2.3.7. Составление схемы системы отопления

Схему системы отопления [6, см. рис. 37] выполняют в масштабе 1:100 в косоугольной проекции под углом 45°С указанием фак­тических длин горизонтальных и вертикальных труб. На схеме системы отопления показывают все элементы и узлы системы, трубы, запорно-регулирующую арматуру на магистралях, изгибы труб, компенсаторы, стоки с отопительными приборами, воздухо­сборники ([6, см. рис. 37 а, б] для наглядности условно стояки обеих систем отопления показаны без отопительных приборов и запорно-регулирующей арматуры). В практике проектирования аксономет­рическую схему вычерчивают отдельно пофасадно [6, см. рис. 38] с разработкой стояков в соответствии с наименованием системы отопления [6, см. рис. 19, 20,21].

Для упрощения и удобства чтения чертежей узлы отопительных приборов и участки присоединения стояков к магистралям вычерчивают для типовых решений отдельно в виде фрагментов.

Рис.37. Схема вертикальной тупиковой системы водяного отопления:

а - однотрубная с верхней разводкой;

б - однотрубная с нижней разводкой

4. Проектирование оборудования теплового пункта

системы отопления

Теплоисточником для системы водяного отопления до середины 20 в. являлась главным образом местная водогрейная котельная (местное теплоснабжение), размещаемая в отапливаемом здании или близ него.

Во второй половине 20 в. распространилось централизованное водяное теплоснабжение, при котором используется высокотемпературная вода, поступающая в здание из отдаленного теплоисточника - ТЭЦ или центральной тепловой станции [9, см. рис. 1.4].

В зависимости от источника теплоснабжения изменяются оборудо­вание местного теплового пункта системы отопления и ее принципиальная схема [9, см. рис. 3.1].

Принципиальная схема системы насосного водяного отопления при местном теплоснабжении от собственной водогрейной котельной в отапливаемом здании показана на рис. 3.1, а [9]. Воду, нагреваемую в котлах, перемещает циркуляционный насос, включенный в общую подающую или обратную магистраль, к которой, как изображено на схеме, присоединен также расширительный бак. Систему заполняют водой из водопровода.

При централизованном водяном теплоснабжении применяют три способа присоединения системы насосного водяного отопления к на­ружным теплопроводам.

Независимая схема присоединения системы насосного водяного отопления (см. рис. 3.1, б [9]) близка по своим элементам к схеме при местном теплоснабжении (см. рис. 3.1, а [9]). Лишь котлы заменяют теплообменниками и систему заполняют деаэрированной водой (лишенной растворенного воз­духа) из наружной тепловой сети, используя высокое давление в ней или специальный подпиточный насос, если это давление недостаточно высоко. Воду для заполнения системы, как правило, забирают из обратного тепло­провода. Возможна, однако, подача воды и из подаю­щего теплопровода, если давление высокотемпературной воды, передающе­еся при этом в систему, допустимо для всех ее элементов.

При независимой схеме создается местный теплогидравлический режим в системе отопления при пониженной температуре греющей воды (t_r<t₁). Первичная вода после теплообменников должна иметь температуру выше температуры обратной воды в системе отопления (t₂>t₀). Если, напри­мер, расчетная температура t_o=70 °C, то для сокращения площади нагрева­тельной поверхности теплообменников температура t₂ должна быть не ни­же 75 °С.

Независимую схему присоединения применяют, когда в системе не допускается повышение гидростатического давления (по условию прочнос­ти элементов системы отопления и, прежде всего, отопительных приборов) до давления, под которым находится вода в наружном обратном теплопро­воде.

Преимуществом независимой схемы, кроме обеспечения теплогид-равлического режима, индивидуального для каждого здания, является воз­можность сохранения циркуляции с использованием теплосодержания воды в течение некоторого времени, обычно достаточного для устранения ава­рийного повреждения наружных теплопроводов. Система отопления при независимой схеме служит дольше, чем система с местной котельной, вследствие уменьшения коррозионной активности воды.

Зависимая схема присоединения системы отопления со смешени­ем воды [9, см. рис. 3.1, в] проще по конструкции и в обслуживании. Стои­мость ее ниже стоимости независимой схемы, благодаря исключению таких элементов, как теплообменники, расширительный бак и подпиточный на­сос, функции которых выполняются централизованно на тепловой станции.

Эту схему выбирают, когда в системе требуется температура воды t_г<t₁ и до­пускается повышение гидростатического давления до давления, под кото­рым находится вода в наружном обратном теплопроводе.

Смешение обратной воды из системы отопления с высокотемпера­турной водой из наружного подающего теплопровода осуществляют при помощи смесительного аппарата - насоса или водоструйного элеватора. На­сосная смесительная установка имеет преимущество перед элеваторной. Ее КПД выше, в случае аварийного повреждения наружных теплопроводов возможно, как и при независимой схеме присоединения, сохранение цирку­ляции воды в системе отопления. Смесительный насос можно применять в системах отопления со значительным гидравлическим сопротивлением, тогда как при использовании элеваторной смесительной установки потери давления в системе должны быть сравнительно небольшими. Водоструйные элеваторы получили широкое распространение благодаря безотказному и бесшумному действию.

Недостатком зависимой схемы присоединения со смешением явля­ется незащищенность системы от повышения в ней гидростатического дав­ления, непосредственно передающегося через обратный теплопровод, до значения, опасного для целостности отопительных приборов и арматуры.

