10801

11

(при централизованном теплоснабжении), насосы, расположенные котельной здания (для децентрализованных систем теплоснабжения) – в системах с механическим побуждением.

5. Радиаторные (водяные или паровые) централизованные с отопительными приборами, системы «Теплый пол» (для жилых и общественных зданий) или лучистое отопление с инфракрасными газовыми горелками (только для производственных помещений и некоторых типов общественных зданий).

6. По месторасположению подающего трубопровода – с верхней и нижней разводкой. Верхняя разводка предусматривает подъем подающего трубопровода на чердак, технический этаж или под потолок помещения верхнего этажа и подачу теплоносителя к отопительным приборам сверху вниз. При нижней разводке распределительные трубопроводы разведены по подвалу здания или по полу первого этажа, и теплоноситель подается к отопительным приборам снизу вверх. См. рис. 2.1.

а) двухтрубная система отопления с верхней разводкой, б) двухтрубная система отопления с нижней разводкой горизонтальная, в) двухтрубная система отопления с нижней разводкой стояковая; 1 – отопительный прибор; 2 – подающий трубопровод; 3 – обратный трубопровод.

Рис. 2.1. Схемы систем отопления.

7 . Двухтрубные и однотрубные. В двухтрубных системах теплоноситель подается к отопительным приборам от смесительного узла по подающему трубопроводу, а от отопительных приборов собирается в обратный трубопровод, по которому далее поступает в тепловой пункт и затем возвращается в обратный трубопровод тепловой сети (рис. 2.1). В такой системе все отопительные приборы подключены к распределительным трубопроводам параллельно.

Однотрубные системы отопления отличаются от двухтрубных тем, что теплоноситель поступает в отопительный прибор и возвращается от него через один трубопровод, приборы подключены к трубопроводу последовательно, т.е. в

12

следующий отопительный прибор теплоноситель поступает только после того, как пройдет через предыдущий (рис. 2.2).

а) б)

а) с верхней разводкой проточная без перемычки, б) подключение подводок к подающему и обратному патрубкам отопительного прибора от стояка с перемычкой.

Рис. 2.2 Однотрубная система отопления.

8 Стояковые и горизонтальные. В стояковых системах отопления распределительные трубопроводы расположены вертикально и на каждом этаже к ним подключены отопительные приборы. Система состоит из нескольких вертикальных ответвлений, подключенных к горизонтальному магистральному трубопроводу (рис. 2.1 а, в; 2.3). Такая разводка удобна при типовом расположении помещений по этажам, например в многоквартирных многоэтажных зданиях. Если планировка помещений на разных этажах здания отличается, т.е. не совпадает расположение внутренних перегородок, световых проемов, ниш, лестничных клеток и т п., удобнее применять горизонтальную разводку. В этом случае каждая ветка системы отопления от коллектора в тепловом вводе поднимается до своего этажа, а по этажу по полу разведены распределительные трубопроводы, к которым подключены отопительные приборы (рис. 2.1,б).

13

1 – подающий трубопровод; 1А – обратный трубопровод; 2, 3, 10 – краны шаровые; 2d – кран шаровой для спуска воды из системы; 3а – клапан балансировочный; 4 – бак расширительный мембранный; 5 – насос циркуляционный; 6 – клапан обратный; 7 – автоматика безопасности котла; 8 – радиаторы отопления; 9 – регулятор температуры с термодатчиком; 11 – заглушка; 12 – кран Маевского для спуска воздуха.

Рис. 2.3 Схема системы отопления двухтрубная стояковая с нижней разводкой в децентрализованной системе теплоснабжения

Рассмотрим основные параметры, характеризующие теплоносители СО.

Вода имеет большую плотность (ρw~1000 кг/ м3 ) и высокую удельную теплоёмкость [cw=4,187 кДж/(кг×оС)], что позволяет передавать значительное количество теплоты при малых ее объемах. Энтальпию (теплосодержание) воды можно изменять в больших пределах, повышая или понижая ее температуру.

14

Возможность изменения температуры воды в широких пределах позволяет ограничить температуру теплоотдающих поверхностей нагревательных приборов и теплопроводов в соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями, предъявляемыми к обслуживаемому помещению, и поддерживать равномерный температурный режим в течение всего отопительного сезона. В целях уменьшения затрат энергии скорость движения воды в системах отопления обычно ограничивают до w=1,5 м/с.

