Бурдочкин Ю.С. Энергоснабжение объектов и производственная энергетика

Подождите немного. Документ загружается.

Кроме вышеперечисленных требований отопительные приборы должны

иметь технологичную конструкцию, небольшую стоимость, занимать

небольшую площадь, иметь аккуратный вид, быть удобными для

транспортировки и монтажа.

По способу теплоотдачи отопительные приборы подразделяются на

радиационные (подвесные панели), конвективно-радиационные (приборы с

гладкой внешней поверхностью) и конвективные (конвекторы с ребристой

поверхностью и ребристые трубы); по виду

материала – на приборы из чугуна,

стали, бетонные панели, керамические радиаторы и др.

Рисунок 1.7 – Основные типы чугунных радиаторов

Рассмотрим основные виды отопительных приборов, используемых в

жилых, общественных и производственных зданиях.

Радиаторы чугунные (рисунок 1.7) типа МС – 140, МС – 90, М – 90

двухканальные выпускаются секциями, которые собираются в блоки и батареи.

Эти радиаторы рассчитаны на избыточное давление теплоносителя до 0,9 МПа.

Они гигиеничны, коррозийно – стойки, ими можно изменять мощность прибора

в широком диапазоне путем изменения количества секций. Применяются как в

системе водяного, так и парового отопления.

Радиаторы стальные панельные штампованные одно– и двухрядные:

колончатые с вертикальным проходом теплоносителя типа РСВ1 и змеевиковые

с горизонтальным проходом теплоносителя типа РСГ2.

Радиаторы типа РСВ1 и РСГ2 в сравнении с чугунными имеют меньшую

массу, гораздо дешевле, их легче монтировать. Они могут применяться в

системе водяного отопления с обработанной теплофикационной водой, так как

весьма чувствительны к коррозии.

Ребристые трубы изготавливают чугунными различной длины с

круглыми ребрами для увеличения теплоотдающей поверхности. На концах

трубы предусмотрены фланцы для соединения труб между собой и

присоединения их к фланцам трубопровода системы отопления. Ребристые

трубы применяют преимущественно в производственных или вспомогательных

помещениях. Наибольшее распространение имеют ребристые трубы ТР – 1; ТР

– 1,5; ТР – 2 (цифра указывает длину трубы

в метрах).

Конвекторы. Они объединяют большую группу отопительных приборов,

передающих теплоту в основном конвективным путем за счет хорошо

развитого оребрения труб.

В настоящее время выпускаются конвекторы типов «Аккорд», «Север»,

«Ритм», «Комфорт», «Универсал», применяемые в жилых, общественных и

производственных зданиях. Каждый из перечисленных типов имеет несколько

типоразмеров для более точного подбора необходимой поверхности прибора

для конкретного помещения.

Бетонные отопительные панели представляют собой змеевик из

стальных водогозопроводных труб диаметром 15-20 мм, заделанных в плоскую

бетонную плиту толщиной 40-50 мм. Они могут быть с односторонней

теплопередачей, двухсторонней с приточным каналом.

Отопительные приборы системы отопления обычно размещают у

наружных стен преимущественно под окнами в нишах или без ниш, а также у

стен смежных помещений. Приборы

не следует загораживать какими-либо

предметами, мебелью, стеллажами и т.п., так как это уменьшает их

теплоотдачу. Окрашивание отопительных приборов в светлые тона уменьшает

теплопередачу на 2-3%. Отопительные приборы размещают в помещении так,

чтобы в системе было наименьшее число стояков, и ответвления к ним имели

бы небольшую длину.

Присоединение отопительных приборов к

теплопроводам может

осуществляться по трем схемам подачи и отвода воды из приборов,

изображенным на рисунке 1.8.

Рисунок 1.8 – Схемы подключения отопительных приборов

к теплопроводам:

а) сверху вниз; б) снизу вниз; в) снизу вверх

Наиболее эффективна схема «сверху вниз» в сравнении со схемой «снизу

вниз» и особенно «снизу вверх». Подключение приборов по схеме «снизу

вверх» применяется в однотрубных и двухтрубных системах с нижней

прокладкой обеих магистралей.

1.2.7 Определение площади поверхности и числа элементов

отопительных приборов

Расчет отопительных приборов сводится к определению площади их

теплоотдающей поверхности. Расчетная площадь поверхности отопительных

приборов

F измеряется в м

. Для расчета

F необходимо, прежде всего,

определить величину теплового потока прибора, обусловленного его

поверхностной плотностью

пр

q (Вт/м

), т.е. значение теплового потока,

передаваемого от прибора в окружающую среду через 1 м

площади прибора.

