книги / Отопление и вентиляция Ч. 1 Отопление

§ 31. Область применения насосных систем водяного отопления

Насосные системы, обладающие основными достоинствами водяных систем отопления с естественной циркуляцией, имеют по сравнению с ними следующие преимущества:

1)возможность применения труб значительно меньших диа­ метров, что позволяет снизить стоимость устройства систем;

2)большой радиус действия, что дает возможность отапли­ вать из одного центра большое количество зданий;

3)возможность отапливать помещения, расположенные зна­ чительно ниже уровня котельной;

4)возможность применять в качестве теплоносителя воду с температурой до 150° С, что позволяет устанавливать меньшее количество нагревательных приборов и, следовательно, умень­ шает стоимость систем отопления.

Насосные системы отопления имеют некоторые недостатки:

1)зависимость от снабжения электроэнергией (в последние годы в связи с развитием систем электроснабжения этот недос­ таток не имеет большого практического значения);

2)возможность замерзания воды в системах в зимнее время при длительной остановке насосов или при неумелом пуске в

действие; 3) более сложное устройство, чем при естественной циркуля­

ции, что требует более высокой квалификации обслуживающего

персонала; 4) при действии насоса и электродвигателя возникает шум,

для устранения которого требуются специальные мероприятия.

Глава VII

ПАРОВОЕ ОТОПЛЕНИЕ

§ 32. Схемы и принцип действия парового отопления

Из физики известно, что при кипении воды при неизменном давлении температура ее не повышается и все тепло, подводи­ мое к воде, расходуется на парообразование. Тепло, которое за ­ трачивается на превращение воды в пар, называют теплотой па­ рообразования.

Теплота парообразования значительно превышает теплосо­ держание воды, из которой получается пар. Так, например, при давлении 0,1 ати теплосодержание кипящей воды равно

влажным насыщенным паром. При подогревании такого пара после испарения всего запаса воды будет сначала получаться су­ хой насыщенный пар, а затем перегретый выше температуры на­ сыщения. В практических условиях для осушки влажного насы ­ щенного пара увеличивают паровое пространство котла или при­ меняют паросборники (сухопарники), что позволяет отдалить место отбора пара от поверхности кипящей воды. В результате из пара до выхода его из котла выпадает значительное количест­ во капель воды. Если понижать давление насыщенного пара при неизменной температуре, он такж е будет перегреваться. Темпе­ ратура перегретого пара всегда выше, чем насыщенного.

Теплоемкость пара по сравнению с теплотой парообразова­ ния весьма незначительна, в связи с этим понижение температу­ ры перегретого пара до состояния его насыщения сопровождает­ ся выделением сравнительно небольшого количества тепла. Поэтому в отопительной технике повышение температуры и уве­ личение теплоемкости пара путем его перегрева себя не оправ­ дывает.

В системах отопления применяют, как правило, сухой насы ­ щенный пар, давлению которого всегда соответствует определен­ ная температура, понижение ее при неизменном давлении при­ водит к частичной конденсации пара.

При конденсации пар превращ ается в воду, которая в момент образования имеет температуру пара. В дальнейшем при сопри­ косновении воды с более холодными поверхностями температура ее понижается.

Количество тепла, расходуемого на испарение воды, при уве­ личении давления пара уменьшается.

В приложении 10 приведены необходимые сведения о насы ­ щенном водяном паре в зависимости от его давления.

Объем пара примерно в 700 раз больше объема воды, полу­ чившейся при его конденсации.

Объемный вес пара незначителен, что позволяет использовать пар в качестве теплоносителя для высоких многоэтажных зд а ­ ний, в которых при устройстве водяного отопления давление в нагревательных приборах превышало бы допустимое.

П ар легче воздуха, поэтому, поступая в нагревательный при­ бор, он сначала вытесняет воздух в нижнюю часть прибора, з а ­ тем в конденсатопровод и далее в атмосферу. В связи с этим отвод воздуха из паровых систем предусматривают в понижен­ ных точках конденсатопровода.

В правильно действующей системе парового отопления пар должен полностью заполнять нагревательные приборы. Если из нагревательного прибора конденсат выходит с давлением выше атмосферного, то он может вскипать, образуя пароводяную эмульсию.

Д ля систем парового отопления применяют те же нагрева­ тельные приборы, что и для систем водяного отопления.

