Зависимая и независимая система отопления. Схема теплоснабжения закрытая и открытая
Зависимая и независимая система отопления: схема присоединения, промывка
Случается, что частные дома, находящиеся в черте города, расположены рядом с проложенными сетями центрального теплоснабжения, а некоторые даже подключены к ним. Конечно, в нынешнее время в приоритете – отопление индивидуальное, а централизованное постепенно уходит в прошлое. Но если дом уже подключен к сети либо есть проблемы с автономной системой, то надо пользоваться тем, что есть в наличии. Для совместной работы источника тепла с потребителями используется зависимая и независимая система отопления. Что они собой представляют, а также плюсы и минусы обеих схем будут изложены в данном материале.
Зависимая (открытая) система теплоснабжения
Главная особенность зависимой системы заключается в том, что теплоноситель, протекающий по магистральным сетям, напрямую поступает в дом. Открытой ее называют потому, что из подающего трубопровода производится отбор теплоносителя для обеспечения дома горячей водой. Чаще всего такая схема применяется при подсоединении к тепловым сетям многоквартирных жилых домов, административных и прочих зданий общего пользования. Работа схемы зависимой системы отопления изображена на рисунке:
При температуре теплоносителя в подающем трубопроводе до 95 ºС он может быть направлен непосредственно в отопительные приборы. Если же температура выше и достигает 105 ºС, то на вводе в дом устанавливается смесительный элеваторный узел, чьей задачей является воду, поступающую из радиаторов, подмешивать в горячий теплоноситель с целью понижения его температуры.
Для справки. Централизованная зависимая система отопления имеет расчетный и реальный температурный график. Расчетный график характеризует максимальную температуру воды и в открытой системе бывает 105 / 70 ºС или 95 / 70 ºС. Реальный график зависит от погодных условий и может изменяться ежедневно, он поддерживается в центральном тепловом пункте. Когда на улице нет сильных морозов, температура теплоносителя значительно ниже расчетной.
Схема была очень популярна во времена СССР, когда расходом энергоносителей мало кто озабочивался. Дело в том, что зависимое подключение с элеваторными узлами смешения работает достаточно надежно и практически не требует присмотра, а работы по монтажу и затраты на материалы обходятся достаточно дешево. Опять же, не нужно прокладывать дополнительные трубы для подачи в дома горячей воды, когда ее можно успешно отбирать из тепловой магистрали.
Но на этом позитивные стороны зависимой схемы заканчиваются. А негативных гораздо больше:
- грязь, окалина и ржавчина из магистральных трубопроводов благополучно попадает во все батареи потребителей. Старым чугунным радиаторам и стальным конвекторам этакие мелочи были нипочем, а вот современным алюминиевым и прочим отопительным приборам точно несдобровать;
- вследствие уменьшения водоразбора, проведения ремонтных работ и прочих причин часто возникает перепад давления в зависимой системе отопления, а то и гидроудары. Это грозит последствиями для современных батарей и полимерных трубопроводов;
- качество теплоносителя оставляет желать лучшего, а ведь он напрямую идет на водоснабжение. И, хотя в котельной вода проходит все этапы очистки и обессоливания, километры старых ржавых магистралей дают о себе знать;
- регулировать температуру в помещениях непросто. Даже полнопроходные термостатические вентили быстро выходят из строя из-за плохого качества теплоносителя.
Независимая (закрытая) система отопления
В настоящее время при устройстве новых котельных стала чаще применяться независимая схема присоединения системы отопления. В ней имеют место основной и дополнительный контур циркуляции, гидравлически разделенные теплообменником. То есть теплоноситель от котельной или ТЭЦ идет до центрального теплового пункта, где попадает в теплообменник, это и есть главный контур. Дополнительный контур – это система отопления дома, теплоноситель в нем циркулирует через этот же теплообменник, получая тепло от сетевой воды из котельной. Схема работы независимой системы показана на рисунке:
Для справки. Раньше в подобных системах устанавливались громоздкие кожухотрубные теплообменники, занимавшие много места. Это было главной трудностью, но с появлением скоростных пластинчатых теплообменников данная проблема перестала существовать.
