КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ. ТЕПЛОНОСИТЕЛИ.

Гидростатическое давление– давление столба жидкости, находящегося над плоскостью.

 

Абсолютное давление – сумма полного и барометрического ( атмосферного ) давлений.

 

                               СОДЕРЖАНИЕ ТЕМЫ

4.1. Требования, предъявляемые к системе отопления.

4.2. Классификация систем отопления.

4.3. Теплоносители.

                4.1 ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К системе отопления

Отопительная установка – установка, которая преобразует энергию топлива в тепловую и передаёт её теплоносителю.

 

ОТОПИТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ проектируют и монтируют в процессе возведения здания, увязывая их элементы со строительными конструкциями и планировкой помещений. Поэтому отопление считают отраслью строительной техники. Затем отопительные установки действуют в течение всего срока службы сооружения, являясь одним из видов инженерного оборудования зданий. К отопительным установкам предъявляют следующие требования:

1 - санитарно-гигиенические: поддерживание равномерной температуры помещений как в плане, так и по высоте без заметной подвижности воздуха при ограниченной температуре поверхности нагревательных приборов

Нагревательный прибор– устройство, которое передаёт тепло от теплоносителя воздуху помещения

 

Температура поверхности нагревательных приборов ограничивается по двум причинам: возможностью получить ожёг при прикосновении и возгонкой органической пыли, находящейся в воздухе помещения, вследствие чего ухудшаются санитарно-гигиенические показатели воздуха

СОВЕТУЕМ

Вспомнить из курса Теплотехника уравнение теплоотдачи, из которого видно, что площадь поверхности нагревательного прибора будет меньше (система будет иметь меньшую первоначальную стоимость ), чем выше будет температура теплоносителя

 

   2 - экономические: невысокие капитальные вложения и эксплуатационные затрата, а также небольшой расход металла.

3 - архитектурно-строительные: соответствие планировке помещений, компактность, увязка со строительными конструкциями, согласование со сроками строительства зданий.

4 - производственно-монтажные: механизация изготовления деталей и узлов, минимальное число элементов, сокращение трудовых затрат и повышение производительности при монтаже.

5 - эксплуатационные: безотказность и долговечность, простота и удобство управления и ремонта, бесшумность и безопасность действия.

Каждое из указанных требований следует учитывать при выборе отопительной установки. Однако основными считаются санитарно-гигиенические и эксплуатационные требования. Установка должна обладать способностью передавать в помещение количество теплоты, изменяющееся в соответствии с теплопотерями.

Система отопления - совокупность конструктивных элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи необходимого количества тепловой энергии во все обогреваемые помещения.

Система отопления состоит из следующих основных конструктивных элементов (рис. 5.1) отопительная установка (теплообменника) I для получения тепловой энергии при сжигании топлива или от другого источника; отопительных приборов 3 для теплопередачи в помещение; теплопроводов 2 и 4 - сети труб или каналов для теплопереноса от теплообменника к отопительным приборам. Теплоперенос осуществляется теплоносителем - жидким (вода) или газообразным (пар, воздух, газ).

Рис. 4.1 Принципиальная схема системы отопления

1 — теплообменник; 2 и 4 – подающий и обратный теплопроводы, 3 — отопительный прибор

4.2 Классификация систем отопления

1. В зависимости от вида теплоносителя системы делятся на:

- водяные;

- паровые;

- воздушные

- газовые;

- электрические;

- с жидкостями, имеющими низкую температуру кипения или замерзания

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ

В газовых и электрических системах отопления применяются специальные нагревательные приборы, к которым подводятся газ или электрическая энергия.

2. В зависимости от расположения источника теплоты и обогреваемого помещения:

- местные;

- центральные;

- централизованные.

  В местных системах отопительная установка находится непосредственно в обогреваемом помещении. Пример - системы отопления зданий частного сектора жилой застройки.

  В центральных системах отопительная установка обслуживает нескольких потребителей, находящихся в одном здании. Пример - здания с встроенными котельными.

  В централизованных системах отопительная установка обслуживает несколько зданий. Пример - квартальные или районные котельные.

