Системы водяного отопления с радиаторами
[29.11.11]
Системы местного водяного отопления
Системы водяного отопления с естественной (гравитационной) циркуляцией имеют ограниченную область применения. Их используют, как правило, для отопления квартир или отдельных малоэтажных зданий. Возможно использование этих систем в зданиях, где недопустимы вибрация и шум. В системах с естественной циркуляцией предпочтение отдается верхней разводке подающих магистралей и, по возможности, большей разнице отметок между термоблоком и нагревательными приборами, потому как движущей силой здесь является плотность горячей и обратной воды.
Необходимо иметь в виду, что здание, оснащенное гравитационной системой, всегда предполагает наличие расширительного бака, расположенного в верхней части здания (выше магистральных трубопроводов).
Водяное отопление с искусственным побуждением теплоносителя – насосное отопление – получило наиболее широкое распространение.
При централизованном теплоснабжении можно рассматривать три способа присоединения систем отопления к наружным теплопроводам . При этом все системы являются насосными, даже если насос непосредственно не устанавливается в отапливаемом здании. В таком случае в систему вода подается установками централизованного теплоснабжения.
Независимая (закрытая) схема присоединения системы насосного водяного отопления в известном смысле близка к схемам местного теплоснабжения. Котлы здесь заменяются водо-водяными теплообменниками. Часто саму систему заполняют деаэрированной водой или водой с добавками, исключающими коррозию трубопроводов. В таких системах используется либо высокое давление в сети теплоснабжения, либо специальный циркуляционный насос. Сама система, естественно, насосная.
При независимой схеме создаются независимые местный тепловой и гидравлический режимы отопительной системы. Первичная вода после теплообменников должна иметь значение температуры (tr), допустимое в отопительной системе. Температура же обратной воды в расчетном режиме не должна быть ниже 70°С.
Схема однотрубной системы водяного отопления с нижней разводкой
Преимуществом независимой системы, кроме обеспечения индивидуальных гидравлического и теплового режимов, является возможность циркуляции воды (на некоторое время) для сохранения более или менее приемлемого теплового режима при авариях в наружных трубопроводах. Кроме того, такие системы отопления служат дольше, чем системы с местной котельной, вследствие уменьшения коррозионной активности воды. Заметим также, что и местные насосные системы (на одно здание) также могут иметь добавки к воде, гарантирующие замедление коррозии трубопроводов.
Зависимая (открытая) схема присоединения системы отопления со смешиванием сетевой и обратной из системы отопления воды проще по конструкции и в обслуживании. Ее первоначальная стоимость, соответственно, ниже независимой системы (благодаря исключению таких элементов, как теплообменники, расширительный бак, насосы). Однако это в самом здании, но все эти элементы и их функции необходимо переносить в центр приготовления теплоты. Поэтому судить о стоимости отопительной системы, ориентируясь только на то, что мы имеем в самом здании, не всегда правильно.
Смешивание обратной воды из системы отопления с высокотемпературной водой из наружного подающего трубопровода осуществляют при помощи смесительного аппарата – насоса или водоструйного элеватора. Следует отметить, что насосная смесительная установка имеет ряд преимуществ перед элеваторной: во-первых, ее КПД выше; во-вторых, в случае аварии наружных тепловых сетей возможно, как и при независимой схеме, сохранение циркуляции воды в системе отопления, изменение температуры которой достаточно инерционно. Смесительный насос можно применять в системах отопления со значительным гидравлическим сопротивлением, тогда как при использовании элеваторной установки потери давления в системе отопления должны быть сравнительно небольшими.
Несмотря на все их недостатки, элеваторные вводные узлы получили наибольшее распространение благодаря их кажущейся дешевизне и простоте. Здесь имеет значение их относительная безотказность и сравнительно низкий уровень шума при эксплуатации.
Однако, как правило, при элеваторном вводе с отоплением компонуется и система горячего водоснабжения, которая не только невозвратно расходует деаэрированную воду, но и приводит к длительному отключению систем горячего водоснабжения, что не только приносит неудобство пользователям, но и является причиной ускоренного старения систем подачи горячей воды.
Прямоточная схема присоединения системы отопления к наружным трубопроводам наиболее проста и по конструкции, и по обслуживанию. Такая система имеет место при условии, что температура поступающей воды не выше допустимой в отопительной системе. Подобное положение обычно бывает при обслуживании одной небольшой котельной ряда соседних зданий. Недостатками такой системы являются ограниченность местного регулирования и зависимость теплового режима ряда зданий от так называемой «обезличенной» температуры воды в подающем наружном трубопроводе.