Системы отопления с давлением пара до 0,7 ати принято на­ зывать системами низкого давления; системы с давлением пара больше 0,7 ати называются системами высокого давления. Если в системе отопления теплоносителем служит пар с давлением ниже атмосферного, то такая система называется вакуум-па- ровой.

Паровое отопление низкого давления. Принцип действия системы парового отопления заключается в следующем: обра­ зующийся в котлах пар поступает в паропроводы, по которым он разводится в нагревательные приборы, установленные в отапли­ ваемых помещениях; в приборах пар конденсируется и вода из

Системы парового отопления низкого давления в зависимо­ сти от схем, по которым они запроектированы, могут быть двух­ трубными и однотрубными, с верхней, нижней и средней развод­ кой, с самотечным возвратом конденсата в котлы и разомкну­ тые с конденсационным баком, с тупиковой и попутной разводкой трубопроводов, с «сухим» и «мокрым» конденсатопроводом.

Внашей стране применяют в основном двухтрубные системы парового отопления. Однотрубные системы устраивают очень редко в целях экономии труб и только горизонтальные.

Вертикальные однотрубные системы парового отопления как

сверхней, так и с нижней разводкой у нас совсем не применяют,, так как в трубопроводах таких систем конденсат движется на­ встречу пару, что вызывает гидравлические удары, сопровождаю­ щиеся резким шумом.

Такие же явления, но в меньшей степени, происходят и в двух­ трубных системах с нижней и средней разводкой, поэтому подействующим правилам в таких системах распределительные стояки, по которым конденсат направляется против движения пара, должны иметь высоту не более двух этажей.

Всвязи с этим наибольшее распространение получили паро­ вые системы отопления с верхней разводкой.

Среднюю разводку паропроводов применяют в тех случаях, когда по местным условиям не представляется возможным про­ ложить паропровод под потолком, на чердаке, у пола или в под­ польных каналах.

Системы парового отопления с верхней разводкой действуют почти бесшумно; но для их устройства требуется несколько боль­ шее количество труб.

Паровые системы отопления, в которых конденсат поступает в котлы самотеком, могут применяться лишь при небольшом д ав ­ лении пара, порядка 0,05 ати. При более высоком давлении пара пришлось бы заглублять котлы, в противном случае, как мы увидим далее, приборы заполняться конденсатом и прогреваться не будут. Заглубление котлов вызывает необходимость устрой­ ства подвалов, что связано с дополнительными затратами. Н а­ ряду с этим радиус действия таких систем невелик и составляет обычно около 50 м.

Поэтому применяют в основном паровые системы отопления с перекачкой конденсата в котлы центробежными насосами.

Системы парового отопления выполняют обычно по тупико­ вой схеме. В отдельных случаях для систем значительной протя­ женности с давлением пара 0,25—0,3 ати и более применяют схему с попутным движением пара и конденсата, как более на­ дежную в эксплуатации.

Конденсатопроводы, в которых вода течет не полным сече­ нием, условно называют «сухими». Конденсатопроводы, у кото­ рых сечение полностью заполнено конденсатом, называю т «мок­ рыми». Сухие конденсатопроводы служ ат одновременно для от­ вода воды и воздуха.

Мокрые конденсатопроводы предусматривают в тех случаях, когда по каким-либо причинам, например при большой длине конденсатопровода, не удается расположить его с требуемым уклоном. Мокрые конденсатопроводы менее подвержены корро­ зии, чем сухие, по которым отводится воздух, воздействующий на мокрые стенки труб.

Д ля удаления воздуха из систем отопления с мокрым конденсатопроводом прокладывают отдельный воздушный трубо­ провод, располагаемый выше уровня воды в конденсатопроводе.

щий воздух происходит частичная конденсация пара. Особенно большое количество конденсата выделяется при первоначальном пуске системы, когда пар прогревает холодные трубы и приборы.

Пар движется по паропроводам с большой скоростью, увле­ кая при своем движении и ту воду, которая из него конденси­ руется. Однако, двигаясь по трубопроводу, вода встречает боль­ шие сопротивления, чем пар, особенно в том случае, если трубо­ провод не имеет уклона в сторону движения. В результате большей скорости пара на поверхности воды образуются волны, которые препятствуют движению пара и вызывают увеличение давления пара перед образовавш ейся волной.