Преимуществами местного отопления являются: возможность индивидуального регулирования теплоотдачи системы отопления и отсутствие бесполезных потерь тепла при транспортировке теплоносителя от отопительной установки к нагревательному прибору.

Бесполезные потери тепла при транспортировке – тепло, которое вырабатывает отопительная установка, но к потребителю не поступает вследствие потерь тепла в окружающею среду. Так как тепловая изоляция теплопроводов – не идеальная. В настоящее время эти бесполезные потери тепла нормируются в процентах от основных. Должны быть не более 7%.

Недостатками местных систем являются:

- большая первоначальная стоимость;

- повышенная пожарная опасность;

- необходимость большого количества складов под топливо и продукты сгорания;

- большая стоимость эксплуатации;

- ухудшение экологической обстановки вследствие отсутствия очистных устройств для продуктов сгорания;

- трудность использования низкосортных видов топлива;

-  ухудшение санитарного состояния помещений вследствие попадания продуктов сгорания.

Эти недостатки отсутствуют в централизованных системах отопления. В этих системах недостатками являются: бесполезные потери тепла при транспортировке теплоносителя и регулирование теплоотдачи по обезличенному потребителю

Регулирование теплоотдачи по обезличенному потребителю – подача теплоносителя с одинаковой температурой всем потребителям без учёта их индивидуальных особенностей: ориентации по сторонам света и местных теплопоступлений.

 

Эти недостатки в настоящее время устраняются использованием современных технологий: теплоизоляцией из вспененного пенополиуретана и применением автоматизированных блочных тепловых пунктов у каждого потребителя.

3 По способу отдачи тепла нагревательными приборами в помещение:

- конвективные

- конвективно-лучистые;

- лучистые .

В системах лучистого отопления нагревательные приборы отдают излучением не менее 50 % тепла.

 В системах конвективно-лучистых – 50-75 %.

  В конвективных – более 75 %.

Системы водяного отопления:

А) По способу циркуляции:

- с естественной циркуляцией;

-с механической циркуляцией.

В системах отопления с естественной циркуляцией (гравитационных) движение теплоносителя осуществляется за счёт естественного давления, возникающего из-за разности плотностей горячего и охлаждённого теплоносителей.

В системах с механической циркуляцией движение теплоносителя происходит вследствие напора, создаваемого насосом.

Б) По параметрам теплоносителя, поступающего в систему отопления:

- низкотемпературные TI<105°С;

- высокотемпературные ТI>105°С.

В) Водяные и паровые - по направлению движения теплоносителя в магистратах:

- тупиковые;

- с попутным движением.

В тупиковых системах теплоноситель в подающей и обратной магистралях движется навстречу друг другу.

  В системах с попутным движением теплоноситель в подающей и обратной магистрали движется в одном направлении. Системы отопления с попутным движением теплоносителя по первоначальной стоимости дороже систем тупиковых, но они легче гидравлически увязываются и рекомендуются при числе стояков (нагревательных приборов) в ветви более 6.

Гидравлическая увязка Для подачи необходимого количества теплоносителя в каждое циркуляционное кольцо ( нагревательный прибор ) необходимо, чтобы потери давления в параллельных кольцах были одинаковые. Это достигается путём применения трубопроводов разного диаметра.

 

Г) Водяные и паровые -по схеме соединения нагревательных приборов с трубами:

- однотрубные;

- двухтрубные.

В однотрубных системах отопления теплоноситель с расчётной температурой Т1 поступает в первый по ходу движения нагревательный прибор, частично охлаждается в нём, в последующие нагревательные приборы поступает с более низкой температурой и в последнем нагревательном приборе охлаждается до расчётной температуры Т2.

В двухтрубных системах теплоноситель в каждом нагревательном приборе поступает с температурой Т1 о охлаждается до температуры Т2.

Из-за меньшего количества труб стояков и трудоёмкости монтажных работ однотрубные системы имеют преимущество.

