Вопрос 11.5. Динамика давления в системе водяного отопления без расширительного бака с нагреваемой водой.

• Рассмотрим динамику давления с нагреваемой водой в трубах системы отопления, непосредственно присоединенного к наружным теплопроводам системы теплоснабжения (Рис. 11.5)

• Отсутствие открытого расширительного бака с атмосферным давлением над поверхностью воды требует иного подхода к нахождению места точки постоянного давления и величины гидростатического давления в различных участках системы отопления.

Рис. 11.5 Эпюра гидростатического давления в системе водяного отопления непосредственно присоединенной к наружным тепловым сетей без расширительного бака: Д – точка постоянного давления Р₂.

• Давление в точке (Д) должно быть достаточным и соответствовать следующим условия:

- должно быть достаточным для обеспечения избыточного давления в наивысшей и удаленной точке системы отопления

- должно быть достаточным для предотвращения вскипания воды с t_г>100 °С.

• Для дальнейших рассуждений построим пьезометрическую штрихпунктирную линию для гидростатического давления с нагреваемой водой при отсутствии циркуляции в трубах системы отопления (рис. 11.5)

• Эпюру давления на стояках и обратной магистрали строим исходя из выбранного минимального, избыточного давления в падающей магистрали с учетом h₁, м и чтобы не было подсоса воздуха и вскипания теплоносителя.

• В результате получаем необходимое гидростатическое давления P2 в точке Д обратной магистрали. Если P₂ поддерживается на заданном уровне при помощи регулятора давления «до себя», то точка Д может быть точкой постоянного давления.

• Давление P₂ в точке (Д) является исходным для построения пьезометрических линий в динамическом режиме. На рис. 11.5. эпюра давления в данном режиме показана сплошной линией.

• Рассмотрим, изменения гидростатического давления в четырех характерных точках А-Б-В-Г не считая точку (Д), где давление P₂ считается постоянным.

• Гиростатическое давление в наиболее удаленной точке (Г) выражает наибольшее давление в нижней обратной магистрали, которое не должно превышать предельно-допустимых значений с учетом прочности элементов системы отопления

P_г = P₂ + ΔP_г-Д (11.9)

где ΔP_г-Д – патере давления при перемещении воды в трубах от точки (Г) до точки (Д). Па.

• Гидростатическое давление в наиболее высокой и удаленной точке (В) выражает наименьшее давление в верхней подающей магистрали в динамическом режиме, которое должно обеспечивать не вскипания воды в трубах при t_г>100, °С.

P_В = P₂ + ΔP_В-Д – ρ₀qh₂ (11.10)

где ΔP_В-Д – потери давления при движении воды в трубах от точки (В) до точки (Д), Па;

ρ₀ – плотность охлажденной воды, кг/м³;

h₂ – высота системы отопления, м.

• Гидростатическое давление в точке (Б) будет соответствовать

P_Д = P₂ + ΔP_Б-Д – ρ_гgh₂ (11.11)

где ΔP_Б-Д – потери давления при движении воды в трубах от точки (Б) до точки (Д). Па;

ρ_г – плотность нагретой воды, кг/м³.

• Гидростатическое давление в точке (А) выражает наибольшее давление в подающей магистрали в динамическом режиме

P_А = Р₁ = P₂ + ΔP_А-Д - ρ₀gh₂ + ρ_гgh₂ или

P_А = Р₁ = P₂ + ΔP_с.о – ΔРе (11.12)

где ΔP_А-Д – потери давления при движении воды в трубах от точки (А) до точки (Б), т.е. это общие потери давления в системе отопления ΔP_с.о, Па

ΔР_е – естественное циркуляционное давление, возникающее в системе отопления, Па.

• Давление в подающей магистрали в точке (А) соответствует P1, а в обратной магистрали в точке (Д) – P2, следовательно разности давления на вводе в здании P1-P2 тратится на преодаление потерь давления в системе отопления при движении воды в трубах от точки (А) до точки (Б)

P₁ –Р₂ = ΔP_в = ΔP_с.о – ΔРе или

ΔP_н = ΔP_с.о – ΔРе (11.13)

где ΔРе – перепад давления на вводе в систему отопления, Па;

ΔP_с.о – потери давления в системе отопления от точки (А) до точки (Б), Па;

ΔP_н – давление развиваемое насосом, Па.

Контрольные вопросы.

1. Почему высота расположения открытого расширительного бака не влияет на величину естественного циркуляционного давления?

2. Сопоставьте изменение гидростатического давления в насосной системе отопления в зависимости от точки присоединения расширительного бака к подающей магистрали и к обратной – перед циркуляционным насосом?

3. Исследуйте условия, при которых в системе отопления происходит подсос воздуха в трубы или разрушение отдельных элементов системы?

4. Укажите, где находится центр нагрева и центр охлаждения для различных видов систем водяного отопления и как определяется расстояние между ними?

5. Как устанавливается место точки постоянного давления в системе, водяного отопления с открытым расширительным баком и без него?

6. Оцените значения давлений на всасывающей и нагнетаемой стороны циркуляционного насоса, установленного по обратной магистрали системы водяного отопления.

Ответы на эти вопросы студент должен подготовить к следующей лекции.