Квартирное отопление, устраиваемое вновь в зданиях, присоединяемых к централизованному теплоснабжению
Несмотря на широкое распространение в СССР централизованного теплоснабжения, оно и а современном этапе развития имеет серьезные недостатки. Главный из них состоит в том, что системы отопления, присоединенные к централизованному теплоснабжению, перегревают помещения, особенно в теплый период отопительного сезона. Этот недостаток характерен как для наиболее распространенных у нас систем теплоснабжения с теплоносителем горячей водой, так и в еще большей степени (при отсутствии автоматизации) для систем с теплоносителем паром.
Проводившиеся в течение последних лет разработки, направленные на устранение указанного недостатка с помощью как автоматизации подачи тепла, так и ручного регулирования, пока не получили массового внедрения в жилищном строительстве.
Второй существенный недостаток централизованного теплоснабжения жилых зданий и применяемых в них центральных систем горячего водоснабжения состоит в большом расходе воды и тепла на горячее водоснабжение. Этот недостаток объясняется неэкономным расходованием горячей воды, потребление которой поквартирно не учитывается, а также сливом недостаточно горячей воды. Подача недостаточно горячей воды происходит в основном в результате неудовлетворительной работы циркуляционной системы при пиковом водоразборе и в тех случаях, когда водоподогреватели не обеспечивают подогрев воды до нужной потребителю температуры.
Практика показывает очень интенсивную коррозию труб горячего водоснабжения (подающих и циркуляционных), которые в применяемых системах отопления, присоединяемых к централизованному теплоснабжению, особенно При одной водонагревательиой установке на несколько зданий (центральные тепловые пункты При системе без непосредственного водоразбора), имеют большую разветвленную сеть.
При устройстве квартирного отопления с подведением теплоносителя централизованного теплоснабжения к каждой квартире легче организовать поквартирный учет и оплату расходуемого тепла, что будет способствовать его более экономному потреблению. Кроме того, жильцам удобнее вручную регулировать подачу тепла на отопление, чем выполнять это с помощью регулирующих клапанов, установленных в системах центрального отопления у каждого отопительного прибора.
При квартирном отоплении, присоединенном к централизованному теплоснабжению, появляется возможность упрощения систем горячего водоснабжения жилых зданий.
При применении для горячего водоснабжения квартирных водоподогревателей, устанавливаемых в ванных комнатах, последние могут выполнять функции отопительных приборов и полотенцесушителей.
С помощью квартирного водоподогревателя горячего водоснабжения определенной мощности, рассчитанного на оптимальный расход горячей воды, можно автоматически ограничивать ее потребление (превышение расхода воды может приводить к снижению ее температуры и потребитель для повышения температуры горячей воды будет сам уменьшать ее расход).
При установке квартирного водоподогревателя для горячего водоснабжения длина трубопроводов, подающих горячую воду, будет минимальной и отпадает необходимость устройства циркуляционной системы, в результате чего по существу исключается проблема коррозии трубопроводов горячего водоснабжения.
Учитывая изложенное выше, квартирное отопление целесообразно применять не только в малоэтажных, но и в многоэтажных жилых домах, присоединенных к централизованному теплоснабжению, как это имеет место в зарубежной практике. При наличии перегретой воды необходимо, чтобы в верхних этажах зданий давление воды во всех элементах системы надежно обеспечивало ее иевскнпанне. При применении квартирного отопления в многоквартирных домах важно, чтобы гидравлическое сопротивление каждого потребителя (квартиры) составляло не менее 60—80% сопротивления всей системы, обеспечивающей теплоснабжение здания. Изменение в потреблении тепла каждой квартирой не будет существенно влиять на его подачу в смежные квартиры.
Квартирные системы отопления (КСО) и квартирные системы горячего водоснабжения (КСГВ) подключаются к тепловым сетям с помощью внутридомовых систем теплоснабжения (ВДСТ), состоящих из распределительных магистралей и ответвляющихся от них стояков, в которых циркулирует сетевая вода с температурой до 150° С. КСО и КСГВ к стоякам ВДСТ присоединяются через квартирные тепловые пункты (КТП), в которых теплообмениые аппараты, смесительные устройства и запорно-регулирующая арматура устанавливаются в зависимости от типа принятых квартирных систем.
