Теплоснабжение независимым отоплением. Зависимая и независимая система отопления - различия схем, плюсы и минусы

В тепловом пункте здания присоединение системы водяного отопления к централизованным тепловым сетям может осуществляться по зависимой или независимой схемам. При зависимой схеме присоединения теплоноситель централизованных тепловых сетей используется непосредственно в системе отопления.

При независимой схеме присоединения применяется теплообменник, разделяющий теплоносители системы отопления и тепловых сетей. При­оритетной является зависимая схема, как наиболее дешевая и простая в монтаже и эксплуатации. Независимая схема присоединения используется при недостаточном или высоком для эксплуатируемой системы отопления гидро­статическом давлении на вводе тепловой сети в тепловой пункт здания.

Зависимая схема присоединения может быть непосредственной (рис. а) или с применением узла смешения (рис. 6).

Оптимальным является вариант схемы присоединения, показанный на рисунке а , при которой обеспечивается непосредственная обратная связь между пользователем тепловой энергии и теплопроизводителем при регулировании производства теплоты. Однако такое прямое присоединение возможно только при использовании низкотемпературных тепловых сетей с постоянными в течение года параметрами теплоносителя, например 80-60°С, и только для двухтрубных систем отопления с радиаторными дросселирующими термостатами. Тепловые сети в данном случае реагируют на изменение спроса потребителя в теплоте через датчики перепада давления на вводах, с помощью которых электронными регуляторами изменяется подача сетевых насосов тепловых сетей (количественное регулирование).

Схема, приведенная на рисунке б применяется для подсоединения к тепловым сетям, расчетные температурные параметры которых выше параметров системы отопления.

Водоструйный элеватор на рисунок в сочетает в себе функции смесителя и циркуляционного насоса, но с низким КПД. Данная схема широко применяется для нерегулируемых систем отопления, так как является простой и надежной в эксплуатации, не нуждается в электроэнергии.

В практике автоматизации и переоборудования тепловых узлов имело место использование схемы рисунок г , с установкой клапана 2 перед элеватором 1. Такой подход является неверным, так как при дросселировании потока клапаном 2 резко падают насосные качества элеватора. Поэтому разработчики обычно дополнительно устанавливают в эту схему насос и обратный клапан, для которых элеватор становится только помехой. При его устранении имеет место схема рисунке е . При наличии достаточного для работы элеватора перепада давления на вводе хорошие характеристики имеет узел смешения в виде регулируемого водоструйного элеватора (рисунок д ), в котором с помощью сервомотора изменяется сечение сопла элеватора.

Зависимая схема присоединения системы водяного отопления к тепловым сетям

а - схема непосредственного присоединения;

б - схема присоединения с узлом смешения;

в - узел смешения в виде нерегулируемого водоструйного элеватора;

г - то же с регулирующим клапаном (неправильное решение);

д - то же в виде регулируемого водоструйного элеватора;

е - то же с регулирующим двухходовым (дросселирующим) клапаном и подмешивающим I или циркуляционным II насосом;

ж - то же с регулирующим смесительным трехходовым клапаном и подмешивающим I или циркуляционным II насосом;

з - то же в виде гидравлического разделителя с регулирующим двухходовым (дросселирующим) клапаном и циркуляционным насосом III;

и - то же в виде четырехходового регулирующего клапана и циркуляционного насоса III;

1 - водоструйный нерегулируемый элеватор;

2 - регулирующий двухходовой (дросселирующий) клапан;

3 - водоструйный регулируемый элеватор;

4 - регулирующий смесительный трехходовой клапан;

5 - обратный клапан;

6 - гидравлический разделитель;

7 - четырехходовой регулирующий клапан

Схемы смешения, показанные на рисунках е, ж наиболее распространены при присоединении к централизованным тепловым сетям. Схема с использованием трехходового клапана 4 (рисунок ж ) отличается значительно более широким диапазоном коэффициента смешения по сравнению со схемой на рисунке е . Подмешивающий насос I используется при наличии достаточного для работы системы отопления перепада давления на вводе тепловых сетей. В противном случае устанавливается циркуляционный насос II .

