2020-04-20
4627
| Гидростатическое давление– давление столба жидкости, находящегося над плоскостью. |
| Абсолютное давление – сумма полного и барометрического (атмосферного) давлений. |
СОДЕРЖАНИЕ ТЕМЫ
4.1. Требования, предъявляемые к системе отопления.
4.2. Классификация систем отопления.
4.3. Теплоносители.
4.1 ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К системе отопления
| Отопительная установка – установка, которая преобразует энергию топлива в тепловую и передаёт её теплоносителю. |
ОТОПИТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ проектируют и монтируют в процессе возведения здания, увязывая их элементы со строительными конструкциями и планировкой помещений. Поэтому отопление считают отраслью строительной техники. Затем отопительные установки действуют в течение всего срока службы сооружения, являясь одним из видов инженерного оборудования зданий. К отопительным установкам предъявляют следующие требования:
1 - санитарно-гигиенические: поддерживание равномерной температуры помещений как в плане, так и по высоте без заметной подвижности воздуха при ограниченной температуре поверхности нагревательных приборов
| Нагревательный прибор– устройство, которое передаёт тепло от теплоносителя воздуху помещения |
Температура поверхности нагревательных приборов ограничивается по двум причинам: возможностью получить ожёг при прикосновении и возгонкой органической пыли, находящейся в воздухе помещения, вследствие чего ухудшаются санитарно-гигиенические показатели воздуха
| СОВЕТУЕМ | Вспомнить из курса Теплотехника уравнение теплоотдачи, из которого видно, что площадь поверхности нагревательного прибора будет меньше (система будет иметь меньшую первоначальную стоимость), чем выше будет температура теплоносителя |
2 - экономические: невысокие капитальные вложения и эксплуатационные затрата, а также небольшой расход металла.
3 - архитектурно-строительные: соответствие планировке помещений, компактность, увязка со строительными конструкциями, согласование со сроками строительства зданий.
4 - производственно-монтажные: механизация изготовления деталей и узлов, минимальное число элементов, сокращение трудовых затрат и повышение производительности при монтаже.
5 - эксплуатационные: безотказность и долговечность, простота и удобство управления и ремонта, бесшумность и безопасность действия.
Каждое из указанных требований следует учитывать при выборе отопительной установки. Однако основными считаются санитарно-гигиенические и эксплуатационные требования. Установка должна обладать способностью передавать в помещение количество теплоты, изменяющееся в соответствии с теплопотерями.
Система отопления - совокупность конструктивных элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи необходимого количества тепловой энергии во все обогреваемые помещения.
Система отопления состоит из следующих основных конструктивных элементов (рис. 5.1) отопительная установка (теплообменника) I для получения тепловой энергии при сжигании топлива или от другого источника; отопительных приборов 3 для теплопередачи в помещение; теплопроводов 2 и 4 - сети труб или каналов для теплопереноса от теплообменника к отопительным приборам. Теплоперенос осуществляется теплоносителем - жидким (вода) или газообразным (пар, воздух, газ).
Рис. 4.1 Принципиальная схема системы отопления
1 — теплообменник; 2 и 4 – подающий и обратный теплопроводы, 3 — отопительный прибор
4.2 Классификация систем отопления
1. В зависимости от вида теплоносителя системы делятся на:
- водяные;
- паровые;
- воздушные
- газовые;
- электрические;
- с жидкостями, имеющими низкую температуру кипения или замерзания
| ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ | В газовых и электрических системах отопления применяются специальные нагревательные приборы, к которым подводятся газ или электрическая энергия. |
2. В зависимости от расположения источника теплоты и обогреваемого помещения:
- местные;
- центральные;
- централизованные.
В местных системах отопительная установка находится непосредственно в обогреваемом помещении. Пример - системы отопления зданий частного сектора жилой застройки.
В центральных системах отопительная установка обслуживает нескольких потребителей, находящихся в одном здании. Пример - здания с встроенными котельными.
В централизованных системах отопительная установка обслуживает несколько зданий. Пример - квартальные или районные котельные.
Преимуществами местного отопления являются: возможность индивидуального регулирования теплоотдачи системы отопления и отсутствие бесполезных потерь тепла при транспортировке теплоносителя от отопительной установки к нагревательному прибору.
| Бесполезные потери тепла при транспортировке – тепло, которое вырабатывает отопительная установка, но к потребителю не поступает вследствие потерь тепла в окружающею среду. Так как тепловая изоляция теплопроводов – не идеальная. В настоящее время эти бесполезные потери тепла нормируются в процентах от основных. Должны быть не более 7%. |
Недостатками местных систем являются:
- большая первоначальная стоимость;
- повышенная пожарная опасность;
- необходимость большого количества складов под топливо и продукты сгорания;
- большая стоимость эксплуатации;
- ухудшение экологической обстановки вследствие отсутствия очистных устройств для продуктов сгорания;
- трудность использования низкосортных видов топлива;
- ухудшение санитарного состояния помещений вследствие попадания продуктов сгорания.
Эти недостатки отсутствуют в централизованных системах отопления. В этих системах недостатками являются: бесполезные потери тепла при транспортировке теплоносителя и регулирование теплоотдачи по обезличенному потребителю
| Регулирование теплоотдачи по обезличенному потребителю – подача теплоносителя с одинаковой температурой всем потребителям без учёта их индивидуальных особенностей: ориентации по сторонам света и местных теплопоступлений. |
Эти недостатки в настоящее время устраняются использованием современных технологий: теплоизоляцией из вспененного пенополиуретана и применением автоматизированных блочных тепловых пунктов у каждого потребителя.
3 По способу отдачи тепла нагревательными приборами в помещение:
- конвективные
- конвективно-лучистые;
- лучистые.
В системах лучистого отопления нагревательные приборы отдают излучением не менее 50 % тепла.
В системах конвективно-лучистых – 50-75 %.
В конвективных – более 75 %.
Системы водяного отопления:
А) По способу циркуляции:
- с естественной циркуляцией;
-с механической циркуляцией.
В системах отопления с естественной циркуляцией (гравитационных) движение теплоносителя осуществляется за счёт естественного давления, возникающего из-за разности плотностей горячего и охлаждённого теплоносителей.
В системах с механической циркуляцией движение теплоносителя происходит вследствие напора, создаваемого насосом.
Б) По параметрам теплоносителя, поступающего в систему отопления:
- низкотемпературные TI<105°С;
- высокотемпературные ТI>105°С.
В) Водяные и паровые - по направлению движения теплоносителя в магистратах:
- тупиковые;
- с попутным движением.
В тупиковых системах теплоноситель в подающей и обратной магистралях движется навстречу друг другу.
В системах с попутным движением теплоноситель в подающей и обратной магистрали движется в одном направлении. Системы отопления с попутным движением теплоносителя по первоначальной стоимости дороже систем тупиковых, но они легче гидравлически увязываются и рекомендуются при числе стояков (нагревательных приборов) в ветви более 6.
| Гидравлическая увязка Для подачи необходимого количества теплоносителя в каждое циркуляционное кольцо (нагревательный прибор) необходимо, чтобы потери давления в параллельных кольцах были одинаковые. Это достигается путём применения трубопроводов разного диаметра. |
Г) Водяные и паровые -по схеме соединения нагревательных приборов с трубами:
- однотрубные;
- двухтрубные.
