ВОДЯНОЕ ОТОПЛЕНИЕ
Водяное отопление является в настоящее время самым распространенным видом центрального отопления в жилых и промышленных зданиях. Это объясняется главным образом тем, что в системе водяного отопления изменением температуры воды легко регулировать теплоотдачу, которую требуется все время менять зависимости от изменения наружной температуры, определяющей теплопотери отапливаемых помещении. Эта особенность системы водяного отопления, которой обладают также системы воздушного отопления, называется качественным регулированием.
Для обеспечения качественного регулирования в котельной или а ТЭЦ воду подогревают по так называемому температурному графику, по которому в соответствии с наружной температурой устанавливают температуру теплоносителя. При этом чем выше наружная температура, тем ниже должна быть температура теплоносителя (воды), и наоборот.
По способу побуждения водяное отопление подразделяют на системы с насосным и естественным побуждением. Более распространены системы с насосным побуждением, в которых циркуляция воды происходит в основном под действием циркуляционного насоса. Последний устанавливают на обратной линии, по которой идет охлажденная в системе отопления вода, перед водоподогревателем (котлом или бойлером).
В тех случаях, когда системы отопления присоединяют к централизованному теплоснабжению и сетевая вода поступает непосредственно в эти системы, последние своих циркуляционных насосов не имеют, так как вода в них циркулирует под действием
насосов, установленных па станциях ТЭЦ или центральных котельных.
Места расположения разводящих трубопроводов в системах водяного отопления и способы присоединения отопительных приборов могут быть различными. Более распространены однотрубные схемы, одна из разновидностей которых (с верхней разводкой) показана на рис. 123. Изображенная на этом рисунке схема, носит условный характер: она имеет ограниченное количество отопительных приборов и стояков, причем все они расположены в одной плоскости.
По окончании монтажа системы ее прежде всего проверяют на герметичность гидравлическим испытанием, для чего систему временно отключают от расширительного сосуда, служащего для распределения давления, и с помощью гидравлического пресса ведут опрессовку на повышенное (против условий эксплуатации) давление.
После устранения обнаруженных дефектов монтажа к системе присоединяют расширительный сосуд и заполняют ее водой из водопроводной линии до низшего уровня воды в расширительном сосуде. Последний устанавливают в самой высшей точке системы отопления: обычно на чердаке или в надстройке (часто над лестпичной клеткой). Присоединяют расширительный сосуд к насосной системе отопления расширительной линией перед насосом.
а. б.
Рнс.123. Водяное отопление с насосным побуждением (выполненное по однотрубной схеме с верхней разводкой):
а - общая схема; б - схема присоединения расширительного сосуда, 1 - котел или бойлер, 2-главный стояк,3 - распределительная горячая магистраль; 4 - отопительные приборы, 5 - обратный розлив; 6 - циркуляционный насос: 7 -расширительная линия, 8 - сигнальная линия, 9 - переливная линия: 10 - воэдухосборник, 11 - горячая подводка, 12 обратная подводка; 13 - расширительная линия, 14 - циркуляционная линия (присоединяется к обратному розливу рядом с присоединением расширительной линии), 15 - регулировочный кран.
Горячая вода во время работы системы поступает из котла или бойлера в главный стояк. из него - в распределительную горячую магистраль и оттуда в стояки системы. Из стояков вода поступает в отопительные приборы, отдает в них свое тепло и далее по об-ратной линии возвращается в котел или бойлер, оттуда снова в главный стояк и т. д.
Для приведения системы отопления в действие включают в работу котел и циркуляционный насос. Как известно, вода при нагревании увеличивается в объеме. Для принятия этого дополнительного объема воды и служит расширительный сосуд, емкость которого находится между низшим и высшим уровнями. Уровни отмечают присоединением к сигнальной и переливной линиям - нижняя сигнальная выводится в котельную или бойлерную, верхняя переливная - в канализацию.
Воздух из системы отопления как при ее заполнении, так и во время работы удаляется через воздухосборник, который устанавливают в верхней точке разводящего горячего трубопровода, но ниже расширительного сосуда. Иногда вместо воздухосборника представляющего собой бак с трубой, на конце которой имеется периодически открывающийся для выпуска воздуха вентиль, ставят вантуз -автоматически действующий прибор. Воздух через вантуз выходит с помощью поплавкового клапана.
Наличие воздуха в системе часто приводит к прекращению циркуляции воды во всей системе или ее отдельных частях. Для полного удаления воздуха, все невертикальные трубы, включая подводки к приборам, прокладывают с уклоном, обеспечивающим движение воздуха вверх-к воздухосборнику. Этот уклон труб используют также для полного опорожнения системы отопления при спуске воды из нее при ремонте.