А как же быть с централизованной подачей горячей воды, ведь теперь брать ее из магистрали нельзя, там слишком высокая температура (от 105 до 150 ºС)? Все просто: независимая схема подключения допускает установку любого количества пластинчатых теплообменников, присоединенных к магистральным трубопроводам. Один будет обеспечивать теплом отопительную систему дома, а второй может готовить воду для хозяйственных нужд. Как это реализуется, показано ниже:
Чтобы горячая вода поступала всегда одинаковой температуры, контур ГВС делается замкнутым с организацией автоматической подпитки в обратном трубопроводе. В многоквартирных домах циркуляционную обратную линию ГВС можно увидеть в ванной комнате, к ней подсоединяются полотенцесушители.
Очевидно, что эксплуатация независимой системы отопления имеет массу преимуществ:
- домашний контур отопления не зависит от качества внешнего теплоносителя, состояния магистральных сетей и перепадов давления. Вся нагрузка ложится на пластинчатый теплообменник;
- есть возможность регулировать температуру в помещениях с помощью термостатических вентилей;
- теплоноситель в малом контуре можно отфильтровать и очистить от солей, главное, чтобы трубы были в хорошем состоянии;
- в системе ГВС будет вода питьевого качества, поступающая в дом по водопроводной магистрали.
Тем не менее из-за грязного теплоносителя низкого качества в центральной сети потребуется периодическая промывка независимой системы отопления, а точнее, — пластинчатого теплообменника. Благо, сделать это не так уж сложно. Еще из недостатков следует отметить более высокие затраты на приобретение оборудования, а именно: теплообменников, циркуляционных насосов и запорно — регулирующей арматуры. Зато закрытая система надежнее и безопаснее открытой, она больше отвечает современным требованиям и лучше адаптирована к новому оборудованию.
Заключение
Если в силу каких-то причин вам доведется выбирать схему подключения к централизованным сетям, то предпочтительнее независимая система отопления частного дома. Даже если температура в магистрали невысока, все равно не стоит подавать эту воду в свою систему, лучше гидравлически отделить ее от центральной. При условии, что такая возможность существует в материальном плане, а если нет – придется врезаться напрямую, по зависимой схеме.
cotlix.com
Открытая система теплоснабжения | Блог инженера теплоэнергетика
Здраствуйте, друзья! Системы отопления бывают закрытыми и открытыми. Различаются эти две системы тем, как приготавливается вода на горячее водоснабжение. В закрытых системах для горячего водоснабжения используется вода из сети холодного водопровода, затем она подогревается в теплообменниках водой из теплосети. В открытых же системах теплоснабжения воду для горячего водоснабжения берут прямо из тепловой сети. Отбор воды из подачи и обратки производится через регулятор ГВС, в котором вода приобретает нужную для ГВС температуру.
Почему система теплоснабжения с непосредственным водоразбором на ГВС из теплосети называется открытой? Потому что горячая вода выливаясь из крана смесителя, соприкасается с атмосферой, то есть она открыта по отношению к внешней атмосфере.Рассмотрим преимущества и недостатки открытой схемы.
К преимуществам безусловно можно отнести простоту конструкции. То есть в такой схеме конструктивных элементов по минимуму, по сравнению, скажем с закрытой системой теплоснабжения.
Соответственно, и денег на монтаж открытой системы тратится меньше. Это безусловно, также преимущество открытой системы.
Но как и всегда, есть и недостатки. Основной и главный недостаток — это качество воды. То есть горячая вода из крана должна соответствовать по качеству питьевой воде. А это значит, более мощные по сравнению с закрытой системой установки и фильтры в системе водоподготовки воды на теплоисточниках (котельных, ТЭЦ). Эти установки и фильтры требуются для химической обработки воды, удаления из нее солей жесткости, кислорода, углекислого газа и т.д. и т.п. Это делается для предотвращения коррозии и образования накипи. Но даже при всем при этом качество воды не всегда соответствует нормам. Бывает, например, что сетевая вода не соответствует СаНПиН по цветности, мутности и т.д. Естественно, в этом случае из крана горячая вода бежит с запахом. Я уже не говорю про окалину, ржавчину и т.д. Это тоже не такая уж редкость. Качество воды — главное слабое место открытой системы теплоснабжения.