Для повышения тепловой и гидравлической устойчивости ВДСТ целесообразно принять двухтрубную схему стояков (рис. 1.27). Прокладка двухтрубных стояков предусматривается или в санитарно-технических шахтах совместно со стояками канализации и водопровода, или скрыто в штробах в непосредственной близости от места размещения КТП. При скрытой прокладке стояков и при изоляции коротких подводок, идущих от стояков в КТП, жильцы защищены от случайных соприкосновений с чрезмерно горячими поверхностями трубопроводов. Распределительная двухтрубная тупиковая сеть ВДСТ прокладывается в подвале, стояки этой сети, расположенные в санитарно-технической шахте, идут параллельно с разводкой водопровода. По сравнению с периметральной разводкой магистралей в традиционных системах отопления ВДСТ имеет значительно меньшую длину трубопровода, вследствие чего уменьшается расход металла, а также бесполезные потери тепла.
Трубопроводы ВДСТ к наружным тепловым сетям подключаются через запорно-регулирующий домовой узел, состоящий из вентилей, грязевика и регулятора давления типа «после себя», поддерживающего давление в подающей линии.
В КСО могут применяться отопительные приборы любого типа и различная схема их подключения. На рас. 1.27 представлены схема ВДСТ и несколько вариантов КСО и КТП. На пятом этаже изображенная двухтрубная горизонтальная схема КСО отличается минимальным сопротивлением, вследствие чего для нее могут применяться трубы уменьшенного диаметра (8— 10 мм). В целях поддержания одинаковой средней температуры воды во всех отопительных приборах на их подводках необходимо устанавливать диафрагмы, которые во избежание засорения размещаются после радиатора на обратной линии в соединительной муфте. В этом случае радиатор перед диафрагмой выполняет функции грязевика. Однако наличие диафрагм различного диаметра усложняет индустриализацию монтажа отопления. На подводках радиаторов в однотрубной горизонтальной схеме КСО, показанной на четвертом этаже, дроссели отсутствуют. Поочередное чередование подключения нагревательных приборов к подающей и обратной линиям позволяет уменьшить разрегулировку отопления при изменении расхода теплоносителя.
При использовании в качестве отопительных приборов двухтрубных конвекторов целесообразно применять горизонтальную бифилярную схему, показанную и а третьем этаже, которая отличается устойчивой работой при количественной регулировке. При установке стальных штампованных панелей в два ряда и подключении одной из них к обратному трубопроводу, а другого к подающему образуется горизонтальная бифилярная схема отопления, изображенная на втором этаже. В схеме первого этажа подающий трубопровод проложен под потолком помещений, что позволяет устраивать систему с естественной циркуляцией. В этом случае квартирный тепловой пункт выполняется по схеме КТП-1, а при устройстве системы с искусственной циркуляцией с помощью струйного насоса (второй — пятый этажи на рис. 1.27) — по схеме КТП-2.
Расположенные ниже отопительных приборов горизонтальные трубопроводы во всех схемах квартирного отопления в многоэтажном здании могут прокладываться под полом отапливаемой квартиры или под потолком находящегося ниже этажа.
Для возможности применения в КСО водоструйного насоса малой подачи были проведены эксперименты и опытная эксплуатация. Они показали надежную работу водоструйного насоса даже при незначительной передаче давления в сопле, составляющего 5000 Па.
Как известно, при неизменных геометрических параметрах КСО и струйного насоса работа последнего происходит при постоянном коэффициенте смешения независимо от перепада давления в сопле. Однако при этом не уменьшается их регулирующая способность в условиях обслуживания самими жителями, которые могут изменять количество сетевой воды, поступающей в сопло. В централизованных системах отопления сокращение расхода сетевой воды, поступающей в струйный насос, приводит к разрегулировке системы.
В системах отопления с естественной циркуляцией теплоносителя для подачи расчетного количества сетевой воды в КСО в КТП устанавливается вентиль с диафрагмой. Из-за малой величины естественного давления, действующего в КСО (составляющего в среднем примерно 250 Па при расчетной температуре теплоносителя 105—70°С), для системы отопления применяются трубопроводы увеличенного диаметра, вследствие чего значительно повышается расход металла по сравнению с его расходом в системах с искусственной циркуляцией, создаваемой квартирным струйным насосом. В подтверждение сказанного в табл. 1.1 приведены технико- экономические показатели двух квартирных систем отопления: КСО-1 мощностью 2450 Вт тепла и КСО-2 мощностью 7020 Вт тепла, которые рассчитаны в первом случае при естественной циркуляции теплоносителя, во втором — При искусственной с использованием струйного насоса малой подачи. Результаты расчета показывают, что при расчетной температуре теплоносителя 105— 70° С в системе с естественной циркуляцией расход металла увеличивается примерно на 25—30%.
