Вопрос 11. Классификация и область применения систем водяного отопления

1. По способу циркуляции теплоносителя системы подразделяются на гравитационные (с естественной циркуляцией воды) и насосные (с искус­ственной циркуляцией воды). Гравитационные системы отличаются по­вышенной металлоёмкостью трубопроводов, однако они не требуют спе­циального побудителя циркуляции (насоса). Применяются для отопления одно-двухквартирных зданий и мелких промышленных предприятий. Радиус действия указанных систем ограничивается 10-15 метрами. Во всех остальных случаях используются системы с насосной циркуляцией.

2. В зависимости от способа прокладки разводящих магистралей сис­темы выполняются с верхней и нижней разводкой. Системы с нижней раз­водкой менее металлоёмки за счёт более коротких стояков. Однако они бо­лее сложны в эксплуатации, так как требуют децентрализованного удале­ния воздуха. Применение систем с нижней разводкой обычно практикуется в бесчердачных зданиях и в зданиях переменной этажности.

3. По способу распределения воды между стояками системы подраз­деляются на тупиковые и с попутным движением воды в разводящих маги­стралях. Тупиковые системы менее металлоёмки, однако имеют различную протяжённость (гидравлические сопротивления) колец циркуляции. Сис­темы с попутным движением воды применяются крайне редко, как вынуж­денное решение, если в тупиковых системах не удаётся увязать гидравли­ческие сопротивления колец циркуляции с необходимой (нормативной) точностью.

4. По количеству стояков, обслуживающих нагревательный прибор, системы подразделяются на двух- и однотрубные. Двухтрубные системы отопления отличают повышенный расход металла на трубопроводы (стоя­ки). Вместе с тем, поверхность нагревательных приборов в двухтрубных системах меньше, чем в однотрубных. Как показывают расчёты, двухтруб­ные системы более экономичны в малоэтажных зданиях (до 3 этажей).

При большей этажности целесообразно использовать однотрубные системы.

Основное преимущество однотрубных систем отопления - их индустриальность. Поэтому в условиях современного массового строительства этот тип отопительных систем получил повсеместное распространение.

5. Однотрубные системы отопления дополнительно классифициру­ются по способу обвязки приборных узлов и подразделяются на проточ­ные, проточно - регулируемые и с обводным (замыкающим) участком.

Полное название системы отопления включает все классификацион­ные признаки. Например: водяная система отопления, с насосной циркуля­цией, с верхней разводкой, тупиковая, однотрубная, проточно - регули­руемая.

Вопрос 12. Горячее водоснабжение

Системы горячего водоснабжения (ГВС) подразделяются: по месту расположения источника теплоты - на децентрализованные, в которых ис­точник теплоты располагается вблизи места, водоразбора, и централизо­ванные, в которых источником теплоты является горячая вода от тепловых сетей, питающихся от ТЭЦ или котельной. По месту расположения по­дающих магистралей различают системы с верхней и нижней разводкой, тупиковые и циркуляционные.

Источниками теплоты при децентрализованном теплоснабжении яв­ляются газовые и электрические водонагреватели или водогрейные колон­ки на газовом топливе. Газовые нагреватели, используемые в зданиях вы­сотой до пяти этажей, бывают проточными и емкостными. Проточные яв­ляются быстродействующими, ввиду большого расхода газа они оборуду­ются автоматикой безопасности, отключающей газ при прекращении пода­чи воды или отсутствии тяги в отводящем дымоходе. Емкостные водона­греватели в связи с меньшим по величине и постоянным по времени рас­ходом газа не автоматизируются, за исключением мощных моделей, ис­пользующихся для совмещенного отопления и горячего водоснабжения квартир. Электрические водонагреватели конструктивно выполняются в виде закрытого резервуара с электронагревателем - ТЭНом на дне. Водо­нагреватели снабжаются автоматикой выключения при достижении задан­ной температуры и включения при снижении температуры ниже нормы.

^Централизованные ГВС служат для подачи горячей воды к потребите­лям нескольких жилых и промышленных зданий. В системах централизо­ванного горячего водоснабжения нагрев воды производится в ЦТП, в ИТП и котельных промышленных предприятий. В первых двух случаях для на­грева воды применяются специальные теплообменники, использующие в качестве первичного теплоносителя воду из тепловой сети. В третьем слу­чае нагрев воды производится в теплообменниках, использующих в каче­стве первичного теплоносителя водяной пар, вырабатываемый котельной для производственных и отопительно-вентиляционных нужд.

Температура горячей воды в местах водоразбора должна быть не ниже 50°С (для систем централизованного горячего водоснабжения, присоеди­няемых к закрытым системам теплоснабжения), в открытых системах, в которых непосредственно расходуется вода из тепловых сетей, температу­ра расходуемой воды должна быть не ниже 60°С.

ГВС состоит из следующих основных элементов: источника теплоты, подающего трубопровода, состоящего из магистрального трубопровода и водоразборных стояков, циркуляционного стояка, циркуляционного насо­са, запорной и регулирующей арматуры.

