Составные части систем отопления

  Составными частями систем отопления являются трубопроводы, нагревательные приборы, запорная и регулирующая арматура, приборы контроля и автоматики.
  Трубопроводы выполняют из стальных газовых труб дм до 50 мм по ГОСТ 3262-75 (легких - для горячей воды и венных - для пара и конденсата) и стальных электросварных ГОСТ 10704-76 диаметром более 50 мм.
  Трубопроводы прокладывают, как правило, открыто с размещением стояков в углах, образуемых наружными стенами. Исключение составляют системы водяного отопления со встроенными в  конструкции зданий нагревательными элементами и стояками. В  других случаях только при наличии обоснованных требований  технологического, гигиенического, конструктивного или архитектурного характера допустима скрытая прокладка трубопровода. При  этом применяют обыкновенные газовые трубы по ГОСТ 3262-75 . В системах с верхней разводкой подающие магистрали прокладывают по чердаку, а при отсутствии его - под потолком верхнего этажа, при нижней разводке - в подпольных каналах или подвалах. В производственных зданиях предпочтительна открытая прокладка трубопроводов по стенам, колоннам и другим строительным конструкциям. Магистральные трубопроводы пара, воды и конденсата прокладывают с уклоном 0,002 в сторону движения  теплоносителя. Меньший уклон водяных магистралей допустим при условии обеспечения скорости движения воды в них не 0,5 м/с. Подводки к отопительным приборам более 500 мм делают с уклоном в сторону движения теплоносителя 5-10  мм на всю длину, при меньшей длине уклона не предусматривают.
  В местах пересечения перекрытий, внутренних стен и перегородок прямыми трубопроводами теплоносителя предусматривают  установку гильз с кольцевым зазором между гильзой и трубой не менее 15 мм для обеспечения свободного перемещения труб при изменении температуры теплоносителя. Зазор заполняют несгораемым теплоизоляционным материалом. В случае прохода трубопровода через противопожарную стену гильзы не ставят, а место прохода плотно заделывают строительным раствором и обеспечивают компенсацию теплового удлинения трубопровода по обе стороны стены.
  В местах возможного замерзания теплоносителя (в подпольных каналах у наружных дверей, в неотапливаемом или охлаждаемом помещении и др.), а также при необходимости сохранить параметры теплоносителя для трубопроводов и оборудования систем отопления используют теплоизоляцию.
  При сгораемых ограждающих конструкциях неизолированные трубопроводы теплоносителя температурой более 1050С прокладывают на расстоянии не менее 100 мм от их поверхности, при несгораемых это расстояние уменьшается до 35 мм при диаметре труб до 32 мм и до 50 мм - при большем диаметре.
  Монтаж наружных тепловых сетей должен осуществляться поточным методом с применением комплексной механизации монтажных, транспортных и погрузочно-разгрузочных работ.
  По способу прокладки теплопроводы (теплотрассы) делятся на подземные и надземные. Подземная прокладка теплопроводов осуществляется в каналах и без каналов. Прокладка может производиться в проходных и непроходных каналах. Большая часть тепловых сетей прокладывается в непроходных каналах. Бесканальная прокладка применяется сравнительно редко. При них возможно защемление трубопровода грунтом, что при температурных удлинениях трубопровода может привести к, авариям: трудно также устроить такую теплоизоляцию, которая предохраняла бы трубы от защемления и противостояла грунтовым водам.

{mospagebreak} 
  Надземная прокладка теплопроводов производится по металлическим или железобетонным эстакадам преимущественно по территории промышленных предприятий, особенно там, где грунтовые воды залегают близко к поверхности или где особенно важно быстро обнаружить места возможных аварий и произнести ремонт.
  При прокладке труб в непроходных каналах до начала работ должно быть подготовлено основание канала, убран строительный мусор и выставлен железобетонные опорные подушки для установки на них металлических скользящих опор, привариваемых к трубопроводам.
  Проходной тоннель соответственно должен быть распалублен, очищен от строительного мусора и иметь в дне и потолке гнезда для  установки металлических опор.
  Перед установкой арматуры она должна быть отревизирована,  с набитыми сальниками и испытанным давлением.
