Система отопления с естественной циркуляцией воды. Квартирные системы водяного отопления. Система водяного отопления высотных зданий.

Система водяного отопления высотных зданий

Высотные здания и санитарно-технические устройства классифицируются: делятся на части — зоны определенной высоты, разделенные техническими этажами. Оборудование и коммуникации помещаются на технических этажах. В системах отопления, вентиляции и водоснабжения допус­тимая высота зоны определяется значением гидростатическо­го давления воды в нижних отопительных приборах или других элементах и возможностью размещения оборудова­ния, воздуховодов, труб и других коммуникаций на техни­ческих этажах.

Для системы водяного отопления высота зоны в зави­симости от гидростатического давления, допустимого как рабочего для отдельных видов отопительных приборов (от 0,6 до 1,0 МПа), не должна превышать (с некоторым запа­сом) 55 м при использовании чугунных и стальных прибо­ров (при радиаторах типа МС — 80м) и 90 м для приборов со стальными греющими трубами.

В пределах одной зоны систему водяного отопления устраивают при водяном теплоснабжении по схеме с неза­висимым присоединением к наружным теплопроводам, т. е. гидравлически изолированной от наружной теп­ловой сети и от других систем отопления. Такая система имеет собственные водо-водяной теплообменник, циркуля­ционный и подпиточный насосы, расширительный бак.

Число зон по высоте здания определяется, как и высота отдельной зоны, допустимым гидростатическим давлением, но не для отопительных приборов, а для оборудования в тепловых пунктах, расположенных при водяном тепло­снабжении обычно в подвальном этаже. Основное оборудо­вание этих тепловых пунктов, а именно обычного вида водо-водяные теплообменники и насосы, даже изготовленные по специальному заказу, могут выдерживать рабочее давление не более 1,6 МПа.

Это означает, что при таком оборудовании высота зда­ния при водо-водяном отоплении гидравлически изолиро­ванными системами имеет предел, равный 150—160 м. В таком здании могут быть устроены две (по 75—80 м высо­той) или три (по 50—55 м высотой) зональные системы отоп­ления. При этом гидростатическое давление в оборудовании системы отопления верхней зоны, находящемся в подваль­ном этаже, достигнет расчетного предела.

В зданиях высотой 160—250 м может применяться водо-водяное отопление с использованием специального обору­дования, рассчитанного на рабочее давление 2,5 МПа. Может быть также выполнено, если имеется в наличии пар, комбинированное отопление: помимо водо-водя­ного отопления в нижних 160 м в зоне сверх 160 м устраи­вается пароводяное отопление.

Теплоноситель пар, отличающийся незначительным гид­ростатическим давлением, подается на технический этаж под верхней зоной, где оборудуют еще один тепловой пункт. В нем устанавливают пароводяной теплообменник, свои циркуляционный насос и расширительный бак, приборы для качественно-количественного регулирования.

В каждой зональной системе отопления имеется свой расширительный бак, оборудованный системой электриче­ской сигнализации и управления подпиткой системы.

Подобный комплекс комбинированного отопления дей­ствует в центральной части главного корпуса Московского государственного университета: в нижних трех зонах уст­роено водо-водяное отопление с чугунными радиаторами, в верхней IV зоне — пароводяное отопление.

В зданиях высотой более 250 м предусматривают новые зоны пароводяного отопления или прибегают к электроводя­ному отоплению, если источника пара не имеется.

Для снижения стоимости и упрощения конструкции возможна замена комбинированного отопления высотного здания одной системой водяного отопления, при которой не требуется второй первичный теплоноситель (например, пар). В здании может быть уст­роена гидравлически общая система с одним водо-водяным теплообменником, общими циркуляционным насосом и рас­ширительным баком (рис.2). Система по высоте здания по-прежнему делится на зональные части по приведенным выше прави­лам. Вода во вторую и последующие зоны подается зональными циркуляционно-повысительными насосами и возвращается из каждой зоны в общий расширительный бак. Необходи­мое гидростатическое давление в главном обратном стояке каждой зональной части поддерживается регулятором дав­ления типа «до себя». Гидростатическое давление в обору­довании теплового пункта, в том числе и в повысительных насосах, ограничено высотой установки открытого расшири­тельного бака и не превышает стандартного рабочего давле­ния 1 МПа.

