Водяные системы отопления

2. Водяные системы отопления.

2.1. Понятие о системах отопления с естественной циркуляцией.

Водяное отопление применяется при местном и централизованном теплоснабжении. Система отопления состоит из теплового пункта, магистралей, отдельных стояков и ветвей с приборными узлами.

Принципиальные схемы систем водяного отопления при централизованном водяном теплоснабжении изображены на рис. 2.1.1, б — д. В гидравлически независимой гравитационной системе (см. рис. 2.1.1, в) отсутствует циркуляционный насос, расширительный бак присоединен к верхней точке труб.

Систему, непосредственно (зависимо) присоединенную к наружным теплопроводам со смешением воды (см. рис. 2.1.1, г), используют для получения t_г < t₁, когда в ней допускается повышение гидростатического давления до давления, под которым находится вода в наружном обратном теплопроводе. Температура воды t₁ в наружном подающем теплопроводе понижается до температуры t_г с помощью смесительного насоса или водоструйного элеватора.

Систему, присоединенную к наружным теплопроводам без смешения воды (см. рис. 2.1.1, д)), применяют тогда, когда в ней допускается t_г = t₁ без местного качественного регулирования.

Рис. 2.1.1. Принципиальные схемы систем водяного отопления

Рекомендуемые материалы

а— при местном теплоснабжении; б— д — при централизованном теплоснабжении; 1 —циркуляционный насос; 2—котел; 3—расширительный бак; 4—отопительный прибор; 5 — водопровод; 6 — подпиточный насос; 7 и 8—наружные обратный и подающий теплопроводы; 9 теплообменник; 10 — смесительная установка

В насосных системах водяного отопления устанавливают специальные малошумные циркуляционные насосы (рис. 2.1.2, а) и центробежные насосы общепромышленного назначения (рис. 2.1.2, б). Предпочтение отдается малошумным циркуляционным насосам, закрепляемым на трубах без фундамента. Такой насос выбирают по заводской характеристике (рис. 2.1.3, а) в пределах высоких значений КПД в зависимости от общего расхода воды в системе отопления G_с, причем давление насоса p_н, развиваемое в рабочей точке А, принимают за исходное при гидравлическом расчете системы.

Рис. 2.1.2. Схемы присоединения труб к циркуляционным бесфундаментным (а) и общепромышленным (б) насосам

1—насос; 3—задвижка; 3—обратный клапан; 4—обводная труба с задвижкой (нормально закрыта); 5—виброизолирующая вставка; б—неподвижная опора

Рис. 2.1.3. Характеристики циркуляционных насосов

в — бесфундаментного; 6 — общепромышленного; У, 2, 3—характеристнки соответственно КПД, давления, мощности; 4 и 5 — харатеристики системы отопления до и после регулирования

Рис. 2.1.4. Принципиальные схемы смесительной установки с насосом на перемычке между магистралями системы отопления (а), на обратной магистрали (б), на подающей магистрали (в)

1—смесительный насос; 2—регулятор температуры; 3—регулятор расхода воды в системе отопления

Рис. 2.1.5. Принципиальная схема местного теплового пункта при независимом присоединении системы насосного водяного отопления к наружным теплопроводам

1—задвижка; 2—грязевик; 3— манометры; 4—регулятор давления; 5—ответвления к системам вентиляции и горячего водоснабжения; 6 — теплообменник; 7—обратный клапан; 8— циркуляционный насос; 9 —расширительный бак; 10 —подпиточный насос; 11—клапан с электроприводом; 12—регулирующий клапан; 13—термометр; 14—тепломер

Высоконапорный насос общепромышленного назначения выбирают (с проверкой допустимости действующего гидростатического давления во всасывающем патрубке) также по заводской характеристике (рис. 2.1.3, б) в зависимости от расхода воды G_с и потерь давления в системе p_c. При этом излишек давления насоса в рабочей точке А (на рисунке показан ординатой А Б) должен быть устранен (например, путем применения регулятора давления) во избежание получения нерасчетных G_с’ и p_c’.

Смесительный насос в зависимой системе отопления (см. рис. 2.1.1, г) можно устанавливать на перемычке между подающей и обратной магистралями (рис. 2.1.4, а) или включать в обратную (рис. 2.1.4, б) либо подающую (рис. 2.1.4, в) магистраль системы.

Давление, создаваемое смесительным насосом на перемычке [устанавливают, когда (р₁ — р₂) p_c], предопределено разностью давления в наружных подающем (p₁) и обратном (р₂) теплопроводах.

Давление, создаваемое смесительным насосом на обратной или подающей магистрали [устанавливают. когда (р₁ — р₂) <p_c ].

