Зависимая и независимая схема теплоснабжения: схема присоединения, подключение к котлу

Схема

Содержание

схема присоединения, подключение к котлу

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.

Системы отопления

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.

Зависимая схема

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.

  • оборудование абонентского ввода простое и стоит недорого;
  • системы отопления могут выдерживать большие температурные перепады;
  • размер трубопровода в диаметре меньше;
  • схема сокращает расход теплоносителя;
  • невысокие эксплуатационные расходы.Центральное отопление

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:

  • посредством прямого присоединения;
  • с элеватором;
  • с насосом на перемычке;
  • с насосом на обратной или подающей линиях;
  • смешанным способом (насос и элеватор).
    Соединение отопительной трубы

    Подключение с элеватором.

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.

Независимая схема

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.

Этот способ подключения позволяет сохранить циркуляцию воды с определенным количеством тепла при авариях теплотрассы. Т.е. во время аварийной ситуации температура в отапливаемых помещениях не снизится.

Компоненты системы

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

  • возможность регулировки температуры;
  • высокий энергосберегающий эффект;
  • возможность применения любых теплоносителей.Терморегулятор

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.

схема присоединения теплоснабжения на примерах видео и фото

Содержание:

1. Зависимая схема теплоснабжения

2. Независимая схема теплоснабжения

3. Зависимая и независимая система отопления — сравнение

4. Зависимость от электроснабжения

5. Котлы, работающие на твердом топливе

6. Газовые котлы

7. Какая схема теплоснабжения лучше

При обустройстве теплообеспечения дома используется зависимая и независимая система отопления. Их отличие заключается в разных схемах подключения к теплотрассе. 

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. 

 

Зависимая и независимая система отопления отличаются тем, что в первом варианте вода поступает в системы ГВС и теплоснабжения непосредственно из теплотрассы. 

Независимая схема теплоснабжения

Независимая схема отопления выглядит так: 

  • из подающего трубопровода жидкость поступает в обратную линию, одновременно отдавая тепловую энергию теплообменнику. Вода в данном случае не используется для ГВС и обогрева помещений;
  • в этот же теплообменник, но в его другой контур поступает вода для питья из водопровода. После нагрева она подается в отопительную систему и для использования в быту. 

Так выглядит независимое присоединение системы отопления. 

Зависимая и независимая система отопления — сравнение

Преимущество зависимой схемы присоединения отопления в том, что стоимость ее реализации недорогая. Дело в том, что при небольшой площади дома элеваторный узел системы отопления для него можно смонтировать самостоятельно, используя для этого обычную запорную арматуру. Дороже всего обойдется изготовление сопла, от его диаметра зависит тепловая мощность элеватора. 

Достоинства, 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. 

Зависимость от электроснабжения

Энергонезависимая система отопления означает, что отопительное оборудование может работать при отсутствии электричества. Некоторые виды нагревательных котлов и теплообеспечивающих конструкций не могут работать без электроэнергии, а другие способны функционировать без нее. 

Котлы, работающие на твердом топливе

Теплогенератор, представляющий собой котел (стальной или чугунный), имеющий водную рубашку в топке и механическую регулировку поддувала при помощи термостата, является полностью энергонезависимым устройством. Правда, у данной конструкции существует серьезный недостаток, который заключается в том, что требуется постоянная дозагрузка твердого топлива.

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.

 

Газовые котлы

Чтобы заработал энергонезависимый газовый котел, пользуются ручным розжигом при помощи пьезоэлемента и регулировкой пламени горелки механическим термостатом (прочитайте также: «Чем хорош энергонезависимый газовый котел отопления – виды, особенности, правила установки»). Когда основная горелка при высокой температуре теплоносителя гаснет, в рабочем состоянии остается пилотная. 


Приборы, оснащенные электронным розжигом, в случае простоя приостанавливают подачу газа полностью. После того, как теплоноситель остывает ниже критической отметки, нагрев возобновляется, но прежде разряд должен поджечь основную горелку. Воздух к горелке подается наддувным вентилятором, приводимым в движение электричеством. 

Какая схема теплоснабжения лучше

 
Если в доме наблюдаются частые перебои с электроэнергией, предпочтительнее установить энергонезависимый газовый отопительный котел, поскольку им можно пользоваться и без электроэнергии. Но нельзя не отметить, что экономичностью эти приборы не отличаются: чтобы поддерживать пилотное пламя, затрачивается около 20% потребляемого объема газа. 

Имеется еще один недостаток у газовых энергонезависимых отопительных котлов – у них отсутствует возможность контролировать погоду и управлять агрегатом по внешнему термостату, который определяет температурный режим, например, в самой удаленной комнате. Соответственно, отсутствует возможность программировать температуру на длительный период, например, на две недели. 


Когда нужно сделать выбор, какая лучше зависимая и независимая система отопления, следует отметить, что первая из них на сегодняшний день стала невостребованной. 

Одновременно надо сказать, что в современном строительстве применяется исключительно независимая схема присоединения системы отопления, несмотря на значительные финансовые расходы. Сейчас повсеместно переходят на независимое теплоснабжение. В ряде случаев задействуют комбинированную схему подсоединения теплового пункта, используя зависимую и независимую системы.

О видах систем отопления подробно на видео:


Независимая схема теплоснабжения

схема теплоснабжения: описание, особенностиЗависимая и независимая схема теплоснабжения: описание, особенности

Для большинства людей термин «независимость» в плане системы отопления ассоциируется с зависимостью от электричества, и означает, что это то отопление, которое может вполне нормально работать даже без электрического снабжения.

На самом деле это два совершенно разных понятия, поэтому предлагаем разобраться, что представляет собой зависимая и независимая схема теплоснабжения, а также какие преимущества есть у каждой из них.

Общие сведения

Зависимая система

Такое понятие, как «зависимая» и «независимая» могут относиться исключительно к централизованным отопительным системам. Данная система способна обслуживать сразу несколько построек, к которым горячая вода иди любой другой тепловой носитель подается по магистральному трубопроводу.

Если схема подключения зависимая, то распределительная внутренняя система в здании будет сообщаться между собой посредством магистрального трубопровода, и тепловой носитель из магистрали начнет поступать через особый узел, названным элеватором, а после дойдет до радиаторов.

Элеватор – это узел для смешения, и в нем крайне горячий тепловой носитель из магистрали перемешивается с тем, который успел остыть «в обработке», а в итоге к приборам отопительного типа поступает вода с нормальной температурой.

Независимая система

Простота устройстваА вот в независимой системе отопления по схеме распределительная внутренняя система здания сообщения с магистралью не имеет, получается, что обе системы разделены. Энергия тепла от магистрального теплового носителя передается по внутренним каналам через тепловой обменик. При его помощи получается подогревать холодную воду из водопровода для системы снабжения горячей водой.

Различия двух систем между собой

Итак, давайте сравним все достоинства и недостатки каждого варианта. У зависимой отопительной системы есть два основных преимущества:

  • Простота устройства.
  • Малая стоимость.

Но все же есть и много недостатков:

  1. Нет возможности выполнять регулировку температуры теплового носителя, который поступает во внутреннюю распределительную систему. Естественно, что перед элеватором есть особая задвижка, за счет которой получится ограничить поступление подогретого теплового носителя из магистрального пути, но он попросту не рассчитан на такую регулировку, а при попытке уменьшения объемов воды, которая будет поступать в смесительный узел, приведет к тому, что будет нарушен режим работы с ухудшится циркуляция.
  2. Внутренняя система распределения в здании питается от магистрального теплового носителя, а ему, как правило, присуще не лучшее качество. Двигаясь по большой сети трубопровода, такая среда будет собирать огромное количества окалины, песка, ржавчины, а также часто она в большом объеме приводит кислород. Такие факторы часто приводят к тому, что быстро изнашивается арматура, трубопровод и радиаторы внутри системы распределения.

Если же говорить о независимой схеме теплового снабжения, то с ней дела обстоят несколько иначе. Ее недостаток является стоимость, а еще большие затраты на ремонтные работы в случае необходимости.

Но есть и достоинства:

  • Количество тепла, которое поступает во внутреннюю систему, можно регулировать в широтном пределе, а это делает отопление в разы экономичнее (экономия денежных средств по сравнению с зависимым типом схемы теплового снабжения составляет от 10 до 45%).
  • Внутреннюю систему можно «заряжать» тепловым носителем с высокой степенью очистки, и при этом владельцы здания смогут на свое усмотрение подбирать его химический состав, к примеру, использовать тот же антифриз.

Обратите внимание, что чем больше метраж отапливаемой площади здания, тем выгоднее использоваться независимую схему, так как экономия тепловой энергии и увеличение срок эксплуатации элементов в большом масштабе поможет компенсировать затраты для обустройства системы.

На данный момент возможно подключение к централизованной отопительной системе даже по независимому способу теплового снабжения.

