Системы с искусственной циркуляцией

Влияние естественной циркуляции воды на действие системы отопления с искусственной циркуляцией.

В системах водяного отопления с искусственной циркуляцией перемещение воды по трубам происходит не только под действием давления, развиваемого насосом, но и под влиянием естественного давления, возникающего вследствие разности объемных весов воды в горячем и обратном трубопроводах.

Из этих давлений естественное давление является переменной величиной, по-разному (в зависимости от вида системы) влияющей на распределение давления и теплоотдачу приборов по этажам. Давление же, развиваемое насосом, не зависит от температуры и объемного веса перемещаемой воды и практически является постоянной величиной.

Так, специально проведенные исследования показали, что в вертикальных однотрубных насосных системах отопления естественное давление способствует равномерной циркуляции воды в нагревательных приборах независимо от того, на каком этаже установлен прибор. В двухтрубных же системах отопления, как уже указывалось выше, циркуляция воды в нагревательных приборах неравномерна, в результате чего происходит перегрев приборов верхнего и недогрев приборов нижнего этажей.

Поэтому для уменьшения разницы прогрева приборов верхних и нижних этажей насосные двухтрубные системы лучше регулировать при температуре воды в котлах, соответствующей средней наружной температуре отопительного периода. Так, для Москвы, средняя температура отопительного периода которой равна –5,2°С, регулировку системы лучше производить при температуре воды в котле 50°C.

Особенности расчета трубопроводов насосных систем отопления. Расчет трубопроводов насосных систем отопления отличается от расчета трубопроводов систем с естественной циркуляцией воды определением располагаемого давления. В насосных системах располагаемое давление слагается из давления, возникающего в результате охлаждения воды в приборах и трубопроводе, и давления, создаваемого насосом. Давление от охлаждения воды вприборах и трубопроводе следует учитывать в размере 50–70% его максимальной величины. Если естественное давление, возникающее от охлаждения воды в приборах и трубопроводах, не превышает 10% давления, создаваемого насосом, то его вообще не учитывают.

Кроме того, в отличие от систем с естественной циркуляцией воды, потери давления в трубопроводах насосной системы определяются предельными скоростями движения воды в трубах и возможностью увязки давлений в отдельных кольцах.

За величину располагаемого давления в насосных системах принимают давление, создаваемое насосом. При присоединении системы отопления непосредственно к тепловым сетям централизованного теплоснабжения оно равно разности давлений в наружной сети (подающего и обратного трубопровода) на вводе в здание; для систем отопления, работающих от котельной, но с перспективой присоединения их к тепловым сетям посредством элеватора, – не более 1000–1200 кгс/м²; для систем, которые не имеют перспектив присоединения к централизованному теплоснабжению, оно определяется исходя из максимально предельно допустимых скоростей движения воды в трубопроводах (см. таблицу 4).

В системах водяного отопления потери давления в циркуляционных кольцах не должны различаться более чем на 15% в однотрубных системах и двухтрубных системах с попутным движением воды и на 25% в двухтрубных тупиковых системах. Уклоны магистральных трубопроводов принимают не менее 0,002.

В остальном трубопроводы насосной системы отопления рассчитываются аналогично трубопроводам систем отопления с естественной циркуляцией воды.

Системы водяного отопления с естественной циркуляцией в соответствии со СНиП могут применяться лишь для обогрева зданий небольшой протяженности, при отсутствии централизованного теплоснабжения от ТЭЦ и бесперспективности его устройства в дальнейшем.

Таблица 4 - Предельные скорости движения теплоносителя

Такая ограниченность применения систем водяного отопления с естественной циркуляцией вызвана рядом ее недостатков по сранению с насосной системой водяного отопления.

К наиболее существенным недостаткам такой системы относятся: 1) незначительный радиус ее действия (не более 30 м) при расстоянии от середины котла до середины нижнего нагревательного прибора 3 м; 2) относительно высокая стоимость устройства системы, так как при небольшом действующем в ней давлении требуются трубы больших диаметров; 3) относительно длительный пуск системы в действие из-за большой теплоемкости; 4) возможность промерзания труб из-за незначительных скоростей движения воды в системе.

К достоинствам системы водяного отопления с естественной циркуляцией следует отнести: 1) независимость ее работы от посторонней энергии (электрической или механической); 2) большую тепловую энергию, которая дает возможность делать перерывы в топке котлов; 3) возможность центрального регулирования теплоотдачи отопительных приборов путем изменения температуры воды в котлах; 4) бесшумность работы системы (отсутствуют электродвигатели и насосы); 5) простоту обслуживания.

В настоящее время для отопления зданий находят применение преимущественно водяные системы с искусственным (насосным) побуждением.

Насосные системы с большим радиусом действия позволяют отапливать из одного центра большое число зданий независимо от их кубатуры.

Возможность, кроме того, применения в качестве теплоносителя воды различной температуры (от 90 до 150⁰С) позволяет использовать насосные системы для отопления зданий любого назначения.

Наряду с большими достоинствами насосные системы отопления имеют и некоторые недостатки, к основным из которых относится зависимость их работы от непрерывного снабжения электроэнергией, так как при длительной остановке насосов возникает опасность замерзания воды в отдельных частях систем. Кроме того, при работе насосов и электродвигателей возникает шум, который по трубам передается в помещениях; для устранения шума приходится устраивать звукопоглощающие фундаменты и устанавливать специальные звукоглушители.

Вопросы для самопроверки:

1. Вода как теплопередающая среда.

2. Основные преимущества и недостатки воды как теплоносителя.

3. Принцип действия системы водяного отопления с естественной циркуляцией воды.

4. Принцип расчет трубопроводов систем водяного отопления с естественной циркуляцией.

5. Что понимается под местными потерями давления.

6. В чём заключается сущность расчёта трубопроводов системы отопления.