Режим работы систем водяного отопления. Изменение Температуры воды (качественное регулирование) проводят для системы в целом или ее частей. Такое изменение плани­руют заранее, что при достаточной тепловой устойчивости системы обеспечивает необходимое пропорциональное из­менение теплоотдачи отопительных приборов. В системе отопления в течение отопительного сезона могут происхо­дить незапланированные изменения (чаще всего понижение) температуры теплоносителя из-за нарушений теплоснаб­жения (несоблюдения графика качественного регулирова­ния, излишние теплопотери в тепловой сети и др.).

СВ

ПОДВОД ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ

-ЮЗ

Рис. 17.4. Принципиальная схема автоматического регулирования температуры воды, направляемой в северо-восточную и юго-западную части системы отопления 1—теплообменник; 2 — регулятор температуры по «возмущению»; 3 — регу­лятор температуры по «отклонению», 4 — смесительный насос; S — циркуля­ционный насос

-юз

Изменение расхода теплоносителя воды в системе отоп­ления связано прежде всего с применяемым способом регу­лирования. Оно может быть, как и изменение температуры,
планируемым при проведении количественного или сме­шанного (качественно-количественного) регулирования. Может быть и внеплановым, когда изменяется режим работы сетевых насосов, происходит аварийная утечка греющей воды, неравномерно воздействует естественное циркуля­ционное давление, а также нарушается структура самой системы.

Естественное циркуляционное давление АРй (§ 7.3 и 7.4) зависит, как известно, от плотности воды в вертикаль­ных участках системы, а также от взаимного расположения участков с различной плотностью. Плотность воды изме­няется с изменением температуры теплоносителя в рас­сматриваемых элементах, а их взаимное расположение за­висит от конструкции системы водяного отопления. Сте­пень влияния величины АРе на режим работы насосной системы зависит и от его доли в расчетном циркуляцион­ном давлении (§7.5).

Для установления связи между расходом воды в элемен­те системы и естественным циркуляционным давлением воспользуемся так называемым показателем гидравличе­ской характеристики системы отопления

&р'е (17 11)

Дрн + Дре

Где Дре — расчетное для системы отопления естественное цирку­ляционное давление; Дрн — насосное циркуляционное давление.

Показатель Г выражает существующее в расчетных ус­ловиях соотношение естественного и суммарного циркуля­ционного давления, обеспечивающего движение воды в сис­теме отопления. Этот показатель в различных системах отоп­ления может изменяться от 0 (в горизонтальной однотруб­ной системе одноэтажного здания) до 1 (в системе с естест­венной циркуляцией). Например, в насосной однотрубной системе 5-этажного здания при Д/?н=10 кПа, расчетной температуре воды t'T—105 °С и t'o=70 °С гидравлическая характеристика составляет около 0,15. С увеличением вы­соты здания показатель Г (при незначительном изменении АрИ) растет, что объясняется повышением условного сред­него центра охлаждения в однотрубной системе отопления над центром нагревания.

Степень изменения расхода G=G/G' в насосной системе отопления под влиянием естественного циркуляционного давления определяют по формуле

(17.12)

Выразим соотношение текущего Д/?е и расчетного АР'е Значений естественного циркуляционного давления в систе­ме через температуру теплоносителя

Др,, _ Р (TT — T0)

(17.13)

ДРе И^-'о) '

Я' Р°~рг

Где р = —-р—тг — среднее увеличение плотности воды в расчет-

ГГ FO

Ных условиях при понижении температуры теплоносителя на 1 °С, кг/(м3-°С) (§ 7.4).

Текущую температуру воды TT и T0 для различных эле­ментов системы можно найти, используя показатель тепло­вой характеристики системы Т (§ 17.1).

Относительное изменение расхода воды G под действием температурных факторов должно свидетельствовать о до­статочности гидравлической устойчивости системы отоп­ления, т. е. о неподверженности ее гидравлическому раз­регулированию (рис. 17.5) под влиянием Аре.

Следовательно, при выборе конструкции системы отоп­ления в здании необходимо учитывать влияние внутрен­них факторов на предстоящий тепловой и гидравлический режим ее работы. Поясним это положение примером.

Пример 17.2. Определим изменение расхода воды в вертикаль­ной однотрубной системе водяного отопления с насосной цирку­ляцией при понижении температуры теплоносителя до 50 СС. Расчетные характеристики системы: Дрн=1,0 кПа, Дре=5,5 кПа, T'V— 105 °С, <в=/в=18°С, «=0,35 (отопительные приборы — кон­векторы «Универсал-20»),

= 0,35.