Рис. 2.1.6. Принципиальные схемы местного теплового пункта при непосредственном присоединений системы водяного отопления к наружным теплопроводам со смещением воды с помощью водоструйного элеватора 75 (а) и без смешения воды (б)

На рис. 2.1.5 показана принципиальная схема местного теплового пункта при независимом присоединении системы насосного водяного отопления к наружным теплопроводам с необходимой запорной, контрольно—измерительной и регулирующей арматурой. Теплообменников желательно устанавливать не менее двух. На подающем теплопроводе высокотемпературной воды помещают регулятор давления «после себя», на обратном теплопроводе — регулятор расхода, влияющий на температуру воды, поступающей в систему отопления.

На рис. 2.1.6, а изображена принципиальная схема установки водоструйного элеватора с контрольно—измерительными и другими приборами, характерными для местного теплового пункта при зависимом присоединении системы топления к наружным теплопроводам со смешением высокотемпературной и охлажденной оды. Применяют также автоматизированный элеватор с регулируемым соплом (например, типа ЭРСА).

На рис. 2.1.6, б дана схема местного теплового пункта системы отопления, присоединений к наружным теплопроводам, без смещения воды.

Системы водяного отопления различают:

а)      по схеме соединения труб с отопительными приборами — однотрубные с последовательным соединением приборов, двухтрубные с параллельным соединением приборов и бифилярные с последовательным соединением сначала всех первых половин приборов, затем для значения воды в обратном направлении всех вторых их половин;

б)      по положению труб, объединяющих отопительные приборы по вертикали или по горизонтали —вертикальные и горизонтальные;

в)      по расположению магистралей—с верхней разводкой при прокладке подающей магистрали выше отопительных приборов; с нижней разводкой при расположении и подающей и обратной магистралей ниже приборов; с «опрокинутой» циркуляцией воды при прокладке обратной магистрали выше приборов;

г)      по направлению движения воды в подающей и обратной магистралях—с тупиковым встречным) и попутным (в одном направлении) движением воды в магистралях.

На рис. 2.1.7, а приведена схема вертикальной однотрубной системы насосного водяного отопления с верхней разводкой, с двусторонним (стояки 1,2, 4) и односторонним (стояки 3, 5) присоединением приборов к стоякам. Стояки показаны условно трех различных типов: нерегулируемого проточного (стояк 1); с замыкающими участками осевыми (стояк 2) и смещенными (стояк 3) с проходными регулирующими кранами (КРП, поставленные со стороны входа теплоносителя в приборы); проточно—регулируемого с обходными участками (стояки 4, 5) с трехходовыми регулирующими кранами (КРТ).

На рис. 2.1.7, б дана схема вертикальной однотрубной системы насосного водяного отопления с нижней разводкой и П—образными стояками условно трех типов (по аналогии с рис. 2.1.7, а): нерегулируемого проточного (сто­як 7), регулируемого со смещенными замыкаю­щими участками и кранами КРП (стояки 2, 3), проточно—регулируемого с обходными участка­ми и кранами КРТ (стояки 4, 5). При непарных отопительных приборах восходящую часть стояков делают «холостой» (стояки 3, 5).

На рис. 2.1.7, в показана схема вертикальной однотрубной системы насосного отопления с опрокинутой циркуляцией воды и проточным расширительным баком. Стояки могут быть проточными (стояки 1, 3) или со смещенными обходными (стояки 2, 5) и замыкающими (стояк 4) участками. Проточный стояк 1 изображен с конвекторами типа «Комфорт—20», имеющими две горизонтально расположенные греющие трубы и регулирующий воздушный клапан.

Проточная ветвь 1 изображена для радиаторов, установленных на двух этажа; причем радиаторы на первом этаже объединены воздушной трубой, на втором этаже снабжены воздушными кранами. Бифилярная ветвь 11 показана для трубчатых отопительных приборов (конвекторов, гладких и ребристых труб). Ветвь III дана для регулируемых приборов

Рис. 2.1.7. Схемы вертикальных однотрубных систем насосного водяного отопления с верхней разводкой (о), с нижней разводкой (б) и с опрокинутой циркуляцией воды (в)

1—обратная магистраль; 2—отопительный прибор; 5—кран регулирующий проходной; 4—осевой замыкающий участок; 5—подающая магистраль; б—главный стояк; 7-расширительный бак; 5—смещенный замыкающий участок; 9—проточный воздухосборник; 10—обходной участок; 11—кран регулирующий трехходовой; 12—циркуляционный насос; 13—теплообменник; 14 —воздушные раны; черными точками помечены условные центры охлаждения воды в стояках

Рис. 2.1.8. Схема горизонтальной однотрубной системы насосного водяного отопления с ветвями

I—проточной для радиаторов на разных этажах; II—проточной бифилярной; III—с замыкающими участками постоянной длины; 1 — радиаторы; 2—воздушная труба; 3—воздушные краны; 4—подающий стояк; 5— обратный стояк; 6 —вентили; 7—расширительный бак; 8—конвсктор двухтрубный; 9—кран регулирующий проходной; 10—замыкающий участок; 11—обратная магистраль; 12—циркуляционный насос; 13—теплообменник (черными точками помечены условные центры охлаждения воды в ветвях)

