Высотные здания и санитарно-технические устройства в них зонируются: делятся на части – зоны определенной высоты, разделенные техническими этажами. Оборудование и коммуникации помещаются на технических этажах. В системах отопления, вентиляции и водоснабжения допустимая высота зоны определяется значением гидростатического давления воды в нижних отопи-тельных приборах или других элементах и возможностью размещения оборудо-вания, воздуховодов, труб и других коммуникаций на технических этажах.
Для системы водяного отопления высота зоны в зависимости от гидростатического давления, допустимого как рабочего для отдельных видов отопительных приборов (от 0,6 до 1,0 МПа), не должна превышать (с некоторым запасом) 55 м, при использовании чугунных и стальных приборов (при радиаторах типа МС – 80 м) и 90 м для приборов со стальными греющими трубами.
В пределах одной зоны систему водяного отопления устраивают при водяном теплоснабжении по схеме с независимым присоединением к наружным теплопроводам, т.е. гидравлически изолированной от наружной тепловой сети и от других систем отопления. Такая система имеет собственные водо-водяной теплообменник, циркуляционный и подпиточный насосы, расширительный бак.
Число зон по высоте здания, как и высота отдельной зоны, определяется допустимым гидростатическим давлением, но не для отопительных приборов, а для оборудования в тепловых пунктах, расположенных при водяном теплоснабжении обычно в подвальном этаже. Основное оборудование этих тепловых пунктов, а именно обычного вида водо-водяные теплообменники и насосы, даже изготовленные по специальному заказу, могут выдерживать рабочее давление не более 1,6 МПа. Это означает, что при таком оборудовании высота здания при водо-водяном отоплении гидравлически изолированными системами имеет предел, равный 150…160 м. В таком здании могут быть устроены две (по 75…80 м высотой) или три (по 50…55 м высотой) зональных системы отопления. При этом гидростатическое давление в оборудование системы отопления верхней зоны, находящемся в подвальном этаже, достигнет расчетного предела.
Рис. 5.8. Схема водяного отопления высотного здания:
I и II – зоны здания с водо-водяным отоплением; III – зона здания с пароводяным отоплением; 1 – расширительный бак; 2 – циркуляционный насос; 3 – пароводяной теплообменник; 4 – водо-водяной теплообменник
В зданиях высотой от 160 до 250 м может применяться водо-водяное отопление с использованием специального оборудования, рассчитанного на рабочее давление 2,5 МПа. Может быть также выполнено, если имеется в наличии пар, комбинированное отопление (рис. 5.8): помимо водо-водяного отопления в зонах ниже 160 м, в зоне сверх 160 м устраивается пароводяное отопление.
Теплоноситель пар, отличающийся незначительным гидростатическим давлением, подается на технический этаж под верхней зоной, где оборудуют еще один тепловой пункт. В нем устанавливают пароводяной теплообменник, свои циркуляционный насос и расширительный бак, приборы для качественно-количественного регулирования.
Рис. 5.9. Схема единой системы водо-водяного отопления высотного здания:
1 – водо-водяной теплообменник; 2 – циркуляционный насос; 3 – зональный циркуляционно-повысительный насос; 4 – открытый расширительный бак; 5 – регулятор давления «до себя»
Комплекс комбинированного отопления действует в центральной части главного корпуса Московского государственного университета: в нижних трех зонах устроено водо-водяное отопление с чугунными радиаторами, в верхней четвертой зоне – пароводяное отопление. В зданиях высотой более 250 м предусматривают новые зоны пароводяного отопления или прибегают к электроводяному отоплению.
Для снижения стоимости и упрощения конструкции возможна замена комбинированного отопления высотного здания одной системой водяного отопления, при которой не требуется второй первичный теплоноситель. На рис. 5.10 показано, что в здании может быть устроена гидравлически общая система с одним водо-водяным теплообменником, общими циркуляционным насосом и расширительным баком. Система по высоте здания по-прежнему делится на зональные части по приведенным выше правилам. Вода в зону II и последующие зоны подается зональными циркуляционно-повысительными насосами и возвращается из каждой зоны в общий расширительный бак. Необходимое гидростатическое давление в главном обратном стояке каждой зональной части поддерживается регулятором давления типа «до себя». Гидростатическое давление в оборудовании теплового пункта, в том числе и в повысительных насосах, ограничено высотой установки открытого расши-рительного бака и не превышает стандартного рабочего давления 1 МПа.
