Классификация систем отопления

— по способу циркуляции;

— по способу присоединения стояка к нагревательным приборам;

— по способу прокладки магистральных трубопроводов;

— по способу прокладки теплопроводов, соединяющих нагревательные

— по направлению движения теплоносителя;

— по способу присоединения нагревательных приборов.

Системы отопления подразделяются на системы с естественной циркуляцией теплоносителя и с искусственной циркуляцией.

Естественная циркуляция теплоносителя в системе отопления достигается за счет разности плотностей горячей воды, в подающем трубопроводе, и остывшей в обратном трубопроводе. Плотность горячей воды меньше плотности холодной, вследствие этого горячая вода поднимается вверх. Системы отопления с естественной циркуляцией применяются там, где нет центрального отопления, часто случаются перебои с электроснабжением, это дачи, загородные дома, коттеджи.

В системах с искусственной циркуляцией движение теплоносителя происходит за счет давления, создаваемого насосом. Системы с искусственной циркуляцией удобны для больших домов, теплоноситель быстро перемещается по всей системе, а также температура теплоносителя в трубопроводах более равномерна, по сравнению с системой с естественной циркуляцией.

Однотрубные и двухтрубные системы отопления.

В зависимости от способа присоединения трубопроводов стояка к отопительным приборам разделяют двухтрубные и однотрубные системы отопления.

Стояк в двухтрубной системе состоит из двух труб (подающая и обратная труба). Подающий трубопровод с горячей водой подводится к каждому нагревательному прибору, после того как теплоноситель прошел через прибор, его температура понизилась и эта охлажденная вода отводится через другую трубу – обратную. В двухтрубной системе отопления температура теплоносителя незначительно отличается по этажам в многоквартирном доме, и как следствие экономим на поверхности отопительных приборов, но требуется большее количество трубопроводов.

В однотрубной системе отопления нагревательные приборы соединяются одной трубой. Вода перетекает из одного прибора в другой, из-за этого в каждом следующем приборе температура ниже, чем в предыдущем. В однотрубной системе требуется меньшее количество трубопроводов для стояков, чем в двухтрубной системе. А так как температура воды по этажам разная, с каждым этажом все меньше, возрастают площади поверхности нагрева отопительных приборов.

Способы прокладки магистральных трубопроводов.

Отопительные системы подразделяются на системы с верхней разводкой трубопроводов, и с нижней разводкой. В системах с верхней разводкой подающие трубопроводы располагаются выше отопительных приборов, а в системах с нижней разводкой подающие и обратные трубопроводы расположены ниже отопительных приборов.

Вертикальная и горизонтальная разводка стояков отопления.

Если нагревательные приборы присоединяются к вертикально расположенному стояку, такие системы называют вертикальные, а при присоединении к горизонтально расположенным трубопроводам – горизонтальными.

Направление движения теплоносителя.

Если в системе отопления вода в подающей магистрали и вода в обратной магистрали движется в противоположных направлениях, то такую систему называют “тупиковой”, если в одном направлении – с попутным движением воды.

Способы присоединения нагревательных приборов.

В зависимости от способа подключения нагревательных приборов системы отопления делятся на проточные, системы со смещенными и несмещенными участками.

Классификация систем отопления

Системы водяного отопления различают:

а) по схеме соединения труб с отопительными приборами:

— однотрубные с последовательным соединением приборов;

— двухтрубные с параллельным соединением приборов;

— бифилярные с последовательным соединением сначала всех первых половин приборов, затем для течения воды в обратном направлении всех вторых их половин;

б) по положению труб, объединяющих отопительные приборы по вертикали или по горизонтали — вертикальные и горизонтальные;

в)по расположению магистралей:

— с верхней разводкой при прокладке подающей магистрали выше отопительных приборов;

— с нижней разводкой при расположении и подающей и обратной магистралей ниже приборов;

— с «опрокинутой» циркуляцией воды при прокладке обратной магистрали выше приборов;

г)по направлению движения воды в подающей и обратной магистралях:

— с тупиковым (встречным) движением воды в системе отопления

— попутным (в одном направлении) движением воды в системе отопления.

