829

К тепловым потерям относят отвод теплоты из помещения теплопередачей через ограждения и теплоту, потребную на нагрев воздуха поступающего в помещение при приточной вентиляции и инфильтрации через окна, двери и т.п. Отсюда

Тепловые потери через ограждения зависят от:

–температуры и относительной влажности воздуха, скорости его перемещения как с одной, так и с другой сторон поверхности ограждения, солнечного излучения;

–объемно – планировочных решений сооружения (этажности, конфигурации, размещения, ориентации по странам света);

–качества теплозащиты ограждения;

–состояния и степени автоматизации индивидуального теплового

пункта;

–уровня эксплуатации системы отопления;

–наличия системы индивидуального коммерческого учета тепловой мощности.

Расчет потерь через ограждения трудоемок, к тому же недостаточно

точен, .

Расчет теплоты, затраченной на нагрев воздуха при вентиляции и инфильтрации, в некоторой степени является тоже приближенным (в основном из-за сложности определения массы воздуха при инфильтрации).

Тепловая мощность, потребная для поддержания комфортной температуры в сооружении, определяется, прежде всего, предназначением объекта. В

лучистый поток солнечной энергии, попадающий внутрь объек-

та;

мощность освещения; теплота, выделяемая в единицу времени живыми организ-

мами (людьми, животными, птицами, продуктами сельхозпроизводства); суммарная мощность всех электроустановок (станков, элек-

троплит, компьютеров и т.п.).

Как правило, при организации отопления объекта искомой является мощность отопительных приборов. Используя уравнение теплового баланса

редачи выбранных тепловых приборов. Примеры расчетов по определению

61

тепловой мощности систем отопления некоторых объектов обитания при-

отопления отдельного сооружения можно ориентировочно оценить по рекомендуемому в

из

Таблица 6.1 –Зависимость удельной отопительной характеристики от объема объекта

В течение месяца часовая тепловая нагрузка непостоянна, она изменяется с изменением температуры наружного воздуха. На графике указывается суммарное количество теплоты за месяц, переданное с ИТП на отопление объекта.

С целью анализа возможности реализации теплоты по графику, запишем уравнения тепловой мощности теплоносителей

где «1» – индекс относится к теплоносителю, подводимому к теплообменному аппарату из тепловых сетей; «2» индекс относится к теплоносителю, подводимому к теплообменному аппарату из объекта отопления;

– секундные массовые подачи теплоносителей;

– теплоемкости теплоносителей;

– температуры теплоносителей на входе в теплообменник;

– температуры теплоносителей на выходе из теплообменника.

Для теплообменного аппарата в общем случае . Регулирование тепловой мощность первого теплоносителя возможно

за счет массовой подачи (называют количественным регулированием)

и температуры (качественное регулирование). Регулирование потребляемой мощности объектом отопления возможно лишь массовой подачей теплоносителя . В настоящее время широко внедряются автоматические системы регистрации теплой мощности и ее регулирования при изменениях температуры наружного воздуха.

6.1.3. Системы водяного отопления В зависимости от удаления источника тепловой энергии различают

централизованные системы отопления (от районной котельной или ТЭЦ) и индивидуальные системы (для каждого объекта свой преобразователь энергии). В этих системах подача теплоносителя к нагревательным приборам может осуществляться как естественной, так и вынужденной циркуляцией.

При централизованной системе отопления теплоноситель для обогрева объекта поступает с теплового пункта. Конструктивное выполнение подвода теплоносителя к отопительным приборам выполняется по различным схемам. Независимо от того, как в системе осуществляется циркуляция теплоносителя – естественным или искусственным путем, используются следующие схемы:

системы с верхней и нижней разводкой (в зависимости от уровня прокладки трубы, подающей горячую воду, по отношению расположения нагревательных приборов;

однотрубные и двухтрубные системы (по способу присоединения

64

нагревательных приборов к подающим стоякам);

–системы с вертикальными и горизонтальными стояками (по расположению стояков);

–системы с тупиковой схемой и с попутным движением воды в трубопроводах (по схеме прокладки магистрали).

При верхней разводке горячая вода поднимается по главному стояку в магистральный трубопровод верхней разводки, расположенный обычно в чердачном помещении, и направляется через стояки к нагревательным приборам (радиаторам), см. рис. 6.2.