Для систем отопления высотных зданий характерны де­ление их в пределах каждой зоны по сторонам горизонта (по фасадам) и автоматизация регулирования температу­ры теплоносителя. Температура теплоносителя воды для зональной системы отопления устанавливается по заданной программе в зависимости от изменения температуры наружного воздуха (регулирование «по возмущению»). При этом для части системы, обогревающей помещения, обращенные на юг и запад, предусматривают дополнительное регулиро­вание температуры теплоносителя (для экономии тепловой энергии) на случай, когда при инсоляции температура поме­щений повышается (регулирование «по отклонению»).

Для опорожнения отдельных стояков или частей системы на технических этажах прокладывают дренажные линии. На время действия системы дренажную линию выключают во избежание неконтролируемой утечки воды общим венти­лем перед разделительным водосточным бачком.

Децентрализованная система водо-водяного отопления

Среди применяемых систем водяного отопления преоб­ладают системы, в которых температура поверхности отопи­тельных приборов ограничена 95 °С. Выше рассматривались распространенные системы, где местный теплоноситель цент­рализованно нагревается высокотемпературной водой, причем нагревается максимум до 95 °С в двухтрубных и до 105 °С в однотрубных системах. Между тем, система, в которой высокотемпературная вода подво­дилась бы как можно ближе к отопительным приборам, а температура их поверхности по гигиеническим требованиям сохранялась пониженной, имела бы определенное экономи­ческое преимущество перед обычной системой. Это преиму­щество достигалось бы за счет уменьшения диаметра труб для перемещения сокращенного количества воды с повышенной скоростью под давлением сете­вого (станционного) циркуляционного насоса.

В такой комбинированной водо-водяной системе нагре­вание теплоносителя происходило бы децентрализованно. В тепловом пункте здания оборудования для нагревания и создания циркуляции воды не потребовалось, там только контролировалось бы действие системы, и учитывался рас­ход тепловой энергии.

Разберем некоторые схемы системы децентрализованного нагревания местного теплоносителя высокотемпературной водой, разработанные советскими инженерами, разделив их на две группы: с независимым и зависимым присоедине­нием системы к наружным теплопроводам.

Для децентрализованного нагревания местной воды или масла по независимой схеме предложены безнапорные стальные или керамические отопительные приборы. Эти приборы, как открытые сосуды, заполняются водой (мас­лом), нагреваемой через стенки змеевика высокотемператур­ной водой. Испарение с поверхности воды в приборе спо­собствует повышению влажности воздуха в помещении. Змеевик включен в однотрубную проточно-регулируемую систему с «опрокинутой» циркуляцией высокотемпературной воды. Высокотемпературная вода может иметь температуру при керамических блоках 110°С, при сталь­ных приборах, заполненных минеральным маслом, 130 °С. При этом температура поверхности приборов не превыша­ет 95 °С.

Децентрализованное смешение высоко- и низкотемпе­ратурной воды, т. е. нагревание местного теплоносителя по зависимой схеме, может осуществляться в магистралях, стояках и непосредственно в отопительных приборах.

При смешении в магистралях система отопления делится на несколько последовательно соединенных частей (подсистем), состоящих каждая из нескольких однотрубных П-образных стояков. Попутное подмешивание высокотемпературной воды к охлажденной обратной воде из подсистем (для повышения температуры от 70 до 105 °С) происходит через перемычки с диафрагмами в промежуточ­ные магистрали между отдельными подсистемами.

В системе со смешением воды в основании однотрубных П-образных стояков магистраль с высокотемпературной водой делается в отличие от известных сис­тем отопления также однотрубной.Вода в ней понижает температурув точках смешения и поступает в стояки с различной температурой. В вертикальных стояках возникает в основ­ном естественная циркуляция воды, так как гидравличе­ское сопротивление замыкающих участков сравнительно невелико.

