Методическое пособие 628

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Воронежский государственный архитектурно-строительный университет

Б.П. Новосельцев, Р.А. Кумаков

Автоматизированные системы водяного отопления

Учебно-справочное пособие

Рекомендовано в качестве учебного пособия редакционно-издательским советом Воронежского государственного архитектурно-строительного университета для студентов, обучающихся по специальности

270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция» направления подготовки дипломированного специалиста 270100

«Строительство» всех форм обучения

Воронеж 2009

1

УДК 697.1(075.8) ББК 38.762.1 Н76

Рецензенты:

кафедра «Отопление и вентиляция» Белгородского технологического университета; В.Н. Волков, генеральный директор ЗАО завода «Юговостоксантехмонтаж

Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т. – Воронеж – 107 с.

В учебно-справочном пособии представлены схемы современных автоматизированных и неавтоматизированных узлов управления системами отопления, а также современные системы отопления с терморегуляторами. Кроме того, приведены примеры гидравлического расчета различных систем отопления.

Пособие предназначено, прежде всего, студентам старших курсов специальности 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция». Оно будет полезно учащимся других специальностей, изучающим дисциплины «Отопление и вентиляция», «Теплогазоснабжение и вентиляция», а также инженерно-техническим работникам, работающим в области проектирования, наладки и эксплуатации систем отопления.

Ил.50. Табл.22. Библиогр.: 9 назв.

УДК 697.1(075.8) ББК 38.762.1

2

7.Примеры комплексной автоматизации систем водяного отопления………………………………………………….. 33

8.Конструирование систем отопления………………………………. 44

3

1. СИСТЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Согласно [1] теплоснабжение жилых, общественных и промышленных зданий может осуществляться:

от централизованного источника теплоты (от тепловых сетей систем теплоснабжения населенного пункта);

от автономного источника теплоты (в том числе крышной котельной);

от индивидуальных теплогенераторов систем поквартирного теплоснабжения.

Вкачестве теплоносителя целесообразно применять воду. Другие теплоносители допускается применять, если они отвечают санитарногигиеническим требованиям и требованиям взрывопожаробезопасности. Для зданий в районах с расчетной температурой наружного воздуха минус 40 °С

иниже (параметр Б) допускается применять воду с добавками, предотвращающими ее замерзание [1].

2. НЕОБХОДИМОСТЬ СОЗДАНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПУНКТОВ

Для отопления зданий различного назначения применяют теплоносители разных параметров. Например, для обогревав жилых, школьных зданий и других используют воду с параметрами 95 – 70 °С для двухтрубных и 105 – 70 °С - для однотрубных систем отопления; для обогрева зданий больниц и лечебных учреждений применяют воду с параметрами 85 – 65 °С. Для промышленных зданий, спортивных зданий и других допустимо применять воду с более высокими параметрами. Более подробно допустимые параметры теплоносителя указаны в [1, 5].

При централизованном теплоснабжении от ТЭЦ или районных котельных для доставки теплоты потребителям используют высокотемпературную воду с параметрами 150 – 70 °С.

Системы отопления зданий, в которых допустимы высокие параметры, например, 150 – 70 °С, присоединяют непосредственно, т. е. без дополнительных устройств.

Если для отопления зданий требуются пониженные параметры теплоносителя, то температура воды, подаваемой по тепловым сетям, понижается путем подмешивания к ней воды из обратных магистралей системы отопления (непосредственная схема присоединения) или сетевую воду подают в специальные теплообменники, в которых вода из системы отопления нагревается до требуемой температуры (независимая схема присоединения), в этом случае вода системы отопления не смешивается с сетевой водой.

5

Для приготовления воды соответствующих параметров в зданиях создаются тепловые пункты (ТП). Тепловой пункт соединяет систему отопления

итепловую сеть и является составной частью системы отопления.

Взависимости от источника теплоснабжения изменяется оборудование теплового пункта системы отопления и его принципиальная схема.

При теплоснабжении от автономного источника или индивидуальных теплогенераторов тепловым пунктом системы отопления является котельная (котельные и теплогенераторы рассматриваются при изучении дисциплины "Теплогенерирующие установки").

При централизованном теплоснабжении тепловые пункты подразделяются на следующие:

индивидуальные тепловые пункты (ИТП) - для присоединения систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологических теплоиспользующих установок одного здания или части его;

центральные тепловые пункты (ЦТП) - то же для двух зданий и более. Устройство ИТП обязательно для каждого здания, при этом ИТП вы-

полняет только те функции, которые необходимы для систем потребления теплоты данного здания.