В однотрубных системах отопления теплоноситель с расчётной температурой Т1 поступает в первый по ходу движения нагревательный прибор, частично охлаждается в нём, в последующие нагревательные приборы поступает с более низкой температурой и в последнем нагревательном приборе охлаждается до расчётной температуры Т2.
В двухтрубных системах теплоноситель в каждом нагревательном приборе поступает с температурой Т1 о охлаждается до температуры Т2.
Из-за меньшего количества труб стояков и трудоёмкости монтажных работ однотрубные системы имеют преимущество.
Но, учитывая, что доля нагревательных приборов в любой системе отопления составляет минимум 60% от общей стоимости, двухтрубные системы с постоянным максимальным температурным напором нагревательных приборах имеют меньшую первоначальную стоимость. Кроме того, для регулирования теплоотдачи в настоящее время применяются автоматические терморегуляторы, которые более эффективно работают при большем перепаде температур на нагревательном приборе.
Д) По месту прокладки подающих и обратных магистралей:
- с верхней разводкой;
- с нижней разводкой;
- с смешанной разводкой.
- с опрокинутой циркуляцией;
В системах с верхней разводкой—подающая и обратная магистрали прокладываются над нагревательными приборами; с нижней разводкой – под нагревательными приборами; с смешанной разводкой—подающая- над нагревательными приборами, обратная – под нагревательными приборами.
Системы отопления с опрокинутой циркуляцией являются частным случаем систем с смешанной разводкой. У них подающая магистраль проходит под нагревательными приборами, обратная – над. Эти системы применялись в зданиях высотой более 12 этажей при использоваиии однотрубных систем с металлическими трубопроводами для унификации заготовительных и строительно-монтажных работ.
СИСТЕМЫ ПАРОВОГО ОТОПЛЕНИЯ:
А) По давлению пара после теплогенератора
- вакуум-паровые Ра<0.1 МПа;
-низкого давления Ра 0.1-0.47 МПА;
-высокого давления Ра>0.47 МПа.
| Вакуум-паровые – системы отопления, в которых абсолютное давление в трубопроводах меньше атмосферного. |
Б) По виду конденсатопровода:
| Конденсатопровод- трубопровод системы парового отопления, по которому конденсат после конденсации пара в нагревательных приборах, возвращается к теплогенератору |
- с сухим:
- с мокрым.
Сухим считается конденсатопровод у которого 50% сечения заполнено конденсатом, а 50% - воздухом.
Мокрым считается конденсатопровод у которого всё сечение заполнено конденсатом.
В) По способу возврата конденсата:
- самотёчные
- напорные
- замкнутые
- разомкнутые
| Самотёчный конденсатопровод – конденсатопровод, по которому конденсат перемещается за счёт разности гидростатических давлений начала и конца трубопровода. | |
| Напорный конденсатопровод – конденсатопровод, в котором конденсат перемещается за счёт остаточного давления после нагревательного прибора. | |
| Замкнутые системы парового отопления – системы, у которых конденсат после конденсации пара возвращается непосредственно в теплогенератор. | |
| Разомкнутые системы парового отопления – системы, у которых конденсат вначале собирается в конденсатном баке, а оттуда конденсатным насосом направляется в теплогенератор. | |
СИСТЕМЫ ВОЗДУШНОГО ОТОПЛЕНИЯ:
А) По способу перемещения воздуха:
- естественные;
- механические.
Б) По качеству подаваемого воздуха:
- прямоточные;
- с полной рециркуляцией;
- с частичной рециркуляцией.
| Прямоточная система воздушного отопления – система отопления, в которой наружный воздух подогревается в теплообменнике, поступает в помещение и выбрасывается в атмосферу. | |
| Система воздушного отопления с полной рециркуляцией – система. В которой воздух забирается в полном объёме из помещения, подогревается и поступает в помещение. | |
| Система воздушного отопления с частичнй рециркуляцией – система, в которой частоь наружного воздуха смешивается с частью внутреннего воздуха, подогревается, поступает в помещение. Откуда часть смешивается с наружным воздухом а вторая часть выбрасывается в атмосферу. |
Прямоточные системы являются наиболее энергозатратными.
Для экономии тепловой энергии применяются системы с полной и частичной рециркуляцией – повторным использованием всего и части внутреннего воздуза.
Эти системы будут рассмотрены в соответствующем разделе курса.
4.3 ТЕПЛОНОСИТЕЛИ
Теплоносителем для системы отопления может быть любая среда, обладающая хорошей способностью аккумулировать тепловую энергию и изменять теплотехнические свойства, подвижная, дешевая, не ухудшающая санитарные условия в помещении, позволяющая регулировать отпуск теплоты, в том числе автоматически. Кроме того, теплоноситель должен способствовать выполнению требований, предъявляемых к системам отопления.
Наиболее широко в системах отопления используют воду, водяной пар и воздух, поскольку эти теплоносители в наибольшей степени отвечают перечисленным требованиям. Рассмотрим основные физические свойства каждого из теплоносителей, которые оказывают влияние на конструкцию и действие системы отопления.
Таблица 4.1. Параметры основных теплоносителей.
|
Параметры
| Теплоноситель | ||
| вода | пар | воздух | |
| Температура, разность температур, С | 150-70 | 150 | 70-40 |
| Плотность, кг/м3 | 950 | 2.547 | I |
| Удельная теплоемкость, кДж/кгК | 1.187 | 2120Х | I |
| Средняя скорость движения, м/с | 0.3-2 | 40-80 | 5-20 |
| Относительное сечение труб | 1 | 1.5 | 550 |
Х Скрытая теплота фазового превращения.
Скорость теплоносителя в системе отопления ограничивается двумя факторами:
потерями давления, пропорциональными квадрату скорости и шумом, возникающем при движении.
Свойства воды: высокая теплоемкость, высокая плотность, несжимаемость, расширение при нагревании с уменьшением плотности, повышение температуры кипения при повышении давления, выделение абсорбируемых газов при повышении температуры и понижении давления.
| Абсорбируемые газы – растворённые в воде газы. Растворимость увеличивается с понижением температуры и повышением давления. |
Свойства пара: малая плотность, высокая подвижность, высокая энтальпия за счет скрытой теплоты фазового превращения (табл. 4.1), повышение температуры и плотности с возрастанием давления.
| Энтальпия - Количество теплоты. Содержащиеся в единице вещества. | ||
| Теплота фазового превращения – количество теплоты, выделяющееся при конденсации водяного пара. | ||
Свойства воздуха: низкая теплоемкость и плотность, высокая подвижность, уменьшение плотности при нагревании.
Краткая характеристика параметров теплоносителей для системы отопления приведена в табл. 4.1.
КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛА, ОТДАВАЕМОЕ 1м3 в системе отопления при средних параметрах:
ВОДА – 431917 кДж/M3
ВОДЯНОЙ ПАР - 5300 кДж/м3
ВОЗДУХ - 76,6 кДж/м3
САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ:
ВОДА - хорошо поддаётся качественному регулированию, температура поверхности нагревательных приборов ниже чем при паре.
| Качественное регулирование – регулирование теплоотдачи системы отопления за счёт изменения температур теплоносителя. |
ВОДЯНОЙ ПАР - высокая температура поверхности нагревательных приборов, очень плохо поддаётся качественному регулированию.
ВОЗДУХ – хорошо поддаётся качественному регулированию, вследствие малой теплоёмкости, менее инерционен, устойчив к колебаниям температуры наружного воздуха.
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ:
ВОДА – большие затраты энергии на перемещение, при допустимых скоростях перемещается бесшумно.
ВОДЯНОЙ ПАР – шум при перемещении, маленький срок службы трубопроводов, арматуры и нагревательных приборов.
ВОЗДУХ – перемещается бесшумно.
На основании анализа всех показателей можно сделать вывод: ВОДА является наиболее широко применяемым теплоносителем.
Параметры теплоносителя – воды в системе отопления зависят от назначения помещения. Чем ниже температура теплоносителя, тем выше степень комфортности. Но значительно возрастают первоначальные затраты на систему отопления.
Для систем, работающих периодически и при существовании опасности замерзания теплоносителя, необходимо применять воду с примесями, снижающими температуру кристаллизации. При использовании примесей, например гликолевых, необходимо учитывать влияние водогликолевой смеси на гидравлическую и тепловую устойчивость.
| Гидравлическая и тепловая устойчивость – способность системы отопления изменять расход теплоносителя в циркуляционных кольцах и теплоотдачу нагревательных приборов пропорционально изменению температуры наружного воздуха. |
При их использовании уменьшается теплопроизводительность теплогенераторов и теплоотдача нагревательных приборов, возрастают потери давления и увеличивается коэффициент объёмного расширения при нагревании.
Применение незамерзающих жидкостей следует согласовывать с производителями на взаимозаменяемость с запорно-регулирующей арматурой, полимерными трубами, разъёмными фитингами и т.п.
ЛЕКЦИЯ 5
Материал и размещение теплопроводов.
5.1. Классификация и материал теплопроводов.
5.2. Размещение теплопроводов в здании
5.3. Присоединение теплопроводов к отопительным приборам
5.4. Размещение запорно-регулирующей арматуры
5.5. Удаление воздуха из системы отопления
5.1. Классификация и материал теплопроводов
Трубы систем центрального водяного и парового отопления предназначены для подачи в приборы и отвода из них необходимого количества теплоносителя; поэтому их называют теплопроводами. Теплопроводы вертикальных систем отопления подразделяют на магистрали, стояки и подводки (рис. 5.1). Теплопроводы горизонтальных систем, кроме магистралей, стояков и подводок, имеют горизонтальные ветви (рис. 5.2).
Рис. 5.1. Теплопроводы вертикальных систем центрального отопления с верхней разводкой (а), с нижней разводкой (б), с «опрокинутой» циркуляцией воды (в)
 |
1 и 2 — подающие (Т1) и обратные (Т2) магистрали; 3 и 4 - подающие и обратные стояки; 5 и 6 -— подающие и обратные подводки, 7 - отопительные приборы (стрелками показано направление движения теплоносителя)
Рис. 5.2.Теплопроводы горизонтальных систем водяного отопления с нижней (а) и верхней разводкой (б)
I и 2 — подающие (Т1) и обратные (Т2) магистрали; 3 и 4 - подающие и обратные стояки; 5 и 6 - подающие и обратные подводки, 7 - отопительные приборы; 8 - однотрубные ветви; 9 - бифилярные ветви (стрелками показано направление движения теплоносителя)
Движение теплоносителя в подающих (разводящих) и обратных (сборных) магистралях может совпадать по направлению или быть встречным. В зависимости от этого системы отопления называют системамис тупиковым (встречным) и попутным движением воды в магистралях. На рис. 5.1, а и 5.2, а стрелками на линиях, изображающих магистрали (линии с индексом Т1 — подающие, с индексом Т2 — обратные магистрали), показано попутное движение теплоносителя: теплоноситель в подающей и обратной магистралях каждой системы движется в одном направлении. На рис. 5.1, б, в и 5.2, б показано тупиковое движение теплоносителя: теплоноситель в подающей магистрали течет в одном, а в обратной — в противоположном направлении
В зависимости от места прокладки магистралей различают системы с верхней разводкой (см. рис. 5.1, а и 5.2, б), когда подающая (разводящая теплоноситель) магистраль (Т1) расположена выше отопительных приборов; с нижней разводкой (см. рис. 5.1, б и 5.2, а), когда и подающая (Т1), и обратная (Т2) магистрали проложены ниже приборов. При водяном отоплении бывают еще системы с «опрокинутой» циркуляцией воды (см. рис. 5.1, в), когда подающая магистраль (Т1) находится ниже, а обратная (Т2) выше приборов.
Для пропуска теплоносителя используют трубы: металлические (стальные, медные, свинцовые и др.) и неметаллические (пластмассовые, стеклянные и др.).
Из металлических труб наиболее часто используют стальные шовные (сварные) и редко стальные бесшовные (цельнотянутые) трубы. Стальные трубы изготовляют из мягкой углеродистой стали, что облегчает выполнение изгибов, резьбы на трубах и различных монтажных операций. Стоимость бесшовных труб выше, чем сварных, но они более надежны в эксплуатации и их рекомендуется использовать в местах, не доступных для ремонта.
Широкое применение стальных труб в системах центрального отопления объясняется их прочностью, простотой сварных соединений, близким соответствием коэффициента линейного расширения коэффициенту расширения бетона, что важно при заделке труб в бетон (например, в бетонных панельных радиаторах). Перспективно применение гибких стальных труб с защитной пластмассовой оболочкой.
Медные трубы отличаются долговечностью, но они менее прочны и дороже стальных. Свинцовые и чугунные трубы встречаются в системах отопления, смонтированных в начале XX в.
Термостойкие пластмассовые трубы обладают пониженным коэффициентом трения, вследствие чего снижается их гидравлическое сопротивление, они не зарастают и не подвержены коррозии. Гибкость пластмассовых труб, простота их обработки значительно облегчают монтаж, пониженная теплопроводность уменьшает теплопотери через их стенки. Внедрение пластмассовых труб в отопительную технику ограничивается повышенной стоимостью термостойких их видов, которые не размягчаются или не изменяют свою структуру (не «стареют») при длительном взаимодействии с теплоносителем.
В системах отопления используют неоцинкованные (черные) стальные сварные водогазопроводные трубы (ГОСТ 3262—75*) Dy=10—50 мм трех типов: легкие, обыкновенные и усиленные (в зависимости от толщины стенки). Усиленные толстостенные трубы применяют редко — в уникальных долговременных сооружениях при скрытой прокладке. Легкие тонкостенные трубы предназначены под сварку или накатку резьбы для их соединения при открытой прокладке в системах водяного отопления. Обыкновенные трубы используют при скрытой прокладке и в системах парового отопления.
