15

температура tо = 70оС, то для сокращения площади нагревательной поверхности теплообменников температура t2 должна быть не ниже 75оС.

Преимуществом независимой схемы, кроме обеспечения теплогидравлического режима, индивидуального для каждого здания, является возможность сохранения циркуляции с использованием теплосодержания воды в течение некоторого времени, обычно достаточного для устранения аварийного повреждения наружных теплопроводов.

Зависимая схема присоединения системы отопления со смешением воды (рис. 8.1, в) проще по конструкции и в обслуживании. Эту схему выбирают, когда в системе требуется температура воды tг < t1 и допускается повышение гидростатического давления до давления, под которым находится вода в наружном обратном теплопроводе.

Смешение обратной воды из системы отопления с высокотемпературной водой из наружного подающего теплопровода осуществляют при помощи смесительного аппарата – насоса или водоструйного элеватора. Насосная смесительная установка имеет преимущество перед элеваторной. Ее КПД выше, в случае аварийного повреждения наружных теплопроводов возможно, как и при независимой схеме присоединения, сохранение циркуляции воды в системе отопления.

Недостатком зависимой схемы присоединения со смешением является незащищенность системы от повышения в ней гидростатического давления, непосредственно передающего через обратный теплопровод, до значения, опасного для целостности отопительных приборов и арматуры.

Зависимая прямоточная схема присоединения системы отопления к наружным теплопроводам наиболее проста по конструкции и в обслуживании. В системе отсутствуют такие элементы, как теплообменник или смесительная установка, циркуляционный и подпиточный насосы, расширительный бак (рис. 8.1, г). Прямоточную схему применяют, когда в системе допускаются подача высокотемпературной воды (tг = t1) и значительное гидростатическое давление, или при прямой подаче низкотемпературной воды. Недостатками зависимой прямоточной схемы являются невозможность местного регулирования температуры горячей воды и зависимость теплового режима здания от температуры воды в наружном подающем теплопроводе. Высота зданий, в которых используют высокотемпературную воду, ограничена вследствие необходимости сохранить в системе гидростатическое давление, достаточно высокое для предотвращения вскипания воды.

8.2. Тепловые пункты систем водяного отопления

Теплопотребляющие системы зданий присоединяют к тепловым сетям в тепловых пунктах. Тепловые пункты представляют собой узлы подключения потребителей тепловой энергии и предназначены для подготовки теплоносителя, регулирования его параметров перед подачей в местные системы и для учета потребления теплоты.

Тепловые пункты подразделяют на индивидуальные (ИТП) и центральные

16

(ЦТП). Индивидуальные тепловые пункты сооружают для отдельных зданий и располагают в центре тепловой нагрузки. Схемы ИТП и его размеры зависят от присоединенной тепловой нагрузки (только отопление, или отопление и вентиляция, или отопление, вентиляция и горячее водоснабжение), а также рельефа местности, высоты здания, особенностей абонентских систем.

Номенклатура оборудования ИТП сравнительно невелика. К ней относят насосы, элеваторы, грязевики, различную арматуру, трубы, контрольноизмерительные приборы, тепловую изоляцию.

Индивидуальные тепловые пункты размещают в технических подпольях и в подвалах зданий. Допускается размещение ИТП в отдельностоящих зданиях.

Принципиальная схема местного теплового пункта при зависимом присоединении системы водяного отопления к наружным теплопроводам со смешением воды при помощи водоструйного элеватора дана на рис. 8.2.

Рис. 8.2. Схема местного теплового пункта при зависимом присоединении системы водяного отопления к наружным теплопроводам со смешением воды с помощью водоструйного элеватора: 1 – задвижка; 2 – грязевик; 3 – термометр; 4 – ответвления к системам вентиляции и горячего водоснабжения; 5 – регулятор расхода; 6 – обратный клапан; 7 – водоструйный элеватор; 8 – манометр; 9 – тепломер; 10 – регулятор давления

Рис. 8.3. Схема местного теплового пункта при зависимом прямоточном присоединении системы водяного отопления к наружным теплопроводам: 1 – задвижка; 2 – грязевик; 3 – термометр; 4 – манометр; 5 – регулятор расхода; 6 – обратный клапан; 7 – тепломер; 8 – регулятор давления

8.3. Циркуляционный насос системы водяного отопления

Общим для всех схем, изображенных на рисунке 8.1, является применение насоса для искусственного побуждения движения воды в системе отопления. В первых двух схемах (рис. 8.1, а, б) циркуляционный насос включают непосредственно в магистрали системы отопления здания. В зависимых схемах (рис. 8.1, в, г) циркуляционный насос помещают на тепловой станции, и он создает давление, необходимое для циркуляции воды, как в наружных теплопроводах, так и в местной системе отопления.

