Системы отопления. Общие сведения

СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ

Системы водяного отопления

Системы водяного отопления зданий классифицируют: по способу циркуляции воды (с естественным и искусственным побуждением); по месту размещения разводящих магистралей (с верхней и нижней разводкой); по способу подводки разводящих магистралей к отопительным стоякам (с тупиковым и с попутным движением воды, коллекторные); по конструкции стояков и схеме присоединения к ним отопительных приборов (одно- и двухтрубные системы).

На рис.1 показаны традиционные схемы центрального водяного отопления зданий от автономных (домовых) котельных с естественной (гравитационной) циркуляцией и открытым расширительным баком. Для них характерны небольшие протяженности трубопроводов и малые гидравлические потери. Располагаемое давление для циркуляции определяется разностью удельных весов охлажденного и горячего теплоносителя. Оптимальный температурный перепад теплоносителя принимается 95-70=25 °С.

Рис.1. Системы водяного отопления с естественной циркуляцией воды по тупиковой схеме от автономной котельной

1 - отопительный прибор; 2 - обратная линия; 3 - котел; 4 - раковина; 5 - ручной насос; 6 - подающая линия; 7 - кран двойной регулировки; 8 - воздушная линия; 9 - переливная труба; 10 - контрольная труба; 11 - расширительный бак; 12 - главный стояк; 13 - тройник с пробкой; 14 - пробочный кран; 15 - трехходовой кран

Принцип работы гравитационной системы состоит в следующем: при нагреве воды в котле плотность ее уменьшается, в результате чего она поднимается вверх по главному стояку, а на смену ей в котел от отопительного прибора по обратному трубопроводу поступает более "тяжелая", с большей плотностью, охлажденная вода.

Двухтрубные гравитационные системы применяют в зданиях с автономной котельной мощностью до 200 кВт при радиусе действия до 50 м и вертикальном расстоянии от центра отопительного прибора первого этажа до центра котла не менее 3 м.

В послевоенное время основополагающим принципом в советском градостроительстве было требование экономии капитальных затрат, в том числе и на санитарно-технические устройства зданий. Это вызвало к жизни однотрубные системы отопления как более дешевые, индустриальные в изготовлении и удобные в монтаже. Они в виде готовых заводских монтажных узлов получили преимущественное применение в массовом высотном строительстве с присоединением через ТП или ЦТП к системам теплофикации от ТЭЦ и в системах с насосной циркуляцией сетевой воды от РТС, КТС.

Для однотрубных гравитационных систем отопления с большим гравитационным давлением, чем в двухтрубных (при одинаковых параметрах теплоносителя и высотной схеме систем), мощность автономной котельной может достигать 250 кВт, а радиус действия - 70 м.

Исследованиями АКХ была показана возможность устройства гравитационных систем отопления в многоэтажных и высотных зданиях с получением теплоты от ЦТП.

Для удобства теплового и гидравлического регулирования по этажам в них стали предусматривать устройство замыкающих участков с установкой кранов ручного регулирования, а в последние годы - автоматических терморегуляторов. Однотрубные вертикальные системы монтируются, как правило, с верхней разводкой.

Нижняя разводка трубопроводов обычно применяется для двухтрубных систем и допускается в зданиях с плоской кровлей или различной этажности. Она широко применялась в советское время при скоростном высотном строительстве, когда по графику производства работ требовался обогрев для отделки помещений по мере готовности этажей здания, начиная с первого.

Для отопления складских, торговых, спортивных, игровых и других зданий успешно применяют горизонтально-однотрубные и горизонтально-проточные системы (рис.2). Они весьма экономичны по расходу металла на трубы и нагревательные приборы, но при невысоких скоростях воды неудобны в эксплуатации, так как требуют установки у каждого прибора специального крана для выпуска воздуха или общих воздушных линий.     

Рис.2. Примеры горизонтальной разводки трубопроводов системы водяного отопления:

1 - с ребристыми трубами; 2 - с радиаторами и воздушными кранами; 3 - с радиатором и воздушной линией; 4 - с регистрами из гладких труб

В коттеджных и малоэтажных жилых домах можно применять квартирную систему водяного отопления с верхней и нижней разводками по тупиковой схеме и с естественной циркуляцией. В остальных случаях водяное отопление, как правило, устраивают с насосным побуждением циркуляции воды.

Системы парового отопления

Системы парового отопления в зависимости от манометрического давления пара подразделяют на системы низкого давления [с давлением насыщенного пара в котле не выше 70 кПа (0,7 кгс/см)], высокого (давление пара >70 кПа) и вакуумного (давление пара ниже атмосферного). Последние практического применения у нас в стране не получили. Схемы паровых систем отопления низкого и высокого давления аналогичны схемам водяного отопления. Они также состоят из трех основных элементов: теплогенератора - парового котла, отопительных приборов и сети трубопроводов, совместно образующих циркуляционное кольцо теплоносителя.

Пар, поступая из котла в отопительный прибор, через стенку отдает свою скрытую теплоту парообразования окружающему воздуху. Происходит фазовое превращение пара в воду-конденсат, стекающий в нижнюю часть прибора, откуда по обратной конденсатной линии уходящий в котел (или в конденсатосборник).

В этом процессе коэффициент теплоперехода от пара к стенке прибора и температура ее значительно выше, чем от воды к стенке прибора в водяных системах. Поэтому общий коэффициент теплопередачи отопительных приборов в паровых системах выше на 35-40%, чем в водяных системах. Для отвода воздуха из паровых систем отопления в самой низкой точке конденсатопровода устраивают воздуховыпускные петли с кранами, а для защиты системы от повышения давления - предохранительные петли - гидравлические затворы и паровыбрасыватели.

По способу возврата конденсата паровые системы подразделяют на замкнутые (с самотечным возвратом) и разомкнутые (с насосной схемой возврата конденсата, рис.3).     

Рис.3. Схемы парового отопления низкого давления (разомкнутые) от автономной паровой котельной:

1 - однотрубная с верхней разводкой; 2 - пароснабжение калориферов и водоподогревателей; 3 - двухтрубная со средней разводкой пара; 4 - обвод конденсатопроводом дверей

Для промышленных предприятий, требующих по технологии производства высокие температуры и давления, применяют пар высоких параметров (0,3-1,0 МПа), допускаемых прочностью и температурой технологических аппаратов и нагревательных приборов. В ряде случаев для снижения давления у пароприемников применяют РОУ - редукционно-охладительные установки и специальные клапаны-редукторы, а для получения пара вторичного вскипания устанавливают расширительные баки-сепараторы.

В замкнутых системах возврат конденсата из отопительных приборов в котел происходит самотеком, при этом должна обеспечиваться высота расположения прибора h над уровнем воды в котле, превышающем рабочее давление в котле Р не менее чем на 0,2 м.

При небольшой высоте котельной и установке парового котла на одном уровне с отопительными приборами, а также в случаях получения пара от центральных источников применяют разомкнутую систему возврата конденсата, более сложную и дорогую - с применением конденсатосборников и конденсатных насосов и другого оборудования. Вместо выкидных приспособлений на котлах в этих случаях применяют самопритирающиеся стальные и чугунные предохранительные клапаны.