Систему водяного отопления как при местном, так и при централизованном теплоснабжении применяют, как уже известно, с верхним и нижним расположением магистра­лей, с тупиковым и попутным движением воды в них, с последовательным и параллельным (по направлению дви­жения воды) соединением отопительных приборов. По последнему признаку систему называют однотрубной, двух­трубной или бифилярной.

При разработке систем отопления конкретных зданий составляют схемы систем, различным образом сочетая в каждой схеме магистрали, стояки и ветви с отопительными приборами.

В схеме системы отопления устанавливается взаимное расположение теплообменников (котлов), циркуляционных насосов, теплопроводов, отопительных приборов и других элементов в зависимости от размещения их в здании, т. е. закрепляется топология системы.

Схемы системы отопления в течение 50—70-х годов XX в. существенно видоизменялись, причем общим явлением в Советском Союзе было вытеснение ранее широко распро­страненных двухтрубных систем однотрубными. При ис­пользовании однотрубных систем вместо двухтрубных появилась возможность уменьшить длину и массу труб (табл. 6.1), унифицировать отдельные узлы и детали, уст­ранить замеры в натуре, механизировать процессы заго­товки деталей, осуществить предварительную сборку и комплектацию узлов, а в результате — сократить затраты труда и сроки монтажа систем.

Потери давления в однотрубных стояках и ветвях по­лучаются значительно превышающими потери в двухтруб­ных стояках. При этом устанавливается устойчивый гид­равлический режим однотрубных систем: заданное распре­деление теплоносителя по отопительным приборам сохра-

Таблица 6.1. Расход труб и площадь радиаторов, %, в различных насосных системах водяного отопления 5-этажного жилого здания при верхней разводке * Трубы Стояки с двусторонним присоеди­ Площадь Нением радиаторов Длина Масса Радиаторов Двухтрубные 100 100 100 Однотрубные: 74 93 С замыкающими участками (со 108 «сжимом») 72 91 98 Проточные

Няется в течение всего отопительного сезона. Поэтому у приборов можно устанавливать регулирующие краны КРП или КРТ (см. § 5.4), предназначенные только для эксплуа­тационного (так называемого вторичного) регулирования. При сдаче смонтированных однотрубных систем в эксплуа­тацию не проводят пуско-наладочного (первичного) ре­гулирования теплоотдачи отопительных приборов, как это делают при двухтрубных системах.

Рассмотрим основные схемы однотрубных, двухтрубных и бифилярных систем, практически используемые при водяном отоплении зданий (схема в проекте, как правило, изображается в аксонометрической проекции; в учебнике дается упрощенное плоское изображение).

Вертикальная однотрубная система с верхней разводкой (с верхним расположением подающей и нижней прокладкой обратной магистралей) получила распространение в начале 50-х годов (рис. 6.2). Она выполнялась сначала с двусто­ронним (стояки I, II, IV), а потом и е односторонним при­соединением отопительных приборов к стоякам (стояки III и V). Приборные узлы делались как проточными (стояк /), так и с замыкающими (стояки II и III) и обходными (стоя­ки IV и V) участками. Все типы стояков показаны на Рис. 6.2 для примера, а в конкретной системе применяется какой-либо один (иногда два) тип стояка.

Замыкающие постоянно проточные участки устраива­лись осевыми (стояк II) и смещенными от оси (стояк III),

* Шацкий М. Мм Миллер В. Н. Техническое и экономическое сравнение систем водяного отопления.— М.: Госстройиздат, 1954.

I — проточный стояк; II и III — стояки соответственно с осевыми и смещенны­ми замыкающими участками; IV я V — проточно-регулируемые стояки; 1— обрат­ная магистраль; 2 — отопительные приборы; 3 — краны КРП; 4 — осевой замы­кающий участок; 5 — подающая магистраль; 6 — главный стояк; 7 — расшири­тельный бак; 8 — смещенный замыкающий участок; 9 — проточный воздухо­сборник; 10 — обходной участок; 11 — краны КРТ; 12 — циркуляционный на­сос; 13 — теплообменник

Рис. 6.3. Схема вертикальной однотрубной системы водяного отепления с нижней Разводкой и Д-образными стояками различной (условно) конструкции I — проточный стояк; 11 н III стояки со смещенными замыкающими участка­ми; IV н V — праточио-регулируемые стояки (обозначения /«-/3 см на рис. 6 2)

Со «сжимами», т. е. с уменьшением диаметра по сравнению с диаметром основного участка стояка, и без «сжимов». Было доказано, что «сжимы» осевых замыкающих участков несущественно изменяют количество воды, затекающей в приборы. В большей степени увеличивается расход воды в приборах при использовании смещенных замыкающих участков (участки 8 на рисунке). При этом также, как уже отмечалось, обеспечивается компенсация удлинения труб при нагревании межприборных участков стояков.