Рис. 6.2. Схема однотрубной вертикальной системы с верхней разводкой:

1 – труба верхней разводки; 2 – отопительные приборы; 3 – регулирующий вентиль; 4 – трехходовой кран; 5 – вертикальный стояк; 6 и 7 – перемычки; 8 –воздушноспусковой вентиль; 9 – расширительный бачок; 10 – линия подачи; 11 – труба обратки; 12 – теплообменник; 13 – насос

Здесь римскими цифрами указаны стояки с различным подключением нагревательных приборов: I – нагревательные приборы 2 подсоединены к стояку параллельно; II – подсоединение аналогично предыдущему, но тепловая мощность приборов может регулироваться вентилями 3; III – приборы подсоединены параллельно с перемычками 6; IV – при подсоединении использованы трехходовые вентили 4, что дает более широкий диапазон регулирования; V – подсоединение аналогично предыдущему, только с одним нагревательным прибором. По этой схеме принудительная циркуляция осуществляется насосом 13, устанавливаемым на обратном трубопроводе (обратке). Теплоноситель нагревается в теплообменнике 12 и по линии подачи 10 поступает к верхней разводке 1. Расширительный бачок 9 выполняет роль компенсатора при изменении объема теплоносителя. Воздушноспускной вентиль 8 позволяет удалить воздух из системы при ее заполнении.

65

Системы отопления с верхней разводкой целесообразно применять В одноэтажных индивидуальных домах.

При нижней разводке (рис. 6.3) высокотемпературный теплоноситель поступает в магистральную трубу , расположенную ниже отопительных приборов (как правило в подвалах) и затем распределяется по стоякам. Независимо от типа разводки (верхней или нижней) расширительный бачек должен быть расположен в наиболее высокой точке отопительной системы, т. е. на чердаке.

Рис. 6.3. Схема однотрубной системы отопления с нижней разводкой теплоносителя: 1 – подающая труба; 2 – нагревательные приборы; 3 – регулирующие вентили; 4 – трехходовой кран; 5 – перемычка; 6 – расширительный бачок; 7 – теплообменник; 8 – циркуляционный насос

Однотрубные системы водяного отопления не имеют обратных стояков, их можно устраивать по нескольким вариантам, обозначенным на рис. 6.3 римскими цифрами.

В варианте I, называемым проточным, вода из стояка проходит последовательно через все радиаторы, начиная с верхнего. Здесь в нижележащие радиаторы поступает уже охлажденная вода. В проточной системе нельзя ставить регулировочные краны, так как если уменьшить или перекрыть кран у того или иного радиатора, то уменьшится или перекроется подача воды во всех радиаторах, присоединенных к данному стояку.

В варианте II параллельно с отопительным прибором установлена перемычка, поэтому к нижним батареям подводится смесь охлажденной и горячей воды. Температура этой смешанной воды естественно будет ниже температуры воды в отопительных приборах, расположенных выше. Поэтому, чтобы увеличить отдачу теплоты, поверхность нагрева нижних при-

66

боров должна быть увеличена. В этом варианте возможно регулировать кранами количество поступающей в радиаторы воды.

Вварианте III из стояка часть воды поступает в верхние нагревательные приборы, остальная вода направляется по стояку к радиаторам, расположенным ниже. Горячая вода, проходя через верхние нагревательные приборы, охлаждается и возвращается в подающие стояки. В нижние нагреватель приборы поступает горячая вода от стояка и охлажденная вода из верхних радиаторов.

Вварианте IV проточная схема движения теплоносителя, как и в варианте I, но здесь трехходовые вентили не перекрывают полностью магистраль.

Вдвухтрубных системах водяного отопления теплоноситель по подающим стоякам поступает по все нагревательные приборы и далее из нагревательных приборов собирается в стояках обратки, см. рис. 6.4.

Двухтрубные системы водяного отопления с вертикальными стояками с верхней или нижней разводкой целесообразно использовать как в одноэтажных, так и многоэтажных домах.

Рис. 6. 4. Двухтрубной схема отопления с нижней разводкой, вертикальными стояками системы и принудительной циркуляцией:

1 – подающая магистраль 2 – обратная магистраль; 3 – нагревательные приборы 4 – регулирующие вентили; 5 – расширительный бачок; 6 – циркуляционная труба; 7 – выпуск воздуха; 8 – циркуляционный насос; 9 – теплообменник

Возможны и другие варианты устройства двухтрубных систем отопления.

На рис. 6.5 изображена принципиальная схема квартирной системы отопления с насосной циркуляцией теплоносителя.

67

:

Рис. 6.5. Схема индивидуальной системы отопления с насосной циркуляцией теплоносителя:

1 – аккумулирующий бак; 2 – вентили; 3 – расширительный бачек; 4 –главный стояк; 5 – котел; 6 – нагревательные приборы; 7 – циркуляционный насос; 8 – обратный клапан

Воздушное отопление и отопление сооружений защищенного грунта достаточно полно рассмотрены в , ,

6.2Общие сведения о горячем водоснабжении

Вжизнедеятельности человека потребность в горячей воде все больше увеличивается. Горячую воду расходуют на санитарно-гигиенические процедуры, бытовые и производственные нужды. В зависимости от назначения

еепотребляют в смеси с холодной водой или самостоятельно.

