 |
Классификация установок и систем отопления.
Дата добавления: 2014-09-05 | Просмотров: 1656
|
|
Структурную схему приборного отопления можно представить в следующем виде, рис. 3.3. Приборное отопление включает в свой состав следующие обязательные элементы: генератор теплоты, отопительные приборы, а также коммуникации и устройства, предназначенные для транспортировки теплоносителя в контуре «генератор теплоты – отопительные приборы».
Рис. 3.3. Структурная схема приборного отопления. 1 – генератор теплоты; 2 – отопительный прибор; 3 – коммуникации для транспортировки теплоносителя.
Назначение генератора теплоты состоит в нагреве теплоносителя за счет сжигания топлива или теплообмена с первичным теплоносителем.
Приведем общую классификацию отопительных установок и систем.
В зависимости от зоны обслуживания системы различают: местное, центральное и централизованное отопление.
К местному отоплению относятся установки и системы, отапливающие одноквартирный дом, жилую ячейку в многоквартирном жилом доме или другой аналогичный по площади объект. При местном отоплении генератор теплоты и отопительные приборы размещаются в пределах отапливаемого объекта. К достоинствам местного отопления можно отнести независимость работы отопления от внешних источников теплоты и простоту учета расхода энергоресурсов на отопление. К недостаткам – необходимость размещения теплогенераторов внутри отапливаемого объекта и устройство дымоходов.
При центральном отоплении один генератор теплоты обеспечивает отопление жилого, общественного или промышленного здания. При этом генератор теплоты может располагаться как внутри, так и вне отапливаемого здания, а в его помещениях размещаются отопительные приборы.
Централизованным называется такой вид отопления, при котором один генератор теплоты снабжает теплотой группу зданий, район города или город в целом. К основным недостаткам централизованного отопления относятся необходимость устройства тепловых сетей, связывающих отопительные котельные или теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) с отапливаемыми зданиями и возможность крупно масштабных аварий, нарушающих отопление большого числа зданий.
По виду теплоносителя или энергоносителя различают: водяное, воздушное, паровое, электрическое, газовое и печное отопление. При печном отоплении теплоносителем являются продукты сгорания топлива.
По способу перемещения теплоносителя различают системы с естественной циркуляцией и системы с принудительной циркуляцией. При естественной циркуляции в системе отсутствуют устройства, предназначенные для перемещения теплоносителя, а его движение по системе обеспечивается техническими решениями системы. В системах с принудительной циркуляцией для перемещения теплоносителя используются специальные устройства - насосы в водяных системах и вентиляторы в воздушных.
Наиболее широко для отопления зданий различного назначения применяются системы водяного отопления.
3.3. Системы водяного отопления.
Система водяного отопления с естественной циркуляцией.
Схема системы водяного отопления с естественной циркуляцией приведена на рис. 3.4.
Рис. 3.4. Схема системы водяного отопления с естественной циркуляцией. 1 – теплогенератор; 2 – главный стояк; 3 – расширительный бак; 4 - подающая магистраль; 5 – стояк; 6 – кран; 7 – отопительный прибор; 8 - обратная магистраль; 9 – к водопроводу; 10 – спуск воды из системы.
Работа системы водяного отопления происходит следующим образом. Вода нагревается в теплогенераторе 1 до температуры tГ, поднимается по главному стояку 2 и поступает в расширительный сосуд 3, который выполняет две функции – в нем происходит удаление воздуха из системы, а также компенсируется увеличение объема воды при ее тепловом расширении. Из расширительного бака нагретая вода поступает в подающую магистраль 4 и распределяется по стоякам 5. Из стояка горячая вода через кран 6, поступает в отопительный прибор 7, где остывает от температуры tГ до температуры tО, отдавая теплоту в помещение. Кран 6 используется для регулирования теплоотдачи отопительного прибора. Остывшая вода поступает в обратную магистраль, по которой возвращается в теплогенератор и цикл повторяется.
Движение воды в системе с естественной циркуляцией вследствие естественного циркуляционного давления, Ре, Па, величина которого определяется формулой
, (3.3)
где ΔРтр – дополнительное циркуляционное давление от остывания воды в подающей магистрали и стояках, Па.
Из формулы (7.3) следует, что чем более заглублен теплогенератор относительно отопительных приборов, тем больше естественное циркуляционное давление, выше скорость движения воды в трубопроводах системы и эффективность работы системы в целом.
Если система водяного отопления устраивается в доме, имеющем два этажа и более, схемы стояков системы могут быть однотрубными, рис. 3.5, а, или двухтрубными, рис. 3.5, б.
В однотрубных стояках отопительные приборы расположены последовательно по ходу движения воды, а в двухтрубных – параллельно. Достоинством однотрубной схемы является меньший расход труб, двухтрубной – независимость теплоотдачи отопительного прибора от условий работы других отопительных приборов.
Рис. 3.5. Схемы стояков системы водяного отопления: 1 – однотрубный; 2а, 2б - двухтрубный. 2а – подающий стояк; 2б – обратный стояк.
