(но не над котлами и экономайзерами) отдельно стоящих котельных. Трубопроводы для подачи топлива не допускается прокладывать в каналах и нишах полов котельной. Для защиты топливопроводов от перегрева они теплоизолируются негорючими материалами.

Общие и специальные требования режимного характера, предъявляемые к котельным установкам при их пуске, работе, остановке или ремонте, приведены в технических условиях и правилах взрывобезопасности котельных установок.

2.3.Водяные и паровые централизованные системы отопления

2.3.1.Системы водяного отопления

Водяное отопление с естественной циркуляцией. Системы во-

дяного отопления с естественной циркуляцией (гравитационные системы отопления) используются чаще всего для обогрева индивидуальных жилых домов, административных и общественных зданий в сельской местности при отсутствии централизованного теплоснабжения.

Принципиальная схема системы с естественной циркуляцией теплоносителя приведена на рис. 2.3.

ρг

i = 0,005

Рис. 2.3. Принципиальная схема системы отопления

сестественной циркуляцией теплоносителя:

1– генератор теплоты; 2 – центральный стояк; 3 – расширительный бак; 4 – распределительный трубопровод; 5 – нагревательный прибор;

6 – обратный трубопровод; i – уклон

30

Система представляет собой замкнутый водяной контур, в котором генератор теплоты соединен с нагревательным прибором теплопроводами (трубопроводами). В наивысшей точке системы расположен расширительный бак, который служит для удаления расширяющейся при нагревании воды или пополнения системы водой при ее охлаждении, а также для удаления воздуха из отопительной системы в атмосферу.

Циркуляция воды в контуре происходит за счет гравитационного давления, обусловленного разностью плотностей горячей и охлажденной воды. Величина гравитационного давления Ргр, Па, если пренебречь охлаждением воды в трубопроводах, определяется по формуле

где ρ0 – плотность охлажденной воды, кг/м3; ρг – плотность горячей воды, кг/м3;

h – расстояние по вертикали между серединами высот котла и нагревательного прибора, м;

g– ускорение свободного падения, м/с2.

Вреальных условиях температура воды при движении по трубопроводам снижается, что влияет на величину давления в системе. Так, при охлаждении воды, движущейся вверх по трубопроводу, гравитационное давление в системе снижается, поэтому главный стояк в системах отопления следует хорошо теплоизолировать. Охлаждение воды, движущейся вниз, приводит к увеличению давления в системе. Таким образом, при расчете систем водяного отопления с естественной циркуляцией полное давлениеРп, действующее в системе, необходимо определять по формуле

где Рдоб – добавочное давление, учитывающее охлаждение воды в трубопроводах, Па.

Генераторами теплотыв системах отопления с естественной циркуляцией теплоносителя являются водяные котлы и отопительные аппараты сводяным контуром. Нагрев воды в котлах и аппаратах может осуществляться электронагревателями или путем сжигания твердого, жидкого и газообразного топлива. Максимальная температура воды на выходе из генератора теплоты не превышает 95–100 °С.

В качестве нагревательных приборов в гравитационных системах используются чугунные или стальные радиаторы, обеспечивающие высокую теплоотдачу при малых скоростях движения воды. Теплопроводы выполняются преимущественно из стальных шовных (сварных) труб диаметром 32–50 мм. Бесшовные трубы следует устанавливать только

внедоступных для ремонта местах. Расширительный бак размещается

вотапливаемом техническом этаже или в утепленном чердачном помещении. Полезный объем бака должен составлять не менее 2,2–2,4 % от общего объема воды в системе.

31

При проектировании водяного отопления выбирается вид системы, диаметр и длина трубопроводов, тип и количество нагревательных приборов. Расчетом определяются потери давления в системе, которые не должны превышать величины полного давления Рп.

Выбор вида системы отопления зависит от назначения и архитектур- но-планировочных особенностей здания, климатических условий и источников теплоснабжения. Системы водяного отопления с естественной циркуляцией по способу соединения трубопроводов с нагревательными приборами делятся на: однотрубные с последовательным соединением нагревательных приборов и двухтрубные с параллельным соединением приборов.

