книги / Отопление и вентиляция. Ч1 Отопление

ды); когда она отрицательна, уровень воды в баке I понизится, а точка 0 1 будет находиться перед точкой А.

В частном случае при равной потере давления Арв_Б = Д р в_А точки

постоянного давления совпадут с точками А и Б и уровень воды в баках при действии насоса не изменится, каковы бы ни были площади их по­ перечного сечения.

Практически возможен случай, когда при наличии одного расшири­ тельного бака потребуется параллельное присоединение второго допол-

Рис. IV.24 Изменение гидро­ статического давления в теп­ лопроводах системы отопле­ ния при присоединении второ­ го расширительного бака

нительного бака к новой ветви системы отопления. Наличие второго бака влияет на гидростатическое давление в теплопроводах ранее существо­ вавшей системы отопления.

Рассмотрим изменение гидростатического давления в системе отопле­ ния в этом случае. На рис. IV.24 показано гидростатическое давление в теплопроводах системы отопления группы зданий в статическом режиме (штрихпунктирная линия) и в динамическом режиме, когда к ранее су­ ществовавшей ветви системы слева от тепловой станции (т. с ) с тремя зданиями / —III и расширительным баком 1 добавлена новая ветвь спра­ ва с тремя зданиями IV— VI и вторым баком 2. Первый бак установлен в здании III, изменение гидростатического давления в одной левой ветви показано сплошными линиями. Второй дополнительный бак помещен в здании VI на одном уровне с первым. Характер изменения гидростатиче­ ского давления в обеих ветвях системы изображен пунктирными ли­ ниями.

Из рисунка видно, что точки постоянного давления Oi и Ог не совме­ щаются с точками присоединения расширительных баков к теплопрово­ дам. При этом происходит понижение уровня воды в баке 1 на величи­ ну h\ и повышение уровня в баке 2 на величину /гг, что может привести к утечке воды через бак 2 и нарушению отопления здания III.

Следует отметить недостаток установки двух расширительных баков в удалении друг от друга. При этом почти всегда происходит изменение уровня воды в них, а это вызывает уменьшение полезной емкости того бака, в котором уровень воды повышается. Потеря полезной емкости од­ ного из баков связана с потерей давления в теплопроводах между точ­ ками присоединения к ним баков. Чем больше потеря давления в тепло­ проводах между двумя последовательными (по движению воды) точками присоединения [см. формулу (IV.28) ] или чем больше различие в поте­ ре давления до двух параллельных точек присоединения [см. форму­ лу (IV.30a)], тем значительнее уменьшится полезный объем одного из баков.

ния, можно установить экономическое и производственное преимуще­ ства однотрубных стояков (особенно проточных), возрастающие по мере увеличения высоты зданий (табл. IV. 1).

Эксплуатационное достоинство однотрубных стояков — их тепловая

ками, во втором этаже — со смещен­ ными замыкающими участками и в

нижнем этаже — проточно-регулируемого типа с трехходовыми кранами на смещенных обходных участках. Здесь (и далее) однотрубный стояк для наглядности и компактности изрбражения условно показан сбор­ ным, состоящим из приборных узлов различного типа. Обычно в стояке преобладает какой-либо один тип обвязки трубами отопительного при­ бора.

Вертикальные однотрубные стояки при верхней разводке подающих магистралей применяют в многоэтажных зданиях, имеющих четыре — девять и более этажей.

Вертикальные однотрубные стояки при нижней прокладке обеих ма­ гистралей, так называемые П-образные стояки, стали распространять­ ся около 15 лет назад (с I960 г.) в связи с массовым строительством бесчердачных зданий. На рис. IV.26, а приведена общеупотребительная схема П-образного стояка для 3-этажного здания при теплоснабжении деаэрированной водой. В нижнем этаже показано проточное движение воды через отопительные приборы, в среднем этаже изображены узлы со смещенными замыкающими участками по рис. III. 17, б и в верх­ нем —проточно-регулируемые узлы с трехходовыми кранами. На отопи­ тельных приборах верхнего этажа устанавливают воздушные краны, как показано на рис. Ш.24, б.

На рис. IV.26, б показана схема вертикального бифилярного П-об­ разного стояка, который получил распространение в последние годы в панельном строительстве жилых зданий. В этом стояке отопительный прибор каждого помещения делится на две части — одна (слева) с ко­ личественным регулированием теплопередачи, другая (справа) нерегу­ лируемая, проточная. В верхнем этаже предусматривается воздушное регулирование теплопередачи проточного отопительного прибора.

ласть применения объясняется большей гидравлической и тепловой надежностью, таких стояков по сравнению с двухтрубными стояками при верхней разводке подающей магистрали.