Для смешения воды в основании двухтрубных стояковиспользуются специальные смесители 2. Вода в обеих магистралях перемещается под давлением сетевого насоса, в стояках происходит естествен­ная циркуляция воды.

При децентрализованном смешении и однотрубных стоя­ках система отопления делится на две части: в первой высоко­температурная вода движется в стояках снизу вверх, охлаждаясь до температуры 95 °С, во второй — сверху вниз. Для обеспечения затекания в приборы необходимого количества высокотемпературной воды на замыкающих участках устанавливают диафрагмы.

При децентрализованном смешении в двухтрубных стоя­ках высокотемпературная вода подается внутрь каждого отопительного прибора через перфорированный коллектор 4 или через сопло-смеситель, а охлажденная вода удаляется в таком же количестве в обратный стояк.

Описанные системы отопления не получили массового распространения из-за затруднений с прокладкой труб высокотемпературной воды в помещениях, сложности мон­тажного и эксплуатационного регулирования.

В настоящее время применяется прямоточная система отопления с децентрализованным нагреванием воды, воз­вращающейся из последовательно соединенных трех-четы­рех подсистем (групп стояков). В этой так называемой сис­теме со ступенчатой регенерацией температуры (СРТ) (высокотемпературная вода нагревает охлажден­ную воду в двух-трех (между подсистемами) регенераторах температуры (РТ). Регенераторы температуры представ­ляют собой противоточные теплообменники типа «труба в трубе» (например, труба Dy25 в корпусе Dy40). Вода дважды протекает через каждый РТ; сначала в виде высокотемпературной по межтрубному пространству, потом в виде охлажденной воды по внутренней трубе. Вода при возвращении из последней подсистемы нагревается высокотем­пературной водой до 95—105 °С, затем поступает в пред­последнюю подсистему и т. д., пока из первой подсистемы она охлажденной не возвратится к точке ввода в здание высокотемпературной воды.

Систему отопления СРТ выполняют однотрубной с одно­сторонними унифицированными приборными узлами, с верхней или нижней разводкой подающей магистрали.

Система поквартирного отопления

Проблема рационального потребления и распределения тепловой энергии системами отопления по-прежнему актуальна, т. к. при климатических условиях России системы отопления жилых зданий являются наиболее энергоемкими из инженерных систем.

В последние годы созданы предпосылки для строительства жилых домов с пониженным энергопотреблением за счет оптимизации градостроительных и объемно-планировочных решений, формы зданий, за счет повышения уровня теплозащиты ограждающих конструкций и за счет использования более энергоэффективных инженерных систем.

Возводимые с 2000 года жилые здания с теплозащитой, соответствующей втором этапу энергосбережения, по энергоэффективности соответствуют нормативным требованиям таких стран, как Германия и Великобритания. Стены и окна жилых зданий стали «теплее» – потери тепла ограждающими конструкциями сократились в 2–3 раза, современные светопрозрачные ограждения (окна, двери лоджий и балконов) имеют настолько небольшую воздухопроницаемость, что при закрытых окнах практически отсутствует инфильтрация.

В то же время в жилых зданиях массового строительства до настоящего времени проектируются и эксплуатируются выполненные по типовым проектам системы отопления. В системах традиционно используются высокотемпературные теплоносители с параметрами 105–70, 95–70°C. При обеспечении тепловой защиты зданий по второму этапу энергосбережения и при указанных параметрах теплоносителя снижаются габариты и поверхность нагрева отопительных приборов, расход теплоносителя через каждый прибор и, как следствие, не обеспечивается защита от обратной радиации в зоне окон, дверей балконов, лоджий, ухудшаются условия работы и регулирования автоматических терморегуляторов отопительных приборов.