ГВС (система горячего водоснабжения) – совокупность устройств, обеспечивающих нагрев холодной воды и распределение ее по водоразборным приборам.

Воду, как правило, нагревают в теплообменных аппаратах до температуры 60…75 °С и с помощью насосов подают по трубопроводам в жилые, общественные и производственные здания. Вода в системах бытового и производственно-бытового горячего водоснабжения должна быть питьевого качества, она не должна быть жесткой и агрессивной по отношению к материалу труб. Содержание кислорода, растворенного в воде, не должно превышать 5 мг/л, свободной углекислоты 20 мг/л. В точках водоразбора горячая вода должна иметь температуру не ниже 50°С. При пользовании ею потребитель может снижать ее температуру до требуемой,

68

подмешивая к ней холодную воду в смесителях, установленных в местах водоразбора. Нормы расхода горячей воды для бытовых нужд зависят от назначения объекта. Для жилых и общественных зданий нормы расхода приведены в соответствующих строительных нормах и правилах, расход горячей воды на производственные нужды определяется требованиями технологии процесса.

Применяются системы горячего водоснабжения местные и централизованные.

Вместных системах ГВС в качестве источника теплоты применяются преобразователи энергии малой мощности, например, водогрейные колонки, электронагреватели, кипятильники, небольшие водогрейные котлы, гелиоустановки и др.

Вцентрализованных системах вода для ГВС нагревается в теплообменниках тепловых пунктов либо забирается непосредственно из теплосети.

Системы ГВС можно классифицировать по нескольку признаков. По обеспечению давления горячей воды:

–под давлением холодного водопровода;

–под давлением тепловой сети;

–под давлением, создаваемым насосом, установленным на холодном или горячем водопроводе;

–под статическим давлением, создаваемым баком холодной или горячей воды.

По месту прокладки распределительных трубопроводов системы могут

быть:

–с нижней разводкой;

–с верхней разводкой.

По наличию и способу обеспечения циркуляции:

–без циркуляции;

–с естественной циркуляцией;

–с насосной циркуляцией.

По принципу приготовления горячей воды централизованные системы делят на закрытые и открытые.

В закрытых ГВС поступающая из водопровода холодная вода нагревается в теплообменниках индивидуальных или центральных тепловых пунктов. Достоинство закрытых систем горячего водоснабжения – высокое качество горячей воды, недостаток – сложная система ее подачи потребителю.

В открытых ГВС используют теплоноситель, циркулирующий в системе теплоснабжения. Так как температуры воды в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети постоянны и зависят от температуры наружного воздуха, для получения горячей воды с нужной температурой применяют автоматические смесители, регулирующие отбор воды.

Для снижения расходов теплоносителя и соответственно затрат на его транспортировку разработана двухступенчатая схема, позволяющая использовать тепло обратной воды системы отопления для предварительного подо-

69

грева исходной холодной воды. В основу положен принцип экономайзера и догревателя, т.е. приготовление воды горячего водоснабжения ведется на двух теплообменниках. Теплообменник первой ступени устанавливается на обратном трубопроводе системы отопления последовательно с ней. Он работает как экономайзер. В нем холодная вода подогревается до 30-40 °С. Затем подогретая вода подается во вторую ступень и догревается до требуемой температуры, обычно 60°С, горячим теплоносителем. Вторая ступень включается параллельно или последовательно системе отопления в зависимости от схемы.

Применение двухступенчатых схем позволяет при одинаковой нагрузке ГВС экономить до 40% теплоносителя относительно его расхода для параллельной схемы. Это плюс, так как помимо экономии теплоносителя в таких схемах температура "обратки" существенно ниже, чем требуется по температурному графику, что ведет к увеличению КПД источника тепла.

Циркуляционные трубопроводы устраивают для естественной или искусственной циркуляции воды в сети через водоподогреватель, чтобы при отсутствии или недостаточном водоразборе вода не остывала. На рис. 6.6 представлена одна из распространенных схем ГВС.

Рис. 6.6. Схема закрытой циркуляционной двухтрубной с нижней разводкой системы горячего водоснабжения:

1 – полотенцесушитель; 2 – водоразборные приборы; 3 – подающий коллектор; 4 – водосборный коллектор; 5 – магистраль холодной воды; 6 – прибор учета; 7 – теплообменник; 8 – циркуляционный насос

Холодная вода из центральной системы водообеспечения по магистрали 5, проходя через приборы учета 6, поступает в теплообменник 7. Сюда же

70