Лекция №2

-Высокая теплоотдача отопительных приборов, вследствие этого сокращается площадь поверхности приборов и расход металла.

-Незначительное гидростатическое давление.

-Меньшая, чем у водяных систем, опасность замораживания.

-Возможность перемещения пара на большие расстояния без применения искусственного побуждения (за счет давления пара).

Недостатки.

-Высокая температура на поверхности приборов ( 100 С), что не отвечает требованиям СН.

-Невозможность центрального качественного регулирования теплоотдачи приборов – применяется регулирование пропусками, периодическими включение и отключением системы.

-Более сложная и дрогостоящая эксплуатация, меньшая долговечность, чем у водяной системы.

-Шум и удары в системе вследствие попутной конденсации пара.

Воздушная система отопления.

Преимущества.

-Возможность совмещения с приточной вентиляцией (в помещении отсутствуют какие-либо отопительные приборы).

-Полное отсутствие тепловой инерции в помещнии при запуске систе-

мы.

-Возможность центрального качественного регулирования.

Недостатки.

-Большие сечения каналов (воздуховодов).

-Большие потери теплоты при прокладке каналов в неотапливаемых помещениях.

Области применения различных систем отопления

Системы водяного отопления нашли наиболее широкое применение в гражданских и производственных зданиях. Радиус действия этих систем отопления по вертикали ограничен величиной допустимого гидростатического давления из-за возможности разрушения отопительных приборов, расположенных на первых этажах высотных зданий).

Паровые системы отопления допускаются в промышленных и ряде общественных зданий при кратковременном (не постоянном) пребывании в них людей. Используют для периодического и дежурного отопления. В настоящее время паровые системы отопления повсеместно заменяются на водяные для жилых и общественных помещений и на воздушное для промышленных и частично общественных (например, кинотеатры) помещений.

Воздушные системы отопления получили широкое распространение, прежде всего, в производственных зданиях с выделением вредностей и влаги. Целесообразно использовать воздушное отопление в качестве дежурного и периодического отопления производственных и общественных зданий или в виде местных систем с высокотемпературным первичным теплоносителем для отопления помещений большого объема производственного назначения. Некоторые ограничения использования – невысокая надежность из-за воз-

можного нарушения распределения воздуха по помещениям, небольшой радиус действия.

СИСТЕМЫ ВОДЯНОГО ОТПЛЕНИЯ

На рис 4.1 представлена обобщенная схема системы водяного отопления.

Рис. 4.1 Здесь: 1 – котел; 2 – главный горячий стояк; 3 – выпуск воздуха; 4 – трубопровод горячей воды; 5 – нагревательный прибор; 6 – трубопровод обратной воды; tг, tо – cоответственно температура горячей (прямой) и обратной воды.

Система водяного отопления гидравлически замкнута и имеет некоторое количество отопительных приборов 5 (на рис 4.1 условно показан один прибор), теплопроводов 2, 4, 6, т.е. постоянный объем, заполняющей ее воды. При повышении температуры воды она расширяется и в замкнутой системе начинает расти давление, что может привести к разрыву трубопроводов и отопительных приборов. Поэтому в системе предусматривается расширительный бак 3, в него сливается лишняя вода при расширении и удаляется воздух при сезонном заполнении системы.

Классификация систем водяного отопления

1.По способу создания циркуляции водяные системы подразде-ляют на системы

с естественной циркуляцией (гравитацион-ные) и с искусственной циркуляцией (насосные).

2.По способу включения отопительных приборов в стояк или ветвь – на двухтрубные в которых горячая вода подается в приборы по одним стоякам, а охлажденная вода отводится по другим (приборы при этом подсоединяются по теплоносителю параллельно) и однотрубные, в которых горячая вода подается в приборы и охлажденная вода отводится из них по одному стояку (приборы подсоединены к стояку последовательно).

3.По направлению объединения отопительных приборов как однотрубные, так и двухтрубные системы отопления могут быть вертикальные (отопительные приборы подсоединяются только поэтажно) и горизонтальные, в которых приборы под-соединяются по помещениям на одном этаже.

4.По месту расположения подающих и обратных магистралей системы подразделяют на системы с верхним расположением подающих магистралей, в основном по чердаку или под потол-ком верхнего этажа (обратные магистрали – по подвалу или над полом нижнего этажа) и

системы с нижним расположе-нием обеих магистралей по подвалу над полом первого этажа или подпольных каналах.

5.По направлению движения воды в подающих и обратных ма-гистралях – на тупиковые, когда горячая и охлажденная вода движется в магистралях в противоположных направлениях, и с попутным движением, когда направления потоков движения воды в подающей и обратной магистралях совпадают.

6.По принадлежности источника горячей воды системы отопле-ния подразделяются на зависимые, в которых теплоноситель поступает от центрального для нескольких потребителей ис-точника (ТЭЦ, котельной, ЦТП), и независимые – горячая вода поступает в систему от собственного индивидуального источ-ника (домового котла, ИТП).

На рис. 4.2 – 4.6 показаны все варианты схем водяных систем, соответствующих приведенной выше классификации.

Рис. 4.2. Независимая схема с естественной циркуляции и с верней разводкой. 1 – котел; 2 – главный горячий стояк; 3 – выпуск воздуха; 4 – трубопровод горячей воды; 5 – нагревательный прибор; 6 – трубопровод обратной воды; tг, tо – cоответственно температура горячей (прямой) и обратной воды.

