Двухтрубная система водяного отопления повышенной тепловой устойчивости

Распространенная однотрубная насосная система водя­ного отопления не лишена недостатков. При эксплуатации однотрубной системы тепловой режим в отдельных помеще­ниях отклоняется от заданного вследствие нарушений расчетных условий в системе, вызываемых несоответствием фактической площади нагревательной поверхности прибо­ров расчетной площади и непланомерным изменением тем­пературы и расхода воды. Эти нарушения усугубляются своеобразной цепной реакцией, возникающей при продви­жении воды через последовательно соединенные приборы каждого стояка или ветви. В результате при эксплуатации вынужденно проводят центральное регулирование темпе­ратуры горячей воды, ориентируясь на помещения, нахо­дящиеся в неблагоприятных тепловых условиях. Это вызы­вает перегревание большинства помещений и перерасход теплоты на обогревание зданий.

Тепловой комфорт во всех помещениях и экономия теп­лоты, расходуемой на отопление, скорее могут быть обес­печены при независимой теплоподаче в каждый отопитель­ный прибор. При этом упрощается индивидуальное регули­рование теплоотдачи приборов с учетом теплопоступлений в помещения от других источников. Возможно даже ис­пользование приборов для охлаждения помещений в летнее время. Таким образом, по эксплуатационным соображениям систему отопления желательно выполнять по схеме не толь­ко с двухтрубными магистралями, но и с двухтрубными стояками.

Двухтрубная система водяного отопления была заменена в нашей стране однотрубной в целях экономии металла на теплопроводах, уменьшения затрат труда при производстве заготовительных и монтажных работ, устранения пуско - наладочного регулирования, т. е. для улучшения загото - вительно-монтажных показателей. При этом была также достигнута повышенная эксплуатационная гидравлическая устойчивость.

Следовательно, если систему отопления для придания ей дополнительных эксплуатационных достоинств нужно сде­лать двухтрубной, то такая система прежде всего должна быть равноценна однотрубной по достигнутым показателям.

Равноценность может быть обеспечена при использовании двухтрубных стояков в системе с нижней разводкой. В та­ких стояках увеличение естественного циркуляционного давления вследствие охлаждения воды в трубах и приборах сопровождается увеличением длины циркуляционных ко­лец. Двухтрубная система с верхним расположением по­дающей магистрали для этой цели непригодна.

Традиционная вертикальная двухтрубная система отоп­ления (даже с нижней разводкой) отличается при эксплуата­ции от однотрубной неустойчивостью распределения тепло­носителя воды между отопительными приборами по высоте стояков. Неустойчивость распределения воды под воздей­ствием непропорционально изменяющегося естественного циркуляционного давления приводит к значительному вер­тикальному тепловому разрегулированию в течение отопи­тельного сезона. Этот недостаток насосной двухтрубной системы уже отмечался: в теплый период отопительного се­зона перегреваются помещения на нижних этажах за счет верхних; в холодный период, наоборот, перегреваются по­мещения на верхних этажах и недогреваются нижние помещения.

Для преодоления этого недостатка в двухтрубной системе многоэтажного здания необходимо повысить потери давле­ния в подводках к отопительным приборам путем установки на них дроссельных кранов повышенного гидравлического сопротивления типа КРП с дросселирующим устройством (см. рис. 5.13). Исследованиями, проведенными в МИСИ, установлено, что потери давления в таких кранах АрКр должны быть не меньше максимального естественного цир­куляционного давления, возникающего вследствие охлаж­дения воды, протекающей через отопительные приборы на верхнем этаже обогреваемого здания:

Д р Кр ^Д Ре. макс» (18.2)

Где Др е, макс — максимальное естественное циркуляционное дав­ление в двухтрубном стояке, Па, определяемое по формуле (7 35).

При выполнении этого условия двухтрубная система с дроссельными кранами у приборов будет действовать в тече­ние отопительного сезона устойчиво — без значительного вертикального теплового разрегулирования.

Диаметр дросселирующей диафрагмы da, мм, в кране можно выбрать как средний после проведения оценочных расчетов по известной формуле

Da = 3,54 (Спр/Дркр)0'25. (18.3)

Где Gnp — расход воды, кг/ч, в отопительном приборе; определяют по тепловым нагрузкам приборов, находящихся в средней зоне (по высоте) трех характерных для системы стояков.