На рис. 1а) приведена схема вертикальной однотрубной системы насосного водяного отопления с верхней разводкой, с двусторонним (стояки 1, 2,4) и односторонним (стояки 3, 5) присоединением приборов к стоякам. Стояки показаны условно трех различных типов: нерегулируемого проточного (стояк 1); с замыкающими участками осевыми (стояк 2) и смещенными (стояк 3) с проходными регулирующими кранами (КРП, поставленные со стороны входа теплоносителя в приборы); проточно-регулируемого с обходными участками (стояки 4,5) с трехходовыми регулирующими кранами (КРТ).

На рис. 1б) дана схема вертикальной однотрубной системы насосного водяного отопления с нижней разводкой и П-образными стояками условно трех типов (по аналогии с рис. 1а): нерегулируемого проточного (стояк 7), регулируемого со смещенными замыкающими участками и кранами КРП (стояки 2, 2), проточно-регулируемого с обходными участками и кранами КРТ (стояки 4, 5). При непарных отопительных приборах восходящую часть стояков делают «холостой» (стояки 3, 5).

На рис. 1в) показана схема вертикальной однотрубной системы насосного отопления с опрокинутой циркуляцией воды и проточным расширительным баком. Стояки могут быть проточными (стояки 1, 5) или со смещенными обходными (стояки 2, 5) и замыкающими (стояк 4) участками. Проточный стояк 1 изображен с конвекторами типа «Комфорт-20», имеющими две горизонтально расположенные греющие трубы и регулирующий воздушный клапан.

На рис.2 приведена схема горизонтальной однотрубной системы насосного водяного отопления с ветвями условно различной конструкции. Проточная ветвь I изображена для радиаторов, установленных на двух этажах, причем радиаторы на первом этаже объединены воздушной трубой, на втором этаже снабжены воздушными кранами. Бифилярная ветвь II показана для трубчатых отопительных приборов (конвекторов, гладких и ребристых труб). Ветвь III дана для регулируемых приборных узлов с кранами КРП и замыкающими участками постоянной длины с дросселирующими вставками. Аналогично может быть выполнена ветвь с обходными участками и кранами КРТ, хотя в этом случае затруднен централизованный спуск воды.

На рис. 3 изображена схема вертикальной двухтрубной системы насосного водяного отопления с верхней (в левой части рисунка) и нижней разводкой. При нижней разводке удаление воздуха из системы может быть централизованным (через воздушную линию) и местным (через воздушные краны). В приборные узлы входят краны двойной регулировки (КРД) или краны повышенного гидравлического сопротивления — КРП с дросселирующим устройством (в системах отопления многоэтажных зданий с нижней разводкой).

Основные приборные узлы, относящиеся к горизонтальным двухтрубным системам с верхней разводкой показаны на рис. 4а), с нижней разводкой-на рис. 4б). Слева изображено змеевиковое (последовательное) соединение трубами таких приборов, как гладкие и ребристые трубы, плинтусные конвекторы, справа — присоединение колончатых радиаторов по схемам сверху-вниз (см. рис. 4,а) и снизу-вниз (см. рис. 4,б).

10.3. Последовательность проектирования системы отопления

Исходные данные для проектирования: назначение и технология, планировка и строительные конструкции здания; климатические условия и положение здания на местности; источник теплоснабжения; температура помещений.

Расчет теплового режима. Теплотехнический расчет наружных ограждений конструкций, расчет теплового режима в помещениях, определение тепловых нагрузок для отопления (см. раздел I и гл. 8).

Выбор системы. Выбор параметров теплоносителя и гидравлического давления в системе, вида отопительных приборов и схемы системы (с технико-экономическим обоснованием в необходимых случаях).

Конструирование системы. Размещение отопительных приборов, стояков, магистралей и других элементов системы. Деление системы на части постоянного и периодического действия, для позонного и пофасадного регулирования. Назначение уклона труб; схемы движения, сбора и удаления воздуха; компенсации удлинения и изоляции труб; мест спуска и наполнения водой стояков и системы. Выбор вида запор-но-регулирующей арматуры, ее размещение.