Втепловых пунктах (ТП) размещается оборудование, арматура, приборы контроля, учета, управления и автоматизации, посредством которых осуществляется:

преобразование вида теплоносителя или его параметров;

контроль параметров теплоносителя;

регулирование параметров теплоносителя и распределение его по системам потребления теплоты;

отключение систем теплопотребления;

заполнение и подпитка систем потребления теплоты (поэтому из вышеперечисленного оборудования, как правило, компонуется узел управления системой отопления);

учет расхода теплоты, расхода теплоносителя и конденсата;

сбор, охлаждение, возврат конденсата, аккумулирование теплоты;

водоподготовка для систем горячего водоснабжения.

Втепловом пункте в зависимости от его назначения могут осуществляться все перечисленные функции или только их часть.

Системы отопления присоединяют к тепловым сетям в тепловых пунктах.

Внастоящее время системы водяного отопления присоединяют к тепловым сетям по следующим схемам:

1 - зависимая прямоточная; 2 - зависимая со смешением воды при помощи водоструйного элеватора;

3 - зависимая со смешением воды при помощи насоса; 4 - независимая схема.

6

3.ОБЪЕМНО-ПЛАНИРОВОЧНЫЕ

ИКОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ ИТП

Объемно-планировочные и конструктивные решения ИТП должны удовлетворять требованиям, перечисленным в соответствующих разделов[2, 3].

Помещения для ИТП допускается размещать в технических подпольях и подвалах зданий, пристроенными к зданиям или отдельно стоящими, причем тепловые пункты должны иметь самостоятельный выход наружу или на лестничную клетку, а двери должны открываться наружу.

Ширину проходов [2, 3] в свету следует принимать не менее : между насосами с электродвигателями с напряжением до 1000 В – 1 м, между насосом и стеной – 1 м, между неподвижными выступающими частями оборудования – 0,8 м.

Крепление неподвижного оборудования (грязевики, задвижки, элеваторы и др.) и трубопроводов с арматурой разрешается осуществлять непосредственно к стене, при этом минимальное расстояние в свету (с учетом тепловой изоляции) до стены должно быть не менее 0,2 м.

Допускается установка насосов с электродвигателями напряжением до 1000 В у стены без прохода, при этом расстояние от выступающих частей до стенки должно быть не менее 0,3 м. Разрешается установка двух насосов на одном фундаменте без прохода между ними, но с обеспечением при этом проходов шириной не менее 1 м. Минимальная высота помещения от отметки чистого пола до перекрытия (в свету) для ИТП должна быть не менее 2,2 м.

4.ПРИСОЕДИНЕНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ

КТЕПЛОВЫМ СЕТЯМ

4.1.Пьезометрический график тепловых сетей

Проектирование тепловых пунктов производится с учетом пьезометрических графиков работы тепловых сетей и графиков изменения температуры воды в тепловых сетях в зависимости от температуры наружного воздуха [2, 3].

Пьезометрический график характеризует динамическое и статическое давление в любой точке теплофикационной системы [4].

Выбор системы ИТП зависит от давления в трубопроводах тепловых сетей в месте присоединения ввода тепловой сети и от давления, которое допустимо для отопительных приборов, установленных в отапливаемых зданиях. Увеличение давления сверх допустимого может привести к аварии.

Выбор схемы ИТП начинают с построения графика давления в тепловой сети (рис. 1) на основании полученного задания.

7

Рис. 1. Пьезометрический график тепловой сети

8

На графике (см. рис. 1, а) наносят высоту здания hзд в виде прямоугольника; график строят в любом удобном для работы масштабе, например, в масштабе 1:300.

Высоту здания в метрах hзд откладывают от планировочной отметки земли. Затем к hзд прибавляют 5 м, т. е. hзд + 5, и проводят горизонтальную линию, которая показывает минимально допустимое давление в обратной магистрали системы отопления. После этого на график в принятом масштабе наносят величину давления (в метрах) в подающей (Нп), обратной (Но) магистралях и величину статического давления в тепловой сети (Нст).

Если принять (для рис. 1, а): Нп = 26,2 м; Но = 11,05 м; Нст = 11,0 м;

hзд = 6 м; hзд + 5 = 11 м, то для данного конкретного случая разность давления Нп - Но = 26,2 - 11,05 =15,15 м будет равна расчетному давлению для системы отопления, т. к. hзд < Но (узел управления, рис. 2).

