KURS_LEKTsIJ_IOB

укладення теплової ізоляції не дає змоги бетону потрапити між стінкою і плитою під час виливання шару розчину.

При укладенні труб застосовують два способи:

1)змійовик розташовують у формі меандру (рис. 2.25 а), в цьому випадку початок змійовика з найвищою температурою влаштовується біля стін

знайбільшими втратами тепла;

2)у формі змійовика, подібного до петлі, (рис. 2.25 б), завдяки чому забезпечується більш рівномірний розподіл температури підлоги. У місцях з більшими тепловими втратами, за наявності великих віконних і дверних прорізів, можна використати невелику крайову зону шириною близько 1 м уздовж зовнішніх стін, де труби прокладають з меншим зазором. Змійовик у крайовій зоні частіше всього є незалежним нагрівальним контуром (рис. 2.25 в). У приміщеннях невеликого розміру допускається з'єднання змійовика у крайовій зоні з основним контуром (рис. 2.25 г).

Рис. 2.25 Схеми укладання труб підлогового опалення: а – змійовик у формі меандру; б – у формі петлі; в – крайова зона у вигляді незалежного контуру; г – з'єднання крайової зони з основним контуром

Вихідними даними до розрахунку підлогового опалення є тепловтрати приміщення Q, в якому влаштовується опалення, а також розміри підлоги приміщення відповідно до архітектурного проекту. При проектуванні спочатку

визначається орієнтовна густина теплового потоку на 1 м2 площі підлоги, Вт/м2:

де q – фактична густина теплового потоку, Вт/м2; а – модуль укладання труб (це відстань між трубами, яка приймається 0,2; 0,25; 0,3; 0,35 м, а для крайової зони 0,1; 0,15 м). Визначається потрібна довжина змійовика l, м:

l = Q

q1 , (2.30)

Якщо l > 120 м, то змійовик потрібно розділити на декілька контурів, для яких роблять окремі розрахунки по теплу і гідравлічних параметрах.

При проведенні гідравлічних розрахунків визначаються витрати води, діаметр, швидкість руху води і втрати тиску в трубопроводі.

Температура води, що подається в систему підлогового опалення не повинна перевищувати 55 °С. При об'єднанні підлогового опалення з традиційним високотемпературним опаленням необхідно влаштовувати систему зниження температури води перед подачею в контур теплої підлоги. Принципові схеми сумісних систем представлені на рис. 2.26.

91

Рис. 2.26 Принципові схеми сумісних систем підлогового і радіаторного опалення: а – схема з регулювальним клапаном: 1 – термостатичний клапан; 2 – термостатична голівка з датчиком; 3 – циркуляційний насос; 4 – електричний кімнатний трубчастий регулятор; 5 – обхідний регулювальний клапан; 6 – кульовий клапан; 7 – термометр; б – схема з триходовим клапаном: 1 – термостатичний триходовий клапан; 2 – термостатична голівка з датчиком; 3 — циркуляційний насос; 4 – електричний кімнатний трубчастий регулятор; 5 – кульовий клапан; 6 – термометр

Для регулювання температури води, яка надходить в теплу підлогу, на подаючому трубопроводі встановлено термостатичний клапан, обладнаний термостатичною голівкою з датчиком. Крім того, установлено тепловий перемикач насоса, який спрацьовує тоді, коли температура води на вході в теплу підлогу перевищить температуру, що встановлена в термостатичному клапані, на 5 °С.

2.10 ПАРОВЕ ОПАЛЕННЯ

Парові системи опалення поділяють на системи низького тиску – до 70 кПа; високого тиску – 70-600 кПа і вакуум-парові – 5-10 кПа. У паровій системі опалення пара віддає повітрю приміщень через опалювальні прилади приховану теплоту пароутворення і перетворюється на конденсат. При конденсації в опалювальних приладах 1 кг пари приміщення одержує близько 2260 кДж

тепла.

Порівняно з системами водяного опалення парове опалення має ряд переваг. Завдяки малій густині пара рухається з більшими швидкостями, внаслідок чого потрібні менші діаметри теплопроводів, ніж при водяному опаленні. Більший коефіцієнт тепловіддачі від пари до стінок опалювальних приладів і вища температура пари дозволяють зменшити площу опалювальних приладів приблизно на 25-30 %. В парових системах відбувається швидкий прогрів приміщень. Завдяки малій густині пари можна використовувати систему парового опалення для будинків з великою кількістю поверхів.

