Что такое открытая система теплоснабжения

Комплектация системы

Отопление открытого типа в частном доме требует установки котла, который работает на твердом топливе или мазуте. Дело в том, что такой тип отопления характеризуется периодическим образованием воздушных пробок, которые могут стать причиной аварии при использовании электрических и газовых котлов.

Рассчитать мощность котла отопления можно по стандартной схеме, согласно которой для обогрева 10 м2 площади помещения требуется 1 кВт энергии плюс 10-30% в зависимости от качества теплоизоляции.

В качестве материала для расширительного резервуара не стоит использовать полимеры, оптимальным вариантом в этом случае будет сталь. Объем бака зависит от площади отапливаемого помещения, к примеру, в системе теплоснабжения небольшого строения высотой в один этаж может использоваться расширительный бачок на 8-15 литров.

Что касается труб для схемы системы отопления с циркуляционным насосом, то в этом случае могут использоваться следующие материалы:

• Сталь. Для такого трубопровода характерна высокая теплопроводность и устойчивость к высокому давлению. Однако монтаж имеет некоторые сложности и требует использования сварочного оборудования.
• Полипропилен. Такая система отличается не сложным монтажом, прочностью и герметичностью, она способна выдерживать температурные колебания. Полипропиленовые трубы характеризуются безупречной эксплуатацией на протяжении четверти века.
• Металлопластик. Трубы из этого материала устойчивы к коррозии, на их внутренних стенках не образуются отложения, препятствующие естественному движению теплоносителя. Однако стоимость такой системы достаточно высокая, а срок ее эксплуатации составляет всего 15 лет.
• Медь. Трубопровод из меди считается самым дорогим, но он отлично переносит высокую температуру, до +500 градусов, и характеризуется максимальной теплоотдачей.

Принудительная циркуляция

Нейтрализация практически всех перечисленных недостатков достигается введением в состав системы циркуляционного насоса. В результате теплоноситель получает дополнительный импульс, благодаря которому эффективно преодолевает гидравлическое сопротивление трубопровода. Однотрубная разводка системы отопления в настоящее время является наиболее популярным решением в частных домах.

Местом установки помпы может выступать любой участок магистрали. Однако следует иметь в виду, что при воздействии горячей воды на резиновые элементы (прокладки), срок службы насоса заметно снижается. Поэтому прибор стараются устанавливать на обратной трубе, т.к. теплоноситель там не такой горячий. Перед помпой обязательно врезается фильтр грубой очистки, во избежание попадания внутрь механизма различных загрязнений. При подключении всех приборов и устройств рекомендуется использовать запорную арматуру и байпасы. Это заметно упростит ремонтные и обслуживающие мероприятия на отдельных узлах: в таком случае нет нужды в остановке всей системы и полного сливания теплоносителя.

Сильные стороны отопительных контуров с принудительной циркуляцией:

• Возможность использования более сложных разветвленных схем, приводящих к увеличению общей длины контуров.
• Можно не увеличивать диаметр труб. Благодаря помпе внутри системы создается достаточное для движения и равномерного распределения жидкости давление.
• Циркуляция имеет стабильную скорость. На этот показатель не влияет уровень нагревания теплоносителя и установка разгонного коллектора.
• Нет необходимости в организации углов наклона на горизонтальных участках трубопровода, т.к. для стимуляции движения теплоносителя используют насос.
• Появляется возможность врезки регулирующих приборов на всех батареях, что обеспечивает поддержание оптимального уровня обогрева, снижая энергозатраты и расходы на отопление.

Имеются также недостатки:

• Нужда в наличии электрического питания.
• Шум от работающей помпы.
• Необходимость дополнительных капиталовложений (если сравнивать с гравитационной схемой).

Нейтрализация их обычно не вызывает сложностей. Для поддержания стабильного энергообеспечения проводится установка автономного электрогенератора. Очень хорошо зарекомендовали себя системы, предусматривающие возможность перехода на режим с естественной циркуляцией. Чтобы снизить шум от работающего насоса, его обычно устанавливают в нежилом помещении.