Размер водогазопроводной трубы обозначается цифрой условного диаметра в мм (например, Dy=20). Водогазопро-водная труба Dy20 имеет наружный диаметр 26,8мм, а ее внутренний диаметр изменяется в зависимости от толщины стенки от 20,4 (усиленная труба) до 21,8мм (легкая труба). Изменение внутреннего диаметра влияет на площадь поперечного сечения «канала» для протекания теплоносителя. Поэтому одно и то же количество теплоносителя будет двигаться в трубе одного и того же условного диаметра с различной скоростью: большей — в усиленной и меньшей—в легкой трубе.
Стальные электросварные трубы (ГОСТ 10704—76*) выпускают со стенками различной толщины. Поэтому в условном обозначении выбранной трубы указывают наружный диаметр и толщину стенки (если выбрана труба 76 Х х2,8 мм, то это означает, что она имеет наружный диаметр 76мм, толщину стенки 2,8мм и, следовательно, внутренний диаметр 70,4мм). При этом стенку принимают наименьшей толщины (по сортаменту труб, выпускаемых заводами). Например, используют трубы Dy20 со стенкой толщиной 2,0мм (легкая водогазопроводная труба Dy20 имеет стенку толщиной 2,5мм).
Стальные трубы, применяемые в системах центрального отопления, выдерживают, как правило, большее гидростатическое давление (не менее 1 МПа), чем отопительные приборы и арматура. Поэтому предельно допустимое гидростатическое давление в системе водяного отопления устанавливают по рабочему давлению, на которое рассчитаны не трубы, а другой менее прочный элемент (например, отопительные приборы).
Соединение теплопроводов между собой, с отопительными приборами и арматурой может быть неразборным — сварным и резьбовым — и разборным (для ремонта отдельных частей) — резьбовым и болтовым. Резьбовое разборное соединение предусматривают в основном у отопительных приборов и арматуры для их демонтажа в случае необходимости. Фланцевая арматура крупного размера и чугунные ребристые трубы соединяются болтами с контрфланцами, привариваемыми к концам стальных труб.
Таблица 5.1 Геометрические характеристики труб
| Характеристика
| Материал | ||||
| Полипро- пилен | Поли- Этилен | Поливи- нилхлорид | Сталь | Медь | |
| Внешний диаметр, Мм | 50 | 50 | 50 | 48,0 | 42,0 |
| Внутренний Диаметр, мм | 33,4 | 36,2 | 42,6 | 42,0 | 39,0 |
| Толщина стенки, мм | 8,3 | 6,9 | 3,7 | 3,0 | 1,5 |
| Площадь живого Сечения трубы, мм² | 876 | 1029 | 1425 | 1385 | 1194 |
Шероховатость стенок трубы зависит от материала изготовления; характера механической обработки внутренней поверхности; времени эксплуатации и т.п. Ориентировочные значения коэффициента эквивалентной шероховатости kэ мм, для труб:
Новых цельнотянутых……………………………………………..0,03….0,05
Новых сварных стальных…………………………………………0,03….0,10
Старых сварных стальных………………………………………..0,15….0,50
Оцинкованных стальных…………………………………………0,10….0,20
Медных…………………………………………………………….0,01
Полипропиленовых……………………………………………….0,007
Полиэтиленовых…………………………………………………..0,005
Полихлорвиниловых………………………………………………0,001
Характеристики труб принимают по данным производителей. Ориентировочные их значения приведены в табл. 5.2
Табл. 5.2 Характеристики труб
| Характеристика | Материал труб | ||||||
| Сталь | медь | РР | РВ | PVC | CPVC | PEX | |
| Плотность, г/см³ | 7,850 | 8,930 | 0,950 | 0,925 | 1,410 | 1,570 | 0,940 |
| Коэффициент теплопроводности Вт/(м К) | 58,2 | 320.. 325 | 0,18.. 0,24 | 0,22 | 0,14.. 0,22 | 0,14.. 0,16 | 0,43.. 0,48 |
| Коэффициент ли- нейного расшире- ния, мм/ (м К) | 0,011 | 0,018 | 0,09.. 0,15 | 0,13 | 0,07 | 0,06.. 0,07 | 0,18 |
5.2. Размещение теплопроводов в здании
Прокладка труб в помещениях может быть открытой и скрытой. В основном применяютоткрытую прокладку как более простую и дешевую. Поверхность труб нагрета, и теплоотдачу труб принимают в расчет при определении площади отопительных приборов.
По технологическим, гигиеническим или архитектурно-планировочным требованиям прокладка труб может быть скрытой: магистрали переносят в технические помещения (подвальные, чердачные и т. п.), стояки и подводки к отопительным приборам размещают в специально предусмотренных шахтах и бороздах (штробах) в строительных конструкциях или встраивают (замоноличивают) в них. При этом в местах расположения разборных соединений и арматуры устраивают лючки.
При прокладке теплопроводов учитывают предстоящее изменение длины труб в процессе эксплуатации системы отопления. Эксплуатация проходит при изменяющейся температуре теплоносителя (выше 35 °С) и трубы удлиняются по сравнению с монтажной их длиной в большей или меньшей стегни.
Температурное удлинение нагреваемой трубы — приращение ее длины ∆l, м, определяется по формуле
∆l=a(tт-tн) l, (5.1)
где о — коэффициент линейного расширения материала трубы (для мягкой стали при температуре до 150 °С близок к 1,2-Ю-6); ^ — температура теплопровода, близкая к температуре теплоносителя, CC (при расчетах учитывают наивысшую температуру); <g—температура окружающего воздуха в период производства монтажных работ, °С; / — длина теплопровода, м.
Установлено, что 1м подающей стальной трубы предельно удлиняется при низкотемпературной воде приблизительно на 1мм, обратной трубы — на 0,8мм, а при высокотемпературной воде удлинение каждого метра трубы доходит до 1,75мм.
Таким образом, при размещении теплопроводов, особенно при перемещении по ним высокотемпературного теплоносителя, необходимо предусматривать компенсацию усилий, возникающих при удлинении подводок, стояков и магистралей.
Размещение подводки — соединительной трубы между стояком или горизонтальной ветвью и прибором — зависит от вида отопительного прибора и положения труб в системе отопления.
Для большинства приборов подающую подводку, по которой подается горячая вода или пар, и обратную подводку, по которой охлажденная вода или конденсат отводятся из приборов, прокладывают горизонтально (при длине до 500мм) или с некоторым уклоном (5—10 мм на всю длину). Эти подводки в зависимости от положения продольной оси прибора по отношению к оси труб могут быть прямыми и с отступом, называемым «уткой». Предпочтение отдают прямой прокладке подводок, так как утки осложняют заготовку и монтаж труб, увеличивают гидравлическое сопротивление подводок.