У паровій системі опалення є два середовища, що рухаються трубопроводами, – пара і конденсат і два види трубопроводів – паропроводи і конденсатопроводи. Перші прокладають від джерела пари (котлів чи вводу) до опалювальних приладів, а другі – від опалювальних приладів до котла чи вводу. Рух пари у паропроводах здійснюється за рахунок різниці тиску пари на початку і в кінці паропроводу (біля котла чи вводу і біля опалювального приладу).

Рух конденсату у конденсатопроводах може бути самопливним за рахунок ухилу конденсатопроводів або їх вертикального розташування. Крім систем опалення з самопливним конденсатопроводом (рис. 2.27) можуть застосовуватись системи з перекачуванням конденсату в котел (рис. 2.28). Пара з котла по паропроводах надходить в опалювальні прилади. В кінці

92

паропроводу перед опалювальним приладом установлюються вентилі. Після віддачі тепла в опалювальному приладі пара, перетворившись на конденсат, самопливно по конденсатопроводах повертається в котел.

Повітря з опалювальних приладів витискується парою і по конденсатопроводах переміщається разом з конденсатом, а потім видаляється через повітряну трубку. Пара з котла по паропроводах попадає в опалювальні прилади, а конденсат з опалювальних приладів спочатку самопливно по конденсатопроводах стікає в конденсатний бак, звідки насосом перекачується в котел. Системи з самопливними конденсатопроводами називаються

замкнутими, а з перекачуванням конденсату – розімкнутими.

Використання систем високого тиску обмежується тільки промисловими будівлями; більш високий початковий тиск пари дозволяє передавати її на значні відстані і радіус дії таких систем суттєво збільшується. Обмеження пов'язані із виділенням пилу на промисловому підприємстві. Парові системи високого тиску виконують тільки розімкнутими.

Бажання зробити системи парового опалення придатними для житлових будинків призвело до виникнення вакуум-парових систем. Температура пари, а отже, й температура поверхні опалювальних приладів в таких системах нижче 100 °С. Тиск пари витрачається тільки на подолання опору паропроводів до опалювальних приладів, а рух пари через опалювальні прилади і рух конденсату по конденсатопроводах відбувається за рахунок розрідження (вакууму), що створюється спеціальним повітряним вакуум-насосом.

Суттєвими недоліками систем парового опалення є неможливість центрального регулювання температури пари, через що в приміщеннях важко підтримувати сталу температуру, забруднення повітря продуктами розкладення органічного пилу, що відкладається на поверхні опалювальних приладів, великі тепловтрати паропроводів, інтенсивна корозія паропроводів і конденсатопроводів внаслідок потрапляння повітря при періодичному відключенні системи, шум при роботі внаслідок гідравлічних ударів, спричинених рухом пари і конденсату в теплопроводах та ін.

93

2.11 ПОВІТРЯНЕ ОПАЛЕННЯ

При повітряному опаленні в якості теплоносія використовують повітря, нагріте до температури більш високої, ніж повітря в приміщенні. Нагріте повітря подається в приміщення і, змішуючись з внутрішнім повітрям, віддає йому ту кількість тепла, яка необхідна для покриття тепловтрат приміщення. Розрізняють такі системи повітряного опалення: централізовані, суміщені з вентиляцією(централізовані і суміщенні з вентиляцією системи можуть працювати в рециркуляційному режимі), децентралізовані. При централізованій системі (рис. 2.29) повітря підігрівається в калорифері за допомогою теплоносія – води або пари. У приміщення нагріте повітря надходить по каналах (повітроводах). По каналах (повітроводах) повітря з приміщення повертається до калорифера – така система називається

рециркуляційною.

Система повітряного опалення, суміщена з вентиляцією (рис. 2.30), відрізняється від централізованої системи тим, що повітря до калорифера подається не тільки з приміщення, але і ззовні; його кількість диктується вимогами вентиляції.

Рис. 2.29 Схема централізованої системи Рис. 2.30 Схема системи повітряного повітряного опалення: 1 – калорифер; 2, 4 – опалення, суміщеної з вентиляцією: 1,2,4 – канали; 3 – приміщення клапани; 3 – витяжний канал; 5 – канал для

подачі нагрітого повітря; 6 – калорифер

Для нагріву повітря застосовуються калорифери. Зовнішнє повітря забирається через клапан і по каналах подається в приміщення, яке необхідно опалювати, а по витяжних каналах видаляється з приміщення. При робо цієї схеми в рециркуляційному режимі закривається клапан 1 і відкривається клапан 2 (рис. 2.30) при одночасному закритті клапану 4.