Из приведенных результатов расчета следует, что ввиду малой разницы в стоимости труб различного диаметра стоимость обоих рассматриваемых вариантов КСО различается незначительно (на 3—5%). В определенных условиях это способствует использованию сис- < тем с естественной циркуляцией, например, При отсутствии струйных насосов, а также при подключении к сетям централизованного теплоснабжения существующих гравитационных систем, работающих от местных генераторов тепла.
При расположении всех комнат квартиры у одного фасада здания однофасадная КСО отличается наибольшей простотой, так как регулирование отопительных приборов во всех комнатах, необходимое вследствие действия солнечной радиации и ветра, можно производить одним клапаном. В случае расположения комнат квартиры у двух фасадов здания в квартиры со сквозным проветриванием для регулирования устанавливаются дополнительные регулирующие вентили на каждом фасадном ответвлении КСО (рис. 1.28), которые также используются для отключения КСО во время осмотра оборудования КТП.
Рассмотренные выше квартирные системы отопления сочетаются с традиционными централизованными системами горячего водоснабжения.
Технико-экоиомический анализ КСО, проведенный в многоэтажных жилых домах, показал, что по сравнению с однотрубными системами отопления для этих систем капиталовложения сокращаются на 5%, а приведенные затраты — на 8 %.
Простота устройства и, как показал опыт эксплуатации, надежное индивидуальное регулирование КСО, обслуживаемой самими жильцами, позволяет с большей эффективностью поддерживать температуру воздуха в отапливаемых квартирах в пределах комфорта и экономить тепло. Величина экономии в этом случае зависит от субъективных пожеланий проживающих, поэтому теоретически трудно определима. Жалобы жителей на перегрев. помещений, особенно в переходный отопительный период, в домах с традиционными системами отопления дают основание предполагать, что при применении КСО, позволяющей жильцам регулировать расход тепла на отопление {с учетом бытовых теплопоступлений и солнечной радиации), его экономия может составить не менее 10%. В этом случае экономия приведенных затрат составляет 17%.
В том случае, когда КСО работают совместно с полотенцесушителями и нагревательными приборами ванных комнат, которые подключаются к стоякам ВДСТ, размещенным в санитарно-технических шахтах, в летний период КСО отключаются, а внутридомовая система теплоснабжения работает только для отопления ванных комнат. В результате высокой температуры (70° С) прямой сетевой воды и бесперебойной ее циркуляции повышаются надежность и качество отопления ванной.
В варианте КСО, показанном на рис. 1.29, циркуляционная линия для централизованной системы горячего водоснабжения не устраивается вследствие наличия круглогодично работающих как квартальных, так и сетей теплоснабжения. Для уменьшения остывания воды в подающем трубопроводе горячего водоснабжения его размещают между двумя горячими трубопроводами теплоснабжения, в совмещенной изоляции.
Однотрубная система централизованного горячего водоснабжения не только дешевле двухтрубной, ио проще в обслуживании, поскольку в ней отсутствует циркуляционные насосы, вследствие чего значительно сокращается расход электроэнергии. Указанные преимущества однотрубной системы централизованного горячего водоснабжения более значительны При устройстве индивидуальных тепловых пунктов (ИТП) с водоподогревателями горячей воды, в которой для установки циркуляционных насосов на горячее водоснабжение, во избежание шума требуется пристраивать вынесенные за пределы здания насосные помещения.
Вследствие высокой гидравлической устойчивости квартирных систем отопления, обусловленной большими потерями давления в КТП, составляющими в среднем 0,1 МПа, разбор сетевой воды на горячее водоснабжение можно осуществлять непосредственно из стояков ВДСТ. При этом исключается прокладка специальной виутридомовой сети, монтируемой для этой цели в традиционной открытой системе горячего водоснабжения. Вариант квартирной системы отопления в сочетании с открытой квартирной системой горячего водоснабжения представлен на рис. 1.30. Отопление ванных комнат в этом варианте теплоснабжения осуществляется полотенцесушителями, подключенными к КТП. Следовательно, квартирные тепловые пункты в зимний период обслуживают КСО, полотенцесушители ванных комнат и квартирную систему горячего водоснабжения о непосредственным водоразбором. В летний период квартирные системы отопления отключаются специально установленными вентилями, а сетевая вода в ВДСТ циркулирует через полотенцесушители, отапливая таким образом ванные комнаты. При постоянной циркуляции сетевой воды в ВДСТ предотвращается остывание воды, идущей на горячее водоснабжение.
