Системы отопления высотных зданий. Теплоснабжение высотных зданий Отопление многоэтажных зданий

Описание:

Рассматриваемые в книге здания можно отнести к категории высотных зданий. Надеемся, что в будущем появится книга об отечественном опыте проектирования инженерного оборудования сверхвысоких зданий, образно называемых небоскребами.

Тепловодоснабжение и отопление высотных жилых зданий

К выходу в свет книги

В. И. Ливчак , вице-президент НП «АВОК», начальник отдела энергоэффективности строительства Мосгосэкспертизы

В Москве спустя полвека после сооружения семи «сталинских» высоток возобновилось строительство высотных зданий. Ныне построены здания выше 40 этажей: в 2003 году – «Эдельвейс» на Давыдковской ул., вл. 3 (высота 176 м, 43 этажа), «Алые Паруса» корпус 4 (179 м, 48 этажей) на Авиационной ул., вл. 77–79; в 2004 году – «Воробьевы Горы» (188 м, 49 этажей) на Мосфильмовской ул., вл. 4–6, «Триумф Палас» – самое высокое жилое здание в Европе (225 м, 59 этажей, со шпилем – 264 м), Чапаевский пер., вл. 2.

Намечаются к строительству не-сколько десятков зданий высотой 30–50 этажей по городской инвестиционной программе «Новое кольцо Москвы». В деловом центре «Москва-Сити» строится ряд небоскребов высотой более 300 м, и апофеозом всего предполагается сооружение башни «Россия» высотой 600 м по проекту английского архитектора Нормана Фостера, к проектированию которой приступили в 2006 году.

Проект жилого дома «Эдельвейс» выполнен ЦНИИЭПжилища, инженерная часть остальных перечисленных высотных жилых зданий, построенных компанией «ДОН-строй», явилась плодом творчества проектно-производственной фирмы «Александр Колубков» под руководством А. Н. Колубкова и носящей его имя. Интересно и то, что «ДОН-строй» сам и эксплуатирует сооружаемые им дома, а потому примененные решения подтверждены практикой их работы.

Опыт, накопленный при проектировании этих зданий и их эксплуатации, был положен в основу книги «Инженерное оборудование высотных зданий», изданной «АВОК-ПРЕСС» в 2007 году под общей редакцией проф. МАрхИ М. М. Бродач.

На наш взгляд, все здания по высоте можно разделить на 5 категорий:

До пяти этажей, где не требуется установка лифтов – малоэтажные здания;

До 75 м (25 этажей), в пределах которых не требуется зонирование по вертикали на пожарные отсеки – многоэтажные здания;

76–150 м – здания повышенной этажности;

151–300 м – высотные здания;

Свыше 300 м – сверхвысокие здания.

Градация кратная 150 м обусловлена изменением расчетной температуры наружного воздуха для проектирования отопления и вентиляции – через каждые 150 м она понижается на 1 °С.

Особенности проектирования зданий выше 75 м связаны с тем, что их по вертикали необходимо делить на герметичные пожарные отсеки (зоны), границами которых являются ограждающие конструкции, обеспечивающие требуемые пределы огнестойкости для локализации возможного пожара и нераспространения его на смежные отсеки. Высота зон должна составлять 50–75 м, причем необязательно разделять вертикальные пожарные отсеки техническими этажами, как это принято в теплых странах, где технические этажи не имеют стен и используются для сбора людей при пожаре и последующей их эвакуации. В странах с суровым климатом необходимость технических этажей обусловлена требованиями размещения инженерного оборудования. При установке его в подвальной части только часть этажа, расположенного на границе пожарных отсеков, может быть использована для размещения вентиляторов противодымной защиты, остальная – под рабочие помещения. При каскадной схеме подключения теплообменников, как правило, они вместе с насосными группами размещаются на технических этажах, где им требуется больше места, и занимают этаж полностью, а в сверхвысоких зданиях иногда и два этажа.

Ниже будет дан анализ проектных решений по тепловодоснабжению и отоплению перечисленных жилых зданий. И это только часть тематики, которой посвящена рассматриваемая книга, за рамками данной статьи остается анализ передовых решений, реализованных в ряде зарубежных высотных зданий, и особенностей влияния наружного климата, опыт проектирования систем вентиляции и кондиционирования воздуха жилых и общественных зданий, систем пожаробезопасности, водоотведения и мусороудаления, автоматизации и диспетчеризации, также приведенных в книге «Инженерное оборудование высотных зданий».

Теплоснабжение

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.

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 (рис. 1).

Рисунок 1.

Такое решение обусловлено еще и тем, что высотные комплексы, как правило, являются многофункциональными по назначению с развитой стилобатной и подземной частью, на которой могут находиться несколько зданий. Поэтому в комплексе «Воробьевы Горы», который включает 3 высотных жилых здания в 43–48 этажей и 4 здания высотой 17–25 этажей, объединенных пятиуровневой стилобатной частью, от этого единого ЦТП отходят технические коллекторы с многочисленными трубопроводами, и для их сокращения в технической зоне высотных корпусов расположили повысительные насосные станции водоснабжения, которые осуществляют подкачку холодной и горячей воды в каждую зону высотных корпусов.

Возможно и иное решение – ЦТП служит для ввода городских тепловых сетей на объект, размещения регулятора перепада давлений «после себя», узла учета тепловой энергии и, при необходимости, установки когенерации и может быть совмещен с одним из индивидуальных локальных тепловых пунктов (ИТП), служащих для присоединения местных систем теплопотребления, близких по расположению к данному тепловому пункту. Из этого ЦТП перегретая вода по двум трубам, а не по нескольким от гребенки, как в предыдущем случае, подается в локальные ИТП, расположенные в других частях комплекса, в том числе и на верхних этажах, по принципу приближенности к тепловой нагрузке. При таком решении нет необходимости присоединения системы внутреннего теплоснабжения калориферов приточных систем по независимой схеме через теплообменник. Калорифер сам является теплообменником и подключается к трубопроводам перегретой воды напрямую с насосным подмешиванием для повышения качества регулирования нагрузки и повышения надежности защиты калориферов от замерзания.

Одним из решений по резервированию централизованного тепло- и электроснабжения высотных зданий может быть устройство автономных мини-ТЭЦ на базе газотурбинной (ГТУ) или газопоршневой (ГПУ) установок, одновременно вырабатывающих оба вида энергии. Современные средства защиты от шума и вибрации позволяют размещать их непосредственно в здании, в том числе и на верхних этажах. Как правило, мощность этих установок не превышает 30–40 % максимальной потребной мощности объекта и в штатном режиме эти установки работают, дополняя централизованные системы энерго-снабжения. При большей мощности когенерационных установок возникают проблемы передачи избытков того или иного энергоносителя в сеть.

В книге приводится алгоритм расчета и подбора мини-ТЭЦ при энергоснабжении объекта в автономном режиме и анализ оптимизации выбора мини-ТЭЦ на примере конкретного проекта. При дефиците только тепловой энергии для рассматриваемого объекта в качестве источника тепло-снабжения может быть принят автономный источник теплоснабжения (АИТ) в виде котельной с водогрейными котлами. Могут использоваться пристроенные, расположенные на крыше или выступающих частях здания либо отдельно стоящие котельные, проектируемые согласно СП 41–104–2000. Возможность и место размещения АИТ следует увязывать со всем комплексом его воздействия на окружающую среду, в том числе и на жилое высотное здание.

Отопление

Системы водяного отопления высотных зданий зонируются по высоте и, как уже было сказано, если пожарные отсеки разделяются техническими этажами, то зонирование систем отопления, как правило, совпадает с пожарными отсекам, т. к. технические этажи удобны для прокладки разводящих трубопроводов. При отсутствии технических этажей зонирование систем отопления может не совпадать с разделением здания на пожарные отсеки. Органами пожарного надзора допускается пересечение границ пожарных отсеков трубопроводами водонаполненных систем, и высота зоны определяется значением допустимого гидростатического давления для нижних отопительных приборов и их обвязки.

Первоначально проектирование зональных систем отопления проводилось, как для обычных многоэтажных зданий. Применялись, как правило, двухтрубные системы отопления с вертикальными стояками и нижней разводкой подающей и обратной магистралей, проходящих по техническому этажу, что позволяло включать систему отопления, не дожидаясь возведения всех этажей зоны. Такие системы отопления были реализованы в жилых комплексах «Алые Паруса», «Воробьевы Горы», «Триумф Палас». Каждый стояк оборудуется автоматическими балансировочными клапанами для обеспечения автоматического распределения теплоносителя по стоякам, а каждый отопительный прибор – автоматическим терморегулятором с повышенным гидравлическим сопротивлением для предоставления жильцу возможности установления нужной ему температуры воздуха в помещении и сведения к минимуму влияния гравитационной составляющей циркуляционного напора и включения/выключения термостатов на других отопительных приборах, подключенных к данному стояку.