Децентралізовані системи повітряного опалення характеризуються нагрівом повітря, яке забирається з приміщень (тільки рециркуляційний режим) в опалювальних агрегатах. Для одного приміщення може бути встановлено декілька опалювальних агрегатів. Агрегат складається з одного або декількох калориферів, з'єднаних послідовно за рухом води і повітря, вентилятора (осьового або

відцентрового та електродвигуна).

В приміщенні опалювальні агрегати установлюють на однакових відстанях на підлозі цехів або монтують на колонах. Опалювальні агрегати можуть використовуватись в громадських будинках: школах, дитячих садках, магазинах та ін. Сучасна конструкція такого агрегату показана на рис. 2.31.

94

Установка є припливно-витяжною, обладнана пристроями для обробки двох потоків повітря: припливного – фільтром з скловолокном, теплообмінником, вентилятором; витяжного – фільтром і вентилятором. Крім того, устатковується калорифером або охолоджувальною камерою, які входять в комплект установки. Продуктивність установок становить 500-13000 м3/год.

2.12 ГАЗОВЕ ОПАЛЕННЯ

Газ порівняно з іншими видами палива має суттєві переваги: високу теплоту згоряння, відсутність золи і шлаку, сприятливі умови для автоматизації процесів горіння і транспортування газу по газопроводах на великі відстані, зручністю обслуговування пристроїв для використання газу. Недоліками газоподібного палива є пожежота вибухонебезпечність, можливість отруєння людей при витоках газу з газопроводу. При використанні для опалення будинків газ спалюється в топках парових і водогрійних котлів, опалювальних печах, в газових опалювальних приладах.

В якості газових опалювальних приладів

порівняно з системами центрального опалення: малі капітальні затрати і витрату металу, високий ККД (до 80-85 %), невелику вартість експлуатації і простоту обслуговування. Теплопередача від газових опалювальних приладів в навколишнє середовище відбувається випромінюванням і конвекцією.

До приладів променево-конвективного типу відносяться газовий повітронагрівач, газовий конвектор, опалювальний газовий камін та ін.

95

°С дає економію енергії близько 7 %, то використання обігрівачів дозволяє зекономити 20-30% коштів.

Конструкція інфрачервоного випромінювача показана на рис. 2.33.

2.13 ЕЛЕКТРИЧНЕ ОПАЛЕННЯ

До основних переваг електричного опалення відносяться хороше керування, висока ступінь автоматизації процесу, відсутність продуктів згоряння й забруднення атмосфери, висока транспортабельність електроенергії, простота і швидкість монтажу електропроводки до опалювальних приладів, високий ККД.

Основні недоліки електричного опалення: висока відпускна вартість електроенергії, пожежонебезпечність, висока температура відкритих витків проводу.

Електричне опалення допускається використовувати в лікувальних закладах, спортивних спорудах, вокзалах, аеропортах та інших будівлях. В деяких випадках електричне опалення є особливо раціональним (автобуси, літаки, електропотяги).

закладається нагрівальний електричний кабель (кабель закладається в різні конструкції будинку: підлогу, стелю, перегородки та ін.) або панельні прилади з струмопровідної гуми. Нагрівальні секції укладаються на поверхню рівномірно з постійним кроком. Датчик температури встановлюється в пластмасовій трубці між нагрівальним кабелем. Регулятор температури розташовують на стіні в найбільш зручному місці. Монтажні кінці від нагрівальної секції і датчика приєднуються до терморегулятора. Якщо укладають декілька нагрівальних секцій, то їх монтажні кінці об'єднують в розподільних коробках, які встановлюють під регулятором температури (рис. 32). Потужність нагрівальної секції приблизно становить 0,1 кВт на 1 м2. Як правило, такі нагрівальні секції використовують в окремо розташованих будинках при неможливості під єднання до систем централізованого опалення, або як додаткове опалення (поряд з іншим) для забезпечення теплового комфорту в приміщеннях із холодною підлогою (мармур, кахель тощо).

96

2.14ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ

2.14.1.Прокладання трубопроводів в будинках

Прокладка труб в приміщеннях може бути відкритою і прихованою. Відкрита прокладка простіша і дешева. По технологічних, гігієнічних або архітектурно-планувальним вимогам прокладка труб може бути прихованою. Магістралі при цьому переносять в технічні приміщення (підвальні, горищні і т. п.) стояки і підведення до опалювальних приладів розміщують в спеціально передбачених шахтах і борознах (штробах) в будівельних конструкціях або вбудовують в них. При цьому в місцях розташування розбірних з'єднань і арматури владнують люки.