Конструирование заканчивают вычерчиванием схемы системы с нанесением тепловых нагрузок отопительных приборов и расчетных участков.

Теплогидравлический расчет системы. Гидравлический расчет системы. Тепловой расчет труб и приборов (см. гл. 9).

До гидравлического расчета проводят предварительный тепловой расчет (без учета теплоотдачи труб) отопительных приборов с греющими элементами из труб (конвекторы, змеевиковые радиаторы, бетонные панели), потери давления по длине которых заметно влияют на общие потери давления в стояках и ветвях. В этом случае предварительно выбранные размеры приборов уточняют после выполнения гидравлического расчета.

Допустимо делать окончательный тепловой расчет приборов любого вида до гидравлического расчета двухтрубных систем при скрытой прокладке труб.

После гидравлического расчета проводят сразу окончательный тепловой расчет «емкостных» отопительных приборов (радиаторы секционные и панельные колончатые, ребристые и гладкие трубы Dy = 40— 100 мм), потери давления в которых допустимо оценивать по местному сопротивлению на входе и выходе воды, а также тепловой расчет гравитационной системы отопления малоэтажных зданий.

Выбор системы отопления

При проектировании водяного отопления предпочтение отдается насосным однотрубным системам из унифицированных узлов и деталей с автоматическим пофасадным регулированием. Гравитационные системы применяют при отсутствии централизованного теплоснабжения, технико-экономическом обосновании их преимущества по сравнению с насосными или при технологической необходимости полного исключения шума и вибрации конструкций в здании.

Наиболее экономичные однотрубные системы проточного типа проектируют тогда, когда индивидуальное регулирование теплоотдачи отопительных приборов не обязательно или предусматривается установка приборов с воздушными регулирующими клапанами (например, конвекторов типа КН-20).

Однотрубные системы проточно-регулируемого типа (с кранами КРТ) используются в тех случаях, когда необходимо индивидуальное регулирование теплоотдачи приборов.

Однотрубные системы с замыкающими участками у приборов (с кранами КРП) применяют взамен проточно-регулируемых, когда требуется уменьшить потери давления в приборных узлах, несмотря на относительное увеличение площади нагревательной поверхности приборов (большее при узлах с осевым замыкающим участком, меньшее при узлах со смещенным замыкающим участком). Учитывают, что при смещенных замыкающих участках обеспечивается компенсация теплового удлинения этажестояков.

Вертикальные однотрубные системы рекомендуют для зданий, имеющих три этажа и более. Однотрубные системы с верхней разводкой устраивают для обеспечения централизованного удаления воздуха из системы вне рабочих помещений.

Однотрубные системы с нижней разводкой применяют в бесчердачных зданиях с техническими подпольями и подвалами, а также при необходимости поэтажно включать систему в действие в процессе строительства здания.

Однотрубные системы с опрокинутой циркуляцией воды устраивают преимущественно в зданиях повышенной этажности, в зданиях с обогреваемыми чердачными помещениями (с «теплыми» чердаками) или верхними техническими этажами. В таких системах рекомендуют применять отопительные приборы с греющими элементами из стальных труб (например, конвекторы).

Однотрубные системы следует разделять на две последовательно соединенные части, когда расчетная разность температуры воды превышает 45°С (например, 130-70°С).

Горизонтальные однотрубные системы рекомендуется применять в протяженных зданиях, в зданиях с ленточным остеклением, в зданиях, где каждый этаж имеет различное технологическое назначение или тепловой режим.

Бифилярные системы целесообразно устраивать при одинаковых тепловых нагрузках приборов, при автоматическом поддержании заданной температуры помещений путем пофасадного (вертикальные системы) или поэтажного (горизонтальные системы) количественного регулирования теплоотдачи отопительных приборов.