Для унификации деталей подводок и стояков, как известно, используют односторонние горизонтальные подводки постоянной длины (например, 370мм) независимо от ширины простенка в здании. При этом стояк однотрубной системы размещают на расстоянии 150мм от откоса оконного проема, а не по оси простенка как при двусторонних подводках. Особенно широко применяют унифицированные приборные узлы в жилых домах, гостиницах, общежитиях, во вспомогательных зданиях предприятий, где приборы для уменьшения длины подводок допустимо смещать от вертикальной оси оконных проемов по направлению к стояку (рис. 5.3).
 |
Рис. 5.3. Этажестояки вертикальной однотрубной системы водяного отопления с трехходовыми кранами у приборов
а - с приоконным размещением стояка и радиатором (вертикальные оси окна и радиатора совпадают); б - с замоноличенным стояком и конвектором (конвектор смещен к стояку от вертикальной оси окна); l – приоконный стояк; 2 — радиатор; 3 - замоноличенный стояк; 4 — конвектор
Для некоторых отопительных приборов (например, конвекторов напольного типа) подводки могут прокладываться снизу вверх с изгибом.
Компенсацию удлинения труб в горизонтальных ветвях однотрубных систем предусматривают путем изгиба подводок (добавления уток) с тем, чтобы напряжение на изгиб в отводах труб не превышало 80 МПа; в ветвях между каждыми пятью-шестью приборами вставляют П-образные компенсаторы, которые рационально размещать в местах пересечения разводящей трубой внутренних стен и перегородок помещений.
В вертикальных системах отопления подводки к приборам в большинстве случаев выполняют напрямую, однако в высоких зданиях делают специальный изгиб подводок к приборам для обеспечения беспрепятственного перемещения труб стояка при удлинении.
Размещение стояков — соединительных труб между магистралями и подводками — зависит от положения магистралей и размещения подводок к отопительным приборам. Обязательным является обособление стояков для отопления лестничных клеток, а также расположение стояков в наружных углах помещений. При размещении остальных стояков исходят из необходимости сокращать их число, длину и диаметр труб для экономии металла.
Кроме того, конструкция стояков должна способствовать унификации деталей для индустриализации процесса заготовки и уменьшения трудоемкости монтажа системы отопления.
Задача размещения стояков неотделима от выбора вида системы отопления для конкретного здания. В общем однотрубные системы при выполнении перечисленных рекомендаций имеют преимущество перед двухтрубными.
Стояки, как и отопительные приборы, располагают преимущественно у наружных стен открыто (на расстоянии 35мм от поверхности стен до оси труб D у £ 32мм) либо скрыто в бороздах стен или массиве стен и перегородок (см. рис. 5.3, б). При скрытой прокладке теплопроводов в наружных стенах теплопотери больше, чем при открытой прокладке, поэтому обычно принимаются меры для уменьшения теплопотерь.
Двухтрубные стояки размещают на расстоянии 80мм между осями труб, причем подающие стояки располагаютсправа (при взгляде из помещения). В местах пересечения стояков и подводок огибающие скобы устраивают на стояках (а не на подводках), причем изгиб обращают в сторону помещения.
Компенсация удлинения стояков в малоэтажных зданиях обеспечивается естественными их изгибами в местах присоединения к подающим магистралям (рис. 5.4, а). В более высоких 4—7-этажных зданиях однотрубные стояки изгибают не только в местах присоединения к подающей, но и к обратной магистрали (рис. 5.4, б, г).
В зданиях, имеющих более семи этажей, таких изгибов труб недостаточно и для компенсации удлинения средней части стояков применяют дополнительные изгибы труб с относом отопительных приборов от оси стояка (рис. 5.4, б). Иногда используют П-образные компенсаторы, и тогда трубы между компенсаторами в отдельных точках закрепляют — устанавливают неподвижные опоры. Для компенсации удлинения каждого этажестояка в однотрубных системах используют изгибы труб с «плечом» при низкотемпературной воде не менее 200мм (см. рис. 5.3, а).
В местах пересечения междуэтажных перекрытий трубы заключают в гильзы для обеспечения свободного их движения.
Размещение магистрали — соединительной трубы между местным тепловым пунктом и стояками — зависит от назначения и ширины здания, вида принятой системы отопления.
 |
Рис. 5.4. Схемы присоединения стояков к магистралям систем водяного отопления двух-трехэтажных (а), четырех-семиэтажных при верхней разводке (б)и нижнейразводке (а), восьмиэтажных и более высоких (в) зданий
1 — спускной кран (внизу — со штуцером); 2 — запорный кран; 3 — запорный вентиль
В производственных зданиях магистрали целесообразно прокладывать в пределах рабочих помещений (если этому не препятствует технология производства) — по стенам, колоннам под потолком, в средней зоне или у пола. В необходимых по технологии и конструкции здания случаях магистрали выносят в технические этажи и подпольные каналы.
В малоэтажных производственных зданиях рационально применять горизонтальную однотрубную систему водяного отопления (обычную или бифилярную), когда в одной ветви совмещаются функции не только подводки и стояка, но и магистрали.
В гражданских зданиях шириной до 9м магистрали можно прокладывать вдоль их продольной оси (если не предусматривается пофасадное регулирование работы системы): одна магистраль для стояков у противоположных сторон узкого здания не вызывает перерасхода труб при соединении ее с каждым стояком (рис. 5.5, а). Так же размещают магистрали при стояках, находящихся у внутренних стен здания. В гражданских зданиях шириной более 9м рационально использовать две разводящие магистрали — вдоль каждой фасадной стены. При этом не только сокращается протяженность труб, но и становится возможным эксплуатационное регулирование теплоподачи отдельно для каждой стороны здания — пофасадное регулирование (рис. 5.5, б).
Магистрали систем отопления гражданских зданий и вспомогательных зданий промышленных предприятий размещают, как правило, в чердачных и технических помещениях. В чердачных помещениях магистрали подвешивают на расстоянии 1—1,5 м от наружных стен (рис. 5.5, б, в) для удобства монтажа и ремонта, а также для обеспечения при изгибе стояков естественной компенсации их удлинения. В подвальных помещениях, в технических этажах и подпольях, а также рабочих помещениях магистрали для экономии места укрепляют на стенах (см. рис. 5.5). В северной строительно-климатической зоне прокладка магистралей в чердачных помещениях и проветриваемых подпольях зданий не допускается.
Рис. 5.5. Размещение магистралей систем отопления в чердачных (слева), подвальных и технических (справа) помещениях зданий шириной 9м (а), шириной более 9м при тупиковом (б) и попутном (в) движении теплоносителя в трубах
При проектировании систем отопления многоэтажных жилых домов (девять этажей и более), состоящих из одинаковых повторяющихся секций, применяют посекционную разводку магистралей с тупиковым движением в них теплоносителя. В рядовых и торцевых секциях создают самостоятельные системы отопления, что обеспечивает унификацию трубных заготовок не только стояков, но и магистралей. Это особенно важно для индустриализации заготовительных работ и упрощает повторное проектирование при массовом блок-секционном строительстве зданий. Однако при этом увеличиваются число тепловых пунктов и длина транзитных магистралей, затрудняется пофасадное регулирование. От слишком мелкого деления систем отказываются при автоматизации их работы.
В гражданских зданиях повышенной этажности (особенно в высотных) магистрали систем отопления размещают вместе с инженерным оборудованием других видов на специальных технических этажах.
При размещении магистралей требуется обеспечивать свободный доступ к ним для осмотра, ремонта и замены в процессе эксплуатации систем отопления, а также компенсацию температурных деформаций.