При прокладці теплопроводів враховують майбутню зміну довжини труб

впроцесі експлуатації системи опалювання. Компенсацію подовження труб здійснюють, як правило, за рахунок особливого пристрою трубних елементів конструкції системи, рідше за рахунок використання спеціальних компенсаторів. У місцях перетину міжповерхових перекриттів труби укладають

вгільзи для забезпечення їх вільного руху при зміні довжини.

Магістралі системи опалювання прокладають, як правило, з відхиленням від горизонталі з ухилом. Ухил горизонтальних магістралей необхідний для відведення в процесі експлуатації скупчень повітря (у верхній частині систем), а також для самотоку спуску води з труб при ремонті (у нижній їх частині).

Для забезпечення надійної експлуатації устаткування теплових пунктів і систем опалювання використовується різна запірна арматура призначена в основному для відключення устаткування і окремих вузлів системи для ремонту або локалізації аварійній ситуації. Для цих цілей використовують прохідні (пробкові) або кульові крани. Останні в теперішній час практично витіснили іншу запірну арматуру. Пояснюється це, перш за все, їх високою надійністю. На труби великого діаметру встановлюють засувки.

У системах водяного опалювання можуть утворюватися скупчення повітря (повітряні пробки) які порушують циркуляцію теплоносія і викликають шум і корозію. Для боротьби з цим явищем при конструюванні системи удаються до різного роду заходів при прокладці труб, а також використовують спеціальне устаткування (повітрозбірники, повітряні крани, воздухоотводчики).

97

Для зменшення даремних тепловтрат труби в неопалювальних приміщеннях і в інших місцях, де можливе замерзання теплоносія, покривають шаром тепловій ізоляції. Оптимальну товщину шару знаходять дорогою техніко-економічного розрахунку.

Для виключення вібрація і шуму в системах опалювання труби в місцях проходу через стіни і перекриття приміщень забезпечують амортизуючими прокладками з гумового полотна. Зазори між трубами, прокладками і будівельними конструкціями закладають пружній негорючою мастикою.

Шум також може виникати в системах опалювання при русі теплоносія з високою швидкістю. У зв'язку з цими встановлені загальні обмеження швидкості рухи води в теплопроводах систем опалювання.

2.14.2. Теплові мережі

Теплова енергія у вигляді гарячої води або пари транспортується від джерела теплоти (ТЕЦ або котельні) до споживачів тепла по трубопроводах, що називаються тепловою мережею. Теплова мережа складається із з'єднаних між собою шляхом зварювання сталевих труб, теплової ізоляції, компенсаторів теплових видовжень, запірної і регулювальної арматури, будівельних конструкцій, опор, камер, дренажних і повітровипускних пристроїв. Залежно від кількості паралельно прокладених теплопроводів теплові мережі поділяють на однотрубні, двотрубні і багатотрубні.

Однотрубні мережі найбільш економічні і прості. В них мережева вода після систем опалення і вентиляції повинна повністю використовуватись для гарячого водопостачання. Найбільш широко застосовуються двотрубні теплові мережі, що складаються з подаючого і зворотного трубопроводів для водяних мереж і паропроводу з конденсатопроводом для парових мереж. В тритрубних мережах дві труби використовують як подаючі для подачі теплоносія з різними температурами, а третю трубу – в якості зворотної. В чотиритрубних мережах одна пара телопроводів обслуговує системи опалення і вентиляції, а інша – систему гарячого водопостачання і технологічні потреби.

Водяні теплові мережі за способом приготування води для гарячого водопостачання поділяють на закриті і відкриті. В закритих мережах для гарячого водопостачання використовується водопровідна вода, яка нагрівається мережевою водою у водопідігрівачах. При цьому мережева вода повертається на ТЕЦ або в котельну. У відкритих мережах вода для гарячого водопостачання відбирається споживачами безпосередньо з теплової мережі і після використання її в мережу вже не повертається. Якість води у відкритій тепловій мережі повинна відповідати вимогам ГОСТ 2874-82* «Вода питна». Теплові мережі поділяють на магістральні, що прокладаються головними напрямками населених пунктів, розподільні – всередині кварталів, мікрорайону і

відгалуження до окремих будинків.

Теплові мережі влаштовують тупиковими і кільцевими. Тупикові

влаштовують з поступовим зменшенням діаметрів труб в напрямку від джерела тепла. Такі мережі найбільш прості і економічні. Але мають суттєвий недолік – відсутність резервування. У випадку аварії припиняється подача тепла в

98

будинки. Кільцеві мережі влаштовують в тих випадках, коли не допускаються перерви в теплопостачанні на підприємствах чи в медичних закладах. При кільцюванні значно підвищується надійність теплопостачання.