Подробности вопроса

Зависимость от электричества

Информация об устройство независимой и зависимой системы отопленияИнформация об устройство независимой и зависимой системы отопления для обычных пользователей обычно носит лишь ознакомительный и справочный характер, и по этой причине там, где используются централизованные отопительные системы, а именно в городах, вопросами подключения строений к теплу занимаются проектировщики и работники коммунальных служб.

В поселках и прочих населенных пунктах, где есть частные дома, централизованных отопительных систему попросту нет.

Куда актуальнее становится вопрос об энергетической зависимости системы отопления,  так как в частном секторе, где в каждом доме есть автономное устройство для обогрева, проблемы со снабжением электрической энергией далеко не редкость, особенно, если на улице плохая погода. Итак, давайте посмотрим, как можно создать индивидуальное отопление, которое не будет зависеть от электричества.

Твердотопливные котлы

Действительно независимым считается, конечно же, твердотопливный котел. Он не нуждается в централизованной подаче топлива и электричества. В доме, где есть такой агрегат, даже при идеальной изоляции от всего мира будет тепло, если у владельца строения будет достаточно дров или углы (топлива).

Но следует учесть, что сказанное все будет относиться к тем твердотопливным котлам, имеющим простую конструкцию, в котором топливо будет закладываться вручную через временной промежуток в 4 часа. Его любые модификации, которые были созданы для того, чтобы свести участие пользователя к минимуму, нуждается в обеспечении электрической энергией:

  1. Пеллетный котел – в этом случае используется гранулированное топливо, названное пеллетом, которое представлено как прессованная стружка, или жмых. Гранулы имеют небольшой размер и одинаковые по размеру, поэтому их можно закидывать в топочный отсек при помощи шнекового питателя. Проше говоря, пользователю будет достаточно загрузить в бункер определенный запас топлива, например, на пару суток и тогда котел все это время будет работать в автоматическом режиме. В этом случае электричество потребуется лишь для питания шнекового двигателя.
  2. Пиролизные котлы – топка в таком котле сделана в виде двух камер, причем в одной из них дрова выдерживают при высокой температуре и ограниченным поступлением воздуха (который называют еще первичным). В этих условиях древесина будет выделять смесь горючего газа (данный процесс именуется пиролизом), а он в свою очередь поступает во вторую топочную камеру и там сжигается. Для сжигания газа в камере нагнетается большое количество воздуха, и тот уже называют вторичным. Для того чтобы поддерживать оптимальный режим работы, и в первой, и во второй камере следует подавать воздух в определенном объеме, а это возможно лишь при работе вентилятора. Для работы таких устройств, естественно, потребуется электричество.
  3. Котел с верхним типом горения – это подходит под определение «независимая схема теплоснабжения», но в этом случае, пожалуй, получится найти исключение, так как определенные модели котлов с горением сверху считаются энергозависимыми. Длительность работы на одной закладке возможна за счет того, что топливо будет уложено в виде колонны или башни, а после подожжено сверху.
  4. Котлы с принудительным добавлением воздуха – топка в таком котле обычно однокамерная, но лишь слегка увеличена. Отличие от стандартного котла здесь заключается в том, что в поддувале есть вентилятор и гравитационная заслонка, которая при простое вентилятора будет опускаться под собственным весом и перекроет доступ воздуха внутрь топки.

Устройство с принудительно воздухоподачей работает по такой схеме:

  • Пока требуется нагревание теплового носителя, вентилятор работает и удерживает в открытом состоянии заслонку, тем самым нагнетая воздух внутрь топки.
  • Когда термодатчик даст сигнал на контроллер о том, что тепловой носитель достиг определенной температуры, тот сразу же отключит вентилятор. Заслонка упадет, и доступ воздуха в топку будет перекрыт, из-за чего огонь угаснет.
  • После того, как тепловой носитель остынет, контролер по сигналу от термального датчика снова включит вентилятор, и тот будет раздувать огонь в топке.

Обратите внимание, что без электричества такой котел не будет функционировать, так как оно нужно и для вентилятора, и для автоматической системы (термальный датчик  + контроллер).

Газовые котлы

И даже газовый котел может быть энергозависимым, так как данная модель будет работать по следующему принципу – пользователь зажигает одну горелку, которая с момента включения будет гореть постоянно, и от нее будет время от времени загораться основная. Данная автоматическая система безопасности является механической, а именно в том плане, что ее действие основано на изменении объема материала из-за изменения температуры.

Недостаток у энергетически зависимого котла на газе состоит в том, что дежурная горелка, хоть и кажется небольшой по виду, потребляет достаточно большое количество газа, и намного экономичнее в таком случае будет все же энергозависимый котел, в котором есть электронное разжигание.

Какое теплоснабжение лучше?

Использование зависимой от энергии системы отопления оправдано лишь в одном случае, а именно, если при работе сети электрического снабжения были замечены частые сбои.

Если такой проблемы нет, но стоит обустраивать зависимую от электричества систему, так как она в разы практичнее. Дело в том, что во внимание следует брать не только удобство использования теплового генератора, но и вид циркуляции теплового носителя.

В энергозависимой системе циркуляция может быть исключительно естественной, в то время как тепловой носитель будет двигаться по трубам благодаря конвекции. В варианте, который считается энергозависимым, тепловой носитель прокачивают по трубам при помощи циркулярного насоса, а это дает огромное количество преимуществ:

  • Можно использовать трубы с малым диаметром, а уклон требуется минимальный.
  • Контур может иметь любую желаемую/требуемую длину.
  • Прогревание всего контура происходит равномерно, а при естественной циркуляции радиаторы, которые находятся дальше всего от котла, относительно холодные.
  • Из-за большой скорости движения тепловой носитель не будет успевать сильно остывать внутри контура, и поэтому не потребуется эксплуатировать котел на максимальных мощностях (только в щадящем режиме).

Итоги

При использовании системы, которая считается энергозависимой, есть возможность прогревать тепловой носитель не на 100%, что часто требуется в период межсезонья (при естественном методе циркуляции он без сильного нагревания не сможет циркулировать).

Зависимая и независимая система отопления: схема присоединения, промывка

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.

Зависимая и независимая система отопления — различия схем, плюсы и минусы

Варианты подключений

В настоящее время есть две основные схемы подсоединения:

  • зависимая – считается самой простой, поэтому чаще всего и применяется;
  • независимая – получила популярность сравнительно недавно, ее широко используют при возведении новых жилых массивов.

Ниже мы рассмотрим детальнее каждый способ, чтобы узнать, какое же решение будет наиболее эффективным для обеспечения комфорта и уюта вашему помещению.

Зависимый метод подсоединения

Такой вариант подключения, обычно, требует создания внутридомовых теплопунктов, часто оснащенных элеваторами. В их смесительном узле перегретая вода из внешней магистральной сети смешивается с обраткой, что позволяет снизить ее температуру до необходимой, как правило, ниже 100 °С. Благодаря этому система обогрева внутри дома является полностью зависимой от внешнего теплоснабжения.

Достоинства

Главная особенность схемы -поступление воды в систему отопления и водоснабжения производится прямо из теплотрассы, поэтому расходы в данном случае окупаются за короткое время:

  • оборудование абонентского ввода несложное, а его стоимость недорогая;
  • зависимая схема присоединения отопления способна выдержать большие температурные перепады;
  • диаметр трубопровода меньше;
  • расход теплоносителя сокращается;
  • эксплуатационные расходы невысокие.
Недостатки

Как и в любой схеме, здесь можно обнаружить не только положительные моменты, но и отрицательные, среди которых следует отметить:

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

Методы подсоединения:

  • прямое подключение
    ;
  • с элеватором
    ;
  • с на перемычке
    ;
  • с монтированием насоса на подаче или обратке
    ;
  • комбинированный вариант – элеватор и насос
    .

Независимый способ подключения

Специалисты утверждают, что такой вариант теплоснабжения дает возможность сократить расходы ресурсов почти на 40%.

В сегодняшней ситуации с их постоянным удорожанием это позволит существенно сэкономить средства семейного бюджета.

  1. Принцип работы следующий:
    • подключение отопительной системы абонентов производится с помощью дополнительного теплообменника;
    • обогрев происходит благодаря двум гидравлическим изолированным контурам – магистральная теплотрасса нагревает теплоноситель замкнутой внутренней теплосети;
    • в данном случае смешивания воды не происходит.
  1. Циркуляция теплоносителя происходит в отопительном механизме за счет циркуляционного насоса, который регулярно подает его через нагревательные элементы. В независимой схеме подключения может быть предусмотрена расширительная емкость с запасом воды для случаев утечек. В данном случае удается сохранить циркуляцию теплоносителя с определенным количеством тепла даже при авариях теплотрассы.
    Фактически это говорит о том, что если подача горячей воды по теплотрассе прекратится, температура в отапливаемых комнатах резко понижаться не будет долгое время.
  2. Сфера применения данного способа подключения довольно широкая.К примеру, она используется:

Есть одно условие — давление в обратке должно быть более 0,6 МПа.

