10826

11

тельными приборами, системы «Теплый пол» (для жилых и общественных зданий) или лучистое отопление с инфракрасными газовыми горелками (только для производственных помещений и некоторых типов общественных зданий).

6 . По месторасположению подающего трубопровода – с верхней и нижней разводкой. Верхняя разводка предусматривает подъем подающего трубопровода на чердак, технический этаж или под потолок помещения верхнего этажа и подачу теплоносителя к отопительным приборам сверху вниз. При нижней разводке распределительные трубопроводы разведены по подвалу здания или по полу первого этажа, и теплоноситель подается к отопительным приборам снизу вверх. См. рис. 2.1.

а) двухтрубная система отопления с верхней разводкой, б) двухтрубная система отопления с нижней разводкой горизонтальная, в) двухтрубная система отопления с нижней разводкой стояковая; 1 – отопительный прибор; 2 – подающий трубопровод; 3 – обратный трубопровод.

Рис. 2.1. Схемы систем отопления.

7 . Двухтрубные и однотрубные. В двухтрубных системах теплоноситель подается к отопительным приборам от смесительного узла по подающему трубопроводу, а от отопительных приборов собирается в обратный трубопровод, по которому далее поступает в тепловой пункт и затем возвращается в обратный трубопровод тепловой сети (рис. 2.1). В такой системе все отопительные приборы подключены к распределительным трубопроводам параллельно.

Однотрубные системы отопления отличаются от двухтрубных тем, что теплоноситель поступает в отопительный прибор и возвращается от него через один трубопровод, приборы подключены к трубопроводу последовательно, т.е. в следующий отопительный прибор теплоноситель поступает только после того, как пройдет через предыдущий (рис. 2.2).

12

а) б)

а) с верхней разводкой проточная без перемычки, б) подключение подводок к подающему и обратному патрубкам отопительного прибора от стояка с перемычкой.

Рис. 2.2 Однотрубная система отопления.

8 Стояковые и горизонтальные. В стояковых системах отопления распределительные трубопроводы расположены вертикально и на каждом этаже к ним подключены отопительные приборы. Система состоит из нескольких вертикальных ответвлений, подключенных к горизонтальному магистральному трубопроводу (рис. 2.1 а, в; 2.3). Такая разводка удобна при типовом расположении помещений по этажам, например в многоквартирных многоэтажных зданиях. Если планировка помещений на разных этажах здания отличается, т.е. не совпадает расположение внутренних перегородок, световых проемов, ниш, лестничных клеток и т п., удобнее применять горизонтальную разводку. В этом случае каждая ветка системы отопления от коллектора в тепловом вводе поднимается до своего этажа, а по этажу по полу разведены распределительные трубопроводы, к которым подключены отопительные приборы (рис. 2.1,б).

13

1 – подающий трубопровод; 1А – обратный трубопровод; 2, 3, 10 – краны шаровые; 2d – кран шаровой для спуска воды из системы; 3а – клапан балансировочный; 4 – бак расширительный мембранный; 5 – насос циркуляционный; 6 – клапан обратный; 7 – автоматика безопасности котла; 8 – радиаторы отопления; 9 – регулятор температуры с термодатчиком; 11 – заглушка; 12 – кран Маевского для спуска воздуха.

Рис. 2.3 Схема системы отопления двухтрубная стояковая с нижней разводкой в децентрализованной системе теплоснабжения

Рассмотрим основные параметры, характеризующие теплоносители СО.

Вода имеет большую плотность (ρw~1000 кг/ м3 ) и высокую удельную теплоёмкость [cw=4,187 кДж/(кг×оС)], что позволяет передавать значительное количество теплоты при малых ее объемах. Энтальпию (теплосодержание) воды можно изменять в больших пределах, повышая или понижая ее температуру. Возможность изменения температуры воды в широких пределах позволяет ограничить температуру теплоотдающих поверхностей нагревательных прибо-

14

ров и теплопроводов в соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями, предъявляемыми к обслуживаемому помещению, и поддерживать равномерный температурный режим в течение всего отопительного сезона. В целях уменьшения затрат энергии скорость движения воды в системах отопления обычно ограничивают до w=1,5 м/с.

Пар, используемый в системах отопления, имеет малую плотность (ρп ~ 0,6 ÷ 1,6 кг/ м3 ), но в нём заключается большое количество теплоты, выделяющейся в результате фазового превращения при конденсации в отопительных приборах (r= 2260÷2500 кДж/кг). Перемещение пара по паропроводам осуществляется со скоростью wп=30÷80 м/с, что позволяет передавать большие количества теплоты на значительные расстояния при сравнительно малых затратах энергии. Конденсация пара происходит при постоянной температуре, соответствующей принятому давлению, что исключает возможность плавного регулирования теплоотдачи приборов и вызывает необходимость периодического выключения подачи пара, а это создает неравномерность температурного режима в отапливаемом помещении. Высокая температура пара ограничивает область его применения помещениями, к которым не предъявляются высокие санитар- но-гигиенические требования. Использование пара с температурой ниже 100° С требует поддержания в отопительных установках вакуума, что удорожает их устройство и усложняет эксплуатацию.