Имея в виду, что все оборудование квартирного теполового пункта, в том числе и квартирные водоподогреватели, когда они предусмотрены, устанавливают в ванной комнате (которую в современном строительство привозят на монтаж здания в полностью оборудование на заводе санитарно-технической кабине), можно утверждать, что применение квартирного отопления позволит повысить индустриальность монтажа, особенно при параллельном присоединении на гибких шлангах к КТП стационарно незакрепленных отопительных приборов (см. с. 29—31).
В домах, присоединенных к централизованному теплоснабжению, могут также применяться воздушные квартирные системы отопления. На рис. 1.31 показано устройство такой системы, совмещенной с вентиляцией при механическом побуждении в многоэтажном доме, а на рис. 1.32 — агрегат этой системы, который может применяться и в малоэтажных жилых домах, присоеденяемых к централизованному теплоснабжению с теплоносителем горячей водой [14, 33]. Этот агрегат (пропускной способностью по воздуху до 150 м3/ч и тепл производительностью при расчетных температур воды, входящей и выходящей из калорифера, соответственно 150 и 70° С до 6000 Вт) размещается под потоком коридора отапливаемой квартиры. Центробежн вентилятор в агрегате (специального изготовления имеет колесо диаметром 130 мм (на одном валу с эле тродвигателем мощностью 18 Вт) и п=1350 об/мин.
Отличительной чертой агрегата является то, что о может работать как вентиляционный на наружно воздухе и как рециркуляционный на воздухе, забираемом из коридора, а также на смеси (в любых пропорциях) наружного и рециркуляционного воздуха. В зависимости от режима эксплуатации квартиры агрегата легко переключается самими жильцами с помощью с ответствующих клапанов.
Засасываемый вентилятором воздух проходит пенополиуретановый фильтр, где очищается (со средней эффективностью до 60%), поступает в калорифер, подогревается в нем и далее по каналам чер регулируемые клапаны под потолком направляется отапливаемые жилые комнаты. Из комнат через дверные проемы или щели (при закрытой двери) воздух поступает в коридор и далее обратно в агрегат (если работает как рециркуляционный) или в санитары узел и кухню (При работе агрегата на наружном воздухе), откуда удаляется вытяжной вентиляцией. Специальиого отопления в кухне и санитарном узле не предусматривается, так как теплопотери этих помещений вмещаются имеющимися в них тепловыделениями.
Благодаря большей, чем нужно для возмещения т лопотерь в квартирах теплопроизводительности агре та, им можно пользоваться с периодическим выключением, в частности в ночное время, когда по санитар гигиеническим соображениям желательно иметь спальных комнатах пониженную температуру.
Испытания показали, что при средней температуру наружного воздуха —10,6° С на отопление эксперим тальиого пятиэтажного 45-квартирного дома расходовалось тепла на 6,5% меньше расчетного количества, расходуемого при водяном отоплении. При более высоких температурах экономия в тепле будет большей, особенно при квартирном учете .расхода тепла, который в данном случае приближенно может определяться по счетчику времени работы вентилятора в агрегате.
Существенным осложнением при применении в квартирных системах отопления вентиляторов в качестве побудителей для движения воздуха явился создаваемый ими шум. Произведенные замеры показали, что уровень шума в комнатах в дневное время не превышает нормативного, а в ночное время превышает его на 2 — 4 дБ. Для уменьшения шума рекомендуется заменять резиновые амортизаторы соответственно рассчитанными пружинными. Уменьшению шума и повышению срока работы шариковых подшипников способствовало применение в агрегате смазки БНИИНП-242.
При поточном изготовлении агрегатов (его масса около 50 кг, а размеры 450X850X280 мм) можно ожидать, что стоимость устройства систем воздушного квартирного отопления будет не выше стоимости устройства традиционных систем. Учитывая этот показатель, индустриальное» в монтаже, высокие эксплуатационные качества (обеспечение комнат организованным притоком очищенного наружного воздуха, гибкость в эксплуатации, экономный расход тепла), а также имеющийся длительный положительный опыт эксплуатации, можно рекомендовать широко использовать такие системы отопления.
Для отопления одно- и двухквартирных домов потребуются агрегаты большой пропускной способности — 400 и 600 ма/ч; техническая документация и а них разработана ЦНИИЭП инженерного оборудования.
При необходимости агрегат можно переключать (с помощью клапанов, через которые подается воздух) для работы на одно помещение, что может быть, в частности, использовано в летнее время для охлаждения его при возможности подачи в калорифер находящейся в агрегате холодной воды.