Желательно для всех дроссельных кранов системы при­нимать один и тот же диаметр диафрагмы. Однако при вы­боре ее диаметра учитывают возможность возникновения шума при протекании через кран воды, хотя для улучше­ния акустической характеристики дросселирующую диаф­рагму делают конусной (со скошенной кромкой отверстия). Диаметр диафрагмы выбирают по расчету в пределах 3— 6 мм и проверяют скорость движения воды W, м/с, в подводке перед дроссельным краном вентильного типа по эмпириче­ской формуле

Ш,=0,054ЛГЬ«/?1°'м6, (18.4)

Где N — номер предельного спектра (ПС) звукового давления, допустимого для помещения; — KMC диафрагмы в краие, отне­сенный к скорости

Как уже указывалось (§ 5.6), для жилого помещения (ПС-25) при диаметре диафрагмы в кране 3 мм скорость движения воды в подводке Dy15 должна составлять0,1 м/с. Для получения такой скорости, вычисленной по формуле (18.4), тепловая нагрузка отопительного прибора при пере­паде температуры воды в нем 25 °С не должна превышать 2000 Вт.

Исходя из ограничений в выборе диаметра диафрагмы в кранах установлено: при конструировании двухтрубной системы повышенной тепловой устойчивости тепловые на­грузки отопительных приборов должны по возможности вы­равниваться; система может применяться в многоэтажных зданиях, имеющих не более восьми этажей.

При использовании дроссельных кранов повышенного гидравлического сопротивления многоэтажные стояки мож­но, в отличие от обычной двухтрубной системы, выполнять из труб малого диаметра. В 3—5-этажных зданиях допус­тим единый диаметр труб Dy15 по всей высоте стояков, в 6—8-этажных зданиях — составные стояки из труб Dy15 и 20 мм с тем, чтобы скорость движения воды при макси­мальном расходе в основании стояков не превышала пре­дельно допустимой. При такой унификации диаметров стояков не только сокращается расход металла, но и уст­раняется еще один существенный недостаток традиционной двухтрубной системы — «телескопическое» строение стоя­ков из труб различного диаметра, в том числе значительно увеличенного в нижней их части (см. пример 8.8). Подобное строение стояков получается вследствие применения обыч­ного способа их гидравлического расчета, фактически ори­ентированного на естественную циркуляцию воды в стоя­ках.

Гидравлический расчет двухтрубной системы повышен­ной тепловой устойчивости начинают с трех характерных для нее стояков (дальнего, среднего и ближнего к тепловому пункту), причем проводят расчет сверху вниз, начиная с подводок к верхним отопительным приборам. Расчет вы­полняют по способу характеристик сопротивления (§ 8.4 и пример 8.15) с учетом изменения естественного циркуля­ционного давления. Потери давления в подводках к при­борам определяют по потерям давления в диафрагмах дрос­сельных кранов. При этом характеристику сопротивления диафрагмы в кране 5Д, Па/(кг/ч)2, вычисляют по формуле

5д=157/йд, (18.5)

Где Da — выбранный диаметр отверстия диафрагмы в регулирую­щем кране, мм.

В результате гидравлического расчета стояков получа­ют расход и перепады температуры воды в отопительных приборах. Перепады температуры воды характеризуются постепенным их уменьшением сверху вниз в каждом стояке. Находят также разность насосного давления в основании стояков как исходную величину для продолжения гидрав­лического расчета участков магистралей между рассчитан­ными стояками и затем промежуточных стояков.

Тепловой расчет отопительных приборов выполняют после гидравлического расчета исходя из полученной сред­ней температуры воды в приборах.

К достоинствам двухтрубной системы водяного отопле­ния повышенной тепловой устойчивости относится также возможность ее включения в работу после окончания монта­жа без проведения специального пусконаладочного регу­лирования, характерного для традиционной двухтрубной системы. Регулирующие краны с дросселирующей диаф­рагмой используют, как и в однотрубной системе, только для эксплуатационного (индивидуального) регулирования теплоотдачи отопительных приборов.

Оставить комментарий