Воздух имеет малую плотность (ρв ~ 1,2÷1 кг/ м3 ) и низкую удельную теп-

лоёмкость [ cв=1,005 кДж/(кг×оС)], в связи с чем для передачи даже небольшого количества теплоты требуется перемещать значительные объемы воздуха; затраты энергии при этом оказываются больше, чем при транспортировании такого же количества теплоты с помощью воды или пара. Скорости движения воздуха ограничиваются 10...20 м/с, поэтому воздуховоды имеют большие сечения и занимают большие объемы, чем трубопроводы для воды или пара. Температура и энтальпия воздуха могут изменяться в широких пределах, что позволяет поддерживать в помещениях равномерный тепловой режим в течение всего отопительного периода. Обогрев помещений нагретым воздухом выгоден тогда, когда

15

допустимо полное или частичное возвращение его для повторного подогрева без устройства распределительных воздуховодов, а также при одновременном использовании установки для отопления и вентиляции помещения, когда необходимо восполнить такое же количество воздуха, какое удаляется из помещения технологическими установками.

2.2. Схемы систем отопления зданий Системы водяного отопления

Гравитационные системы водяного отопления применяют для зданий небольшой протяженности и в случае отсутствия центрального теплоснабжения. Радиус действия гравитационных систем не должен превышать по горизонтали 30 м при расстоянии от середины теплогенератора до середины нижнего отопительного прибора не менее 3 м по вертикали. В системах квартирного отопления генератор теплоты и отопительные приборы допускается устанавливать на одном уровне (рис.59).

Насосные системы отличаются от гравитационных наличием искусственного побуждения движения воды - насоса.

Приборные узлы со смещенными замыкающими участками нашли большее применение, чем проточные и проточно-регулируемые, так как в них обеспечивается компенсация удлинения труб.

Вертикальная однотрубная система водяного отопления с нижней разводкой (рис. 2.3) применяется в бесчердачных многоэтажных (три этажа и более) зданиях, имеющих технические подполья или подвальные помещения.

В П-образных стояках (которые состоят из подъемной и опускной части) вертикальной системы применяют проточные приборные узлы, узлы с замыкающими участками и проточно-регулируемые узлы.

При непарных отопительных приборах «холостой» выполняют обычно подъемную часть стояка.

Достоинством системы с П-образными стояками является и то, что ее можно включать в действие в процессе монтажа поэтажно, особенно в зимнее

16

время, при выполнении внутренних отделочных работ строящегося здания. Вертикальная однотрубная система с верхней разводкой применяется со

стояками проточными, с замыкающими участками и проточно-регулируемыми в многоэтажных зданиях, имеющих четыре и более этажей (рис. 2.5). Часто вертикальная однотрубная система с верхней разводкой применяется одноэтажных зданиях (рис. 2.4).

0,005

0,005

T2

Рис. 2.4. Схема системы квартирного водяного отопления: 1 – генератор теплоты; 2 – нагревательный прибор; 3 – расширительный бак; 4 – спускной кран.

Вертикальные однотрубные системы водяного отопления с “ опрокинутой” циркуляцией применяют в зданиях повышенной этажности (10 этажей и более). Стояки систем выполняют проточными, со смещенными замыкающими или обходными участками. Система с “ опрокинутой” циркуляцией воды по отношению к системам с верхней разводкой способствует лучшему поддержанию стабильного теплового режима во всех помещениях и установке приборов одинаковой площади по высоте здания. Однако при проектировании такой системы избегают применения колончатых стальных и чугунных радиаторов из-за увеличения их площади при движении воды в них снизу-вверх (до 12÷14 % по сравнению с площадью при движении сверху-вниз). Избегают также установку приборов с высоким гидравлическим сопротивлением в стояках с замыкающими

18

последовательно (получают горизонтальные однотрубные ветви). В таких системах сокращается по сравнению с вертикальной системой протяженность теплопроводов, особенно стояков и магистралей. Немногочисленные стояки для горизонтальных ветвей прокладывают во вспомогательных помещениях здания.

Вгоризонтальных однотрубных ветвях применяют: проточные нерегулируемые приборные узлы, регулируемые узлы с замыкающими и обводными участками.

Горизонтальная однотрубная система пригодна также для периодического отопления помещений на различных этажах.

Однотрубные системы могут быть двухпоточными с вертикальными и горизонтальными ветвями.

Вертикальные двухпоточные системы с П-образными стояками могут быть применены для отопления отдельных типов крупнопанельных жилых зданий.

