Systém vytápění bytového domu. Vzdělávací program s příklady / Habr

Ahoj všichni! Jmenuji se Victor a toto je můj první příspěvek na Giktimes, nesuďte prosím přísně. Sám jsem v životě webový programátor, ale mimo jiné jsem také členem představenstva HOA, a proto se aktivně věnuji problematice bydlení a komunálních služeb. Bydlení a komunální služby v Rusku uvízly v 80. letech minulého století, ačkoli technologie bydlení a komunálních služeb se již dávno posunuly kupředu. Pokud to komunitě nebude vadit, budu s vámi pravidelně sdílet praktické myšlenky a informace na téma bydlení a komunální služby, co a jak lze udělat, aby se situace alespoň v mezích mého domova posunula kupředu.

Jak funguje systém ústředního vytápění?

Ve většině domů v naší rozsáhlé vlasti, která se mimochodem skládá ze 2/3 z permafrostu, je teplo do bytů dodáváno z tepelných elektráren, a to se hrdě nazývá „ústřední vytápění“. O tom si dnes povíme. Tepelná elektrárna ohřívá chladivo a potrubím, jako krevními cévami, přes celé město přichází teplo do vašeho domu: nejprve do topné jednotky, která je obvykle umístěna ve sklepě, a poté do radiátorů vašeho bytu. Při odevzdání tepla se chladivo ochladí a tzv. zpětným tokem se vrací zpět do tepelné elektrárny. Mimochodem, chladicí kapalinou je zpravidla obyčejná voda s přídavkem přísad, které zabraňují usazeninám v topných radiátorech a potrubích.

Mimochodem, je zde velmi důležitá nuance, kterou, jak ukázala moje praxe, si ani mnoho instalatérů neuvědomuje. Topná jednotka má výtahovou jednotku, vynález z 19. století, ale bohužel stále široce používaný.

Ve výtahové jednotce se nachází tzv. tryska, známá také jako kužel. Mnoho instalatérů se domnívá, že jeho úkolem je jednoduše zúžit průřez, aby se do domu dostávalo méně tepla. Spíš ne. Jeho úkolem je vytvořit podtlak, při kterém se horká voda z přívodního potrubí vysokou rychlostí, ale s nižším tlakem, začne mísit s ochlazenou zpátečkou (s vodou, která již prošla radiátory vašeho domu) a díky tím se reguluje teplota vytápění při vstupu do domu. Tryska je bohužel primitivní zařízení, vynalezené v 19. století, a proto míchání probíhá vždy stejně, ať je venku jakákoliv teplota +5 nebo -40.

Mnoho instalatérů, když dostanou stížnosti od obyvatel, kterým je zima, vyvrtají trysku výtahu nad standardní sekci nebo ji dokonce úplně odstraní. Přísně se to nedoporučuje, protože podle harmonogramu při silných mrazech tepelná elektrárna dodává chladicí kapalinu pod extrémně vysokým tlakem s teplotami až 130 stupňů! Pokud takové teplo pustíte do bytu a nedej bože prorazí radiátor topení, oběti na životech jsou zaručeny. Mimochodem, právě z tohoto důvodu výrobci polypropylenových trubek, tak široce milovaní ruskými instalatéry, zakázat nebo nedoporučit je používat na ústřední topení. Většina polypropylenových trubek drží maximálně 90 stupňů, a to i po relativně krátkou dobu. Nyní se podívejte na potrubí ve vašem bytě a zamyslete se nad tím.

Termální počítač

Téměř každý dům má již speciální zařízení zvané termopočítač. Jeho úkolem je spočítat, kolik tepla váš dům absorboval. Bohužel z historických důvodů, kdy jsme měli všechno společné, a tedy nikoho, jsme nebyli zvyklí počítat náklady na vytápění. Přitom vytápění je dnes nejdražší nákladovou položkou v účtech. Navíc vzhledem k tomu, že o vytápění u nás historicky nikdo neuvažoval – tato oblast je dnes nejúplatnější a extrémně neefektivní. A aby se situace nějak napravila, každý, kdo se zajímá o to, jaká čísla jsou uvedena na účtech za energie, si musí pamatovat a pochopit hlavní vzorec v oblasti bydlení a komunálních služeb:

Totiž podle tohoto školního vzorce vám měřič tepla spočítá náklady na vytápění: m je hmotnost chladiva, které prošlo vaším domem za 1 hodinu, dT je teplotní rozdíl mezi přívodem a zpátečkou. Tito. na vstupu např. 80 stupňů se chladicí kapalina po průchodu topnými radiátory domu ochladí na 50 stupňů – dT se rovná 30 stupňům. Vynásobením hmotnosti chladicí kapaliny teplotním rozdílem dostaneme stejnou Gigakalorii. Každý region si stanoví vlastní cenu za 1 gigakalorii, například v mém Vladimiru je to 1987 rublů 40 kopejek. Q přijaté za měsíc se vynásobí tarifem, pak se vydělí celkovou obytnou plochou domu a získáme náklady na vytápění na 1 metr čtvereční. No, kolik metrů čtverečních vlastníte, tolik musíte ve skutečnosti zaplatit. Zde je takové poměrně jednoduché schéma, které si mnozí v naší zemi ani neuvědomují, včetně, k překvapení všech, i těch, kteří se zabývají právě tímto bydlením a komunálními službami (jak ukázala moje praxe).

Pouze pochopením toho, jak funguje měřič tepla a co určuje cenu za vytápění, můžete řešit otázky úspory energie. A jak ukazuje vzorec, můžete ušetřit buď na rozdílu teplot, nebo na množství chladicí kapaliny procházející domem. Zde musíme provést rezervaci, jen tak nelze odebírat přívod a vracet, pokud dům neodebírá vůbec žádné teplo a rozdíl teplot přívodu a zpátečky je menší než 3 stupně, takové teplo metr je vyřazen z evidence a domu je přidělena platba dle normy. To je vlastnost městské tepelné sítě, které se nyní nebudeme dotýkat.

Pojďme dolů do suterénu

No a teď se dostáváme k tomu nejzajímavějšímu. Většina moderních termopočítačů jsou velmi moderní zařízení, jejichž možnosti se vůbec nevyužívají, protože domy spravují instalatéři Vasya z dávné minulosti a babičky z HOA. Vyzývám všechny IT specialisty, aby nelenili a sešli do sklepa svého domu a podívali se na toto velmi zajímavé výpočetní zařízení. Například měřič tepla Thermotronic TV7 skončil v mém domě:

Toto zařízení má poměrně hodně možností, jako připojení přes Ethernet, USB, RS-232, ale hlavně má čtečku SD karet. Stačí do něj vložit SD kartu a automaticky zaznamená celou historii odečtů – tlak, teplotu, objem chladicí kapaliny a další charakteristiky nutné pro výpočet nákladů na vytápění. Mimochodem, v mém případě se také ukázalo, že pokud by byly použity nativní průtokoměry (čidlo, které vypočítává hmotnost chladicí kapaliny), pak by bylo možné automaticky detekovat úniky v domě a poslat SMS instalatérovi – máte povodeň, utíkejte do domu!

A tak jsme stáhli data z měřiče tepla a nyní pomocí programu Archiver můžeme data z měřiče zpracovat:

Samotný program je docela primitivní a neumí ani vytvářet grafy a dokonce ani neexportuje do Excelu. Ale staré dobré ctrl-c ctrl-v usnadňuje řešení problému!

Kreslení grafů

Nyní, když máme data v Excelu, můžeme kreslit grafy a vyvozovat nějaké závěry. Ach, kolik toho můžete vidět v grafech! Například v prvním grafu jsou dva poklesy objemu chladiva (horní tmavě modré a šedé čáry) procházející domem, pravděpodobně se jedná o poruchu potrubí v oblasti. Jen se shoduje se zvýšením teploty přívodu (mráz!)

Pravá osa je Q, ukazuje teplo v gigakaloriích za den. Jak jsem již řekl, v poměru 1 gigakalorie ve Vladimiru to stojí 1987,40 rublů. Na grafu jsou gigakalorie vyznačeny žlutou čarou. To je, kolik gigakalorií dům nashromáždí za měsíc, tato částka se vynásobí 1987,40 rublů, poté se rozdělí na byty a zaplatíte ji ve svých účtech za energie.

Červené a modré čáry jsou teploty přívodu a zpátečky. Hodnoty na levé stupnici. Zelená čára je delta, tzn. ta teplota, kolik váš dům potřeboval vytopit. Jak vidíte, teplota přívodu v chladném počasí je nad 100 stupňů. A pokud se rozbije, je to životu nebezpečné!

Můžete si všimnout, že i přes kolísající výstupní teplotu je teplota zpátečky vždy přibližně stejná. To je zajímavý fenomén. Ví někdo proč? Mám verzi, ale zatím si ji nechám pro sebe, pište do komentářů! Je to opravdu škoda, nemůžeme šetřit na samozřejmém, na rozdílu teplot.