Арматура устанавливается таким образом, чтобы к ней обеспечен удобный доступ для эксплуатации и ремонта. Места установки арматуры на трассе должны полностью предохранять арматуру от восприятия каких-либо изгибающих усилий. Установку  всех узлов и арматуры производят сначала на основных магистралях, а затем на ответвлениях.
  На теплопроводах устанавливают компенсаторы следую типов: сальниковые - стальные, гнутые из труб Г-и П –образные,  линзовые и др. Компенсаторы воспринимают и гасят усилия, возникающие в теплопроводах при перепадах температур.
  Нагревательные приборы предназначены для передачи теплоты  от теплоносителя воздуху помещения. Промышленность выпускает нагревательные приборы различных типов - радиаторы, конвекторы, регистры, чугунные ребристые трубы и др. Каждый из них используют в соответствии с назначением производственного здания или помещения, санитарно-гигиеническими, архитектурными и экономическими требованиями.
  Радиаторы представляют собой отдельные секции, отлитые чугуна или штампованные из стали. Они имеют гладкую поверхность и легко очищаются от пыли. Их устанавливают под окнами ,для  нейтрализации ниспадающих потоков холодного воздуха в  помещениях с повышенными санитарно-гигиеническими требованиями. Чтобы обеспечить доступ к ним при осмотре, ремонте и  очистке, по СНиП 2.04.,05.-86 рекомендуется принимать следующие минимальные расстояния от строительных конструкций  радиаторов: 60 мм от пола, 50 мм от подоконника и 25 мм до стены.
  Конвекторы делают из гладких стальных труб, надевая на пластины из тонкой листовой стали с последующей оцинковкой.  Поверхность нагрева 1 м ребристой части конвектopa из труб диаметром 19 мм составляет 0,97 м кВ, масса конвектора примерно в три раза меньше массы радиатора с эквивалентом теплоотдачи. Выпускают конвекторы двух типов: типа «комфорт» (с кожухом) и плинтусные (без кожуха). Очистка конвекторов от пыли несколько затруднена, поэтому их устанавливают в помещениях с малым выделением пыли. При установке конвекторов под окнами минимальное расстояние от строительных конструкций до плинтусных конвекторов рекомендуется принимать: от оси конвектора до пола - 120-150 мм, до степы - 55-70, от прибора до подоконника 50 мм.
  Конвекторы типа «комфорт»  устанавливают под обычными окнами в производственных, а также в бытовых и конторских помещениях, в жилых домах. Плинтусные конвекторы целесообразно размещать в помещениях с избыточным остеклением. Это позволяет расположить конвекторы по всей длине светового проема.

{mospagebreak} 
  Регистры выполняют из гладких стальных труб и применяют не только при заделке в специальные конструкции (панели) , но и  при открытой установке. На их гладкой поверхности осаждаются меньше пыли, и она легко удаляется. Регистры устанавливают  помещениях большой высоты под верхним остеклением (фонарями или вторым поясом окон) во избежание конденсации влаги в  нем. Малая теплоотдача на единицу длины этих приборов  и в связи с  этим большая протяженность нагревательных труб здесь оказываются целесообразными, так как позволяют проложить нагревательные трубы по всему периметру светового проема. При малой протяженности световых проемов гладкие трубы компоновать в змеевики, регистры и просто располагать параллельно отдельные отрезки труб, объединяя их общими и обратными трубопроводами.
  Чугунные ребристые трубы бывают с круглыми, прямоугольными и  овальными ребрами. Их выпускают длиной 1; 1,5 и 2 м с помощью поверхностью нагрева cooтветсвенно 2, 3 и 4 м2. Они xapaктeризуются низкой стоимостью, пригодностью для водяного и парового отопления, но их ребра слабо нагреваются, легко отбиваются, кроме того, затруднена их очистка от пыли. Поэтому эти приборы устанавливают чаще всего во вспомогательных производственных помещениях. Эти типы нагревательных приборов предназначены систем водяного отопления с температурой воды до 150 С  и давлением 0,6 МПа. Однако для стальных радиаторов в качестве носителя необходима химически очищенная и деаэрированная  вода, в противном случае они будут недолговечны из-за коррозии их с внутренней стороны.