  1. Достоинства метода:
    • инструкция разрешает проводить регулировку температуры;
    • большой энергосберегающий эффект.
  1. Недостатки:
    • высокая цена;
    • сложность ремонтных и обслуживающих работ.

Сравнение схем

  1. У зависимого варианта есть один, но важный плюс – низкая стоимость реализации. Элеваторный узел в небольшом загородном доме без особого труда собирается своими руками из запорной арматуры, которую можно приобрести в магазине или на рынке. Единственной дорогой деталью будет только сопло, от которого зависит мощность элеватора.
  2. Независимая схема дает возможность:
    • проводить регулировку температуры теплоносителя;
    • повышать экономичность использования, доводя этот уровень до 40%;
    • в систему отопления не попадает большое количество загрязнений, например, окалина, песок и минеральные соли. Теплоносителем может быть очищенная вода или незамерзающие жидкости.
    • можно без труда нагревать для нужд горячего снабжения чистую питьевую воду.

Сравнение по надежности и долговечности

Практика эксплуатации технически сложных и многоуровневых систем показывает, что они менее ремонтопригодны и чаще должны подвергаться профилактическим осмотрам с обслуживающими мероприятиями. Нельзя сказать, что независимое подключение системы отопления снижает общий уровень надежности и безопасности (в некоторых случаях даже повышает), но тактика проведения ремонтно-восстановительных мероприятий должна быть на другом и более ответственном уровне.

Как минимум потребуется увеличение трудовых и временных ресурсов при обследовании теплообменника и примыкающей обвязки. Возможные неконтролируемые аварии на этом узле могут привести к повреждению трубопровода. Поэтому специалисты рекомендуют устанавливать несколько датчиков с контролем давления, температуры и герметичности. Новейшие коллекторные шкафы также предусматривают использование самодиагностических комплексов для постоянного мониторинга состояния системы. Что касается закрытой отопительной инфраструктуры, то для нее подобная контрольно-измерительная арматура тоже лишней не будет, но в этом случае ее необходимость не так высока.

Плюсы независимых систем

Уже на подступе к основным потребителям домашней сети водоснабжения обеспечивается целый комплекс подготовительных мер, обеспечивающих распределение, фильтрацию и настройку давления теплоносителя. Все нагрузки ложатся не на конечное оборудование, а на теплообменник с гидробаком, которые непосредственно принимают ресурсы от магистрального источника. Подобная подготовка ресурса практически невозможна в частном порядке при эксплуатации систем зависимого отопления. Присоединение независимого контура к тому же позволяет рационально расходовать и воду для питьевых нужд оптимальной очистки. Потоки разделяются по целевому назначению и на каждой линии могут предусматривать отдельный уровень подготовки, соответствующий технологическим требованиям.

Система отопления независимого действия

Принципиальной особенностью этой системы является присутствие промежуточного коллекторного пункта. В жилых частных домах он может быть реализован как регулирующая станция (в том числе для понижения давления), но независимой эту схему делает интеграция теплообменника. Он выполняет функции рационального и сбалансированного перераспределения горячих потоков, также поддерживая при необходимости и оптимальный температурный режим. То есть при независимом присоединении системы отопления теплосеть как таковая не выступает прямым источником снабжения, а лишь направляет потоки к промежуточному технологическому пункту. Далее из него в соответствии с выполненными настройками в более точечном варианте может производиться снабжение и питьевой водой, и ГВС с отоплением и другими бытовыми нуждами.

Какая схема теплоснабжения лучше

Имеется еще один недостаток у газовых энергонезависимых отопительных котлов – у них отсутствует возможность контролировать погоду и управлять агрегатом по внешнему термостату, который определяет температурный режим, например, в самой удаленной комнате. Соответственно, отсутствует возможность программировать температуру на длительный период, например, на две недели.

О видах систем отопления подробно на видео:

В многоквартирных домах в подавляющем количестве используют для обогрева центральную теплосеть. Однако качество подобных услуг зависит от многих факторов, включая состояние теплотрассы и оборудования. Значение имеет также и схема подключения дома к тепловой сети. В данном случае вы узнаете про зависимые и независимые способы подсоединения, а также о том, как сделать отопление в квартире энергонезависимым.

Зависимая система отопления

Центральным звеном таких коммуникаций является элеваторный узел, через который выполняются задачи регуляции теплоносителя. От теплотрассы на распределяющий узел жилого дома вода подается по трубопроводу, а механический контроль производится системой входных задвижек и вентилей — типовая сантехническая арматура. На следующем уровне располагаются запорные механизмы, которые регулируют подачу горячей воды обратного и входного контуров. Причем система отопления в частном загородном доме может предусматривать по две врезки — на обратную линию и канал подачи. Далее уже за домашними врезками следует камера, в которой производится смешивание теплоносителей. Горячие потоки могут косвенно контактировать с водой в обратном контуре, передавая ей часть тепла. Резюмируя эту часть, можно заключить, что вода направляется в систему ГВС непосредственно из центральной теплотрассы.

Терминология

Вначале избавимся от путаницы.

Энергонезависимость
— это способность отопительного оборудования работать в отсутствие электроэнергии. Способность, несомненно, приятная, но мы сейчас говорим не о ней. Впрочем, эту тему мы тоже затронем.

Чем отличаются независимая и зависимая система отопления? Схемой подключения к теплотрассе.

Зависимая схема

Представьте себе обычного жилого дома. Как он устроен?

  • Входные задвижки отсекают элеватор от трассы.
  • За ними на подаче и обратке врезаны задвижки или вентиля, через которые с подающего или обратного трубопровода может быть запитано горячее водоснабжение.
  • После врезок ГВС мы видим собственно элеватор — сопло с камерой смешения. Струя более горячей воды с высоким давлением из прямого трубопровода подогревает часть воды обратки и вовлекает ее в повторную циркуляцию.
  • Наконец, домовые задвижки отсекают систему отопления. Летом они закрыты, зимой — открыты.

Ключевая особенность, которой обладает зависимая схема отопления — вода поступает в системы отопления и водоснабжения непосредственно из теплотрассы.

Независимая схема

А теперь представим другую схему:

  • Вода из подающего трубопровода поступает в обратный, по дороге отдавая энергию теплообменнику. Вода, повторимся, не используется для нужд отопления и ГВС.
  • В тот же теплобменник, но в другой его контур подается питьевая вода из водопровода. Она нагревается и поступает в систему отопления. Ее же можно использовать для хознужд.

Собственно, нами исчерпывающе описана независимая схема присоединения системы отопления.

Сравнение решений

Зависимая схема присоединения отопления имеет, в сущности, всего одно достоинство, но весьма важное — дешевизну реализации. Элеваторный узел для небольшого коттеджа можно собрать своими руками из ширпотребной запорной арматуры

Заметна на фоне разводки батарей по дому будет лишь цена изготовления сопла — единственной эксклюзивной делали, диаметр которой определяет тепловую мощность элеватора.

Что в активе независимой схемы?

Несравненно более гибкая регулировка температуры .
Достаточно лишь уменьшить поток теплоносителя через теплообменник — и в доме станет холоднее.

  • Практическое следствие гибкой подстройки отопления под нужды дома — экономичность.
    Относительно зависимой системы она оценивается в 10-40 процентов.
  • Наконец, главное: в зависимой системе мы вынуждены пользоваться водой с большим количеством загрязнений.
    Она несет песок, окалину и массу минеральных солей.

О применении воды в качестве питьевой речь не идет, больше того — в некоторых регионах горячей водой из-под крана нежелательно даже мыться. Независимая схема дает возможность использовать в качестве теплоносителя очищенную воду или и вовсе незамерзающие теплоносители.

Для нужд ГВС не представляет проблем нагревать питьевую воду.

Зависимость от электричества

А теперь вернемся к энергозависимости. Когда для функционирования отопительной системы нужна электроэнергия, а когда без нее можно обойтись?

Твердотопливные котлы

Каноническое решение — обычный стальной или чугунный котел с водяной рубашкой в топке и механической регулировкой поддувала с помощью термостата. Этот агрегат полностью энергонезависим.

На фото — классический котел на твердом топливе.

Однако у такой конструкции есть важный недостаток: котел требует частой загрузки топлива. Сделать отопление по возможности независимым от человека позволяют три технических решения:

  • Бункер и транспортерная лента,
    по мере прогорания топлива подающая новые порции опилок или пеллет. Электричество необходимо как минимум для работы транспортера.
  • разделяет горение на две стадии: пиролиз дров при ограниченном притоке кислорода и сжигание полученного газа. При этом камера сгорания газа расположена ниже камеры пиролиза. Движение продуктов сгорания против вектора естественной тяги требует работы электрического вентилятора.
  • Котел верхнего горения
    способен работать на одной закладке угля до пяти суток. Тлеет только верхний слой топлива; воздух к нему подается сверху вниз, а зола уносится потоком горячих продуктов сгорания. Циркуляция воздуха обеспечивается… правильно, электрическим вентилятором.