Рис. 2.1.9. Схема вертикальной двухтрубной системы насосного водяного отопления с верхней разводкой (а), с нижней разводкой (6)

1 и 2—подающие и обратные магистрали; 3 и 4—подающие и обратные стояки; 5 — отопительные приборы; 6—краны двойной регулировки; 7—главный стояк; 8—расширительный бак; 9—воздушная линия; 10—воздушные краны; 11 —соединительная труба расширительного бака; 12 —циркуляционный насос; 13— теплообменник

Рис. 2.1.10. Приборные узлы горизонтальной двухтрубной системы отопления с верхней разводкой (а), с нижней разводкой (б)

полнена ветвь с обходными участками и кранами КРТ, хотя в этом случае затруднен централизованный спуск воды.

На рис. 2.1.9 изображена схема вертикальной двухтрубной системы насосного водяного отопления с верхней (в левой части рисунка) и нижней разводкой. В приборные узлы входят краны двойной регулировки (КРД) или краны повышенного гидравлического сопротивления КРП с дросселирующим устройством (в системах отопления многоэтажных зданий с нижней разводкой).

Основные приборные узлы, относящиеся к горизонтальным двухтрубным системам с верхней разводкой показаны на рис. 2.1.10, а, с нижней разводкой — на рис. 2.1.10, б. Слева изображено змеевиковое— (последовательное) соединение трубами таких приборов, как гладкие и ребристые трубы, плинтусные конвекторы, справа— присоединение колончатых радиаторов по схемам сверху—вниз (см. рис. 2.1.10, а) и снизу—вниз (см. рис. 2.1.10, б).

2.2. Конструктивные элементы водяных систем.

Трубы. Для пропуска теплоносителя могут использоваться металлические (стальные, медные, свинцовые и др.) и неметаллические (пластмассовые, стеклянные и др.) трубы. Преимущественно применяют стальные шовные (сварные) трубы. Бесшовные трубы уста­навливают только в местах, недоступных для ремонта.

Из стальных шовных труб используются неоцинкованные (воздушные и дренажные линии выполняют из оцинкованных труб) водо—газопроводные трубы (ГОСТ 3262—75•) обыкновенные, усиленные и легкие D_у = 10, 15, 20, 25, 32, 40 и 50 мм и стальные электросварные трубы (ГОСТ 10704—76), выбираемые со стенками наименьшей толщины (по выпускаемому сортаменту).

Рис. 2.2.1. Узлы вертикальных проточно—регулируемых однотрубных систем отопления с приоконными стояками и радиаторами (вертикальные оси приборов и окоп совпадают) (а), с замоноличенными в перегородки стояками и конвекторами (приборы смещены к стоякам от вертикальной оси окон) (б)

1 — приоконный стояк; 2 — радиатор; 3 — замоноличенный стояк; 4 —конвектор

Усиленные трубы применяют в уникальных долговременных сооружениях со скрытой прокладкой труб; обыкновенные — при скрытой прокладке; легкие трубы предназначены под сварку или накатку резьбы для их соединения в системах с открытой прокладкой труб. Площади поперечного сечения обыкновенных, усиленных и легких труб одного и того же условного диаметра различны (например, для трубы D_у 20 мм площади соответственно относятся как 1,0:0,926:1,057), что следует иметь в виду при гидравлическом расчете.

В большинстве случаев применяются открытые прокладки отопительных труб и их теплоотдачу учитывают при тепловом расчете отопительных приборов. По специальным требованиям прокладка труб может быть скрытой: магистрали переносят в технические помещения, стояки и подводки к приборам скрывают в каналах и бороздах или замоноличивают (в местах расположения разборных соединений труб и арматуры предусматривают лючки).

Размеры подводок к отопительным приборам должны, как правило, унифицироваться. На рис. 10.12 изображены узлы вертикальных проточно—регулируемых однотрубных систем с подводками постоянной длины (см. также рис. 10.7, а—в). В любом случае длина подводки или сцепки не должна превышать 1,25—1,5 м, уклон подводки— 5—10 мм на всю ее длину (при лине до 0,5 м допускается прокладка подводки без уклона).

При размещении стояков исходят из следующего: обособляют стояки для отопления лестничных клеток, помещают стояки в углах наружных стен, предусматривают их изгибы для компенсации теплового удлинения труб (см. рис. 2.2.1, а).

Магистрали в производственном здании прокладывают в пределах помещений под потолком, в средней зоне и у пола. При применении горизонтальной однотрубной системы в одной трубе совмещают функции магистрали, стояка и подводки. Длину прямого участка (с приборами) такой системы до изгиба—компенсатора удлинения труб рекомендуется принимать не более 12 м.