Рассмотрим график, представленный на рис. 1, б; если принять:

Нп = 43,0 м; Но = 18,0 м; hзд = 20 м; hзд + 5 =25,0 м; Нст = 22,0 м, то для дан-

ного конкретного случая разность давления Нп - (hзд + 5) = 43,0 - 25,0 = 18 м будет равна расчетному давлению для системы отопления, т. к. hзд + 5 > Но. В узле управления системой отопления следует установить регулирующий клапан "до себя", который служит для предотвращения опорожнения системы отопления при установке циркуляционных насосов в котельной (узел управления, рис. 3).

Рассмотрим график, представленный на рис. 1, в: если принять:

Нп = 43,0 м; Но = 16,0 м; hзд = 20,0 м; hзд + 5 = 25,0 м; Нст = 18,0 м, то для данного конкретного случая разность давления Нп - (hзд + 5) = 43 - (20 + 5) = 18 м

будет равна расчетному давлению для системы отопления, т. к. hзд + 5 > Но. В узле управления на обратной магистрали следует установить регулирующий клапан "до себя", а на подающей магистрали узла управления – обратный клапан 22 (рис. 3).

Затем на графике давления от точки А (рис. 1, а), которая соответствует давлению в подающей магистрали тепловой сети (в точке подсоединения ввода), вниз по вертикали откладывают потери давления: на вводе, в оборудовании узла управления, трубопроводах и арматуре. Например, для узла управления, изображенного на рис. 2, потери давления показаны на рис. 1.а:

∆Нв - потери давления на вводе, м; ∆Нт.с. - потери давления в теплосчетчике, м;

∆Нр.р. - потери давления в регуляторе расхода, м; ∆Нэ.итп - суммарные потери давления в элементах ИТП (задвижки, гря-

зевики, фильтры и т. д.), м; ∆Нс.о. - потери давления в системе отопления, м; кроме того,

∆Нэл. - потери давления в элеваторе, м (рис.4 и 5); ∆Нкл. - потери давления в клапане, м (рис. 3); ∆Нш - потери давления в шайбе, м (рис. 6).

9

4.2.Схемы узлов управления при присоединении систем отопления

ктепловым сетям по зависимой схеме

Узлы управления, изображенные на рис. 2 и 3, применяются в том случае, когда расчетная температура воды в системе отопления может быть равна температуре воды в тепловой сети.

Рассмотрим принцип работы узла управления.

Горячая вода (теплоноситель) из тепловой сети подается в узел управления (рис. 2) системой отопления по трубопроводу 1, после стальной задвижки 2 вода проходит грязевик 3 и фильтр тонкой очистки 4 и попадает в счетчик горячей воды, в комплект которого входит счетчик горячей воды 5, счетчик горячей воды 6А, вычислитель 6Б, два термометра сопротивления 6В. Счетчик горячей воды служит для учета расхода теплоты, подаваемой в систему отопления. Затем теплоноситель проходит регулятор расхода (РР) 7, предназначенный для стабилизации расхода воды в системе отопления при неравномерном ее поступлении из тепловой сети.

После задвижки 8 вода поступает в систему отопления по трубопроводу 9, в которой вода охлаждается до температуры tо и возвращается в узел управления по обратному трубопроводу 10. Задвижки 8 и 11 предназначены для отключения системы отопления; грязевик 12 и фильтр 13 - для очистки воды, прошедшей через систему отопления. Задвижки 14 и 2 служат для отключения узла управления от тепловой сети. По трубопроводу 15 обратная вода возвращается в тепловую сеть. Манометры 16, размещенные попарно на одном и том же уровне от пола, позволяют судить о гидростатическом давлении в каждом трубопроводе и о разности давления, определяющей интенсивность движения теплоносителя.

Термометры 17 служат для измерения температуры теплоносителя. Трубопроводы 18 и 19 предназначены для опорожнения системы отопления; на указанных трубах установлены пробковые краны 20 и 21; трубы 18 и 19 соединяются с ручным насосом при помощи шланга. Обвязка ручного насоса показана на рис. 19.

Принцип работы узла управления (рис. 3) системой отопления аналогичен рассмотренному. Отличие состоит в том, что в узле управления, изображенном на рис. 3, дополнительно установлен обратный клапан 22, служащий для предотвращения опорожнения системы отопления (по подающему трубопроводу 1) при остановке циркуляционных насосов, установленных в котельной и при аварийном опорожнении теплосети; а на обратном трубопроводе устанавливается регулятор давления (РД) 23, поддерживающий давление "до себя", необходимый для заполнения системы отопления водой и препятствующий вытеканию воды из системы при аварийном опорожнении трубопроводов тепловой сети и при статическом давлении в тепловой сети ниже давления в обратном трубопроводе системы отопления.

10