Залежно від способу прокладання теплові мережі поділяють на підземні і надземні. Надземне прокладання труб влаштовується на окремих опорах чи естакадах (рис. 2.36), на кронштейнах, які закладаються в стіни будинків. Використовується на територіях промислових підприємств, при спорудженні теплових мереж поза межами міста, при перетині ярів та ін. Надземне прокладання теплових мереж рекомендується переважно при високому стоянні ґрунтових вод.

Найчастіше використовується підземне прокладання в прохідних каналах і колекторах разом з іншими комунікаціями, в напівпрохідних і непрохідних каналах, безканальне. Найбільш довершеним, але й найдорожчим є прокладання теплопроводів в прохідних каналах, які використовують при наявності декількох теплопроводів великих діаметрів. В великих містах будують так звані міські колектори, в яких прокладають теплопроводи, водопровід, електричні і телефонні кабелі (рис. 2.37).

компенсаторів та ін., а також ніші для П-подібних компенсаторів. Підземний теплопровід прокладають на ковзаючих опорах. Відстань між опорами приймають залежно від діаметра труб.

Безканальний спосіб прокладання трубопроводів самий дешевий. Використання його дозволяє знизити на 30-40 % будівельну вартість теплових мереж, значно зменшити трудові затрати і витрату будівельних матеріалів.

Заглиблення теплових мереж від поверхні землі або дорожнього покриття до верха перекриття каналу або колектора приймається, м: при наявності дорожнього покриття – 0,5; без дорожнього покриття – 0,7; до верха оболонки

99

безканального прокладання – 0,7; до верха перекриття камер – 0,3. Середній термін служби підземних канальних теплопроводів не перевищує в середньому 10–12 років, а безканальних з ізоляцією – не більше 6-8 років. Основною причиною пошкоджень є зовнішня корозія, яка виникає внаслідок відсутності або неякісного нанесення антикорозійного покриття, незадовільної якості або стану покриття, надмірного зволоження ізоляції, а також внаслідок затоплення каналів через нещільності конструкцій.

2.14.3. Приєднання теплоспоживачів до теплових мереж

Системи опалення будинків приєднують до теплових мереж в теплових пунктах. Для приєднання до водяних теплових мереж застосовують такі схеми: залежну і незалежну. При залежній схемі приєднання вода з теплової мережі надходить безпосередньо в системи абонентів. При незалежній схемі вода із мережі надходить в теплообмінний апарат, де нагріває вторинний теплоносій, що використовується в системах.

Залежне приєднання системи опалення без змішування. За такою схемою приєднують системи водяного опалення будинків, в яких: температура опалювальних приладів не обмежується; температура поверхні опалювальних приладів відповідає санітарно-гігієнічним вимогам; системи повітряного

опалення.

При такій схемі використовують найпростіше і найдешевше обладнання теплового пункту. Крім того, завдяки максимальному використанню температурного перепаду мережевої води в опалювальних приладах знижується витрата води в системі, зменшується вартість теплової мережі за рахунок зменшення діаметрів теплопроводів. Недоліком схеми є передача тиску мережевої води на опалювальні прилади. Тому схема використовується тоді, коли тиск в мережі не перевищує допустимого тиску в опалювальних приладах (0,6-0,9 МПа для чавунних радіаторів, 1,0 МПа для сталевих конвекторів).

Залежне приєднання з гідроелеватором для підмішування охолодженої води. Цей спосіб приєднання найбільш широко застосовується для житлових і громадських будинків до 12 поверхів. Простота і надійність роботи гідроелеватора, який не потребує постійного обслуговування, і дешеве обладнання теплового пункту відрізняє цю схему. Мережева вода з подаючого трубопроводу надходить в гідроелеватор. Через перемичку в гідроелеватор підсмоктується частина охолодженої води, що повертається із системи опалення в зворотний теплопровід мережі. Змішана вода з потрібною температурою подається гідроелеватором в систему опалення. Для нормальної роботи гідроелеватора потрібна різниця тисків в подаючому і зворотному трубопроводах 0,08-0,15 МПа. До недоліку схеми можна віднести припинення незалежної від теплової мережі циркуляції води в системі опалення і замерзання її при аварійному відключенні від теплової мережі.

Залежне приєднання з установкою насоса. Рекомендується в системах опалення з установкою радіаторних терморегуляторів. Схема дозволяє здійснювати циркуляцію води при аварійному відключенні від теплової мережі

(рис. 2.39).

Незалежне приєднання. В цій схемі використовуються теплообмінні апарати – водонагрівачі (рис. 2.40). При незалежній схемі приєднання тиск в місцевій системі опалення не залежить від тиску в тепловій мережі. Тому ця

100