Описание

Одна из важнейших проблем, возникающих в АСУ ТП, заключается в резком увеличении стоимости системы с ростом ее сложности. Объективная причина этого явления состоит в том, что сложные системы часто изготавливаются в единичных экземплярах, а это не позволяет сделать их дешёвыми. Распространенный метод решения этой проблемы состоит в делении системы на модули таким образом, чтобы каждый из них становился коммерчески эффективным и мог изготавливаться несколькими конкурирующими производителями в больших количествах. Однако при этом возникает проблема аппаратной и программной совместимости модулей. Для достижения совместимости интерфейс, конструктив и выполняемые функции таких модулей должны быть стандартизованы, а их спецификации — открытыми.

По определению, принятому Комитетом IEEE POSIX 1003.0, открытой информационной системой называется система, которая реализует открытые спецификации на интерфейсы, сервисы (услуги среды) и поддерживаемые форматы данных, достаточные для того, чтобы дать возможность разработанному по этим спецификациям прикладному программному обеспечению быть переносимым в широком диапазоне систем, взаимодействовать с другими приложениями на локальных и удалённых системах, и взаимодействовать с пользователями в стиле, который облегчает переход пользователей от системы к системе.

Архитектура открытой системы представляет собой её внешнее описание (англ. reference model) с точки зрения пользователя такой системы и является иерархическим описанием её внешнего облика и каждого компонента с точки зрения каждого, кто использует её архитектуру: пользователя, проектировщика системы, прикладного программиста, системного программиста и разработчика аппаратуры.

Классификация систем теплоснабжения МКД по расположению источника тепла

По месту расположения источника тепловой энергии системы теплоснабжения делятся на

· Централизованные;

· Местные децентрализованные;

· Индивидуальные децентрализованные.

Централизованные системы теплоснабжения

В подобных системах теплоснабжения источником тепла могут быть:

· ТЭЦ (теплоэнергоцентрали);

· Котельные, работающие для одного или нескольких зданий.

Рис. 1. Принципиальная схема централизованной системы теплоснабжения

Контроль потребленной тепловой энергии в централизованной системе теплоснабжения производится с помощью узла учёта, который установлен на границе балансовой принадлежности тепловой сети. Часто для МКД граница расположена на вводе сети в дом.

Централизованная система теплоснабжения включает в себя:

· Трубопроводы отопления и ГВС (полимерные или металлические);

· Запорную и запорно-регулирующую арматуры;

· Отопительные приборы: радиаторы, конвекторы, регистры;

· Теплоизоляцию трубопроводов;

· Фильтры, грязевики, манометры, термометры;

· Узлы управления системой отопления и ГВС;

· Теплообменное оборудование;

· Насосное оборудование;

· Расширительные баки необходимого объема;

· Предохранительные клапаны;

· Различные датчики;

· Узел учета тепловой энергии;

· Систему подпитки и очистки воды;

· Щиты автоматики и электрические щиты.

Местные децентрализованные системы теплоснабжения

В данном типе систем теплоснабжение каждого здания происходит от отдельного источника – котельной.

Рис. 2. Принципиальная схема местной децентрализованная система теплоснабжения

В местной децентрализованной системе теплоснабжения узел учета на вводе в дом не устанавливается. Вместо него устанавливают узел учета потребленного газа на весь дом целиком.

Такая система состоит из двух частей:

· Инженерной системы здания (систем отопления и ГВС);

· Оборудования в котельной.

В состав инженерной системы дома входят:

· Трубопроводы отопления и горячего водоснабжения;

· Запорная и запорно-регулирующая арматуры;

· Отопительные приборы: радиаторы, конвекторы, регистры;

· Теплоизоляция трубопроводов;

· Фильтры, гидрострелки, грязевики, манометры, термометры;

· Узлы управления системой отопления и ГВС;

· Теплообменное оборудование;

· Насосное оборудование.

В состав оборудования котельной входят:

· Котел или группа котлов;

· Дымоход;

· Насосное оборудование;

· Расширительные баки необходимого объема;

· Предохранительные клапаны;

· Контрольно-измерительные приборы: манометры, термометры;

· Различные датчики;

· Узел учета газа;

· Система подпитки и очистки воды;

· Щиты автоматики и электрические щиты;

· Газовые трубопроводы и оборудование;

· Системы сигнализации и защиты.