Смесительные узлы с использованием гидравлического разделителя 6 (рисунок з ) и четырехходового клапана 7 (рисунок и ) применяются в основном при присоединении к местным тепловым сетям от ведомственной, ин­дивидуальной или т.п. котельной. Такой способ присоединения благоприятен для устойчивой работы котлов, особенно при использовании котлов на твердом топливе. Применяются разделители вертикальные соосные, верти­кальные со сдвигом подсоединенных к нему трубопроводов отопления относительно трубопроводов тепловых сетей (показан на рисунке з ), а также горизонтальные. Конструкция гидравлического разделителя проста и представляет собой трубу круглого или прямоугольного сечения, площадь поперечного сечения которой примерно в 10…20 раз больше суммарного поперечного сечения подсоединяемых к ней 4-х трубопроводов.

На рисунках условно не показано оборудование, приборы и арматура, обязательно монтируемые в тепловом пункте: счетчик коммерческого учета теплоты, сетчатые и осадочные фильтры, регулятор перепада давления, регулятор-ограничитель температуры обратной воды (может не устанавливаться), датчики регуляторов и дистанционных контрольных приборов, термометры, манометры, запорная арматура и арматура для слива опорожнения оборудования теплового пункта.

При независимой схеме присоединения применяются скоростные теплообменники различного типа: гладкотрубные, спиральнотрубные, пластинчатые (как правило, одноходовые разборные или полуразборные).

Присоединение сетей теплопотребления к водяным тепловым сетям определяют видом тепловой нагрузки, температурным и пьезометрическим графиком работы тепловой сети. Присоедине-ние потребителей к тепловым сетям происходит в центральных и индивидуальных тепловых пунктах.

Различают следующие виды присоединения систем отопления: непосредственное, зависимое, независимое.

Непосредственное присоединение показано на рис а. Если параметры системы отопления совпадают с параметрами тепловой сети, систему отопления присоединяют к тепловой сети непосред-ственно, без установки какого-либо промежуточного устройства.

Зависимое присоединение. Если для системы отопления требу-ется более низкая температура, чем в тепловой сети, а давление в точке присоединения ниже допустимого, то применяется зависи-мое присоединение. Температура теплоносителя снижается сме-шением сетевой воды с обратной водой системы отопления.

Для смешения применяют водоструйные насосы (элеваторы) или насосы. Наибольшее распространение в качестве смеситель-ного устройства получил элеватор (б). При применении элеваторов вследствие их большого сопротивления повышается гидравлическая устойчивость тепловой сети. Кроме того, элеватор является чрезвычайно простым устройством, не имеющим движу-щихся частей, поэтому он надежен в эксплуатации, имеет большой срок службы, затраты на его обслуживание минимальны. Для обес-печения расчетной температуры в системе отопления необходимо обеспечить расчетный коэффициент смешения, определяемый по формуле:

U=G 2 /G 1 =(T 1 -T 11)/(T 11 -T 22)

где U — коэффициент смешения; G 2 — расход подмешиваемой воды из системы отопления, кг; G 1 — расход воды, поступа-ющей из тепловой сети, кг, т; T 1 — температура воды в пода-ющем трубопроводе тепловой сети, °С; Т 11 — то же в подаю-щем трубопроводе системы отопления (после смесительного устройства), °С; Т 22 — то же в обратном трубопроводе системы отопления.

Схемы присоединения систем отопления к тепловой сети

а — непосредственное: б — зависимое с помощью элеватора;
в — зависимое, с насосом на перемычке; г—то же с насосом на подающем трубопроводе системы отопления;
д — то же, с насосом на обратном трубопроводе; в — независимое;
1 — элеватор; 2 — грязевик; 3 — насос; 4 — подогреватель; 5 — водомер;
РД — ре¬гулятор давления; РР — регулятор расхода; PC —расширительный, бак

Значения коэффициентов смешения в зависимости от расчет-ных температур тепловой сети в системе отопления приведены в таблице ниже.

Значения коэффициентов смешения

Нормальная работа элеватора происходит при H/h = 8-12 (H— располагаемый напор на вводе; h — сопротивление системы отопления).

Следует иметь в виду, что значение расчетного напора перед элеватором прямо пропорционально сопротивлению системы отопления. Поэтому увеличение сопротивления системы отопле-ния, например, в 1,5 раза вызовет увеличение расчетного напора Я также в 1,5 раза.

Присоединение с насосом на перемычке (в). В том случае, если смешение воды не может быть выполнено с помощью эле-ватора, устанавливают насос на перемычке между подающим и обратным трубопроводами системы отопления. Смешение с по-мощью элеватора не может быть выполнено по следующим при-чинам: напор в месте присоединения недостаточен для нормаль-ной его работы; потребная тепловая мощность смесительного узла велика и выходит за пределы мощности изготовляемых элеваторов (обычно больше 0,8 МВт — 0,7 Гкал/ч).