Для систем отопления высотных зданий характерны деление их в пределах каждой зоны по сторонам горизонта (по фасадам) и автоматизация регулирования температуры теплоносителя.
Недостатком зависимой системы присоединения со смещением воды является возможность повышения в ней гидростатического давления, непосредственно передающегося через обратный теплопровод в обратную магистраль системы до значения, опасного для целости отопительных приборов (превышающего их рабочее давление).
Смесительный насос можно применять в системе отопления со значительным гидравлическим сопротивлением, тогда как при использовании элеваторной смесительной установки гидравлическое сопротивление системы должно быть сравнительно небольшим. Все же водоструйные элеваторы получили широкое распространение благодаря безотказному и бесшумному действии.
Обратная вода из системы отопления смешивается с высокотемпературной водой из наружного подающего теплопровода при помощи смесительного насоса или водоструйного элеватора. При использовании смесительного насоса возможно не только местное качественно-количественное регулирование параметров воды, но и сохранение циркуляции воды в системе отопления при аварийном прекращении подачи ее из наружных теплопроводов.
Теплоноситель в системе насосного водяного отопления может нагреваться в местной водогрейной котельной (местное теплоснабжение) или высокотемпературной водой поступающей из TЭЦ, или центральной тепловой станции (централизованное теплоснабжение). В зависимости от источника теплоснабжения, параметров теплоносителей в тепловой сети и в системе отопления изменяется оборудование теплового пункта.
ПРИСОЕДИНЕНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ К НАРУЖНЫМ ТЕПЛОВЫМ СЕТЯМ
ЛЕКЦИЯ 12
В регуляторе косвенного действия обычно используется электрическая энергия для нагревания термобаллона уменьшенного объема, который, в свою очередь, связан со штоком регулирующего клапана. Для индивидуального ручного регулирования теплопередачи приборов служат краны и вентили и воздушные клапаны в кожухе конвекторов.
Для индивидуального автоматического регулирования применяют регулятор температуры прямого и косвенного действия. Принцип работы регулятора прямого действия основан на изменении объема среды при давлении или понижении ее температуры. Изменение объема среды термоактивного материала (например, резины) непосредственно вызывает перемещение клапана регулятора в потоке основного теплоносителя.
Эксплуатационное регулирование теплопередачи приборов может быть автоматизировано. Местное автоматическое регулирование в тепловом пункте проводят, ориентируясь на изменение температуры наружного воздуха. Индивидуальные автоматическое регулирование теплопередачи прибора происходит при отклонении температуры воздуха в помещении.
Принципиальная схема системы насосного водяного отопления при местном теплоснабжении от водогрейной котельной, находящейся в отапливаемом здании или близ него, показана на рис. 12.I, а.
Рис. 12.1 Принципиальные схемы системы насосного водяного отопления при местном теплоснабжении (а) и централизованном (б,в,г)
1-циркуляционный насос; 2- котел; 3-подача топлива; 4- расширительный бак. 5 - отопительные приборы; 6-водопровод; 7 - теплообменник? 8- подпиточны насос: 9, 1О-наружные обратный и подающий теплопроводы 11 - смесительная установка
Вода подогревается в котельной до температуры ТI(tг). Горячая вода распределяется по отопительным приборам. Движение воды создается циркуляционным насосом, включенным в общую обратную магистраль, куда собирается охлажденная до температуры Т2 (to) вода приборов. К обратной магистрали присоединен расширительный бак. Первоначальное заполнение и пополнение системы при утечке (подпитку производят холодной водой из водопровода через обратный клапан, исключающий вытекание воды из системы при понижении давления в водопроводной сети.
При централизованном теплоснабжении применяют три основные схемы присоединения системы насосного водяного отопления к наружным теплопроводам (рис. 12.1, б-г).
