Закрытые системы отопления — это системы, которые готовят горячую воду из холодной через пластинчатые теплообменники, уже находящиеся в здании (квартиры, бизнес-центры или промышленные помещения).
Что такое открытая и закрытая система ГВС
Часто необходимо задать следующие вопросы. «открытая» или «закрытая», какая система водяного отопления лучше, в чем их различия, что выбрать для частного дома и т.д. Важно понимать, что термины «открытый» и «закрытый» (иногда их называют «контур») относятся к системе централизованного теплоснабжения (ЦТ), частью которой является система ГВС, а не к системе ГВС. В зависимости от того, как сконфигурирован нагрев горячей воды в системе отопления объекта, систему называют открытым или закрытым типом.
Существует ряд критериев, используемых для классификации ЦТ на различные типы. Например, в зависимости от используемого теплоносителя существуют водяные и паровые системы ЦТ- в зависимости от расположения источника тепла — централизованные и децентрализованные- в зависимости от температурного режима — системы ЦТ с низким, средним и высоким потенциалом. Количество труб также имеет большое значение. Системы могут быть однотрубными, двухтрубными или многотрубными. В зависимости от способа подачи тепла потребителю, системы ЦТ могут быть одноступенчатыми или многоступенчатыми.
Принципиально важным критерием является способ организации подачи горячей воды в ЦТ: согласно ГОСТ Р 56501 от 2015 года (см. стр. 3.20 и 3.21), предлагаются открытые и закрытые системы ЦТ.
Открытые системы ГВС (далее «открытые системы водоснабжения, ГВС», наиболее известный и широко используемый термин) предполагают отбор воды для ГВС из общей системы трубопроводов теплоснабжения. В этом случае вода нагревается от основного источника тепловой энергии (ТЭЦ, котельная или центральный тепловой пункт).
В закрытых системах водоснабжения вода нагревается до потребителя (высотные жилые дома, офисные здания, промышленные или ремесленные объекты). Вода нагревается по вторичному контуру с помощью пластинчатого теплообменника. Если вы планируете установить закрытую систему нагрева воды, вы можете приобрести пластинчатый теплообменник для этих целей в специализированной компании «Сервис-ПТО» в Санкт-Петербурге.
На приведенной выше схеме справа показана система с открытой водой. Эта система показывает, что и в систему отопления (радиатор, отопительный прибор), и в точку водоподготовки (кран потребителя) поступает одна и та же вода.
Открытая система теплоснабжения
Главное, что вам нужно знать об открытых системах горячего водоснабжения, это то, что с 1 января 2022 года они будут запрещены на всей территории Российской Федерации в соответствии с Федеральным законом «О теплоснабжении». К этому времени все многоэтажные квартиры и агентства должны быть закрыты.
Структура открытой схемы
Разработать открытую систему очень просто. Создается с помощью следующих элементов:.
- Трубопровод;
- запорная арматура (шаровые краны, задвижки и пр.);
- приборы для измерения температуры и давления в системе (манометры и термометры);
- регуляторы температуры.
Трубы должны быть изолированы во избежание потери тепла. Термостаты могут быть установлены с клапанами или без них.
Принцип работы, преимущества и недостатки
Принцип работы открытой системы бытового горячего водоснабжения заключается в следующем
- Источник тепла подогревает теплоноситель и по трубопроводу передает его потребителям.
- Из магистрального трубопровода часть теплоносителя (в данном случае – воды) поступает в отопительный контур (в отопительные приборы потребителей), оставшаяся подается в систему ГВС, из которой отбирается потребителями из точек забора (кранов).
- Вода в контуре отопления и ГВС циркулирует, возвращаясь по обратке к источнику тепловой энергии.
- Использованная потребителями вода поступает в канализационную систему, за счет этого система постоянно, в автоматическом режиме, подпитывается водой.
Открытые системы горячего водоснабжения имеют свои преимущества и недостатки. Очевидные преимущества: система может быть установлена как с клапаном, так и без него.
- Доступность данной системы.
- Простота ее монтажа и обслуживания.
- Возможность быстрого монтажа.
