Главная » 2013 » Март » 8 » Область применения и технико-экономические показатели различных систем водяного отопления
16:36
Область применения и технико-экономические показатели различных систем водяного отопления
Область применения и технико-экономические показатели различных систем водяного отопления
Как было установлено при классификации систем (§ 23), применяются системы водяного отопления с естественной и искусственной циркуляцией воды, двухтрубные и однотрубные, вертикальные и горизонтальные, с верхним и нижним расположением магистрали, тупиковые и с попутным движением воды. Системы водяного отопления с естественной циркуляцией воды исторически появились раньше насосных систем, они применялись еще в XIX в. Вертикальные двухтрубные системы с верхним расположением подающей магистрали (см. рис. 7.1) применяют в основном при естественной циркуляции воды в системе отопления в зданиях с числом этажей до трех включительно. Эти системы по сравнению с системами при нижнем расположении подающей магистрали (см.рис. 7.2) имеют большее естественное циркуляционное давление (см. § 26), в них проще воздухоудаление из системы (через расширительный бак, присоединенный к верхней части главного стояка, где выделяется наибольшее количество растворенного в воде воздуха), а также выше теплоотдача отопительных приборов. Двухтрубная вертикальная система с нижним расположением обеих магистралей (см. рис. 7.2) и естественной циркуляцией воды перед системой с верхним расположением подающей магистрали имеет следующие преимущества: меньше теплопотери за счет отсутствия теплопроводов на чердаке; монтаж и пуск системы могут производиться поэтажно по мере возведения здания; удобнее эксплуатация системы, так как вентили и краны на подающем и обратном стояках находятся внизу и в одном месте. Двухтрубные вертикальные системы с нижней прокладкой обеих магистралей применяют в малоэтажных зданиях с кранами двойной регулировки у отопительных приборов, что объясняется большей гидравлической и тепловой надежностью этих систем по сравнению с двухтрубными системами с верхним расположением подающей магистрали. Основное преимущество двухтрубных систем независимо от способа циркуляции теплоносителя — поступление воды с наивысшей температурой к каждому отопительному прибору, что обеспечивает максимальную разность температур — to и, следовательно, минимальную площадь поверхности приборов. Однако в двухтрубной системе, особенно с верхней прокладкой подающей магистрали, имеет место значительный расход труб и фасонных частей, усложняется монтаж. По сравнению с двухтрубными системами отопления вертикальные однотрубные системы с замыкающими участками на стояках и естественной циркуляцией воды (см. рис. 7.3, левая часть) имеют ряд преимуществ: меньшая первоначальная стоимость, более простой монтаж и меньшая длина теплопроводов, более красивый внешний вид. Если приборы, находящиеся в одном помещении, присоединены по проточной схеме к стояку с двух сторон, то у одного из них (правый стояк на рис. 7.3) устанавливают регулировочный кран. Такие системы применяют в многоэтажных производственных зданиях. На рис. 7.4 показана схема однотрубных горизонтальных систем отопления. Горячая вода в таких системах поступает в отопительные приборы одного и того же этажа из теплопровода, проложенного горизонтально. Регулировка и включение отдельных приборов в горизонтальных системах с замыкающими участками (см. рис. 7.4, б) достигается так же легко, как и в вертикальных системах. В горизонтальных проточных системах (см. рис. 7.4, а, в) регулировка может быть только поэтажная, что является существенным их недостатком. К основным достоинствам однотрубных горизонтальных систем относятся меньший, чем в вертикальных системах, расход труб, возможность поэтажного включения системы и стандартность узлов. Кроме того, горизонтальные системы не требуют пробивки отверстий в перекрытиях, и монтаж их по сравнению с вертикальными системами проще. Они довольно широко применяются в производственных помещениях. Общими преимуществами систем с естественной циркуляцией воды, предопределяющими в некоторых случаях их выбор, являются относительная простота устройства и эксплуатации; отсутствие насоса и потребности в электроприводе; бесшумность действия; сравнительная долговечность при правильной эксплуатации (до 30—40 лет) и обеспечение равномерной температуры воздуха в помещении. Однако в системах водяного отопления с естественной циркуляцией естественное давление имеет очень не- большую величину. Поэтому при большой протяженности циркуляционных колец (>30 м), а следовательно, и при значительных сопротивлениях движению воды в них, диаметры теплопроводов получаются по расчету чрезвычайно большими и система отопления оказывается экономически невыгодной как по первоначальным затратам, так и в процессе эксплуатации. Технико-экономический анализ систем водяного отопления показывает, что системы с естественной циркуляцией становятся экономически неоправданными, если возможная потеря давления на трение на 1 м длины главного циркуляционного кольца меньше 5 Па. В связи с изложенным, область применения систем с естественной циркуляцией ограничена обособленными гражданскими