Для создания зданий с более эффективным использованием тепловой энергии, обеспечивающих комфортные условия для проживания человека, необходимы современные, энергоэкономичные системы отопления. Регулируемые поквартирные системы отопления вполне отвечают этим требованиям. Однако широкое применение поквартирных систем отопления сдерживается отчасти из-за отсутствия достаточной нормативной базы и рекомендаций по проектированию.

В настоящее время в отделе технического нормирования Госстроя России рассматривается Свод правил «Системы поквартирного отопления жилых зданий». Свод правил подготовлен группой специалистов ФГУП «СантехНИИпроект», ОАО «Моспроект», Госстроя России и включает требования к системам, отопительным приборам, арматуре и трубопроводам, требования по безопасности, долговечности и ремонтопригодности поквартирных систем отопления.

Свод правил дополняет и развивает требования по проектированию поквартирных систем отопления согласно СНиП 2.04.05-(2) и может использоваться для проектирования поквартирных систем отопления в жилых зданиях различного типа одно- и многоквартирных, блочных и секционных при строительстве новых и реконструируемых зданий, обеспечиваемых тепловой энергией от тепловых сетей (ТЭЦ, РТС, котельная), от автономных или индивидуальных источников тепла.

Поквартирная система отопления – система с разводкой трубопроводов в пределах одной квартиры, обеспечивающая поддержание заданной температуры воздуха в помещениях этой квартиры.

Анализ ряда проектов показывает, что поквартирные системы отопления имеют ряд преимуществ по сравнению с центральными системами:

- обеспечивают большую гидравлическую устойчивость системы отопления жилого здания;

- повышают уровень комфорта в квартирах за счет обеспечения температуры воздуха в каждом помещении по желанию потребителя;

- обеспечивают возможность учета тепла в каждой квартире и сокращение расхода тепла за отопительный период на 10–15% при автоматическом или ручном регулировании тепловых потоков;

- удовлетворяют требования заказчика по дизайну (возможность выбора типа отопительного прибора, труб, схемы прокладки труб в квартире);

- обеспечивают возможность замены трубопроводов, запорно-регулирующей арматуры и отопительных приборов в отдельных квартирах при перепланировке или при аварийных ситуациях без нарушения режима эксплуатации систем отопления в других квартирах, возможность проведения наладочных работ и гидростатических испытаний в отдельной квартире.

Уровень теплозащиты жилых зданий с поквартирными системами отопления должен быть не ниже требуемых значений приведенного сопротивления теплопередаче наружных ограждений здания согласно СНиП II-3-79*.

Расчетную температуру воздуха для холодного периода года в отапливаемых помещениях жилого дома следует принимать в пределах оптимальных норм по ГОСТ 30494, но не ниже 20°C для помещений с постоянным пребыванием людей. В многоквартирных домах допускается понижение температуры воздуха в отапливаемых помещениях, когда они не используются (на время отсутствия владельца квартиры), ниже нормируемой не более чем на 3–5°C, но не ниже 15°C. При таком перепаде температур потери теплоты через внутренние ограждающие конструкции допускается не учитывать.

В многоквартирном доме с центральной системой отопления системы поквартирного отопления следует проектировать для всех квартир. Не допускается устройство поквартирных систем для одной или нескольких квартир в доме. Системы поквартирного отопления в жилом здании присоединяются к тепловым сетям по независимой схеме через теплообменники, в квартальном ЦТП или в индивидуальном тепловом пункте (ИТП). Допускается присоединение систем поквартирного отопления к тепловым сетям по зависимой схеме при обеспечении автоматического регулирования параметров теплоносителя в ИТП.

В одноквартирных и блочных домах с индивидуальными источниками теплоснабжения могут применяться как системы поквартирного отопления с отопительными приборами, так и системы напольного отопления для обогрева отдельных помещений или участков пола, возможно применять при условии обеспечения автоматического поддержания заданной температуры теплоносителя и температуры на поверхности пола.

Для систем поквартирного отопления в качестве теплоносителя применяется, как правило, вода; другие теплоносители допускается применять при технико-экономическом обосновании в соответствии с требованиями СНиП 2.04.05-91*.