Независимая схема присоединения системы насосного водяного отопления к наружным теплопроводам (рис.12.1, б) близка по своим элементам к схеме при местном теплоснабжении. Заполнение и подпитку системы осуществляют деаэрированной водой из наружной тепловой сети. При этом используют давление в ней или применяют подпиточный насос, если этого давления недостаточно. В водо-водяном теплообменнике первичная высокотемпературная вода (температура TII(t1) из наружного подающего теплопровода подогревает вторичную - местную воду и, охлаждаясь, до Т2 (t2), удаляется в наружный обратный теплопровод.
Независимую схему применяют для получения обособленного тепло-гидравлического режима в системе отопления, в которую по каким-либо причинам недопустима непосредственная подача высокотемпературной води. Преимуществом независимой схемы, кроме обеспечения тепло-гидравлического режима, индивидуального для каждого здания, является возможность сохранения циркуляции с использованием теплосодержания воды в течение некоторого времени, обычно достаточного для устранения аварийного повреждения наружных теплопроводов. Система отопления по независимой схеме служит дольше, чем система с местной котельной, вследствие уменьшения коррозионной активности воды.
Зависимая схема со смешением воды для присоединения системы отопления к наружным теплопроводам (рис.12.1) в) проще по конструкции и в обслуживании. Стоимость ее ниже по стоимости независимой схемы благодаря исключению таких элементов, как теплообменник, расширительный бак и подпиточный насос, Функции которых выполняются централизованно на тепловой станции. Эту схему присоединения выбирают, когда в системе требуется температура воды TI
Зависимая прямоточная схема присоединения системы водяного отопления к наружный теплопроводам наиболее проста по конструкции и в обслуживании: в системе отсутствуют такие элементы, как теплообменник или смесительная установка, циркуляционный и подпиточный насосы, расширительный бак (рис.12.1,г). Прямоточное присоединение применяют, когда в системе допускается подача высокотемпературной воды (TI=TII) и значительное гидростатическое давление, или при подаче воды, имеющей температуру ниже ЮО°С. Система отопления отличается пониженной стоимостью и уменьшенным расходом металла.
Недостатками прямоточного присоединения является невозможность местного качественного регулирования и зависимость теплового режима системы отопления (и помещений) от обезличенной температуры воды в наружном подающем теплопроводе. Высота зданий, в которых можно использовать высокотемпературную воду, ограничена вследствие необходимости сохранять в системе гидростатическое давление, достаточно высокое для предотвращения вскипания воды.
При централизованном теплоснабжении с применением независимого и зависимого присоединения в системе отопления обеспечивается циркуляция деаэрированной воды (воздух удаляется на тепловой станции). Это не только упрощает сбор и удаление воздуха из системы (тактически удаление воздуха проводят только в пусковой период после монтажа и ремонта), но и увеличивает срок ее службы.
Высотные здания обычно зонируются - делятся на части - зоны определенной высоты, между которыми помещаются технические этажи. В системах водяного отопления высота зоны определяется допустимым давлением воды (рабочим давлением) в наиболее низко расположенных приборах и возможностью размещения оборудования и коммуникаций на технических этажах.
1.
2.
3.
4.
5.
Квартира в многоэтажном доме – это городская альтернатива частным домам, и в квартирах проживает очень большое количество людей. Популярность городских квартир не является странной, ведь в них есть все, что требуется человеку для комфортного проживания: отопление, канализация и горячее водоснабжение. И если два последних пункта не нуждаются в особом представлении, то схема отопления многоэтажного дома требует детального рассмотрения. С точки зрения конструктивных особенностей, централизованная имеет ряд отличий от автономных конструкций, что позволяет ей обеспечить дом тепловой энергией в холодную пору года.
Особенности отопительной системы многоквартирных домов
При оборудовании отопления в многоэтажных домах необходимо в обязательном порядке соблюдать требования, устанавливаемые нормативной документацией, к которой относятся СниП и ГОСТ. В этих документах указано, что отопительная конструкция должна обеспечивать в квартирах постоянную температуру в пределах 20-22 градусов, а влажность должна варьироваться от 30 до 45 процентов.Несмотря на наличие норм, многие дома, особенно из числа старых, не соответствуют данным показателям. Если это так, то в первую очередь нужно заняться установкой теплоизоляции и поменять отопительные приборы, а уже потом обращаться в теплоснабжающую компанию. Отопление трехэтажного дома, схема которого изображена на фото, можно приводит в качестве примера хорошей отопительной схемы.
