4.1. Основные виды, характеристики и область применения систем отопления

В одяное отопление, благодаря ряду преимуществ перед другими системами, получило в настоящее время наиболее широкое распростране­ние. Для уяснения устройства и принципа действия системы водяного отопления рассмотрим схему системы, представленную на рис. 4.1.

Pиc. 4.1 Схема двухтрубной системы водяного отопления с верхней разводкой и естественной циркуляцией

Вода, нагретая в теплогенераторе К до температуры T1 , поступает в теплопровод - главный стояк 1 в подающие магистральные теплопроводы 2. По подающим магистральным теплопроводам горячая вода поступает в подающие стояки 9. Затем по подающим подводкам 13 горячая вода поступает в отопительные приборы 10 , через стенки которых теплота передается воздуху помещения. Из отопительных приборов охлажденная вода с температурой Т2 по обратным подводкам 14, обратным стоякам 11 и обратным магистральным теплопроводам 15 воз­вращается в теплогенератор К, где она снова подогревается до температуры T1 и далее циркуляция происходит по замкнутому кольцу.

Система водяного отопления гидравлически замкнута и имеет определенную вместимость отопительных приборов, теплопроводов, арматуры, т.е. постоянный объем заполняющей ее воды. При повышении температуры воды она расширяется и в замкнутой, заполненной водой системе отопления внутреннее гидравлическое давление может превысить механическую прочность ее элементов. Чтобы этого не произошло, в системе водяного-отопления имеется расширительный бак 4, предназначенный для вмещения прироста объема воды при ее нагревании, а также для удаления через него воздуха в атмосферу, как при заполнении системы водой, так и в период ее эксплуатации. Для регулирования теплоотдачи отопительных приборов на подводках к ним устанавливают регулировочные краны. 12.

Перед пуском в действие каждая система заполняется водой из водопровода 17 через обратную линию до сигнальной трубы 3 в расширительный бак 4 . Когда уровень воды в системе повысится до уровня переливной трубы и вода будет вытекать в раковину, находящуюся в котельной, кран на сигнальной трубе закрывают и прекращают заполнение системы водой.

При недостаточном прогреве приборов вследствие засорения трубопроводов или арматуры, а также в случае появления утечки, вода из отдельных стояков может быть спущена без опорожнения и прекращения заботы других участков системы. Для этого закрывают вентили или краны 7 на стояках. Из тройника 8, установленного в нижней части стояка, вывертывают пробку, и к ш8туцеру стояка присоединяют гибкий шланг, по которому вода из теплопроводов и приборов стекает в канализацию. Чтобы вода быстрее стекала и стекла полностью, из верхнего тройника 8 вывертывают пробку. Представленные на рис. 4.1-4.3 системы отопления называются системами с естественной циркуляцией. В ниx движение воды осуществляется под действием разности плотностей охлажденной воды после отопительных приборов, и горячей воды, поступающей в систему отопления.

В ертикальные двухтрубные системы с верхней разводкой применяют в основном при естественной циркуляции воды в системах отоплении зданий до 3-х этажей включительно. Эти системы по сравнению с системами при нижней разводке подающей магистрали (рис.4.2) имеют большее естественное циркуляционное давление, в них проще воздухоудаление из системы (через расширительный бак).

Рис. 4.2 Схема двухтрубной системы водяного отопления с нижней разводкой и естественной циркуляцией

К—котел, 1—главный стояк: 2, 3, 5 — соединительная, переливная, сигнальная трубы расширительного бака: 4 — расширительный бак. 6 —воздушная линия, 7 — воздухосборник; 8 — подающие подводки: 9 — регулировочные краны у отопительных приборов; 10—отопительные приборы: 11—обратные подводки. 12— обратные стояки (охлажденной воды); 13 — подающие стояка (горячей воды); 14 —тройники с пробкой для спуска воды: 15 — краны или вентили на стояках: I6, 17 — подающий и обратный магистральные теплопроводы. I8—запорные вентили или задвижки на магистральных теплопроводах для регулирования и отключения отдельных веток; 19 — воздушные краны

Р ис. 4.3 Схема однотрубной системы водяного отопления с верхней разводкой и естественной циркуляцией

Двухтрубная система с нижним расположением обеих магистралей и естественной циркуляцией перед системой с верхней разводкой имеет преимущество: монтаж и пуск систем может производиться поэтажно по мере возведения здания: удобнее эксплуатация системы, т.к. вентили и краны на подающем и обратном стояках находятся внизу и в одном месте. Двухтрубные вертикальные системы с нижней разводкой применяют в малоэтажных зданиях с кранами двойной регулировки отопительных приборов, что объясняется большой гидравлической оптовой устойчивостью в сравнении с системами с верхней развод-Удаление воздуха из этих систем осуществляется воздушными кранами.

Основное преимущество двухтрубных систем независимо от способа циркуляции теплоносителя - поступление воды с наивысшей температурой T1 к каждому отопительному прибору, что обеспечивает максимальную разность температур T1-T2 и, следовательно, минимальную площадь поверхности приборов. Однако в двухтрубной системе, особенно с верхней разводкой, имеет место значительный расход труб и усложняется монтаж.

По сравнению с двухтрубными системами отопления вертикальные однотрубные системы с замыкающими участками имеют ряд преимуществ: меньшая первоначальная стоимость, более простой монтаж и меньшая длина теплопроводов, более красивый внешний вид. Если приборы, находящиеся в одном помещении, присоединены по проточной схеме к стояку с двух сторон, то у одного из них устанавливают регулировочный кран. Такие системы (применяют в малоэтажных производственных зданиях.

