ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ ПРИ ПЕРЕХОДЕ К ОДНОТРУБНЫМ ТЕПЛОВЫМ СЕТЯМ
В настоящее время, как известно, наибольшее распространение в качестве систем отопления жилых зданий имеют двухтрубные и однотрубные системы водяного отопления, рассчитанные на температурный перепад 25° С (95—70).
Использование таких систем при применении однотрубных тепловых сетей в том виде, в каком они существуют в настоящее время, почти не представляется возможным.
Действительно, однотрубные системы отопления при присоединении их к однотрубным тепловым сетям смогли бы удовлетворительно работать только в том случае, если бы при эксплуатации их были сохранены те параметры теплоносителя, на которые они были рассчитаны.
Сохранить для однотрубных систем отопления начальную температуру воды применением соответствующего коэффициента смешения возможно, но сохранить на прежнем уровне температуру воды по выходе ее из систем отопления не представляется возможным, так как это привело бы к сокращению расхода сетевой воды в системе горячего водоснабжения и, следовательно, к образованию остатка сетевой воды. Для того чтобы остатка не было, необходимо было бы чрезмерное завышение начальной температуры воды в тепловых сетях, которое оказалось бы практически либо невозможным, либо нерентабельным; кроме того, не следует забывать, что повышение обратной температуры воды в системах отопления снижает расход сетевой воды в системах горячего водоснабжения.
Снижение конечной температуры воды в существующих системах отопления, даже в двухтрубных, при соответствующем повышении их начальной температуры не возможно, так как это привело бы к резкой вертикальной разрегулировке их.
Поэтому представляется, что присоединение к однотрубным тепловым сетям существующих систем отопления как двухтрубных, так и однотрубных возможно будет осуществлять только при посредстве установки в них. на каждом нагревательном приборе автоматически действующих регулировочных кранов, разработка которых ведется в настоящее время рядом различных организаций.
Чтобы судить о том, как будет работать однотрубная система отопления при условии оборудования всех нагревательных приборов автоматическими регулировочными кранами, целесообразно рассмотреть режим работы в таких условиях одного стояка однотрубной системы.
Прежде всего необходимо проверить, поскольку температура воды в стояке может быть значительно повышена, не будут ли верхние комнаты перегреваться и при выключенных нагревательных приборах, когда тепло в помещение может поступать только от труб (стояки и подводки). В этих условиях поступление тепла в помещение может быть определено по формуле
Полученный результат показывает, что даже в том случае, когда диаметр стояка будет иметь размер 42 мм (1Л) и температура поступающей в него воды будет поднята до 110° С, теплоотдача всех труб в помещении не сможет обеспечить потребности в тепле обогреваемых ими помещений, особенно при расположении этих помещений в верхних этажах, которые всегда имеют дополнительные потери тепла через потолочное перекрытие.
При работе нагревательного прибора самого верхнего этажа и всех последующих за ним будет происходить следующее.
Теплоотдача каждого из нагревательных приборов однотрубного стояка будет определяться разностью между средней температурой нагревательного прибора и температурой окружающего его воздуха:
Полученный результат показывает, что в случае присоединения данной системы отопления к однотрубным тепловым сетям при указанных выше расчетных параметрах средняя разность температур приборов верхнего этажа и окружающего его воздуха возрастает на 11,5° С. Повышенная теплоотдача такого прибора приведет к повышению температуры помещения, в результате чего он будет выключен автоматом.
В рассматриваемом режиме, т. е. когда в работе будут находиться все нагревательные приборы, последний прибор стояка, расположенный в первом этаже, будет иметь следующие параметры: ti = 75° С; t2 — 70° G; ti = 62° С; Д = 5°С. В этом случае ДГ = 54,5°С и АТ= = 38° С.
Итак, средняя разность температур последних нагревательных приборов, расположенных в первом этаже, и окружающего этот прибор воздуха снизилась по сравнению с расчетными условиями на 12,5° С; следовательно, в этом помещении снизится ниже расчетной температуры и его внутренняя температура.
Аналогичным образом можно узнать величину средней разности температур нагревательного прибора и окружающего его воздуха и для других приборов рассматриваемого стояка, расположенных в других этажах.
вательных (приборов будет прибор самого верхнего (пятого) этажа и наиболее недогревающимся — прибор самого нижнего (первого) этажа. Все остальные приборы в средних этажах занимают промежуточное положение. Прибор среднего (третьего) этажа имеет температуру на 2,5° С ниже расчетной; это объясняется тем, что в измененных условиях средняя температура теплоносителя принята несколько ниже (80° С) расчетной (82,5° С).
Поскольку в рассмотренном режиме средняя разность температур получает наибольшее превышение по сравнению с расчетной в приборе верхнего (пятого) этажа, именно этот прибор должен будет выключаться автоматическим регулятором в первую очередь.
В результате такого выключения прибора пятого этажа вся шкала показателей снизится на один этаж. Во второй стадии наиболее перегревающимся уже окажется прибор четвертого этажа и т. д. В свою очередь недогрев приборов второго и первого этажей сократится, а прибор третьего этажа из категории недогревающихся перейдет в категорию перегревающихся.
Последним в категорию перегревающихся перейдет, очевидно, прибор первого этажа. Температура воды после прибора первого этажа, для того чтобы он стал перегреваться, должна быть выше расчетной температуры (70° С). Отсюда можно сделать вывод: чтобы все здание имело в среднем расчетную температуру, средняя температура воды после системы в целом не может быть равна 50° С, как это было принято в задании. Такой же результат, очевидно, будет при работе с автоматическими регуляторами двухтрубной системы водяного отопления, поскольку такие системы отопления будут вынуждены всегда работать с частично выключенными напревательными приборами, а остальные нагревательные приборы должны будут работать с более высокой средней температурой.
При присоединении к однотрубным тепловым сетям существующих систем водяного отопления количество включенных и выключенных нагревательных приборов, так же как и температура воды, поступающей после системы отопления, будет зависеть от расхода воды в системе отопления и от начальной ее температуры и с некоторым приближением может быть определена теоретически решением следующих уравнений:
Все буквенные обозначения без штрихов относятся к основному расчетному, режиму для данной системы, со штрихами — к измененному.
В приведенных уравнениях неизвестными являются одновременно работающая часть нагревательных приборов и температура воды по выходе ее из системы отопления. При сохранении расхода воды в системе отопления постоянным поставленная задача определения числа работающих и выключенных нагревательных приборов решается весьма просто.
Так, например, для обычных расчетных условий можно принять:
В первом случае оказываются выключенными 9% нагревательных приборов, во втором— 19%.
Полученный результат показывает, что при сохранении расхода воды в системе отопления постоянным температура воды после нее растет, что не является благоприятным фактором для однотрубных систем тепловых сетей, так же как и сохранение постоянного (расчетного) расхода воды.
Для переменного расхода воды в системе отопления приведенная выше система уравнений становится неопределенной, так как при одной и той же начальной температуре может быть принят разный расход воды и в этом случае может быть получено и разное количество одновременно работающих нагревательных приборов. Следовательно, в этом случае необходимо введение дополнительных данных.
Этими дополнительными условиями могут быть: начальные и конечные температуры воды в системах отопления, количество одновременно работающих нагревательных приборов или расход воды в них.
Так, например, если принять, что число одновременно работающих нагревательных приборов должно быть не менее 90% (отклонение только 10%) и конечная температура воды в системах отопления должна быть не выше 60° С, то приведенные выше уравнения дают возможность определить требуемую начальную температуру воды в системе отопления и ее расход.
Если подставить принятые данные в уравнение (12), то получим: 0,9(Л+24) = 129; n(t/—60) =25, откуда нетрудно определить t = 119,3° С и л = 0,42.
Полученный результат показывает, что для получения заданных условий необходимо поднять начальную температуру воды в системе отопления в расчетных условиях до 119,3° С и сократить ее расход до 42%; температурный перепад воды в приборе в этом случае будет равен 59,3° С. Возможность получения в нагревательных приборах тех или иных температурных установке на них автоматических регуляторов должны установить соответствующие испытания. Задача три этом будет заключаться в том, каким образом можно в этих системах снизить удельный расход воды, чтобы он мог быть возможно больше приближен к удельныму расходу воды в системах горячего водоснабжения. Естественно, конечно, что этот вопрос должен быть подвергнут в дальнейшем дополнительному исследованию.
В настоящем разделе необходимо остановиться еще на одном положении. В последние годы расчетная наружная температура систем отопления для всех городов несколько повышена. В частности, для Московского района с —30 до —26° С. Это положение дает возможность при переводе систем отопления, рассчитанных на более низкую наружную температуру, на новый температурный график с более высокой температурой наружного воздуха сократить в них несколько расход воды и понизить ее температуру на выходе из системы отопления.
Новые параметры таких систем отопления могут быть определены решением приведенных выше уравнений (11), в которых предварительно должен быть определен для новых условий излишек установленной поверхности нагрева отопительных приборов:
Фактическая работа их на таких параметрах воды возможна только при установке на всех нагревательных приборах либо автоматических регулировочных кранов, либо кранов повышенного сопротивления Академии коммунального хозяйства (краны АКХ).
Проведенный анализ показывает, что как двухтрубные, так и однотрубные системы водяного отопления могут присоединяться и работать в однотрубной системе тепловых сетей, если все нагревательные приборы будут снабжены автоматическими регуляторами. При присоединении таких систем к однотрубным тепловым сетям расход воды в них или ее расчетные параметры должны быть более высокими по сравнению с системами, всегда работающими с полным количеством нагревательных приборов.
К изложенному следует добавить, что если рассмотреть температурный график (даже теоретический), то можно увидеть, что температура воды на выходе из систем отопления выше 50° С соответствует лишь самым холодным дням отопительного сезона; фактическая же температура обратной воды обычно бывает ниже теоретической, снижая тем самым количество дней, при которых эта температура будет выше 50° С. Известно также, что многие тепловые сети работают с так называемой срезкой» графика температур при наиболее низких температурах наружного воздуха; можно, наконец, снять изоляцию с обратных разводящих труб систем отопления. Все это вместе взятое приведет к тому, что и существующие системы с той или иной их переделкой можно будет приспособить к работе по температурному графику однотрубных схем тепловых сетей.
Однако наилучшее решение, очевидно, может быть получено все же при применении описанной ранее однотрубной системы отопления с нижней разводкой магистралей, дополнительно к тому же оборудованной автоматическими регуляторами у нагревательных приборов.
Однотрубные системы тепловых сетей. Сборник статей под редакцией Громова Н. К. 1962