Обходные участки (участки 11), предназначенные для периодического использования при потребительском регу­лировании теплоотдачи приборов кранами КРТ, устраивали сначала осевыми, а затем, как правило, смещенными.

Вертикальная однотрубная система с верхней разводкой применяется в настоящее время со стояками всех трех типов — проточными, с замыкающими участками и про­точно-регулируемыми — в многоэтажных зданиях, имеющих четыре—девять этажей и более.

Вертикальная однотрубная система с нижней разводкой (с нижним расположением обеих магистралей) стала рас­пространяться с начала 60-х годов в связи с массовым строи­тельством бесчердачных зданий (рис. 6.3). В так называ­емых П-образных стояках (состоящих из восходящей и нис­ходящей частей) этой системы применялись и проточные приборные узлы (стояк /), и узлы с замыкающими участ­ками (стояк 11), и проточно-регулируемые узлы (стояк IV). При непарных отопительных приборах «холостой» делали восходящую часть стояков (стояки III и У). В пробках верхних радиаторов или в верхних точках стояков с кон­векторами устанавливали воздушные краны. Регулирую­щие краны КРП и КРТ помещали на подводках, по которым теплоноситель подается в приборы.

В стояках по типу стояка II (рис. 6.3) при движении воды снизу вверх уменьшается затекание ее в приборы, особенно при увеличенном их сопротивлении. Поэтому предпочтение отдавалось проточно-регулируемым прибор­ным узлам с односторонним присоединением приборов к трубам и смещенными обходными участками (стояк IV). В таком виде эту систему применяют в настоящее время в бесчердачных многоэтажных (три—семь этажей и более) зданиях, имеющих технические подполья или подвальные помещения.

Систему отопления с П-образными стояками можно включать в действие в процессе монтажа поэтажно (с вре­менными перемычками), и эту особенность системы исполь-

1 — проточный стояк с конвекторами КН; // и V — проточно-регулируемые стоя­ки с конвекторами КА (//) и радиаторами (У); III — проточный стояк с радиато­рами; IV — стояк со смещенными к радиаторам замыкающими участками (обо» значения 1—13 см. на рис. 6.2)

Зуют в зимнее время при выполнении внутренних отделоч­ных работ в строящемся многоэтажном здании.

Вертикальная однотрубная система с «опрокинутой» циркуляцией воды (с нижним расположением подающей магистрали и верхней прокладкой обратной магистрали), изображенная на рис. 6.4, стала применяться с середины 60-х годов в зданиях повышенной этажности (10 этажей и более). Стояки таких систем делали проточными (стояки I и III) или со смещенными замыкающими (стояк IV) И обходными (стояки II и V) участками. Осевых замыкаю­щих и обходных участков не применяли. Встречалось двустороннее присоединение приборов к стояку, напри­мер, при установке конвекторов типа «Комфорт-20» с двумя горизонтально расположенными греющими трубами (сто­як /). Потери давления в стояках таких систем предусмат­ривают при расчете повышенными для обеспечения устой­чивого гидравлического режима при эксплуатации. В этой системе иногда применяются проточные расширительные баки (см. рис. 6.4).

Система с опрокинутой циркуляцией воды способствует, не в пример системе с верхней разводкой, поддержанию равномерного теплового режима во всех помещениях и Установке приборов одинаковой площади по высоте здания (когда степень охлаждения воды в стояках соответствует уменьшению теплопотерь однотипных помещений по вер­тикали). При проектировании этой системы избегают при­менения колончатых стальных и чугунных радиаторов из-за преувеличения их площади при движении воды в них снизу вверх (до 12—14% по сравнению с площадью при движении сверху вниз), а также установки приборов о высоким гидравлическим сопротивлением в стояках с замыкающими участками.

В жилых зданиях с «теплыми» чердаками обратные магистрали рассматриваемой системы прокладывают на чердаках без тепловой изоляции; чердаки с учетом тепло­отдачи труб становятся «теплыми». Такие чердаки исполь­зуют для бесканального сбора вытяжного воздуха к вен­тиляционным шахтам.