На рис. IV.29 даны схемы вертикальных двухтрубных стояков при нижней прокладке магистралей также с односторонним (столбовая) и двухсторонним (цепочечная) присоединением труб к отопительным при­ борам. В верхнем этаже присоединение труб показано в столбовой схе­ ме по рис. III.17, г с использованием воздушных кранов, в цепочечной схеме — по рис. III.24, г при наличии воздушной трубы. Столбовая схе­ ма отличается обособлением парных стояков и применением скоб на них для огибания горизонтальных подводок к приборам.

2. СХЕМЫ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ВЕТВЕЙ СИСТЕМЫ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ

Распространение горизонтальных систем отопления обусловлено уве­ личением протяженности зданий, внедрением сборных каркасно-панель­ ных конструкций, применением удлиненных световых проемов. В таких зданиях отсутствие простенков и отверстий в перекрытиях затрудняет размещение вертикальных стояков; отопительные приборы уже не группируются, а растягиваются вдоль ленточного остекления для со­ кращения зоны теплового дискомфорта в помещениях. Понятно, что, соединив отопительные приборы увеличенной длины короткими труб­ ными вставками, можно получить последовательное горизонтальное соединение приборов, характерное для однотрубного стояка. В такой системе с горизонтальными ветвями сокращается по сравнению с вер­ тикальной системой протяженность как стояков, так и магистралей.

Стояки для горизонтальных ветвей прокладывают вертикально (см. рис. 1.7, г, д) во вспомогательных помещениях здания (например, в лестничной клетке или коридоре). Горизонтальные ветви устраивают, как и вертикальные стояки, однотрубными и двухтрубными. В современ­ ной насосной системе водяного отопления используют преимущественно горизонтальные однотрубные ветви.

Горизонтальная однотрубная система. На рис. IV.30 даны различ­ ные схемы (опять-таки условно) горизонтальных однотрубных ветвей в системе отопления 3-этажного здания. В нижнем этаже показана про­ точная схема движения воды (см. рис. III.24, а) через последовательно соединенные отопительные приборы; воздушные краны устанавливают на каждом приборе (на рисунке слева) или на конечном приборе при наличии воздушной трубы в верхней части группы приборов (справа).

В среднем этаже ветвь изображена с замыкающими участками под отопительными приборами. Приборы присоединяют по схеме снизу — вниз (см. рис. III.17, (9) для того, чтобы при случайном скоплении воз­ духа в верхней их части циркуляция воды не прекращалась. При деаэрированйой воде возможно присоединение отопительных приборов по схеме сверху — вниз (см. рис. III.24,в), способствующей повышению коэффициента теплопередачи при ограниченном расходе воды. Как вид­ но из рисунка, длина замыкающего участка в этих двух случаях опре­ деляется длиной отопительного прибора, что усложняет заготовку и монтаж труб. Замыкающий участок стандартной длины получается при одностороннем присоединении труб к отопительному прибору (на ри­ сунке справа). Такой короткий замыкающий участок может выполнять­

ся внутри суженным для повышения сопротивления движению воды в обход отопительного прибора и, следовательно, для увеличения расхода воды в приборе.

Вверхнем этаже приведена проточно-регулируемая схема (слева).

Вгоризонтальных системах эта схема распространения не получила вследствие затруднений при установке и пользовании трехходовыми кранами у пола, а также при спуске воды из стояка. В горизонтальные однотрубные ветви часто включаются конвекторы плинтусного типа (на

подающей магистрали

рисунке посередине). Перед нижним конвектором устанавливают кран для регулирования теплопередачи и для «продувки» верхнего конвек­ тора в случае скопления воздуха путем местного повышения скорости движения воды. Наконец, при использовании конвектора с воздушным клапаном (например, типа «Комфорт») горизонтальная однотрубная ветвь вновь делается проточной и нерегулируемой (справа).

Схема горизонтальной бифилярной ветви становится ясной из рис. 1.7,6, если представить, что сначала все верхние, а потом все ниж­ ние отопительные приборы последовательно соединяются одной трубой. В таком стояке теплопередачу можно регулировать путем установки приборов с воздушными клапанами или общего (на этаж) регулирую­ щего крана. Схему начали применять около 5 лет назад (приблизи­ тельно с 1970 г.).

При проточной схеме необходимо обращать особое внимание на^компенсацию теплового удлинения труб, так как каждый закрепленный ото­ пительный прибор фактически является неподвижной опорой.

Горизонтальные однотрубные системы целесообразно применять, по­ мимо указанных выше зданий, для отопления одноэтажных зданий, зда­ ний с периодическим отоплением помещений на разных этажах (на­ пример, в зданиях бань и автоматических телефонных станций), ста­ ринных зданий со сводчатыми перекрытиями.

Горизонтальная двухтрубная система. Горизонтальное двухтрубное распределение воды по отопительным приборам в каждом этаже при­ меняется в многоэтажных зданиях лишь в тех случаях, когда исполь­ зование однотрубной схемы невозможно или нецелесообразно. Гори­ зонтальная двухтрубная система отопления чаще предусматривается в одноэтажных зданиях, причем тогда магистрали и стояки функцио­ нально совмещаются.