Но, учитывая, что доля нагревательных приборов в любой системе отопления составляет минимум 60% от общей стоимости, двухтрубные системы с постоянным максимальным температурным напором нагревательных приборах имеют меньшую первоначальную стоимость. Кроме того, для регулирования теплоотдачи в настоящее время применяются автоматические терморегуляторы, которые более эффективно работают при большем перепаде температур на нагревательном приборе.

Д) По месту прокладки подающих и обратных магистралей:

- с верхней разводкой;

- с нижней разводкой;

- с смешанной разводкой.

- с опрокинутой циркуляцией;

В системах с верхней разводкой—подающая и обратная магистрали прокладываются над нагревательными приборами; с нижней разводкой – под нагревательными приборами; с смешанной разводкой—подающая- над нагревательными приборами, обратная – под нагревательными приборами.

Системы отопления с опрокинутой циркуляцией являются частным случаем систем с смешанной разводкой. У них подающая магистраль проходит под нагревательными приборами, обратная – над. Эти системы применялись в зданиях высотой более 12 этажей при использоваиии однотрубных систем с металлическими трубопроводами для унификации заготовительных и строительно-монтажных работ.

 

СИСТЕМЫ ПАРОВОГО ОТОПЛЕНИЯ:

А) По давлению пара после теплогенератора

- вакуум-паровые   Ра<0.1 МПа;

-низкого давления Ра 0.1-0.47 МПА;

-высокого давления Ра>0.47 МПа.

Вакуум-паровые – системы отопления, в которых абсолютное давление в трубопроводах меньше атмосферного.

 

Б) По виду конденсатопровода :

Конденсатопровод- трубопровод системы парового отопления, по которому конденсат после конденсации пара в нагревательных приборах, возвращается к теплогенератору

- с сухим:

- с мокрым.

 Сухим считается конденсатопровод у которого 50% сечения заполнено конденсатом, а 50% - воздухом.

Мокрым считается конденсатопровод у которого всё сечение заполнено конденсатом.

В) По способу возврата конденсата:

- самотёчные

- напорные

- замкнутые

- разомкнутые

	Самотёчный конденсатопровод – конденсатопровод, по которому конденсат перемещается за счёт разности гидростатических давлений начала и конца трубопровода .
Напорный конденсатопровод – конденсатопровод, в котором конденсат перемещается за счёт остаточного давления после нагревательного прибора.
Замкнутые системы парового отопления – системы, у которых конденсат после конденсации пара возвращается непосредственно в теплогенератор.
Разомкнутые системы парового отопления – системы, у которых конденсат вначале собирается в конденсатном баке, а оттуда конденсатным насосом направляется в теплогенератор.

 

               СИСТЕМЫ ВОЗДУШНОГО ОТОПЛЕНИЯ:

А) По способу перемещения воздуха:

- естественные;

- механические.

Б) По качеству подаваемого воздуха:

- прямоточные;

- с полной рециркуляцией;

- с частичной рециркуляцией.

Прямоточная система воздушного отопления – система отопления, в которой наружный воздух подогревается в теплообменнике, поступает в помещение и выбрасывается в атмосферу.
	Система воздушного отопления с полной рециркуляцией – система. В которой воздух забирается в полном объёме из помещения, подогревается и поступает в помещение.

 

Система воздушного отопления с частичнй рециркуляцией – система, в которой частоь наружного воздуха смешивается с частью внутреннего воздуха, подогревается, поступает в помещение. Откуда часть смешивается с наружным воздухом а вторая часть выбрасывается в атмосферу.

 

   Прямоточные системы являются наиболее энергозатратными.

Для экономии тепловой энергии применяются системы с полной и частичной рециркуляцией – повторным использованием всего и части внутреннего воздуза.

Эти системы будут рассмотрены в соответствующем разделе курса.

 

4.3 ТЕПЛОНОСИТЕЛИ

Теплоносителем для системы отопления может быть любая среда, обладающая хорошей способностью аккумулировать тепловую энергию и изменять теплотехнические свойства, подвижная, дешевая, не ухудшающая санитарные условия в помещении, позволяющая регулировать отпуск теплоты, в том числе автоматически. Кроме того, теплоноситель должен способствовать выполнению требований, предъявляемых к системам отопления.