- Отсутствие необходимости приобретать дополнительное оборудования для нагрева воды.
- Длительная служба отопительных приборов и труб за счет высокого качества теплоносителя.
Однако есть и другие недостатки.
- Высокая стоимость централизованной подготовки горячей воды.
- По качеству теплоноситель должен соответствовать требованиям, предъявляемым к питьевой воде. На практике часто оказывается, что вода в кранах потребителей не соответствует этим требованиям. За счет наличия следов ГСМ, ржавчины и химических примесей она может быть вредна и иметь неприятный запах.
- В качестве теплоносителя нельзя использовать вещества с низкой температурой кристаллизации.
- Запрещено добавлять в СТ химические реактивы.
- Существует необходимость автоматической и непрерывной подпитки теплоносителя за счет его отбора потребителями горячей воды.
- За счет единого контура во время сервисного обслуживания либо ремонта потребители лишаются не только отопления, но и ГВС (системы закрытого типа без труда ремонтируют летом).
- В теплое время года для обеспечения функционирования системы ГВС задействуется больше ресурсов, чем нужно.
В связи с этими существенными недостатками было принято решение отказаться от открытых систем ЦТ в России.
Закрытая система теплоснабжения
Закрытые системы отопления изготавливаются с использованием специальной водонагревательной системы, называемой пластинчатым теплообменником или бойлером. Таким образом, контур отопления отделен от контура горячей воды и может обеспечивать воду разного качества. Контур горячей воды имеет высокое качество, а контур отопления — техническую воду.
Именно закрытая система ЦТ полностью отвечает требованиям санитарных норм и в то же время обеспечивает комфорт потребителю, поэтому она считается более современной и широко используется при проектировании новых зданий и реконструкции старых домов.
Ниже показана схема закрытого ST.
Преимущества закрытой системы ГВС
Как и открытые системы ЦТ, закрытые системы ЦТ имеют свои преимущества.
- Обеспечивается надлежащее качество горячей воды.
- Для подачи горячей воды не нужно задействовать всю инфраструктуру СТ, используется только малый контур.
- Обеспечивается экономия топлива за счет отсутствия необходимости централизованного нагрева воды для ГВС.
- Для отопительной системы можно использовать теплоноситель с низкой t кристаллизации.
- В системе ГВС течет вода с температурой не выше 60 градусов, что гарантирует безопасность потребителям.
Минусы закольцованной сети
Основным недостатком закрытых систем водяного отопления являются их значительные капитальные затраты на строительство и ремонт. Использование специального водонагревательного оборудования делает системы, осаждающие такие системы, технически более сложными и предполагает использование большего количества коммунальных услуг.
Из недостатков можно выделить только один. Невозможно регулировать отопление осенью и весной, когда может возникнуть чрезмерная жара. Это влияет на комфорт, а также приводит к потере тепла. В результате экономическая эффективность значительно снижается.
- Увеличенные расходы на прокладку труб за счет фактического дублирования трубопроводов.
- Необходимость использовать дополнительное оснащение для температурного контроля подачи воды.
- Необходимость выделения места под установку водонагревательного оборудования, например, пластинчатого теплообменника.
- На крупных тепловых пунктах по СанПиН 2.1.4.2496 возникает необходимость выполнения вакуумной деаэрации при t воды от 100°С и больше.
- Необходимость регулярного сервисного обслуживания оборудования для нагрева воды и сопутствующих коммуникаций.
- Необходимость постоянной подпитки контура ГВС.
- Использование электроэнергии для подключения необходимого оборудования и связанные с этим трудности при ее отсутствии.
Создание концепции «умного города» связано с необходимостью обеспечить людям современное качество жизни в ближайшем будущем за счет использования инновационных технологий, обеспечивающих экономически эффективное, экологически чистое и безопасное использование городских систем жизнедеятельности. В этом случае различные факторы городского развития объединяются в единую систему с помощью передовых компьютерных и коммуникационных технологий. Это глубоко интегрированная система, в которой все элементы тесно связаны между собой.
Введение
Умные города — это инновационные города, в которых применяется ряд технологических решений и организационных мер, направленных на достижение наилучшего управления ресурсами и качества услуг с целью создания устойчивых и благоприятных условий жизни и быта для сегодняшних и будущих поколений1.