  Запорная и регулирующая арматура в отопительной системе служит для преграждения полностью (при отключении) или частично (при регулировании) прохода теплоносителя по трубопроводу. Она включает задвижки, запорные вентили, пробковые проходные, трехходовые  поворотные сальниковые, трехходовые регулировочные краны, обратные клапаны, конденсатоотводчики.
  Задвижки устанавливают на тепловых вводах, магистральных трубопроводах систем отопления при давлении воды или пара до 1 МПа (10 кг/см). Их выполняют из чугуна с выдвижным шпинделем с бронзовыми уплотнительными кольцами.
  При давлении больше 1 МПа на тепловом вводе устанавливают стальные задвижки. Шпиндель задвижки на горизонтальных  участках трубопроводов следует располагать вертикально  или горизонтально, установка шпинделя вниз не допускается.
  Запорные вентили и пробковые проходные краны (сальниковые и натяжные) устанавливают в качестве запорной арматуры на пительных стояках диаметром не более 50 мм (при большем метре ставят задвижки).
Шпиндели предпочтительно устанавливать горизонтально. Пробковые проходные краны имеют значительно меньший коофициент местного сопротивления по сравнению с запорными -вентилями, поэтому их предпочтительно ставить на стояках системы  с гравитационным побуждением. Применяя пробковые проходные сальниковые краны, достигают непроницаемости для воды за счет  плотного соприкосновения шлифованных поверхностей пробки и  корпуса. Это осуществляют нажатием крышки сальника на пробку при закрытом положении.
Натяжные краны устанавливают при сравнительно небольшом давлении до 600 КПа.

{mospagebreak}
  Трехходовые поворотные сальниковые краны, или краны ной регулировки, устанавливают на подводках к приборам водяного отопления для регулировки систем отопления в процессе монтажа, теплоотдачи прибора при эксплуатации.
  Трехходовые регулировочные краны применяют для регулировки расхода воды, поступающей в приборы однотрубных проточно-регулируемых систем отопления, для установки под манометром и др.
  Обратные клапаны различают подъемные и поворотные.  Подъемные клапаны устанавливают обычно на трубопроводах горячей воды, а поворотные - на трубопроводах холодной воды.  Оба типа клапанов могут пропускать поток  воды только в  одном направлении. Их устанавливают на горизонтальных участках трубопроводов строго по уровню и с вертикальным расположением  шпинделя.
  Конденсатоотводчики ставят в паровых системах отопления с перекачкой конденсата насосом для отвода его в конденсационный бак без выпуска пара из системы. Конденсатоотводчики различают трех типов: термодинамические, термостатические и поплавкового типа. Их устанавливают строго по уровню, с обводной линией на случай ремонта и первым вентилем на ней.
  Приборы контроля и автоматики применяют для постоянного или периодического наблюдения за параметрами теплоносителя в тепловых вводах и в отопительных системах. На тепловых вводах ставят термометры для измерения температуры поступающей и отходящей воды в магистральных трубопроводах. Манометры устанавливают до и после элеватора (насоса), а также на обратной линии отопительной системы. Диафрагму с дифференциальным манометром для измерения расхода теплоносителя, поступающего в систему, монтируют на подающей линии теплового ввода. На обратной линии теплового ввода устанавливают водомер для измерения расхода воды, выходящей из системы в тепловую сеть. Чаще других из перечисленных приборов используют термометры и манометры. Из применяемых термометров распространены ртутные, электроконтактные и электрические термометры сопротивления.
  Ртутные термометры имеют металлическую оправу (гильзу), предохраняющую их от механических повреждений. Гильзы ввинчивают в бобышку, привариваемую на трубопроводах (коллекторах). Электроконтактный термометр ставят для подачи сигнала при достижении предельной температуры теплоносителя. В капиллярную трубку термометра впаяны электрические контакты. Они замыкаются поднявшимся до них столбиком ртути, в результате чего подается сигнал. Электрические термометры сопротивления целесообразно применять для дистанционного измерения температуры теплоносителя. Они основаны на свойстве электрического проводника изменять свое сопротивление при изменении температуры среды.