Вгоризонтальной бифилярной системе используют конвекторы, бетонные радиаторы приставного типа и гладкие трубы. Стальные и чугунные радиаторы применяют только при двухрядной их установке.

Для большинства вертикальных однотрубных систем водяного отопления характерно одностороннее присоединение отопительных приборов к стоякам.

Двухтрубная система с верхней разводкой применятся преимущественно в малоэтажных зданиях (дватри этажа) во избежание значительного вертикального теплового разрегулирования.

Двухтрубная система с нижней разводкой применяется при числе этажей в зданиях не более двух-трех и в зданиях, состоящих из разноэтажных частей.

Теплопроводы вертикальных систем отопления подразделяют на магистрали, стояки и подводки. В горизонтальных системах кроме перечисленных имеются горизонтальные ветви.

Для пропуска теплоносителя используют трубы: металлические (стальные, медные, свинцовые и др.) и неметаллические (пластмассовые, металлополимерные, стеклянные и др.).

Прокладка труб в помещениях зданий может быть открытой и скрытой. В

19

основном применяют открытую прокладку труб как более простую и дешевую. Скрытая прокладка труб предусматривается в зданиях по гигиеническим или архитектурно-планировочным требованиям. При этом трубопроводы размещают в специально предусмотренных шахтах и бороздах в строительных

конструкциях.

Системы парового отопления

Если нагревать воду в открытом сосуде при атмосферном давлении, то ее температура будет непрерывно повышаться до тех пор, пока вся масса воды не прогреется и не закипит. В процессе нагревания испарение воды происходит с ее открытой поверхности, при кипении пар из воды образуется на нагреваемой поверхности и частично во всем объеме жидкости. Температура воды остается при этом постоянной (равной в рассматриваемом случае около 100 оС), несмотря на продолжающийся извне подвод теплоты к сосуду. Это явление объясняется тем, что при кипении подводимая теплота расходуется на работу по расщеплению частичек воды и образование из них пара, а также испарение.

При нагревании воды в закрытом сосуде ее температура повышается лишь до тех пор, пока вода не закипит. Выделяющийся из воды пар скапливается в верхней части сосуда над поверхностью уровня воды; его температура равна температуре кипящей воды. Такой пар называют насыщенным.

Если пар из сосуда не отводится, а подвод теплоты к нему (извне) продолжается, то давление во всем объеме сосуда будет увеличиваться. Вместе с увеличением давления станет увеличиваться и температура кипящей воды и образующегося из нее пара. Опытным путем установлено, что каждому давлению соответствуют своя температура насыщенного пара и равная ей температура кипения воды, а также свой удельный объем пара.

При атмосферном давлении (0,1 МПа) вода начинает кипеть и превращается в пар при температуре около 100° С (точнее при 99,1 ° С); при давлении 0,2 МПа − при 120 ° С; при давлении 0,5 МПа − при 151,1 ° С; при давлении 10 МПа − при 310 ° С. С ростом давления температура кипения воды и равная ей температура насыщенного пара увеличиваются. Удельный объем пара с ростом давления

20

уменьшается.

При давлении 22,5 МПа нагреваемая вода переходит в насыщенный пар мгновенно, поэтому скрытая теплота парообразования при этом давлении равна нулю. Давление пара 22,5 МПа называют критическим.

Если насыщенный пар охлаждать, то он станет конденсироваться, т. е. превратится в воду; при этом он будет отдавать свою теплоту парообразования охлаждающему телу. Указанное явление имеет место в системах парового отопления, в которые насыщенный пар поступает из котельной или паровой магистрали. Здесь он охлаждается воздухом помещения, отдает воздуху свою теплоту, за счет чего последний нагревается, а пар конденсируется.

Состояние насыщенного пара является весьма неустойчивым: даже небольшие изменения давления и температуры приводят к конденсации части пара или же, наоборот, к испарению капелек воды, имеющихся в насыщенном паре. Насыщенный пар, совершенно не содержащий капелек воды, называют сухим насыщенным; насыщенный пар с капельками воды называют влажным.

Вкачестве теплоносителя в системах парового отопления применяют насыщенный пар, температура которого соответствует определенному давлению.

Взависимости от давления пара, применяемого в качестве теплоносителя, системы парового отопления подразделяются на системы низкого , высокого давления и на вакуум-паровые системы.

Системами парового отопления низкого давления принято называть си-

стемы с давлением пара до 0,07 МПа, высокого давления − с давлением − пара больше 0,07 МПа и вакуум-паровыми − системы, в которых давление пара ниже атмосферного.

Системы парового отопления низкого и высокого давления в свою очередь подразделяются на открытые (сообщающиеся с атмосферой) и закрытые (не сообщающиеся с атмосферой) системы, на системы с непосредственным возвратом конденсата в котел и с возвратом конденсата в конденсационный бак и последующей его перекачкой в котел.