Для достижения целей «умного города» и повышения качества услуг для горожан городским властям необходимо отслеживать происходящее в городе и взаимодействовать с инфраструктурой с помощью информационно-коммуникационных технологий. С помощью интеллектуальных сенсорных систем в режиме реального времени информация собирается и хранится в центрах обработки данных, где она обрабатывается и анализируется системой.
На практике существуют различные ключевые элементы умного города
Энергетика: автоматизированные интеллектуальные сети и гибкие распределительные системы — Интеллектуальный учет и управление спросом — Установка возобновляемых источников энергии — Энергоэффективные здания и сооружения.
Водоснабжение: автоматизированное водоснабжение, распределение, канализация и обнаружение утечек — Интеллектуальное измерение и управление спросом.
Передача: мониторинг потока движения электромобилей и качества инфраструктуры зарядки тротуаров — Программное обеспечение и материалы по управлению движением, общественный транспорт.
Безопасность: системы видеонаблюдения, видеомониторинга и физической безопасности для объектов инфраструктуры — системы аварийного оповещения — системы оповещения — системы управления программным и аппаратным обеспечением.
Образование и здравоохранение: дистанционное образование, механизмы оповещения о программах, электронные книги — электронные системы записи на прием к врачу, электронные карты пациентов и больных, решения для коммуникации медицинских работников.
Правительство: системы поддержки принятия решений, анализ и прогнозирование, электронное предоставление услуг государственных и местных органов власти, публикация открытых данных.
Жители: пользователи инфраструктуры и информационных услуг — поставщики обратной связи
Чтобы понять, как работает система «умного города», необходимо знать ее технические части — подсистемы. Поэтому, вплоть до технического уровня, мы рассматриваем концепцию открытых систем. На этой основе у нас есть умные города.
«Открытая система — это система, состоящая из элементов, которые взаимодействуют через стандартные интерфейсы». Это определение, данное Жаном-Мишелем Корню, одним из авторов вышеупомянутого учебника, подчеркивает системный аспект (структуру открытых систем). Руководство было опубликовано Французской ассоциацией пользователей UNIX (AFUU) в 19922 году.
Концепция открытых систем
‘Комплексный и последовательный набор международных стандартов ИТ и стандартов операционного профиля, которые описывают интерфейсы, услуги и форматы поддержки для обеспечения функциональной совместимости и мобильности приложений, данных и персонала’. Это определение IEEU подчеркивает экологические аспекты, которые открытые системы обеспечивают при их использовании (внешнее описание открытых систем)3.
Достаточно полного и общепринятого определения открытых систем, вероятно, пока нет. Однако сказанного уже достаточно, чтобы рассмотреть общие характеристики открытых систем.
Общие характеристики открытых систем обычно формулируются следующим образом
Интероперабельность (способность взаимодействовать с другими системами), и
простота использования, например, легкость в обращении.
По отдельности эти качества были характерны для предыдущих поколений информационных систем и компьютерного оборудования. Новый взгляд на открытые системы определяется тем, что эти характеристики рассматриваются как взаимосвязанные и реализуются как единое целое.
Основной принцип открытых систем заключается в создании среды программного обеспечения, оборудования, коммуникационных услуг, интерфейсов, форматов данных и протоколов. Эта среда основана на развивающихся, доступных и признанных стандартах и обеспечивает переносимость, совместимость и масштабируемость приложений и данных.
С 2012 года произошел качественный скачок в технологии. Были разработаны новые интерфейсы связи и протоколы передачи данных. Одним из самых известных интерфейсов связи является LoRa.
Технология LORA — объединяет беспроводную сеть LPWAN с методом конфигурирования открытого протокола LORAWAN для обеспечения связи между машинами (M2M) на расстоянии до 15 км с минимальным потреблением энергии, обеспечивая несколько лет работы от одной батарейки типа AA. Сфера применения этой технологии обширна: от домашней автоматизации и Интернета вещей (IoT) до промышленности и умных городов.