В однотрубных горизонтальных системах отопления горячая вода поступает в отопительное приборы одного и того же этажа из теплопровода, проложенного горизонтально. Регулировка и включение отдельных приборов в горизонтальных системах с замыкающими участкам достигается также легко, как и вертикальных системах. В горизонтальных проточных системах регулировка может быть только поэтажной, что является существенным их недостатком.

Р ис. 4.4.Системы водяного ото­пления с искусственной циркуляцией - расширительный бак:

2— воздушная сеть; 3 — насос циркуляционный 4 — теплообменник

К основным достоинствам однотрубных горизонтальных систем относятся меньший, чем в вертикальных системах, расход труб, возможность поэтажного включения системы и стандартность узлов. Кроме того, горизонтальные системы не требуют пробивки отверстий в перекрытиях, и монтаж их в сравнении с вертикальными системами гораздо проще. Они довольно широка применяются в производственных и общественных помещениях.

Общими преимуществами систем с естественной циркуляцией воды, предопределяющими в некоторых случаях их выбор, являются относительная простота устройства и эксплуатации; отсутствие насоса и потреб­ности в электроприводе, бесшумность действия; сравнительная долговечность при правильной эксплуатации (до 30-40 лет) и обеспечение равномерной температуры воздуха в помещении в течение отопительного периода.

Однако в системах водяного отопления с естественной циркуляцией естественное давление имеет очень большую величину. Поэтому при большой протяженности циркуляционных колец (>30м), а, следовательно, при значительных сопротивлениях движению воды в них, диаметры трубопроводов по расчету получаются очень большими и система отопления оказывается экономически невыгодной как по первоначальным затратам, так и в процессе эксплуатации.

В связи с изложенным область применения систем с естественной циркуляцией ограничена обособленными гражданскими зданиями, где недопустимы шум и вибрация, квартирным отоплением, верхними (техническими) этапами высоких зданий.

Системы отопления с искусственное циркуляцией принципиально отличаются от систем водяного отопления с естественной циркуляцией тем, что в них в дополнение к естественному давлению, возникающему в результате охлаждения воды в приборах и трубах, значительно большее давление создается циркуляционным насосом, который устанавливается на обратном магистральном трубопроводе у котла, а расширительный бак присоединен не к подающему, а к обратному теплопроводу около всасывающего патрубка насоса. При таком присоединении расширительного бака воздух из системы через него отводиться не может, поэтому для удаления воздуха из сети теплопроводов и отопительных приборов служат воздушные линии, воздухосборники и воздушные краны.

Рассмотрим схемы вертикальных двухтрубных систем отопления с искусственной циркуляцией (рис.4,4). Слева показана система с верхним расположением подающей магистрали, а справа - система с нижним расположением обеих магистралей. Обе системы отопления относятся к так называемым тупиковым системам, в которых нередко получается большая разница в потере давления в отдельных циркуляционных кольцах, т.к. длины их разные: чем дальше расположен прибор от котла, тем большую протяженность имеет кольцо этого прибора. Поэтому в системах искусственной циркуляцией, особенно при большой протяженности теплопроводов, целесообразно применять попутное движение воды в подающих и охлаждающих магистралях по схеме, предложенной проф. В.М.Чаплиным. По этой схеме длина всех циркуляционных колец почти одинакова, вследствие чего легко получить равную потерю давления в них и равномерный прогрев всех приборов. СНиП рекомендует такие системы устраивать при числе стояков в ветви более 6. Недостатком этой системы по сравнению с тупиковой является несколько большая общая длина теплопроводов, и, как следствие, большая на 3-5% первоначальная стоимость системы.

В последние годы широко применяют однотрубные системы отопления с нижней прокладкой магистралей горячей и охлажденной воды искусственной циркуляцией воды .

Рис.4.5 Схема двухтрубной системы водяного отопления с верхней разводкой и попутным движением воды в подающей и обратной магистралях и искусственной циркуляцией

1-теплообменник; 2, 3, 4, 5—циркуляционная, соединительная, сигнальная переливная трубы расширительного бака: 6— расширительный бак; 7—подающий магистральный теплопровод: 8—воздухосборник; 9—отопительный прибор; 1О—кран двойной регулировки: 11—обратный теплопровод; 12—насос

Стояки систем по схемам б разделяются на подъемные и опускные. Стояки систем по схемам а, в и г состоят из подъемного и опускного участков, по верхней части, обычно под полом верхнего этажа, они соединяются горизонтальным участком. Стояки прокладывают на рассто­янии 150мм от края оконного проема. Длина подводок к нагревательным приборам принимается стандартной - 350мм; отопительные приборы смещены от оси окна в сторону стояка. Для регулирования теплопередачи отопительных приборов устанавливают трехходовые краны типа КРТП, а при смещенных замыкающих участках - шиберные краны пониженного гидравлического сопротивления типа КРПШ.

Однотрубная система с нижней разводкой удобна для зданий с бесчердачным перекрытием, она обладает повышенной гидравлической и те­пловой устойчивостью. Преимущества однотрубных систем отопления заключаются в меньшем диаметре труб, благодаря большему давлению, создаваемому насосом; большем радиусе действие; более простом монтаже, большей возможности унификации деталей теплопроводов, приборных узлов

Р ис. 4.6 Разновидности (а, б, в, г) однотрубных систем водяного отопления с нижней разводкой

К недостаткам однотрубных систем относится перерасход отопительных приборов по сравнению с двухтрубными системами отопления.

Область применения однотрубных систем отопления разнообразная: жилые и общественные здания с числом этажей более трех, производственные предприятия и т.д.