При этих условиях конденсирующаяся вода может вызывать местную закупорку всего сечения паропровода, что сопровож ­

дается резким гидравлическим ударом. Во избежание возник­ новения водяных пробок и гидравлических ударов конденсаци­ онная вода из паропроводов должна отводиться в конденсатопроводы. Чтобы образующийся в паропроводах конденсат мог са­ мотеком стекать к местам его отвода в конденсационные магист­ рали, все паропроводы должны прокладываться с уклоном не менее 0,002 в сторону движения пара. Конденсационные линии прокладываются с таким же уклоном по направлению к котлу или конденсационному баку.

Д ля паропроводов, имеющих уклон против движения пара, величину уклона принимают не менее 0,005.

Паровое отопление высокого давления. Системы парового отопления высокого давления применяют:

впроизводственных помещениях, технологический процесс в которых не сопровождается выделением пыли;

впроизводственных помещениях, где выделяются невзрыво­ опасная и негорючая неорганическая пыль, негорючие и не под­ держивающие горение газы и пары;

вбытовых помещениях;

во вспомогательных зданиях и помещениях промышленных предприятий при суммарном объеме помещений до 500 м3;

в сельскохозяйственных производственных зданиях (отнесен­ ных по пожарной опасности к категориям Д и Г).

Пар для систем отопления подается обычно из заводских ко­ тельных, от которых получают тепло и для технологических нужд.

В большинстве случаев давление пара в системах не превы­ шает 2—3 яти. Если пар из котельной поступает с более высо­ ким давлением, чем требуется для отопления, то на тепловом вводе в здание устанавливается редукционный клапан, которым давление понижается.

Пар высокого давления наряду с использованием его для це­ лей отопления широко применяют и для передачи тепла на боль­ шие расстояния.

В системах высокого давления на паровой и конденсацион­ ной подводках каждого прибора устанавливают вентили для вы­ ключения прибора. При установке вентиля только на паровой проводке прибор выключать нельзя, так как при закрытом вен­ тиле пар будет поступать в прибор из конденсационной м а­ гистрали.

Конденсат в системах отопления высокого давления имеет температуру более 100° С. При снижении давления в конденсатопроводах и при поступлении в конденсационные баки конден­ сат вскипает и образуется вторичный пар (или пар вторичного вскипания).

При отводе смеси пара и конденсата в открытый конденса­ ционный бак пар выделяется в атмосферу, в связи с чем непро­ изводительно теряются тепло и конденсат. Поэтому возврат кон­

порно-регулирующие вентили 4. Воздух из системы отопления удаляется через воздушные краны 5 у приборов и воздушные клапаны 6 на концах магистрального паропровода. Конденсат выходит из приборов через те же подводки и стояки, по которым поступает пар. И з стояков конденсат стекает в магистральный паропровод, где движется в одном направлении с паром к концам паропровода, откуда по мокрому конденсатопроводу возвращ ает­ ся в котел. Предварительная осушка пара производится в точ­ ке 7, конденсат отводится по трубе 8. Расстояние А от уровня

|_ГУП

J d j l Д г и

Рис. V1I.7.

а — п р и н ц и п и а л ь н а я сх е м а о д н о тр у б н о й си с тем ы п ар о в о го о то п л ен и я с н и ж н ей р а з в о д к о й и м о кр ы м к о н д ен са то п р о в о д о м ; б — о д н о т р у б н а я си с т е м а п ар о в о го о то п л ен и я с в ер х н ей р а з в о д к о й

воды в котле до точки 7 должно быть равно давлению пара в котле плюс 200—250 мм (запас).

Однотрубная паровая система с нижней разводкой проста в монтаже; для ее устройства не требуется больших затрат бла­ годаря малой длине трубопроводов.

На рис. V II.7, б изображена однотрубная система парового отопления с верхней разводкой. В этой системе пар и конденсат движутся по стоякам в одном направлении. Однако в подводках к приборам конденсат движется навстречу пару, что является источником шума. Вертикальные однотрубные паровые системы отопления в СССР не применяются.

Системы отопления с перекачкой конденсата в котел насосом. Все рассмотренные схемы отопления с самотечным возвратом конденсата могут применяться лишь при небольшом давлении пара порядка 0,1—0,2 ати, так как при более высоком давлении пришлось бы значительно заглублять котлы, чтобы вода из них не попадала в приборы. Заглубление котлов вызывает обычно большие затруднения, поэтому в большинстве случаев при д ав ­ лении пара выше 0,2 ати применяют так называемую разомкну* тую схему (рис. V II.8).

При такой схеме приборы могут устанавливаться на одном уровне с котлом и ниже его. Конденсат из приборов самотеком