Магистрали в гражданском здании или административно—бытовом здании промышленного предприятия, как правило, прокладывают в технических помещениях. В северной строительно—климатической зоне (при расчетной температуре t_н = — 40°С и ниже) размещение магистралей на чердаках (кроме теплых чердаков) и в проветриваемых технических подпольях зданий не допускается. Не допускается также прокладка транзитных теплопроводов через помещения убежищ, электротехнические помещения и пешеходные тоннели.

В гражданском здании шириной более 9 м предусматривают прокладку магистралей, обеспечивающую разделение системы отопления на две пофасадные части.

При размещении магистралей предусматривают свободный доступ к ним для осмотра, ремонта и замены, а также уклон (рекомендуется 0,003, при необходимости по СНиП допустим минимальный уклон 0,002) и компенсацию теплового удлинения труб.

При конструировании системы необходимо учитывать правила производства монтажных работ. В частности, следует выдерживать расстояние 80 мм между осями двухтрубных неизолированных стояков D_у < 32 мм, при этом подающие трубы располагать справа. Расстояние от поверхности строительных конструкций до оси неизолированных стояков или горизонтальных труб принимать: 35 мм при D_у < 32 мм, 50 мм при D_у > 32 мм с допуском  5 мм.

Запорно—регулирующая арматура. На подводках к отопительным приборам устанавливают:

при однотрубных стояках — регулирующие краны (только для эксплуатационного регулирования), имеющие пониженный (до 5) коэффициент местного сопротивления (ручные краны—проходные КРП и трехходовые КРТ; автоматические краны);

при двухтрубных стояках (в том числе при приборах с воздушными клапанами) — регулирующие краны (для пуско—наладочного и эксплуатационного регулирования), имеющие повышенный коэффициент местного сопротивления (ручные краны двойного регулирования КРД, краны КРП с дросселирующим устройством; автоматические краны).

При теплоносителе — высокотемператур­ной воде необходимо применять регулирующие краны вентильного типа.

Регулирующие краны у отопительных приборов не устанавливают в местах, где может замерзать циркулирующая вода — это относится к приборам при входе в лестничные клетки, у ворот, у загрузочных наружных проемов и т. п. местах.

Допускается установка одного общего регулирующего крана на трубе, подающей воду к группе отопительных приборов, расположенных в одном помещении. При наличии в помещении двух приборов, присоединенных к разным стоякам, может быть установлен один регулирующий кран у большего прибора.

Арматуру на стояках в малоэтажных (один—три этажа) зданиях не ставят (рис. 2.2.2,а) а). В четырех—семиэтажных зданиях на стояках устанавливают проходные пробочные краны» (рис. 2.2.2, б—в) вместо спускных кранов можно применять тройники или муфты с пробками для выпуска воздуха.

При высокой температуре воды вместо проходных кранов применяют вентили, а тройники с пробками заменяют спускными кранами со штуцерами для присоединения гибких шлангов. В зданиях, имеющих восемь и более этажей (рис. 2.2.2, г), установка спускных кранов (вместо тройников с пробками) обязательна независимо от температуры воды.

Рис. 2.2.2. Схемы присоединения стояков к магистралям систем отопления двух—трехэтажиых зданий (а), четырех—семиэтажных при верхней разводке (б) и при нижней разводке (в), восьмиэтажных и более высоких зданий (г)

На стояках в лестничных клетках запорные краны устанавливают независимо от числа этажей. Запорно—регулирующую и спускную арматуру предусматривают также и на отдельных частях системы.

В системе с нижней разводкой и воздушной линией запорные краны, кроме кранов в основании стояков, ставят на вертикальной воздушной трубе каждого стояка.

В системе со спускной линией для опорожнения отдельных стояков или ветвей (в горизонтальной системе, начиная с трехэтажных зданий, и в вертикальной системе в зданиях, имеющих технические этажи или более 16 этажей) устанавливают общий запорный вентиль на линии у перепускного бачка для отвода воды в водосток (рис. 2.2.3.).

Основная запорно—регулирующая арматура, применяемая в местных тепловых пунктах системы отопления, показана на принципиальных схемах.

Циркуляционные насосы (см. прил. XIII) устанавливают по схемам, приведенным на рис. 2.2.2, и включают, как правило, в общую обратную магистраль системы. При необходимости уменьшить гидравлическое давление в теплообменниках или котлах насосы могут быть включены в общую подающую магистраль, причем техническая характеристика насосов должна соответствовать расчетным параметрам горячей воды. Рабочий и резервный циркуляционные насосы снабжаются обратными клапанами. Можно устанавливать один бесфундаментный насос, а резервный хранить на складе. При использовании насосов общепромышленного назначения (например, типа К) выполняют виброизоляцию труб и обводную линию (см. рис. 2.2.2). Управление работой насосов автоматизируется. с выбором, периодичности переключения в зависимости от типа насоса (например, через 24 ч).

Смесительные насосы (см. рис. 2.2.4) устанавливают по тем же схемам и правилам, что и циркуляционные.