В справочных данных на отопительные приборы на основе тепловых

испытаний приводится номинальная плотность теплового потока при

стандартных условиях:

а) средний температурный напор

,65 С

ост

ср

∆

получен по формуле:

,5,6418)7095(5,0)(5,0

−

+=−=∆

вых

вх

ср

где температура входящей в прибор воды ;95 С

выходящей

;70 Сt

вых

= температура воздуха в помещении ;18 Сt

б) расход воды в приборе скгG

ст

пр

/1,0

Располагая величиной

ном

q можно определить расчетную плотность

теплового потока прибора

пр

q для условий, отличных от стандартных, по

формуле:

1,0

пр

ср

ном

пр

q ⋅⋅

∆

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

(1.12)

Значения рnq

ном

,, и

пр

с принимаются по таблице 8-1 [26].

По найденному значению

пр

q можно найти расчетную площадь

, мF

отопительных приборов для заданного помещения

пр

потр

F = (1.13)

В реальных условиях с учетом дополнительных факторов, влияющих на

теплоотдачу приборов, а также с учетом теплоотдачи подводящих

трубопроводов

(стояков и подводок) формула 1.13 приобретает вид:

9,0

ββ

пр

рпотр

−

= (1.14)

где

потр

Q - теплопотребность помещения;

- суммарная теплоотдача открыто проложенных в пределах помещения

трубопроводов отопления;

12,102,1

−=

- коэффициент учета дополнительного теплового потока

приборов за счет округления до стандартных значений в зависимости от

номенклатурного шага приборов.

- коэффициент, учитывающий дополнительные потери теплоты

приборами при установке их у наружных стен;

04,102,1

−=

- для радиаторов и конвекторов при установке их под

окнами;

1,107,1

−=

- при установке у остекления.

Количество приборов определяется по формуле:

.или,

пр

(1.15)

Расчетное число секций чугунных радиаторов типа МС – 140, МС – 90

можно определить по формуле:

= (1.16)

где

f - площадь поверхности нагрева одной секции, м

- коэффициент, учитывающий способ установки радиаторов в

помещении по рисунку 1.9,

- коэффициент, учитывающий число секций в радиаторе, для МС –

140, МС – 90 – принимают при числе секций от 3 до 15 – 1, от 16 до 20 –

0,98, от 21 до 25 – 0,96.

Рисунок 1.9 – Различные способы (а-д) установки отопительных приборов

1.2.8 Общие понятия о гидравлическом расчете трубопроводов

системы водяного отопления

Системы отопления представляют собой разветвленную сеть

трубопроводов, выполняющих функцию распределения теплоносителя по

отопительным приборам. Задача гидравлического расчета состоит в

определении диаметра трубопроводов, обеспечивающих подачу в

отопительный прибор расчетного количества воды ,

пр

G кг/ч, при расчетном

циркуляционном давлении

данной системы.

86,0

выхвх

пр

−

⋅

= (1.17)

где

пр

Q - теплоотдача прибора, Вт;

вх

t и

вых

t - температура воды на входе прибора и на выходе из него;

0,86 – коэффициент, преобразующий расчет, при котором

пр

Q указана в Вт,

а теплоемкость воды равна 4,19 кДж/(кг·

С).

Зная количество воды, которое должно пройти через каждый

отопительный прибор, определяют ее количество, проходящее через каждый

участок схемы отопления. Затем подбирают диаметры для главного (наиболее

неблагоприятного в гидравлическом отношении) циркуляционного кольца

системы отопления.

Из курса гидравлики известно, что при движении жидкости по трубам

имеют место потери давления на преодоление сопротивления

двух видов –

потери на преодоление трения в трубах

и потери на преодоление местных

сопротивлений

Z .

Формулы для определения потерь давления

и Z и коэффициенты,

участвующие в расчетных формулах, приводятся в справочной литературе. При

расчете главного циркуляционного кольца рекомендуется предусматривать

запас давления на неучтенные сопротивления в размере 10% расчетного

давления:

()

,9,0...

кцг

≤

+⋅Σ l

(1.18)

где

l - длины участков трубопроводов.

К местным сопротивлениям относятся тройники, крестовины, отводы,

вентили, краны, отопительные приборы и т.д.

Более подробно гидравлический расчет изложен в [5, 26].

После расчета главного циркуляционного кольца проводят расчет и для

других параллельных колец. Расчет ведут методом последовательного

приближения, изменяя диаметры трубопроводов.

1.2.9 Присоединение систем отопления к тепловым сетям.