Наиболее широко в системах отопления используют воду, водяной пар и воздух, поскольку эти теплоносители в наибольшей степени отвечают перечисленным требованиям. Рассмотрим основные физические свойства каждого из теплоносителей, которые оказывают влияние на конструкцию и действие системы отопления.

Таблица 4.1. Параметры основных теплоносителей.

Параметры	Теплоноситель
	вода	пар	воздух
Температура, разность темпера­тур, С	150-70	150	70-40
Плотность, кг/м3	950	2.547	I
Удельная теплоемкость, кДж/кгК	1.187	2120Х	I
Средняя скорость движения, м/с	0.3-2	40-80	5-20
Относительное сечение труб	1	1.5	550

^Х Скрытая теплота фазового превращения.

Скорость теплоносителя в системе отопления ограничивается двумя факторами:

потерями давления, пропорциональными квадрату скорости и шумом, возникающем при движении.

Свойства воды: высокая теплоемкость, высокая плотность, несжимаемость, расширение при нагревании с уменьшением плотности, повышение температуры кипения при повышении давления, выделение абсорбируемых газов при повышении температуры и понижении давления.

Абсорбируемые газы – растворённые в воде газы. Растворимость увеличивается с понижением температуры и повышением давления.

Свойства пара: малая плотность, высокая подвижность, высокая энтальпия за счет скрытой теплоты фазового превращения (табл. 4.1), повышение температуры и плотности с возрастанием давления.

	Энтальпия - Количество теплоты. Содержащиеся в единице вещества.
Теплота фазового превращения – количество теплоты, выделяющееся при конденсации водяного пара.

 

Свойства воздуха: низкая теплоемкость и плотность, высокая подвижность, уменьшение плотности при нагревании.

Краткая характеристика параметров теплоносителей для системы отопления приведена в табл. 4.1.

КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛА, ОТДАВАЕМОЕ 1м3 в системе отопления при средних параметрах:

ВОДА – 431917 кДж/M3

ВОДЯНОЙ ПАР - 5300 кДж/м3

ВОЗДУХ - 76,6 кДж/м3

САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ:

ВОДА - хорошо поддаётся качественному регулированию, температура поверхности нагревательных приборов ниже чем при паре.

Качественное регулирование  – регулирование теплоотдачи системы отопления за счёт изменения температур теплоносителя.

 

ВОДЯНОЙ ПАР - высокая температура поверхности нагревательных приборов, очень плохо поддаётся качественному регулированию.

ВОЗДУХ – хорошо поддаётся качественному регулированию, вследствие малой теплоёмкости, менее инерционен, устойчив к колебаниям температуры наружного воздуха.

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ:

ВОДА – большие затраты энергии на перемещение, при допустимых скоростях перемещается бесшумно.

ВОДЯНОЙ ПАР – шум при перемещении, маленький срок службы трубопроводов, арматуры и нагревательных приборов.

ВОЗДУХ – перемещается бесшумно.

На основании анализа всех показателей можно сделать вывод: ВОДА является наиболее широко применяемым теплоносителем.

Параметры теплоносителя – воды в системе отопления зависят от назначения помещения. Чем ниже температура теплоносителя, тем выше степень комфортности. Но значительно возрастают первоначальные затраты на систему отопления.

Для систем, работающих периодически и при существовании опасности замерзания теплоносителя, необходимо применять воду с примесями, снижающими температуру кристаллизации. При использовании примесей, например гликолевых, необходимо учитывать влияние водогликолевой смеси на гидравлическую и тепловую устойчивость.

Гидравлическая и тепловая устойчивость – способность системы отопления изменять расход теплоносителя в циркуляционных кольцах и теплоотдачу нагревательных приборов пропорционально изменению температуры наружного воздуха.

 

При их использовании уменьшается теплопроизводительность теплогенераторов и теплоотдача нагревательных приборов, возрастают потери давления и увеличивается коэффициент объёмного расширения при нагревании.

Применение незамерзающих жидкостей следует согласовывать с производителями на взаимозаменяемость с запорно-регулирующей арматурой, полимерными трубами, разъёмными фитингами и т.п.