Чтобы достичь необходимых параметров, используется сложная конструкция, требующая качественного оборудования. При создании проекта отопительной системы многоквартирного дома специалисты используют все свои знания, чтобы достичь равномерного распределения тепла на всех участках теплотрассы и создать сопоставимое давление на каждом ярусе здания. Одним из неотъемлемых элементов работы такой конструкции является работа на перегретом теплоносителе, что предусматривает схема отопления трехэтажного дома или других высоток.
Как это работает? Вода поступает прямо с ТЭЦ и разогрета до 130-150 градусов. Кроме того, давление увеличено до 6-10 атмосфер, поэтому образование пара невозможно – высокое давление будет прогонять воду по всем этажам дома без потерь. Температура жидкости в обратном трубопроводе в таком случае может достигать 60-70 градусов. Конечно, в разное время года температурный режим может меняться, поскольку он напрямую завязан на температуру окружающей среды.
Назначение и принцип действия элеваторного узла
Выше было сказано, что вода в отопительной системе многоэтажного здания разогревается до 130 градусов. Но такая температура не нужна потребителям, и нагревать батареи до такого значения абсолютно бессмысленно, независимо от этажности: система отопления девятиэтажного дома в данном случае не будет отличаться от любой другой. Объясняется все довольно просто: подача отопления в многоэтажных домах завершается устройством, переходящим в обратный контур, которое называется элеваторным узлом. В чем смысл этого узла, и какие функции на него возложены?Разогретый до высокой температуры теплоноситель попадает в , который по принципу своего действия похож на инжектор-дозатор. Именно после этого процесса жидкость осуществляет теплообмен. Выходя через элеваторное сопло, теплоноситель под высоким давлением выходит через обратную магистраль.
Кроме того, через этот же канал жидкость поступает на рециркуляцию в отопительную систему. Все эти процессы в совокупности позволяют смешивать теплоноситель, подводя его к оптимальной температуре, которой достаточно для обогрева всех квартир. Использование элеваторного узла в схеме позволяет обеспечить наиболее качественное отопление в высотных домах, независимо от этажности.
Конструктивные особенности схемы отопления
В цепи отопления за элеваторным узлом находятся разные задвижки. Их роль нельзя недооценивать, поскольку они дают возможность регулировать отопление в отдельных подъездах или в целом доме. Чаще всего регулировка задвижек осуществляется вручную сотрудниками теплоснабжающей компании, если возникает такая необходимость.
В современных зданиях нередко используются дополнительные элементы, вроде коллекторов, тепловых и другого оборудования. В последние годы почти каждая система отопления высотных зданий оснащается автоматикой, чтобы минимизировать вмешательство человека в работу конструкции (прочитайте: " "). Все описанные детали позволяют добиться лучшей производительности, повышают КПД и дают возможность более равномерно распределять тепловую энергию по всем квартирам.
Разводка трубопровода в многоэтажном доме
Как правило, в многоэтажных домах используется однотрубная схема разводки с верхним или нижним розливом. Расположение прямой и обратной трубы может варьироваться в зависимости от множества факторов, включая даже регион, где расположено здание. Например, схема отопления в пятиэтажном доме будет конструктивно отличаться от отопления в трехэтажных зданиях.При проектировании отопительной системы учитываются все эти факторы, и создается наиболее удачная схема, позволяющая довести все параметры до максимума. Проект может предполагать различные варианты розлива теплоносителя: снизу вверх или наоборот. В отдельных домах устанавливаются универсальные стояки, которые обеспечивают поочередность движения теплоносителя.
