Водяне опалювання Системи водяного опалювання з природною і штучною циркуляцією теплоносія

Вода від казана до приладів теплообмінника і назад рухається під дією гідростатичного натиску, що виникає завдяки різній щільності охолодженої і нагрітої рідини (теплоносія). Яка ж сила примушує воду циркулювати в системі, тобто рухатися по трубах з казана в нагрівальні прилади і назад в казан? Ця сила виникає при нагріванні води в казані і охолоджуванні її в нагрівальних приладах. Вода, нагріта в казані 1, як легша, піднімається по головному подаючому стояку 2 вгору. Із стояка вона поступає в ті, що розводять магістральні трубопроводи 3, а з них через подаючі стояки 4 - в нагрівальні прилади. Тут вода остигає і тому стає важчою. Наприклад щільність води при 40 З складає 992,24 кг/м, при 70"С - 977,8 кг/м: при 95З - 961,9 кг/м² Охолоджена вода через зворотні стояки 5 і зворотну лінію Про опускається вниз і своєю вагою витісняє нагріту воду з казана вгору - в головний подаючий стояк. Описаний процес безперервно повторюється і в результаті відбувається постійна циркуляція води в системі. Сила циркуляції, або, як прийнято говорити, циркуляційний тиск, залежить від різниці ваги стовпа гарячіше і стовпа охолодженої (зворотною) води, отже, вона залежить від різниці температур гарячіше і зворотної води.

Циркуляційний тиск обумовлюється висотою розташування нагрівального приладу над казаном: чим вище розташований прилад, тим більше для нього циркуляційний тиск.

Це можна довести таким чином. У системах водяного опалювання найбільша температура гарячої води зазвичай рівна 95°С, а охолодженою - 70^oС. Якщо нехтувати охолоджуванням води в трубах, то можна, вважати, що в нагрівальний прилад вода поступає з температурою 95 ^oС, а йде з нього з температурою 7СГС. За цієї умови визначимо спочатку для верхнього, а потім для нижнього нагрівального приладу циркуляційний тиск, під впливом якого відбувається через них рух води.

За рахунок різниці циркуляційного тиску на перших і подальших поверхах спостерігається наступне явище: у системах водяного опалювання нагрівальні прилади верхніх поверхів прогріваються краще, ніж прилади нижніх поверхів.

З приведених вище міркувань витікає, що в двотрубних системах опалювання нагрівальні прилади, розташовані на одному рівні з казаном або нижче за нього, працювати не будуть або ж будуть дуже слабо прогріватися. Для вказаних систем практикою встановлена найменша відстань між центром нагрівальних приладів нижнього поверху і центром казана в 3 метри. У зв'язку з цим казанові для систем опалювання повинні мати достатнє заглиблення. Вказаного недоліку позбавлені однотрубні системи опалювання. В цьому випадку гідростатичний натиск, що примушує циркулювати воду в системі, утворюватиметься із-за охолоджування води в трубопроводах, що підводять нагріту воду до нагрівальних приладів, а також відвідних охолоджену воду від приладів до казана. Це охолоджування корисне, по-перше, для створення гідростатичного натиску, а по-друге, для додаткового обігріву приміщення, тому вказані трубопроводи прокладають відкрито і не ізолюють. Навпаки, охолоджування води в головному стояку (підйомному трубопроводі) шкідливо, бо призводить до зниження температури і збільшення щільності і, як наслідок, до зменшення гідростатичного натиску. У зв'язку з цим підйомний стояк від казана необхідно ретельно теплоізолювати. Кількість тепла, що віддається приміщенню нагрівальними приладами, залежить від кількості води, що поступає в прилад, і її температури. У свою чергу, кількість води, яка

може бути пропущено через трубопровід до приладу, залежить від циркуляційного тиску, що примушує воду рухатися по трубі.