Tmavě modré a šedé čáry představují objem chladicí kapaliny procházející za hodinu vstupem a výstupem. Z nějakého důvodu utrácíme o něco více, než dostáváme. Buď je chyba měření, nebo někde něco teče. Podívám se na tento problém.

A druhý údaj je hodinová spotřeba za posledních 7 hodin. Zde jsou v podstatě všechny vrcholy v gigakaloriích (oranžová čára) spojeny s životem doma. Vstává se v 12 hodin, oběd ve 17, večeře v 9 hodin a kolem 10-XNUMX hodiny se všichni osprchují a aktivně polévají horkou vodou. Jaké mám disciplinované sousedy!

Nyní, když je možné sledovat spotřebu tepla bytového domu, můžeme nastolit otázku energetické účinnosti. V první řadě plánuji obalit všechny trubky v domě energyflexem, dále nainstalovat automatiku citlivou na počasí, vyhodit z okruhu prehistorickou výtahovou jednotku a nainstalovat moderní třícestný ventil, který lze ovládat automaticky popř. přes internet. Celou tuto záležitost provádím pomocí termovizní kontroly. Myslím, že také zveřejním několik příspěvků o termokameře, pokud publikum toto téma přijme. Obecně řečeno, plánuji se podrobně věnovat otázce úspory energie, protože v současné době jsou údaje o spotřebě energie doma extrémně vysoké, což můžeme jasně vidět na grafu.

V tomto článku chci mluvit o cestě, kterou se tepelná energie ubírá od zdroje (v tomto článku je to kotelna) ke spotřebitelům.

Před přečtením doporučuji podívat se na článek o topných systémech. Obsahuje vizuální diagramy, které vám pomohou lépe pochopit princip.

Příprava vody

Filtrace a změkčování

Jako chladicí kapalina se používá voda. Před zahřátím a odesláním spotřebitelům je třeba připravit vodu. Příprava zahrnuje čištění od mechanických nečistot, změkčení a odstranění plynů.

Na-kationitové filtry pro změkčování vody

Voda z přírodních zdrojů je poměrně tvrdá a při zahřátí se tvoří vodní kámen – znáte to sami, protože používáte rychlovarné konvice a pračky. Je známo, že vodní kámen narušuje přenos tepla.

Jednou z metod změkčování vody je kationizace. Obecně se jedná o nahrazení iontů vápníku a hořčíku (ionty tvrdosti) ionty sodíku nebo vodíku.

Výše uvedená fotografie ukazuje Na-kationitový filtr. Obsahuje kationit, přes který se voda změkčuje.

Odvzdušnění vody

Jedná se o proces odstraňování korozivních plynů z vody: kyslíku a oxidu uhličitého.

Pokud je ve vodě přítomen kyslík a oxid uhličitý, zejména ve velkém množství, pak se při zahřívání výrazně zvyšuje rychlost koroze. Koroze v topných systémech je nejčastější příčinou nehod.

Odvzdušňovač – jednotka pro odplyňování vody

Voda se přivádí do odvzdušňovací kolony. V něm se proudění rozkládá na kapky a proudy (proto se odvzdušňovač nazývá proudový odvzdušňovač). To se provádí za účelem zvětšení povrchu vody. Zespodu je přiváděna pára, která ohřívá vodu na teplotu nad teplotou nasycení (102 – 104 °C u atmosférických odvzdušňovačů). Zároveň se z vody aktivně uvolňuje kyslík a oxid uhličitý, které jsou vypouštěny z odvzdušňovače do atmosféry.

Voda se po průchodu odvzdušňovací kolonou hromadí v zásobní nádrži odvzdušňovače, odkud je přiváděna do napájecích čerpadel, která ji následně přečerpávají do topné sítě pro doplnění ztrát nebo zaplnění prázdných ploch.

Cirkulace a ohřev síťové vody

K dodávání chladicí kapaliny spotřebitelům na velké vzdálenosti jsou zapotřebí čerpadla. Čím více spotřebitelů, tím více čerpadel.

Instalují se před kotle, aby jimi „protlačily“ vodu – kotle mají značný hydraulický odpor, zejména vícetahové.

Síťová voda vrácená od spotřebitelů vstupuje do čerpadel a je dodávána do teplovodních kotlů. V tepelné elektrárně dochází k ohřevu v síťových ohřívačích párou z odběru tepla z turbín. Ve velkých mrazech, kdy je vody málo, zapínají stanice i teplovodní kotle.

