Водяное отопление

Водяное отопление в настоящее время – самый распространенный вид центрального отопления. Это объясняется главным образом тем, что в системе водяного отопления изменением температуры воды легко регулировать теплоотдачу, кото­рую требуется все время менять в зависимости от изменения наружной темпе­ратуры, влияющей на теплопотери отапливаемых помещений. Эту особенность системы водяного отопления, которой обладают также системы воздушного отопления, называют качественным регулированием.

Для обеспечения качественного регулирования в котельной или на ТЭЦ воду подогревают по температурному графику, по которому в соответствии с наружной температурой устанавливают температуру теплоносителя. При этом чем выше наружная температура, тем ниже должна быть температура теплоносителя (воды). При очень низкой наружной температуре поступают наоборот.

По способу побуждения водяное отопление подразделяют на системы с насосным и естественным побуждением. Более распространены системы с насосным побуждением, в которых вода циркулирует в основном под действием циркуляционного насоса. Последний устанавливают на обратной линии, по которой идет вода, охлажденная в системе отопления перед водоподогревателем (котлом или бойлером). Следует иметь в виду при этом, что обычные циркуляционные насосы во время работы создают шум, который может распространяться в соседние помещения.

В тех случаях, когда системы отопления присоединяют к центральному теплоснабжению и сетевая вода поступает непосредственно в эти системы, последние своих циркуляционных насосов не имеют, так как вода в них циркулирует под действием насосов, установленных на станциях ТЭЦ или центральных котельных.

Места расположения разводящих трубопроводов в системах водяного отопления и способы присоединения отопительных приборов могут быть различными. Более распространены, однотрубные схе­мы, одна из разновидностей которых (с верхней разводкой), показана на рис. 1.2. Изображенная на этом рисунке схема, как и все предыдущие, имеет принципиальный характер: на ней показано ограниченное количество отопительных приборов и стояков, причем все они расположены в одной плоскости.

По окончании монтажа системы ее, прежде всего, проверяют на герметичность гидравлическим испытанием, для чего систему вре­менно отключают от расширительного сосуда, предназначенного для распределения давления, и с помощью гидравлического пресса ведут опрессовку на повышенное (против условий эксплуатации) давле ние.

После устранения обнаруженных дефектов мон-тажа к системе присоединяют рас-ширительный сосуд и заполняют ее водой из водопроводной линии до низшего уровня воды в расширительном сосуде. Его устанавливают в самой высшей точке системы отопления: обыч­но, на чердаке или в надстройке (часто над лестничной клеткой). Присоединяют расширительный сосуд к насосной системе отопле­ния расширительной линией перед насосом.

Горячая вода во время работы системы поступает из котла или бойлера в главный стояк, из него – в распределительную горячую магистраль и оттуда в стояки системы. Из стояков вода поступает в отопительные приборы, отдает в них свое тепло и далее по обрат­ной линии возвращается в котел или бойлер, оттуда снова поступа­ет в главный стояк и т. д.

Для приведения системы отопления в действие включают в ра­боту котел и циркуляционный насос. Как известно, вода при нагре­вании увеличивается в объеме. Для размещения этого дополнитель­ного объема воды и служит расширительный сосуд, емкость которого находится между низшим и высшим уровнями. Уровни отмечают присоединением к сигнальной и переливной линиям: нижняя сигнальная линия выводится в котельную или бойлерную, верхняя переливная – в канализацию.

Воздух из системы отопления как при ее заполнении, так и вовремя работы удаляется через воздухосборник, который устанавливают в верхней точке разводящего горячего трубопровода, но ниже расширительного сосуда. Иногда вместо воздухосборника, представляющего собой бак с трубой, на конце которой имеется периодически открывающийся для выпуска воздуха вентиль, ставят вантуз – автоматически действующий прибор. Воздух через вантуз выходит с помощью поплавкового клапана.

Из-за наличия воздуха в системе часто прекращается циркуляция воды во всей си­стеме или ее отдельных частях. Для полно­го удаления воздуха все невертикальные трубы, включая подводки к приборам, про­кладывают с уклоном, обеспечивающим дви­жение воздуха вверх, к воздухосборнику. Этот уклон труб используют также для полного опорожнения системы отопления при спуске воды из нее при ремонте.