Чим більше циркуляційний тиск, тим менше може бути діаметр труби для пропуску певної кількості води і навпаки чим менше циркуляційний тиск, тим більше повинен бути діаметр труби. Але для нормальної дії системи опалювання потрібна ще одна умова: щоб циркуляційний тиск був достатнім для подолання всіх опорів, які зустрічає рухома в цій системі вода. Відомо, що вода при своєму русі в системі опалювання зустрічає опори, води, що викликаються тертям, об стінки труб, а окрім них, ще і місцеві опори, до яких відносяться відведення, трійники, хрестовини, крани, нагрівальні прилади і казани.

Опір унаслідок тертя залежить від діаметру і довжини трубопроводу, а також від швидкості руху води (якщо швидкість збільшиться в два рази, то опір - в чотири рази, тобто в квадратичній залежності). Чим менше діаметр і більше довжина трубопроводу і чим вище швидкість води, тим більше опір створюється на шляху води і навпаки. При більшій довжині труб опір зростає, із збільшенням діаметру труб воно падає.

Величина місцевого опору залежить, по-перше, від швидкості води, отже, і від зміни перетину, що викликає зміну цій швидкості (наприклад, в кранах, нагрівальних приладах, казанах і т.д.), по-друге, від зміни напряму, по якому рухається вода, і зміни кількості води (наприклад, у відведеннях, трійниках, хрестовинах, вентилях).

За принципом дії система опалювання з нижньою розводкою не відрізняється від системи з верхньою розводкою. І тут, і там циркуляція створюється тому, що гаряча вода, як легша, витісняється зворотною водою вгору по стояках; остигаючи в нагрівальних приладах, ця вода опускається вниз через зворотні стояки і знову поступає в казан.

У системах з природним імпульсом в будівлях невеликої поверховості величина циркуляційного тиску невелика, і тому в них не можна допускати великих швидкостей руху води в трубах; отже

діаметри труб повинні бути великими. Система може опинитися економічно невигідною. Тому застосування систем з природною циркуляцією допускається лише для невеликих будівель.

Перерахуємо недоліки систем опалювання з природною циркуляцією води:

скорочений радіус дії (до 30 м по горизонталі) із-за невеликого циркуляційного тиску;

підвищена вартість (до 5—7% вартості будівлі) у зв'язку із застосуванням труб великого діаметру;

збільшені витрата металу і витрати праці на монтаж системи;

сповільнено включення системи в дію;

підвищена небезпека замерзання води в трубах, прокладених в неопалювальних приміщеннях.

Разом з тим, відзначимо переваги системи з природною циркуляцією води, що визначають в окремих випадках її вибір:

відносна простота пристрої і експлуатації;

незалежність дії від постачання електричною енергією;

відсутність насоса, а відповідно шуму і вібрацій;

порівняльна довговічність (при правильній експлуатації система може діяти 35-40 років і більш без капітального ремонту);

саморегулювання, що обумовлює рівну температуру приміщень. У . системі при зміні температури і щільності води змінюється і витрата унаслідок зростання або зменшення природного циркуляційного тиску.

Одночасна зміна температури і витрати води забезпечує теплопередачу приладів, необхідну для підтримки заданої температури приміщень, тобто додає системі теплову стійкість.

.Водяне опалення зі штучною циркуляцією. Джерело теплопостачання. Схеми систем насосного водяного опалення, їх елементи, принцип дії. Конструктивні елементи систем опалення зі штучною циркуляцією: контрольно-регулююча арматура, прилади для виведення повітря

1.Студент повинний знаті:

1.1.Віди систем їх елементи, розміщення.

1.2.Схеми систем центрального і місцевого опалення.

1.3.Конструювання систем опалення.

1.4 Вибір системи опалення.

1.5 Їх недоліки.

1.6.Приєднування до теплових ятерів до місцевих та центральних

теплових пунктів.

2.Студент повинний вміти.

2.1.Вірно визначити схему опалення в залежності від категорії

приміщень.

2.2.Вміти визначати тиск, циркуляційний насос.

2.3.Вміти розраховувати об'єм розширюючих баків, елеваторів, насосів.

ВОДЯНЕ ОПАЛЮВАННЯ З ШТУЧНОЮ ЦИРКУЛЯЦІЄЮ