Центральная отопительная система предназначена для того, чтобы отапливать сразу несколько помещений или зданий из единого теплового центра. Тепловой центр представляет из себя сооружение, в котором располагается теплогенераторы это может быть государственное теплоснабжение - Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) и промежуточные центральные тепловые пункты (ЦТП), так же тепловой центр может быть выполнен в виде отдельной автономной котельной, для общего или частного использования.
В деловых, жилых и промышленных районах городов умеренного и холодного климата экономически выгодно использовать тепло от централизованного источника тепла (ТЭЦ). В таких районах прокладывается сеть трубопроводов (тепловая сеть) и устанавливаются снабженные счетчиками распределительные тепловые пункты, которые снабжают индивидуальных потребителей паром или горячей водой.
Централизованные системы более экономичны и имеют то преимущество, что освобождают место для производственных целей, которое в противном случае потребовалось бы для размещения собственной котельной и хранения топлива. Для небольших зданий центральное отопление имеет дополнительное преимущество стабильного теплоснабжения без необходимости постоянного контроля за работой собственной отопительной системы.
Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) — разновидность тепловой электростанции, которая не только производит электроэнергию, но и является источником тепловой энергии в централизованных системах теплоснабжения (в виде пара и горячей воды, в том числе и для обеспечения горячего водоснабжения и отопления жилых и промышленных объектов).
ТЭЦ конструктивно устроена как конденсационная электростанция. Главное отличие состоит в возможности отобрать часть тепловой энергии пара, после того, как он выработает электрическую энергию. Отобранный пар конденсируется в сетевых подогревателях и передает свою энергию сетевой воде, которая направляется на пиковые водогрейные котельные и тепловые пункты. На ТЭЦ есть возможность перекрывать тепловые отборы пара, в этом случае ТЭЦ становится обычной электростанцией. При строительстве ТЭЦ необходимо учитывать близость потребителей тепла в виде горячей воды и пара, так как передача тепла на большие расстояния экономически нецелесообразна.
- Вода, которую используют при производстве теплоносителя берется из природных источников (озёр и рек) или если ТЭЦ, находится вблизи потребителей тепла их строят на значительном расстоянии от источников водоснабжения. В таком случае на ТЭЦ применяют оборотную систему водоснабжения с искусственными охладителями — градирнями;
- Химический цех. Прежде чем попасть в паровые котлы, она проходит очистку;
- Энергетический котел - это огромная «топка» с очень высокой температурой внутри. На ТЭЦ используют твёрдое, жидкое или газообразное топливо. Вследствие большей близости ТЭЦ к населённым местам на них шире используют более ценное, меньше загрязняющее атмосферу твёрдыми выбросами топливо — мазут и газ. Гигантский котел потребляет огромное количество топлива, чтобы нагреть воду и превратить ее в пар;
- Дымовая труба - образующийся при сгорании топлива дым проходит через электрофильтры и золоуловители и выводится через трубу;
- Турбины. Нагретый пар попадает в турбины и вращает генератор, вырабатывая электроэнергию. На выходе с разных генераторов напряжение может быть от 10 до 18 кВ (киловольт). С помощью блочных трансформаторов оно повышается до 110 кВ, а дальше электроэнергия передается на большие расстояния с помощью ЛЭП (линий электропередач). Часть пара направляется после турбины в теплообменник;
- Теплообменник. Пар попадающий в теплообменник, нагревает воду в специальных водяных подогревателях. Именно эта горячая вода является «теплоносителем» и отправляется в город по магистральным трубопроводам;
- Обратный отвод пара. После прохождения теплообменника, вода превращается в пар, который остывает в градирнях, конденсирует, и снова превращается в воду. С градирен вода уходит по специальному каналу, после чего, с помощью насосной станции отправляется на повторное использование;
- Магистральные трубы. Общая протяжённость теплотрассы из-за тепловых потерь обычно ограничена 10-20 километрами и не превышает 40 километров. Ограничение на протяжённость связано с возрастанием доли потерь тепла, необходимостью применения улучшенной теплоизоляции, необходимостью использовать для обеспечения перепадов давления у потребителей дополнительные перекачивающие насосные станции и более прочные трубопроводы;
- Тепловые насосные станции - комплексная система для перекачки жидкостей из одного места в другое, включает в себя здание и оборудование: насосные агрегаты (рабочие и резервные) — насосы, трубопроводы и вспомогательные устройства (например, трубопроводную арматуру). Здесь поддерживают нужное давление и температуру теплоносителя;
- Центральный тепловой пункт (ЦТП) - Обеспечивает теплом и горячей водой микрорайон по квартальным трубам. Также на ЦТП регулируют температуру и давление теплоносителя с учетом условий конкретного микрорайона (зависит от типа застройки домов, этажности, количества квартир и т.д.). Обычно располагается в отдельностоящем сооружении, но может быть размещен в подвальном или техническом помещении одного из зданий;
- Теплообменник. На ЦТП горячая вода (теплоноситель) попадает теплообменник. Поступающая с ТЭЦ горячая вода отдает свое тепло воде, которая затем, нагретая до заданной температуры, поступает либо в промежуточный индивидуальный тепловой пункт (ИТП), обслуживающий отдельное здание, либо напрямую в жилые дома. По такой же схеме готовится для нас и горячая вода. Только нагревают холодную воду в других теплообменниках;
- Квартальные трубы. По ним теплоноситель и горячая вода из ЦТП поступают в дома - в радиаторы отопления. Вторичные тепловые сети имеют относительно меньшую протяженность (удаленность теплового пункта от потребителя составляет менее 500 м.) и в условиях города, ограничиваются максимум парой кварталов. Диаметры таких трубопроводов, в основном, располагаются в границах от 50 до 150 мм. В строительстве вторичных теплосетей применяются стальные и полимерные трубы;
- Внутридомовая разводка. Теплоноситель попадает в квартиры - в радиаторы отопления.
Зависимая прямоточная схема предполагает поступление жидкости нагретой до температуры в 100С от мощного внешнего котла в отопительную систему дома. Один из вариантов такой схемы предусматривает перемешивание горячей и холодной воды с последующим направлением жидкости (теплоносителя) с температурой 70-80С в радиаторы жилых строений. Обе модели получили у нас в России большое распространение, так как они очень быстро окупаются и чрезвычайно просты в обслуживании и ремонте.
Но зависимые системы имеют несколько недосатков. Они фактически нерегулируемы и оборудование для них необходимо подбирать с учетом нескольких факторов. К примеру, системы такого рода должны выдерживать гидравлические удары и очень высокое опрессовочное давление, которое возникает при их запуске. Оборудование, также, приходится защищать от разрушающего воздействия, растворенных в теплоносителе солей жесткости и кислорода.
В независимой отопительной системе, жидкость из котельной нагретая до температуры 150C в первую очередь поступает в теплообменники ЦТП, а уже после задействуется для нагрева теплоносителя, служащего для циркуляции в замкнутом контуре отапливаемого жилого дома.
В таком случае, теплоноситель здесь изолирован от котла теплоносителя системы отопления, что позволяет гибко регулировать систему, отталкиваясь от различных условий, поддерживать определенное давление, применять в качестве теплоносителя специальную воду. Но подобная схема чересчур затратная при реализации.