Далее, во избежание разбалансировки системы отопления, связанной с несанкционированным изъятием термостатов в отдельных квартирах, что неоднократно имело место на практике, было предложено переходить на систему отопления с верхней разводкой подающей магистрали с попутным движением теплоносителя по стоякам. Это выравнивает потери давления циркуляционных колец через отопительные приборы независимо от того, на каком этаже они расположены, повышает гидравлическую устойчивость системы, гарантирует удаление воздуха из системы и облегчает настройку терморегуляторов.

Однако впоследствии, в результате анализа различных решений, проектировщики пришли к выводу, что наилучшей системой отопления, особенно для зданий без технических этажей, являются системы с поквартирной горизонтальной разводкой, подключаемые к вертикальным стоякам, проходящим, как правило, по лестничной клетке, и выполненным по двухтрубной схеме с нижней разводкой магистралей. Такая система запроектирована в венчающей части (9 этажей третьей зоны) высотного комплекса «Триумф Палас» и в строящемся 50-этажном доме без промежуточных технических этажей на ул. Пырьева, д. 2.

Поквартирные системы отопления оборудуются узлом с запорной, регулирующей с помощью балансировочных клапанов и спускной арматурой, фильтрами и прибором учета тепловой энергии. Этот узел должен располагаться вне квартиры на лестничной клетке для беспрепятственного доступа службы эксплуатации. В квартирах более 100 м 2 подключение производится не петлей, периметрально проложенной по квартире (поскольку при увеличении нагрузки возрастает диаметр трубопровода, а вследствие этого усложняется монтаж и повышается стоимость из-за применения дорогих фитингов большого размера), а через промежуточный квартирный распределительный шкаф, в котором устанавливается гребенка, и от нее теплоноситель по лучевой схеме трубопроводами меньшего диаметра направляется к отопительным приборам по двухтрубной схеме.

Трубопроводы применяют из термостойких полимерных материалов, как правило, из сшитого полиэтилена РЕХ (обоснование его использования приводится в книге), прокладка выполняется в подготовке пола. Расчетные параметры теплоносителя, исходя из технических условий на такие трубопроводы, 90–70 (65) °С из опасения, что дальнейшее понижение температуры приводит к значительному росту поверхности нагрева отопительных приборов, что не приветствуется инвесторами из-за роста стоимости системы. Опыт применения металлопластиковых труб в системе отопления комплекса «Триумф Палас» был признан неудачным. В процессе эксплуатации в результате старения разрушается клеевой слой и внутренний слой трубы «схлопывается», вследствие чего сужается проходное сечение и система отопления перестает нормально работать.

Авторы книги считают, что при поквартирной разводке оптимальным решением является применение автоматических балансировочных клапанов ASV-P (PV) на обратном трубопроводе и запорно-измерительных клапанов ASV-М (ASV-1) на подающем. Использование этой пары клапанов дает возможность не только компенсировать влияние гравитационной составляющей, но и ограничивать расход на каждую квартиру в соответствии с параметрами. Клапаны, как правило, подбираются по диаметру трубопроводов и настраиваются на поддержание перепада давлений на уровне 10 кПа. Такая величина настройки клапанов выбирается исходя из значения требуемых потерь давления на радиаторных терморегуляторах для обеспечения их оптимальной работы. Ограничение расхода на квартиру задается настройкой на клапанах ASV-1, причем учитывается, что в этом случае потери давления на данных клапанах необходимо включить в перепад давлений, поддерживаемый регулятором ASV-РV.

Применение поквартирных горизонтальных систем отопления по сравнению с системой c вертикальными стояками приводит к уменьшению протяженности магистральных трубопроводов (они подходят только к лестничному стояку, а не к самому удаленному стояку в угловой комнате), снижению потерь теплоты трубопроводами, упрощению поэтажного ввода здания в эксплуатацию и повышению гидравлической устойчивости системы. Стоимость устройства поквартирной системы ненамного отличается от стандартных с вертикальными стояками, однако срок службы выше за счет применения труб из термостойких полимерных материалов.

В поквартирных системах отопления значительно проще и с абсолютной наглядностью для жильцов можно осуществить учет тепловой энергии. Надо согласиться с мнением авторов, что хотя установка теплосчетчиков не относится к энергосберегающим мероприятиям, однако, оплата за фактически потребленную тепловую энергию является мощным стимулом, заставляющим жителей бережно относиться к ее расходованию. Естественно, достигается это, в первую очередь, обязательным применением термостатов на отопительных приборах. Опыт их эксплуатации показал, что во избежание влияния на тепловой режим смежных квартир в алгоритм управления термостатом должно быть введено ограничение снижения температуры в обслуживаемой ими комнаты не ниже 15–16 °С, а отопительные приборы следует подбирать с запасом мощности не менее 15 %.

Водоснабжение

Для повышения надежности водо-снабжения в зданиях до 250 м преду-сматривают не менее двух вводов от независимых водопитателей (отдельных линий наружной кольцевой водопроводной сети), при большей высоте каждый ввод прокладывается в две линии, каждая из которых должна быть рассчитана на пропуск не менее 50 % расчетного расхода.

С целью повышения надежности и обеспечения бесперебойности в работе горячего водоснабжения во всех высотных жилых домах предусматривают дополнительно к скоростным водоводяным водонагревателям установку емкостных электроводонагревателей, включающихся во время отключения теплосети на плановые профилактические работы или аварии. Объем этих резервных водонагревателей подбирается из расчета полуторачасового пикового расхода горячей воды. Мощность нагревательного элемента назначается таким образом, чтобы время нагрева данного объема воды составляло 8 часов – это промежуток между пиковыми утренним и вечерним водозаборами.

Как правило, резервных электроводонагревателей много (есть объекты, где их количество достигает 13 шт.), и для стабильности их работы следует включение водонагревателей осуществлять по схеме с попутным движением воды. Если по подключении горячей воды водонагреватель стоит первым, по подводу нагреваемой воды он должен быть последним. Рабочее давление электроводонагревателей не превышает 7 атм. Этим обуславливается высота зоны систем водоснабжения. Поэтому и необязательно, чтобы количество зон в системах водоснабжения совпадало с отоплением. Так, в 50-этажном жилом доме по ул. Пырьева предусматривается по вертикали 3 зоны для системы отопления и 4 – для горячего и холодного водоснабжения (рис. 2). У последних систем количество зон совпадает для возможности осуществления резервирования между ними.

Рисунок 2 ()

Зонирование инженерных систем

Другой особенностью системы горячего водоснабжения перечисленных высотных зданий является то, что независимо от числа зон устанавливается единый теплообменник на всю систему, и затем отдельными повысительными насосными станциями горячая вода закачивается в соответствующую зону. Также и по холодной воде рядом находятся свои повысительные насосные станции на каждую зону, что повышает надежность системы водо-снабжения, позволяя в нештатных ситуациях осуществлять водоснабжение по трубопроводам горячей воды.

Подключение циркуляционных трубопроводов разных зон к общей гребенке происходит через узел, включающий в себя, кроме запорной арматуры и обратного клапана, регулятор давления «после себя» и регулятор расхода. Такая схема была принята после множества проб и ошибок. Сначала устанавливались регулирующие клапаны с электрическим управлением. В процессе эксплуатации выяснилось, что их скорости срабатывания не хватает для нормальной работы. Требовалось найти оборудование, способное более оперативно а реагировать на изменение давления в циркуляционном трубопроводе. В результате были выбраны регуляторы давления прямого действия. Первоначально их поставили без регуляторов расхода, но поскольку циркуляционные насосы способствуют завоздушиванию, данные регуляторы давления начали работать как дроссели с недопустимыми шумами. Для устранения этого дефекта систему пытались отрегулировать более тщательно, но затем поставили регуляторы расхода, после чего описанный эффект исчез.

Чтобы изменение давления в городском водопроводе не влияло на стабильность поддержания давления насосными станциями, на вводе водопровода установлен регулятор давления «после себя». Если до установки этого регулятора разброс давлений составил 0,6–0,9 атм., то после установки он стабилизировался на уровне 0,2–0,4 атм. На вводе горячего водо-снабжения (после теплообменников, перед насосной станцией каждой зоны) также установлены свои регуляторы давления «после себя», благодаря которым исключаются ложные срабатывания обратных клапанов и включение резервных насосов без особой на то необходимости.