Еще раз отметим, что для большинства современных вертикальных однотрубных систем водяного отопления характерно одностороннее присоединение отопительных приборов к стоякам. Хотя при этом и увеличиваются число стояков и расход труб, зато появляется возможность умень­шить их диаметр и унифицировать приборные узлы. Мас­совое обезличенное изготовление таких узлов способствует повышению производительности труда. Кроме того, уве­личение числа открыто прокладываемых стояков — свое­образных эффективных отопительных приборов — заметно сокращает площадь нагревательной поверхности основных приборов.

Схемы двухтрубной системы водяного отопления пред­ставлены в совмещенном виде на рис. 6.5 применительно к двухэтажному зданию. Слева показана часть системы с верхней разводкой (рис, 6.5, а), справа — с нижней разводкой (рис. 6.5, б), причем левый из двух стояков изображен с централизованным удалением воздуха, а пра­вый — с местным через воздушные краны на отопительных приборах на верхнем этаже.

Двухтрубная система, как уже отмечено, применялась в последнее время сравнительно редко. Система с верхней разводкой использовалась при естественной циркуляции

.Z.

-77-

4 v Пй

5=5 ----- 72-

V

Iftfizi

4

Fa / rftra

-77- -T2-

13

Рис. 6.5. Схемы вертикальной двухтрубной системы водяного отопления с верхней (а) и нижней (б) разводкой (прн нижней разводке стояки условно различной кон­струкции)

1 и 2 — подающие Г1 в обратные Т2 магистрали; 3 и 4 — подающие и обратные стояни; 5 — отопительные приборы; 6 — краиы КРД; 7 — главный стояк; 8 — расширительный бак; 9 — воздушная линия; 10 — воздушные краны; 11 — со­единительная труба расширительного бака; 12 — циркуляционный насос; 13 —

Теплообменник

Рис. 6.6. Схема горизонтальной однотрубной системы отопления с ветвями раз­личной (условно) конструкции 1 ■— проточная ветвь для приборов на разных этажах; 11 — проточная бифиляр - ная ветвь; 111 — ветвь о замыкающими участками; 1 = радиаторы; 2 — воздуш­ная труба; 8 >— воздушные краны; 4 — подающий стояк; 5 — обратный стояк; 6 — вентили; 7 расширительный бан; 8 « конвекторы двухтрубные, 9 — кра­ны КРП; 10 — замыкающий участок; 11 — обратная магистраль; 12 — цирку­ляционный насос; 13 ■=• теплообменник

J 7,6

Воды, особенно при квартирном отоплении, а также для отопления железнодорожных вагонов. При насосной цир­куляции воды эта система устраивалась преимущественно в малоэтажных (два—три этажа) зданиях во избежание значительного вертикального теплового разрегулирования.

Двухтрубная система с нижней разводкой применялась чаще, чем система с верхней разводкой, особенно при числе этажей в зданиях более двух—трех и в зданиях, состоящих из разноэтажных частей. При этом исходили из ее преиму­ществ — меньшего расхода труб и большей вертикальной гидравлической и тепловой устойчивости по сравнению с системой, выполненной с верхней разводкой.

Воздушные линии для централизованного удаления воздуха (рис. 6.5, б) устраивались только в специально обоснованных случаях, учитывая увеличение при этом расхода труб. Как правило, систему делали с воздушными кранами в верхних точках стояков.

На рис. 6.5 изображена распространенная так называ­емая столбовая схема прокладки стояков, при которой подводки присоединяются к отопительным приборам од­носторонне. Подающие и обратные стояки при этом про­кладывают рядом (подающие всегда справа при взгляде из помещения). Существует также цепочечная схема прокладки стояков, когда они располагаются разобщенно (по одному между приборами), а подводки присоединяются к при­борам с разных сторон. При разностороннем (особенно диагональном) присоединении труб к радиаторам эти при­боры лучше прогреваются, исключаются также скобы на стояках для огибания горизонтальных подводок. Все же преимущественно применяют столбовую схему, при которой возможны независимое регулирование и отключение для ремонта обособленных парных стояков.

Горизонтальная однотрубная система, встречавшаяся ранее в основном в одноэтажных зданиях временного типа, в последнее время стала применяться для отопления сель­скохозяйственных сооружений, многоэтажных зданий как производственных, так и гражданских (рис. 6.6). Распро­странение горизонтальной системы связано с увеличением длины зданий, внедрением сборных каркасно-панельных конструкций с широким шагом колонн и удлиненными световыми проемами. Отсутствие в таких зданиях простен­ков и отверстий в панелях перекрытий затрудняло разме­щение традиционных вертикальных стояков. Наличие лен­точных световых проемов предопределяло размещение ото­пительных приборов не отдельными группами, а в виде цепочек (во избежание теплового дискомфорта в помеще­ниях). Соединяя последовательно отопительные приборы увеличенной длины короткими трубными вставками, полу­чали горизонтальные однотрубные ветви.

