2. Децентрализованная система теплоснабжения
бифилярный теплоснабжение централизованный теплосеть
Трубопроводы тепловых сетей прокладываются в подземных проходных и непроходных каналах – 84%, бесканальная подземная прокладка – 6% и надземная (на эстакадах) – 10%. В среднем по стране свыше 12% тепловых сетей периодически или постоянно затапливаются грунтовыми или поверхностными водами, в отдельных городах эта цифра может достигать 70% теплотрасс. Неудовлетворительное состояние тепловой и гидравлической изоляции трубопроводов, износ и низкое качество монтажа и эксплуатации оборудования тепловых сетей отражается статистическими данными по аварийности. Так, 90% аварийных отказов приходится на подающие и 10% – на обратные трубопроводы, из них 65% аварий происходит из-за наружной коррозии и 15% – из-за дефектов монтажа (преимущественно разрывов сварных швов).
Важным преимуществом децентрализованных систем является возможность местного регулирования в системах квартирного отопления и горячего водоснабжения. Однако, эксплуатация источника теплоты и всего комплекса вспомогательного оборудования квартирной системы теплоснабжения непрофессиональным персоналом (жильцами) не всегда дает возможность в полной мере использовать это преимущество. Также необходимо учитывать, что в любом случае требуется создание, или привлечение, ремонтно-эксплуатационной организации для обслуживания источников теплоснабжения.
Рациональной можно признать децентрализацию только на основе газообразного (природный газ) или легкого дистиллятного жидкого топлива (дизтопливо, топливо печное бытовое). Другие энергоносители:
– твердое топливо в многоэтажной застройке. По ряду очевидных причин нереализуемая задача. В малоэтажной застройке, как показывают многие исследования на низкосортном рядовом твердом топливе (а сейчас другого в стране практически нет) экономически целесообразно строить групповую котельную;
– сжиженный газ (пропан-бутановые смеси) для районов с большим потреблением тепла на цели отопления, даже в комплексе с энергосберегающими мероприятиями потребует строительства газохранилищ большой ёмкости (с обязательной установкой не менее двух подземных ёмкостей), что в комплексе вопросов с централизованной поставкой сжиженного газа существенно усложняет проблему;
– электроэнергия не может и не должна использоваться на цели отопления (независимо от себестоимости и тарифов) в силу эффективности её выработки по первичной энергии для конечного потребителя (КПД30%) за исключением систем временного, аварийного, локального отопления (местного) и в районах её избытков, в ряде случаев использования альтернативных источников энергии (тепловые насосы). В этой же связи необходимо отмежеваться от безответственных заявлений в печати ряда разработчиков и производителей так называемых вихревых теплогенераторов, декларирующих тепловую эффективность устройств, работающих на вязкостной диссипации механической энергии (от электродвигателя) в 1,25 раза превосходящую установленную мощность электрооборудования.
Способы циркуляции воды в теплосети
Системы теплоснабжения могут быть с естественной и насосной циркуляцией воды. Рассмотрим вначале систему с естественной циркуляцией.
Схема системы отопления с естественной циркуляцией: вода, нагретая в отопительном котле, как более легкая, поднимается по главному стояку вверх, поступает в разводящие магистральные трубопроводы, а из них через подающие стояки – в радиаторы. Отдавая тепло, температура воды в радиаторе понижается, становится более тяжелой и через трубы обратной разводки, соединенной со стояком, опускается вниз, поступает в нагревательный котел и своей массой вытесняет нагретую воду из котла вверх – в главный подающий стояк системы отопления с естественной циркуляцией. Схемы устройства водяного отопления с естественной циркуляцией представлена на рисунках 1 и 2.
Рисунок 1 – Схема водяного отопления с естественной циркуляцией. Вариант с верхней разводкой: 1 – отопительный котел; 2 – главный стояк; 3 – расширительный бак; 4 – переливная труба; 5 – разводящий трубопровод; 6 – стояки горячей воды; 7 – радиаторы; 8 – вентиль ручной; 9 – обратные стояки; 10 – обратная линия
Циркуляционное давление зависит:
– от разности весов столба горячей и столба охлажденной (обратной) воды, следовательно, оно зависит от разности температур горячей и охлажденной воды;
– от высоты расположения радиаторов над котлом.
Достоинства системы отопления с естественной циркуляцией:
– простота монтажа и ввода в эксплуатацию;
– экономичность и простота эксплуатации;
– отсутствие циркуляционного насоса, а соответственно, шума и вибрации;
– долговечность (при правильной эксплуатации – более 40 лет без капитального ремонта);
– способность системы к саморегулированию: при изменении температуры и плотности воды изменяется и расход вследствие возрастания или уменьшения естественного циркуляционного давления.
Недостатки системы отопления с естественной циркуляцией:
– замедленное включение системы в действие;
– сокращение радиуса действия системы по горизонтали до 30 м из-за небольшого циркуляционного давления;
– повышение затрат в связи с применением труб большего диаметра;
– повышение опасности замерзания воды в трубах, проложенных в неотапливаемых помещениях.