Система водоснабжения, как правило, организуется с горизонтальной поквартирной разводкой. Такое решение успешно реализовано в высотных жилых комплексах «Воробьевы Горы», «Триумф Палас» и на ул. Пырьева. В этом случае стояки системы водо-снабжения проложены в лестнично-лифтовом холле, откуда обеспечивается ввод в квартиру трубопроводов горячей и холодной воды. Система оснащена счетчиками холодной и горячей воды, которые вместе с фильтрами и регуляторами давления установлены в распределительных шкафах в лестнично-лифтовом холле. Во избежание перетока воды (из холодной магистрали в горячую и наоборот), возникающего в результате неправильной эксплуатации сантехнического оборудования, на вводах в квартиры на подающих трубопроводах холодной и горячей воды устанавливаются обратные клапаны.

Разводка трубопроводов от стояков до квартир и в квартирах выполняется из труб сшитого полиэтилена (РЕХ-труб). В квартирах целесообразно применять коллекторную разводку, когда к каждому водоразборному прибору вода подается от коллектора по отдельной трубе, это сводит к минимуму влияние соседних приборов друг на друга (при включении одного смесителя меняется температура излива на другом). Стояки прокладываются из стальных труб, и так же, как в системе отопления, стояки горячего водоснабжения оборудуются компенсаторами и неподвижными опорами. Расчетная циркуляция в объем 40 % от расчетного водоразбора выставляется при помощи регулирующей и балансировочной арматуры.

При горизонтальной разводке системы горячего водоснабжения можно отказаться от установки полотенцесушителей. Опыт эксплуатации показал, что даже в зданиях, оборудованных полотенцесушителями, до 70 % владельцев квартир не пользуются ими. Они либо оставляют ванную комнату вообще без полотенцесушителей, либо пользуются электрическими полотенцесушителями. Использование электрических полотенцесушителей, с точки зрения владельца квартиры, более удобно, поскольку он включается только по мере необходимости.

Таковы решения систем тепловодоснабжения и отопления самых высоких жилых зданий, построенных к настоящему времени в Москве. Они понятны, логичны и принципиально не отличаются от решений, применяемых при проектировании обычных многоэтажных зданий высотой менее 75 м, за исключением разделения систем отопления и водоснабжения на зоны. Но внутри каждой зоны сохраняются стандартные подходы выполнения этих систем. Обращается большее внимание к установкам заполнения систем отопления и поддержания давления в них и на каждом этаже систем водоснабжения, а также в циркуляционных линиях от разных зон перед подключением их к общей гребенке, автоматическому регулированию подачи тепла и распределению теплоносителя для реализации комфортного и экономичного режимов, резервированию работы оборудования для обеспечения бесперебойного снабжения потребителей теплом и водой.

Отличительной особенностью является применение для целей бесперебойного снабжения горячей водой аварийных емкостных электроводонагревателей на полуторачасовой запас воды. Но представляется, что их возможности используются не в полной мере. Помимо включения их при аварии или планово-предупредительном ремонте тепловых сетей, они могли бы быть обвязаны таким образом, чтобы их емкость использовалась для снятия пиковых тепловых нагрузок на систему теплоснабжения.

Эта остроумная схема, предложенная прародителем техники горячего водоснабжения А. В. Хлудовым, включает водонагреватель, бак-аккумулятор и насос, выполняющий функцию зарядки бака горячей водой (рис. 3). При заряженном аккумуляторе холодная вода параллельными потоками поступает в водонагреватель и в бак-аккумулятор, вытесняя снизу вверх горячую воду из аккумулятора в систему потребителя. Таким образом, при большом водоразборе потребитель получает в свою систему горячую воду из водонагревателя и аккумулятора. При уменьшении водоразбора насос выдавливает избыток нагретой в водонагревателе воды в бак-аккумулятор, вытесняя тем самым из нижней части аккумулятора холодную воду в водонагреватель, т. е. происходит зарядка аккумулятора. Это позволяет выравнить нагрузку на водонагреватель и снизить его поверхность нагрева.

К недостаткам принимаемых решений следует отнести игнорирование использования энергосберегающих решений, таких как частичное замещение энергопотребности за счет применения автономных энергопроизводящих газотурбинных или газопоршневых установок, солнечных фотоэлектрических или водонагревающих элементов, тепловых насосов, использующих низкопотенциальную энергию грунта, вентиляционных выбросов. Также следует отметить недостаточное использование централизованного холодоснабжения для повышения комфорта проживания в квартирах и устранения негативного влияния на архитектуру здания бессистемно развешанных на фасаде внешних блоков сплит-систем. Высотные здания, будучи передовыми в части архитектурно-конструктивных решений, должны быть примером по реализации перспективных технологий в инженерных системах.

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский национальный технический университет

Факультет энергетического строительства

Кафедра "Теплогазоснабжение и вентиляция"

на тему: "Теплоснабжение и отопление высотных зданий"

Подготовил: студент гр. №11004414

Новикова К.В.

Проверил: Нестеров Л.В.

Минск – 2015

Введение

Если в помещении, здании температурная обстановка благоприятная, то специалистов по отоплению и вентиляции как-то и не вспоминают. Если же обстановка неблагоприятная, то в первую очередь критикуют специалистов в этой области.

Однако ответственность за поддержание заданных параметров в помещении лежит не только на специалистах по отоплению и вентиляции.

Принятие инженерных решений по обеспечению заданных параметров в помещении, объемы капитальных вложений на эти цели и последующие эксплуатационные расходы зависят от объемно-планировочных решений с учетом оценки ветрового режима и аэродинамических показателей, строительных решений, ориентации, коэффициента остекления здания, расчетных климатических показателей, в том числе качества, уровня загрязнения атмосферного воздуха по совокупности всех источников загрязнения. Многофункциональные высотные здания и комплексы представляют собой чрезвычайно сложное сооружение с точки зрения проектирования инженерных коммуникаций: систем отопления, общеобменной и противодымной вентиляции, общего и противопожарного водопровода, эвакуации, противопожарной автоматики и др. Это объясняется главным образом высотой здания и допустимым гидростатическим давлением, в частности, в водяных системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Все здания по высоте можно разделить на 5 категорий:

До пяти этажей, где не требуется установка лифтов – малоэтажные здания;

76–150 м – здания повышенной этажности;

151–300 м – высотные здания;

Свыше 300 м – сверхвысокие здания.

При установке его в подвальной части только часть этажа, расположенного на границе пожарных отсеков, может быть использована для размещения вентиляторов противодымной защиты, остальная – под рабочие помещения. При каскадной схеме подключения теплообменников, как правило, они вместе с насосными группами размещаются на технических этажах, где им требуется больше места, и занимают этаж полностью, а в сверхвысоких зданиях иногда и два этажа.

Ниже будет дан анализ проектных решений по тепловодоснабжению и отоплению перечисленных жилых зданий.

1. Теплоснабжение

Теплоснабжение внутренних систем отопления, горячего водоснабжения, вентиляции, кондиционирования высотных зданий рекомендуется предусматривать:

От сетей централизованного теплоснабжения;

от автономного источника тепла (АИТ), при условии подтверждения допустимости его воздействия на состояние окружающей среды в соответствии с действующим природоохранным законодательством и нормативно-методическими документами;

от комбинированного источника тепла (КИТ), в том числе гибридных теплонасосных систем теплоснабжения, использующих нетрадиционные возобновляемые источники энергии и вторичные энергоресурсы (грунт, вентиляционные выбросы здания и т.п.) в комбинации с тепловыми и/или электрическими сетями.

Потребители тепла высотного здания по надежности теплоснабжения делятся на две категории:

первая – системы отопления, вентиляции и кондиционирования помещений, в которых при аварии не допускаются перерывы в подаче расчетного количества тепла и снижение температуры воздуха ниже минимально допустимых по ГОСТ 30494. Перечень указанных помещений и минимально допустимые температуры воздуха в помещениях необходимо приводить в Техническом задании;

вторая – остальные потребители, для которых допускается снижение температуры в отапливаемых помещениях на период ликвидации аварии не более 54 часов, не ниже:

16С – в жилых помещениях;

12С – в общественных и административно-бытовых помещениях;

5С – в производственных помещениях.