ЛЕКЦИЯ 5

Материал и размещение теплопроводов.

5.1. Классификация и материал теплопроводов.

5.2. Размещение теплопроводов в здании

5.3. Присоединение теплопроводов к отопительным приборам

5.4. Размещение запорно-регулирующей арматуры

5.5. Удаление воздуха из системы отопления

 

5.1. Классификация и материал теплопроводов

Трубы систем центрального водяного и парового отопления предназначены для подачи в приборы и отвода из них необходимого количества теплоносителя; поэтому их называют теплопроводами. Теплопроводы вертикальных систем отопления подразделяют на магистрали, стояки и подводки (рис. 5.1). Теплопроводы горизонтальных систем, кроме магистралей, стояков и подводок, имеют горизонтальные ветви (рис. 5.2).

Рис. 5.1. Теплопроводы вертикальных систем центрального отопления с верхней разводкой (а), с нижней разводкой (б), с «опрокинутой» циркуляцией воды (в)

 

1 и 2 — подающие (Т1) и обратные (Т2) магистрали; 3 и 4 - подающие и обратные стояки; 5 и 6 -— подающие и обратные подводки, 7 - отопительные приборы (стрелками показано направление движения теплоносителя)

Рис. 5.2.Теплопроводы горизонтальных систем водяного отопления с нижней (а) и верхней разводкой (б)

I и 2 — подающие (Т1) и обратные (Т2) магистрали; 3 и 4 - подающие и обратные стояки; 5 и 6 - подающие и обратные подводки, 7 - отопительные приборы; 8 - однотрубные ветви; 9 - бифилярные ветви (стрелками показано направление движения теплоносителя)

 

Движение теплоносителя в подающих (разводящих) и обратных (сборных) магистралях может совпадать по направлению или быть встречным. В зависимости от этого системы отопления называют системамиступиковым (встречным) ипопутным движением воды в магистралях. На рис. 5.1, а и 5.2, а стрелками на линиях, изображающих магистрали (линии с индексом Т1 — подающие, с индексом Т2 — обратные магистрали), показано попутное движение теплоносителя: теплоноситель в подающей и обратной магистралях каждой системы движется в одном направлении. На рис. 5.1, б, в и 5.2, б показано тупиковое движение теплоносителя: теплоноситель в подающей магистрали течет в одном, а в обратной — в противоположном направлении

В зависимости от места прокладки магистралей различают системы сверхней разводкой (см. рис. 5.1, а и 5.2, б), когда подающая (разводящая теплоноситель) магистраль (Т1) расположена выше отопительных приборов; с нижней разводкой (см. рис. 5.1, б и 5.2, а), когда и подающая (Т1), и обратная (Т2) магистрали проложены ниже приборов. При водяном отоплении бывают еще системы с «опрокинутой» циркуляцией воды (см. рис. 5.1, в), когда подающая магистраль (Т1) находится ниже, а обратная (Т2) выше приборов.

Для пропуска теплоносителя используют трубы: металлические (стальные, медные, свинцовые и др.) и неметаллические (пластмассовые, стеклянные и др.).

Из металлических труб наиболее часто используют стальные шовные (сварные) и редко стальные бесшовные (цельнотянутые) трубы. Стальные трубы изготовляют из мягкой углеродистой стали, что облегчает выполнение изгибов, резьбы на трубах и различных монтажных операций. Стоимость бесшовных труб выше, чем сварных, но они более надежны в эксплуатации и их рекомендуется использовать в местах, не доступных для ремонта.

Широкое применение стальных труб в системах центрального отопления объясняется их прочностью, простотой сварных соединений, близким соответствием коэффициента линейного расширения коэффициенту расширения бетона, что важно при заделке труб в бетон (например, в бетонных панельных радиаторах). Перспективно применение гибких стальных труб с защитной пластмассовой оболочкой.

Медные трубы отличаются долговечностью, но они менее прочны и дороже стальных. Свинцовые и чугунные трубы встречаются в системах отопления, смонтированных в начале XX в.