Подпиточный насос (см. схему системы отопления на рис. 2.2.1, б) применяют при недостаточном гидростатическом давлении в наружных теплопроводах (не только в обратных, но и в подающих) для заполнения системы отопления и восполнения убыли воды в ней. Насос выбирают с относительно малой подачей и значительным давлением, необходимым для подъема воды до высшей точки системы (например, типа КМП). Для подпитки системы следует использовать деаэрированную воду из наружных теплопроводов. Управление действием подпиточного насоса автоматизируется.

Мощность насосов, Вт, пропорциональна произведению подачи, м³/с, на создаваемое давление, Па (кгс/см²).

Водяное отопление не допускается в зданиях и помещениях категорий. А и Б в случаях, перечисленных в, п. 7.2, а также, если могут выделяться вещества, способные к самовозгоранию или взрыву при соприкосновении или взаимодействии с водой; если хранятся или применяются вещества, выделяющие при контакте с водой горючие газы или пары (например, карбид кальция).

Отопительные приборы, размещаемые в помещениях категорий А, Б и В, должны иметь легко очищаемую гладкую поверхность, их необходимо устанавливать без ниш (кроме лестничных клеток) и ограждать экранами при температуре теплоносителя более 130°С.

Экраны у отопительных приборов при любой температуре теплоносителя следует предусматривать в помещениях, предназначенных для наполнения и хранения баллонов со сжатыми и сжиженными горючими и негорючими газами, а также в помещениях для хранения (легковоспламеняющихся жидкостей с температурой вспышки паров 28°С и ниже (бензин, бензол и др.) и самовозгорающихся веществ и материалов (табак и др.).

Отопительные приборы и трубы при расчетной температуре воды t_г > 105°С должны отстоять от сгораемых элементов здания не менее чем на 100 мм. На трубах в местах пересечения перегородок, внутренних стен и перекрытий должны быть гильзы из несгораемых материалов (отходы листовой стали, обрезков труб и т.п.). Кольцевой зазор между гильзой и трубой (не менее 15 мм) заполняют несгораемым теплоизоляционным материалом. Гильзы можно не устанавливать в местах пересечения несгораемых перекрытий стояками однотрубной системы с проточными приборами или со смещенными обходными и замыкающими участками у приборов.

Трубами системы отопления допускается пересекать противопожарные стены, но с прочной и плотной заделкой строительным раствором зазоров вокруг труб и обеспечением свободного теплового удлинения труб по обе стороны стен.

Совместная прокладка (или пересечение) труб системы отопления в канале с технологическими трубами, по которым транспортируется горючие жидкости, имеющие температуру вспышки паров ниже 120 °С, или горючие и агрессивные пары и газы, не допускается.

Тепловую изоляцию труб предусматривают в неотапливаемых помещениях, в подпольных каналах, в бороздах в наружных стенах и т. п. местах. Тепловую изоляцию помещают за отопительными трубами, замоноличенными в наружные стены. Применяют также в местах, где возможно замерзание воды, — в трубах (например, близ наружных дверей, ворот и других открываемых наружу проемов), в воздухосборниках и расширительных баках в холодных помещениях.

Тепловой изоляцией покрывают также транзитные теплопроводы, отопительные трубы в помещениях, искусственно охлаждаемых, а также опасных в отношении воспламенения или взрыва газов, паров, жидкостей и пыли. Предусматривают тепловую изоляцию во избежание перегревания помещений или ожогов людей.

На теплопроводы, поверхность которых является нагревательной для помещений (например, в технических помещениях), тепловую изоляцию не наносят.

Материал тепловой изоляции должен обеспечивать коэффициент полезного действия не менее 0,75; выполняют ее из несгораемых (в помещениях категорий А, Б и В) или трудносгораемых материалов в виде конструкции, обеспечивающей минимум затрат ручного труда при производстве изоляционных работ и надежной в эксплуатации.

Термическое сопротивление слоя изоляции должно быть не менее 0,86 К•м²/Вт (1,0°С • м² • ч/ккал) для труб Dу < 25 мм и 1,22 К • м²/Вт (1,42°С • м² • ч/ккал) для труб D_y> 25 мм.

На покровно—защитный слой тепловой изоляции наносят цветовые обозначения для каждой из подающих и обратных труб в одном помещении (см. «Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды»).

Виброзвуковую изоляцию устраивают для помещений с длительным пребыванием людей.

Рис. 2.2.4. Способы удаления воздушных скоплений из систем водяного отопления с верхней разводкой подающей магистрали (а), обратной магистрали (б)

1 — горизонтальный проточный воздухосборник; 2 — спускной кран; 3— автоматический воздухоотводчик; 4— проточный расширительный бак; 5—переливная труба

При подпитке водопроводной водой (см рис. 2.1.1, а) в систему может вноситься свыше 30 г/т растворенного (абсорбированного) воздуха; при подпитке деаэрированной теплофикационной водой (см. рис. 2.1.1, б—в)— менее 0,1 г/т. Растворенный воздух переходит в свободное состояние при повышенной температуре и пониженном давлении воды, т. е. в верхней части подающих теплопроводов системы.