Также рассмотрим протокол беспроводной сети IEEE 802.11Ah, называемый Wi-Fi Holow. Этот протокол работает на запрещенной частоте 900 МГц и обеспечивает широкое покрытие сети Wi-Fi по сравнению с традиционными сетями Wi-Fi, работающими в зонах 2,4 ГГц и 5 ГГц. Преимуществом является низкое энергопотребление, что позволяет большим группам станций или датчиков обмениваться данными для распространения сигнала и поддерживает концепцию Интернета вещей (IoT). Благодаря низкому энергопотреблению протокол конкурирует с Bluetooth и имеет дополнительное преимущество в виде самой высокой скорости передачи данных и более широкого покрытия.
Дополнительным принципом основ является использование методов функциональной стандартизации — создание и использование профилей — набора согласованных базовых стандартов, необходимых для решения конкретной задачи или класса задач.
В связи с этим концепцию архитектуры систем и инструментов необходимо сформулировать как описание их внешнего вида с точки зрения тех, кто будет их использовать. Таким образом, архитектура открытой системы оказывается иерархическим описанием внешнего вида и составляющих любого компонента: интерфейс пользователя, среда проектирования, системы и инструменты, архитектура компьютера, аппаратный интерфейс.
Для реализации проектов «умного города» важно перестроить принципы управления городом на основе данных, путем формирования цифровых кросс-платформ, включающих потоки данных из различных вертикальных частей города. Социальная направленность проекта, создание эффективных сервисов для потребителей на основе городских данных, коммуникационных платформ для развития городской среды имеет решающее значение.
Роль открытых систем в Умном городе
Кроме того, это можно сделать только с помощью открытых систем, которые должны иметь стандартную рабочую среду пользователя, чтобы соответствовать требованию возможности интеграции с другими системами. Стандартизация пользовательских интерфейсов устраняет необходимость обучения операторов при переходе от одной открытой системы к другой. Общие стандарты и протоколы обеспечивают совместимость устройств и облегчают обмен между потребителями и производителями.
Например, обобщенный в последние годы опыт создания программных и аппаратных систем привел к разработке концепции и набора стандартов для обеспечения переносимости приложений на различное оборудование и различные операционные платформы Возникла необходимость Ядро представляло собой набор стандартов, созданных американскими специалистами под эгидой IEEE, под общим названием Portable Operating System Interface (POSIX). Вопрос передачи программ был сосредоточен на интеграции интерфейса операционной системы компьютера с различными прикладными программами и средами. Эти стандарты не фокусировались на конкретной архитектуре компьютера, но подразумевали использование современных операционных сред, в первую очередь UNIX как стандарта де-факто, международных стандартов для языков программирования и более высокоуровневых стандартов взаимосвязи открытых систем. Вместе они образуют нормативную базу для компьютерных систем с открытым исходным кодом (OCS), предоставляющих программные устройства.
Рекомендуется использовать все стандарты POSIX. Они не должны выступать в качестве барьеров для переносимости объектного кода, ограничивать работу устройства со стандартным интерфейсом или ограничивать формирование новых интеграционных интерфейсов, когда это необходимо. Стандарты команды POSIX, регулирующие интерфейсы мобильного программного обеспечения с операционной средой, включают.
1.IEEE1003.0 — Руководство по среде POSIX для открытых систем. Набор шаблонов POSIX.
2. ISO 09945-1:1990 (IEEE 1003.1) — Информационная технология. Портативный интерфейс операционной системы.
Использование стандартов и большого количества систем данных должно быть масштабируемым. До появления открытых систем масштабируемость достигалась путем проектирования систем с большим запасом по размеру, количеству разъемов и интерфейсов. Масштабируемость открытых систем предполагает иной курс, не требующий запаса ресурсов (и относительно чрезмерных финансовых вложений). В частности, платформонезависимые и интероперабельные системы уже являются масштабируемыми, поскольку можно добавлять новое оборудование и заменять старое, в том числе оборудование других производителей, новыми изменениями.
Важно отметить, что концепция открытых систем позволяет избежать монополии на рынке умных городов и допускает конкуренцию как со стороны крупных, так и мелких компаний.
Теплообменники