Газ

Энергонезависимые газовые котлы отопления используют ручной розжиг с помощью пьезоэлемента и регулировку пламени механическим термостатом. Когда основная горелка гасится при высокой температуре теплоносителя, продолжает работать пилотная.

Котлы с электронным розжигом останавливают подачу газа в простое полностью. Как только теплоноситель остынет ниже критической температуры, разряд поджигает основную горелку, и нагрев возобновляется. Кроме того, электричеством часто приводится в движение наддувный вентилятор, подающий воздух к горелке.

Какая схема лучше? Если у вас часты перебои с электроэнергией, более уместным будет энергонезависимый газовый котел отопления. Именно потому, что он способен обходиться без электричества в принципе. С другой стороны, эти устройства менее экономичны: на поддержание пилотного пламени уходит до 20% всего потребляемого газа.

Еще одна полезная особенность, которой лишены газовые энергонезависимые котлы отопления — возможность контроля погоды и управления по внешнему термостату, снимающему температуру, к примеру, в удаленной комнате. О программировании температурного режима на день или неделю речь, разумеется, тоже не идет.

Соляра

Здесь все просто: соляровые котлы ПОЛНОСТЬЮ идентичны газовым котлам с электронным розжигом. Различаются лишь горелки. Собственно, производится масса двухтопливных установок.

Понятно, что без наддувного вентилятора и электронного розжига устройства просто не смогут работать.

Безопасность и эффективность независимых систем отопления

Чтобы иметь возможность экономить деньги на обогреве необходимо соблюсти несколько условий:

  1. Разработать и согласовать проект в разрешительных органах. Без утвержденного ГИП и согласованного со всеми инстанциями проекта все модификации будут незаконными. Поэтому воспользоваться результатами не удастся.
  2. Произвести монтаж или реконструкции существующего оборудования согласно проектного решения.
  3. Установить счетчик тепловой энергии. Это позволить рассчитываться за полученную тепловую энергию именно в том объеме, в котором она была потреблена.
  4. Обеспечить необходимый уровень автоматизации либо ручного регулирования. ТЭЦ не особо оперативно реагирует на температурные изменения погодных условий и могут продолжать кочегарить свои котлы на полную катушку. А через бак теплообмена невостребованная энергия будет передаваться в сети потребителей, открывающих окна и форточки от избыточной жары.

Монтаж и подключение независимой системы отопления

Монтажные работы по своей сложности ненамного сложнее гравитационной трассы. Из дополнительных мероприятий стоит отметить необходимость организации источника бесперебойного питания. Это даст возможность не остаться без тепла при отключении электричества и реализуется за счет автоматического включения аккумуляторного источника бесперебойного питания или электрогенератора на жидком топливе.

К тому же модернизации подвержены и действующие трассы централизованного типа путем разделения теплоносителей баком теплообмена, установкой насоса принудительной циркуляции и источника бесперебойного питания. Замена или демонтаж трубопроводов с радиаторами при этом не требуется.

Схемы, по которым присоединяются приборы отопления, бывают двух видов. В зависимости от использования схемы различают два вида систем теплоснабжения – зависимые и теплоснабжения.

Смысл независимой системы теплоснабжения заключается в том, что оборудование абонентов изолируется от поставщика тепловой энергии с помощью гидравлики. А чтобы обеспечить абонентов теплом необходимы вспомогательные обменники центральных тепловых пунктов.

В случае использования зависимой системы, необходимо постоянное подключение ее к энергоносителю. Такая система представляет собой и трубы, а также котел, которые соединены между собой в одно целое. Смысл зависимой системы теплоснабжения заключается в циркуляции горячей воды по кругу в непрерывном режиме. Из-за того, что, зависимая система полностью привязана к теплотрассе, которая является главным источником тепловой энергии, при ее использовании невозможно настраивать температуру воды или даже, в случае потепления, отключить отопление.

Схема зависимой системы отопления

При использовании независимой системы отопления можно использовать различные виды топлива. Нужно отметить, что установка такой системы достаточно дорога. В отличие от зависимой системы, в независимой воду можно использовать и на другие потребности. Также преимуществом является и то, что независимая гораздо легче устанавливается в здании.

Помимо всего прочего, такая система дает возможность сэкономить денежные средства из-за того, что для ее функционирования требуется небольшое количество топлива. Количество топлива можно регулировать по собственному желанию, тем самым, образуя комфортабельные условия в помещениях.

Схема независимой системы отопления

Принцип работы

Как отмечалось выше, для работы зависимой системы используется техническая вода, которая в процессе эксплуатации оставляет в трубах соли и песок, что нарушает проходимость воды в трубах. В случае же с независимой, возможно применение очищенной . Оборудование при этом можно показать достаточно большой срок эксплуатации.

Независимая система отопления вполне обходится без электричества. Оно может понадобиться лишь в том случае, если смонтирован бункер и транспортер, для того чтобы подавать топливо в котел.

Также можно использовать котел, работающий при помощи . Такие котлы представляют собой конструкцию, состоящую из механических , термостата, и стальной емкости. Такая система не привязывает вас к газовой магистрали.

Зависимая система отопления

Зависимую систему часто называют открытой. А называется она так, потому что из подающей трубы происходит отбор носителя тепла для обеспечения дома горячей водой. Зависимая схема часто используется в административных, многоквартирных и других зданий, которые предназначены для общего пользования. Особенность открытой системы является то, что теплоноситель протекает по магистральным сетям и попадает сразу в дом.

Если температуру носителя тепла в подающем трубопроводе составляет не более 95оС, то его можно направлять в отопительные устройства. Но если температура превышает 95оС, то необходимо устанавливать элеваторный узел на вводе в дом. С его помощью вода, которая поступает из радиаторов отопления, подмешивается в горячий теплоноситель для понижения его температуры.

Раньше никто не уделял особое внимание расходу теплоносителя, поэтому часто использовалась такая схема. Зависимая система отопления не требует больших затрат на установку

Для обеспечения дома горячей водой нет необходимости прокладывать дополнительные трубы.

Но кроме вышеперечисленных достоинств можно выделить и недостатка зависимой системы отопления:

  1. Производить регулировку температурного режима в помещениях проблематично. Вентили быстро выходят из строя из-за плохо качества носителя тепла.
  2. Из магистральных труб различная грязь и ржавчина попадает в радиаторы отопления. Стальные и чугунные радиаторы продолжают свою работу без каких-либо изменений. А вот в алюминиевых батареях попадание ржавчины и грязи пагубно сказывается на работе.
  3. Хоть теплоноситель и проходит все требуемые обессоливания и очистки он все равно проходит через ржавые магистральные трубопроводы. Соответственно теплоноситель не может быть хорошего качества. Этот фактор является большим недостатком, так как теплоноситель идет на водоснабжение.
  4. Из-за ремонтных работ часто случаются перепады давления в системе или даже гидроудары. Такие проблемы могут серьезно сказаться на работе современных радиаторов отопления.

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.

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.

Зависимая и независимая системы отопления. Ключевые отличия

У индивидуального отопления больше плюсов, по сравнению с центральным. Последнее постепенно теряет популярность у домовладельцев. Многие жители частных домов подключают свое жилище к центральным тепловым сетям. С этой целью применяют преимущественно независимую систему, но в некоторых случаях используют и зависимую. Об их различиях написано в данной статье.

Зависимая система

Теплоноситель, протекающий вдоль магистралей, попадает прямо в жилище. Систему также называют открытой, так как подбор теплоносителя с целью обогрева здания (также для предоставления теплой воды) происходит из выводящего трубопровода (другое название приводящий). Данная схема популярна для зданий, рассчитанных на несколько семей и строений государственных учреждений, магазинов, банков, многих других сооружений.

Если температура теплоносителя внутри подающего трубопровода не достигла 95 градусов по Цельсию, его отправляют в отопительные аппараты. Когда температура достигает данный предел, но все равно остается менее 105 градусов по Цельсию, требуется вмешательство смесительного элеваторного узла. Его устанавливают на входе в коттедж, чтобы жидкость, газ или антифриз из радиаторов добавлять к горячему теплоносителю, дабы последний стал теплым, а не горячим.

Зависимая система функционирует на основе законов молекулярной физики и термодинамики. Антифриз или другой теплоноситель попадает наверх, из-за чего на выходе из котла отопления образуется высокое давление, параллельно с этим на входе теплогенератора создается незначительное разряжение. После этого жидкость стремится попасть в зону, где давление ниже. Эта система работает согласно естественной циркуляции теплоносителя.

Данную схему очень часто использовали в СССР. Зависимая система отопления функционирует исправно, бесперебойно. Ремонт, монтаж, материалы требуют небольших вложений. Нет необходимости в установке добавочных труб, используемых для подачи в помещение теплой воды.