198 Г л а в а IV. Водяное отопление

Присоединение труб к отопительным приборам выполняется пре­

стемы отопления одноэтажного здания с верхней разводкой подающей магистрали, на рис. IV.31,6 — с нижней. При нижней разводке грею­ щей воды в верхней части отопительных приборов устанавливают воз­ душные краны.

Система по схеме на рис. IV.31,a в первую очередь используется при естественной циркуляции, возникающей в основном вследствие охлаждения воды в неизолированных разводящих теплопроводах.

Горизонтальная двухтрубная система с насосной циркуляцией воды по схеме на рис. IV.31,6 применяется при значительных протяженности и тепловой нагрузке. При этом гидравлическое сопротивление отопи­ тельных приборов по возможности увеличивают,' используя змеевико­ вое движение воды в них (на рисунке слева) или краны повышенного сопротивления.

§ 42. ЕСТЕСТВЕННОЕ ЦИРКУЛЯЦИОННОЕ ДАВЛЕНИЕ

Нагревание и охлаждение воды в замкнутом контуре системы отопления, как уже отмечалось, вызывает неоднородное распределе­ ние ее плотности. В строго горизонтальной системе отопления это яв­ ление не вызывает циркуляции воды. В вертикальной системе под действием гравитационного поля возникает свободное движение, на­ званное естественной, или гравитационной циркуляцией воды. Вели­ чина естественного циркуляционного, или гравитационного давления, вызывающего циркуляцию воды, определяется разностью гидростатиче­ ского давления двух столбов воды равной высоты.

Охлаждение воды в системе отопления при tT> tB происходит не­ прерывно по мере удаления от теплообменника, на выходе из которо­ го температура воды имеет максимальное значение, и заканчивается при возвращении ее к теплообменнику. Постепенное охлаждение во­ ды в теплопроводах сочетается с резким охлаждением ее в отопи­ тельных приборах. Поэтому общее естественное циркуляционное дав­ ление в системе можно рассматривать как сумму двух величин: естественного циркуляционного давления, возникающего из-за охлаж­ дения воды в отопительных приборах, ДреПр и естественного циркуля­ ционного давления, возникающего вследствие охлаждения воды в тру­

бах, Дре.тр:

В большинстве случаев — в системах отопления многоэтажных зда­ ний — первое слагаемое является основным по величине, второе — до­ полнительным. В частном случае — в одноэтажных зданиях — основным является Дретр-

Величина Дрепр зависит от типа приборного узла и схемы стояка. Ниже рассматривается ее определение в различных системах отоп­ ления.

I. ЕСТЕСТВЕННОЕ ЦИРКУЛЯЦИОННОЕ ДАВЛЕНИЕ, ВОЗНИКАЮЩЕЕ ВСЛЕДСТВИЕ ОХЛАЖДЕНИЯ ВОДЫ В ОТОПИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРАХ

Гидростатическое давление по высоте каждого отопительного при­ бора изменяется из-за охлаждения воды. Запишем величину гидро­ статического давления, связанную с высотой отопительного прибора ^пр и средней плотностью воды в нем рср:

Преобразуем это выражение, считая, что плотность воды равно­ мерно изменяется по высоте прибора при постепенном изменении температуры от температуры воды, входящей в прибор, tBX до темпе­ ратуры воды, выходящей из него, ^ВыХ:

р — ghnp ^ — ё g Рвх "Ь £ 2 Рвых* (IV.32а)

Согласно формуле (IV.32, а), получается, что половина отопитель­

ратурой ^вых и плотностью рВых, причем температура и плотность воды скачкообразно изменяются на уровне середины высоты прибора. Это дает основание представить, что в отопительном приборе имеется как бы граница охлаждения воды. Назовем ее условным центром охлаж­

ная схема такой системы отопления представлена на рис. IV.32, а. Над отопительными приборами нанесена их тепловая мощность, внутри кон­ тура каждого прибора кружком помечен условный центр охлаждения во­

Как видно, расход воды в однотрубном стояке прямо пропорцио­ нален суммарной тепловой мощности отопительных приборов SQnp (или тепловой нагрузке стояка QCT) и обратно пропорционален пере­ паду температуры воды в стояке Atcx.

На рис. IV.32, а заштрихована половина высоты двух приборов, в которых температура воды равна fa по принятому выше условию.* Сле­ довательно, можно считать, что температура воды fa сохраняется в стоя­ ке по высоте /г3, а температура fa— по высоте h 2.

центра охлаждения верхнего прибора, где температуру воды прини­ маем равной температуре в главном стояке, составит:

g (hsPs + ft2p3 + Я1Ро)«

Гидростатическое давление в главном стояке (г. с.) с учетом той же высоты при температуре воды fa

g (Л 3р р + Л ар г + ^ 1 р г ) .