Термостойкие пластмассовые трубы обладают пониженным коэффициентом трения, вследствие чего снижается их гидравлическое сопротивление, они не зарастают и не подвержены коррозии. Гибкость пластмассовых труб, простота их обработки значительно облегчают монтаж, пониженная теплопроводность уменьшает теплопотери через их стенки. Внедрение пластмассовых труб в отопительную технику ограничивается повышенной стоимостью термостойких их видов, которые не размягчаются или не изменяют свою структуру (не «стареют») при длительном взаимодействии с теплоносителем.

В системах отопления используют неоцинкованные (черные) стальные сварныеводогазопроводные трубы (ГОСТ 3262—75*) Dy=10—50 мм трех типов: легкие, обыкновенные и усиленные (в зависимости от толщины стенки). Усиленные толстостенные трубы применяют редко — в уникальных долговременных сооружениях при скрытой прокладке. Легкие тонкостенные трубы предназначены под сварку или накатку резьбы для их соединения при открытой прокладке в системах водяного отопления. Обыкновенные трубы используют при скрытой прокладке и в системах парового отопления.

Размер водогазопроводной трубы обозначается цифрой условного диаметра в мм (например, Dy=20). Водогазопро-водная труба Dy20 имеет наружный диаметр 26,8мм, а ее внутренний диаметр изменяется в зависимости от толщины стенки от 20,4 (усиленная труба) до 21,8мм (легкая труба). Изменение внутреннего диаметра влияет на площадь поперечного сечения «канала» для протекания теплоносителя. Поэтому одно и то же количество теплоносителя будет двигаться в трубе одного и того же условного диаметра с различной скоростью: большей — в усиленной и меньшей—в легкой трубе.

Стальные электросварные трубы (ГОСТ 10704—76*) выпускают со стенками различной толщины. Поэтому в условном обозначении выбранной трубы указывают наружный диаметр и толщину стенки (если выбрана труба 76 Х х2,8 мм, то это означает, что она имеет наружный диаметр 76мм, толщину стенки 2,8мм и, следовательно, внутренний диаметр 70,4мм). При этом стенку принимают наименьшей толщины (по сортаменту труб, выпускаемых заводами). Например, используют трубы Dy20 со стенкой толщиной 2,0мм (легкая водогазопроводная труба Dy20 имеет стенку толщиной 2,5мм).

Стальные трубы, применяемые в системах центрального отопления, выдерживают, как правило, большее гидростатическое давление (не менее 1 МПа), чем отопительные приборы и арматура. Поэтому предельно допустимое гидростатическое давление в системе водяного отопления устанавливают по рабочему давлению, на которое рассчитаны не трубы, а другой менее прочный элемент (например, отопительные приборы).

Соединение теплопроводов между собой, с отопительными приборами и арматурой может быть неразборным — сварным и резьбовым — и разборным (для ремонта отдельных частей) — резьбовым и болтовым. Резьбовое разборное соединение предусматривают в основном у отопительных приборов и арматуры для их демонтажа в случае необходимости. Фланцевая арматура крупного размера и чугунные ребристые трубы соединяются болтами с контрфлан­цами, привариваемыми к концам стальных труб.

Таблица 5.1 Геометрические характеристики труб

Характеристика	Материал
	Полипро- пилен	Поли- Этилен	Поливи- нилхлорид	Сталь	Медь
Внешний диаметр, Мм	50	50	50	48,0	42,0
Внутренний  Диаметр, мм	33,4	36,2	42,6	42,0	39,0
Толщина стенки, мм	8,3	6,9	3,7	3,0	1,5
Площадь живого Сечения трубы, мм²	876	1029	1425	1385	1194

 

Шероховатость стенок трубы зависит от материала изготовления; характера механической обработки внутренней поверхности; времени эксплуатации и т.п. Ориентировочные значения коэффициента эквивалентной шероховатости kэ мм, для труб:

Новых цельнотянутых……………………………………………..0,03….0,05

Новых сварных стальных…………………………………………0,03….0,10

Старых сварных стальных………………………………………..0,15….0,50

Оцинкованных стальных…………………………………………0,10….0,20

Медных…………………………………………………………….0,01

Полипропиленовых……………………………………………….0,007

Полиэтиленовых…………………………………………………..0,005

Полихлорвиниловых………………………………………………0,001

Характеристики труб принимают по данным производителей. Ориентировочные их значения приведены в табл. 5.2