Системы с верхней разводкой к водоразборным стоякам применяются на предприятиях с постоянным и большим водоразбором и с верхней уста­новкой баков-аккумуляторов. При постоянном водоразборе обеспечивает­ся поступление в приборы воды с нормативной температурой и поэтому такие системы выполняют тупиковыми. При верхней разводке, устраивае­мой в зданиях с техническими этажами или чердаками, при перерывах в водоразборе в системе возникает циркуляция за счет разности плотностей остывшей воды в водоразборных стояках и горячей в теплоизолированных подающих.

Современные здания оборудуются системами с нижней разводкой ввиду отсутствия чердаков и технических этажей, а также для того, чтобы при недостаточном давлении воды на вводе не прекращалась подача горя­чей воды в нижние этажи здания.

В настоящее время ГВС жилых и общественных зданий проектиру­ются, как правило, циркуляционными. Это объясняется тем, что в тупико­вых системах при отсутствии водоразбора вода в подающих трубопрово­дах охлаждается и при возобновлении водоразбора необходимо сливать остывшую воду до появления воды нужной температуры. При нижней раз­водке естественная циркуляция недостаточна, поэтому используют прину­дительную насосную циркуляцию!" Для предотвращения движения цирку­лирующей воды в обратном направлении перед точкой подключения ее к подогревателю предусмотрен обратный клапан. Подающие и циркуляци­онные стояки образуют водоразборный узел.- Схемы с различными типами водоразборных узлов показаны на рис. 5.13. Каждый водоразборный стояк (рис.5.13а) имеет отдельный циркуляционный стояк, что удорожает систе­му. Циркуляционный стояк (рис. 5.13.6) одновременно является и водораз­борным. Это происходит в период максимального водоразбора. Недостат­ком, схемы является то, что в периоды малых и средних водоразборов в приборы, подключенные к циркуляционному стояку, поступает вода сни­женной температуры. Общим недостатком схемы является повышенная металлоемкость и низкая скорость воды в циркуляционных стояках, что способствует ускорению коррозии труб.

В современных системах несколько подающих стояков подсоединяют к одному циркуляционному, что позволяет уменьшить металлоемкость системы (рис. 5.13,в). В схеме (г) из циркуляционного стояка исключен во-доразбор. В схеме (д) в нижней части имеется кольцующая перемычка, объединяющая несколько подающих стояков, что позволяет более равно­мерно распределять воду по подающим стоякам.

Для выравнивания неравномерности потребления горячей воды ГВС .оборудуют баками-аккумуляторами. При отсутствии водоразбора вся го­рячая вода из подогревателя поступает в бак-аккумулятор.

По характеру получения горячей воды для ГВС системы теплоснаб­жения разделяются на закрытые, в которых горячая вода получается нагре­вом воды на ИТП и ЦТП в подогревателях, и открытые, в которых вода на ГВС отбирается непосредственно из подающей и обратной труб теплосети. Ввиду сезонного изменения температур в обеих трубах теплосети соотно­шение отбираемой воды в течение отопительного сезона изменяется: при максимальной нагрузке вода отбирается только из обратной трубы, а при минимальной только из подающей. Поддержание нормативной температу­ры горячей воды осуществляется регулятором подачи воды из подающего трубопровода. Выбор схем присоединения водонагревателей к теплосети производится в зависимости от соотношения максимальных тепловых по токов на горячее водоснабжение Q_{h max} b и на отопление Q₀^max

При ρ< 0.15 и ρ >1 выбирают параллельную (по отношению к системе отопления) схему присоединения ГВС. При этом сетевая вода, поступаю­щая на ИТП или ЦТП, разветвляется на два потока: один поступает в водонагреватель ГВС, а другой - в систему отопления. При р=0.2-0.8 исполь­зуют двухступенчатые последовательную и смешанную схемы присоеди­нения. Двухступенчатая смешанная схема, по сравнению с параллельной, обеспечивает дополнительный нагрев воды за счет теплоты отработавшей в системе отопления сетевой воды. Это позволяет уменьшить расход сете­вой воды на ИТП или ЦТП.

Д ля нагрева воды ГВС и для систем отопления в случае присоедине­ния по независимой схеме используются пароводяные, водоводяные и ем­костные подогреватели, устанавливаемые в тепловых пунктах.

В водоводяных скоростных подогревателях (рис. 5.14) греющая сете­вая вода пропускается в межтрубном пространстве, а нагреваемая — в трубном для облегчения чистки от накипи. Направление движения тепло­носителя выбирается противоточным, а скорости в пределах 1.0 — 1.5 м/с, что позволяет получить высокие коэффициенты теплопередачи 1500 -2000 Вт/м²К. В пароводяных подогревателях нагреваемая вода имеет не­сколько ходов: при использовании в системах отопления два, а для ГВС -четыре хода. Емкостные подогреватели предназначены для систем горяче­го водоснабжения с периодическим водоразбором. Их недостаток - низкие коэффициенты теплопередачи, составляющие 450 - 700 Вт/м²К.