Параметры теплоносителя для систем поквартирного отопления в зависимости от источника тепла, типа используемых труб и способа их прокладки приведены в таблице.

В системах поквартирного отопления жилого здания параметры теплоносителя должны быть одинаковые для всех квартир. При техническом обосновании или по заданию заказчика допускается принимать температуру теплоносителя системы поквартирного отопления одной из квартир ниже принятой для системы отопления здания. При этом должно быть обеспечено автоматическое поддержание заданной температуры теплоносителя.

	Рисунок 1 Система отопления двухтрубная горизонтальная
	Рисунок 2. Система отопления двухтрубная лучевая
	Рисунок 3. Система отопления однотрубная горизонтальная

Системы отопления

В зданиях высотой два и более этажей для подачи теплоносителя в квартиры следует проектировать двухтрубные системы с нижней или верхней разводкой магистральных трубопроводов, магистральными вертикальными стояками, обслуживающими часть здания или одну секцию.

Подающий и обратный магистральные вертикальные стояки для каждой части здания секции прокладываются в специальных шахтах общих коридоров, лестничных холлов. В шахтах на каждом этаже предусматриваются встроенные монтажные шкафы, в которых должны размещаться распределительные поэтажные коллекторы с отводящими трубопроводами для каждой квартиры, запорная арматура, фильтры, балансировочные клапаны, счетчики учета тепла.

Системы поквартирного отопления могут выполняться по следующим схемам:

- двухтрубные горизонтальные (тупиковые или попутные) с параллельным подсоединением отопительных приборов (рис. 1). Трубы прокладываются у наружных стен, в конструкции пола или в специальных плинтусах-коробах;

- двухтрубные лучевые с индивидуальным подсоединением трубопроводами (петлями) каждого отопительного прибора к распределительному коллектору квартиры (рис. 2). Допускается подсоединение «на сцепке» двух отопительных приборов в пределах одного помещения. Трубопроводы прокладываются в форме петель в конструкции пола или вдоль стен под плинтусами. Система удобна для монтажа, т. к. используются трубопроводы одного диаметра, отсутствуют соединения труб в полу;

- однотрубные горизонтальные с замыкающими участками и последовательным подсоединением отопительных приборов (рис. 3). Значительно сокращается расход труб, но поверхность нагрева отопительных приборов увеличивается приблизительно на 20% и более. Схема рекомендуется к применению при более высоких параметрах теплоносителя и меньшем перепаде температур (например, 90–70°C). За счет увеличения количества затекающей в прибор воды уменьшается поверхность нагрева прибора. Расчетная температура воды, выходящей из последнего прибора, не должна быть ниже 40°C;

- напольные с укладкой нагревательных змеевиков из труб в конструкции пола. Напольные системы обладают большей инерционностью, чем системы с нагревательными приборами, менее доступны для ремонта и демонтажа. Возможные варианты схемы укладки труб в системах напольного отопления приведены на рис. 4, 5. Схема по рис. 4 обеспечивает легкий монтаж труб и равномерное распределение температуры по поверхности пола. Схема по рис. 5 обеспечивает примерно равную среднюю температуру на поверхности пола.

	Рисунок 4. Змеевик с одиночной укладкой труб
	Рисунок 5. Змеевик с параллельной укладкой труб

Полотенцесушители ванных помещений присоединяются к системе горячего водоснабжения – при теплоснабжении здания от тепловых сетей или от автономного источника, или к системе отопления – при индивидуальном источнике тепла.

В жилых зданиях с числом этажей более трех при центральном или общем автономном источниках теплоснабжения необходимо проектировать отопление лестничных клеток, лестничных и лифтовых холлов. В зданиях с числом этажей более трех, но не более 10, а также в зданиях любой этажности с индивидуальными источниками тепла допускается не проектировать отопление незадымляемых лестничных клеток первого типа. При этом сопротивление теплопередаче внутренних стен, ограждающих неотапливаемую лестничную клетку от жилых помещений, принимается равным сопротивлению теплопередаче наружных стен.