Типы радиаторов для обогрева многоквартирных домов
В многоэтажных домах нет единого правила, позволяющего использовать конкретный вид радиатора, поэтому выбор особо не ограничивается. Схема отопления многоэтажного дома довольно универсальна и имеет хороший баланс между температурой и давлением.К основным моделям радиаторов, используемых в квартирах, можно отнести следующие устройства:
- Чугунные батареи . Нередко используются даже в самых современных зданиях. Дешево стоят и очень легко монтируются: как правило, установкой данного типа радиаторов владельцы квартир занимаются самостоятельно.
- Стальные отопители . Этот вариант является логичным продолжением разработок новых отопительных приборов. Будучи более современными, стальные панели отопления демонстрируют хорошие эстетические качества, довольно надежны и практичны. Очень хорошо сочетаются с регулирующими элементами отопительной системы. Специалисты сходятся во мнении, что именно стальные батареи можно назвать оптимальными при использовании в квартирах.
- Алюминиевые и биметаллические батареи . Изделия, изготовленные из алюминия, очень ценятся владельцами частных домов и квартир. Алюминиевые батареи имеют самые лучшие показатели, если сравнивать с предыдущими вариантами: отличные внешние данные, небольшой вес и компактность отлично сочетаются с высокими эксплуатационными характеристиками. Единственный минус этих устройств, который нередко отпугивает покупателей – высокая стоимость. Тем не менее, специалисты не рекомендуют экономить на отоплении и считают, что такое вложение окупится довольно быстро.
Выполнять ремонтные работы в отопительной системе многоквартирного дома самостоятельно также не рекомендуется, особенно в том случае, если это отопление в стенах панельного дома: практика показывает, что жильцы домов, не имея соответствующих знаний, способны выбросить важный элемент системы, посчитав его ненужным.
Централизованные системы отопления демонстрируют хорошие качества, но их нужно постоянно поддерживать в рабочем состоянии, а для этого нужно следить за многими показателями, включая теплоизоляцию, износ оборудования и регулярной замены отработавших свое элементов.
Особенностью проектирования систем тепло- и водоснабжения является то, что все насосное и теплообменное оборудование рассматриваемых высотных жилых зданий расположено на уровне земли или минус первого этажа. Это обусловлено опасностью размещения трубопроводов перегретой воды на жилых этажах, неуверенностью в достаточности защиты от шума и вибрации смежных жилых помещений при работе насосного оборудования и стремлением сохранения дефицитной площади для размещения большего количества квартир.
Такое решение возможно благодаря применению высоконапорных трубопроводов, теплообменников, насосов, запорного и регулирующего оборудования, выдерживающих рабочее давление до 25 атм. Поэтому в обвязке теплообменников со стороны местной воды используют дисковые затворы с воротниковыми фланцами, насосы с U-образным элементом, регуляторы давления «до себя» прямого действия, устанавливаемые на подпиточном трубопроводе, электромагнитные клапаны, рассчитанные на давление 25 атм. в станции заполнения систем отопления.
При высоте зданий выше 220 м в связи с возникновением сверхвысокого гидростатического давления рекомендуется применять каскадную схему подключения зональных теплообменников отопления и горячего водоснабжения, пример такого решения приводится в книге.
Другой особенностью теплоснабжения реализованных высотных жилых зданий является то, что во всех случаях источник теплоснабжения – это городские тепловые сети. Подключение к ним производится через ЦТП, который занимает довольно большую площадь, например, в комплексе «Воробьевы Горы» он занимает 1 200 м 2 с высотой помещения 6 м (расчетная мощность 34 МВт).
ЦТП включает теплообменники с циркуляционными насосами систем отопления разных зон, систем тепло-снабжения калориферов вентиляции и кондиционирования воздуха, систем горячего водоснабжения, насосные станции заполнения систем отопления и системы поддержания давления с расширительными баками и оборудованием авторегулирования, аварийные электрические накопительные водонагреватели горячего водоснабжения. Оборудование и трубопроводы располагаются по вертикали, с тем чтобы в процессе эксплуатации они были легко доступны. Через все ЦТП проходит центральный проезд шириной не менее 1,7 м для возможности перемещения специальных погрузчиков, позволяющих вывезти тяжелое оборудование при его замене.