В системах водяного отопления уклон горизонтальных магистралей необходим для отвода в процессе эксплуатации скоплений воздуха (в верхней части систем), а также для самотечного спуска воды из труб (в нижней их части).
Строго горизонтальная прокладка магистралейDy>50 мм, как и ветвей горизонтальных систем, допустима при скорости движения воды более 0,25 м/с (для уноса скоплений воздуха).
Магистрали верхней разводки рекомендуется монтировать с уклоном против направления движения воды (рис. 5.6, б) для того, чтобы использовать подъемную силу совместно с силой течения воды для удаления воздуха. В гравитационных системах допускается прокладка магистралей с уклоном по движению воды (рис. 5.6, б). Подобная прокладка в насосных системах возможна только при значительном уклоне труб, когда подъемная сила, действующая на пузырьки воздуха, будет преобладать над силой сопротивления всплыванию.
Нижние магистрали всегда прокладывают с уклоном в сторону теплового пункта здания, где при опорожнении системы вода спускается в канализацию. При этом, если магистралей две (подающая и обратная), то рационально для удобства крепления при монтаже придавать им уклон в одном и том же направлении.
В системах парового отопления уклон горизонтальных магистралей необходим для самотечного удаления конденсата как при эксплуатации, так и при опорожнении систем.
Паропроводы рекомендуется прокладывать с уклоном по направлению движения пара для обеспечения самотечного движения попутного конденсата, образующегося вследствие теплопотерь через стенки труб (рис. 5.6, г). Встречное движение пара и конденсата в одной и той же трубе сопровождается шумом и гидравлическими ударами. Поэтому уклон паропроводов против направления движения пара (рис. 5.6, в) нежелателен и допустим в исключительных случаях.
Самотечные конденсатопроводы, естественно, имеют уклон в сторону стока конденсата. Напорным конденсатопроводам уклон придается в произвольном направлении лишь для спуска конденсата при опорожнении труб.
Рекомендуемый нормальный уклон магистралей: водяных в насосных системах, паровых и напорных конденсатных 0,003 (3мм на 1м длины труб), хотя в необходимом случае уклон может быть уменьшен до 0,002. Минимальный уклон водяных подающих магистралей гравитационных систем, самотечных конденсатных магистралей 0,005, паропроводов, имеющих уклон против движения пара, 0,006, водяных магистралей верхней разводки насосных систем с уклоном по движению воды 0,01 (10 мм/м).
 |
Рис 5.6. Направление движения теплоносителя и уклон труб в системах отопления
а и б — рекомендуемые и допустимые для водяных магистралей верхней разводки г и в — рекомендуемые и допустимые для паропроводов
5.3. Присоединение теплопроводов к отопительным приборам
Присоединение теплопроводов к отопительным приборам может быть с одной стороны (одностороннее) и с противоположных сторон приборов (разностороннее). При разностороннем присоединении возрастает коэффициент теплопередачи приборов. Однако конструктивно рациональнее устраивать одностороннее присоединение и его в первую очередь применяют на практике.
Рис. 5.7. Одностороннее присоединение труб к отопительным приборам вертикальных систем отопления однотрубных (а—в), двухтрубных (г)
1 - отопительные приборы, 2 — однотрубные стояки 3 — осевой замыкающий участок 4 — осевой обходной участок, 5 и 6 — подающая и обратная трубы двух трубного стояка, 7 — смещенный обходной участок 8 — смещенный замыкающий участок
На рис. 5.7 изображены основные приборные узлы трех типов, применяемые в вертикальных однотрубных системах водяного отопления, и приборный узел, используемый в двухтрубных системах водяного и парового отопления. Все приборные узлы показаны с односторонним присоединением теплопроводов к приборам.
В приборном узле первого типа (рис. 5.7, а), называемом проточным (поэтому и стояк с такими узлами называют проточным), отсутствует кран для регулирования расхода теплоносителя. Проточные приборные узлы, наиболее простые по конструкции, устраивают не только в случае, когда не требуется индивидуальное регулирование теплоотдачи приборов, но и при применении конвекторов с кожухом типа К.Н, имеющих воздушные клапаны для такого регулирования. Проточные приборные узлы характеризуются тем, что расход теплоносителя в каждом приборе стояка равен его расходу в стояке в целом.
В приборных узлах второго типа (рис. 5 7, б), называемых узлами с замыкающими участками, на подводках со стороны входа теплоносителя помещаются проходные регулирующие краны (КРП). В таких узлах часть общего расхода теплоносителя в стояке минует приборы: вода постоянно протекает через замыкающие участки. Замыкающие участки могут располагаться по оси стояка, и тогда они именуются осевыми (см. на рис. 5.7, б сверху), а также смещение по отношению к оси стояка, называясь смещенными (см. на рис. 5.7, б внизу). Для приборных узлов с замыкающими участками характерно, что расход теплоносителя в приборах всегда меньше общего расхода теплоносителя в стояках, а расход теплоносителя в замыкающих участках может возрастать до максимального по мере закрывания (при регулировании) крана КРП.
Приборные узлы третьего типа (рис. 5.7, б) с трехходовыми регулирующими кранами (КРТ) и обходными участками (также осевыми или смещенными) носят название проточно- регулируемых. Их особенностью является обеспечение полного протекания теплоносителя из стояка в каждый отопительный прибор (как в проточных узлах). В этих — расчетных — условиях обходные участки полностью перекрываются кранами КРТ. Вместе с тем в процессе эксплуатации можно уменьшать расход теплоносителя в каждом отдельном отопительном приборе (как в узлах с замыкающими участками), перепуская теплоноситель через обходной участок при помощи крана КРТ (вплоть до полного отключения прибора).
Таким образом, в проточно-регулируемых узлах сочетаются достоинства узлов двух других типов — и проточного, и с замыкающим участком.
Приборные узлы с односторонним присоединением труб применяют как в вертикальных, так и горизонтальных однотрубных системах водяного отопления. В горизонтальных однотрубных ветвях чаще используют проточные узлы и узлы с замыкающими участками и кранами КРП.
В двухтрубных стояках систем водяного и парового отопления каждый отопительный прибор присоединяют отдельно к подающей и обратной трубам (рис. 5.7, г). По подающей трубе подводится горячая вода или пар, по обратной — отводится охлажденная вода или конденсат от приборов.