Кроме систем отопления с насосной циркуляцией и верхней разводкой, еще большее применение имеют системы отопления с насосной циркуляцией и нижней разводкой. Такая система представлена на рисунке 4. Устроены эти системы так же, как и системы отопления с естественной циркуляцией, но расширительный сосуд присоединен к обратной магистрали до насоса, как в системах отопления с насосной циркуляцией и верхней разводкой. В системах отопления применяют малонапорные, но большой производительности центробежные насосы.
Рисунок 4 – Схема двухтрубной системы отопления с насосной циркуляцией и нижней разводкой: 1 – котел; 2 – подающая магистраль; 3 – обратная магистраль; 4 – подающие стояки; 5 – обратные стояки; 6 – расширительная труба; 7 – расширительный сосуд; 8 – воздухосборник;, 9 – воздушные краны; 10 – центробежный насос
. Однотрубные, двухтрубные и бифилярные системы теплоснабжения
В однотрубных системах водяного отопления отсутствуют обратные стояки. Температура горячей воды, проходя через верхние радиаторы, понижается, при этом вода возвращается в подающие стояки. В нижние радиаторы поступают горячая вода от стояка и охлажденная вода из верхних радиаторов. Температура этой смешанной воды ниже температуры воды в отопительных приборах, расположенных выше, следовательно, чтобы увеличить отдачу тепла, поверхность нагрева нижних радиаторов должна быть увеличена.
Однотрубные системы отопления подразделяются на 2 вида.
По одной схеме (рисунок 5) – с замыкающими участками, из стояка часть воды поступает в верхние радиаторы, при этом, остальная вода направляется по стояку к ниже расположенным радиаторам.
Количество поступающей в радиаторы воды регулируется кранами, которые устанавливаются у каждого радиатора.
При другой системе (рисунок 6 и 7) – проточной, вода из стояка следует последовательно через все радиаторы, начиная с верхнего. В отличие от схемы с замыкающими участками, здесь в радиаторы, находящиеся в нижней части отапливаемого дома, поступает охлажденная вода. В проточной системе не устанавливаются регулировочные краны, так как при уменьшении или перекрытии крана у того или иного радиатора, то уменьшится или перекроется подача воды во всех радиаторах, присоединенных к данному стояку.
Также в данной схеме невозможно регулировать температуру воздуха в помещениях. Кроме того, если дом двухэтажный, то невозможно осуществить пуск отопительной системы только на одном этаже. Однако по сравнению с двухтрубными системами, однотрубные системы проще в монтаже, на их устройство требуется меньше труб, и они выглядят более красиво.
Однотрубные системы отопления могут выполняться только в домах, где имеются чердаки, т.е. для их функционирования требуется верхняя разводка труб.
Рисунок 5 – Однотрубная система водяного отопления с принудительной циркуляцией. Схема с замыкающими участками: 1 – отопительный котел; 2 – главный стояк; 3 – разводящий магистральный трубопровод; 4 – воздухосборник; 5 – стояки горячей воды; 6 – радиаторы; 7 – обратная линия; 8 – расширительный бак; 9 – расширительная труба; 10 – циркуляционный насос
Двухтрубную систему водяного отопления с вертикальными стояками с верхней или нижней разводкой целесообразно использовать как в одноэтажных, так и в двухэтажных (и более) домах и коттеджах с крутой крышей. Возможны и другие варианты устройства двухтрубных систем отопления.
Рисунок 6 – Однотрубная система водяного отопления с принудительной циркуляцией. Схема проточной системы: 1 – отопительный котел; 2 – главный стояк; 3 – разводящий магистральный трубопровод; 4 – расширительный бак; 5 – воздухосборник; 6 – стояки; 7 – обратная линия; 8 – расширительная труба; 9 – циркуляционный насос
При горизонтальной системе отопления невозможно полностью обогреть все помещения дома. Система отопления выполняется с естественной циркуляцией, так как для этого вполне достаточен циркуляционный напор. При установке котла в подвале высота дымовой трубы должна составлять не менее 10 м, что позволяет отопительному котлу работать на любом топливе. В домах без подвала котлы устанавливают на первом этаже, а система должна быть только с верхней разводкой.
Рисунок 7 – Двухтрубная регулируемая система водяного отопления с естественной циркуляцией. Варианты подводок: 1 – магистральная труба горячей воды; 2 – задвижка; 3 – фильтр; 4 – стояки горячей воды; 5 – регулятор перепада давления и расхода; 6 – термоголовка; 7 – клапан термостатический; 8 – гарнитур подключения; 9 – вентиль балансовый; 10 – клапан четырехходовой; 11 – термоголовка с дистанционной регулировкой; 12 – вентиль ручной; 13 – узел подключения; 14 – обратные стояки; 15 – вентиль запорный; 16 – муфта радиаторная быстроразъемная; 17 – вентиль запорный; 18 – клапан для слива
Бифилярная (двухтопочная) система отопления – установка водяного отопления с отопительными приборами в стояках и ветвях, раздел на 2 равные части последовательно соединенных 1 трубой. Теплоноситель (вода) в частях каждого отопительного, прибора движется в противоположных направлениях с различной температурой, что создает равенство среднеарифметической температуры теплоносителя во всех отопительных приборах системы. Бифилярная система отопления по гидравлической связи частей отопительных приборов (последовательно соединение) относится к однотрубным системам водяного отопления, а по условиям теплопередачи приборов – к двухтрубным системам отопления.