Перемещение и сбор свободного воздуха связаны со скоростью витания и всплывания воздушных пузырьков. Скорость витания пузырьков воздуха составляет: в вертикальных трубах 0,2—0,25 м/с, в наклонных и горизонтальных трубах 0,1—0,15 м/с. Скорость их всплывания не превышает скорости витания.

В насосной системе с верхней разводкой (см. рис. 2.1.7, а) для перемещения пузырьков воздуха к воздухосборникам уклон магистралей рекомендуется делать против направления движения воды (рис. 2.2.4, а). Так же делается уклон обратных магистралей и в насосной системе с опрокинутой циркуляцией воды (см. рис. 2.1.7, в) для перемещения воздушных скоплений к центральному воздухосборнику или расширительному баку, помещаемому над главным обратным стояком (рис. 2.2.4, б). В гравитационной системе с верхней разводкой допустим уклон (не менее 0,005) магистра­лей по направлению движения воды (см. рис.2.1.1, в).

Минимальный внутренний диаметр d_в, мм, проточного воздухосборника (d_в должен превышать диаметр примыкающей магистрали по крайней мере в 2 раза) определяют по формуле

где G—расход воды в воздухосборнике, кг/ч.

Рис. 2.2.5. Способы централизованного  удаления  воздушных скоплений из систем водяного отопления с нижней разводкой

а— через вертикальный воздухосборник; б— через расширительный бак; 1 —воздушная труба стояка; 2—воздушные линии; 3 — вертикальный непроточный воздухосборник; 4 — спускной кран; 5—воздушиая петля; 6—открытый расширительный бак; 7—соединительные трубы; I—I—верхний уровень воды

(размеры воздухосборников выбираются по типовым чертежам).

В стояках насосной однотрубной системы с нижней разводкой (см. рис. 2.1.7, б) рекомендуется скорость движения воды не менее 0,25—0,3 м/с для уноса пузырьков воздуха. Воздушные краны, устанавливаемые на отопительных приборах (см. рис. 2.1.7, б и 2.1.8), предназначены для использования при проведении пуско—наладочных и ремонтных работ.

Магистрали D_у > 50 мм, а также ветви горизонтальных систем независимо от диаметра допускается прокладывать без уклона при скорости движения воды не менее 0,25 м/с.

В двухтрубной системе с нижней разводкой для сбора воздуха используются отопительные приборы на верхнем этаже или воздушные трубы (см. рис. 2.1.9). Воздушные трубы стояков объединяются воздушной линией — горизонтальной оцинкованной трубой D_у 15 мм с одной воздушной петлей h = 500 мм, которая соединяется с вертикальным непроточным воздухосборником (рис. 2.2.5, а) или с трубами открытого расширительного бака (рис. 2.2.5, б). Воздух, скопившийся в воздухосборниках, выпускают в атмосферу вручную через спускные краны 2 (см. рис. 2.2.4) и 4 (см. рис. 2.2.5) или через автоматические воздухоотводчики 3 (см. рис. 2.2.4), если они имеются (например, типа УВ—1, применяемые в Москве).

Воздух, скопившийся в отопительных приборах, в верхней точке стояка или магистрали, выпускается в атмосферу через воздушные краны (например, игольчатого типа D_у 15 с воздуховыпускным отверстием d = 2 мм).

Расширительные баки (открытые и закрытые с воздушной или газовой подушкой) применяют при тепловой мощности систем отопления одного или нескольких зданий не более 6 МВт (5 Гкал/ч). При мощности более 6 МВт необходимое давление в системах поддерживается постоянно действующими подпиточными насосами.

Открытый расширительный бак (рис. 2.2.6) устанавливают над верхней точкой системы; закрытый, находящийся под избыточным давлением, помещают чаще всего в тепловом пункте.

На рис. 2.2.7 показаны схемы соединения открытого расширительного бака с системой. В насосной системе малоэтажного здания используют схему с выводом контрольной трубы D_у 20 мм и переливной трубы к раковине в тепловом пункте (рис. 2.2.7, а). Расширительная и циркуляционная трубы присоединяются к общей обратной магистрали преимущественно близ всасывающего патрубка циркуляционного насоса на расстоянии 1 не менее 2 м одна от другой. Диаметр расширительной трубы 32 мм, циркуляционной — 25 мм, переливной - 50 мм (для баков общей вместимостью менее 500 л диаметры уменьшаются на один торговый размер).

В насосной системе многоэтажного здания переливная труба отводится к водосточному стояку (чугунному), а вместо контрольной трубы устраивают электрическую сигнализацию и автоматическое управление подпиткой системы с помощью двух реле уровня, соединенных трубой 3' (рис. 2.2.7,б) с баком. В 10—16—этажных зданиях расстояние l (см. рис. 2.2.7, а) может быть сокращено до конструктивно приемлемого минимума, а диаметры расширительной и циркуляционной труб уменьшены до 20—15 мм.