зданиями (в частности, в сельских районах), зданиями, где недопустимы шум и вибрация, квартирным отоплением, верхними (техническими) этажами высоких зданий. Системы водяного отопления с искусственной циркуляцией (см. рис. 7.5—7.7) принципиально отличаются от систем водяного отопления с естественной циркуляцией тем, что в них в дополнение к естественному давлению, возникающему в результате охлаждения воды в приборах и трубах, значительно большее давление создается центробежным циркуляционным насосом, который устанавливается на обратном магистральном теплопроводе у котла, а расширительный бак присоединен не к подающему, а к обратному теплопроводу около всасывающего патрубка насоса. При таком присоединении расширительного бака воздух из системы через него отводиться не может, поэтому для удаления воздуха из сети теплопроводов и отопительных приборов служат воздушные линии, воздухосборники и воздушные краны (см. рис. 7.5—7.7). Рассмотрим схемы вертикальных двухтрубных систем отопления с искусственной циркуляцией (см. рис. 7.5). Слева показана система с верхним расположением подающей магистрали, а справа — система с нижним расположением обеих магистралей. Обе системы отопления относятся к так называемым тупиковым системам, в которых нередко получается очень большая разница в потере давления в отдельных циркуляционных кольцах, так как длины их разные: чем дальше расположен прибор от котла, тем большую протяженность имеет кольцо этого прибора. Поэтому в системах с искусственной циркуляцией, особенно при большой протяженности тепло- проводов, целесообразно применять попутное движение горячей и охлажденной воды по схеме, предложенной проф. В. М. Чаплиным. По этой схеме (см. рис. 7.6) длина всех циркуляционных колец почти одинакова, вследствие чего легко получить равную потерю давления в них и равномерный прогрев всех приборов. Недостатком этой системы по сравнению с тупиковой является несколько большая общая длина теплопроводов и, как следствие, большая на 3—5 % первоначальная стоимость системы. В последние годы широко применяют однотрубные системы отопления с нижней прокладкой магистралей горячей и охлажденной воды (см. рис. 7.7) с искусственной циркуляцией. Стояки систем по схемам б разделяются на подъем- ные и опускные. Стояки систем по схемам а, в и г состоят из подъемного и опускного участков, но в верхней части, обычно над полом верхнего этажа, они соединяются горизонтальным участком. Стояки прокладывают на расстоянии 150 мм от края оконного проема. Длина подводок к нагревательным приборам принимается стандартной— 350 м^'; отопительные приборы смещены от оси окна в сторону стояка. Для регулирования теплопередачи отопительных приборов устанавливают трехходовые краны типа КРТП, а при смещенных замыкающих участках—шиберные краны пониженного гидравлического сопротивления типа КРПШ. Однотрубная система отопления с нижним расположением подающей и обратной магистралей удобна для зданий с бесчердачными покрытиями (совмещенными крышами). Преимущества однотрубных систем отопления заключаются в меньшем диаметре труб, благодаря большому давлению, создаваемому насосом; большем радиусе действия; более простом монтаже; большей возможности унификации деталей теплопроводов, приборных узлов, а также более устойчивом тепловом и гидравлическом режиме работы. К недостаткам однотрубных систем относится перерасход отопительных приборов по сравнению с двухтрубными системами отопления. Учитывая экономические, заготовительно-монтажные и некоторые эксплуатационные преимущества, СНиП 2.04.05—86, п. 3.13 рекомендует проектировать, как правило, однотрубные насосные водяные системы отопления из унифицированных узлов и деталей; при обосновании допускается применение двухтрубных систем водяного отопления. Основными технико-экономическими показателями любой отопительной системы являются первоначальная стоимость и эксплуатационные расходы. Первоначальная стоимость системы водяного отопления с искусственной циркуляцией значительно ниже стоимости системы водяного отопления с естественной циркуляцией. Действительно, при искусственной циркуляции расчетное давление в 10—15 раз больше, чем в системах с естественной циркуляцией, а так как потери давления в теплопроводах пропорциональны квадрату скорости движения воды, то сечения магистральных теплопроводов при искусственной циркуляции получаются в 3—4 раза меньше, чем при естественной циркуляции.
Следовательно, можно существенно сэкономить на массе труб, а также на заготовке и монтаже теплопроводов. Как правило, применяют системы водяного отопления с искусственной циркуляцией (табл. 7.1). Для систем с искусственной циркуляцией воды котельные не заглубляют. Они могут обслуживать из одного центра несколько зданий и позволяют осуществлять центральное регулирование теплоотдачи отопительных приборов в весьма широких пределах. Эксплуатация системы с искусственной циркуляцией обходится дороже водяного отопления с естественной циркуляцией на величину стоимости электроэнергии, потребляемой циркуляционным насосом. Однако расходы на амортизацию систем с искусственной циркуляцией за счет их меньшей первоначальной стоимости но сравнению с гравитационными системами оказываются меньше.