Зависимая прямоточная схема присоединения системы отопле­ния к наружным теплопроводам наиболее проста по конструкции и в обслу­живании. В системе отсутствуют такие элементы, как теплообменник или смесительная установка, циркуляционный и подпиточный насосы, расши­рительный бак (см. рис. 3.1, г [9]). Прямоточную схему применяют, когда в си­стеме допускаются подача высокотемпературной воды (t_r=t₁) и значитель­ное гидростатическое давление, или при прямой подаче низкотемператур­ной воды.

Недостатками зависимой прямоточной схемы являются невозмож­ность местного регулирования температуры горячей воды и зависимость теплового режима здания от температуры воды в наружном подающем теп­лопроводе. Высота зданий, в которых используют высокотемпературную воду, ограничена вследствие необходимости сохранить в системе гидроста­тическое давление, достаточно высокое для предотвращения вскипания во­ды.

При централизованном теплоснабжении с применением независи­мой и зависимых схем присоединения в системе отопления циркулирует де­аэрированная вода. Это не только упрощает удаление воздуха из системы (фактически удаление воздушных скоплений проводят только в пусковой период после монтажа и ремонта), но и увеличивает срок ее службы.

При местном (децентрализованном) теплоснабжении тепловым пунктом системы отопления является, как уже установлено, местная водо­грейная котельная, подробно рассматриваемая в дисциплине «Теплогенерирующие установки».

Для общности изложения приведем лишь принципиальную схему теплопроводов котельной (рис. 3.2 [9]), изобразив ее для случая, когда мест­ным теплоснабжением, кроме системы отопления (0), обеспечиваются так­же системы вентиляции (В) и горячего водоснабжения (ГВ) здания.

Обычно в котельной устанавливают один или два котла, каждый из которых рассчитан на 50 % общей тепловой мощности всех потребителей теплоты здания. Первичная вода в котле нагревается до температуры, не ни­же требуемой и достаточной для последующего нагревания водопроводной (вторичной) воды в теплообменнике системы горячего водоснабжения (обычно 70 °С).

Современная схема местного (децентрализованного) теплоснабжения предусматривает установку в каждой системе собственного циркуляционного насоса. Расширительный бак является общим для всех теплопотребителей.

При централизованном теплоснабжении тепловой пункт может быть местным - индивидуальным (ИТП) для системы отопления данного здания и групповым - центральным (ЦТП) для систем отопления группы зданий (рассматривается в дисциплине «Теплоснабжение»). Проектирова­ние тепловых пунктов ведется в соответствии с нормативными правилами [15].

Принципиальная схема местного теплового пункта при зависимом присоединении системы водяного отопления к наружным теплопровода со смешением воды при помощи водоструйного элеватора [9, см. рис. 3.4].

Рис.3.4. Схема местного теплового пункта при зависимом присоединении системы водяного отопления к наружным теплопроводам со смещением воды с помощью водоструйного элеватора: 1-задвижка; 2-грязевик; 3- термометр; 4 – ответвления к системам вентиляции и горячего водоснабжения; 5- регулятор расхода; 6- обратный клапан; 7- водоструйный элеватор ;8- манометр; 9- тепломер; 10-регулятор давления

На схеме показаны смесительный аппарат, основные контрольно измерительные и другие приборы и арматура, применяемые в тепловых пунктах, относящихся не только к системе отопления, но и к системам при точной вентиляции и горячего водоснабжения. На подающем теплопровод высокотемпературной воды (температура t₁) помещен регулятор расхода (РР), предназначенный для стабилизации расхода воды в системе отоплен и при неравномерном отборе ее через ответвления к другим теплопотребителям. Если применяется автоматизированный водоструйный элеватор, то вместо РР предусматривается регулирующий клапан для получения заданной температуры воды, поступающей в систему отопления. Следовательно, в этом случае при смешивании воды обеспечивается местное качественно регулирование работы системы отопления.

На рисунке [9, см. рис. 3.4] показан также регулятор давления (РД), поддерживающий давление "до себя", необходимое для заполнения системы отоплен и водой, и препятствующий вытеканию воды из системы (как и обратный клапан на подающем теплопроводе) при аварийном опорожнении наружных теплопроводов.

Манометры, размещаемые попарно на одном и том же уровне от пола [9, см. рис. 3.4], позволяют судить не только о гидростатическом давлении в каждом теплопроводе, но и о разности давления, определяющей интенсивность движения теплоносителя в циркуляционных кольцах систем. Тепломер на обратном теплопроводе предназначен для учета общих теплозатрат в здании.

Для смешивания высокотемпературной и охлажденной (температуpa t₀) воды вместо водоструйных элеваторов применяют также центробежные насосы.

Принципиальная схема местного теплового пункта при зависимом прямоточном присоединении системы водяного отопления к наружным теплопроводам изображена на рис. 3.5 [9]. Схема отличается от предыдущей [9, см. рис. 3.4] отсутствием смесительного аппарата (водоструйного элевато­ра). Горячая вода по подающему теплопроводу непосредственно поступает в систему отопления. Клапан на этом теплопроводе предназначен для регу­лирования расхода греющей воды в системе. Температура и разность давле­ния воды на вводе теплопроводов в здание контролируются по показаниям термометров и манометров. Применяются, как и в схеме на рис. 3.4 [9], регуля­тор давления "до себя" на обратном теплопроводе и обратный клапан на по­дающем, а также тепломер для учета теплозатрат в системе отопления.