 

Табл. 5.2 Характеристики труб

Характеристика	Материал труб
	Сталь	медь	РР	РВ	PVC	CPVC	PEX
Плотность, г/см³	7,850	8,930	0,950	0,925	1,410	1,570	0,940
Коэффициент теплопроводности Вт/(м К)	58,2	320.. 325	0,18.. 0,24	0,22	0,14.. 0,22	0,14.. 0,16	0,43.. 0,48
Коэффициент ли- нейного расшире- ния, мм/ (м К)	0,011	0,018	0,09.. 0,15	0,13	0,07	0,06.. 0,07	0,18

                                    

5.2. Размещение теплопроводов в здании

Прокладка труб в помещениях может быть открытой и скрытой. В основном применяютоткрытую прокладку как более простую и дешевую. Поверхность труб нагрета, и теплоотдачу труб принимают в расчет при определении площади отопительных приборов.

По технологическим, гигиеническим или архитектурно-планировочным требованиям прокладка труб может быть скрытой: магистрали переносят в технические помещения (подвальные, чердачные и т. п.), стояки и подводки к отопительным приборам размещают в специально предусмот­ренных шахтах и бороздах (штробах) в строительных конструкциях или встраивают (замоноличивают) в них. При этом в местах расположения разборных соединений и ар­матуры устраивают лючки.

При прокладке теплопроводов учитывают предстоящее изменение длины труб в процессе эксплуатации системы отопления. Эксплуатация проходит при изменяющейся температуре теплоносителя (выше 35 °С) и трубы удлиняются по сравнению с монтажной их длиной в большей или меньшей стегни.

Температурное удлинение нагреваемой трубы — приращение ее длины ∆l, м, определяется по формуле

∆l=a(t_т-t_н) l,                                 (5.1)

где о — коэффициент линейного расширения материала трубы (для мягкой стали при температуре до 150 °С близок к 1,2-Ю-⁶); ^ — температура теплопровода, близкая к температуре теплоносителя, ^CC (при расчетах учитывают наивысшую температуру); <g—температура окружающего воздуха в период производства монтажных работ, °С; / — длина теплопровода, м.

Установлено, что 1м подающей стальной трубы предельно удлиняется при низкотемпературной воде приблизительно на 1мм, обратной трубы — на 0,8мм, а при высокотемпературной воде удлинение каждого метра трубы доходит до 1,75мм.

Таким образом, при размещении теплопроводов, особенно при перемещении по ним высокотемпературного теплоносителя, необходимо предусматривать компенсацию усилий, возникающих при удлинении подводок, стояков и магистралей.

Размещение подводки — соединительной трубы между стояком или горизонтальной ветвью и прибором — зависит от вида отопительного прибора и положения труб в системе отопления.

Для большинства приборов подающую подводку, по которой подается горячая вода или пар, и обратную подводку, по которой охлажденная вода или конденсат отводятся из приборов, прокладывают горизонтально (при длине до 500мм) или с некоторым уклоном (5—10 мм на всю длину). Эти подводки в зависимости от положения продольной оси прибора по отношению к оси труб могут быть прямыми и с отступом, называемым «уткой». Предпочтение отдают прямой прокладке подводок, так как утки осложняют заготовку и монтаж труб, увеличивают гидрав­лическое сопротивление подводок.

Для унификации деталей подводок и стояков, как известно, используют односторонние горизонтальные подводки постоянной длины (например, 370мм) независимо от ширины простенка в здании. При этом стояк однотрубной системы размещают на расстоянии 150мм от откоса оконного проема, а не по оси простенка как при двусторонних подводках. Особенно широко применяют унифицированные приборные узлы в жилых домах, гостиницах, общежитиях, во вспомогательных зданиях предприятий, где приборы для уменьшения длины подводок допустимо смещать от вертикальной оси оконных проемов по направлению к стояку (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Этажестояки вертикальной однотрубной системы водяного отопления с трехходовыми кранами у приборов

а - с приоконным размещением стояка и радиатором (вертикальные оси окна и радиатора совпадают); б - с замоноличенным стояком и конвектором (конвектор смещен к стояку от вертикальной оси окна); l – приоконный стояк; 2 — радиатор; 3 - замоноличенный стояк; 4 — конвектор

Для некоторых отопительных приборов (например, конвекторов напольного типа) подводки могут прокладываться снизу вверх с изгибом.