  Рядом с постоянным рабочим манометром иногда можно видеть присоединенный к нему контрольный манометр. Это делается периодически при проверке работы постоянного манометра. Поставленный под ним трехходовой кран позволяет включать в работу одновременно оба манометра. Расположенная ниже кpaнa петлевидная трубка служит гидравлическим затвором, защищающим манометр от воздействия высоких температур (пар или вода температурой выше 100 гр С). В системах отопления ставят пружинные манометры, достаточно точные при измерении давления от  0,05 МПа и выше.

Водяные и паровые системы отопления, ТЭЦ

  Теплоноситель (вода), применяемый в этих системах, безвреден и позволяет легко регулировать температуру воздуха в отапливаемых помещениях. Температуру воды, циркулирующей в систе-ме, изменяют в зависимости от температуры наружного воздуха (чем выше температура наружного воздуха, тем ниже температура циркулирующей в системе воды).
  Системы различают по типу циркуляции воды в них (гравитационные и насосные), по схеме расположения разводящих трубопровод (с нижней и верхней разводкой), по способу присоединения нагревательных приборов (двухтрубные и однотрубные).
  Гравитационные системы (с естественной циркуляцией используют только для отопления небольших зданий с протяженностью трубопроводов не более 200 м. Объясняется это наличием  незначительного напора для преодоления гидравлических сопротивлений в трубопроводах: при большей протяженности трубопроводов применяют насосные системы (с механической циркуляцией), радиус действия которых не ограничен.
Нагретая в котле вода поступает в главный стояк, затем верхнюю разводящую магистраль, в при соединенные к ней стояки, откуда по горячей подводке поступает в отопительные приборы. Здесь вода охлаждается, отдавая свою теплоту через стенки приборов воздуху помещения, и далее по обратной подводке, обратному стояку и обратной магистрали возвращается в котел.
  Циркуляционное давление Р (в Па) в системе обусловлено разностью между удельными весами охлажденной в приборе  воды, заполнившей обратные трубопроводы, и горячей воды в к главном стояке.
  Чтобы избежать образования воздушных «пробок»  в отдельных участках системы, горячую магистраль прокладывают с уклоном в сторону расширительного сосуда. Подводку к нагревательным приборам в этом случае осуществляют в сторону подающих стояков. Это способствует выходу воздуха из системы (при первоначальном заполнении ее водой и в процессе эксплуатации) в расширительный сосуд, а оттуда в атмосферу.
  Уклоны полностью  позволяют опорожнить систему при ремонте и промыть ее перед началом отопительного сезона.
Расширительный сосуд представляет собой металлический бак, сообщающийся с атмосферным воздухом и с магистралью системы. Его устанавливают в самой высокой точке системы для выхода воздуха, компенсации теплового расширения воды (увеличение  объема при нагревании), а также для частичного восполнения утечек воды и распределения давления в системе.
  Преимуществами системы водяного отопления с естественной циркуляцией перед системой с механической циркуляцией являются бесшумность ее работы вследствие малой скорости движения воды в системе (0,1-0,3 м/с) и отсутствие насоса; недостатками - применение труб большого диаметра и заглубление бойлера. Двухтрубные системы отопления  применяют в одно- и двухэтажных зданиях.
  Между прямыми и обратными подводками к приборам имеются смещенные от стояков замыкающие участки, по которым вода  может проходить, минуя приборы. Поступление воды в приборы и в замыкающие участки регулируется трехходовыми кранами.
  При однотрубной схеме обратные стояки отсутствуют, вода из горячего стояка поступает в отопительный прибор, охлаждается в  нем и по выходе опять поступает в тот же стояк. Поэтому в тельные приборы расположенных ниже этажей вода будет поступать с более низкой температурой. Чтобы компенсировать ее охлаждение, приборы на нижних этажах должны иметь большую поверхность, чем на верхних.
  Для устройства системы по однотрубной схеме требуется меньшее количество труб, чем для двухтрубной, и, следовательно, однотрубные системы устанавливают в многоэтажных зданиях.
  Принцип действия насосной системы (с принудительной циркуляцией воды) такой же, что и гравитационной, добавляется только дополнительный побудитель в виде насоса. Циркуляционный  насос ставят на обратной магистрали между котлом или бойлером и местом присоединения к ней расширительного сосуда.  Насос  предназначен для преодоления гидравлических сопротивлений в  системе, поэтому развиваемое им давление сравнительно невелико (10-30 кПа).