2017-03-15В последнее время в проектах отопления общественных зданий начали предусматривать горизонтальные системы водяного отопления с разводкой поэтажных магистралей над плинтусом или в конструкции пола, с параллельной (двухтрубной) или последовательной (однотрубной) подачей воды к прибору. Причём в помещениях большой площади, имеющих на одном фасаде несколько окон, в качестве отопительных приборов устанавливают радиаторы, присоединяемые к магистрали по схеме «сверху-вниз» и «снизувверх». На рис. 1, 2 и 3 представлены возможные схемы горизонтальных систем отопления с применением запорно-регулирующей и термостатической арматуры «ГЕРЦ» .
Такие системы имеют ряд серьёзных недостатков. Во-первых, число радиаторов соответствует числу окон, что приводит к удорожанию системы отопления, так как каждый радиатор должен быть снабжён воздухоотводчиком (например, краном Маевского) для удаления воздуха и дорогостоящей запорно-регулирующей и термостатической арматурой.
Во-вторых, при скорости воды в коллекторе радиатора меньше 0,20-0,25 м/с неизбежно скопление воздуха в радиаторе, особенно в начале отопительного сезона, что вызывает необходимость систематического удаления воздуха из радиатора. Скорость воды больше указанной может быть при тепловой нагрузке радиатора не менее 9 кВт.
В-третьих, длина радиатора в ряде случаев меньше 50-75 % ширины оконного проёма, что не отвечает требованиям СП 60.13330.2013 . В-четвертых, монтаж системы с плинтусной прокладкой магистралей и тем более с прокладкой их в полу в теплоизоляции сложнее.
Кроме того, при последовательной, однотрубной подаче воды к радиатору число секций разборного радиатора или тип неразборного радиатора под окнами должны быть разными. Это, собственно, дополнительно усложняет подбор отопительного прибора.
К преимуществу горизонтальных систем водяного отопления с прокладкой магистралей в теплоизоляции в конструкции пола можно отнести лишь снижение попутных тепловых потерь в магистрали, позволяющее осуществлять подачу воды к приборам с приблизительно одинаковой температурой. Теплоотдача одного погонного метра изолированной трубы, например, ∅ 20 мм при разности средней температуры воды в отопительном приборе и температуры воздуха в помещении, равной 60 °C, составляет не более 20 Вт, то есть почти в четыре раза меньше теплоотдачи неизолированной, открыто проложенной трубы в горизонтальном положении .
С целью сокращения стоимости систем отопления в помещениях с числом окон двумя и более на одном фасаде предлагается в качестве отопительных приборов устанавливать конвекторы, присоединяемые по воде последовательно, как это показано на рис. 4.
Во-первых, в этом случае запорно-регулирующую и термостатическую арматору достаточно устанавливать только в единственном числе. Во-вторых, требуется меньше труб, необходимых для соединения конвекторов. К тому же длина конвекторов малой высоты больше длины радиаторов строительной высоты 500 мм одинаковой тепловой мощности.
При расчётной температуре воды в системе отопления 95-70 °C и скорости воды 0,4 м/с количество теплоты, проходящей через трубу ∅ 20 мм, составит около 15,4 кВт, при скорости 0,2 м/с — 7,7 кВт.
При этом потери давления на трение составят около 145 и 39 Па на один погонный метр, соответственно.
- Журнал СОК №10/2019. Программа лояльности NAVIEN PRO
- Журнал СОК №11/2019. Viessmann вывела на рынок энергоэффективный электрический котёл Vitotron
- Журнал СОК №11/2019. Электрические кабельные тёплые полы: современные решения и рыночные тенденции
- Настольная книга проектировщика. - Вена: «Герц Арматурен ГмбХ», 2008.
- СП 60.13330.2013. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха.
- Внутренние санитарно-технические устройства: Справ. проект-ка. Ч. 1. Отопление / В.Н. Богословский, Б.А. Крупнов, А.Н. Сканави и др. - М.: Стройиздат, 1990.
- Крупнов Б.А., Крупнов Д.Б. Отопительные приборы, производимые в России и ближнем зарубежье: Науч.-поп. изд. Изд. 4-е, доп. и испр. - М.: Изд-во «АСВ», 2015.