Пар, используемый в системах отопления, имеет малую плотность (ρп ~ 0,6 ÷ 1,6 кг/ м3 ), но в нём заключается большое количество теплоты, выделяющейся в результате фазового превращения при конденсации в отопительных приборах (r= 2260÷2500 кДж/кг). Перемещение пара по паропроводам осуществляется со скоростью wп=30÷80 м/с, что позволяет передавать большие количества теплоты на значительные расстояния при сравнительно малых затратах энергии. Конденсация пара происходит при постоянной температуре, соответствующей принятому давлению, что исключает возможность плавного регулирования теплоотдачи приборов и вызывает необходимость периодического выключения подачи пара, а это создает неравномерность температурного режима в отапливаемом помещении. Высокая температура пара ограничивает область его применения помещениями, к которым не предъявляются высокие санитар- но-гигиенические требования. Использование пара с температурой ниже 100° С требует поддержания в отопительных установках вакуума, что удорожает их устройство и усложняет эксплуатацию.

Воздух имеет малую плотность (ρв ~ 1,2÷1 кг/ м3 ) и низкую удельную теп-

лоёмкость [ cв=1,005 кДж/(кг×оС)], в связи с чем для передачи даже небольшого количества теплоты требуется перемещать значительные объемы воздуха; затраты энергии при этом оказываются больше, чем при транспортировании такого же количества теплоты с помощью воды или пара. Скорости движения воздуха ограничиваются 10...20 м/с, поэтому воздуховоды имеют большие сечения и занимают большие объемы, чем трубопроводы для воды или пара. Температура и энтальпия воздуха могут изменяться в широких пределах, что позволяет под-

15

держивать в помещениях равномерный тепловой режим в течение всего отопительного периода. Обогрев помещений нагретым воздухом выгоден тогда, когда допустимо полное или частичное возвращение его для повторного подогрева без устройства распределительных воздуховодов, а также при одновременном использовании установки для отопления и вентиляции помещения, когда необходимо восполнить такое же количество воздуха, какое удаляется из помещения технологическими установками.

2.2. Особенности расчёта, проектирования и конструирования схемы систем отопления зданий

Системы водяного отопления

Гравитационные системы водяного отопления применяют для зданий небольшой протяженности и в случае отсутствия центрального теплоснабжения. Радиус действия гравитационных систем не должен превышать по горизонтали 30 м при расстоянии от середины теплогенератора до середины нижнего отопительного прибора не менее 3 м по вертикали. В системах квартирного отопления генератор теплоты и отопительные приборы допускается устанавливать на одном уровне (рис.59).

Насосные системы отличаются от гравитационных наличием искусственного побуждения движения воды - насоса.

Приборные узлы со смещенными замыкающими участками нашли большее применение, чем проточные и проточно-регулируемые, так как в них обеспечивается компенсация удлинения труб.

Вертикальная однотрубная система водяного отопления с нижней разводкой (рис. 2.3) применяется в бесчердачных многоэтажных (три этажа и более) зданиях, имеющих технические подполья или подвальные помещения.

В П-образных стояках (которые состоят из подъемной и опускной части) вертикальной системы применяют проточные приборные узлы, узлы с замыкающими участками и проточно-регулируемые узлы.

При непарных отопительных приборах «холостой» выполняют обычно подъемную часть стояка.

16

Достоинством системы с П-образными стояками является и то, что ее можно включать в действие в процессе монтажа поэтажно, особенно в зимнее время, при выполнении внутренних отделочных работ строящегося здания.

Вертикальная однотрубная система с верхней разводкой применяется со стояками проточными, с замыкающими участками и проточно-регулируемыми в многоэтажных зданиях, имеющих четыре и более этажей (рис. 2.5). Часто вертикальная однотрубная система с верхней разводкой применяется одноэтажных зданиях (рис. 2.4).

0,005

0,005

T2

Рис. 2.4. Схема системы квартирного водяного отопления: 1 – генератор теплоты; 2 – нагревательный прибор; 3 – расширительный бак; 4 – спускной кран.