Теплоснабжение высотного здания следует проектировать, обеспечивая бесперебойную подачу тепла при авариях (отказах) на источнике тепла или в подающих тепловых сетях в течение ремонтно-восстановительного периода от двух (основного и резервного) независимых вводов тепловых сетей. От основного ввода должна обеспечиваться подача 100 % необходимого количества тепла для высотного здания; от резервного ввода ‒ подача тепла в количестве не менее требуемого для систем отопления и вентиляции и кондиционирования потребителей первой категории, а также систем отопления второй категории для поддержания температуры в отапливаемых помещениях не ниже указанной выше. К началу рабочего цикла температура воздуха в этих помещениях должна соответствовать нормативной.

Системы внутреннего теплоснабжения следует присоединять:

при централизованном теплоснабжении ‒ по независимой схеме к тепловым сетям;

при АИТ ‒ по зависимой или независимой схеме.

Системы внутреннего теплоснабжения необходимо делить по высоте зданий на зоны (зонировать). Высоту зоны следует определять величиной допустимого гидростатического давления в нижних элементах систем теплоснабжения каждой зоны.

Давление в любой точке систем теплоснабжения каждой зоны при гидродинамическом режиме (как при расчетных расходах и температуре воды, так и при возможных отклонениях от них) должно обеспечивать заполнение систем водой, предотвращать вскипание воды и не превышать значения, допустимого по прочности для оборудования (теплообменников, баков, насосов и др.), арматуры и трубопроводов.

Подача воды в каждую зону может осуществляться по последовательной (каскадной) или параллельной схеме через теплообменники с автоматическим регулированием температуры нагреваемой воды. Для потребителей тепла каждой зоны необходимо предусматривать, как правило, свой контур приготовления и распределения теплоносителя с температурой, регулируемой по индивидуальному температурному графику. При расчете температурного графика теплоносителя начало и конец отопительного периода следует принимать при среднесуточной температуре наружного воздуха +8С и усредненной расчетной температуре воздуха в отапливаемых помещениях.

Для систем теплоснабжения высотных зданий необходимо предусматривать резервирование оборудования по следующей схеме.

В каждом контуре приготовления теплоносителя следует устанавливать не менее двух теплообменников (рабочий + резервный), поверхность нагрева каждого из которых должна обеспечивать 100 % требуемого расхода тепла для систем отопления, вентиляции, кондиционирования и горячего водоснабжения.

При установке в контуре приготовления горячей воды резервных емкостных электронагревателей резервирование теплообменников систем ГВС допускается не предусматривать.

Допускается установка в контуре приготовления теплоносителя для системы вентиляции трех теплообменников (2 рабочих + 1 резервный), поверхность нагрева каждого из которых должна обеспечивать 50 % требуемого расхода тепла для систем вентиляции и кондиционирования.

При каскадной схеме теплоснабжения количество теплообменников для теплоснабжения верхних зон допускается принимать 2 рабочих + 1 резервный, причем поверхность нагрева каждого следует принимать по 50 % или по техническому заданию.

Теплообменники, насосы и другое оборудование, а также арматуру и трубопроводы следует выбирать с учетом гидростатического и рабочего давления в системе теплоснабжения, а также предельного пробного давления при гидравлическом испытании. Рабочее давление в системах следует принимать на 10 % ниже допустимого рабочего давления для всех элементов систем.

Параметры теплоносителя в системах теплоснабжения, как правило, следует принимать с учетом температуры нагреваемой воды в зональных теплообменниках контура приготовления воды соответствующей зоны по высоте здания. Температуру теплоносителя следует принимать не более 95 С в системах с трубопроводами из стальных или медных труб и не более 90 С – из полимерных труб, разрешенных к применению в системах теплоснабжения. Параметры теплоносителя в системах внутреннего теплоснабжения допускается принимать более 95 С, но не более 110 С в системах с трубопроводами из стальных труб с учетом проверки не вскипания перемещаемой воды по высоте здания. При прокладке трубопроводов с температурой теплоносителя более 95 С следует предусматривать их прокладку в самостоятельных или общих с другими трубопроводами, выгороженных шахтах с учетом соответствующих мер безопасности. Прокладка указанных трубопроводов возможна только в местах, доступных эксплуатирующей организации. Следует принимать меры, исключающие попадание пара при повреждении трубопроводов за пределы технических помещений.

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. 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. 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 (рис. 1).

Такое решение обусловлено еще и тем, что высотные комплексы, как правило, являются многофункциональными по назначению с развитой стилобатной и подземной частью, на которой могут находиться несколько зданий. Поэтому в комплексе, который включает 3 высотных жилых здания в 43–48 этажей и 4 здания высотой 17–25 этажей, объединенных пятиуровневой стилобатной частью, от этого единого ЦТП отходят технические коллекторы с многочисленными трубопроводами, и для их сокращения в технической зоне высотных корпусов расположили повысительные насосные станции водоснабжения, которые осуществляют подкачку холодной и горячей воды в каждую зону высотных корпусов.

Возможно и иное решение – ЦТП служит для ввода городских тепловых сетей на объект, размещения регулятора перепада давлений "после себя", узла учета тепловой энергии и, при необходимости, установки когенерации и может быть совмещен с одним из индивидуальных локальных тепловых пунктов (ИТП), служащих для присоединения местных систем теплопотребления, близких по расположению к данному тепловому пункту. Из этого ЦТП перегретая вода по двум трубам, а не по нескольким от гребенки, как в предыдущем случае, подается в локальные ИТП, расположенные в других частях комплекса, в том числе и на верхних этажах, по принципу приближенности к тепловой нагрузке. При таком решении нет необходимости присоединения системы внутреннего теплоснабжения калориферов приточных систем по независимой схеме через теплообменник. Калорифер сам является теплообменником и подключается к трубопроводам перегретой воды напрямую с насосным подмешиванием для повышения качества регулирования нагрузки и повышения надежности защиты калориферов от замерзания.

Существует литература, в которой приводится алгоритм расчета и подбора мини-ТЭЦ при энергоснабжении объекта в автономном режиме и анализ оптимизации выбора мини-ТЭЦ на примере конкретного проекта. При дефиците только тепловой энергии для рассматриваемого объекта в качестве источника тепло-снабжения может быть принят автономный источник теплоснабжения (АИТ) в виде котельной с водогрейными котлами. Могут использоваться пристроенные, расположенные на крыше или выступающих частях здания либо отдельно стоящие котельные, проектируемые согласно СП 41–104–2000. Возможность и место размещения АИТ следует увязывать со всем комплексом его воздействия на окружающую среду, в том числе и на жилое высотное здание.

На температурную обстановку в помещении оказывает существенное влияние площадь и теплотехнические показатели остекленной поверхности. Известно, нормативное приведенное сопротивление теплопередаче окон почти в 6 раз меньше приведенного сопротивления теплопередаче наружных стен. Кроме того, через них в час поступает, если отсутствуют солнцезащитные устройства, до 300 - 400 Вт/м2 тепла за счет солнечной радиации. К сожалению, при проектировании административных и общественных зданий коэффициент остекления допускается превышать на 50% при наличии соответствующего обоснования (при сопротивлении теплопередаче не менее 0,65 м2°С /Вт). В действительности не исключено использование этого допущения без соответствующего обоснования.

2. Отопление

В высотных зданиях могут использоваться следующие системы отопления:

водяные двухтрубные с горизонтальной разводкой по этажам или вертикальные;

воздушные с отопительно-рециркуляционными агрегатами в пределах одного помещения или совмещенные с системой механической приточной вентиляции;

электрические по заданию на проектирование и при получении технических условий от энергоснабжающей организации.

Допускается применять напольное (водяное или электрическое) отопление для обогрева ванных комнат, раздевалок, помещений бассейнов и т.п.

Параметры теплоносителя в системах отопления соответствующей зоны следует по принимать по СП 60.13330 не более 95С в системах с трубопроводами из стальных или медных труб и не более 90С ‒ из полимерных труб, разрешенных к применению в строительстве.

Высоту зоны системы отопления следует определять величиной допустимого гидростатического давления в нижних элементах системы. Давление в любой точке системы отопления каждой зоны при гидродинамическом режиме должно обеспечивать заполнение систем водой и не превышать значения, допустимого по прочности для оборудования, арматуры и трубопроводов.

Приборы, арматуру и трубопроводы систем отопления следует выбирать с учетом гидростатического и рабочего давления в системе отопления зоны, а также предельного пробного давления при гидравлическом испытании. Рабочее давление в системах следует принимать на 10 % ниже допустимого рабочего давления для всех элементов систем.

Воздушно-тепловой режим высотного здания

При расчете воздушного режима здания в зависимости от конфигурации здания оценивают влияние скорости ветра по вертикали на фасадах, на уровне кровли, а так же перепад давлений между наветренной и заветренным фасадом здания.