{mospagebreak}
  Паровые системы отопления бывают низкого (от 50 до 70 кПа) и высокого (более 70 кПа) давления, с верхней и нижней разводкой, одно- и двухтрубные, с самотечным возвратом конденсата (замкнутая система) и с перекачкой его насосом (разомкнутая система).
  Замкнутую систему применяют только при размещении котла ниже отопительных приборов. Для облегчения стока конденсата от конденсационной линии ее прокладывают с уклоном не менее 0,003. Для обеспечения стока попутного конденсата, образующегося вследствие охлаждения паропровода, разводящий паропровод также прокладывают с уклоном в сторону движения пара.
  В разомкнутой системе отопления пар из котла поступает в главный стояк, в магистральные трубопроводы, паровые стояки и далее по ответвлениям в нагревательные приборы, где он дается, отдавая скрытую теплоту парообразования через прибора воздуху помещения, и конденсируется. Конденсат из приборов по конденсационной линии через конденсатоотводчик (конденсационный горшок) отводится в конденсатосборочный бак, откуда его перекачивают насосом в котел.
  Чаще применяют системы низкого давления с верхней разводкой, двyxтpубные с насосной перекачкой конденсата (при обслуживании нескольких зданий одной котельной). Паровые системы высокого давления работают по то принципу, что и системы низкого давления.
  Применение паровых систем отопления ограничено вследствие  многих недостатков: отсутствует возможность качественно регулирования параметров теплоносителя; пыль, оседающая на поверхности приборов, пригорает с выделением оксида угле системы подвержены интенсивной коррозии (особенно кондесатопровода), а в трубопроводах бывают гидравлические удары и  шум.
  Преимуществами паровых систем по сравнению с водяными  являются меньшие диаметры трубопроводов за счет высокого теплосодержания пара (1 г пара при конденсации отдает при. 2,26 кДж, а 1 кг воды при охлаждении с 950 С до 700 С - 0,105 кДж),  простота устройства и небольшая стоимость монтажа системы.
  Положительные свойства паровых и водяных систем хорошо сочетаются в комбинированных системах отопления.
Воздушные системы отопления нашли широкое применение  благодаря возможности совмещать отопление помещения с вентиляцией, а также благодаря малой металлоемкости. Малая тепловая инерционность системы позволяет отключать ее в нерабочие смены, а затем к началу рабочей смены быстро получать требуемую температуру. В отапливаемые помещения подают воздух температурой 45-700С (45С - при выпуске воздуха в помешена высоте около 3 м над уровнем пола, 700С - при подаче на большей высоте). Воздушные системы могут работать в трех режимах: рециркуляционном, совмещенном с приточной  вентиляцией комбинированном.
  У панельной системы отопления источниками теплоизлучений служат поверхности ограждающих конструкций (панели), в которые заделывают стальные трубы диаметром 25 мм. Они располо-жены на расстоянии около 20 мм от внутренних поверхностей конструкции. По трубам проходит горячая вода, служащая теплоносителем. Такие панели можно располагать горизонтально и вертикально в виде наружных стеновых панелей. Особенно целесообразно располагать нагревательные элементы из труб в подоконной части панелей. В этом случае кроме лучистой передачи теплоты создаваться конвективный восходя поток теплого воздуха, который будет нейтрализовать ниспадающий  поток холодного воздуха от окна. В подоконных панелях за нагре-вательными элементами укладывают теплоизоляцию для уменьшения передачи от них теплоты наружному воздуху.
  Достоинства панельного отопления состоят в том, что загромождает помещения нагревательными приборами, так вертикальных стеновых и горизонтальных потолочных панелях оседает минимальное количество пыли и она легко удаляется, что исключает ее подгорание; улучшаются эстетические и санитарно-гигиенические качества помещений, можно поддерживать температуру воздуха в помещении на меньшем, чем обычно, уровне; дешевле обходится монтаж системы, он сводится к соединению друг с другом концов труб нагревательных элементов и прокладке магистральных трубопроводов, в летнее время эти системы можно использовать для радиационного охлаждения помещений.
  К недостаткам следует отнести большие гидравлические сопротивления, высокую тепловую инерцию и сложность ремонта.