Важнейшим достоинством системы водяного отопления с естественной циркуляцией является отсутствие в ее составе насоса и, как следствие, ее независимость от электроэнергии. Это значительно повышает надежность работы системы.
К недостаткам данной системы следует отнести малый радиус ее действия по горизонтали, не превышающий 30 м, относительно большие диаметры трубопроводов – главный стояк, подающая и обратная магистрали имеют диаметры от 32 до 50 мм, стояки – от 20 до 25 мм. Малые скорости движения воды в трубопроводах системы, около 0,1 м/с, повышают опасность ее замерзания в местах, подверженных воздействию низких температур.
Область применения систем водяного отопления с естественной циркуляцией ограничивается в основном одноквартирными жилыми домами бюджетного класса, а также малыми объектами с общественной функцией высотой не более 2 этажей - отделения почты, административные здания в сельских поселениях и др.
Системы водяного отопления с насосной циркуляцией.
Применение насосов для обеспечения циркуляции в системах водяного отопления позволяет снять ограничения по размерам отапливаемых зданий, увеличить скорость движения воды в трубах и за счет этого приблизительно в 3 раза уменьшить диаметры трубопроводов по сравнению с системами с естественной циркуляцией и уменьшить опасность замерзания теплоносителя.
Использование насосов позволило также отказаться от ограничений по взаимному расположению теплогенератора, подающей, обратной магистрали и отопительных приборов.
Ни рис. 3.6 приведена схема однотрубной системы водяного отопления с насосной циркуляцией
Рис. 3.6. Схема однотрубной вертикальной системы водяного отопления с верхней разводкой. 1 – циркуляционный насос; 2 – проточный воздухосборник.
Система водяного отопления с насосной циркуляцией, рис. 7.6, отличается от систем водяного отопления с естественной циркуляцией, рис. 7.4 и рис. 7.5, наличием циркуляционного насоса 1, проточного воздухосборника 2 и противоположным уклоном подающей магистрали. Циркуляционный насос устанавливается на обратной магистрали перед теплогенератором и предназначен для обеспечения циркуляции воды в системе отопления. Проточный воздухозборник предназначен для удаления воздуха из системы. Он устанавливается на каждой ветви системы отопления перед концевыми стояками.
Классификация систем водяного отопления с насосной циркуляцией.
Как отмечалось ранее, использование насоса позволяет существенно расширить круг схемотехнических решений систем водяного отопления. Ранее были рассмотрены однотрубные и двухтрубные системы, дадим классификацию других основных признаков данных систем.
По местоположению подающей магистрали различают системы с верхней разводкой, нижней разводкой и с опрокинутой циркуляцией.
В системах с верхней разводкой, рис. 3.5 – 3.6, подающая магистраль расположена выше отопительных приборов – на верхнем техническом этаже, чердаке, под потолком верхнего этажа, а обратная магистраль расположена ниже отопительных приборов – в нижнем техническом этаже, подвале или техподполье.
В системах с нижней разводкой подающая и обратная магистрали прокладываются ниже отопительных приборов – в нижнем техническом этаже, подвале или техподполье.
В системах с опрокинутой циркуляцией подающая магистраль прокладывается ниже отопительных приборов – в нижнем техническом этаже или подвале, а обратная магистраль – на верхнем техническом этаже. Данные системы нашли применение в зданиях повышенной этажности.
По направлению движения воды в стояках различают вертикальные и горизонтальные системы.
В вертикальных системах, рис. 3.5 – 3.6, вода в стояках перемещается в вертикальном направлении.
В горизонтальных системах вода подается к отопительным приборам горизонтальными трубопроводами, рис. 3.7. Данные схемы применяются в производственных помещениях и общественных зданиях, например, школах. Их особенностью является то, что воздух отводится из каждого отопительного прибора, для этого в его верхней части устанавливается воздуховыпускной кран. Распространено также другое название этих систем – поэтажные.
Рис. 3.7. Фрагмент горизонтальной системы водяного отопления. Т1, Т2 – трубопроводы горячей и охлажденной воды соответственно. 1 - воздуховыпускной кран.
По направлению движения воды в подающей и обратной магистрали различают системы тупиковые и с попутным движением воды.
Примеры тупиковых систем приведены на рис. 3.5 -3.6. Для них характерно наличие циркуляционных колец разной протяженности и разнонаправленность движения воды в подающей и обратной магистрали. В тупиковых системах в наихудшем положении находятся наиболее удаленные от теплогенератора стояки.
В системах с попутным движением воды направления ее течения в подающей и обратной магистралях совпадают, рис. 3.8.
Рис. 3.8. Схема вертикальной однотрубной системы водяного отопления с насосной циркуляцией и попутным движением воды.
В большинстве случаев системы с попутным движением воды характеризуются большей протяженностью обратной магистрали, по сравнению с тупиковыми системами, о чем наглядно свидетельствует сравнение рис. 3.6 и рис. 3.8. Однако в некоторых случаях, например при прокладке подающей и обратной магистралей по периметру здания системы с попутным движением воды имеют преимущества перед тупиковыми системами.