Относительная разность температуры

50—18

С'-'» )=И=0'37'

По формуле (17.11) находим 5 500

10 000+5 500

Рис. 17 5 Номограмма для определения показателя гидравлического разрегулиро­вания системы водяного отопления

По рис 17 5 определяем (ход решения по стрелке) G=0,86. Это означает, что в данной системе при значительном снижении температуры расход воды уменьшится на 14%

Вертикальные однотрубные системы водяного отопления.

В однотрубных системах отопления с их последовательным соединением отопительных приборов изменение температу­ры и расхода по-разному сказывается на теплоотдаче пер­вых и последних приборов по ходу движения воды в стоя­ках. В однотрубной системе с верхней разводкой и насосной циркуляцией (показатель Г мал) понижение температуры воды сопровождается относительным ростом теплопередачи отопительных приборов на нижних этажах по сравнению С верхними приборами (до 40%). Это необходимо учитывать при выборе способа регулирования таких систем.

Снижение расхода воды в стояке прежде всего сказы­вается на снижении теплоотдачи нижних приборов. Ска­занное свидетельствует о том, что для равномерного изме­нения теплоотдачи всех отопительных приборов однотруб­ного стояка требуется проведение смешанного (количест­венно-качественного) регулирования (см. рис. 7 25)

В системе с естественной циркуляцией (Г= 1) одновре­менно с понижением температуры уменьшаются расход воды в стояках и относительная теплоотдача приборов на нижних этажах (до 30%). Опасность недогрева помещений нижних этажей возникает в стояках с высоко расположен­ными (например, при разной высоте стояков или при суще­ственной неравномерности распределения между ними теп­ловой нагрузки) центрами охлаждения и увеличенным по сравнению с принятым для системы температурным пере­падом

В насосной системе с верхней подачей воды допускается снижение расхода до 11—38% при допустимом снижении теплоотдачи приборов соответственно до 2,5—11% Для та­кой системы, особенно с высоким значением Г, характерно явление саморегулирования (§6 7), когда при снижении по какой-либо причине температуры воздуха около одного или нескольких отопительных приборов из-за некоторого уве­личения их теплоотдачи и снижения температуры воды на выходе из стояка повышается ее плотность, растет естест­венное циркуляционное давление и расход воды в стояке. Эт©, в свою очередь, приводит к еще большему увеличению теплоотдачи и частичному восстановлению температурной обстановки в обогреваемых помещениях.

При повышении температуры воздуха явление саморегу­лирования протекает в обратном порядке, но с тем же ре­зультатом. В таких системах применимо пофасадно-верти- кальное регулирование при изменении температуры Tr до 110°С и расхода воды в системе 0,5;CG<1 9 Однако в стоя­ках такой системы с пониженным центром охлаждения и малым температурным перепадом возникает опасность су­щественного снижения теплоотдачи приборов нижних эта­жей при уменьшении расхода, особенно при больших зна­чениях Г.

В однотрубной системе отопления с нижней разводкой Обеих магистралей при расположении отопительных при­боров как на подъемной, так и на опускной частях стояка в рядом расположенных помещениях из-за указанного выше различия в теплоотдаче первых и последних в стояке прибо­ров может создаваться неравномерный тепловой режим. Допустимо снижение расхода воды, как и в системе с верх­ней разводкой, за исключением стояков с замыкающими участками из-за ухудшения прогревания отопительных приборов на подъемной части стояков. Пофасадно-верти - кальное регулирование практически неосуществимо. Яв­ление саморегулирования аналогично системе с верхней разводкой, но протекает менее интенсивно.

В однотрубной системе отопления с «Опрокинутой» на­сосной циркуляцией (показатель Г мал) понижение темпера­туры воды приводит к увеличению до 40% относительной теплоотдачи отопительных приборов на верхних этажах. В такой системе недопустимы естественная циркуляция воды из-за возможного прекращения циркуляции в отдельных стояках, а также применение приборных узлов с замыкаю­щими участками. Допустимое снижение расхода такое же, как и в системе с верхней разводкой. Применение пофасад - ного регулирования определяется возможностью изменения температуры воды до 110 °С и относительного расхода в пре­делах 0,3<G<2,8.

Для бифилярной системы отопления характерно про­порциональное изменение суммарной теплоотдачи приборов, обслуживающих помещения на разных этажах, при изме­нении температуры подаваемой воды. Допустимы большие колебания расхода, чем в других однотрубных системах (18—52%). Саморегулирующее влияние естественного цир­куляционного давления такое же, как и в однотрубной системе отопления. Допустимо пофасадное регулирование, но вертикальное регулирование практически неосуществи­мо.