Минусы:

  • отбросы и мусор с трубопроводов оказываются внутри батареи;
  • когда происходит ремонт или замена оборудования, нередко случаются перепады давления, гидроудары;
  • теплоноситель нельзя назвать качественным, так как он проходит вдоль старых магистралей, которые чаще всего уже ржавые;
  • качество воды или смеси антифризов влияет на термостатические вентили, они ломаются;
  • регулировать температуру дома самостоятельно почти невозможно;

Виды зависимых систем

Однотрубная система идеально подходит частным домам. Данный контур является замкнутым. От нагревательного аппарата прокладывается трубопровод, а радиаторы присоединяют поочередно и далее отводят назад, к котлу.

однотрубная система отопления

Типовая однотрубная схема отопления

Бывает горизонтальная и вертикальная схема. Первая больше подходит для одноэтажных домов, ее проводят снизу и сверху пола, батареи устанавливают на одном уровне. В вертикальной же от котла разводка перемещается наверх и уже там распределяется по батареям. После охлаждения спускается.

Система не требует для монтажа много комплектующих, просто прокладывается, не приносит проблем в процессе эксплуатации и стоит недорого. Она идеально подходит для небольших дачных домиков, установить ее можно без помощи профессионалов. К минусам относят тот факт, что радиаторы, которые находятся ближе к нагревательному прибору(котлу), нагреваются больше и быстрее, чем стоящие поодаль.

Ленинградка — одна из самых популярных систем, придуманная еще в советское время система. В ней все нагревательные аппараты складываются в единую схему, по которой свободно перемещается теплоноситель. Нагревает воду или смесь антифризов специальный котел, радиаторы обыкновенно подключают вдоль стен, преимущественно рядом с окнами. У “Ленинградки” очень низкая стоимость, легкий монтаж и хороший уровень производительности, но она требует балансировки в процессе эксплуатации.

Паук — система не так давно считалась устаревшей, но все равно остается популярной из-за своей низкой стоимости. Нет нужды устанавливать вертикальную разводку по периметру всего дома, но при этом комнаты все равно прогреваются равномерно. Главное преимущество «Паука» — система не находится в зависимости от электрогенератора. При эксплуатации очень легко регулируется. Монтаж такого рода системы затруднительна. Ее нужно устанавливать только на чердаке, в связи с чем возрастают затраты на дополнительное утепление. Нельзя использовать антифриз в такой системе из-за его испарения внутри расширительной емкости. Подобная система портит интерьер, устанавливать ее дозволено лишь людям с определенным умениями из-за сложного этапа проектирования.

Независимая система

Независимая схема объединения системы отопления является инновационным решением обогрева коттеджа. Теплоноситель от источника сначала попадает в центральный тепловой пункт. После этого он попадает внутрь главного контура: теплообменника. Теплоноситель циркулируя в нем, получает тепло от сетевой воды, полученной из котельной, все это происходит в системе отопления дома, которую также называют дополнительным контуром.

Чтобы подавать горячую воду, устанавливают специальные теплообменники, называемые пластинчатыми. Их количество не ограничено, обычно около от 2 до 5. Их подключают к магистралям, каждый теплообменник играет определенную роль: один работает с целью обогрева комнат, второй обеспечивает наличие теплой воды для домашних работ.

Основные плюсы независимой системы отопления:

  • пропадает зависимость от качества наружных характеристик, таких как качество теплоносителя, магистралей. Не возникает никаких неприятностей из-за перепадов давления, всю работу на себя берет пластинчатый теплообменник;
  • появляется возможность установки термостатических вентилей, регулировки температуры в доме;
  • теплоноситель в дополнительном контуре можно почистить;
  • вода, которая поступает по магистрали, питьевая;

К минусам независимой системы отопления можно отнести достаточно высокую стоимость такой системы.

Виды независимых систем

Двухтрубная больше подходит для многоэтажных зданий. Есть горизонтальная и вертикальная разводки, подающая магистраль, и, соответственно, магистраль обратная. Преимуществом является одинаковый прогрев батарей, независимо от расстояния до котла. При подающей магистрали есть единый стояк, к которому подключаются все аппараты для отопления.

двухтрубная система отопления дома

Для вертикальной независимой схемы к стояку присоединяются радиаторы на каждом этаже самостоятельно. К каждому радиатору подведено 2 трубы: прямоточная и обратная. Такая система материально затратная, но позволяет регулировать температуру каждой комнаты. Стояки горизонтальной схемы устанавливают в нескольких местах по дому и подключают к ним батареи. Сделать грамотный монтаж могут только специалисты.

Лучевая система прокладывается под полом, чтобы не изуродовать интерьер комнат. Металлопластиковые трубы прокладывают от распределительного коллектора и прячут под поверхностью. Система позволяет настраивать определенную температуру в каждой комнате, но при этом значительно возрастают траты на обслуживание, монтаж. Также можно отключить любой радиатор, при этом не отключая все отопление целиком. Прогреваются все комнаты равномерно, вероятность того, что вода или другой теплоноситель вытечет из труб, близится к нулю из-за отсутствия стыков.

двухтрубная или лучевая схема отопления

Схематичная разница между двухтрубной и лучевой схемой отопления

Теплый пол — популярная система обогрева частного дома. От коллектора распространяют трубы из металлопластика или другого подходящего материала. Теплая жидкость передвигается вдоль нагревательного контура, отдавая энергию стяжке, тем самым прогревая ее. Когда вода остывает, она продвигается к котлу, где снова подогревается, далее процесс повторяется по кругу. В пол встроены специальные ограничители, не позволяющие воде перейти определенный температурный порог. При этом снижаются расходы на отопление, но придется очень долго ждать процесс установки системы подогрева пола, потратить на это много средств.

Какая система лучше?

Зависимая система отопления — уже не подходящий вид для современных реалий. Если жидкость в магистрали не очень горячая, ее все равно рекомендуется изолировать. Специалисты рекомендуют при финансовой возможности, рассматривать только независимую систему.

Читайте так же:

Зависимая и независимая системы отопления

Зависимость и независимость систем отопления — термины, которые предусматривают несколько вариантов определения. Автономность от электроснабжения позволяет обеспечить обогрев помещений при отсутствии электропитания. Независимая схема системы отопления представляет собой один из способов организации теплоснабжения в зданиях с централизованными коммуникациями. Еще один вид зависимости можно рассмотреть при анализе работы автоматики, которая служит для управления сетями обогрева и подвержена влиянию климатических условий.

Независимость от электроснабжения

При частых и длительных отключениях электричества в частных домах и загородных коттеджах востребована независимая система отопления, источником тепла для которой является газовый или твердотопливный котел. Они отличаются простым управлением, но требуют соблюдения определенных правил при эксплуатации.

Главный недостаток твердотопливного котла — необходимость постоянной дозагрузки топлива. Чтобы обеспечить функционирование отопительного устройства с минимальным привлечением людей для обслуживания, можно 

использовать котлы длительного горения. Однако для их работы необходим вентилятор, который приводится в действие с помощью электричества. Газовые котлы более независимы от электроснабжения, поскольку поджигание топлива может осуществляться вручную с помощью пьезоэлемента, а для регулировки пламени горелки используют механический термостат.

Движение теплоносителя в энергонезависимой сети обогрева происходит за счет разницы плотности нагретой и остывшей рабочей среды. Для эффективного функционирования гравитационной системы отопления необходимо выполнение следующих условий:

  • при установке котел размещают ниже расположения радиаторов;
  • при прокладке и подключении труб соблюдают уклон в сторону перемещения теплоносителя;
  • диаметр труб должен быть достаточным для снижения гидравлического сопротивления и составляет обычно 35-50 мм.

Помимо независимости от электричества гравитационная схема обогрева отличается простотой конструкции и обслуживания. Среди ее недостатков можно выделить:

  • низкую экономичность;
  • сложность регулирования прогрева батарей;
  • невозможность присоединения системы «теплый пол»;
  • невысокую теплоотдачу;
  • трудоемкость маскировки труб большого диаметра.

Принудительная система отопления лишена этих недочетов. Она позволяет поддерживать заданную температуру в помещениях и не требует особых условий расположения источников тепла и радиаторов. Перемещение теплоносителя в этом случае осуществляется с помощью циркуляционного насоса, для функционирования которого необходимо наличие электрической сети. Поэтому сети отопления с принудительной транспортировкой рабочей среды являются энергозависимыми. Циркуляционная система — закрытая: она комплектуется мембранным расширительным баком и отличается герметичностью всех конструктивных элементов. При функционировании такой сети отсутствует испарение теплоносителя, а регулировка его количества происходит с помощью специального резервуара.

Зависимые и независимые схемы обогрева

Обогрев помещений в многоквартирных домах осуществляется за счет централизованного отопления. Обычно оно включает следующие элементы:

  • тепловые сети, состоящие из ТЭЦ, котельных и других источников тепла;
  • магистральные трубопроводы, предназначенные для транспортировки и распределения рабочей среды;
  • коммуникации, подающие тепло к отдельным домам, подъездам и квартирам.

Системы центрального отопления могут быть зависимыми и независимыми. Принадлежность к одному из вариантов определяется способом подключения к теплотрассе.