При дальнейшем совершенствовании агрегатов воздушного квартирного отопления с механическим побуждением для фильтров очистки воздуха целесообразно применять ткань типа ФВНР. Сопротивление такого фильтра при толщине ткани 3 — 4 мм около 15 Па; очистка его от пыли производится промывкой горячей водой. Интерес к квартирным системам воздушного отопления проявляется и за рубежом. Б Венгрии, ФРГ и некоторых других странах получили распространение так называемые «домотермы», представляющие собой рециркуляционный квартирный агрегат, который располагается в подшивке под потолком коридора. Он забирает воздух для подогрева из коридора и подает подогретый воздух в жилые комнаты под потолком. Этот агрегат состоит из центробежного вентилятора без кожуха с электродвигателем на одном вертикальном валу и своеобразного кольцевого калорифера.
Надо полагать, что эта система не может создать лучших условий в отапливаемых помещениях, чем система, объединенная с вентиляцией, главным образом потому, что она работает на полной рециркуляции, не обеспечивая вследствие этого вентиляции и избыточного давления в помещении, которое, как известно, способствует улучшению в нем микроклимата.
Регулирование подачи тепла в отапливаемые помещения в системах воздушного квартирного отопления более простое, чем в традиционных системах центрального отопления. Поэтому При присоединений этих систем к централизованному теплоснабжению, в частности При малоэтажной -застройке, питаемой теплом от центральных котельных, целесообразно использовать новые (нетрадиционные) схемы-теплоснабжения.
Одной из них является двухтрубная система с постоянной температурой горячей воды (не уменьшающейся с повышением наружной температуры [4], например 105°С при чугунных котлах). Квартирное отопление при такой системе теплоснабжения должно выполняться без установки элеватора по бифилярной схеме (когда теплопотерн в каждом помещении возмещаются отопительными приборами, одна часть которых обогревается водой, идущей от теплового ввода в здание, а другая — водой, идущей к тепловому вводу). Регулиро ванне теплоотдачи отопления производится автоматически с помощью датчика температуры и исполнительного механизма или вручную.
Преимущество такой системы теплоснабжения состоит в том, что водоподогреватели горячего водоснабжения будут рассчитываться на максимальную температру и поэтому будут иметь меньшую площадь поверхности нагрева. Это особенно важно при теплоснабжении малоэтажных домов, поскольку при проектировании для них водоподогревателей горячего водоснабжения коэффициент одновременности работы потребителей принимается близким к единице.
Известно, что коррозия в системах теплоснабжения поражает главным образом наружную поверхность труб с горячей водой, однако в данном случае эта коррозия будет сведена к минимуму, так как трубы, имея температуру около 100° С, будут сухими.
В системах централизованного теплоснабжения, особенно при малой плотности застройки, большая доля единовременных затрат приходится на наружные теплосети. Поэтому идея устройства однотрубной системы теплоснабжения продолжает оставаться актуальной. Б связи с этим представляет интерес однотрубная система теплоснабжения при получении тепла от котельных с устройством квартирного, например водяного отопления с естественной циркуляцией и автоматизированным качественным регулированием теплоносителя по температуре воздуха в одной из характерных комнат или по наружным климатическим условиям [15].
Оборудование теплового ввода такой системы, размещаемое на кухне, в ванной комнате или подсобном помещении квартиры, представляет собой располагаемые друг на друге водоподогреватели отопления и Зрячего водоснабжения и расширительный сосуд (рис. 1.33), Пар из теплосети поступает параллельно в водоподогреватели отопления и горячего водоснабжения, при этом подогрев воды на отопление регулируется с помощью клапана, обеспечивающего при необходимости частичное заполнение спиралеобразвого змеевнкв конденсатом. Подогрев воды, идущей на горячее водоснабжение, регулируется действием термического парозапирателя (конденсационного горшка), отрегулированного на температуру воды 75 — 60°С. Конденсат от змеевиков в обоих водоподогревателях поступает на водоразбор через водоподогреватель горячего водоснабжения, который является одновременно баком-аккумулятором горячей воды. Объем его должен быть достаточным для накопления конденсата, получаемого, от водоподогревателя отопления при расчетной отопительной температуре за период отсутствия водоразбора. Проведенное ЦНИИЭП инженерного оборудования экспериментальное проектирование однотрубной системы парового теплоснабжения сельской застройки, где пар .необходим для -производственных нужд, показало целесообразность применения этой системы.