{mospagebreak}
  Местные системы отопления представляют собой различные нагревательные приборы - газовые, электрические печи.
  Газовые отопительные приборы, в частности инфракрасный излучатель, можно применять в безопасных в пожарном отношении помещениях при отсутствии фиксированных рабочих мест, а также при наличии газовой сети или баллонов с жидким газом.
  Электрические отопительные приборы целесообразно применять в районах с избытком электроэнергии, а также в других районах - в часы ее малого потребления при использовании аккумуляторных тепловых приборов. Поскольку стоимость электрического отопления примерно в 10 раз выше стоимости водяного или парового, его применение должно быть экономически обосновано.
  Нагревательными элементами служат ТЭНы (трубчатые теплоэлектронагреватели). Такие ТЭНы можно заделывать в специально из ленный бетонный блок, а также в строительные конструкции, бетонные междуэтажные перекрытия, плинтусы и т. п. Проходя электрическому сопротивлению ТЭНа, электрическая энергия образуется в тепловую. Благодаря этому через внешнюю поверхность металлической трубки нагревается блок-аккумулято. Нагретый в нерабочее время блок будет обогревать помещение рабочую смену, не потребляя энергии. Примером электрических отопительных приборов может служить электромасляный радиатор. Он легко переносится и может быть установлен и может быть установлен непосредственно у рабочего места. Трубчатый теплоэлектронагреватель размещен в нижней цилиндрической части металлического кожуха, заполненного маслом. Поднимаясь над нагревателем вверх за счет естественной конвекции, масло опускается по поверхности кожуха, охлаждаясь за счет передачи теплоты через стенки воздуху помещения. Преобразование электрической энергии в тепловую происходит по эквиваленту 1 кВт. ч = 3600 кДж.
  Системы отопления на базе централизованного теплоснабжения осуществляют при наличии ТЭЦ (теплоэлектроцентрали) или централи производственно-отопительных районных котельных про-мышленных узлов. Они имеют значительные преимущества перед мелкими отопительными установками, так как КПД центральных котельных и особенно ТЭЦ значительно выше КПД местных. На ТЭЦ одновременно вырабатывается электрическая и тепловая энергия, поэтому ее КПД составляет 0,8 против 0,4-0,6 для местных котельных.
  Тепловые сети выполняют в виде сетей циркуляционного типа, как правило, двухтрубными. По одной из труб потребителям подается вода температурой 130-150 C или пар давлением около 200300 кПа, по другой возвращается охлажденная вода температурой 70 С или конденсат. Повышение температуры подаваемой воды позволяет уменьшить диаметр магистральных трубопроводов и сократить капитальные затраты на сооружение магистрали и подводку к потребителям, а также эксплуатационные расходы за счет сокращения расхода электроэнергии сетевыми насосами, перекачивающими воду или конденсат.
  Присоединение потребителя к тепловой сети осуществляют двумя способами - с помощью элеваторного пункта или бойлера. Первый способ применяют при водяной системе отопления, второй - чаще при паровой. Горячая вода из теплосети поступает в сопла эжектора и выходит из него с большой скоростью, создавая вакуум в камере смешения, куда эжектируется часть обратной воды из отопительной системы и подмешивается к горячей воде. Смешанная вода поступает через диффузор в отопительную систему. Коэффициент подмешивания определяют так же, как в случае воздушного отопления, совмещенного с вентиляцией.
  При температуре сетевой воды 130 гр С ее можно подавать непосредственно в систему центрального отопления промышленного здания. Такое присоединение называют независимым. Пар из теплосети поступает в бойлер, конденсируется в нем, отдавая теплоту воде, направляющейся в бойлер через нижний патрубок из обратной магистрали центральной системы водяного отопления благодаря насосному или гравитационному побуждению. Нагретая вода через верхний патрубок бойлера поступает в главный стояк отопительной системы. Наличие здесь двух контуров (парового и водяного) позволяет назвать эту систему комбинированной пароводяной системой отопления. При подаче в змеевик из теплосети перегретой воды (1500 C) образуется комбинированная водоводяная система отопления.
  Комбинированные системы отопления исключают передачу гидравлического давления теплосети на систему отопления, и наоборот, что обеспечивает большую надежность теплоснабжения.