В связи с вышеуказанными недостатками в последнее время при монтаже систем теплопотребления нередко стараются уходить от такой схемы теплоснабжения.
Такова открытая система теплоснабжения, которая очень распространена в нашей стране, и странах СНГ. Буду рад комментариям к статье.
teplosniks.ru
Закрытые системы теплоснабжения — Строительные СНИПы, ГОСТы, сметы, ЕНиР,
В закрытых системах вода на нужды ГВ получается нагревом холодной водопроводной воды в водонагревателях за счет теплоты сетевой воды. Если в многотрубной тепловой сети имеется отдельная пара трубопроводов для покрытия тепловой нагрузки ГВ, то схема подключения имеет вид (рис.1.23.).
При подаче теплоты совместно на отопление, вентиляцию и ГВ различают три возможные схемы подключения ВП горячего водоснабжения:• параллельную;• двухступенчатую смешанную;• двухступенчатую последовательную.Выбор схемы подключения определяется относительной нагрузкойгорячего водоснабжения (по отношению к расчётной отопительной нагрузке). Если эта величина составляет
то применяется параллельная схема (рис.1.24), когда поток сетевой воды на нужды ГВ параллелен потоку воды на отопление.
Когда относительный расход тепла на ГВ укладывается в диапазон от 0,2 до 1, применяются двухступенчатые схемы. При смешанной схеме (рис. 1.25) холодная вода поступает сначала в водонагреватель первой ступени, подключенный последовательно после системы отопления. Затем догрев воды производится в водонагревателе второй ступени, подключенном параллельно.При последовательной схеме (рис.1.26) обе ступени подключены последовательно. Особенность двухступенчатых схем — использование теплоты обратной воды из системы отопления, что значительно повышает экономичность теплоснабжения.Так при смешанной схеме в расчётный зимний период, когда обратная вода из системы отопления имеет температуру 
, этого достаточно, чтобы обеспечить нагрев воды для ГВ только в ВН 1-ой ступени. При последовательной схеме нагрузка ГВ обеспечивается вообще без дополнительного расхода воды в тепловой сети на эти цели. Тепловая нагрузка ГВ обеспечивается некоторым повышением температуры сетевой воды 
Подробно особенности покрытия нагрузки ГВ при различных схемах будут рассмотрены в разделе «Регулирование отпуска теплоты».
snip1.ru
Проблемы перехода на закрытые системы теплоснабжения Текст научной статьи по специальности «Энергетика»
Проблемы перехода на закрытые системы теплоснабжения
С.А.Тихомиров, А.И. Василенко
Получившие широкое распространение в практике теплоснабжения открытые системы теплоснабжения отличаются простотой и сравнительно низкой стоимостью индивидуальных тепловых пунктов (ИТП), малыми площадями для размещения их оборудования. Однако сам принцип зависимого присоединения потребителей к теплосетям и техническая простота ИТП предопределяют низкую энергетическую эффективность системы теплоснабжения в целом по сравнению с независимым присоединением [1,2]. Во многом это вызнано следующим:
- использованием в качестве смесителя и побудителя циркуляции в системе отопления здания элеватора, работающего по принципу струйного нагнетателя с кпд, не превышающим 10 %;
- необходимостью обеспечения разности давлений сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети не менее 0,2 МПа для обеспечения циркуляции теплоносителя в системах водяного отопления зданий;
- необходимостью обеспечения минимально допустимого давления воды в обратном трубопроводе тепловой сети для предотвращения завоздушивания верхних участков системы отопления, а также гарантированного горячего водоснабжения потребителей;
- подачей сетевой воды под требуемым давлением для горячего водоснабжения потребителей.
Перечисленные условия требуют для обеспечения надежности работы систем отопления и горячего водоснабжения зданий, строгого обеспечения расчетного гидравлического режима работы системы теплоснабжения, в большинстве случаев характеризующегося значительными величинами
давлений воды как в подающих, так и в обратных магистралях тепловых сетей[3,4].