Тепловые пункты

В настоящее время наиболее широко применяется централизованное

теплоснабжение от ТЭЦ, котельных и других крупных источников

теплоснабжения.

Системы отопления зданий, сооружений присоединяют к тепловым сетям

в тепловых пунктах. Присоединение выполняют по двум принципиально

различным схемам – зависимой и независимой. При

зависимой схеме вода из

тепловой сети поступает непосредственно в систему отопления абонентов. При

независимой системе вода из сети поступает в теплообменный аппарат, где

нагревает вторичный теплоноситель, используемый в системах отопления

абонентов (рисунок 1.10, д).

Рисунок 1.10 – Схемы присоединения систем отопления к водяной

тепловой сети:

Т1, Т2 – подающая и обратная линии тепловой сети; 1 –

теплофикационный подогреватель; 2 – пиковой котел; 3 – воздушный кран; 4 –

расширительный бак; 5 – отопительный прибор; 6 – насос; 7 –

водоподогреватель; 8 – регулятор расхода; 9 – элеватор; 10 – сетевой насос; 11

– регулятор подпитки; 12 – подпиточный насос

Зависимое присоединение выполняют по схемам, изображенным на

рисунке 1.10, а-г:

) без смешения, б) со смешением охлажденной воды в водоструйном

элеваторе, в) со смешением с установкой элеватора и насоса в перемычке,

г) с насосом в перемычке.

Зависимое присоединение системы водяного отопления без смешения

выполняют в тех зданиях, где температура поверхности отопительных

приборов не ограничена, либо она соответствует нормам. Оборудование

теплового пункта

наиболее дешевое и простое.

Недостатком этой схемы является передача давления из сети на

отопительные приборы, и она применима, если давление в сети не превышает

0,9 – 1 МПа.

Наиболее широко для присоединения жилых и общественных зданий

применяется схема с водоструйным элеватором для подмешивания

охлажденной воды (рисунок 1.10, б). Сетевая вода из подающего теплопровода

поступает после регулятора расхода в элеватор. Через перемычку в элеватор

подсасывается часть охлажденной воды из обратного трубопровода системы

отопления. Смешанная вода с требуемой температурой подается элеватором в

систему отопления. Для нормальной работы элеватора требуется разность

давлений в подающем и обратном трубопроводах 0,08 – 0,15 МПа. Недостаток

этой схемы – прекращение циркуляции системы отопления при аварийном

отключении её от теплосети.

Вариантами вышеприведенной схемы являются схемы с установкой насоса

в перемычке, которые позволяют осуществлять циркуляцию воды в системе

автономно и при разности давления в прямом и обратном трубопроводе менее

0,08 МПа.

При независимой схеме присоединения (рисунок 1.10, д), т.е. с помощью

теплообменного аппарата, давление в местной системе отопления

не зависит от

давления в тепловой сети. Поэтому данная схема применяется в случаях, когда

необходимо гидравлически изолировать местную систему отопления тепловой

сети, например, в зданиях высотой более 12 этажей. Местная система при этом

оборудуется расширительным баком.

Тепловые пункты являются связующим звеном между тепловой сетью и

потребителем. Основное назначение теплового пункта заключается в

подготовке теплоносителя определенной температуры и давления,

регулирования их, поддержании расхода, учете потребления теплоты.

Тепловые пункты подразделяются на

индивидуальные тепловые пункты

(ИТП)

для присоединения систем отопления и горячего водоснабжения одного

здания или части его и

центральные тепловые пункты (ЦТП) - то же, для

двух и более зданий. В ЦТП могут быть установлены насосы, теплообменники,

смесители, аккумуляторы горячего водоснабжения, приборы учета и др.

Рисунок 1.11 – Схема индивидуального теплового пункта с зависимым

присоединением системы отопления:

1,5,6,9 – задвижки; 2,7 – грязевики; 3 – регулятор расхода; 4 –

водоструйный элеватор; 8 – водомер; СО – система отопления

На рисунке 1.11 изображена схема индивидуального теплового пункта для

системы отопления, которая является наиболее распространенной. Главным

элементом этой схемы является водоструйный элеватор (рисунок 1.12),

осуществляющий снижение температуры сетевой воды перед системой

отопления со 130-150

С до 90-95

С путем подмешивания обратной сетевой

воды после системы отопления.

Рисунок 1.12 – Схема элеваторов традиционного (а) и с регулируемым

сечением сопла (б):

1 – сопло; 2 – камера всасывания; 3 – камера смешения; 4 – диффузор; 5 –

регулирующая игла; 6 – автоматическое устройство регулирующей иглы.