Индивидуальные децентрализованные системы теплоснабжения

В индивидуальных децентрализованных системах теплоснабжения помещения или группа помещений (квартир) снабжаются теплом от отдельного источника – чаще всего котла. При этом узел учета потребленного газа устанавливается в каждой квартире.

Рис. 3. Принципиальная схема индивидуальной децентрализованной системы теплоснабжения

Индивидуальная децентрализованная система теплоснабжения состоит из:

· Настенного котла (газового или электрического);

· Полимерных (из полипропилена или металлопластика) или стальных трубопроводов;

· Отопительных приборов (радиаторов, конвекторов, регистров) с запорно-регулирующей арматурой;

· Теплоизоляции.

Котлы, работающие на твердом топливе

Сделать независимое отопление частного дома, то есть без привлечения людей, помогают несколько технических решений:

1. Установка бункера и транспортной ленты. По мере того, как прогорает топливо, будут подаваться новые порции пеллет или опилок. Но для работы транспортера необходимо наличие электричества.
2. Использование пиролизного котла, в котором процесс горения разделяется на два этапа. Первый из них заключается в пиролизе дров при ограниченной подаче кислорода, а второй – в сжигании полученного газа. Наверху находится камера пиролиза, а под ней располагается отсек, где газ сгорает. При этом, чтобы продукты сгорания двигались против направления естественной тяги, необходим электрический вентилятор.
3. Котел верхнего горения может функционировать на одной закладке угля около пяти суток, поскольку тлеет лишь верхний его слой. Воздух к топливу подают сверху вниз, а золу уносит горячий поток продуктов сгорания. Но для обеспечения циркуляции воздуха потребуется электрический вентилятор.

Присоединение по принципу связанного регулирования[править]

Расчетный расход воды в городских тепловых сетях заметно снижается при присоединении на абонентских вводах отопительных установок и установок горячего водоснабжения по принципу связанного регулирования.

Такое присоединение показано на рис. 1.5, з. В этом случае регулятор расхода 12, установленный на общем подающем трубопроводе абонентского ввода, поддерживает постоянный расход воды из подающего трубопровода на абонентский ввод. В часы большого водоразбора на горячее водоснабжение из подающего трубопровода снижается подача сетевой воды, а следовательно, и теплоты на отопление.

Недоданная теплота компенсируется в часы малого водоразбора из подающего трубопровода, когда большая часть или вся сетевая вода, поступающая на абонентский ввод, направляется в отопительную систему. Гидравлическая разрегулировка отопительных установок в периоды большого водоразбора из подающего трубопровода может быть устранена при установке на перемычке элеватора центробежного насоса 16, который при этих режимах включается в работу (см. рис. 1.5, з—к).

Для того чтобы устранить неблагоприятное влияние водоразбора из сети в периоды, когда температура сетевой воды в подающем трубопроводе минимальна (60 — 65 °С), можно применять схему с предвключенным подогревателем горячего водоснабжения (см. рис. 1.5, м). Эта схема позволяет осуществлять водоразбор всегда из обратного трубопровода после отопительной установки, а догрев сетевой воды, идущей в систему горячего водоснабжения, осуществляется в предвключенном подогревателе теплотой сетевой воды в подающем трубопроводе.

При присоединении абонентских установок по принципу связанного регулирования (см. рис. 1.5, з) строительная конструкция отапливаемых зданий используется в качестве теплового аккумулятора, выравнивающего суточный график тепловой нагрузки абонентской установки.

При соответствующем температурном режиме подающей линии тепловой сети, когда снижение расхода сетевой воды на отопление компенсируется повышением температуры этой воды таким образом, чтобы при любой наружной температуре среднесуточная отдача теплоты на отопление была равна теплопотерям зданий, расчетный расход воды в подающем трубопроводе тепловой сети равен расчетному расходу сетевой воды на отопление. Расчетный расход воды в обратном трубопроводе также должен быть равен расчетному расходу воды на отопление, так как в часы отсутствия водоразбора вся сетевая вода, прошедшая через отопительные системы, должна быть возвращена по обратному трубопроводу на ТЭЦ.