Гидравлические расчеты систем поквартирного отопления выполняются по существующим методикам с учетом рекомендаций по применению и подбору отопительных приборов, разработанных на основании результатов НИИсантехники при проведении испытаний и сертификации отопительных приборов различных производителей.

Присоединение отопительного прибора к трубопроводам может выполняться по следующим схемам:

- боковое одностороннее подсоединение;

- подсоединение радиатора снизу;

- боковое двухстороннее (разностороннее) подсоединение к нижним пробкам радиатора. Разностороннее подсоединение трубопроводов следует предусматривать для радиаторов длиной не более 2 000 мм, а также для радиаторов, соединенных «на сцепке». В двухтрубной системе отопления допускается в пределах одного помещения соединение двух отопительных приборов «на сцепке».

В системах поквартирного отопления, как и в традиционных системах отопления, следует использовать нагревательные приборы, клапаны, арматуру, трубы и другие материалы, разрешенные к применению в строительстве, имеющие сертификаты соответствия Российской Федерации.

В многоквартирных жилых домах срок службы отопительных приборов и трубопроводов систем отопления должен быть не менее 25 лет; в одноквартирных домах срок службы принимается по заданию заказчика.

В качестве отопительных приборов целесообразно применять стальные радиаторы или другие приборы с гладкой поверхностью, обеспечивающей очистку поверхности от пыли. Допускается применять конвекторы с воздушными регулирующими клапанами.

Для регулирования теплового потока в помещениях у отопительных приборов следует устанавливать регулирующую арматуру. В помещениях с постоянным пребыванием людей, как правило, устанавливаются автоматические терморегуляторы (с встроенными или выносными термостатическими элементами), обеспечивающие поддержание заданной температуры в каждом помещении и экономию подачи тепла за счет использования внутренних теплоизбытков (бытовые тепловыделения, солнечная радиация).

Для гидравлической увязки отдельных веток поквартирной двухтрубной системы отопления у всех отопительных приборов в квартире устанавливаются клапаны с предварительной настройкой.

Для гидравлической устойчивости системы отопления здания предусматривается установка балансировочных клапанов на магистральных вертикальных стояках для каждой части здания, секции, а также у каждого поэтажного распределительного коллектора.

В зданиях с системами поквартирного отопления следует предусматривать:

- установку в ИТП закрытого расширительного бака и фильтра для системы здания при теплоснабжении от тепловых сетей и автономного источника тепла;

- установку закрытого расширительного бака и фильтра для каждой квартиры при теплоснабжении от индивидуального источника тепла.

При открытых расширительных баках вода в системе насыщается воздухом, существенно активизирующим процесс коррозии элементов системы из металла, образуются воздушные пробки в системе.

Трубопроводы поквартирной системы отопления могут выполняться из стальных, медных, термостойких полимерных или металлополимерных труб. В системах отопления с трубопроводами из полимерных или металлополимерных труб параметры теплоносителя (температура и давление) не должны превышать предельно допустимые значения, указанные в технической документации на их изготовление. При выборе параметров теплоносителя следует учитывать, что прочность полимерных и металлополимерных труб зависит от рабочей температуры и давления теплоносителя. При уменьшении температуры и давления теплоносителя ниже максимально допустимых значений увеличивается коэффициент безопасности и соответственно срок эксплуатации труб. Трубопроводы систем поквартирного отопления, как правило, прокладываются скрыто: в штробах, в конструкции пола. Допускается открытая прокладка металлических трубопроводов. При скрытой прокладке трубопроводов в местах расположения разборных соединений и арматуры следует предусматривать люки или съемные щиты для проведения осмотра и ремонта.

При расчете отопительных приборов в каждом помещении следует учитывать не менее 90% поступающей теплоты от трубопроводов, проходящих по помещению. Потери теплоты за счет остывания теплоносителя в неизолированных открыто проложенных горизонтальных трубопроводах принимаются по справочным данным. Тепловой поток открыто проложенных труб учитывается в пределах:

- 90% при горизонтальной прокладке труб у пола;

- 70–80% при прокладке горизонтальных труб под потолком;

- 85–90% при вертикальной прокладке труб.