В однотрубной схеме отопительные приборы присоединяют горячей и обратной подводками к одной трубе (одному стояку). При этом в первые приборы по ходу воды она поступает с более высокой температурой, а в последующие-с более низкой. Для того чтобы все приборы при одинаковой их теплоотдаче давали требуемое количество тепла, первые устанавливают с меньшей поверхностью, а последующие с большей.
В этом состоит принципиальное отличие однотрубной схемы от двухтрубной. В последней горячая вода во все отопительные приборы подводится параллельно по горячим стоякам и подводкам, а охлажденная (обратная) отводится, соответственно, по обратным стоякам и подводкам. Если не считать охлаждения воды в трубопроводах, горячая вода во все отопительные приборы подводится по двухтрубной схеме с одинаковой температурой.
Преимущество однотрубной схемы состоит в том, что для нее требуется меньше стояков. Это существенно уменьшает затраты на устройство систем отопления и расход труб, в связи с чем однотрубные схемы отопления, особенно для многоэтажных зданий, получили наибольшее распространение.
Большое распространение водяное отопление с насосным побуждением получило, в частности, вследствие развития централизованного теплоснабжения с теплоносителем водой. Особенно часто применяют такую схему присоединения системы центрального
отопления, при которой в нее поступает вода непосредственно из теплосети. В тех случаях, когда расчетная температура горячей сетевой воды выше максимально допустимой температуры, с которой ее можно подавать в систему отопления, к ней в нужной пропорции подмешивают воду, охлажденную в системе отопления. Делают это с помощью водоструйного насоса элеватора, который устанавливают на тепловом вводе в здание, в месте присоединения центрального отопления к централизованному теплоснабжению.
Обратной вода подмешивается к потоку горячей воды в элеваторе (рис. 126) за счет эжекции, которая возникает вокруг струи горячей воды, выходящей с большой скоростью из сопла элеватора. Для улучшения условий эжекции за соплом в элеваторе по ходу движения воды имеется расширяющаяся труба (диффузор).
В тех случаях, когда сетевая вода поступает из системы централизованного теплоснабжения непосредственно в систему отопления, па последней расширительный сосуд отсутствует. В крупных системах централизованного теплоснабжения вместо расширительного сосуда на станции ТЭЦ или в центральной котельной ставят подпитывающий насос.
Рис. 126. Схема устройства элеватора (водоструйный насос):
1-сопло элеватора; 2- расширяющаяся труба; 3 - камера смешения
Если в системе централизованного теплоснабжения теплоносителем служит пар, а в присоединяемом здании должно быть устроено водяное отопление, в этом здании для подогрева воды устанавливают бойлер (теплообменник). Такое присоединение называют независимым или гидравлически изолированным.
Для повышения надежности теплоснабжения и исключения передачи гидравлического давления из системы централизованного теплоснабжения на систему отопления и наоборот независимое присоединение иногда применяют и при воде, циркулирующей в системе централизованного теплоснабжения. Системы отопления в этих случаях называют комбинированными, соответственно, пароводяными и водоводяными.
Задача гидравлического расчета трубопровода системы водяного отопления состоит в обеспечении подачи в каждый отопительный прибор расчетного количества воды q пр, .используя имеющееся располагаемое давление Н р в Па. При этом
q пр. = Q пр./ (t 2 - t 1)*C
где Q пр - теплопередача прибора кДж / ч, теплоемкость воды C принимается равной 1. Зная количество воды, которое должно пройти через каждый отопительный прибор, определяют количество ее, проходящее через каждый участок схемы отопления. Затем подбирают диаметры для наиболее протяженного циркуляционного кольца рассчитываемой схемы отопления. Этот подбор диаметров производят исходя из условия, чтобы сумма потерь на трение и местные сопротивления ∑(R0+Z) в кольце при прохождении по нему расчетного количества воды равнялась располагаемому давлению H р в Па или была на 10 - 15 % меньше его,
H р≥ ∑(R0+Z) ,
где R - потеря давления на трение на 1 м трубы; Па/м
Z - потери давления на местные сопротивления, Па.
Располагаемое давление, если оно не задано (когда здание присоединяется к существующей сети централизованного теплоснабжения) можно определять в Па по формуле:
где
∑l -суммарная длина наиболее протяженного циркуляционного кольца системы в м.
Потери давления на трение и местные сопротивления при расчете диаметров трубопровода определяют по известным из курса гидравлики формулам:
R=
где λ - коэффициент трения; - удельная масса подаваемой жидкости кг/м3, v - скорость жидкости, м/сек; d - диаметр трубопровода, м; ∑ζ -сумма коэффициентов местных сопротивлений (в поворотах, тройниках, внезапных[ расширениях и сужениях и т. п.). Величины с достаточной для практики точностью указаны в справочниках.
После расчета наиболее протяженного кольца определяют располагаемого давления для других колец схемы отопления и определяют диаметры их трубопроводов по тем же формулам.
Этот расчет ведут также методом последовательного приближения, меняя диаметры труб в соответствии с имеющимся их сортаментом.