При зависимой схеме тепловая сеть и коммуникации для распределения тепла потребителям сообщаются друг с другом, а теплоноситель циркулирует от центрального теплового пункта до батарей в квартирах и обратно. Такой вариант организации обогрева помещений отличается простотой конструкции и небольшими затратами при монтаже.

К недостаткам зависимых систем можно отнести:

  • сложность регулирования теплового режима в отдельных зданиях;
  • низкую экономичность и значительные расходы по оплате отопления
  • быстрый износ трубопроводов и стояков в домах из-за низкого качества рабочей среды, которая содержит примеси, минеральные загрязнения и частицы мусора.

Отличие независимой схемы от зависимой сети заключается в разделении систем распределения тепла и центральных тепловых сетей с помощью гидравлически изолированных контуров. В их качестве служат пластинчатые, трубчатые и другие виды теплообменных аппаратов.

Функционирование отопительной сети при независимой схеме происходит в несколько этапов. Сначала в ЦТП нагревается первичный теплоноситель, который по магистральным трубопроводам поступает в индивидуальные тепловые пункты. Под его воздействием повышается температура вторичной рабочей среды, циркулирующей по системам распределения тепла.

При такой схеме теплоноситель из магистральных трубопроводов не смешивается с жидкостью в домовых коммуникациях, а нагрев происходит благодаря теплопередаче. Независимые системы позволяют регулировать температуру в распределительных сетях, отличаются продолжительным сроком эксплуатации и обеспечивают снижение количества потребляемых ресурсов от 10 до 40% в год. Они дают возможность организовать подачу тепла в здания, которые расположены на территории большой площади, но требуют значительных финансовых вложений.

Выбор схемы отопления

Использование зависимой и независимой систем отопления определяют характеристики сетей обогрева и параметры зданий.

Для домов, высота которых составляет 12 этажей и более, целесообразно предусмотреть независимую схему подключения. Обогрев небольших поселков или предприятий можно организовать и с помощью зависимых систем.

Избежать недостатков таких сетей в старых домах позволит гидравлическая балансировка. Она поможет улучшить распределение теплоносителя, его циркуляцию и другие показатели, не прибегая к капитальной реконструкции отопления.

Закрытая и открытая система теплоснабжения: особенности, недостатки и преимущества

Для отопления помещений закрытой и открытой системы теплоснабжения. Последний вариант дополнительно обеспечивает пользователя горячей водой. Необходимо контролировать постоянное пополнение системы.

В закрытой системе вода используется только в качестве охлаждающей жидкости. Он постоянно циркулирует по замкнутому контуру, где потери минимальны.

Любая система состоит из трех основных частей:

  • источник тепла: котел, ТЭЦ и др.;
  • Тепловые сети, по которым транспортируется теплоноситель;
  • потребителей тепла: калориферы, радиаторы.

Особенности открытой системы

Преимущество открытой системы — это ее экономичность. Из-за длины трубопроводов качество воды ухудшается: она мутнеет, приобретает цвет, имеет неприятный запах. Попытки его очистить удорожают способ нанесения.

Трубы отопления можно увидеть в больших городах. Они имеют большой диаметр и завернуты в теплоизолятор.От них через тепловую подстанцию ​​делают отводы к индивидуальным домам. Горячая вода поступает в пользование и на радиаторы отопления от общего источника. Его температура колеблется в пределах 50-75 ° С.

Подача тепла в сеть осуществляется независимыми и независимыми способами реализации закрытой и открытой системы теплоснабжения. Первый — это подача воды напрямую — с помощью насосов и элеваторных агрегатов, где она доводится до необходимой температуры путем смешивания с холодной водой. Самостоятельный способ — подача горячей воды через теплообменник.Это дороже, но качество воды у потребителя выше.

Особенности замкнутой системы

Тепловая магистраль выполнена в виде отдельного замкнутого контура. Вода в нем нагревается через теплообменники от магистрали ТЭЦ. Здесь требуются дополнительные насосы. Температурный режим более стабильный, а вода лучше. Он остается в системе и не забирается потребителем. Минимальные потери воды восстанавливаются автоматической подачей.

Замкнутая автономная система получает энергию от охлаждающей жидкости, поступающей в тепловые точки.Там вода доводится до нужных параметров. Для систем отопления и труб горячего водоснабжения выдерживаются разные температурные режимы.

Недостатком системы является сложность процесса очистки воды. Также дорого обходится доставка воды в удаленные тепловые пункты.

Трубы тепловых сетей

В настоящее время внутренние тепловые сети находятся в аварийном состоянии. В связи с большим износом коммуникаций дешевле заменить трубы теплотрасс на новые, чем заниматься постоянным ремонтом.

Сразу обновить все старые коммуникации в стране невозможно. При строительстве или капитальном ремонте домов устанавливаются новые трубы в пенополиуретановой изоляции (ППУ), что в несколько раз снижает теплопотери. Трубы для теплотрассы изготавливаются по специальной технологии, заливкой зазора между стальной трубой и находящейся внутри кожухом пенопласт.

Температура транспортируемой жидкости может достигать 140 ° C.

Использование пенополиуретана в качестве теплоизоляции позволяет сохранять тепло намного лучше, чем традиционные защитные материалы.

Теплоснабжение многоквартирных домов

В отличие от дачи или коттеджа, теплоснабжение многоквартирного дома содержит сложную схему разводки труб и обогревателей. Кроме того, в систему включены средства контроля и безопасности.

Для жилых помещений существуют нормативы обогрева, в которых указаны критические уровни температуры и допустимые погрешности в зависимости от сезона, погоды и времени суток. Если сравнивать закрытую и открытую систему теплоснабжения, первая лучше поддерживает необходимые параметры.

Коммунальное теплоснабжение должно обеспечивать поддержание основных параметров в соответствии с ГОСТ 30494-96.

Наибольшие потери тепла происходят на лестничных клетках жилых домов.

Теплоснабжение в основном осуществляется по старым технологиям. По сути, системы отопления и охлаждения должны быть объединены в единый комплекс.

Недостатки централизованного отопления жилых домов приводят к необходимости создания индивидуальных систем. Сделать это сложно из-за проблем на законодательном уровне.

Автономное теплоснабжение жилого дома

В домах старого типа, централизованная. Индивидуальные схемы позволяют выбрать типы систем теплоснабжения с точки зрения снижения энергозатрат. Здесь есть возможность их мобильного отключения при необходимости.

Проектирование автономных систем выполняется с учетом норм отопления. Без этого дом не может быть сдан в эксплуатацию. Соблюдение стандартов гарантирует комфорт жильцам дома.

Источником нагрева воды обычно является газовый или электрический котел. Необходимо выбрать способ промывки системы. В централизованных системах используется гидродинамический метод. Для автономных можно использовать хим. В этом случае необходимо учитывать безопасность воздействия реагентов на радиаторы и трубы.

Правовая основа отношений в сфере теплоснабжения

Отношения энергокомпаний и потребителей регулируются Федеральным законом «О теплоснабжении».190, который вступил в силу в 2010 году.

  1. В главе 1 изложены основные понятия и общие положения, определяющие объем правовых основ экономических отношений в сфере теплоснабжения. Также сюда входит обеспечение горячей водой. Утверждены общие принципы организации теплоснабжения, заключающиеся в создании надежных, эффективных и развивающихся систем, что очень важно для проживания в сложном российском климате.
  2. Главы 2 и 3 отражают обширный круг полномочий местных органов власти, которые регулируют ценообразование в сфере теплоснабжения, утверждают правила его организации, учитывают потребление тепловой энергии и нормы ее потерь при передаче.Полнота полномочий в этих вопросах дает возможность контролировать организации теплоснабжения, относящиеся к монополистам.
  3. Глава 4 отражает отношения между поставщиком тепловой энергии и потребителем на основе договора. Учитываются все юридические аспекты подключения к тепловым сетям.
  4. В главе 5 отражены правила подготовки к сезонному отоплению и ремонту тепловых сетей и источников. Описано, что делать при неплатежах по договору и несанкционированных подключениях к тепловым сетям.
  5. Глава 6 определяет условия перехода организации к саморегулируемому статусу в сфере теплоснабжения, организации передачи прав владения и пользования объектом теплоснабжения.

Пользователи тепловой энергии должны знать положения Федерального закона о теплоснабжении, чтобы отстаивать свои законные права.

Составление схемы теплоснабжения

Схема теплоснабжения является предпроектным документом, в котором отражены правоотношения, условия функционирования и развития системы теплоснабжения городского округа и населенных пунктов.В связи с этим федеральный закон содержит определенные нормы.

  1. Схемы теплоснабжения населенных пунктов утверждаются органами исполнительной власти или местного самоуправления в зависимости от населения.
  2. На соответствующей территории должна быть одна теплоснабжающая организация.
  3. На схеме указаны источники энергии с указанием их основных параметров (нагрузки, графиков работы и т. Д.) И дальности действия.
  4. Указаны мероприятия по развитию системы теплоснабжения, сбережению избыточной мощности, созданию условий для ее бесперебойной работы.