Тепловая изоляция предусматривается для трубопроводов, прокладываемых в штробах наружных стен, в шахтах и в неотапливаемых помещениях, на участках пола с близким размещением четырех и более труб в полу, обеспечивая допустимую температуру на поверхности.

Учет расхода тепловой энергии

Поквартирные системы отопления, с одной стороны, обеспечивают наиболее комфортные условия для проживания, удовлетворяющие потребителя, а с другой стороны, позволяют регулировать теплоотдачу отопительных приборов в квартире с учетом режима проживания семьи в квартире, необходимости снижения затрат на оплату за отопление и т. д.

В здании с поквартирными системами отопления предусматривается учет расхода теплоты зданием в целом, а также раздельно каждой квартирой и помещениями общественного и технического назначения, расположенными в этом здании.

Для учета расхода теплоты каждой квартиры могут предусматриваться: счетчики расхода теплоты для каждой поквартирной системы; распределители тепла испарительного или электронного типа на каждом отопительном приборе; счетчик расхода теплоты на вводе в здание. При любом виде приборов учета теплоты в оплату жильца должны включаться общие расходы тепла на здание (отопление лестничных клеток, лифтовых холлов, служебных и технических помещений).

Выводы

В зданиях с повышенной тепловой защитой ограждающих конструкций поквартирные системы отопления (с автоматическими терморегуляторами у отопительных приборов и счетчиками расходов теплоты как на вводе в здание, так и для каждой квартиры) создают дополнительные возможности и стимулы для более эффективного использования тепловой энергии. Благодаря автоматическому регулированию теплоотдачи отопительных приборов при изменении тепловой нагрузки в помещениях и возможности жильцов регулировать теплоотдачу отопительных приборов с учетом режима проживания семьи (снижение температуры воздуха в помещениях на время отсутствия жильцов, уменьшение теплопотерь) может быть достигнута экономия тепловой энергии от 20 до 30%. При этом снизится оплата потребителей за тепло, т. к. установленные нормативы потребления тепловой энергии существенно превышают фактическое потребление.

Лекция 9

Гидравлический расчет системы водяного отопления. Способы гидравлического расчета системы водяного отопления. Расчет по удельной линейной потери давления; расчет по характеристикам сопротивления и проводимостям; расчет по проведенным длинам и по динамическим давлениям. - 1час.

Потеря давления в сети.

Движение жидкости в теплопроводах происходит от сечения с большим давлением к сечению с меньшим давлением за счет разности давления. При перемещении жидкости расходуется потенциальная энергия, т. е. гидростатическое давление на преодоление сопротивлений от трения о стенки труб и от завихрений и ударов при изменении скорости и направления движения в фасонных частях, приборах и арматуре.

Падение давления, обусловленное сопротивлениями трения о стенки труб, является линейной потерей; падение давления, вызванное местными сопротивлениями, — местной потерей.

Падение давления Ар, Па, вызванное трением и местными сопротивлениями, измеряется в долях динамического давления и выражается формулой, известной из курса гидравлики

Если при расчетах систем отопления принять плотность теплоносителя (жидкости) постоянной, что ведет к погрешности, лежащей за пределами практической точности расчета, то величины могут быть определены как постоянные для теплопровода заданного диаметра.

Использование в расчетах постоянного отношения — позволяет по заданному расходу теплоносителя и диаметру теплопровода определить скорость теплоносителя делением расхода на эту величину; использование постоянной величины позволяет определить потери давления в теплопроводе по заданному расходу, минуя определение скорости.

Гидравлический расчет систем водяного отопления.

Трубопроводы в системе отопления выполняют важную функцию распределения теплоносителя по отдельным отопительным приборам. Они являются теплопроводами, задача которых состоит в передаче определенного расчетного количества тепла каждому прибору.