При установке смесительных насосов в жилых и общественных зданиях рекомендуется применять бесшумные бесфундаментные насосы. При установке смесительных насосов, рассчитанных на большую подачу, применяют в качестве смесительных насосов центробежные типа К и КМ. Подача насоса равна G 2 =1.1G 1 , а на-пор должен быть равен H = 1.15h (где h — сопротивление системы отопления).

Присоединение с насосом на подающем трубопроводе системы отоп-ления (г). Насос на подающем трубопроводе устанавливают в том случае, если наряду со смешением воды требуется повысить давление в подающем трубопроводе в месте присоединения системы отопления (статическая высота системы отопления выше давления в подающем трубопроводе в месте присоединения).

Подача насоса равна G 3 = 1,1 (1 + U)G 1 ,а напор должен быть равен:

H нас =1.15h+h n

где h — сопротивление системы отопления; h n — разность между статической высотой системы отопления и пьезометрической высотой в подающем трубопроводе тепловой сети в месте при-соединения, м.

Присоединение с насосом на обратном трубопроводе системы отопления (д). Насос на обратном трубопроводе устанав-ливают в том случае, если наряду со смешением воды требуется снизить давление в обратном трубопроводе в месте присоединения системы отопления (давление больше допустимого для системы отопления). Подача насоса в этом случае равна С 3 = 1,1 (1 + U)G 1 а напор должен иметь значение, обеспечивающее требуемое дав-ление в обратном трубопроводе.

Независимое присоединение (е). Если давление в обрат-ном трубопроводе в тепловой сети выше допустимого давления для системы отопления, а здание имеет значительную высоту или расположено на высоком месте по отношению к рядом стоящим зданиям, то систему отопления присоединяют по независимой схеме.

По независимой схеме допускается присоединять здания вы-сотой 12 этажей и более. Независимая схема основана на отделе-нии системы отопления от тепловой сети с помощью теплообмен-ника, вследствие этого давление в тепловой сети не может пере-даваться теплоносителю системы отопления. Циркуляция теплоносителя осуществляется с помощью циркуляционных на-сосов типа К и КМ. Подачу насоса определяют по формуле

G=Q/C(T 11 -T 22)

где Q — мощность системы отопления, кДж/ч (Гкал/ч); С — теп-лоемкость воды, Дж/(кг·ч); T 11 ,T 22 — расчетная температура воды соответственно в подающем и обратном трубопроводах системы отопления, °С

Потребный напор насоса должен быть равен Н = 1ДМ {пш к—сопротивление системы отопления). При выборе напора сле-дует стремиться к минимальному запасу в расходе и напоре. В про-тивном случае из-за повышенных расходов воды в системе отоп-ления (скорость выше допустимой) возникает шум. Независимую систему отопления, как правило, оборудуют расш ирительным со-судом. Утечки воды из системы отопления восполняются из сети автоматически по уровню воды в расширительном баке.

Здравствуйте! Связью между магистральными тепловыми сетями и непосредственно потребителем является схема ввода теплоснабжения у потребителя тепла. Схемы присоединения внутренних систем отопления по гидравлической связи с магистральными тепловыми сетями подразделяют на зависимые и независимые.

В зависимых системах отопления теплоноситель в радиаторы поступает непосредственно из тепловых сетей.

Получается, что один и тот же теплоноситель циркулирует и во внешней, магистральной тепловой сети, и во внутренней системе отопления уже в здании, помещении. Следовательно, давление во внутренних системах отопления определяется давлением в наружных тепловых сетях.

В независимых системах отопления теплоноситель из теплосети поступает в водоподогреватель, в нем он нагревает воду, заполняющую внутреннюю систему отопления. При этом сетевая вода и теплоноситель во внутренней системе разделены и получается, что наружняя сеть и внутренняя система отопления гидравлически изолированы друг от друга. Чаще всего независимая схема присоединения отопления применяется в тепловых вводах тех зданий, где необходима защита внутренних систем от повышенного давления, чтобы не пострадали отопительные радиаторы. Либо наоборот, давления не хватает, и независмая схема применяется для того, чтобы не было опорожнения сети отопления.