Однотрубными называются системы, в которых подача горячей воды к прибору и удаление охлажденной воды из него происходит по одной и той же трубе (стояку). Эти системы находят наиболее широкое применение для отопления многоэтажных зданий.

На рис. 2.4 представлена схема однотрубной гравитационной системы водяного отопления с верхней разводкой.

Рис. 2.4. Однотрубная система водяного отопления с верхней разводкой: 1 – водяной котел; 2 – центральный стояк; 3 – расширительный бак;

4 – распределительная магистраль; 5 – кран проходной; 6 – нагревательный прибор; 7 – смещенный замыкающий участок; 8 – обратный клапан;

9 – осевой замыкающий участок; 10 – кран трехходовой; 11 – обходной участок

При верхней разводке распределительная магистраль прокладывается под потолком верхнего этажа или в техническом этаже здания.Для удаления воздуха горизонтальные участки трубопроводов прокладываются с уклоном i = 0,005 по ходу движения теплоносителя (с подъемом в сторону расширительного бака). Расширительный бак открытого типа сообщается с атмосферой. На схеме условно показаны стояки различных типов: проточный (стояк 1); со смещенными обходными участками (стояк 2);с замыкающими участками при однорядном (стояк 3) и двухрядном (стояк 4) расположении нагревательных приборов. Более удобной в эксплуатации является двухрядная схема подсоединения, так как при однорядной схеме в случае ремонта нагревательного прибора необходимо отключение всего стояка.

32

В системе с проточными стояками вся вода в стояке проходит по-

следовательно через каждый нагревательный прибор. По ходу движения от котла температура воды снижается, уменьшается теплоотдача приборов. При недостаточном отоплении нижних этажей здания могут использоваться временные источники обогрева, повышающие опасность возникновения пожара. Существенным недостатком этой системы является также то, что в ней невозможно регулировать теплоотдачу нагревательных приборов.

Более совершенными являются проточно-регулируемые системы,

вкоторых за счет устройства обходных и замыкающих участков черезнагревательный прибор проходит только часть воды из стояка.В таких системах снижение температуры воды в стояке по высотепроисходит более плавно. Краны позволяют регулировать расход воды через нагревательный прибор и,как следствие, теплоотдачу прибора. Проточно-регулируемые системы целесообразны

взданиях,гдетребуется индивидуальное регулирование теплоотдачи. Двухтрубными называются системы, имеющие два параллельно

прокладываемых трубопровода: подающий, который служит для подачи горячей воды к нагревательному прибору, и обратный, для удаления охлажденной воды от прибора. Гравитационные двухтрубные системы отопления могут выполняться как с верхней, так и с нижней разводкой теплоносителя. Недостаток систем с верхней разводкой – радиус действия не более 15 м по горизонтали (при устройстве поквартирного отопления).

На рис. 2.5 приведена комбинированная двухтрубная система водяного отопления с нижней разводкой. Левая часть системы имеет вертикальное расположение стояков, правая – горизонтальный стояк. Данная система может использоваться для зданий различной планировки, когда для отопления одной части здания, например, школы или дома культуры, целесообразно применить двухтрубную вертикальную систему, а для другой части здания, спортивного зала или кинозала, – двухтрубную горизонтальную систему отопления.

7 8 9 10

I I

3 4 5

2

1

Рис. 2.5. Комбинированнаядвухтрубнаясистемаводяного отопленияс нижнейразводкой: 1 – котел; 2 – распределительный трубопровод; 3 – кран проходной;

4 – нагревательный прибор; 5 – воздушный кран; 6 – обратный трубопровод; 7 – воздушная линия; 8 – воздухосборник; 9 – «петля»; 10 – расширительный бак; I–I – уровень воды

33

При нижней разводке магистральные (питающий и обратный) трубопроводы прокладываются ниже нагревательных приборов, поэтому отопительные системы с нижней разводкой целесообразно выполнять в зданиях с подвалами или цокольными техническими этажами (котлы и отопительные аппараты на твердом и жидком топливе допускается размещать в подвалах и цокольных этажах). Расширительный бак в системе с нижней разводкой служит для вмещения расширяющейся при нагревании воды или пополнения системы водой при охлаждении. Для удаления воздуха в данных системах устраивается специальная воздушная линия, условно показанная на рис. 2.5 для левой части системы, или устанавливаются воздушные краны у нагревательных приборов.