В горизонтальной однотрубной системе с насосной цир­куляцией при малом значении показателя Г снижение тем­пературы 4 сопровождается относительным увеличением теплоотдачи последних по ходу воды приборов (до 40%). При естественной циркуляции в системе многоэтажного здания одновременно со снижением температуры теплоноси­теля снижается и расход воды, что приводит к уменьшению относительной теплоотдачи последних по ходу воды прибо­Ров (до 30%). Допустимое понижение расхода и саморегу­лирующее влияние естественного циркуляционного давле­ния такие же, как в вертикальной однотрубной системе. Допустимо пофасадное регулирование системы.

В вертикальной двухтрубной системе водяного отопле­ния при равных расчетных перепадах температуры в при­борах понижение температуры воды <г сопровождается зна­чительно большим снижением теплоотдачи отопительных приборов на верхних этажах по сравнению с теплоотдачей приборов на нижних. Исключение составляет крайний слу­чай при Г= 1 (система с естественной циркуляцией воды), когда происходит пропорциональное изменение теплоотда­чи приборов. Понижение расхода воды в двухтрубной вер­тикальной системе вызывает существенное уменьшение теплоотдачи приборов на нижних этажах.

Нарушение структуры системы заметно сказывается на изменении теплоотдачи приборов в однотрубной (в отличие от двухтрубной) системе. Относится это, прежде всего, к приборам, непосредственно расположенным после прибора с умышленно увеличенной площадью теплоотдающей по­верхности (после прибора понижается t0) или с уменьшен­ным расходом воды при регулировании краном на подвод­ке (повышение tB). В системе водяного отопления с тупико­вым движением воды в магистралях отключение отдельных стояков заметно изменяет расход воды по другим стоякам. Однако, чем больше стояков в тупиковой ветви системы, тем больше ее гидравлическая устойчивость при таких меро­приятиях в процессе эксплуатации системы.

В системе местного воздушного отопления эксплуата­ционное регулирование осуществляется достаточно легко рассмотренными выше способами. Системы центрального воздушного отопления многоэтажных зданий также под­вержены тепловому и аэродинамическому разрегулирова­нию. Как и в системе водяного отопления, это объясняется действием переменного естественного циркуляционного дав­ления. Высокая температура воздуха в воздушной системе определяет высокую долю этого давления в общем цирку­ляционном давлении.

Добиться стабильности работы системы в течение всего отопительного сезона, особенно в разветвленной многока­нальной сети, достаточно сложно. Достигается это обычно значительным увеличением потерь давления в воздухо-

42—765 раздающих устройствах (§ 10.10). Эффекта можно достичь при использовании ступенчатого нагревания, когда темпе­ратура воздуха в каналах системы близка к температуре воздуха в помещениях, а до нужной температуры воздух догревается в специальных доводчиках, установленных непосредственно в обогреваемых помещениях (§ 18.3).

Особенности работы систем парового отопления опре­деляются, как уже отмечалось, невозможностью качествен­ного регулирования систем и необходимостью осуществлять регулирование «пропусками» (§ 17.2).

Пусконаладочные работы в системах отопления прово­дят при строгом соблюдении обеспечивающих безопасность правил. Особенно опасаются воздействия на работающих высокотемпературного теплоносителя, находящегося под высоким давлением в оборудовании, арматуре и трубах сис­тем. Такого воздействия следует ожидать, прежде всего, в тепловых пунктах систем с их оборудованием, запорно- регулирующей арматурой, контрольно-измерительными приборами, имеющими резьбовые и фланцевые соединения.

Под особым контролем осуществляют заполнение и пуск систем водяного отопления с зависимым присоединением к тепловой сети. В такие системы теплоноситель подают постепенно путем плавного открывания первой со стороны тепловой сети задвижки на обратном теплопроводе. Воз­душные краны в верхних точках держат открытыми до за­полнения системы водой. Открывают краны на импульс­ных линиях автоматических регуляторов. Только после это­го открывают входную задвижку на наружном подающем теплопроводе для создания циркуляции воды. После пуска системы автоматические регуляторы настраивают на под­держание расчетных параметров.

Тщательно следят за исправностью контрольно-изме­рительных приборов, прежде всего, манометров. Осторожно обращаются о приборами, в которых в качестве рабочей жидкости используется ртуть (термометры, дифманомет - ры).

Ремонтно-восстановительные работы проводят только после отключения части или системы отопления в целом и полного спуска теплоносителя. После монтажных и ремонт­ных работ системы отопления «опрессовывают», т. е. запол­няют водой и выдерживают под определенным давлением в течение заданного времени. При опрессовке части системы (например, труб и оборудования теплового пункта) отклю­чение дополняют заглушками, устанавливаемыми между фланцами задвижек. Давление при испытании системы за­висит от рабочего давления, установленного для элементов систем отопления (например, для отопительных приборов). Система или ее часть считается выдержавшей испытания, если в течение не менее 15 мин падение давления не превы­шает 0,01—0,02 МПа.