1.2.10 Материалы, оборудование и монтаж систем водяного отопления

Для систем центрального отопления при теплоносителе воде

рекомендуется использовать стальные неоцинкованные водогазопроводные

трубы, допускается использование электросварных труб. Водогазопроводные

трубы отличаются более толстыми стенками и наличием на их концах резьб.

Для соединения водогазопроводных труб, изменения их направления,

присоединения к отопительным приборам используют фасонные

соединительные части (муфты, тройники, крестовины, футорки, сгоны и др

.).

На рисунке 1.13 изображены некоторые фасонные части и способы соединения

труб.

Теплопроводы отопления прокладывают преимущественно открыто,

стояки размещают, как правило, у наружных стен – такое размещение, в

некоторой степени, препятствует образованию сырости и промерзанию стен.

При прокладке теплопроводов в местах, где возможно замерзание

теплоносителя или где наличие горячих поверхностей опасно в пожарном

отношении, а также на участках, где теплоотдача не нужна, трубопроводы

покрывают теплоизоляцией.

Удаление воздуха из отопительных приборов и из всех участков

теплопроводов при заполнении системы является необходимым условием

нормальной работы системы отопления. Поэтому теплопроводы прокладывают

с уклоном к горизонтали не менее 0,002 (2 мм на 1м длины).

Удаление воздуха производится в верхних точках

системы отопления

через воздухосборники различной конструкции.

В системах отопления с естественной циркуляцией и верхним

расположением магистралей для удаления воздуха используется, как правило,

расширительный сосуд, бак.

Рисунок 1.13 – Фасонные части труб, применяемые при монтаже систем

отопления, и способы соединения труб:

1 – муфта; 2 – контргайка; 3 – крестовина; 4 – тройник; 5 – соединение

труб с помощью муфты; 6 – разъемное соединение; 7 – льняной жгутик; 8 –

фланцевое соединение с обработкой концов труб; 9 – фланцевое соединение с

приваркой фланцев к трубам

Расширительный сосуд предназначен для компенсации объемного

расширения воды при нагревании.

Полезная вместимость сосуда

бP

определяется по формуле:

сбP

VtV ∆=

(1.19)

где

0006,0=

- коэффициент объемного расширения воды;

∆ - максимально возможные изменения температуры воды в системе;

V - объем воды, заполняющей систему, л.

Расширительный сосуд (рисунок 1.14) представляет собой металлическую

емкость (бак) цилиндрической или прямоугольной формы со съемной крышкой

и патрубками для присоединения следующих труб: расширительной d

;

контрольной d

, выведенной к раковине в котельной или тепловом узле для

наблюдения за уровнем воды; переливной d

для слива избытка воды при

переполнении расширительного бака; циркуляционной d

, соединяющей

расширительный бак с обратным теплопроводом для предотвращения

замерзания воды в баке и соединительной трубе (см. также рисунок 1.5).

На расширительной и переливной трубах нельзя устанавливать запорную

арматуру.

Полезную вместимость расширительного бака

бP

следует считать от

контрольной d

до переливной d

трубы.

Рисунок 1.14 – Расширительный бак

Для пуска системы отопления по частям, а также для выключения

отдельных ветвей (стояков) системы для ремонта на магистральных

теплопроводах и стояках устанавливают вентили, задвижки или краны

пробковые сальниковые.

В зданиях высотой до трех этажей отключающая арматура на стояках не

ставится, за исключением лестничных клеток, где она

ставится независимо от

этажности здания.

На подводках к отопительным приборам в зависимости от системы

отопления устанавливают регулировочные краны: при двухтрубной системе –

краны двойной регулировки типа КРДШ, при однотрубной системе отопления

используют трехходовые краны типа КРТП и КРПШ. Некоторые типы

запорной арматуры приведены на рисунке 1.15.

1.2.11 Эксплуатация систем водяного отопления

Основными задачами службы эксплуатации систем отопления является

обеспечение безаварийной, надежной и экономичной работы систем

теплоснабжения. Эти задачи выполнимы при соблюдении определенных

требований к монтажу и эксплуатации систем отопления, таких как приемка

систем отопления в эксплуатацию после монтажа и проведения необходимых

испытаний и регулировок, выполнения периодических текущих ремонтов и

эксплуатационных испытаний.

Перед

пуском всех систем отопления в эксплуатацию производят

количественную монтажную регулировку системы для поддержания проектных

температур во всех отапливаемых помещениях.

В эксплуатационных расходах наиболее значительную долю составляет

стоимость расходуемого тепла, поэтому надзор за утеплением зданий,