В горизонтальной однотрубной системе сокращается по сравнению с вертикальной системой протяженность тепло­проводов, особенно стояков и магистралей. Немногочислен­ные укрупненные стояки для горизонтальных однотрубных ветвей (рис. 6.6) прокладывают во вспомогательных поме­щениях здания.

В горизонтальных однотрубных ветвях применяют про­точные нерегулируемые приборные узлы (ветвь /) и регу­лируемые узлы с замыкающими (ветвь III на рис. 6.6) и обходными участками. При проточных ветвях регулиро­вание теплоподачи в помещения осуществляют воздушными клапанами в конвекторах с кожухом или общим (для всех приборов на одном этаже) регулирующим краном. Подоб­ная схема применяется с начала 70-х годов.

При использовании в системе отопления здания высоко­температурной воды применяют удлиненные горизонталь­ные однотрубные ветви с циркуляцией постепенно охлаж­дающейся воды снизу вверх через приборы на разных эта­жах (ветвь / на рис. 6.5). Тогда высокотемпературная вода будет находиться в зоне повышенного гидростатиче­ского давления, что предотвратит ее вскипание.

Горизонтальная однотрубная система пригодна также для периодического отопления помещений на различных этажах (например, при отличающихся технологических процессах со значительными тепловыделениями), а также для отопления старинных зданий со сводчатыми перекры­тиями.

Схемы бифилярной системы водяного отопления, кото­рая может быть с вертикальными стояками и горизонталь­ными ветвями, аналогичны рассмотренным схемам одно­трубной системы.

В вертикальной бифилярной системе устраивают, как и в однотрубной системе с нижней разводкой, П-образные стояки (см. рис. 6.3). По такой схеме в 70—80-х годах вы­полнялось отопление отдельных типов крупнопанельных

15—765

Иия с верхней (а) и нижней (б) разводкой магистралей

Жилых зданий. Там использовались трубчатые нагрева­тельные элементы, встроенные вместе со стояками во внут­ренний бетонный слой наружных трехслойных стеновых панелей. При этом нагревательные элементы каждого помещения делились на два змеевика и каждый змеевик отдельно присоединялся к восходящей и нисходящей ча­стям стояка (см. рис. 11.8).

В горизонтальной бифилярной системе используют труб­чатые отопительные приборы — конвекторы, бетонные ра­диаторы приставного типа, ребристые и гладкие трубы (ветвь II на рис. 6.6). Стальные и чугунные радиаторы могут быть применены только при двухрядной их уста­новке. В такой системе так же, как и в однотрубной системе с проточными приборными узлами, невозможно индивиду­альное количественное регулирование теплоотдачи отдель­ных отопительных приборов. Применяется количественное регулирование теплоотдачи сразу всей цепочки приборов или регулирование теплоотдачи каждого прибора «по воз­духу», если устанавливаются конвекторы с воздушным клапаном (например, типа «Универсал»).

Бифилярная система с горизонтальными пофасадными ветвями наиболее часто используется в производственных и сельскохозяйственных зданиях.

В одноэтажных зданиях ранее применявшееся горизон­тальное двухтрубное распределение теплоносителя по ото­пительным приборам заменялось соединением приборов по однотрубной или бифилярной схемам, как более эко­номным по расходу труб и устойчивым по теплоотдаче приборов. Двухтрубные магистрали применялись лишь при невозможности использования однотрубной схемы и только с попутным в них движением теплоносителя (фраг­мент системы — рис. 6.7). При этом гидравлическое со-

Рис. 6.8. Принципиальная схема теплопроводов местной водогрейной котельной 1 — распределительный коллектор, 2 — котел теплоснабжения систем отопления и вентиляции; 3 — котел теплоснабжения системы горячего водоснабжения; 4 — задвижка (нормально закрыта), 5 — расширительный бак; 6 — регулирую­щий клапаи, 7 — теплообменник системы горячего водоснабжения; В — сборный коллектор, 9 — грязевик; 10 — циркуляционный насос

Противление отопительных приборов по возможности уве­личивали, укрупняя приборы и используя змеевиковую форму движения в них воды (на рис. 6.7 — слева).