В гравитационной системе с верхней разводкой открытый расширительный бак присоединяют к высшей точке подающей магистрали (рис. 2.2.7, в).

Полезный объем открытого расширительного бака определяют в зависимости от объема

Рис. 2.2.6. Открытый расширительный бак с патрубками для присоединения труб: циркуляционной 1, переливной 2, труб реле уровня 3, контрольной (сигнальной) 4, расширительной 5 (6—муфта с пробкой; h_п — полезная высота бака)

Рис. 2.2.7. Присоединение открытого расширительного бака к магистралям

а—обратной в насосной системе отопления с ручным контролем; б — то же, с автоматизированными сигнализацией и регулированием уровня воды в баке; в — подающей в гравитационной системе; 1—4 — трубы соответственно расширительная, циркуляционная, контрольная, переливная; 5 и 6 — реле соответственно нижнего и верхнего уровня воды в баке, соединенные трубой 3' (с вентилем D_у 15) с баком воды в системе V_с по формуле (размеры баков принимают по типовым чертежам)

2.3. Методы гидравлического расчета трубопроводов систем водяного отопления с естественной и принудительной циркуляцией.

Исходные данные для проектирования: назначение и технология, планировка и строительные конструкции здания; климатические условия и положение здания на местности; источник теплоснабжения; температура помещения.

Выбор системы. Выбор параметров теплоносителя и гидравлического давления в системе, вида отопительных приборов и схемы системы (с технико—экономическим обоснованием в необходимых случаях).

Конструирование системы. Размещение отопительных приборов, стояков, магистралей и других элементов системы. Деление системы на части постоянного и периодического действия, для позонного и пофасадного регулирования. Назначение уклона труб; схемы движения, сбора и удаления воздуха; компенсации удлинения и изоляции труб; мест спуска и наполнения водой стояков и системы. Выбор вида запорно—регулирующей арматуры, ее размещение.

Конструирование заканчивают вычерчиванием схемы системы с нанесением тепловых нагрузок отопительных приборов и расчетных участков.

Теплогидравлический расчет системы. Гидравлический расчет системы. Тепловой расчет труб и приборов.

До гидравлического расчета проводят предварительный тепловой расчет (без учета теплоотдачи труб) отопительных приборов с греющими элементами из труб (конвекторы, змеевиковые радиаторы, бетонные панели), потери давления, по длине которых заметно влияют на общие потери давления в стояках и ветвях. В этом случае предварительно выбранные размеры приборов уточняют после выполнения гидравлического расчета.

Допустимо делать окончательный тепловой расчет приборов любого вида до гидравлического расчета двухтрубных систем при скрытой прокладке труб.

После гидравлического расчета проводят сразу окончательный тепловой расчет «емкостных» отопительных приборов (радиаторы секционные и панельные колончатые, ребристые и гладкие трубы D_у = 40 — 100 мм), потери давления в которых допустимо оценивать по местному сопротивлению на входе и выходе воды, а также тепловой расчет гравитационной системы отопления малоэтажных зданий.

При проектировании водяного отопления предпочтение отдается насосным однотрубным системам из унифицированных узлов и деталей с автоматическим пофасадным регулированием. Гравитационные системы применяют при отсутствии централизованного теплоснабжения, технико—экономическом обосновании их преимущества по сравнению с насосными или при технологической необходимости полного исключения шума и вибрации конструкций в здании.

Наиболее экономичные однотрубные системы проточного типа проектируют тогда, когда индивидуальное регулирование теплоотдачи отопительных приборов не обязательно или предусматривается установка приборов с воздушными регулирующими клапанами (например, конвекторов типа КН—20).

Однотрубные системы проточно—регулируемого типа (с кранами КРТ) используются в тех случаях, когда необходимо индивидуальное регулирование теплоотдачи приборов.

Однотрубные системы с замыкающими участками у приборов (с кранами КРП) применяют взамен проточно—регулируемых, когда требуется уменьшить потери давления в приборных узлах, несмотря на относительное увеличение площади нагревательной поверхности приборов (большее при узлах с осевым замыкающим участком, меньшее при узлах со смещенным замыкающим участком). Учитывают, что при смещенных замыкающих участках обеспечивается компенсация теплового удлинения этажестояков.

Вертикальные однотрубные системы рекомендуют для зданий, имеющих три этажа и более. Однотрубные системы с верхней разводкой устраивают для обеспечения централизованного удаления воздуха из системы вне рабочих помещений.

Однотрубные системы с нижней разводкой применяют в бесчердачных зданиях с техническими подпольями и подвалами, а также при необходимости поэтажно включать систему в действие в процессе строительства здания.