Воздушная линия прокладывается под потолком верхнего этажа. Попадание воды в линию не допускается, так как это может привести к нарушению циркуляции теплоносителя и уменьшению расхода воды через нагревательные приборы. Поэтому на трубопроводе воздушной линии устраивается петля, образуется воздушный «мешок» и поддерживается определенный уровень воды I–I. Воздух, скопившийся в воздухосборнике, выпускается в атмосферу периодически вручную или автоматически через спускные краны. Воздушная линия может выполняться и без воздухосборника, но тогда она через «петлю» соединяется с расширительным баком и воздух удаляется через расширительный бак.

Установка воздушных кранов экономически выгодна, но они требуют систематической проверки. Кроме того, необходимо при этом увеличивать площадь теплоотдающих поверхностей нагревательных приборов, так как движение теплоносителя в них осуществляется по схеме «снизу-вниз», при которой теплоотдача ниже, чем при схеме «сверху-вниз». Добавочное давление за счет охлаждения воды Рдоб в системах с нижней разводкой не учитывается, в связи с чем расчетное полное циркуляционное давление в них меньше, чем в подобных системах с верхней разводкой.

Из-за отмеченных недостатков в двухтрубных системах водяного ото-

пления схема нижней разводки применяется крайне редко.

Насосные системы водяного отопления. Центральные системы во-

дяного отопления с естественной циркуляцией становятся экономически невыгодны при радиусе действия по горизонтали более 30 м из-за необходимости применения труб больших диаметров (для снижения потерь давления) и увеличения в связи с этим расхода металла и потерь теплоты. Поэтому в зданиях большой протяженности выполняют системы с насосной (искусственной) циркуляцией. Насосные системы отопления могут обеспечивать централизованное теплоснабжение группы зданий, поселка или целого района города от одной котельной. Они находят широкое применение в индустриальном гражданском и промышленном строительстве.

Побудителем движения воды в системах с принудительной циркуляцией теплоносителя являются насосы. В зависимости от вида систем при централизованном теплоснабжении могут использоваться циркуляционные или смесительные насосы (рис. 2.6).

34

Рис. 2.6. Принципиальные схемы систем отопления с принудительной циркуляцией воды приместном(а,б,в) и центральном (г) размещениинасосов:

1 – малошумный циркуляционный насос;2 – водяной котел;3 – расширительный бак; 4 – нагревательный прибор;5 – питающий трубопровод;6 – подпиточный насос; 7 – трубопровод к теплоцентрали;8 – трубопровод от теплоцентрали;

9 – теплообменник; 10 – центробежный насос; 11 – смесительный насос;

tг – температура горячей воды в системе отопления; t0 – температура охлажденной воды в системе отопления;t1 – температура воды в подающем наружном трубопроводе

Циркуляционный насос включается, как правило, в общую обратную магистраль системы перед нагревательным котлом. Насос обеспечивает требуемый расход воды и давление в отопительной системе. В качестве циркуляционных насосов используются специальные малошумные насосы (рис. 2.6, а) или центробежные насосы общепромышленного назначения (рис. 2.6, б). Смесительный насос (см. рис. 2.6, а) обеспечивает требуемые параметры отопительной системы (расход воды и давление в системе), пополняя циркуляционное кольцо более горячей водой из теплоцентрали. Системы водяного отопления со смесительными насосами используются, когда в них допускается повышение гидростатического давления до давления, под которым находится теплоцентраль. В этих системах могут применяться в качестве смесительных насосов гидроэлеваторы.

В некоторых системах водяного отопления (см. рис. 2.6, б) могут применяться дополнительные подпиточные насосы. Подпиточный насос устанавливается при недостаточном гидростатическом давлении в наружной теплоцентрали 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. На рис. 2.6, г представлена схема отопительной системы, в которой параметры теплоносителя в наружной теплоцентрали соответствуют параметрам системы. В этом случае дополнительный насос не устанавливается, а циркуляция воды в системеотопления обеспечивается насосом теплоцентрали.

35