Jsou malé kotle a jsou velké. Tato fotografie ukazuje kotle PTVM-100, které jsou poměrně výkonné. 100 je jmenovitá kapacita [Gcal/hod].

100 Gcal je ≈38 462 tyčinek boloňské klobásy… za hodinu.

Voda prochází trubkami (síty) kotle a absorbuje teplo z hořáku stěnami trubek (sálavé tepelné výměny). Pro zvýšení efektivity využití paliva mají kotle konvekční část (z pojmu „konvekce“ nebo „konvekční výměna tepla“). Teplo se v něm přenáší do vody nikoli z hořáku, ale z horkých plynů, které jsou produkty spalování paliva.

Teplo je připraveno, je čas ho poslat.

Doprava tepla

Kmenové sítě

Hlavními liniemi jsou tepny tepelných sítí. Jedná se o potrubí velkého průměru, kterými se dopravuje chladicí kapalina. Mohou být umístěny jak v podzemí, tak na nadjezdech. Z hlediska snadnosti použití a oprav je samozřejmě výhodnější druhá varianta, která však škodí estetickému vzhledu města.

Kanálové pokládání topné sítě

Kromě potrubí se v topných sítích používá mnoho dalších prvků: armatury pro uzavření úseků hlavního vedení nebo vstupů do bloků; Kompenzátory tepelné roztažnosti; odtoky pro odvod vody, větrací otvory pro vytlačení vzduchu při plnění; podpěry; atd.

Stanice čerpadel

Při přepravě chladicí kapaliny na velké vzdálenosti se tlak v síti snižuje v důsledku hydraulického odporu. Ke zvýšení tlaku se používají čerpací stanice. Čerpadla se používají i při výrazných výškových rozdílech terénu.

Distribuční sítě (dálkové) vytápění a ústřední vytápění (KVET)

Na hlavních sítích jsou odbočky nebo „zářezy“. Lze je také nazvat čtvrtletními vstupy. Nosič tepla vstupuje do bloku a v závislosti na schématu dodávky tepla je dodáván přímo spotřebitelům (schéma závislého zásobování teplem) nebo do topných bodů (nezávislé schéma).

Plášťové a trubkové výměníky tepla voda-voda v centrálních teplárnách

Výměníky tepla předávají teplo pro zásobování teplou vodou a potřeby vytápění.

Nyní se snaží staré a objemné „kotle“ (na obrázku výše) vyměnit za modernější a kompaktnější – deskové.

Po natopení na centrále je voda přiváděna do domů prostřednictvím rozvodů. Stejnými kanály (žlaby) jsou vedeny rozvody topení a teplé vody. Pokud je systém TUV bez cirkulace (jednotrubkový), pak v kanálu „leží“ tři potrubí.

Stav sousedských sítí u nás je tristní. Je jich hodně, ale vyčleněné peníze na opravy nestačí. V poslední době se s růstem nákladů na vytápění začala situace měnit k lepšímu, ale promeškal se – příliš dlouho (90. léta) se téměř nic nedělalo.

Království bytového úřadu

Vybavení domovních systémů vytápění a ohřevu teplé vody včetně jednotlivých topných bodů (IHP) je v kompetenci řídících organizací. Jedná se o různé kanceláře údržby bytů, společenství vlastníků domů, správcovské společnosti atd.

Pokud je ve vašem domě instalován bod ústředního vytápění, teplonosné médium z hlavního potrubí proudí přímo do něj. Ohřívá vodu pro potřeby dodávky teplé vody a reguluje teplotu chladicí kapaliny vstupující do baterií. Regulace se navíc provádí na základě údajů z čidla venkovní teploty.

Vybavení jednotlivých topných bodů

Jak vidíte, vše je velmi kompaktní. V popředí jsou dva deskové výměníky tepla. Může jich být více, samy mohou být větší – vše záleží na zátěži (velikosti domu).

Výhodou ITP je jeho automatizace – není vyžadována účast člověka na regulaci. Nevýhodou je lenost a kudrnaté ruce seřizovačů. Bohužel to není nic neobvyklého.

A to je výtahová jednotka topného systému. Postupně se od nich také upouští ve prospěch ITP.

Výtah je navržen tak, aby snížil teplotu vstupující do baterií na vypočítanou hodnotu. Chlazení probíhá přimícháním vody z vratného potrubí (za bateriemi) do přívodu. Konstrukce je jednoduchá a spolehlivá, ale neekonomická, zvláště pokud není správně nastavena.

To je vše. Nyní nejen teoreticky znáte cestu tepla, ale také máte trochu představu o tom, jak to vypadá.