Вертикальные однотрубные системы водяного отопления с “ опрокинутой” циркуляцией применяют в зданиях повышенной этажности (10 этажей и более). Стояки систем выполняют проточными, со смещенными замыкающими или обходными участками. Система с “ опрокинутой” циркуляцией воды по отношению к системам с верхней разводкой способствует лучшему поддержанию стабильного теплового режима во всех помещениях и установке приборов одинаковой площади по высоте здания. Однако при проектировании такой системы избегают применения колончатых стальных и чугунных радиаторов из-за увеличения их площади при движении воды в них снизу-вверх (до 12÷14 % по

18

ными световыми проемами. При наличии ленточных световых проемов лучше размещать отопительные приборы в виде цепочек, соединив их последовательно (получают горизонтальные однотрубные ветви). В таких системах сокращается по сравнению с вертикальной системой протяженность теплопроводов, особенно стояков и магистралей. Немногочисленные стояки для горизонтальных ветвей прокладывают во вспомогательных помещениях здания.

Вгоризонтальных однотрубных ветвях применяют: проточные нерегулируемые приборные узлы, регулируемые узлы с замыкающими и обводными участками.

Горизонтальная однотрубная система пригодна также для периодического отопления помещений на различных этажах.

Однотрубные системы могут быть двухпоточными с вертикальными и горизонтальными ветвями.

Вертикальные двухпоточные системы с П-образными стояками могут быть применены для отопления отдельных типов крупнопанельных жилых зданий.

Вгоризонтальной бифилярной системе используют конвекторы, бетонные радиаторы приставного типа и гладкие трубы. Стальные и чугунные радиаторы применяют только при двухрядной их установке.

Для большинства вертикальных однотрубных систем водяного отопления характерно одностороннее присоединение отопительных приборов к стоякам.

Двухтрубная система с верхней разводкой применятся преимущественно в малоэтажных зданиях (дватри этажа) во избежание значительного вертикального теплового разрегулирования.

Двухтрубная система с нижней разводкой применяется при числе этажей в зданиях не более двух-трех и в зданиях, состоящих из разноэтажных частей.

Теплопроводы вертикальных систем отопления подразделяют на магистрали, стояки и подводки. В горизонтальных системах кроме перечисленных имеются горизонтальные ветви.

Для пропуска теплоносителя используют трубы: металлические (стальные, медные, свинцовые и др.) и неметаллические (пластмассовые, металлополи-

19

мерные, стеклянные и др.).

Прокладка труб в помещениях зданий может быть открытой и скрытой. В основном применяют открытую прокладку труб как более простую и дешевую.

Скрытая прокладка труб предусматривается в зданиях по гигиеническим или архитектурно-планировочным требованиям. При этом трубопроводы размещают в специально предусмотренных шахтах и бороздах в строительных конструкциях.

Цель гидравлического расчета – определение диаметров труб расчетных участков по заданным нагрузкам при условии увязки потерь давления в точках слияния и разделения потоков воды.

Для расчёта системы отопления принимают ориентировочно располагаемое давление РОР = 3000-7000 Па для малоэтажных зданий и РОР =10000 – 15000 Па для многоэтажных зданий.

Последовательность гидравлического расчёта водяных, стояковых, тупиковых систем отопления.

1.Гидравлический расчет сопротивления ближнего, промежуточного и дальнего стояков, наиболее удаленной и загруженной ветви системы отопления здания.

2.Гидравлический расчет подающего и обратного магистральных трубопроводов от дальнего до ближнего стояка расчетной ветви системы отопления.

3.Увязка потерь давления в полукольцах через ближний, промежуточный и дальний стояки расчетной ветви системы отопления.

4.Расчёт нагревательных приборов для ближнего, промежуточного и дальнего стояков расчетной ветви системы отопления.

Трубопроводы разбиваются на участки. Участок – часть трубопровода определенного диаметра с постоянным расходом теплоносителя, то есть участок

– элемент системы, имеющий постоянный расход. Границами участков служат тройники и крестовины. Магистраль – цепь последовательно соединенных участков системы, имеющая самый максимальный расход и длину.

Гидравлический расчет магистральных трубопроводов удобнее вести по