ОСНОВНЫЙ ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ ЦЕНТРАЛЬНОГО ОТОПЛЕНИЯ
Из систем центрального отопления наиболее распространенными являются системы водяного отопления как наиболее отвечающие гигиеническим требованиям. Они подразделяются на системы двухтрубные н однотрубные.
Схема двухтрубной системы отопления с тупиковым движением воды в магистралях и естественной циркуляцией теплоносителя показана на рис. 1.2. В этой системе вода, нагретая в тепловом центре или котле 1, по главному стояку 2 поднимается к разводящей магистрали 4, а от нее по подающим стоякам 5, проходя через подводки 6, поступает в отопительные приборы 7. Охлажденная в отопительных приборах вода поступает в обратные стояки 8, затем в обратную магистраль 9 и возвращается в тепловой центр, где вновь нагревается.
Двухтрубной такая система называется из-за наличия двух параллельно прокладываемых стояков — подающего и обратного, а с тупиковым движением — поскольку идущая но подающей магистрали вода, дойдя до последнего стояка, попадает как бы в тупик и, поступив в обратную магистраль, возвращается в тепловой центр уже в противоположном направлении.
К самой верхней точке главного стояка присоединяют трубу, идущую к расширительному баку 3, который предназначается для восприятия прироста объема расширяющейся при нагревании воды и для удаления воздуха из теплопроводов системы как при первичном наполнении ее водой, так и выделяющегося из воды при ее нагревании. Для обеспечения удаления воздуха и полного опорожнения системы от воды все теплопроводы прокладываются с уклоном. Минимальная величина уклона 0,002.
Водяная система отопления может быть с верхней разводкой подающих магистралей (правая часть рис. 1.2) и с нижней разводкой (левая часть рис. 1.2). При нижней разводке удаление воздуха из системы происходит по специальным воздушным линиям 10 или через специальные воздушные краны 12, устанавливаемые в отопительных приборах верхних этажей.
Для возможности регулирования теплоотдачи отопительных приборов на одной из подводок к ним, предпочтительнее на обратной, устанавливают краны особой конструкции, так называемые краны двойной регулировки.
Обратные магистрали при верхней разводке или обе магистрали при нижней разводке прокладывают под потолком технического подвала, а при его отсутствии — в специально устраиваемых подпольных каналах.
В системе, представленной на рис. 1.2, вода перемещается благодаря давлению, возникающему вследствие разности плотностей горячей п охлажденной воды в пределах высот h2. Это давление называют естественным или гравитационным (от лат. gravitas — вес), и вследствие малой его величины радиус действия систем с естественной циркуляцией теплоносителя не превышает 30 м. Для отопительных приборов первых этажей здания высота h между центром нагрева воды в тепловом пункте и центром охлаждения ее в приборах должна быть не менее 3 м. При необходимости обогрева зданий большей протяженности в них устраивают системы с искусственной циркуляцией (рис. 1.3), в которых побудителем циркуляции является насос 7 с электродвигателем.
Системы с искусственной циркуляцией могут иметь верхнюю или нижнюю разводку магистралей. Расширительный бак 3 в этих системах присоединяют не к верхней точке главного стояка 2, а, как правило, к обратной магистрали перед всасывающим патрубком насоса.
В системах с искусственной циркуляцией и верхней разводкой подающих магистралей последние прокладывают с подъемом в направлении движения теплоносителя. В конечных наивысших точках магистралей устанавливают проточные воздухосборники 5 с ручным удалением воздуха либо устройства, автоматически удаляющие скапливающийся воздух,— вантузы.
Системы с искусственной циркуляцией воды делают с тупиковым и попутным движением воды. В системе с попутным движением, как это показано на рис. 1.3, вода в подающей магистрали 4 и обратной 6 течет в одном направлении. Применение попутной схемы движения теплоносителя дает возможность уравнять длину циркуляционных колец системы и поставить все отопительные приборы системы отопления в одинаковые условия.
Длиной циркуляционного кольца называют путь, который проходит вода от котла 1 или иного источника тепла к отопительному прибору и обратно. Сопоставляя рис. 1.2 и 1.3, легко убедиться, что в системе с тупиковым движением воды длина циркуляционных колец для разных приборов различна, а в системе с попутным движением — одинакова.
Двухтрубные системы отопления применяют, как правило, в зданиях высотою не более трех этажей. Для применения их в более высоких зданиях требуются технико-экономические обоснования.
Принципиальная схема однотрубной системы отопления с тупиковым движением и искусственной циркуляцией воды приведена на рис. 1.4. В правой части рисунка показана система с верхней разводкой, в левой — с нижней разводкой и П-образными стояками. Однотрубной эту систему называют вследствие того, что стояк имеет одну трубу. Однотрубные системы могут быть и с естественной циркуляцией и с попутным движением воды. Удаление воздуха и присоединение расширительного бака в этом случае осуществляется так же, как и в двухтрубных системах. Однотрубные системы применяют в зданиях высотою более двух этажей.
Различают однотрубные системы проточные (Ст 4), когда вся вода, идущая по стояку, проходит последовательно через все приборы, присоединенные к стояку, и системы с обходными участками 4 (Ст 3), по которым часть воды стояка проходит, минуя отопительные приборы.
Недостатком проточных систем является невозможность регулирования теплоотдачи отдельных приборов или даже полного их отключения, так как все это неизбежно сказывается на работе всех остальных приборов стояка. Такие системы отопления применяют только для зданий, где не требуется индивидуального регулирования теплоотдачи отопительных приборов. Однако при применении трехходовых крапов 3 (Ст 2) система становится проточной и регулируемой. Трехходовой кран позволяет пропускать всю воду стояка через прибор или через замыкающий участок, полностью отключая прибор. Возможны и промежуточные положения крапа, когда часть воды проходит через прибор, а часть — мимо него.
Однотрубные системы могут быть с осевыми обходными участками 4 либо со смещенными (участок 1, Ст 1).
В однотрубных системах с нижней разводкой и П-образными стояками удаление воздуха производят через воздушные краны 2, установленные в отопительных приборах верхних этажей.
Помимо вертикальных однотрубных систем (рис. 1.4), могут быть и горизонтальные (рис. 1.5), которые находят применение в промышленных и общественных зданиях большой протяженности. Горизонтальные однотрубные системы могут быть проточными (рис. 1.5, в), с обходными участками (рис. 1.5, б), с редукционными вставками (рис. 1.5, г), проточными без воздушных крапов у радиаторов (рис. 1.5, а). При использовании высокотемпературной воды применяют схемы с трехходовыми кранами и плинтусной (рис. 1.5, д) или подоконной (рис. 1.5, е) разводкой труб. Последняя схема (рис. 1.5, е) имеет неудобство, так как для опорожнения ветви необходимо освобождать от воды каждый радиатор в отдельности, отвинчивая в нем нижнюю пробку. Горизонтальные ветви системы получают воду из стояков, прокладываемых вертикально во вспомогательных помещениях.
Преимущество однотрубных систем перед двухтрубными состоит в том, что они требуют меньше затрат труда при монтаже и дают большую возможность для индустриализации монтажных работ.
Находят применение системы отопления, соединенные последовательно по теплоносителю (рис. 1.6). Такие системы отопления используются в случаях, когда в пределах одной части здания или этажа допускается использование теплоносителя с температурой 150 °С, а для другой части здания может быть использован теплоноситель с температурой не выше 105 или 95 °С. При наличии таких требований теплоноситель с высокими параметрами охлаждается в отопительных приборах системы I до температуры, являющейся верхним пределом системы II, и эта охлажденная вода направляется во вторую систему. Системы отопления, соединенные последовательно по теплоносителю, рекомендуется применять и в тех случаях, когда расход теплоносителя в теплопроводах недостаточен для поглощения располагаемой разности давлений в целях увязки.
Схема районного отопления приведена на рис. 1.7. Вода, нагретая в котлах 4, по наружным подземным теплопроводам 3 поступает в систему отопления 1 отдельных зданий и, охлажденная, по обратным магистралям 6 возвращается в котлы. Циркуляция воды осуществляется насосами 5, один из которых рабочий, а второй — резервный. Расширительный бак 2 является общим для всех систем.
В районных системах, в которых используют воду с температурой более 100 °С, расширительный бак не устанавливают. Его функции выполняет насос.
Если воду в котлах нагревают до 130 или 150 °С (высокотемпературная вода), то районная система отопления выполняется по схеме, представленной на рис. 1.8, и носит название водоводяной системы отопления. Характерными особенностями такой системы являются: наличие смесительной установки 2, в которой происходит смешение высокотемпературной воды с охлажденной водой системы в таких количествах, чтобы температура воды, поступающей в систему отопления 1, не превышала допустимых для этой системы пределов, и наличие автоматически включающегося подпиточного насоса 3, поддерживающего постоянное давление в заданной точке и восполняющего утечку воды из системы.
Системы парового отопления низкого давления могут быть замкнутыми и разомкнутыми.
Принципиальная схема замкнутой системы парового отопления показана на рис. 1.9. Для получения пара используют чугунные сборные котлы 1, такие же, как и для водяных систем, но с паросборником 2, из которого пар по главному стояку 4 поступает в разводящие магистрали 5, а из них по стоякам 6 — в отопительные приборы 7. Пар в отопительных приборах конденсируется, т. е. превращается в воду, отдавая тепло фазового превращения, а конденсат стояками 8 собирается в общий конденсатопровод 9 и возвращается в котел. Для выхода воздуха из трубопроводов системы при заполнении ее паром служит трубка 10. Через эту же трубку система трубопроводов заполняется воздухом при прекращении подачи пара в них.
Для того чтобы сборный конденсатопровод не заполнялся конденсатом полностью, высота прокладки его над уровнем воды в паросборнике должна быть на 0,3...0,35 м больше высоты столба воды h, уравновешивающего давление в котле.
Как видно из рис. 1.9, схема проста по устройству, но применима только в тех случаях, когда паровой котел может быть размещен значительно ниже отопительных приборов и при небольшом давлении пара в котле, так как требуется выдерживать расстояние II.
Каждый котел системы парового отопления низкого давления должен быть снабжен предохранительным устройством 3, срабатывающим при повышении давления в котле сверх заданного.
При невозможности установки котла ниже отопительных приборов применяют разомкнутую схему парового отопления низкого давления (рис. 1.10). Отличие этой системы от замкнутой состоит в том, что конденсат попадает не непосредственно в котел, а собирается в специальный конденсатный бак 2 через конденсатоотводчик 3, пропускающий только конденсат, но не пропускающий пара. Возврат собранного конденсата в котел производится насосом 1.
На подводках к приборам для возможности их выключения или регулирования теплоотдачи устанавливают паровые вентили.
При наличии пара, но недопустимости устройства парового отопления в здании, осуществляют комбинированные пароводяные системы отопления. Схема такой системы показана на рис. 1.11. Она состоит из разомкнутой паровой системы отопления низкого давления, отопительным прибором в которой является пароводяной теплообменник 1, передающий тепло пара циркулирующей по системе отопления воде. На рис. 1.11 условно показана водяная система отопления с искусственной циркуляцией воды, осуществляемой насосом 2. Такая же пароводяная система может быть применена и для систем с естественной циркуляцией воды.
Устройство пароводяных систем оправдывается только в тех случаях, когда пар, вырабатываемый в котельной, используется не только для нужд отопления.
Принципиальная схема воздушного отопления показана на рис. 1.12. Воздух, нагретый в специальном воздухонагревателе 5 водой или паром, по приточным каналам 2 нагнетается вентилятором 1 в отапливаемые помещения. По каналу 4 к воздухоподогревателю может поступать свежий наружный воздух, при добавлении которого будет одновременно осуществляться и вентиляция помещений. Возврат воздуха для повторного подогрева по каналам 3 (рециркуляция) в многоквартирных жилых домах не допускается. Воздушное отопление в таких домах может осуществляться только подачей в помещения наружного подогретого воздуха.