Все рассмотренные выше разновидности систем водяного отопления при их устройстве в жилых зданиях имеют существенный недостаток, связанный с трудностью определения фактического расхода теплоты на отопление квартиры. Для обеспечения возможности измерения данной величины и ее учете при расчетах за отопление были разработаны системы водяного отопления с поквартирной разводкой.
Системы водяного отопления с поквартирной разводкой.
Схема устройства водяного отопления с поквартирной разводкой приведена на рис. 3.9.
Рис. 3.9. Схема поквартирного отопления жилого здания. 1, 2 - магистральные стояки горячей и обратной воды соответственно; 3 – шаровые краны; 4 – сетчатый фильтр очистки воды; 5 – квартирный теплосчетчик; 6 – распределительный коллектор; 7 – воздуховыпускной кран; 8 – отопительный прибор.
Рассмотрим принципы устройства системы водяного отопления с поквартирной разводкой. Квартирная система отопления присоединяется к магистральным стоякам горячей 1 и обратной воды через краны 3. На трубопроводе горячей воды установлен сетчатый фильтр 3, предназначенный для очистки горячей воды. За ним по ходу движения воды установлены счетчик расхода горячей воды и датчик температуры горячей воды. Распределение горячей воды по отопительным приборам 8 квартиры осуществляется коллектором 6, к которому через шаровые краны 3 присоединяются трубопроводы горячей годы, подающие теплоноситель к отопительным приборам. Обратная вода от отопительных приборов по трубопроводам обратной воды поступает в коллектор 6 и по обратному трубопроводу, на котором установлен датчик температуры обратной воды, через кран 3 поступает в магистральный стояк обратной воды 2.
Квартирный теплосчетчик 5 регистрирует потребление теплоты на отопление квартиры по данным счетчика горячей воды и датчиков температур горячей и обратной воды.
Горизонтальные трубопроводы горячей и обратной воды, связывающие отопительные приборы и коллекторы теплоизолируются и прокладываются под полом. Способ подпольной прокладки трубопроводов позволяет производить их замену без нарушения покрытия пола.
Магистральные стояки горячей и обратной воды прокладываются в нишах, в местах доступных для контроля персоналом теплоснабжающей организации – межквартирных коридорах, в коридорах квартир вблизи входа в квартиру и других местах.
Системы водяного отопления с поквартирной разводкой более затратны чем традиционные вертикальные системы, однако возможность инструментального учета расхода теплоты, скрытая прокладка трубопроводов и возможность индивидуального регулирования теплоотдачи отопительных приборов делают эту систему предпочтительной для отопления жилых зданий повышенной комфортности.
Пример современного решения системы водяного отопления одноквартирного жилого дома приведен на рис. 3.10.
Рис. 3.10. Система водяного отопления с насосной циркуляцией и поэтажной разводкой трубопроводов в одноквартирном жилом доме.
Источником теплоты для системы отопления является теплогенератор, установленный в теплогенераторной (котельной), расположенной в подвале дома. В этом помещении установлены циркуляционный насос и диафрагмеенный расширительный бак для компенсации теплового расширения воды. На каждом этаже дома выполнена поэтажная разводка трубопроводов к отопительным приборам, размещенным под окнами. Трубопроводы проложены в пространстве между плитами перекрытия и поверхностью пола.
Данная система отличается универсальностью и легкой адаптацией к архитектурно-планировочному решению дома.
Отопительные приборы систем водяного отопления.
Отопительный прибор является важнейшим элементом системы водяного отопления. Его назначением является передача теплоты от теплоносителя в помещение – его воздуху и внутренним поверхностям ограждающих конструкций. Отопительные приборы размещаются в отапливаемом помещении и оказывают непосредственное влияние на его интерьер. Кроме этого затраты на отопительные приборы во многом определяют общую стоимость системы отопления.
По преобладающему виду теплоотдача отопительные приборы делятся на три группы.
К первой группе относятся отопительные приборы, теплоотдача которых осуществляется в основном конвекцией. Эту группу составляют конвекторы, передающие до 95 % теплоты в помещение конвекцией и ребристые трубы.
Вторую группу образуют радиаторы, доля лучистого теплообмена у которых достигает 25% .
К третьей группе относятся лучистые приборы, у которых преобладает теплоотдача излучением.
По конструктивному исполнению отопительные приборы делятся на:
- радиаторы секционные, блочные, колончатые, трубчатые и панельные;
- конвекторы с кожухом или без него;
- высокие (свыше 650 мм), средние (свыше 400 до 650 мм), низкие (свыше 200 до 400 мм) и плинтусные (200 мм и менее);
- малой глубины (до 120 мм), средней глубины (свыше 120 до 200 мм) и большой глубины (свыше 200 мм);
По материалу, применяемому для изготовления, отопительные приборы подразделяют на стальные, чугунные, из цветных металлов и биметаллические.
По способу монтажа отопительные приборы подразделяют на настенные, напольные и монтируемые в строительные конструкции.