Система отопления представляет собой сильно разветвленную и сложно закольцованную сеть теплопроводов, по каждому участку которой должно переноситься определенное количество тепла. Выполнение точного расчета такой сети является сложной гидравлической задачей, связанной с решением большого числа нелинейных уравнений. В инженерной практике эта задача решается методом подбора.

В водяных системах количество принесенного тепла теплоносителем зависит от его расхода и перепада температуры при охлаждении воды в приборе. Обычно при расчете задают общий для системы перепад температуры теплоносителя и стремятся к тому, чтобы этот перепад был выдержан в двухтрубных системах — для всех приборов и системы в целом; в однотрубных системах — для всех стояков. При известном перепаде температуры теплоносителя по теплопроводам системы должен быть подведен определенный расчетом расход воды к каждому отопительному прибору.

При таком подходе выполнить гидравлический расчет сети теплопроводов системы отопления значит (с учетом располагаемого циркуляционного давления) так подобрать диаметры отдельных участков, чтобы по ним проходил расчетный расход теплоносителя. Расчет ведется подбором диаметров по имеющемуся сортаменту труб, поэтому он всегда связан с некоторой погрешностью. Для различных систем и отдельных элементов допускаются определенные невязки.

В отличие от рассмотренного выше метода в настоящее время нашел широкое распространение, применительно к расчету однотрубных систем отопления, метод с переменным перепадом температуры воды в стояках, предложенный А. И. Орловым в 1932 г.

Принцип расчета заключается в том, что расходы воды в стояках не задаются заранее, а определяются в процессе гидравлического расчета исходя из полной увязки давлений во всех кольцах системы и принятых диаметров теплопроводов сети. Перепад температуры теплоносителя в отдельных стояках при этом получается различным — переменным. Площадь теплоотдающей поверхности отопительных приборов находится по температуре и расходу воды, определенным гидравлическим расчетом. Метод расчета с переменным перепадом температуры точнее отражает действительную картину работы системы, исключает необходимость монтажной регулировки, облегчает унификацию трубной заготовки, так как дает возможность избежать применения разнообразных сочетаний диаметров радиаторных узлов и составных стояков. Этот метод получил распространение после того, как в 1936 г, Г.И. Фихман доказал возможность применения при расчете теплопроводов систем водяного отопления усредненных значений коэффициентов трения и ведения всего расчета по квадратичному закону.

Общие указания по расчету системы водяного отопления

Искусственное давление Арн, создаваемое насосом, принимается:

а) для зависимых систем отопления, присоединяемых к тепловым сетям через элеваторы или смесительные насосы, исходя из располагаемой разности давления на вводе и коэффициента смешения;

б) для независимых систем отопления, присоединяемых к тепловым сетям через теплообменники или к котельным без перспективы присоединения к тепловым сетям, исходя из предельно допустимой скорости движения воды в теплопроводах, возможности увязки потери давления в циркуляционных кольцах систем и технико-экономических расчетов.

Ориентируясь на величину средней удельной линейной потери давления Rcр, сначала определяют предварительные, а затем (с учетом потери на местные сопротивления) окончательные диаметры теплопроводов.

Расчет теплопроводов начинают с основного наиболее неблагоприятного циркуляционного кольца, которым следует считать:

а) в насосной системе с тупиковым движением воды в магистралях — кольцо через наиболее нагруженный и отдаленный от теплового пункта стояк;

б) в насосной системе с попутным движением воды — кольцо через средний наиболее нагруженный стояк;

в) в гравитационной системе — кольцо, у которого в зависимости от располагаемого циркуляционного давления, значение Rсp будет наименьшим.,

Увязка потерь давления в циркуляционных кольцах должна производиться с учетом только тех участков, которые не являются общими для сравниваемых колец.

Расхождение (невязка) в расчетных потерях давления на параллельно соединенных участках отдельных колец системы допускается при тупиковом движении воды до 15%, при попутном движении воды в магистралях ±5%.

Лекция 10