В однотрубной схеме отопительные при­боры присоединяют горячей и обратной под­водками к одной трубе (одному стояку). При этом в первые приборы по ходу воды она поступает с более высокой температурой, а в последующие – с более низкой. Для того чтобы все приборы при одинаковой их теплоотдаче давали требуемое количество тепла, первые устанав­ливают с меньшей поверхностью, а последующие – с большей. В этом состоит принципиальное отличие однотрубной схемы от двухтрубной (рис. 1.3). В этой системе горячая вода подводится во все отопительные приборы параллельно по горячим стоякам к подводкам, охлажденная (обратная) отводится, соответственно, по обратным стоякам и подводкам. Если не считать охлаждения воды в трубопроводах, горячую воду во все отопительные приборы под­водят по двухтрубной схеме с одинаковой температурой.

Преимущество однотрубной схемы состоит в том, что для ее монтажа требуется вдвое меньше стояков. Это существенно умень­шает трудовые затраты на устройство систем отопления и расход труб, в связи с чем однотрубные схемы отопления получили боль­шее распространение, особенно в многоэтажных зданиях.

Водяное отопление с насосным побуждением широко применяют, в частности, вследствие развития централизованного теплоснабже­ния с теплоносителем-водой. Особенно часто используют такую схе­му присоединения системы центрального отопления, при которой в нее поступает вода непосредственно из теплосети.

В тех случаях, когда расчетная температура горячей сетевой воды выше максимально допустимой температуры, с которой ее можно додавать в систему отопления, к ней в нужной пропорции подмешивают воду, охлажденную в системе отопления. Делают это с помощью водоструйного насоса-элеватора, который устанавливают на тепловом вводе в здание, в месте присоединения центрального отопления к централизованному теплоснабжению (рис. 1.4).

Обратная вода подмешивается к потоку горячей воды в элеваторе (рис. 1.5) Схема теплового ввода в здание, присоединяемого к централизованному теплоснабжению через элеватор:

1 – задвижки; 2 – штуцеры для присоединения манометров; 3 – ввод горячей воды; 4 – термометры; 5 – элеватор; 6 – манометры; 7 – главный стояк системы; 8 – обратная вода из системы; 9 – линия, подающая обратную воду к элеватору; 10 – выход обратной воды; 11 – расходомер; 12 – грязевик.

вследствие эжекции, которая возникает вокруг струи горячей воды, выходящей с большой скоростью из сопла элеватора. Для улучшения условий эжекции за соплом в элеваторе по ходу движения воды предусмотрена расширяющаяся труба (диффузор). В тех случаях, когда сетевая вода поступает из системы централизованного теплоснабжения непосредственно в систему отопления в последний расширительный сосуд отсутствует. В крупных системах централизованного теплоснабжения вместо расширительного сосуда на станции ТЭЦ или в центральной котельной ставят подпиточный насос.

Если в системе централизованного теплоснабжения теплоносителем служит пар, а в присоединяемом здании должно быть устроено водяное водоснабжение, в этом здании для подогрева воды устанавливают бойлер. Такое, присоединение называют независимым или гидравлически изолированным.

Для повышения надежности теплоснабжения – чтобы исключить передачу гидравлического давления в систему отопления – последнюю присоединяют к сети циркуляции воды в системе цен­трализованного теплоснабжения. Система отопления в этих слу­чаях называют комбинированными – пароводяными и водоводяными.

Для определения естественного на­пора необходимо сделать расчет охлаждения воды во всей длине циркуляционно­го кольца. Если же пренебречь охлажде­нием воды в трубах, то циркуляционное давление, Па, можно рассчитывать по формуле:

где h – расстояние по вертикали от сере­дины котла до середины отопительного прибора, м;

ρ₀ – плотность охлажденной воды, выходящей из отопительного при­бора, кг/м³;

ρ_Г – плотность горячей воды, выходящей из котла;

g – ускорение сво­бодного падения.

Как видно из этой формулы, давление Н_ест в системе с естественной циркуляцией возрастает с увеличением расстояния по вертикали от котла до отопительного прибора. Поэтому для увеличения циркуляционного давления целесообразно заглублять котел. Существуют системы квартирного водяного отопления, в которых котел (обычно распо­лагаемый в кухне или каком-либо другом подсобном помещении) находится на одном уровне с отопительными приборами или даже несколько выше их. Циркуляция воды в таких системах происхо­дит вследствие охлаждения в трубопроводах, расположенных выше котла.

Вследствие ограниченности располагаемого циркуляционного давления в системах водяного отопления с естественной циркуля­цией последние можно применять только в небольших по площади зданиях с домовыми котельными.

Водяные системы отопления с естественной циркуляцией, как и системы с насосным побуждением, можно присоединять к системе централизованного теплоснабжения через пароводяные и водоводяные подогреватели.