Рис. 4.3. Зависимая схема присоединения с ЦТП элеваторного типа, верхняя разводка магистралей. 2 - главный горячий стояк; 4 – нагревательный прибор; 5 - трубопровод обратной воды; 9 – обратная в тепловую сеть; 10 - горячая вода из тепловой сети; 11 – элеватор; 1 – температура горячей воды в наружных тепловых сетях; 2 – температура обратной воды; 12 – тепловой пункт.

Рис. 4.4. Независимая схема присоединения с искусственным побуждением движения воды. С 1 по 5 обозначения те же что и в пункте 1) 6 – насос; 7 – трубопровод для заполнения деаэрированной водой из тепловой сети.

Рис. 4.5. Независимая схема присоединения с ИТП. 1 – теплообменник (бойлер ИТП); 2-7 – то же, что в пункте 4); 8 – подпиточный насос.

Рис. 4.6. Зависимая прямоточная схема присоединения. С 1 по 10 то же, что и в предыдущих пунктах.

Рис. 4.7. Двухтрубная система отопления с верхней разводкой, тупиковая. 1 – магистраль горячей воды; 2 – трубопровод горячей воды; 3 – стояк горячей воды; 4 – нагревательные приборы; 5 - устройство для выпуска воздуха; 6 – подача горячей воды в нагревательные приборы; 7 – стояк обратной воды; 8 – обратная магистраль.

Рис. 4.8. Двухтрубная система с нижней разводкой, тупиковая. 1 – магистраль горячей воды; 2 – стояк горячей воды; 3 – стояк обратной воды; 4

– краны у приборов; 5 – нагревательные приборы; 6 - устройство для выпуска воздуха;

7 – обратная магистраль.

Рис. 4.9. Однотрубная система с верхней разводкой, тупиковая. 1 – стояк горячей воды; 2 – нагревательные приборы; устройство для выпуска воздуха; 4 – перемычка.

Рис. 4.10. Однотрубная система с нижней разводкой, тупиковая. 1 – магистраль горячей воды; 2 – нагревательные приборы; 3 – регулирующий кран; 4 - устройство для выпуска воздуха; 5 – обратная магистраль.

Рис. 4.11. Горизонтальная система отопления. 1 – стояк горячей воды; 2 – нагревательные приборы; 3 – регулирующий кран; устройство для выпуска воздуха.

Гидравлический расчет водяных систем отопления

В задачу гидравлического расчета входит определение диаметров трубопроводов при заданной тепловой нагрузке, а так же потерь давления в различных участках системы. Некоторую сложность представляет увязка давлений в отдельных частях весьма сложной системы. Рекомендуется проводить эти расчеты, используя ЭВМ.

Потери давления P, Па, в трубопроводах на трение и местные сопротивления определяются по общей формуле

Где - коэффициент трения;

l - длина расчетного участка трубопровода, м; d – внутренний диаметр трубопровода, м;

- скорость воды, м/с;- плотность воды, кг/м3;

- сумма местных сопротивлений расчетного участка; R – потери давления на трение, Па/м;

Z – потери давления на трение, Па.

Рекомендуемые скорости движения воды в трубопроводах – до 1 1,5 м/с в жилых и общественных зданиях и до 3 м/с в производственных помещениях. Расчет сопротивлений чаще всего проводят с использований таблиц и номограмм в справочниках.

Суммарные потери давления должны быть меньше расчетного циркуляционного давления, устанавливаемого для данной системы. Под расчетным циркуляционным давлением понимается давление, необходимое для поддержания принятого гидравлического режима системы отопления. Оно требуется для преодоления сопротивления системы. Предусматривается запас на неучтенные потери в размере 10 % т.е. необходимо иметь

R l + Z = 0,9 Рр.

Расчетное циркуляционное давление определяется по формуле, Па

б)

Рис. 4.12. Расчетные схемы расчета естественного циркуляционного давления. а – двухтрубная система; б – однотрубная проточная система; 1 – котел; 2 – главный горячий стояк; 3 – выпуск воздуха; 4 – трубопровод горячей воды; 5 – нагревательный прибор; 6 – трубопровод обратной воды; 7

– промежуточный участок; tг, tо – cоответственно, температура горячей (прямой) и обратной воды.

где г и о – плотности горячей и обратной (охлажденной) воды, кг/м3.

Для циркуляции воды необходима разность давлений в любом сечении контура (например, 1 – 1).

Давление слева в горячем стояке

Рл = g h1 ср + g(h2 + h3 + h4) г + Рб.

Давление справа в стояке с нагревательным прибором

Рп = g(h1 + h2) о + g h3 ср + g h4 г + Рб,

где Рб – барометрическое давление в расширительном баке.

Разность давлений Рп - Рл будет равна естественному циркуляционному давлению без учета охлаждения воды в трубопроводах:

Ре.пр = Рп - Рл = gН(о - г),

где Н – расстояние между средними линиями котла и нагревательного прибора.

В однотрубной системе расчетная схема включает все приборы данного стояка (рис. 4.12б). Естественное циркуляционное давление по формуле

Ре.пр = gН1(о - г) + g(Н2 - Н1) (п.у - г),

где п.у – средняя плотность воды в промежуточном участке стояка при температуре tп.у воды в этом участке. Температура