Очевидно, что заданный гидравлический режим тепловых сетей поддерживается работой сетевых насосных станций, поэтому практически все затраты электроэнергии на централизованное теплоснабжение потребителей при их зависимом присоединении к тепловым сетям обусловлены электропотреблением сетевых насосных станций. Очевидно также, что отмеченные выше условия обеспечения надежности теплоснабжения потребителей при зависимой схеме их присоединения к тепловым сетям предопределяют высокий уровень потребления электроэнергии электродвигателями сетевых насосных станций вследствие необходимости обеспечения заданных пьезометрических графиков в подающих и обратных магистралях тепловых сетей и подачи расчетных расходов воды, потребных для горячего водоснабжения потребителей.
Кроме того, трубопроводы тепловых сетей с зависимым присоединением потребителей подвергаются значительным силовым нагрузкам вследствие больших значений давления воды в них, что существенно снижает надежность работы и срок эксплуатации тепловых сетей. Повышенные силовые нагрузки на трубопроводы тепловых сетей приводят также к увеличению тепловых потерь трубопроводами, вследствие замачивания их тепловой изоляции при нарушении герметичности тепловой сети и протечках теплоносителя [5,6,7]. Особую остроту эта проблема приобретает в городах с изношенными тепловыми сетями, находящимися в эксплуатации длительные периоды времени.
При независимом присоединении потребителей к тепловым сетям, требования к параметрам сетевой воды в месте подключения здания к тепловой сети, в общем случае, сводятся к обеспечению требуемой температуры воды в подающем сетевом трубопроводе. Все остальные технические вопросы обеспечения эффективности и надежности работы
систем отопления и горячего водоснабжения зданий могут быть решены в результате разработки их ИТП [5,6,7].
Поэтому, при переходе на независимое присоединение систем отопления и горячего водоснабжения зданий к тепловым сетям появляется возможность значительного, на десятки процентов, уменьшения расчетных величин давлений воды в подающих и обратных трубопроводах тепловых сетей, что позволит существенно повысить надежность их работы. Необходимо отметить также возможность резкого снижения потребления электроэнергии электродвигателями сетевых насосных станций вследствие уменьшения создаваемого ими давления воды а также сокращения расхода сетевой воды и перевода тепловых сетей в режим полной рециркуляции теплоносителя.
Необходимость повышения надежности и снижения энергозатрат системами теплоснабжения предопределила закрепление в нормативных документах обязательность перехода на закрытые схемы присоединения систем отопления и горячего водоснабжения к тепловым сетям.
В соответствии с федеральным законом РФ [7] с 1 января 2022 года использование открытых централизованных систем теплоснабжения (горячего водоснабжения) для нужд горячего водоснабжения, осуществляемого путем отбора теплоносителя на нужды горячего водоснабжения, не допускается. Аналогичные требования содержатся в Своде Правил [8], в котором указывается, что системы отопления и внутреннего теплоснабжения жилых и общественных зданий следует, как правило, присоединять к тепловым сетям по независимой схеме.
Эти законодательные нормы и нормативы требуют изменения практики проектирования индивидуальных тепловых пунктов (ИТП) и проведения к 2022 году коренной модернизации ИТП зданий, присоединенных к системам централизованного теплоснабжения по зависимым схемам. По нашему мнению, организация работ по проведению модернизации существующих
ИТП должна выполняться комплексно с учетом необходимости реконструкции других сетей инженерно-технического обеспечения.
Как известно, ранее действовавшие нормативы по теплоснабжению предписывали обязательность присоединения зданий к тепловым сетям по зависимым схемам, отличающихся конструктивной простотой и отсутствием теплообменного и насосного оборудования.
В большинстве случаев присоединение систем отопления зданий к тепловым сетям осуществлялось с использованием элеваторов, совмещающих функции смесителя и побудителя циркуляции теплоносителя в системе отопления. Элеваторные ИТП отличаются компактностью, требуют минимальных площадей для размещения оборудования и не расходуют электроэнергию на циркуляцию теплоносителя. Независимое присоединение системы отопления требует установки в ИТП циркуляционной насосной установки, теплообменника, расширительного бака и системы автоматического управления, регистрирующей расход теплоты на отопление здания, управляющей работой насосов и регулирующей температуру горячей воды, поступающей в систему отопления.