Компенсацию удлинения труб в горизонтальных ветвях однотрубных систем предусматривают путем изгиба подводок (добавления уток) с тем, чтобы напряжение на изгиб в отводах труб не превышало 80 МПа; в ветвях между каждыми пятью-шестью приборами вставляют П-образные компенсаторы, которые рационально размещать в местах пересечения разводящей трубой внутренних стен и перегородок помещений.

В вертикальных системах отопления подводки к приборам в большинстве случаев выполняют напрямую, однако в высоких зданиях делают специальный изгиб подводок к приборам для обеспечения беспрепятственного перемещения труб стояка при удлинении.

Размещение стояков — соединительных труб между магистралями и подводками — зависит от положения магистралей и размещения подводок к отопительным приборам. Обязательным является обособление стояков для отопления лестничных клеток, а также расположение стояков в наружных углах помещений. При размещении остальных стояков исходят из необходимости сокращать их число, длину и диаметр труб для экономии металла.

Кроме того, конструкция стояков должна способствовать унификации деталей для индустриализации процесса заготовки и уменьшения трудоемкости монтажа системы отопления.

Задача размещения стояков неотделима от выбора вида системы отопления для конкретного здания. В общем однотрубные системы при выполнении перечисленных рекомендаций имеют преимущество перед двухтрубными.

Стояки, как и отопительные приборы, располагают преимущественно у наружных стен открыто (на расстоянии 35мм от поверхности стен до оси труб D у £ 32мм) либо скрыто в бороздах стен или массиве стен и перегородок (см. рис. 5.3, б). При скрытой прокладке теплопроводов в наружных стенах теплопотери больше, чем при открытой прокладке, поэтому обычно принимаются меры для уменьшения теплопотерь.

Двухтрубные стояки размещают на расстоянии 80мм между осями труб, причем подающие стояки располагаютсправа (при взгляде из помещения). В местах пересечения стояков и подводок огибающие скобы устраивают на стояках (а не на подводках), причем изгиб обращают в сторону помещения.

Компенсация удлинения стояков в малоэтажных зданиях обеспечивается естественными их изгибами в местах присоединения к подающим магистралям (рис. 5.4, а). В более высоких 4—7-этажных зданиях однотрубные стояки изгибают не только в местах присоединения к подающей, но и к обратной магистрали (рис. 5.4, б, г).

В зданиях, имеющих более семи этажей, таких изгибов труб недостаточно и для компенсации удлинения средней части стояков применяют дополнительные изгибы труб с относом отопительных приборов от оси стояка (рис. 5.4, б). Иногда используют П-образные компенсаторы, и тогда трубы между компенсаторами в отдельных точках закрепляют — устанавливают неподвижные опоры. Для компенсации удлинения каждого этажестояка в однотрубных системах используют изгибы труб с «плечом» при низкотемпературной воде не менее 200мм (см. рис. 5.3, а).

В местах пересечения междуэтажных перекрытий трубы заключают в гильзы для обеспечения свободного их движения.

Размещение магистрали — соединительной трубы между местным тепловым пунктом и стояками — зависит от на­значения и ширины здания, вида принятой системы отопления.

Рис. 5.4. Схемы присоединения стояков к магистралям систем водяного отопления двух-трехэтажных (а), четырех-семиэтажных при верхней разводке (б)и нижнейразводке (а), восьмиэтажных и более высоких (в) зданий

1 — спускной кран (внизу — со штуцером); 2 — запорный кран; 3 — запорный вентиль

В производственных зданиях магистрали целесообразно прокладывать в пределах рабочих помещений (если этому не препятствует технология производства) — по стенам, колоннам