Вертикальные насосные двухтрубные системы с нижней разводкой могут применяться в зданиях, состоящих из разноэтажных частей, с установкой у отопительных приборов кранов КРД (малоэтажные здания) или КРП с дросселирующим устройством, т.е. повышенного гидравлического сопротивления (многоэтажные-до восьми этажей — здания), а также при установке индивидуальных автоматических регуляторов у каждого отопительного прибора.

Двухтрубные системы с верхней разводкой можно устраивать в малоэтажных зданиях (один-два этажа), особенно при естественной циркуляции воды. Такие системы используются для квартирного отопления при радиусе действия не более 15 м по горизонтали. Применения горизонтальных насосных двухтрубных систем следует избегать; при выборе по необходимости такие системы делают с попутным движением воды в магистралях.

Для сокращения длины и диаметра магистралей вертикальные системы отопления многоэтажных зданий рекомендуется применять с тупиковым движением воды, особенно если предусматривается автоматическое пофасадное регулирование. В насосных системах значительной протяженности при малой тепловой нагрузке стояков следует использовать для увязки потерь давления в параллельно соединённых участках (если расхождение при тупиковом движении воды превышает 15%) попутное движение воды в магистралях.

Классификация систем водяного отопления

Классификация систем водяного отопления проводится по следующим основным признакам [11].

1. По способу создания циркуляции водяные системы отопления подразделяются на системы с естественной циркуляцией (гравитационные) и с искусственной циркуляцией (насосные). В системах с естественной циркуляцией (рис. 4.3) движение воды осуществляется под действием разности плотностей охлажденной воды после отопительных приборов и горячей воды, поступающей в систему отопления. В системах с искусственной циркуляцией движение воды происходит под действием насоса.

2. По схеме включения отопительных приборов в стояк или ветвь системы водяного отопления подразделяются на двухтрубные в соответствии с
рис. 4.3 (приборы присоединены по теплоносителю параллельно) и однотрубные (приборы присоединены по теплоносителю последовательно).

3. По направлению объединения отопительных приборов как двухтрубные, так и однотрубные системы отопления могут быть вертикальными в соответствии с рис. 4.3 (последовательно присоединяются к общему вертикальному стояку отопительные приборы на разных этажах) и горизонтальными(последовательно присоединяются к общей горизонтальной ветви отопительные приборы на одном этаже).

4. По месту расположения подающих и обратных магистралей системы водяного отопления подразделяются на системы с верхним расположением подающих магистралей в соответствии с рис. 4.3 (по чердаку или под потолком верхнего этажа, а обратных магистралей – по подвалу) и с нижним расположением обеих магистралей(по подвалу или над полом первого этажа).

5. По направлению движения воды в подающих и обратных магистралях системы водяного отопления подразделяются на тупиковые в соответствии с рис. 4.3 (горячая и охлажденная вода в магистралях движется в противоположных направлениях) и с попутным движением(горячая и охлажденная вода в магистралях движется в одном направление).

Для уяснения устройства и принципа действия системы водяного отопления рассмотрим схему системы [11], представленную на рис. 4.3.

Вода, нагретая в теплогенераторе (котле) К до температуры t_г поступает через теплопровод – главный стояк 1 в подающие магистральные теплопроводы 2. По подающим магистральным теплопроводам горячая вода поступает
в подающие стояки 9. Затем по подающим подводкам 13 горячая вода поступает в отопительные приборы 10, через стенки которых теплота передается воздуху помещения. Из отопительных приборов охлажденная вода с температурой t_о по обратным подводкам 14, обратным стоякам 11 и обратным магистральным теплопроводам 15 возвращается в теплогенератор К, где она снова подогревается до температуры t_г, и далее циркуляция происходит по замкнутому кольцу.

