это позволяет организовать централизованную систему диспетчеризации и осуществлять контроль за работой систем отопления и ГВС. Поставщиками оборудования для ИТП являются ведущие компании-производители соответствующего теплотехнического оборудования, например: системы автоматики - Honeywell (США), Siemens (Германия), Danfoss (Дания); насосы - Grundfos (Дания), Wilo (Германия); теплообменники - Alfa Laval (Швеция), Gea (Германия) и др.
Стоит также отметить, что современные ИТП включают достаточно сложное оборудование, которое требует периодического технического и сервисного обслуживания, заключающегося, к примеру, в промывке сетчатых фильтров (не реже 4 раз в год), чистке теплообменников (минимум 1 раз в 5 лет) и т.д. При отсутствии надлежащего технического обслуживания оборудование теплового пункта может прийти в негодность или выйти из строя. Примеры тому в Украине, к сожалению, уже есть.
В то же время, существуют подводные камни при проектировании всего оборудования ИТП. Дело в том, что в отечественных условиях температура в подающем трубопроводе централизованной сети часто не соответствует нормируемой, которую указывает теплоснабжающая организация в технических условиях, выдаваемых для проектирования.
При этом разница в официальных и реальных данных может быть довольно существенной (например, в реальности поставляется теплоноситель с температурой не более 100˚С вместо указанных 150˚С, или наблюдается неравномерность температуры теплоносителя со стороны центральной тепловой по времени суток), что соответственно, влияет на выбор оборудования, его последующую эффективность работы и, в итоге, на его стоимость. По этой причине рекомендуется при реконструкции ИТП на этапе проектирования, проводить замеры реальных параметров теплоснабжения на объекте и учитывать их в дальнейшем при расчетах и выборе оборудования. При этом из-за возможного несоответствия параметров, оборудование стоит проектировать с запасом в 5-20 %.
Реализация на практике
Первые современные энергоэффективные модульные ИТП в Украине были установлены в Киеве в период 2001 - 2005 гг. в рамках реализации проекта Всемирного банка «Энергосбережение в административных и общественных зданиях». Всего было смонтировано 1173 ИТП. К настоящему времени по причине не решенных ранее вопросов периодического квалифицированного технического обслуживания порядка 200 из них пришли в негодность или требуют ремонта.
Видео. Реализованный проект с применением индивидуального теплового пункта в многоквартирном жилом доме, экономия до 30% теплоэнергии
Модернизация установленных ранее тепловых пунктов с организацией удаленного доступа к ним является одним из пунктов программы «Термосанация в бюджетных учреждениях г. Киева» с привлечением кредитных средств Северной экологической финансовой корпорации (NEFCO) и грантов «Фонда Восточного партнерства по энергоэффективности и окружающей среде» (E5P).
Помимо того, в минувшем году Всемирный банк объявил о старте масштабного шестилетнего проекта, направленного на повышение энергоэффективности теплоснабжения в 10 городах Украины. Бюджет проекта составляет 382 млн. долларов США. Направлены они будут, в частности, и на установку модульных ИТП. Планируется также ремонт котельных, замена трубопроводов и установка счетчиков тепловой энергии. Намечено, что проект поможет в снижении издержек, повышении надежности обслуживания и улучшении общего качества теплоты, поступающей свыше 3 млн. украинцам.
Модернизация теплового пункта - одно из условий повышения энергоэффективности здания в целом. В настоящее время кредитованием внедрения данных проектов занимается ряд украинских банков, в том числе и в рамках государственных программ. Подробнее об этом можно прочитать в предыдущем номере нашего журнала в статье «Термомодернизация: что именно и за какие средства ».
Больше важных статей и новостей в Telegram-канале AW-Therm . Подписывайтесь!
Просмотрено: 183 251