Расчетные параметры наружного воздуха для систем отопления, вентиляции, кондиционирования, тепло- и холодоснабжения высотного здания следует принимать по техническому заданию, но не ниже, чем по параметрам Б согласно СП 60.13330 и СП 131.13330.

Расчеты потерь тепла наружными ограждающими конструкциями, воздушного режима высотных зданий, параметров наружного воздуха в местах размещения воздухозаборных устройств и др. следует выполнять с учетом изменения скорости и температуры наружного воздуха по высоте зданий по приложению А и СП 131.13330.

Параметры наружного воздуха следует принимать с учетом следующих факторов:

понижения температуры воздуха по высоте на 1 °С на каждые 100 м;

повышения скорости ветра в холодный период года;

появления мощных конвективных потоков на фасадах здания, облучаемых солнцем;

размещения воздухозаборных устройств в высотной части здания.

При размещении приемных устройств для наружного воздуха на юго-восточном, южном или юго-западном фасадах температуру наружного воздуха в теплый период года следует принимать на 3-5 С выше расчетной.

Расчетные параметры микроклимата внутреннего воздуха (температура, скорость движения и относительная влажность) в жилых, гостиничных и общественных помещениях высотных зданий следует принимать в пределах оптимальных норм по ГОСТ 30494

В холодный период года в жилых, общественных, административно-бытовых и производственных помещениях (холодильные установки, машинные отделения лифтов, венткамеры, насосныеи др.), когда они не используются и в нерабочее время, допускается снижение температуры воздуха ниже нормируемой, но не менее:

16С ‒ в жилых помещениях;

12С ‒ в общественных и административно-бытовых помещениях;

5С ‒ в производственных помещениях.

К началу рабочего времени температура воздуха в этих помещениях должна соответствовать нормативной.

На входных тамбурах высотных зданий, как правило, следует предусматривать двойное шлюзование холла или вестибюля. В качестве входных дверей рекомендуется применять воздухонепроницаемые устройства кругового или радиусного типа.

Следует предусматривать мероприятия по снижению давления воздуха в вертикальных лифтовых шахтах, формирующегося по высоте здания за счет гравитационного перепада, а так же по исключению неорганизованных потоков внутреннего воздуха между отдельными функциональными зонами здания.

Первоначально проектирование зональных систем отопления проводилось, как для обычных многоэтажных зданий. Применялись, как правило, двухтрубные системы отопления с вертикальными стояками и нижней разводкой подающей и обратной магистралей, проходящих по техническому этажу, что позволяло включать систему отопления, не дожидаясь возведения всех этажей зоны. Такие системы отопления были реализованы, на пример, в жилых комплексах "Алые Паруса", "Воробьевы Горы", "Триумф Палас"(г.Москва) . Каждый стояк оборудуется автоматическими балансировочными клапанами для обеспечения автоматического распределения теплоносителя по стоякам, а каждый отопительный прибор – автоматическим терморегулятором с повышенным гидравлическим сопротивлением для предоставления жильцу возможности установления нужной ему температуры воздуха в помещении и сведения к минимуму влияния гравитационной составляющей циркуляционного напора и включения/выключения термостатов на других отопительных приборах, подключенных к данному стояку.

Однако впоследствии, в результате анализа различных решений, проектировщики пришли к выводу, что наилучшей системой отопления, особенно для зданий без технических этажей, являются системы с поквартирной горизонтальной разводкой, подключаемые к вертикальным стоякам, проходящим, как правило, по лестничной клетке, и выполненным по двухтрубной схеме с нижней разводкой магистралей. Например,такая система запроектирована в венчающей части (9 этажей третьей зоны) высотного комплекса "Триумф Палас" и в строящемся 50-этажном доме без промежуточных технических этажей.

Поквартирные системы отопления оборудуются узлом с запорной, регулирующей с помощью балансировочных клапанов и спускной арматурой, фильтрами и прибором учета тепловой энергии. Этот узел должен располагаться вне квартиры на лестничной клетке для беспрепятственного доступа службы эксплуатации. В квартирах более 100 м2 подключение производится не петлей, периметрально проложенной по квартире (поскольку при увеличении нагрузки возрастает диаметр трубопровода, а вследствие этого усложняется монтаж и повышается стоимость из-за применения дорогих фитингов большого размера), а через промежуточный квартирный распределительный шкаф, в котором устанавливается гребенка, и от нее теплоноситель по лучевой схеме трубопроводами меньшего диаметра направляется к отопительным приборам по двухтрубной схеме.

Трубопроводы применяют из термостойких полимерных материалов, как правило, из сшитого полиэтилена РЕХ, прокладка выполняется в подготовке пола. Расчетные параметры теплоносителя, исходя из технических условий на такие трубопроводы, 90–70 (65) °Сиз опасения, что дальнейшее понижение температуры приводит к значительному росту поверхности нагрева отопительных приборов, что не приветствуется инвесторами из-за роста стоимости системы. Опыт применения металлопластиковых труб в системе отопления комплексов был признан неудачным. В процессе эксплуатации в результате старения разрушается клеевой слой и внутренний слой трубы "схлопывается", вследствие чего сужается проходное сечение и система отопления перестает нормально работать.

Некоторые специалисты считают, что при поквартирной разводке оптимальным решением является применение автоматических балансировочных клапанов ASV-P (PV) на обратном трубопроводе и запорно-измерительных клапанов ASV-М (ASV-1) на подающем. Использование этой пары клапанов дает возможность не только компенсировать влияние гравитационной составляющей, но и ограничивать расход на каждую квартиру в соответствии с параметрами. Клапаны, как правило, подбираются по диаметру трубопроводов и настраиваются на поддержание перепада давлений на уровне 10 кПа. Такая величина настройки клапанов выбирается исходя из значения требуемых потерь давления на радиаторных терморегуляторах для обеспечения их оптимальной работы. Ограничение расхода на квартиру задается настройкой на клапанах ASV-1, причем учитывается, что в этом случае потери давления на данных клапанах необходимо включить в перепад давлений, поддерживаемый регулятором ASV-РV. теплоснабжение температурный водяной отопление

Таковы решения систем теплоснабжения и отопления самых высоких жилых зданий, построенных к настоящему времени. Они понятны, логичны и принципиально не отличаются от решений, применяемых при проектировании обычных многоэтажных зданий высотой менее 75 м, за исключением разделения систем отопления и водоснабжения на зоны. Но внутри каждой зоны сохраняются стандартные подходы выполнения этих систем. Обращается большее внимание к установкам заполнения систем отопления и поддержания давления в них, а также в циркуляционных линиях от разных зон перед подключением их к общей гребенке, автоматическому регулированию подачи тепла и распределению теплоносителя для реализации комфортного и экономичного режимов, резервированию работы оборудования для обеспечения бесперебойного снабжения потребителей теплом.

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.

Заключение

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.

Система водяного отопления высотных зданий

Высотные здания и санитарно-технические устройства классифицируются: 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 отопительных приборах или других элементах и возможностью размещения оборудования, 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 - 80м) 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 определяется, как и высота отдельной зоны, 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) зональные системы отопления. При этом гидростатическое давление в оборудовании системы отопления верхней зоны, находящемся в подвальном этаже, достигнет расчетного предела.

В зданиях высотой 160-250 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: помимо водо-водяного отопления в нижних 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.

В каждой зональной системе отопления имеется свой расширительный бак, оборудованный системой электрической сигнализации и управления подпиткой системы.

Подобный 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 IV зоне - пароводяное отопление.

В зданиях высотой более 250 м предусматривают новые зоны пароводяного отопления или прибегают к электроводяному отоплению, если источника пара не имеется.

Для снижения стоимости и упрощения конструкции возможна замена комбинированного отопления высотного здания одной системой водяного отопления, при которой не требуется второй первичный теплоноситель (например, пар). В здании может быть устроена гидравлически общая система с одним водо-водяным теплообменником, общими циркуляционным насосом и расширительным баком (рис.2). Система по высоте здания по-прежнему делится на зональные части по приведенным выше правилам. Вода во вторую 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 расширительного 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. Температура теплоносителя воды для зональной системы отопления устанавливается по заданной программе в зависимости от изменения температуры наружного воздуха (регулирование «по возмущению»). При этом для части системы, обогревающей помещения, обращенные на юг и запад, предусматривают дополнительное регулирование температуры теплоносителя (для экономии тепловой энергии) на случай, когда при инсоляции температура помещений повышается (регулирование «по отклонению»).

Для опорожнения отдельных стояков или частей системы на технических этажах прокладывают дренажные линии. На время действия системы дренажную линию выключают во избежание неконтролируемой утечки воды общим вентилем перед разделительным водосточным бачком.