К – котел; 1 – главный стояк; 2 – подающий магистральный теплопровод (горячей воды);
3 – сигнальная трубка; 4 – расширительный бак; 5 – переливная труба; 6– циркуляционная труба; 7 – вентили; 8 – тройники с пробкой, верхние – для впуска воздуха в отключенный стояк, нижние – для спуска воды; 9 – подающие стояки (горячей воды); 10 – отопительные приборы; 11 – обратные стояки (охлажденной воды); 12 – регулировочные краны у отопительных приборов; 13 – подающие подводки; 14 – обратные подводки; 15 – обратный магистральный теплопровод (охлажденной воды); 16 – запорные вентили для регулирования и отключения отдельных веток системы; 17 – труба для заполнения системы водой из водопровода;
18 – спускная труба

Рис. 4.3. Схема двухтрубной системы водяного отопления
с верхней разводкой и естественной циркуляцией

В системе водяного отопления имеется расширительный бак 4, предназначенный для вмещения прироста объёма воды при её нагревании, а также для удаления через него воздуха в атмосферу как при заполнении системы водой, так и в период её эксплуатации (в случае открытого расширительного бака). Для регулирования теплоотдачи отопительных приборов на подводках к ним устанавливают регулировочные краны 12.

Перед пуском в действие каждая система заполнятся водой из водопровода 17 через обратную линию до сигнальной трубы 3 в расширительном баке 4. Когда уровень воды в системе повысится до сигнальной трубы и вода будет вытекать из трубы в раковину, находящуюся в котельной, кран на сигнальной трубе закрывают и прекращают заполнение системы водой.

При недостаточном прогреве приборов вследствие засорения трубопровода или арматуры, а также в случае появления утечки вода из отдельных стояков может быть спущена без опорожнения и прекращения работы других участков системы. Для этого закрывают вентили 7 на стояках. Из тройника 8, установленного в нижней части стояка, вывёртывают пробку и к штуцеру тройника присоединяют гибкий шланг, по которому вода из теплопровода и отопительных приборов стекает в канализацию. Чтобы вода быстрее стекала, из верхнего тройника 8 вывёртывают пробку.

Область применения и преимущества различных систем водяного отопления представлены в табл. 4.2 [11].

Таблица 4.2 – Область применения и преимущества различных систем водяного отопления

Системы водяного отопления	Преимущества	Область применения
Вертикальные двухтрубные системы с верхним расположением подающей магистрали с естественной циркуляцией воды.	1. Большое естественное циркуляционное давление. 2. Проще удалять воздух из системы. 3. Выше теплоотдача отопительных приборов. 4. Поступление воды с наивысшей температурой к каждому отопительному прибору. 5. Минимальная площадь отопительных приборов.	В зданиях с числом этажей до 3-х включительно.
Вертикальные двухтрубные системы с нижним расположением обеих магистралей с естественной циркуляцией воды.	1. Меньше теплопотери. 2. Монтаж и пуск системы могут производиться поэтажно. 3. Удобнее эксплуатация системы. 4. Большая гидравлическая и тепловая надёжность системы. 5. Поступление воды с наивысшей температурой к каждому отопительному прибору. 6. Минимальная площадь отопительных приборов.	В малоэтажных зданиях с кранами двойной регулировки у отопительных приборов.

Продолжение таблицы 4.2

Вертикальные однотрубные системы с замыкающими участками на стояках и естественной циркуляцией воды.	1. Меньшая стоимость. 2. Простой монтаж и меньшая длина теплопроводов. 3. Красивый внешний вид.	В многоэтажных производственных зданиях.
Однотрубные горизонтальные система с естественной циркуляцией воды.	1. Меньший расход труб. 2. Возможность поэтажного включения системы. 3. Стандартность узлов. 4. Проще осуществляется монтаж	В производственных помещениях.
Вертикальная двухтрубная система отопления с искусственной циркуляцией и тупиковой системой.	1. Большая разница в потере давления в отдельных циркуляционных кольцах. 2. Равномерный прогрев всех отопительных приборов.	В производственных помещениях.
Однотрубная система с нижней прокладкой магистралей с искусственной циркуляцией.	1. Меньший диаметр труб. 2. Большой радиус действия. 3. Простой монтаж. 4. Устойчивый тепловой и гидравлический режим работы.	В производственных помещениях.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.