В приборных узлах двухтрубных стояков для регулирования количества теплоносителя используют при водяном отоплении краны двойной регулировки (КРД), а при паровом отоплении — вместо кранов КРД паровые вентили.
 |
Рис. 5.8. Унифицированное присоединение труб к отопительным приборам вертикальных систем отопления однотрубных (а и б), двухтрубных (в) и в «сцепке» двух приборов (г)
1 — смещенный обходной участок; 2 — кран КРТ; 3 — смещенный замыкающий участок: 4 — кран КРП, 5 — кран КРД
Рис. 5.9. Разностороннее присоединение труб к отопительным приборам при движении теплоносителя в приборах сверху вниз
а и б — в обратную магистраль под прибором и над прибором; в — в секционном радиаторе значительной длины г — в «сцепке» трех приборов. 1 — патрубок с пробкой; 2 — кран КРД
При вертикальных однотрубных стояках с односторонним присоединением труб к приборам можно принять единую длину подводок (рис. 5.8, а, б) и короткие подводки (l<500мм) выполнять горизонтальными (без уклона). Эта так называемая унификация приборного узла со смещенным от оси стояка обходным участком и краном КРТ (рис. 5.8, а) или также со смещенным замыкающим участком и краном КРП (рис. 5.8, б) способствует организации потока при заготовке и сборке его деталей на заводах, что повышает производительность труда.
 |
Рис. 5.10. Присоединение труб к отопительным приборам систем водяного отопления
а — к горизонтальной однотрубной ветви; б и в — к верхним приборам в стояках с нижним расположением магистралей соответственно двухтрубном и однотрубном; г и д — при деаэрированной воде соответственно в однотрубном стояке (верхние приборы) и горизонтальной однотрубной ветви, 1 — осевой замыкающий участок, 2 — кран КРП; 3 — воздушный кран, 4 — кран КРД, 5 — кран КРТ, 6 — смещенный обходной участок, 7 — редуцирующая вставка
При двухтрубных стояках рациональна длина подводок к приборам, не превышающая 1,25м (рис. 5.8, б). При большем расстоянии от стояка до приборов в обычных случаях целесообразно устанавливать дополнительный стояк. Уклоны подающей и обратной подводок к приборам предусматривают в сторону движения теплоносителя (см. рис. 5.8, б); их принимают равными 5—10 мм на всю длину подводки.
При одностороннем присоединении труб не рекомендуется чрезмерно укрупнять чугунные радиаторы — группировать более 25 секций (15 в системах с естественным движением воды) в один прибор, а также соединять на «сцепке» (рис. 5.8, г) более двух радиаторов.
Разностороннее присоединение труб к прибору применяют в тех частных случаях, когда горизонтальная обратная магистраль или конденсатопровод системы находится непосредственно под прибором (рис. 5.9, а) или когда прибор устанавливают ниже магистралей (рис. 5.9, б), а также при вынужденной установке крупного прибора (рис. 5.9, г) или соединении нескольких (более двух) приборов на «сцепке» (рис. 5.9, г).
Соединение отопительных приборов на «сцепке» делают в пределах одного помещения или в том случае, когда последующий прибор предназначают для нерегулируемого отопления второстепенного помещения (коридора, уборной и т. п.). «Сцепку» приборов применяют также в ветвях горизонтальной однотрубной системы.
Движение теплоносителя воды в приборах однотрубных стояков возможно сверху вниз и снизу вверх, причем в последнем случае замыкающие участки смещают, как правило, от оси стояков (см. рис. 5.8, б) для увеличения количества воды, протекающей через приборы. Кроме того, при смещенных замыкающих или обходных (см. рис. 5.8, а) участках удлинение нагревающихся труб воспринимается изогнутыми участками однотрубных стояков в пределах каждого этажа без применения специальных компенсаторов.
В приборах двухтрубных стояков чаще всего предусматривают движение теплоносителя по схеме сверху—вниз (см. рис. 5.8, б).
Присоединение труб к прибору, создающее движение воды в нем по схеме снизу—вниз, характерно для горизонтальной однотрубной системы (рис. 5.10, а). Так же присоединяют верхние приборы вертикальных систем отопления с нижним расположением обеих магистралей. Если в двухтрубных стояках с местным удалением воздуха из приборов (рис. 5.10, б) так поступают почти всегда, то в однотрубных стояках (рис. 5.10, б) — только при местных котельных (при наполнении и подпитке системы холодной водой из водопровода, содержащей значительное количество растворенного воздуха). При использовании деаэрированной воды в горизонтальной однотрубной системе возможно применение схемы движения воды в приборах сверху—вниз и «обвязки» приборов с замыкающим участком постоянной длины, включающим диафрагму (рис. 5.10, д),—так называемой редуцирующей вставкой.
Применение высокотемпературной воды не отражается на схеме присоединения труб к приборам, но влияет на вид запорно-регулирующей арматуры и материала, уплотняющего места соединения арматуры и приборов с трубами.
Уже известно, что направление и скорость движения теплоносителя воды в вертикальном отопительном приборе отражаются на его теплопередаче. Еще раз отметим теплотехнически целесообразные схемы движения теплоносителя воды: сверху—вниз в радиаторах однотрубных и двухтрубных систем, наряду с этим — движение снизу—вниз в секционных радиаторах однотрубных систем при значительном расходе воды. Направление движения воды в приборе снизу—вверх характеризуется наименьшей теплопередачей.
5.4. Размещение запорно-регулирующей арматуры
Ручную запорно-регулирующую арматуру систем центрального отопления подразделяют на муфтовую и фланцевую.
Муфтовую арматуру (с внутренней резьбой на концах для соединения с трубами) устанавливают на трубах малого диаметра (Dy £40мм), фланцевую арматуру (с фланцами на концах) — на трубах большого диаметра (при Dy>50мм).
Арматура на подводках к приборам систем водяного отопления различна: при двухтрубных стояках применяют краны, обладающие повышенным гидравлическим сопротивлением, при однотрубных стояках — пониженным сопротивлением протеканию теплоносителя. В первом случае повышение гидравлического сопротивления кранов делается для равномерности распределения теплоносителя воды по отопительным приборам. Во втором понижение сопротивления способствует затеканию в приборы большего количества воды, что повышает среднюю температуру теплоносителя в них и, следовательно, обеспечивает уменьшение их площади.
Регулирующую арматуру на подводках к приборам устанавливают не всегда. Ее не применяют во вспомогательных помещениях и в лестничных клетках зданий, близ ворот и загрузочных проемов, люков и прочих мест, опасных в отношении замерзания воды в трубах и приборах. Арматура у приборов для эксплуатационного регулирования не нужна, если предусмотрено регулирование температуры подаваемого в помещения вентиляционного воздуха.
В настоящее время выпускаются краны двойной регулировки типа КРДШ (рис. 5.11) двух размеров (Dy=15 и 20). Они рассчитаны на условное давление 1 МПа и температуру регулируемой среды (воды) до 150 °С. Коэффициент местного сопротивления этих кранов от 5 до 14. Краны имеют поворотную на 90° втулку для монтажной регулировки (путем частичного изменения площади проходного отверстия) и шибер, вертикальное перемещение которого по пазу во втулке обеспечивает по мере надобности эксплуатационную (потребительскую) регулировку.
Применявшиеся краны повышенного гидравлического сопротивления типа «Термис» (рис. 5.12) с восемью возможными положениями клапана для монтажной регулировки не имеют недостатков кранов с полой пробкой. Возрастание величины дросселирования у них пропорционально степени закрытия отверстия для протекания воды; эти краны вентильного типа долго сохраняют работоспособность.
На подводках к приборам систем парового отопления во избежание «прикипания» пробки краны заменяют вентилями с золотником без уплотнительного кольца, хотя гидравлическое сопротивление и шумовая характеристика их значительно превышают показатели кранов.