Однотрубные системы с опрокинутой циркуляцией воды устраивают преимущественно в зданиях повышенной этажности, в зданиях с обогреваемыми чердачными помещениями (с «теплыми» чердаками) или верхними техническими этажами. В таких системах рекомендуют применять отопительные приборы е грею­щими элементами из стальных труб (например, конвекторы).

Однотрубные системы следует разделять на две последовательно соединенные части, когда расчетная разность температуры воды превышает 45°С (например, 130—70°С).

Горизонтальные однотрубные системы рекомендуется применять в протяженных зданиях, в зданиях с ленточным остеклением, в зданиях, где каждый этаж имеет различное технологическое назначение или тепловой режим.

Бифилярные системы целесообразно устраивать при одинаковых тепловых нагрузках приборов, при автоматическом поддержании заданной температуры помещений путем пофасадного (вертикальные системы) или поэтажного (горизонтальные системы) количественного регулирования теплоотдачи отопительных приборов.

Вертикальные насосные двухтрубные системы с нижней разводкой могут применяться в зданиях, состоящих из разноэтажных частей, с установкой у отопительных приборов кранов КРД (малоэтажные здания) или КРП с дросселирующим устройством, т.е. повышенного гидравлического сопротивления (многоэтажные — до восьми этажей здания), а также при установке индивидуальных автоматических регуляторов у каждого отопительного прибора.

Двухтрубные системы с верхней разводкой можно устраивать в малоэтажных зданиях (один—два этажа), особенно при естественной циркуляции воды. Такие системы используются для квартирного отопления при радиусе действия не более 15 м по горизонтали. Применения горизонтальных насосных двухтрубных систем следует избегать; при выборе по необходимости такие системы делают с попутным движением воды в магистралях.

Для сокращения длины и диаметра магистралей вертикальные системы отопления многоэтажных зданий рекомендуется применять с тупиковым движением воды, особенно если предусматривается автоматическое пофасадное регулирование.

Гидравлическое давление следует проверять в наиболее высоко и низко расположенных точках выбранной системы отопления.

Давление в системе отопления, гидравлически независимой от наружной тепловой сети (см. рис. 2.2.1, а — в), определяется положением и местом присоединения расширительного бака, давлением в нем (если бак закрытый) и давлением, развиваемым насосом.

Давление в зависимо присоединенной системе отопления связано с давлением в наружных теплопроводах. Минимальное и максимальное давление и динамику изменения давления при циркуляции воды устанавливают путем построения эпюры гидравлического давления. На рис. 2.3.1 изображена эпюра гидравлического давления в системе отопления (двойные линии между точками А, Б, В, Г, Д) высотой h, присоединенной к наружным теплопроводам, с одним центром охлаждения (ц. о.) в точке В. Штрихпунктирными линиями показано изменение давления в системе в статическом режиме, причем в наиболее высоко расположенной точке В оно принимается избыточным (от 0,01 МПа или 0,1 кгс/см²) при t_г < 100°С до 0,4 МПа или 4 кгс/см² при t_г = 150°С). Гидростатическое давление р₂ в точке Д общей обратной магистрали определяет необходимое давление в месте соединения системы отопления с наружным обратным теплопроводом (может поддерживаться на более высоком уровне регулятором давления «до себя»); оно является исходным для построения пьезометрических линий в расчетном динамическом режиме (сплошные линии на рисунке).

Давление в точке Г, наиболее низкой и удаленной от теплового пункта, выражает наибольшее давление в обратной магистрали

Рис. 2.3.1. Эпюра гидравлического давления в системе отопления, непосредственно соединенной с наружными теплопроводам!

В—точка наименьшего давления; Г—точка наибольшего давления; Д—точка постоянного давления в системе

Бесплатная лекция: "24 Понятие, отличительные черты и классификация ценных бумаг" также доступна.

Давление в точке В показывает наименьшее давление в системе в динамическом режиме. Если, например, высота системы 20 м. ориентировочные потери давления от точки В до точки Д составляют 50 кПа, а давление к наружном обратном теплопроводе р₂ = 0,25 МПа, то давление в точке В составит р_в = 0,25 + 0,05 — 0,20 = 0,10 МПа, т. е. будет недостаточным для предотвращения вскипания воды, имеющей температуру более 120°С.

Давление в точке Б показывает наибольшее давление в подающей магистрали в динамическом режиме.

Давление в точке А выражает необходимое давление р₁ в подающей магистрали системы:

где p_c — потери давления при циркуляции воды в системе; p_е — естественное циркуляционное (гравитационное) давление, возникающее в системе.

Площадь нагревательной поверхности отопительных приборов определяем: для среднего прибора — по тепловой нагрузке Q_пр = 291 Вт, расходу G_пр = 25 кг/ч и средней температуре воды в нем t_ср = 0,5(87,8 + 77,8) = 82,8°С (см. табл. 10.22); для дальнего прибора— по Q_пр = 884 Вт, G_пр = 50 кг/ч и t_ср = 0,5(84,0 + 68,8) = 76,4°С.