При повышенной гидравлической нагрузке горячего водоснабжения у большинства абонентов, что характерно для новых жилых районов, часто отказываются от установки регуляторов расхода на абонентских вводах, ограничиваясь установкой только регуляторов температуры 13 в узле присоединения абонентской системы горячего водоснабжения к тепловой сети. Такое присоединение показано на рис. 1.5, и. Роль регуляторов расхода воды в этой схеме выполняют постоянные гидравлические сопротивления 12, устанавливаемые на абонентских вводах при начальной регулировке системы теплоснабжения. Постоянное сопротивление рассчитывается индивидуально для каждого ввода из условия получения одинакового закона изменения расхода сетевой воды у всех абонентов при изменении нагрузки горячего водоснабжения (см. пункт 2.4).
На схемах, приведенных на рис. 1.5, к и л, показаны абонентские вводы, в которых местное регулирование отопительной нагрузки производится по внутренней температуре воздуха в отапливаемых помещениях. На рис.1.5, к отопительная установка присоединена по зависимой схеме, на рис.1.5, л — по независимой.
Клапан регулирующего устройства регулирует подачу сетевой воды на отопление. Поддержание требуемого расхода воды в местной отопительной установке независимо от подачи сетевой воды осуществляется насосами 16.

Независимое присоединение отопительных установок тепловой сети (рис. 1.5, л) позволяет существенно улучшить качество сетевой воды, а следовательно, и воды, поступающей в систему горячего водоснабжения, и повысить надежность теплоснабжения

Это особенно важно для крупных районов, в которых при длинных магистралях и разнородной тепловой нагрузке давление в обратном трубопроводе тепловой сети в условиях непосредственного водоразбора может изменяться в широких пределах, что при зависимой схеме присоединения нарушает нормальную работу отопительной установки.

Зависимая схема теплоснабжения

Если представить элеваторный узел жилого здания (как он выглядит можно посмотреть на фото), то он устроен следующим образом:

• от теплотрассы элеватор отделяют входные задвижки;
• за ними в месте подачи и обратки располагаются вентиля или задвижки. Через них с подающего или обратного трубопроводов подключают горячее водоснабжение. Нередко в современных элеваторах встречается по две врезки на линии подачи и обратке, которые разделяет подпорная шайба. Их назначение заключается в обеспечении постоянной циркуляции горячей воды;
• после врезки элементов для обеспечения ГВС находится сопло с камерой, где производится смешивание. Поток более горячей жидкости, поступающей из прямого трубопровода под высоким давлением, подогревает часть воды в обратке и направляется на повторную циркуляцию;
• домовые задвижки перекрывают отопительную систему здания – зимой они открыты, а в теплое время года закрыты.

Достоинства

Закрытая система обладает следующими положительными характеристиками:

• безопасное давление;
• ограничен контакт с окружающей средой, что предотвращает попадание воздуха, способного нарушить работу;
• применение специализированных баков для безопасности давления;
• разделение бака на две камеры: одна из них представляет собой хранилище газа (в основном азот), а вторая является водяной камерой;
• безопасный процесс работы;
• специализированный клапан в баке сохраняет безопасный уровень давления.

На практике закрытая структура редко дает сбои, что и обуславливает ее популярность.

Зависимая и независимая система отопления — сравнение

элеваторный узел системы отопленияДостоинства, которые имеет независимая схема теплоснабжения:

• она позволяет более гибко регулировать температуру теплоносителя для отопления. Для этого достаточно будет уменьшить поступление теплоносителя через теплообменник и в результате температура воздуха в доме понизится. Можно также прижать задвижки в элеваторном узле и тем самым убрать перепад. Подобная схема элеваторного узла отопления позволит избежать многих проблем. Но для данных элементов подобная ситуация считается нештатной, поскольку возможно падение щечек и остановка циркуляции. Если система независимая, производительность регулируется просто – при помощи циркуляционного насоса;
• экономичность является следствием наличия гибкой настройки отопления в зависимости от нужд жильцов. В зависимой системе этот показатель находится на уровне не более 40%;
• независимая система теплоснабжения позволяет использовать в качестве теплоносителя воду, очищенную от примесей, или незамерзающие жидкости (подробнее: «Незамерзающая жидкость для систем отопления — делаем правильный выбор»). Нагреть питьевую воду для ГВС не трудно. В свою очередь при наличии зависимой системы потребители вынуждены применять воду с большими загрязнениями – песком, окалиной и минеральными солями.