.

Переходная диффузия тепла с зависящей от температуры проводимостью и зависящим от времени коэффициентом теплопередачи

Анализ симметрии точки Ли выполняется для нестационарного нелинейного тепла
задача диффузии, моделирующая накопление тепловой энергии в среде с
температурно-зависимый степенной закон теплопроводности и подверженный
конвективный перенос тепла в окружающую среду на границе
за счет переменного коэффициента теплопередачи. Допускаются большие группы симметрии.
даже для специального выбора констант, появляющихся в управляющих
уравнение.Построим одномерные оптимальные системы для допустимых
Алгебры Ли. Следуя редукции симметрии, мы строим инвариантные решения.

1. Введение

На протяжении многих лет
значительное внимание было уделено сбору, хранению и использованию
тепловая энергия для удовлетворения различных потребностей в энергии. Использование солнечной энергии для удовлетворения
тепловые требования промышленности, электронных устройств и жилого
заведений и т. д., быстро растет во многих странах мира
[1].Солнечная энергия
обеспечивается световой энергией, исходящей от солнца. Важная составляющая
Тепловая система, предназначенная для таких целей, представляет собой накопитель тепловой энергии.
Солнечные коллекторы преобразуют короткие волны в длинные и улавливают
эта энергия в виде тепла передается и переносится в
хранилище для хранения тепла. Среда, в которой хранится энергия, может быть жидкой или
твердый [2]. За
например, в среднем и
низкотемпературные солнечные энергетические системы, вода и
камни — лучший и самый дешевый носитель энергии [3].Собранная тепловая энергия
коллекторов солнечной энергии увеличивает температуру среды, поэтому тепло
энергия хранится в среде. При необходимости тепловая энергия десорбируется на
использовать. Эффективность системы аккумулирования жидкого тепла определяется тем, как
температура системы падает из-за потерь тепла в
окружающая среда [2, 4]. Проблема накопления тепловой энергии в среде с
зависящая от температуры теплопроводность представляет собой нестационарный нелинейный
проблема диффузии тепла и ее решения в пространстве и времени могут выявить
появление термического распада в системе.Чтобы спрогнозировать возникновение
таких явлений необходимо проанализировать упрощенную математическую модель
из которого можно было бы почерпнуть понимание сложного по своей природе физического
механизм.

Между тем, решение нестационарного нелинейного теплового
уравнения диффузии в прямоугольных, цилиндрических и сферических координатах
остается очень важной проблемой практического значения в машиностроении.
науки [5]. Относительно недавно,
идеи гибридных аналитико-численных схем решения нелинейных
дифференциальные уравнения пережили возрождение (см., д.г., [6]). Одна из таких тенденций связана с
к комбинации теоретико-группового подхода и метода разложения Адомиана
[7]. Этот гибрид
аналитико-численный подход также чрезвычайно полезен при проверке правильности
чисто числовые схемы.

В данной работе исследуется нестационарный нелинейный
задача диффузии тепла, моделирующая накопление тепловой энергии в среде с мощностью
закон температурно-зависимой теплопроводности и подвержен конвективному
передача тепла в окружающую среду на границе.Математический
Постановка задачи изложена во втором разделе. В третьем разделе мы
ввести и применить некоторые зачатки группы Ли
техники. В четвертом разделе мы построим одномерный
оптимальные системы, и выполнить редукции по одной переменной и построить инвариант
решения в Разделе 5. Некоторые обсуждения и выводы представлены в
Раздел шестой.

2. Управляющие уравнения

Рассмотрим проблему нестационарного накопления тепла в теле.
поверхность которой подвергается теплопередаче за счет конвекции внешнему
среда, имеющая коэффициент теплопередачи, который изменяется в зависимости от
время.Уравнение энергии в прямоугольной, цилиндрической или сферической форме.
систему координат можно использовать для нахождения распределения температуры через
область, определенная в интервале. Задача нестационарной теплопроводности может быть описана
по следующему основному уравнению [1, 6]: с начальным
условие и граница
условия где — температура, — степенной закон температурно-зависимого теплового
проводимость, — постоянная величина, — время, — начальная температура тела, — температура окружающей среды, — плотность, — удельная теплоемкость при постоянном давлении, — параметр теплопотерь, — тепловая энергия, зависящая от времени. перевод
коэффициент, где и являются постоянными.Геометрия корпуса
заданный прямоугольным, цилиндрическим и
сферические координаты соответственно. Уравнения (2.1) — (2.3) сделаны безразмерными.
путем введения следующих величин:

Пренебрегая символом полосы для ясности,
безразмерная краевая задача (BVP) зависит от того, где — число Био, а — параметр тепловых потерь.

3. Классический анализ симметрии точки Ли

Короче говоря, симметрия дифференциального уравнения
обратимое преобразование зависимых и независимых переменных
что не меняет оригинал
дифференциальное уравнение.Симметрии непрерывно зависят от параметра и образуют
группа; однопараметрическая группа преобразований . Эта группа может быть
определяется алгоритмически. Теория и приложения групп Ли могут быть
получено в отличных текстах, таких как [8–13]. По сути, определение симметрии управляющих
уравнение (2.5) предполагает поиск преобразований вида, порожденных векторным полем, которые
оставляет основное уравнение неизменным. Обратите внимание, что
мы ищем симметрии, которые оставляют одно уравнение (2.5) инвариантный, а не
всю краевую задачу и применим граничное условие к полученному
инвариантные решения. Хорошо известно, что размерность алгебры симметрий
допускается основным уравнением может
быть уменьшенным, если кто-то стремится к неизменности всего
БВП (см., Например, [9]).
Действие распространяется на все появляющиеся производные
в определяющем уравнении через второе продолжение, где

.

Аналитическое решение теплопроводности для полых цилиндров с зависящими от времени граничными условиями и зависящим от времени коэффициентом теплопередачи

Аналитическое решение для теплопередачи в полых цилиндрах с зависящими от времени граничными условиями и зависящим от времени коэффициентом теплопередачи на различных поверхностях разрабатывается впервые. Методология является расширением метода функции сдвига. Разделив функцию Био на константу плюс функцию и введя две специально выбранные функции сдвига, система преобразуется в уравнение в частных производных только с однородными граничными условиями.Таким образом, преобразованная система решается с помощью теоремы о разложении в ряд. Изучаются предельные случаи решения, численные результаты сравниваются с литературными. Скорость сходимости настоящего решения высока, а аналитическое решение простое и точное. Также исследовано влияние физических параметров на распределение температуры полого цилиндра в радиальном направлении.

1. Введение

Проблемы переходного теплового потока в полых цилиндрах важны во многих инженерных приложениях.Трубы теплообменника, затвердевание отливки металлических труб, стволы пушек, нагрев с изменением во времени на стенках круговой структуры и термообработка на полых цилиндрах являются типичными примерами. Хорошо известно, что если температура и / или тепловой поток заданы на граничной поверхности, то система теплопередачи включает только коэффициент теплопроводности; с другой стороны, если граничная поверхность рассеивает тепло путем конвекции на основании закона охлаждения Ньютона, коэффициент теплопередачи будет включен в граничный член.

Для задачи теплопроводности в полых цилиндрах с зависящими от времени граничными условиями любого вида на внутренней и внешней поверхностях соответствующее основное дифференциальное уравнение является дифференциальным уравнением Бесселя второго порядка с постоянными коэффициентами. После проведения преобразования Ханкеля аналитические решения могут быть получены и найдены в учебнике Озисика [1].

Для теплопередачи в полых цилиндрах с граничным условием смешанного типа и зависящим от времени коэффициентом теплопередачи одновременно, проблема не может быть решена никакими аналитическими методами, такими как метод разделения переменных, преобразование Лапласа и преобразование Ханкеля.Можно найти несколько исследований в декартовой системе координат, и были предложены различные приближенные и численные методы. Введя новую переменную, Иванов и Саломатов [2, 3] вместе с Постольником [4] преобразовали линейное основное уравнение в нелинейную форму. После игнорирования нелинейного члена они разработали приближенное решение, которое, как утверждалось, справедливо для системы с числом Био менее 0,25. Более того, Козлов [5] использовал преобразование Лапласа для изучения задач с функцией Био в рациональной комбинации синусов, косинусов, многочленов и экспонент.Несмотря на то, что можно получить точное серийное решение для указанной преобразованной системы, проблема заключается в вычислении обратного преобразования Лапласа, которое обычно требует интегрирования в комплексной плоскости. Becker et al. [6] использовали метод конечных разностей и метод преобразования Лапласа для изучения нагрева породы, прилегающей к воде, протекающей через щель. Недавно Чен и его коллеги [7] предложили аналитическое решение, используя метод функции сдвига для теплопроводности в плите с зависящим от времени коэффициентом теплопередачи на одном конце.Яцкив и др. [8] исследовали термонапряженное состояние цилиндра с тонким приповерхностным слоем, имеющим зависящие от времени теплофизические свойства. Они свели задачу к интегродифференциальному уравнению с переменными коэффициентами и решили его с помощью сплайн-приближения.