Децентрализованная система водо-водяного отопления

Среди применяемых систем водяного отопления преобладают системы, в которых температура поверхности отопительных приборов ограничена 95 °С. Выше рассматривались распространенные системы, где местный теплоноситель централизованно нагревается высокотемпературной водой, причем нагревается максимум до 95 °С в двухтрубных и до 105 °С в однотрубных системах. Между тем, система, в которой высокотемпературная вода подводилась бы как можно ближе к отопительным приборам, а температура их поверхности по гигиеническим требованиям сохранялась пониженной, имела бы определенное экономическое преимущество перед обычной системой. Это преимущество достигалось бы за счет уменьшения диаметра труб для перемещения сокращенного количества воды с повышенной скоростью под давлением сетевого (станционного) циркуляционного насоса.

В такой комбинированной водо-водяной системе нагревание теплоносителя происходило бы децентрализованно. В тепловом пункте здания оборудования для нагревания и создания циркуляции воды не потребовалось, там только контролировалось бы действие системы, и учитывался расход тепловой энергии.

Разберем некоторые схемы системы децентрализованного нагревания местного теплоносителя высокотемпературной водой, разработанные советскими инженерами, разделив их на две группы: с независимым и зависимым присоединением системы к наружным теплопроводам.

Для децентрализованного нагревания местной воды или масла по независимой схеме предложены безнапорные стальные или керамические отопительные приборы. Эти приборы, как открытые сосуды, заполняются водой (маслом), нагреваемой через стенки змеевика высокотемпературной водой. Испарение с поверхности воды в приборе способствует повышению влажности воздуха в помещении. Змеевик включен в однотрубную проточно-регулируемую систему с «опрокинутой» циркуляцией высокотемпературной воды. Высокотемпературная вода может иметь температуру при керамических блоках 110°С, при стальных приборах, заполненных минеральным маслом, 130 °С. При этом температура поверхности приборов не превышает 95 °С.

Децентрализованное смешение высоко- и низкотемпературной воды, т. е. нагревание местного теплоносителя по зависимой схеме, может осуществляться в магистралях, стояках и непосредственно в отопительных приборах.

При смешении в магистралях система отопления делится на несколько последовательно соединенных частей (подсистем), состоящих каждая из нескольких однотрубных П-образных стояков. Попутное подмешивание высокотемпературной воды к охлажденной обратной воде из подсистем (для повышения температуры от 70 до 105 °С) происходит через перемычки с диафрагмами в промежуточные магистрали между отдельными подсистемами.

В системе со смешением воды в основании однотрубных П-образных стояков магистраль с высокотемпературной водой делается в отличие от известных систем отопления также однотрубной.Вода в ней понижает температурув точках смешения и поступает в стояки с различной температурой. В вертикальных стояках возникает в основном естественная циркуляция воды, так как гидравлическое сопротивление замыкающих участков сравнительно невелико.

Для смешения воды в основании двухтрубных стояковиспользуются специальные смесители 2. Вода в обеих магистралях перемещается под давлением сетевого насоса, в стояках происходит естественная циркуляция воды.

При децентрализованном смешении и однотрубных стояках система отопления делится на две части: в первой высокотемпературная вода движется в стояках снизу вверх, охлаждаясь до температуры 95 °С, во второй - сверху вниз. Для обеспечения затекания в приборы необходимого количества высокотемпературной воды на замыкающих участках устанавливают диафрагмы.

При децентрализованном смешении в двухтрубных стояках высокотемпературная вода подается внутрь каждого отопительного прибора через перфорированный коллектор 4 или через сопло-смеситель, а охлажденная вода удаляется в таком же количестве в обратный стояк.

Описанные системы отопления не получили массового распространения из-за затруднений с прокладкой труб высокотемпературной воды в помещениях, сложности монтажного и эксплуатационного регулирования.

В настоящее время применяется прямоточная система отопления с децентрализованным нагреванием воды, возвращающейся из последовательно соединенных трех-четырех подсистем (групп стояков). В этой так называемой системе со ступенчатой регенерацией температуры (СРТ) (высокотемпературная вода нагревает охлажденную воду в двух-трех (между подсистемами) регенераторах температуры (РТ). Регенераторы температуры представляют собой противоточные теплообменники типа «труба в трубе» (например, труба Dy25 в корпусе Dy40). Вода дважды протекает через каждый РТ; сначала в виде высокотемпературной по межтрубному пространству, потом в виде охлажденной воды по внутренней трубе. Вода при возвращении из последней подсистемы нагревается высокотемпературной водой до 95-105 °С, затем поступает в предпоследнюю подсистему и т. д., пока из первой подсистемы она охлажденной не возвратится к точке ввода в здание высокотемпературной воды.

Систему отопления СРТ выполняют однотрубной с односторонними унифицированными приборными узлами, с верхней или нижней разводкой подающей магистрали.

Система поквартирного отопления

Проблема рационального потребления и распределения тепловой энергии системами отопления по-прежнему актуальна, т. к. при климатических условиях России системы отопления жилых зданий являются наиболее энергоемкими из инженерных систем.

В последние годы созданы предпосылки для строительства жилых домов с пониженным энергопотреблением за счет оптимизации градостроительных и объемно-планировочных решений, формы зданий, за счет повышения уровня теплозащиты ограждающих конструкций и за счет использования более энергоэффективных инженерных систем.

Возводимые с 2000 года жилые здания с теплозащитой, соответствующей втором этапу энергосбережения, по энергоэффективности соответствуют нормативным требованиям таких стран, как Германия и Великобритания. Стены и окна жилых зданий стали «теплее» – потери тепла ограждающими конструкциями сократились в 2–3 раза, современные светопрозрачные ограждения (окна, двери лоджий и балконов) имеют настолько небольшую воздухопроницаемость, что при закрытых окнах практически отсутствует инфильтрация.

В то же время в жилых зданиях массового строительства до настоящего времени проектируются и эксплуатируются выполненные по типовым проектам системы отопления. В системах традиционно используются высокотемпературные теплоносители с параметрами 105–70, 95–70°C. При обеспечении тепловой защиты зданий по второму этапу энергосбережения и при указанных параметрах теплоносителя снижаются габариты и поверхность нагрева отопительных приборов, расход теплоносителя через каждый прибор и, как следствие, не обеспечивается защита от обратной радиации в зоне окон, дверей балконов, лоджий, ухудшаются условия работы и регулирования автоматических терморегуляторов отопительных приборов.

Для создания зданий с более эффективным использованием тепловой энергии, обеспечивающих комфортные условия для проживания человека, необходимы современные, энергоэкономичные системы отопления. Регулируемые поквартирные системы отопления вполне отвечают этим требованиям. Однако широкое применение поквартирных систем отопления сдерживается отчасти из-за отсутствия достаточной нормативной базы и рекомендаций по проектированию.

В настоящее время в отделе технического нормирования Госстроя России рассматривается Свод правил «Системы поквартирного отопления жилых зданий». Свод правил подготовлен группой специалистов ФГУП «СантехНИИпроект», ОАО «Моспроект», Госстроя России и включает требования к системам, отопительным приборам, арматуре и трубопроводам, требования по безопасности, долговечности и ремонтопригодности поквартирных систем отопления.

Свод правил дополняет и развивает требования по проектированию поквартирных систем отопления согласно СНиП 2.04.05-(2) и может использоваться для проектирования поквартирных систем отопления в жилых зданиях различного типа одно- и многоквартирных, блочных и секционных при строительстве новых и реконструируемых зданий, обеспечиваемых тепловой энергией от тепловых сетей (ТЭЦ, РТС, котельная), от автономных или индивидуальных источников тепла.

Поквартирная система отопления – система с разводкой трубопроводов в пределах одной квартиры, обеспечивающая поддержание заданной температуры воздуха в помещениях этой квартиры.

Анализ ряда проектов показывает, что поквартирные системы отопления имеют ряд преимуществ по сравнению с центральными системами:

Обеспечивают большую гидравлическую устойчивость системы отопления жилого здания;

Повышают уровень комфорта в квартирах за счет обеспечения температуры воздуха в каждом помещении по желанию потребителя;

Обеспечивают возможность учета тепла в каждой квартире и сокращение расхода тепла за отопительный период на 10–15% при автоматическом или ручном регулировании тепловых потоков;

Удовлетворяют требования заказчика по дизайну (возможность выбора типа отопительного прибора, труб, схемы прокладки труб в квартире);

Обеспечивают возможность замены трубопроводов, запорно-регулирующей арматуры и отопительных приборов в отдельных квартирах при перепланировке или при аварийных ситуациях без нарушения режима эксплуатации систем отопления в других квартирах, возможность проведения наладочных работ и гидростатических испытаний в отдельной квартире.

