Лекция № 14, 15
Устройство, принцип действия и классификация систем водяного отопления. Область применения и технико-экономические показатели различных систем водяного отопления.
Водяное отопление благодаря ряду преимуществ перед другими системами получило в настоящее время наиболее широкое распространение. Системы водяного отопления состоят из следующих основных элементов: генератора теплоты (1) или теплообменника для получения теплоты Qот от другого источника; отопительных приборов (5) для передачи теплоты от теплоносителя воздуху и ограждающим конструкциям помещения; магистралей (4, 6) для перемещения теплоносителя между источником теплоты и отопительными приборами; расширительного сосуда (3), служащего для заданного гидростатического давления в системе отопления при разных температурах теплоносителя.
Рис. 22. Работа системы водяного отопления.
Вода, нагретая в теплогенераторе (например, котле или другом источнике тепловой энергии) 1 до температуры tГ поступает через теплопровод – главный стояк 7 в подающие магистральные теплопроводы 4 (соединительные трубы между главным стояком и подающими стояками 8). По подающим магистральным теплопроводам горячая вода поступает в подающие стояки 8 (соединительные трубы между подающими магистралями и подающими подводками к отопительным приборам). Затем по подающим подводкам (соединительным трубам между сточками и отопительными приборами) 9 горячая вода поступает в отопительные приборы 5, через стенки которых теплота передается воздуху помещения. Из отопительных приборов охлажденная вода с температурой tО по обратным подводкам 10, обратным стоякам 11 и обратным магистральным теплопроводам 6 возвращается в теплогенератор 1, где она снова подогревается до температуры tГ и далее циркуляция происходит по замкнутому кольцу.
Рис. 23.
Применение: при естественной циркуляции воды, в основном, в зданиях с числом этажей до трех включительно.
Преимущества (по сравнению с нижним расположением подающей магистрали):
1. Имеют большее циркуляционное давление;
2. Проще воздухоудаление из системы (через расширительный бак, присоединенный к верхней части главного стояка, где выделяется наибольшее количество растворенного в воде воздуха);
3. Выше теплоотдача отопительного прибора.
Рис. 24.
Преимущества (по сравнению с верхним расположением подающей магистрали):
1. меньше теплопотери за счет отсутствия теплопроводов на чердаке;
2. монтаж и пуск системы могут производиться поэтажно по мере возведения здания;
3. удобнее эксплуатация системы, так как вентили и краны на подающем и обратном стояках находятся внизу и в одном месте;
4. имеют большую гидравлическую и тепловую надежность.
Основное преимущество двухтрубных систем независимо от способа циркуляции теплоносителя – поступление воды с наивысшей температурой tГ к каждому отопительному прибору, что обеспечивает максимальную разность температур (tГ – tО) и, следовательно, минимальную площадь поверхности приборов.
Общие недостатки:
Значительный расход труб и фасонных частей, усложняется монтаж (особенно с верхней прокладкой подающей магистрали).
Рис. 25.
Преимущества:
1. Меньшая первоначальная стоимость.
2. Более простой монтаж и меньшая длина теплопроводов.
3. Более красивый внешний вид.
Если приборы находятся в одном помещении, присоединены по проточной схеме к стояку с двух сторон, то у одного из них (правый стояк) устанавливается регулировочный кран.
Применение: в многоэтажных производственных зданиях.
Рис. 26
Достоинства (преимущества):
1) Меньший расход труб, чем в вертикальных системах;
2) Возможность поэтажного включения системы и стандартность узлов;
3) Более простой монтаж по сравнению с вертикальными системами;
4) При монтаже не требуется пробивка отверстий в перекрытиях.
Общие преимущества систем с естественной циркуляцией:
1. Относительная простота устройства и эксплуатации.
2. Отсутствие насоса и потребности в электроприводе.
3. Бесшумность действия.
4. Сравнительная долговечность при правильной эксплуатации (до 30 – 40 лет) и обеспечение равномерной температуры воздуха в помещении.
Общие недостатки:
1. Малая величина естественного давления
2. Большие диаметры трубопроводов.
3. Большие первоначальные и эксплуатационные затраты.
Применение систем водяного отопления с естественной циркуляцией: обособленные гражданские здания (в частности, в сельских районах), зданиями, где недопустимы шум и вибрация, квартирным отоплением.
Рис. 27.
Системы водяного отопления с искусственной циркуляцией.
Эти системы водяного отопления принципиально отличаются от систем водяного отопления с естественной циркуляцией тем, что в них в дополнение к естественному давлению, возникающему в результате охлаждения воды в приборах и трубах, значительно большее давление создается центробежным циркуляционным насосом, который устанавливается на обратном магистральном теплопроводе у котла, а расширительный бак присоединен не к подающему, а к обратному теплопроводу около всасывающего патрубка насоса. При таком присоединении расширительного бака воздух из системы через него отводиться не может, поэтому для удаления воздуха из сети теплопроводов и отопительных приборов служат воздушные линии и воздушные краны.
Рис. 27.
Данная схема позволяет получить равную потерю давления во всех циркуляционных кольцах и равномерный прогрев всех приборов.
Недостаток (по сравнению с тупиковой): несколько большая общая длина теплопроводов и, как следствие, большая на 3 – 5% первоначальная стоимость системы.