Арматура на стояках предназначена для полного отключения отдельных стояков, если требуется проводить ремонтные и другие работы во время отопительного сезона. Арматуру для тех же целей помещают в начале и конце каждой ветви горизонтальных систем отопления.
Арматуру на стояках малоэтажных (1—3 этажа) зданий устанавливать нецелесообразно. Здесь проще предусматривать возможность отключения арматурой сравнительно небольшой части системы отопления (например, вдоль одного фасада здания). На стояках лестничных клеток арматуру применяют независимо от числа этажей.
В многоэтажных зданиях на стояках систем отопления устанавливают запорные проходные (пробочные) краны и вентили (см. рис. 5.4). Проходные краны используют при температуре теплоносителя воды до 105 °С и небольшом гидростатическом давлении в системе. В высоких зданиях при гидростатическом давлении, превышающем 0,6 МПа в нижней части стояков, проходные краны заменяют более прочными и надежными в работе вентилями. Вентили также предусматривают на стояках при других теплоносителях — высокотемпературной воде и паре. Предпочтительно применение вентилей с наклонным шпинделем («косых» вентилей), создающих меньшие гидравлические потери давления и шум по сравнению с «прямыми» вентилями.
При водяном отоплении для спуска воды из одного стояка (ветви) и впуска воздуха в него при этом, а также для выпуска воздуха при последующем заполнении водой рядом с запорными кранами (или вентилями) размещают спускные краны (внизу стояков со штуцером для присоединения гибкого шланга) — см. рис. 5.4.
При паровом отоплении иногда (при значительном протяжении систем) на конденсатных трубах удаленных стояков предусматривают установку спускных вентилей для «продувки» системы, т. е. для быстрого удаления воздуха из нее при пуске пара.
Арматура на магистралях необходима для отключения отдельных частей системы отопления. В качестве такой арматуры используют муфтовые проходные краны и вентили, а также фланцевые задвижки на трубах крупного калибра (Dy>50мм). В пониженных местах на магистралях устанавливают водяных магистралей — воздушные краны или воздухосборники.
Рис. 5.16. Схема дренажа стояков систем водяного отопления
1 — запорный кран; 2 — стояк, 3 — спускной кран, 4 — магистраль; 5 —дренажная линия; 6 — общий запорный вентиль; 7 — открытый перепускной бачок; 8 — в водосток
Паровые магистрали снабжают гидравлическими затворами (петлями) или конденсатоотводчиками для удаления конденсата, образующегося попутно при движении пара. Их можно отнести к запорной арматуре для пара.
На вертикальных воздушных трубах систем водяного отопления с нижней разводкой (см. рис. 5.19) предусматривают арматуру (проходные краны) в тех случаях, когда предусмотрена установка запорных кранов на самих стояках.
На дренажных трубах для опорожнения отдельных стояков или горизонтальных ветвей (при числе этажей три и более) систем водяного отопления применяют кроме спускных кранов у каждого стояка или ветви общий запорный вентиль перед бачком с разрывом струи для перепуска воды в водосточную сеть (рис. 5.16). Так поступают во избежание утечки воды через неисправные спускные краны стояков (ветвей) при действии системы.
Арматура в тепловом пункте здания предназначена для регулирования и отключения отдельных систем отопления, а также отопительного оборудования.
Задвижки размещают на главных подающих и обратных магистралях, до и после (по движению теплоносителя) теплообменников, циркуляционных и смесительных насосов, водоструйных элеваторов, редукционных клапанов, конденсатоотводчиков, исполнительных механизмов автоматического регулирования и других аппаратов, а также на обводных линиях.
Если кроме рабочего насоса установлен второй — резервный насос, то после каждого из них кроме задвижек помещают обратные клапаны (см. рис. 6.15). Насос находится в резерве при открытых задвижках, и обратный клапан предотвращает обратное движение воды через него к всасывающему патрубку работающего насоса. Основная запорная арматура дополняется воздушными и спускными кранами в повышенных и пониженных местах.
5.5. Удаление воздуха из системы отопления
В системах центрального отопления, особенно водяного, скопления воздуха (точнее газов) нарушают циркуляцию теплоносителя и вызывают шум и коррозию стали. Воздух в системы отопления попадает различными путями: частично остается в свободном состоянии при заполнении их теплоносителем; подсасывается в процессе эксплуатации неправильно сконструированной системы; вносится водой при заполнении и эксплуатации в растворенном (точнее, поглощенном, абсорбированном) виде. В системе с деаэрированной водой появляется водород с примесью других газов.
Количество свободного воздуха, остающегося в трубах и приборах при их заполнении, не поддается учету, но этот воздух в правильно сконструированных системах удаляется в течение нескольких дней эксплуатации.
Подсоса воздуха можно избежать путем создания избыточного давления в неблагоприятных точках системы.
Количество растворенного воздуха, вводимого в системы при периодических добавках воды в процессе эксплуатации, определяется в зависимости от содержания воздуха в подпиточной воде. Холодная водопроводная вода может содержать свыше 30г воздуха в 1 т воды, подпиточная деаэрированная вода из теплофикационной сети — менее 1г. Поэтому всегда следует стремиться к заполнению и подпитке систем отопления деаэрированной водой.
Количество растворенного воздуха (газа), переходящего в свободное состояние, зависит от температуры и давления в системе отопления. Приведем зависимость растворимости (насыщающей концентрации) кислорода воздуха от температуры чистой воды при атмосферном давлении (98,1 кПа):
| Температура воды, ºС | 5 | 30 | 50 | 70 | 90 | 95 |
| Растворимость кислорода воздуха Ра, г/т | 33 | 20 | 15 | 11 | 5 | 3 |
Следовательно, повышение температуры воды сопровождается значительным понижением содержания в ней растворенного кислорода, а также других газов, и в тех местах систем водяного отопления, где горячая вода находится под давлением, близким к атмосферному, из растворенного в свободное состояние переходит наибольшее количество газов.
В системе отопления растворенный воздух, вводимый с подпиточной водой, не сможет перейти в свободное состояние в нижней ее части. Это произойдет лишь при достаточном понижении гидростатического давления в верхней части системы.
Воздух в свободном состоянии занимает в системах водяного отопления значительный объем. Например, в системе вместимостью 7м3 воды воздух, выделяющийся при нагревании воды из водопровода от 5 до 95 °С, будет иметь объем 0,22 м2
Такой объем воздуха может образовать «пробку» в трубе Dy50 протяженностью около 100м, что нарушит циркуляцию теплоносителя. Этот пример подтверждает настоятельную необходимость удаления свободного воздуха из систем отопления.
Растворенный воздух имеет около 33% кислорода. Поэтому «водяной» воздух более опасен в коррозионном отношении для стальных труб, чем атмосферный, в котором содержится около 21% кислорода (по объему).
В вертикальных трубах пузырьки газа могут всплывать, находиться во взвешенном состоянии и, наконец, увлекаться потоком воды вниз.
В горизонтальных и наклонных трубах пузырьки газа занимают верхнее положение. Мельчайшие пузырьки задерживаются в нишах шероховатой поверхности труб. Более крупные пузырьки (объемом 0,1 см3 и более) в
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
|
|