Насос, действующий в замкнутых кольцах системы отопления, заполненных водой, не поднимает, а только перемещает воду, создавая циркуляцию, и поэтому называется циркуляционным. В процессах заполнения и возмещения потери (утечки) воды в системе отопления циркуляционный насос не участвует. Заполнение происходит под воздействием давления в наружных теплопроводах, в водопроводе или, если этого давления недостаточно, с помощью специального подпиточного насоса. Циркуляционный насос включался, как правило, в обратную магистраль системы отопления для увеличения срока службы деталей, взаимодействующих с горячей водой. Прежде всего, это относилось к общепромышленным насосам. Вообще же для создания циркуляции воды в замкнутых кольцах местоположение циркуляционного насоса безразлично. При необходимости несколько понизить гидравлическое давление в теплообменнике или котле насос может быть включен и в подающую магистраль системы ото-

18

пления, если его конструкция рассчитана на перемещение более горячей воды. Мощность циркуляционного насоса определяется количеством переме-

щаемой воды и развиваемым при этом давлением.

Количество воды, подаваемой насосом за данный промежуток времени, отнесенное к этому промежутку (обычно к 1 ч.), называют подачей насоса Lн, м3/ч. В технике отопления объемную подачу насосом горячей воды заменяют массовым расходом Gн, кг/ч, не зависящим от температуры воды:

Gн = ρLн, (8.1)

где ρ – средняя плотность воды в системе отопления, кг/м3.

Для циркуляционного насоса, включенного в общую магистраль, расход перемещаемой воды Gн равен общему расходу воды в системе отопления Gс:

где Qс – тепловая мощность системы отопления, Вт;

с – удельная массовая теплоемкость воды, с = 4187 Дж/(кг оС);

tг и tо – расчетная температура, соответственно, подающей и обратной воды в системе отопления, оС.

Циркуляционным давлением насоса называют создаваемое насосом повышение давления в потоке воды, необходимое для преодоления сопротивления ее движению в системе отопления, в которую он включен. Циркуляционное давление насоса обозначают рн.

Практически циркуляционное давление насоса считают равным разности гидростатического давления в нагнетательном и всасывающем патрубках

В вертикальной системе насосного водяного отопления всегда действует, помимо давления, создаваемого насосом, естественное циркуляционное давление ( ре). Следовательно, если потери давления при циркуляции воды в системе известны (обозначим их рс), то необходимое циркуляционное давление на-

Акустическое ограничение скорости связано с возникновением шума при движении воды через арматуру систем отопления, недопустимого во многих зданиях по их назначению (например, в жилых зданиях). Поэтому в СНиП установлена предельно допустимая скорость движения воды в трубах систем отопления, связанная с назначением здания и видом применяемой в системе арматуры.

Следовательно, проводя гидравлический расчет при скорости движения воды в трубах, равной или близкой к предельно допустимой, можно получить бесшумную, достаточно экономичную по капитальным затратам систему. За-

19

тем, определив потери давления в ней (включая потери в трубах и оборудовании теплового пункта), найти значение рн по формуле (8.5).

Во втором случае значение рн можно получить, заранее выбрав типоразмер насоса. Тогда, добавив к нему естественное циркуляционное давление ре, определяют исходное значение (расчетное) циркуляционного давления для проведения гидравлического расчета.

Оба эти случая применимы к схемам системы водяного отопления, изображенным на рисунке 8.1, а, б, которые имеют собственные циркуляционные насосы.

Возможен и третий случай, относящийся к зависимым схемам присоединения систем отопления, приведенным на рисунке 8.1, в, г. В этом случае значение рн фактически задается, как разность давления в наружных теплопроводах в месте ввода их в здание.

Здесь, в частности, возможно присоединение системы к наружным теплопроводам через водоструйный элеватор. При его использовании давление рн

в котором принимается средняя потеря давления 100 Па на 1 м длины основного циркуляционного кольца системы отопления (длина кольца ∑l, м).

Выбор давления насоса по формуле (8.6) предопределяет понижение скорости движения воды в трубах не менее, чем в 3 раза против предельно допустимой. Это не только увеличивает металлоемкость и стоимость системы (вследствие увеличения диаметра труб), но и приводит к отрицательным явлениям при действии системы отопления – нарушению гидравлического режима и понижению тепловой устойчивости. Поэтому соотношение (8.6) следует применять только для системы отопления с водоструйным элеватором, работающим при высоком значении коэффициента смешения.

Всистемах отопления применяют специальные циркуляционные насосы, перемещающие значительное количество воды и развивающие сравнительно небольшое давление.

Всистему отопления включают параллельно два одинаковых циркуляционных насоса, действующих попеременно: при работе одного из них второй находится в резерве. Присоединение труб к циркуляционным насосам различно для бесфундаментных (рис. 8.4, а) и общепромышленных (рис. 8.4, б) насосов. Во втором случае на рисунке показано дополнительное оборудование: обводная труба с задвижкой, нормально закрытой, виброизолирующие вставки (резиновые длиной около 1 м, армированные спиральной проволокой), неподвижные опоры, препятствующие осевому растяжению резиновых вставок. Обратный клапан препятствует циркуляции воды через бездействующий насос.