Все, что мы рассмотрели, это только принципиальные решения подачи в систему теплоносителя и его удаления из нее.
Кратко теперь оценим возможные принципиальные схемы водяного радиаторного отопления.
Следует иметь в виду, что однотрубные системы отопления нашли столь широкое распространение не случайно. Во-первых, эти системы были менее металлоемкими по сравнению с двухтрубными. Во-вторых, они оказались гидравлически более устойчивыми (особенно при низких значениях наружной температуры воздуха) по сравнению с двухтрубными. В-третьих, именно эти системы позволили при переменном перепаде температуры воды в стояках максимально индустриализировать их изготовление на заготовительных предприятиях. Их можно было производить (при определенных условиях) еще до возведения обслуживаемого ими здания.
Даже теперь можно говорить о предпочтительности этих систем в зданиях и сооружениях, где не требуется индивидуального учета расходования теплоты. К таким зданиям и сооружениям можно отнести учебные заведения, оздоровительные сооружения, банки, торговые сооружения и др.
Схемы отопительных систем малоэтажных зданий
В настоящее время для вновь проектируемых зданий наиболее широкое распространение находят двухтрубные отопительные системы . Главное их достоинство в том, что здесь достаточно доступным становится индивидуальный учет расходования тепловой энергии. Но при этом система должна иметь схему, отличную от общепринятых ранее. При такой схеме прямой и обратный стояки прокладываются, как правило, в лестничных клетках, а каждая квартира отдельно присоединяется к стоякам с установкой соответствующих приборов учета теплоты и регулирования теплоотдачи нагревательных приборов. Подобная схема приведена на рис. 6а.
При учете расходования теплоты в таких системах возможны варианты. Не рассматривая подробностей учета теплоты по квартирам, рассмотрим только два возможных варианта учета: поквартирный и поквартирно-домовой . Квартирный режим в первом случае будет учтен достаточно точно. Поквартирные приборы нуждаются в квалифицированном техническом обслуживании и периодической поверке. Последнее связано с достаточно большими затратами. Эти затраты можно сократить в десятки раз, если перейти на упрощенную поквартирно-домовую схему учета тепловой энергии. Сущность схемы заключается в том, что на все здание ставится один интегрирующий тепловой счетчик, определяющий точный расход тепловой энергии в доме. В каждой же квартире на подающем трубопроводе системы отопления устанавливается обычный водомер на горячую воду. Квартирный режим при этом в первом случае будет учтен достаточно точно, во втором ошибка может составить до 10%. Спрашивается, что лучше? Решать должен собственник, но нам представляется, что для большинства пользователей второй вариант является предпочтительным.
В заключение остановимся на некоторых схемах водяного отопления малоэтажных зданий. На рассматриваемом рисунке приведены только однотрубная горизонтальная система и двухтрубная. Вариантов может быть больше. Но главное, на что следует обратить внимание, – это то, что в малоэтажном здании при наличии собственного источника теплоты потребность в дорогостоящих тепловых счетчиках отпадает. Схемное же решение отопления такого здания существенно зависит от местных условий, вида топлива и конструкции котла и термоблока.
Отопительная система должна соответствовать теплофизическим характеристикам здания, квартиры, коттеджа. Здесь имеются в виду следующие три обстоятельства. При понижении или повышении температуры наружного воздуха должна соответственно изменяться теплоотдача отопительными приборами. Система водяного отопления является инерционной и при легких малоинерционных ограждающих конструкциях не будет «успевать» следить за изменяющимися теплопоступлениями через эти конструкции. Следовательно, в части учета колебаний наружных тепловых воздействий система водяного отопления соответствует инерционным ограждающим конструкциям.
Второе обстоятельство имеет место при так называемой прерывистой подачи тепла, связанной с понижением температуры внутреннего воздуха в помещениях в нерабочее время с целью экономии энергии. Здесь опять целесообразно применять инерционные ограждающие конструкции с системами водяного отопления.
Третье обстоятельство. В ряде общественных зданий, таких как кинотеатры, церкви, магазины, в отдельные периоды резко возрастают тепло- и влагопоступления в помещения за счет пришедших людей. Здесь инерционную систему водяного отопления целесообразно использовать как базовую, дополненную системой воздушного отопления, совмещенного с вентиляцией.