Уровень теплозащиты жилых зданий с поквартирными системами отопления должен быть не ниже требуемых значений приведенного сопротивления теплопередаче наружных ограждений здания согласно СНиП II-3-79*.

Расчетную температуру воздуха для холодного периода года в отапливаемых помещениях жилого дома следует принимать в пределах оптимальных норм по ГОСТ 30494, но не ниже 20°C для помещений с постоянным пребыванием людей. В многоквартирных домах допускается понижение температуры воздуха в отапливаемых помещениях, когда они не используются (на время отсутствия владельца квартиры), ниже нормируемой не более чем на 3–5°C, но не ниже 15°C. При таком перепаде температур потери теплоты через внутренние ограждающие конструкции допускается не учитывать.

В многоквартирном доме с центральной системой отопления системы поквартирного отопления следует проектировать для всех квартир. Не допускается устройство поквартирных систем для одной или нескольких квартир в доме. Системы поквартирного отопления в жилом здании присоединяются к тепловым сетям по независимой схеме через теплообменники, в квартальном ЦТП или в индивидуальном тепловом пункте (ИТП). Допускается присоединение систем поквартирного отопления к тепловым сетям по зависимой схеме при обеспечении автоматического регулирования параметров теплоносителя в ИТП.

В одноквартирных и блочных домах с индивидуальными источниками теплоснабжения могут применяться как системы поквартирного отопления с отопительными приборами, так и системы напольного отопления для обогрева отдельных помещений или участков пола, возможно применять при условии обеспечения автоматического поддержания заданной температуры теплоносителя и температуры на поверхности пола.

Для систем поквартирного отопления в качестве теплоносителя применяется, как правило, вода; другие теплоносители допускается применять при технико-экономическом обосновании в соответствии с требованиями СНиП 2.04.05-91*.

Параметры теплоносителя для систем поквартирного отопления в зависимости от источника тепла, типа используемых труб и способа их прокладки приведены в таблице.

В системах поквартирного отопления жилого здания параметры теплоносителя должны быть одинаковые для всех квартир. При техническом обосновании или по заданию заказчика допускается принимать температуру теплоносителя системы поквартирного отопления одной из квартир ниже принятой для системы отопления здания. При этом должно быть обеспечено автоматическое поддержание заданной температуры теплоносителя.

Системы отопления

В зданиях высотой два и более этажей для подачи теплоносителя в квартиры следует проектировать двухтрубные системы с нижней или верхней разводкой магистральных трубопроводов, магистральными вертикальными стояками, обслуживающими часть здания или одну секцию.

Подающий и обратный магистральные вертикальные стояки для каждой части здания секции прокладываются в специальных шахтах общих коридоров, лестничных холлов. В шахтах на каждом этаже предусматриваются встроенные монтажные шкафы, в которых должны размещаться распределительные поэтажные коллекторы с отводящими трубопроводами для каждой квартиры, запорная арматура, фильтры, балансировочные клапаны, счетчики учета тепла.

Системы поквартирного отопления могут выполняться по следующим схемам:

Двухтрубные горизонтальные (тупиковые или попутные) с параллельным подсоединением отопительных приборов (рис. 1). Трубы прокладываются у наружных стен, в конструкции пола или в специальных плинтусах-коробах;

Двухтрубные лучевые с индивидуальным подсоединением трубопроводами (петлями) каждого отопительного прибора к распределительному коллектору квартиры (рис. 2). Допускается подсоединение «на сцепке» двух отопительных приборов в пределах одного помещения. Трубопроводы прокладываются в форме петель в конструкции пола или вдоль стен под плинтусами. Система удобна для монтажа, т. к. используются трубопроводы одного диаметра, отсутствуют соединения труб в полу;

Однотрубные горизонтальные с замыкающими участками и последовательным подсоединением отопительных приборов (рис. 3). Значительно сокращается расход труб, но поверхность нагрева отопительных приборов увеличивается приблизительно на 20% и более. Схема рекомендуется к применению при более высоких параметрах теплоносителя и меньшем перепаде температур (например, 90–70°C). За счет увеличения количества затекающей в прибор воды уменьшается поверхность нагрева прибора. Расчетная температура воды, выходящей из последнего прибора, не должна быть ниже 40°C;

Напольные с укладкой нагревательных змеевиков из труб в конструкции пола. Напольные системы обладают большей инерционностью, чем системы с нагревательными приборами, менее доступны для ремонта и демонтажа. Возможные варианты схемы укладки труб в системах напольного отопления приведены на рис. 4, 5. Схема по рис. 4 обеспечивает легкий монтаж труб и равномерное распределение температуры по поверхности пола. Схема по рис. 5 обеспечивает примерно равную среднюю температуру на поверхности пола.

Полотенцесушители ванных помещений присоединяются к системе горячего водоснабжения – при теплоснабжении здания от тепловых сетей или от автономного источника, или к системе отопления – при индивидуальном источнике тепла.

В жилых зданиях с числом этажей более трех при центральном или общем автономном источниках теплоснабжения необходимо проектировать отопление лестничных клеток, лестничных и лифтовых холлов. В зданиях с числом этажей более трех, но не более 10, а также в зданиях любой этажности с индивидуальными источниками тепла допускается не проектировать отопление незадымляемых лестничных клеток первого типа. При этом сопротивление теплопередаче внутренних стен, ограждающих неотапливаемую лестничную клетку от жилых помещений, принимается равным сопротивлению теплопередаче наружных стен.

Гидравлические расчеты систем поквартирного отопления выполняются по существующим методикам с учетом рекомендаций по применению и подбору отопительных приборов, разработанных на основании результатов НИИсантехники при проведении испытаний и сертификации отопительных приборов различных производителей.

Присоединение отопительного прибора к трубопроводам может выполняться по следующим схемам:

Боковое одностороннее подсоединение;

Подсоединение радиатора снизу;

Боковое двухстороннее (разностороннее) подсоединение к нижним пробкам радиатора. Разностороннее подсоединение трубопроводов следует предусматривать для радиаторов длиной не более 2 000 мм, а также для радиаторов, соединенных «на сцепке». В двухтрубной системе отопления допускается в пределах одного помещения соединение двух отопительных приборов «на сцепке».

В системах поквартирного отопления, как и в традиционных системах отопления, следует использовать нагревательные приборы, клапаны, арматуру, трубы и другие материалы, разрешенные к применению в строительстве, имеющие сертификаты соответствия Российской Федерации.

В многоквартирных жилых домах срок службы отопительных приборов и трубопроводов систем отопления должен быть не менее 25 лет; в одноквартирных домах срок службы принимается по заданию заказчика.

В качестве отопительных приборов целесообразно применять стальные радиаторы или другие приборы с гладкой поверхностью, обеспечивающей очистку поверхности от пыли. Допускается применять конвекторы с воздушными регулирующими клапанами.

Для регулирования теплового потока в помещениях у отопительных приборов следует устанавливать регулирующую арматуру. В помещениях с постоянным пребыванием людей, как правило, устанавливаются автоматические терморегуляторы (с встроенными или выносными термостатическими элементами), обеспечивающие поддержание заданной температуры в каждом помещении и экономию подачи тепла за счет использования внутренних теплоизбытков (бытовые тепловыделения, солнечная радиация).

Для гидравлической увязки отдельных веток поквартирной двухтрубной системы отопления у всех отопительных приборов в квартире устанавливаются клапаны с предварительной настройкой.

Для гидравлической устойчивости системы отопления здания предусматривается установка балансировочных клапанов на магистральных вертикальных стояках для каждой части здания, секции, а также у каждого поэтажного распределительного коллектора.

В зданиях с системами поквартирного отопления следует предусматривать:

Установку в ИТП закрытого расширительного бака и фильтра для системы здания при теплоснабжении от тепловых сетей и автономного источника тепла;

Установку закрытого расширительного бака и фильтра для каждой квартиры при теплоснабжении от индивидуального источника тепла.

При открытых расширительных баках вода в системе насыщается воздухом, существенно активизирующим процесс коррозии элементов системы из металла, образуются воздушные пробки в системе.