Кроме того, различные методы аппроксимации, такие как метод итерационных возмущений [9], метод разложения по собственным функциям с изменяющимся временем с конечными интегральными преобразованиями [10, 11], обобщенные интегральные преобразования [12] и анализ точечной симметрии Ли [13] ] использовались для исследования такого рода задач.Ряд исследователей разработали различные обратные схемы для определения нестационарного коэффициента теплоотдачи [14–20].

Согласно литературным данным, из-за сложности и сложности методологии не существовало никаких аналитических решений для теплопроводности в полом цилиндре с зависящими от времени граничными условиями и зависящим от времени коэффициентом теплопередачи. Эта работа расширяет методологию метода сдвигающих функций [7, 21, 22] для разработки аналитического решения с замкнутой формой для теплопередачи в полых цилиндрах с зависящим от времени граничным условием и зависящим от времени коэффициентом теплопередачи одновременно.Устанавливая функцию Био в определенной форме и вводя две специально выбранные функции сдвига, система преобразуется в уравнение в частных производных с однородными граничными условиями и может быть решена с помощью теоремы о разложении в ряд. Приведены примеры, демонстрирующие методологию, и численные результаты сравниваются с литературными. И наконец, что не менее важно, изучается влияние физических параметров на профиль температуры.

2. Математическое моделирование

Рассмотрим переходную теплопроводность в трубках теплообменника, как показано на рисунке 1.Внутри полого цилиндра течет жидкость с изменяющейся во времени температурой, и тепло рассеивается зависящей от времени конвекцией на внешней поверхности в среду с нулевой температурой. Основное дифференциальное уравнение системы: где — температура, — пространственная переменная, — температуропроводность, — временная переменная, а и обозначают внутренний и внешний радиусы соответственно. Граничные и начальные условия краевой задачи: Здесь — зависящая от времени температурная функция на внутренней поверхности, — теплопроводность, — зависящая от времени функция коэффициента теплопередачи и — начальная температурная функция.Для сохранения в исходном температурном поле должно быть равно. Вышеупомянутая проблема может быть нормализована, определив, где находится постоянная эталонная температура, и тогда безразмерная краевая задача станет

. Чтобы сохранить граничное условие третьего рода на внешней поверхности в следующем анализе, задают функцию Био в вид где и определены как

Очевидно, что, а граничное условие при можно переписать как

3.Метод функции сдвига
3.1. Замена переменной

Чтобы найти решение дифференциального уравнения второго порядка с зависящим от времени граничным условием и зависящим от времени коэффициентом теплопередачи на различных поверхностях, метод функции сдвига [7, 21, 22] был расширен, взяв место, которое называется преобразованная функция, () — две функции сдвига, которые необходимо указать, а () — вспомогательные функции времени, определенные как

. Подставляя (11) в (4), (5), (10) и (7), мы получаем следующее уравнение: и соответствующие граничные и начальные условия теперь равны

Стоит упомянуть, что (13) содержит три функции, то есть и (), и, следовательно, его нельзя решить напрямую.

3.2. Функции переключения

Для удобства анализа две функции переключения специально выбраны так, чтобы удовлетворять следующим условиям: Следовательно, функции переключения могут быть легко определены как

.

Зависимые и независимые переменные: 11 ключевых отличий

Чтобы правильно определить ключевые различия между зависимыми и независимыми переменными, нам нужно сначала понять, что такое переменные. Хотя значение может немного отличаться в зависимости от того, как и в какой области оно используется, оно указывает на одно и то же, особенно в области математического моделирования, статистического моделирования и экспериментальных наук.

Обычно переменная — это символ, число или количество, которые могут принимать разные значения с течением времени.Переменные подразделяются на 2 основных типа, а именно: зависимые и независимые переменные.

Эта классификация основана на способности переменной изменяться вне зависимости от другой переменной.

Что такое зависимые переменные?

Зависимые переменные — это переменные, изменения которых зависят исключительно от другой переменной, обычно от независимой переменной. То есть значение зависимой переменной изменится только в случае изменения независимой переменной.

Направление этого изменения обычно определяется функцией, которая представляет отношения между зависимой и независимой переменной.В математических науках он представлен как функция независимой переменной (например, y = f (x) = 3x + 2, где y — зависимая переменная, x — независимая переменная, а f (x) — функция независимой переменной). переменная).

Также известная как прогнозируемая переменная, мы можем сказать, что зависимая переменная измеряет влияние независимой переменной на тестовый блок (ы).

Что такое независимые переменные?

Независимые переменные — это переменные, вариации которых не зависят от другой переменной.Это контролируемые входные данные, вариация которых зависит от исследователя или человека, работающего с переменными.

Также известная как предикторная переменная, это определитель значения зависимой переменной. Обычно он используется для проверки скорости изменения зависимой переменной при ее изменении в неизменяемых условиях.

Например, время, необходимое для перемещения автомобиля из определенной точки A в точку B с переменной скоростью. В этом случае неизменной является пройденное расстояние, независимой переменной является скорость, а зависимой переменной — время, которое изменяется в зависимости от изменения скорости транспортного средства.

11 Основные различия между зависимыми и независимыми переменными

Зависимая переменная — это переменная, вариации которой зависят от другой переменной, обычно от независимой переменной. Независимая переменная — это переменная, вариации которой зависят не от другой переменной, а от экспериментирующего исследователя.

Хотя вариации этих двух переменных зависят от чего-то еще в реальном смысле, разница в том, от чего они зависят. Зависимая переменная зависит от независимой переменной, а независимая переменная зависит от внешних манипуляций.

Например, при измерении того, как скорость автомобиля повлияет на время, необходимое для достижения определенного места, затраченное время (зависимая переменная) зависит от скорости (независимая переменная). С другой стороны, скорость зависит от водителя.

Зависимые переменные часто называют прогнозируемой переменной, а независимые переменные — предикторами или регрессорами. Их также называют этими именами из-за их роли в исследовательских экспериментах.

Независимые переменные — это переменные, которые определяют, как изменяются зависимые переменные, то есть они предсказывают зависимые переменные. С другой стороны, зависимые переменные — это переменные, предсказываемые независимыми переменными.

Например, при прогнозировании количества чашек воды, необходимых для наполнения большого барабана, прогнозируемой переменной является количество чашек воды, а прогнозирующей величиной — размер чашки. Если размер чашки большой, потребуется меньше чашек, а если он маленький, потребуется больше чашек для заполнения барабана.

Примером зависимой переменной является класс степени учащегося, который зависит от CGPA учащегося и школьной оценки или шкалы оценок. Такие факторы, как возраст, семейное положение, заработная плата и т. Д., Которые влияют на стоимость жизни человека, являются примерами независимой переменной.

Эти примеры не являются общими, так как они могут занимать другую позицию в зависимости от ситуации, в которой они используются. Например, класс степени, который является зависимой переменной выше, станет независимой переменной, если он используется для определения того, имеет ли студент право на стипендию или нет.

Аналогичным образом, заработная плата человека может стать зависимой переменной, которая зависит от многолетнего опыта.

I В научном эксперименте зависимая переменная напрямую используется для информирования о заключении эксперимента, а независимая переменная используется для определения значений зависимой переменной. Независимая переменная лишь косвенно влияет на вывод эксперимента.

Например, исследуя причину увеличения количества отказов у ​​студентов, они изучают такие вещи, как количество часов, которые студент проводит за чтением в день.Независимая переменная — это количество часов, потраченных учеником на чтение, а зависимая переменная — это оценка ученика.

Оценка ученика определяет, сдал ли ученик или нет. Таким образом, прямо информирует наш вывод о влиянии долгих часов чтения на оценки учащихся.

Зависимые переменные не могут быть изменены исследователем или каким-либо другим внешним фактором, и как таковые не подвержены какой-либо форме предвзятости. Это не предвзятость исследователя и не предвзятость респондентов.

Независимые переменные легко доступны и не требуют сложных математических процедур и наблюдений, таких как зависимые переменные. Это связано с тем, что исследователь может легко манипулировать им или собирать его у респондентов с помощью некоторых методов сбора данных.

В некоторых случаях независимые переменные являются естественными факторами, которыми исследователь не может управлять, и которые также легко доступны. Это приводит к меньшему времени, необходимому для получения независимых переменных.

Зависимые переменные получаются в результате продольного исследования или решения сложных математических уравнений. Это очень дорогостоящий и трудоемкий процесс для исследователя.

Независимые переменные подвержены предвзятости исследователей и респондентов, что влияет на результаты исследования. Этого можно полностью избежать только в том случае, если независимые переменные являются естественными и не используются исследователем.

Например, при исследовании влияния солнечного света на пигментацию r

.

0 0 vote
Article Rating
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments