СИСТЕМЫ ПАРОВОГО ОТОПЛЕНИЯ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ
Применение пара как теплоносителя для систем отопления допустимо не во всех случаях. Основной причиной этого является высокая температура пара (от 100 до 115°С при 0,005 до 0,07 МПа), которая влечет за собой следующие недостатки систем парового отопления:
1) невозможность регулирования теплоотдачи отопительных приборов путем изменения температуры теплоносителя; постоянство температуры пара вынуждает устраивать перерывы в подаче пара (регулирование «пропусками»), что приводит к колебанию температуры в помещениях и неудобствам в эксплуатации систем;
2) загрязнение воздуха продуктами разложения органической пыли, оседающей на поверхности отопительных приборов и чрезмерная сухость воздуха в помещениях;
3) увеличение потерь тепла транзитными паропроводами;
4) сокращение срока службы трубопроводов систем парового отопления; при перерывах в подаче пара трубопроводы систем заполняются воздухом, что способствует усиленной коррозии внутренней поверхности паропроводов и конденсатопроводов.
5) меньшая опасность замерзания системы при условии обеспечения хорошего отвода конденсатора из кондесатопроводов.
Вследствие этих недостатков системы парового отопления нельзя применять в зданиях школ, в детских и лечебных учреждениях, в жилых и административных зданиях, а также в зданиях научных и проектных учреждений и ряде других.
Применение систем парового отопления допускается лишь в коммунальных предприятиях (бани, прачечные), небольших зданиях зрелищных предприятий, спортивных сооружениях, в небольших зданиях (не более 500 м3) ресторанов, столовых и магазинов, в таких промышленных предприятиях, где при технологическом процессе могут выделяться не взрывоопасная, негорючая, невоспламеняющаяся и неядовитая органическая и неорганическая пыль и не поддерживающие горение газы и пары, а также в административно-конторских и бытовых помещениях промышленных предприятий.
Пар как теплоноситель находит применение в системах отопления промышленных зданий с радиаторами и ребристыми трубами, а также в системах с воздушно-отопительными агрегатами и в системах вентиляции для подогрева вентиляционного воздуха.
При использовании пара для различных целей — для систем отопления, производственных нужд или для нагрева вентиляционного воздуха паро- и конденсатопроводы каждой из перечисленных систем должны быть самостоятельными, не связанными друг с другом.
В зависимости от давления пара, подаваемого в систему отопления, различают системы высокого (рИяб>0,07 МПа) и низкого (Ризб<0,07 МПа) давления. Системы отопления низкого давления могут быть замкнутыми и разомкнутыми, сообщающимися с атмосферой — открытые, и не сообщающимися — закрытые.
Трубопроводы, по которым конденсат отводится от отопительных приборов, называют конденсатопроводами. Их подразделяют на сухие, мокрые и напорные. Если конденсат заполняет сечение трубы полностью, то такой конденсатопровод называют мокрым, а сухим условно называют конденсатопровод в том случае, когда конденсат заполняет сечение трубы частично. Напорные — это конденсатопроводы, по которым конденсат перемещается за счет гидростатического давления или насосом.
Системы парового отопления выполняют двухтрубными. Схемы трубопроводов могут быть с верхней, нижней или средней разводкой. Средняя разводка, когда трубопроводы прокладываются под потолком какого-либо из промежуточных этажей многоэтажного здания, предпочтительнее. При такой разводке суммарная длина трубопроводов системы оказывается минимальной и тепло, теряемое магистральными паропроводами, всегда приводит к уменьшению поверхности отопительных приборов в тех помещениях, где они прокладываются.
При выборе этажа для прокладки магистральных трубопроводов следует иметь в виду, что распределительные стояки, по которым попутный конденсат направляется против движения пара, должны иметь высоту не более 8 м.
Нижняя разводка применяется при невозможности прокладки паропроводов под потолком какого-либо из этажей здания.
Конденсатопроводы прокладывают обычно над полом первого этажа или под потолком подвала. При отсутствии подвала и недостаточности высоты для сохранения уклона возможна прокладка конденсатопроводов в подпольных каналах.
Наиболее простой и удобной в эксплуатации является замкнутая система парового отопления низкого давления, принципиальная схема которой приведена на рис. 11.1.
Замкнутой эту систему называют потому, что образовавшийся в отопительных приборах конденсат без каких-либо дополнительных устройств возвращается в котел по самотечным конденсатопроводам.
Все паропроводы этой и других систем парового отопления для освобождения их от попутного конденсата, появляющегося вследствие потерь тепла паропроводами, прокладывают с уклоном 0,002 в сторону движения пара, а в тех случаях, когда паропровод прокладывают с подъемом в сторону движения пара и попутный конденсат вынужден двигаться навстречу пару, уклон паропровода должен быть не менее 0,005.
Конденсатопроводы прокладывают с уклоном 0,002 в сторону движения конденсата.
До начала работы системы отопления все трубопроводы и отопительные приборы заполнены воздухом. Так как при температуре порядка 100 °С плотность воздуха больше плотности пара, то для вытеснения паром воздуха из системы в самых низких точках сухих конденсатопроводов предусматривается соединение их с атмосферой при помощи специальной воздушной трубки с краном (трубка 3 на рис. 11.1). Через эту трубку воздух заполняет трубопроводы системы при прекращении подачи пара.
Место присоединения воздушной трубки к конденсатопроводу должно быть выше уровня воды в трубе, питающей котел конденсатом. С учетом возможных колебаний давления пара в котле расстояние по вертикали (м) от уровня воды в котле до места присоединения воздушной трубки
При прокладке сухого конденсатопровода над полом первого этажа у дверных проемов или ворот его опускают в канал (рис. 11.2) и обязательно изолируют, а для прохода воздуха над проемом прокладывают трубу DY 15. В самой низкой точке опущенного в канал конденсатопровода устанавливают тройник с пробкой на случай опорожнения обвода и для удаления скапливающегося там ила. При мокром конденсатопроводе на обводной трубе вверху устанавливают кран для выпуска воздуха.
Для регулирования теплоотдачи отопительных приборов или их полного выключения перед каждым прибором устанавливают паровой вентиль. Если приборы располагаются в одном помещении, то для выключения всех приборов может устанавливаться один вентиль.
Чтобы пар из отопительных приборов не поступал в конденсатопроводы, его давление перед вентилем у отопительного прибора не должно превышать 2 кПа.
Замкнутые системы парового отопления применяют в тех случаях, когда не требуется заглублять пол котельной более чем на 3,5 м от уровня ее потолка.
Учитывая это требование, можно определить величину максимального давления в котле, при котором возможно осуществление замкнутой системы парового отопления.
Если конденсатопровод длиной 50 м прокладывается под потолком подвала с уклоном 0,002 и с учетом монтажных требований, нижняя точка коиденсатопровода в месте присоединения воздушной трубки окажется на 0,3 м ниже потолка котельной. При диаметре паросборника 0,5 м и высоте котла «Универсал-6» 2,03 м уровень воды в котле будет находиться выше уровня пола котельной на 2,3 м.
Если приведенные условия невыполнимы или высота расположения приборов не обеспечивает движение конденсата в котел самотеком, применяют разомкнутые системы парового отопления (рис. 11.3).
В разомкнутой системе конденсат из отопительных приборов поступает не в котел, а собирается в специальный конденсатный бак, из которого по мере необходимости и подается в котел насосом.
При такой схеме отопления расположение котла не связано с расположением отопительных приборов. Их можно размещать на одном уровне с котлом, а при необходимости и ниже его, но бак для сбора конденсата всегда следует устанавливать так, чтобы конденсат в него поступал самотеком. На конденсатопроводе у бака устанавливается воздушная труба с краном.
При осуществлении нижней разводки паропроводов попутный конденсат из них удаляют в конденсатопровод через гидравлический затвор, устанавливаемый в конце паропровода (рис. 11.4, а), а при большой длине магистральных паропроводов и в середине их (рис. 11.4,6).
Диаметр трубы гидравлического затвора определяется по максимальному количеству конденсата при скорости его движения и = 0,2...0,3 м/с.
Нижней разводки паропроводов следует избегать, так как при ее, осуществлении не исключена возможность гидравлических ударов и возникает необходимость систематического наблюдения за гидравлическими затворами.
В одно- и двухэтажных зданиях объемом до 5000 м3, где не требуется местного регулирования температуры помещения, могут применяться горизонтальные однотрубные проточные системы парового отопления (рис. 11.5). Максимальная тепловая нагрузка отдельных горизонтальных веток таких систем ограничивается диаметром ниппельных отверстий радиаторов или внутренним диаметром ребристых труб. Прокладка веток без уклонов затрудняет удаление конденсата и не исключает возможности гидравлических ударов. Наблюдается недостаточный прогрев приборов, установленных в концах веток.
Вследствие аналогичных недостатков не находят применения и вертикальные однотрубные системы парового отопления низкого и высокого давления. Следует отметить, что в последнее время резко сокращается сооружение паровых систем отопления, а при реконструкции предприятий имеющиеся паровые системы заменяются водяными, как более удобными в эксплуатации.