Оборудование ИТП, предназначенное для зависимого присоединения системы горячего водоснабжения здания к тепловой сети, отличается технической простотой и малыми габаритами, которые практически не требуют площадей для своего размещения. При переходе на закрытую схему присоединения, в ИТП требуется установка дополнительного теплообменника и повысительной насосной установки для системы горячего водоснабжения здания и системы автоматического регулирования [9,10].
Очевидно, что при переходе на независимую схему присоединения систем отопления и горячего водоснабжения в ряде случаев может потребоваться увеличение площади помещения для размещения оборудования ИТП, а также реконструкция системы внутреннего электроснабжения здания.
Кроме того, при независимой схеме присоединения системы горячего водоснабжения, для нагрева в теплообменник и далее к потребителям подается вода из хозяйственно-питьевого водопровода, вследствие чего значительно увеличивается расход холодной воды на водоснабжение здания. Поэтому переход на закрытые схемы горячего водоснабжения потребует коренной реконструкции внутренних систем хозяйственно-питьевого водопровода.
Важно отметить также, что массовое внедрение независимого присоединения систем горячего водоснабжения зданий к тепловым сетям вызовет значительное увеличение нагрузки на наружные сети хозяйственно-питьевого водоснабжения, так как они должны будут подавать потребителям дополнительные объемы воды, потребные для горячего водоснабжения, которые в настоящее время подаются по тепловым сетям. Для многих городов это может стать трудно разрешимой проблемой, требующей для своего решения огромных капитальных вложений.
Массовое применение повысительных насосных установок в системах горячего водоснабжения и циркуляционных насосных установок в системах отопления зданий вызовет дополнительную нагрузку на внутренние и наружные электрические сети и должно быть учтено при их реконструкции.
Изложенное выше показывает, что переход на независимые схемы присоединения систем отопления и горячего водоснабжения существующих зданий является не частной задачей реконструкции их ИТП, а комплексной проблемой, которая может быть решена только в рамках специальной программы реконструкции сетей инженерно-технического обеспечения не только зданий, но и городов в целом.
Литература:
1. Кравченко Г.М. Определение расхода теплоносителя в зависимых схемах теплоснабжения [Текст]//Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. 2011. № 5. С. 28-29.
2. Матросов Ю.А. Энергосбережение в зданиях. Проблема и пути ее решения [Текст]. - М., НИИСФ, 2008, 496 с.
3. Bykov A.B., Babenkov V.I., Kravchenko G.M. Controlling the heat-supply sysyems during abrupt cold snaps// Thermal Engineering. 2003. Т. 50. № 7. С. 578-579.
4. Кравченко Г.М. К вопросу выбора гидроэлеватора смешения [Текст]// Инженерный вестник Дона. 2012. Т. 23. № 4-2 (23). С. 155.
5. Прохоренков A.M., Сабуров И.В., Глухих В.Г., Сабуров Е.И. Реализация программ энергосбережения при автоматизации процессов управления теплоснабжением города [Текст]// Современные наукоемкие технологии. 2005. № 6. С. 84-85.
6. Шеина С.Г., Федяева П.В., Эффективность выполнения энергосберегающих мероприятий в жилых зданиях повышенной этажности [Электронный ресурс]//«Инженерный вестник Дона», 2012, No3. - Режим доступа: http://ivdon.ru/magazine/archive/n3y2012/971 (доступ свободный) -Загл. с экрана. - Яз. рус.
7. Федеральный закон РФ № 190-ФЗ от 27.07.2010 г. «О теплоснабжении».
8. СП 60.13330.2012 «СНиП 41-01-2003 Отопление, вентиляция и кондиционирование».
9. Allen B., Savard-Goguen M., Gosselin L. Optimizing heat exchanger networks with genetic agorithms for designing each heat exchanger including condensers// Applied Thermal Engineering. 2009.
10. Qi Y., Kawaguchi Y., Lin Z., Ewing M., Christensen R.N., Zakin J.L. Enhanced heat transfer of drag reducing surfactant solutions with fluted tube-intube heat exchanger// International Journal of Heat and Mass Transfer. 2001. Т. 44. № 8. С. 1495-1505.
cyberleninka.ru