Трубопроводы поквартирной системы отопления могут выполняться из стальных, медных, термостойких полимерных или металлополимерных труб. В системах отопления с трубопроводами из полимерных или металлополимерных труб параметры теплоносителя (температура и давление) не должны превышать предельно допустимые значения, указанные в технической документации на их изготовление. При выборе параметров теплоносителя следует учитывать, что прочность полимерных и металлополимерных труб зависит от рабочей температуры и давления теплоносителя. При уменьшении температуры и давления теплоносителя ниже максимально допустимых значений увеличивается коэффициент безопасности и соответственно срок эксплуатации труб. Трубопроводы систем поквартирного отопления, как правило, прокладываются скрыто: в штробах, в конструкции пола. Допускается открытая прокладка металлических трубопроводов. При скрытой прокладке трубопроводов в местах расположения разборных соединений и арматуры следует предусматривать люки или съемные щиты для проведения осмотра и ремонта.

При расчете отопительных приборов в каждом помещении следует учитывать не менее 90% поступающей теплоты от трубопроводов, проходящих по помещению. Потери теплоты за счет остывания теплоносителя в неизолированных открыто проложенных горизонтальных трубопроводах принимаются по справочным данным. Тепловой поток открыто проложенных труб учитывается в пределах:

90% при горизонтальной прокладке труб у пола;

70–80% при прокладке горизонтальных труб под потолком;

85–90% при вертикальной прокладке труб.

Тепловая изоляция предусматривается для трубопроводов, прокладываемых в штробах наружных стен, в шахтах и в неотапливаемых помещениях, на участках пола с близким размещением четырех и более труб в полу, обеспечивая допустимую температуру на поверхности.

Учет расхода тепловой энергии

Поквартирные системы отопления, с одной стороны, обеспечивают наиболее комфортные условия для проживания, удовлетворяющие потребителя, а с другой стороны, позволяют регулировать теплоотдачу отопительных приборов в квартире с учетом режима проживания семьи в квартире, необходимости снижения затрат на оплату за отопление и т. д.

В здании с поквартирными системами отопления предусматривается учет расхода теплоты зданием в целом, а также раздельно каждой квартирой и помещениями общественного и технического назначения, расположенными в этом здании.

Для учета расхода теплоты каждой квартиры могут предусматриваться: счетчики расхода теплоты для каждой поквартирной системы; распределители тепла испарительного или электронного типа на каждом отопительном приборе; счетчик расхода теплоты на вводе в здание. При любом виде приборов учета теплоты в оплату жильца должны включаться общие расходы тепла на здание (отопление лестничных клеток, лифтовых холлов, служебных и технических помещений).

В зданиях с повышенной тепловой защитой ограждающих конструкций поквартирные системы отопления (с автоматическими терморегуляторами у отопительных приборов и счетчиками расходов теплоты как на вводе в здание, так и для каждой квартиры) создают дополнительные возможности и стимулы для более эффективного использования тепловой энергии. Благодаря автоматическому регулированию теплоотдачи отопительных приборов при изменении тепловой нагрузки в помещениях и возможности жильцов регулировать теплоотдачу отопительных приборов с учетом режима проживания семьи (снижение температуры воздуха в помещениях на время отсутствия жильцов, уменьшение теплопотерь) может быть достигнута экономия тепловой энергии от 20 до 30%. При этом снизится оплата потребителей за тепло, т. к. установленные нормативы потребления тепловой энергии существенно превышают фактическое потребление.

Гидравлический расчет системы водяного отопления. Способы гидравлического расчета системы водяного отопления. Расчет по удельной линейной потери давления; расчет по характеристикам сопротивления и проводимостям; расчет по проведенным длинам и по динамическим давлениям. - 1час.

Потеря давления в сети.

Движение жидкости в теплопроводах происходит от сечения с большим давлением к сечению с меньшим давлением за счет разности давления. При перемещении жидкости расходуется потенциальная энергия, т. е. гидростатическое давление на преодоление сопротивлений от трения о стенки труб и от завихрений и ударов при изменении скорости и направления движения в фасонных частях, приборах и арматуре.

Падение давления, обусловленное сопротивлениями трения о стенки труб, является линейной потерей; падение давления, вызванное местными сопротивлениями, - местной потерей.

Падение давления Ар, Па, вызванное трением и местными сопротивлениями, измеряется в долях динамического давления и выражается формулой, известной из курса гидравлики

Если при расчетах систем отопления принять плотность теплоносителя (жидкости) постоянной, что ведет к погрешности, лежащей за пределами практической точности расчета, то величины могут быть определены как постоянные для теплопровода заданного диаметра.

Использование в расчетах постоянного отношения - позволяет по заданному расходу теплоносителя и диаметру теплопровода определить скорость теплоносителя делением расхода на эту величину; использование постоянной величины позволяет определить потери давления в теплопроводе по заданному расходу, минуя определение скорости.

Гидравлический расчет систем водяного отопления.

Трубопроводы в системе отопления выполняют важную функцию распределения теплоносителя по отдельным отопительным приборам. Они являются теплопроводами, задача которых состоит в передаче определенного расчетного количества тепла каждому прибору.

Система отопления представляет собой сильно разветвленную и сложно закольцованную сеть теплопроводов, по каждому участку которой должно переноситься определенное количество тепла. Выполнение точного расчета такой сети является сложной гидравлической задачей, связанной с решением большого числа нелинейных уравнений. В инженерной практике эта задача решается методом подбора.

В водяных системах количество принесенного тепла теплоносителем зависит от его расхода и перепада температуры при охлаждении воды в приборе. Обычно при расчете задают общий для системы перепад температуры теплоносителя и стремятся к тому, чтобы этот перепад был выдержан в двухтрубных системах - для всех приборов и системы в целом; в однотрубных системах - для всех стояков. При известном перепаде температуры теплоносителя по теплопроводам системы должен быть подведен определенный расчетом расход воды к каждому отопительному прибору.

При таком подходе выполнить гидравлический расчет сети теплопроводов системы отопления значит (с учетом располагаемого циркуляционного давления) так подобрать диаметры отдельных участков, чтобы по ним проходил расчетный расход теплоносителя. Расчет ведется подбором диаметров по имеющемуся сортаменту труб, поэтому он всегда связан с некоторой погрешностью. Для различных систем и отдельных элементов допускаются определенные невязки.

В отличие от рассмотренного выше метода в настоящее время нашел широкое распространение, применительно к расчету однотрубных систем отопления, метод с переменным перепадом температуры воды в стояках, предложенный А. И. Орловым в 1932 г.

Принцип расчета заключается в том, что расходы воды в стояках не задаются заранее, а определяются в процессе гидравлического расчета исходя из полной увязки давлений во всех кольцах системы и принятых диаметров теплопроводов сети. Перепад температуры теплоносителя в отдельных стояках при этом получается различным - переменным. Площадь теплоотдающей поверхности отопительных приборов находится по температуре и расходу воды, определенным гидравлическим расчетом. Метод расчета с переменным перепадом температуры точнее отражает действительную картину работы системы, исключает необходимость монтажной регулировки, облегчает унификацию трубной заготовки, так как дает возможность избежать применения разнообразных сочетаний диаметров радиаторных узлов и составных стояков. Этот метод получил распространение после того, как в 1936 г, Г.И. Фихман доказал возможность применения при расчете теплопроводов систем водяного отопления усредненных значений коэффициентов трения и ведения всего расчета по квадратичному закону.

Общие указания по расчету системы водяного отопления

Искусственное давление Арн, создаваемое насосом, принимается:

а) для зависимых систем отопления, присоединяемых к тепловым сетям через элеваторы или смесительные насосы, исходя из располагаемой разности давления на вводе и коэффициента смешения;

б) для независимых систем отопления, присоединяемых к тепловым сетям через теплообменники или к котельным без перспективы присоединения к тепловым сетям, исходя из предельно допустимой скорости движения воды в теплопроводах, возможности увязки потери давления в циркуляционных кольцах систем и технико-экономических расчетов.

Ориентируясь на величину средней удельной линейной потери давления Rcр, сначала определяют предварительные, а затем (с учетом потери на местные сопротивления) окончательные диаметры теплопроводов.

Расчет теплопроводов начинают с основного наиболее неблагоприятного циркуляционного кольца, которым следует считать:

а) в насосной системе с тупиковым движением воды в магистралях - кольцо через наиболее нагруженный и отдаленный от теплового пункта стояк;

б) в насосной системе с попутным движением воды - кольцо через средний наиболее нагруженный стояк;

в) в гравитационной системе - кольцо, у которого в зависимости от располагаемого циркуляционного давления, значение Rсp будет наименьшим.,

Увязка потерь давления в циркуляционных кольцах должна производиться с учетом только тех участков, которые не являются общими для сравниваемых колец.

Расхождение (невязка) в расчетных потерях давления на параллельно соединенных участках отдельных колец системы допускается при тупиковом движении воды до 15%, при попутном движении воды в магистралях ±5%.