При зависимом подключении технологического оборудования требуется меньше, чем при независимом.

Где то 90 процентов всех тепловых вводов, с которыми мне приходилось сталкиваться на практике, выполнены именно по зависимой схеме присоединения. Главное достоинство такой схемы — относительная дешевизна.

А основной недостаток — зависимость от режима давлений во внешней тепловой сети. И поэтому приходится защищать, предохранять внутреннюю сеть от скачков давления. Так в частности в теплоузле для этой цели устанавливается предохранительный клапан.

Он настроен на давление 6 кгс/см², и при превышении этого давления начинает срабатывать, сбрасывая воду.

Вообще, согласно пункту 9.1.8. «Правил технической эксплуатации теплоэнергоустановок» системы отопления, как правило, должны присоединяться к тепловым сетям по зависимой схеме. В этом же пункте Правил приводятся и исключения, когда применяется независимая схема присоединения, а именно для систем отопления зданий двенадцати и выше этажей (или выше 36 метров), или для систем отопления зданий в открытой системе теплоснабжения, в том случае когда невозможно обеспечить нужное качество теплоносителя. Поэтому независимая система отопления и встречается редко в централизованном теплоснабжении.

Буду рад комментариям к статье.

В многоквартирных домах жильцы в основном пользуются услугами центральной теплосети для обогрева помещения. На качество этих услуг влияет множество факторов: возраст дома, износ оборудования, состояние теплотрассы и т.п. Существенное значение в отопительной системе имеет также и специальная схема, по которой идет подключение к тепловой сети.

Типы подсоединений

Схемы присоединения могут быть двух видов: зависимые и независимые. Подключение по зависимому способу является наиболее простым и распространенным вариантом. Независимая система отопления обрела свою популярность в последнее время, и широко используется при строительстве новых жилых массивов. Какое же решение является более эффективным для обеспечения тепла, комфорта и уюта любому помещению?

Зависимая

Такая схема присоединения, как правило, предусматривает наличие внутридомовых тепловых пунктов, зачастую оснащенных элеваторами. В смесительном узле теплопункта перегретая вода из магистральной внешней сети смешивается с обратной, приобретая при этом достаточную температуру (около 100°С). Таким образом, внутренняя отопительная система дома полностью зависит от внешнего теплоснабжения.

Достоинства

Главной особенностью такой схемы является то, что она предусматривает поступление воды в системы отопления и водоснабжения непосредственно из теплотрассы, при этом цена окупается довольно быстро.

Недостатки

Наряду с преимуществами такое присоединение имеет и некоторые минусы:

• неэкономичность;
• регулировка температурного режима значительно затруднена во время перепадов погоды;
• перерасход энергоресурсов.

Способы подключения

Подключение может осуществляться несколькими способами:

Независимая

Система теплоснабжения независимого типа позволяет сэкономить потребляемые ресурсы на 10-40%.

Принцип действия

Подключение системы отопления потребителей происходит с помощью дополнительного теплообменника. Таким образом, обогрев осуществляется двумя гидравлическими изолированными контурами. Контур наружной теплотрассы нагревает воду замкнутой внутренней теплосети. При этом смешивания воды, как в зависимом варианте не происходит.

Однако такое присоединение требует немалых затрат как на обслуживание, так и на ремонтные работы.

Циркуляция воды

Движение теплоносителя осуществляется в отопительном механизме благодаря циркуляционным насосам, за счет которых происходит регулярная подача воды через нагревательные приборы. Независимая схема присоединения может иметь расширительный сосуд, содержащий запас воды для случаев утечек.

Компоненты независимой системы.

Сфера применения

Широко используется для подключения к системе отопления многоэтажных зданий или построек, которые требуют повышенного уровня надежности работы отопительного механизма.

Для объектов, имеющих в наличии помещения, куда нежелателен доступ постороннего обслуживающего персонала. При условии, что давление в обратных отопительных системах или тепловых сетях выше уровня допустимого - более 0,6 МПа.

Преимущества

Отрицательные моменты

• высокая стоимость;
• сложность обслуживания и ремонта.

Сравнение двух типов

На качество теплоснабжения по зависимой схеме существенно влияет работа центрального теплоисточника. Это простой, дешевый, не требующий особого обслуживания и затрат на ремонт, способ. Однако преимущества современной независимой схемы подключения, несмотря на финансовые затраты и сложность эксплуатации очевидны.

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.