Выбор систем отопления

Тепловой режим в зданиях и помещениях может быть постоянным и переменным в зависимости от их назначения.

В зданиях и помещениях с постоянным тепловым режимом применяют системы отопления в соответствии с рекомендациями приложения 11 из СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование». Здесь приведены характеристики систем отопления в зависимости от назначения помещения.

Для жилых, общественных и административно-бытовых зданий рекомендуют применять отопление

— водяное с радиаторами, панелями и конвекторами при температуре теплоносителя t_тепл не более 95°С (для двухтрубных систем) и не более 105°С (для однотрубных систем);

— водяное с нагревательными элементами, встроенными в наружные стены, перекрытия и полы;

— местное (поквартирное) водяное с радиаторами или конвекторами при температуре теплоносителя t_тепл не более 95 °С;

— электрическое или газовое с температурой на теплоотдающей поверхности не более 95 °С.

В производственных зданиях применяют следующие системы отопления: водяное или паровое, воздушное, электрическое или газовое в зависимости от категории помещений по пожаро- взрывобезопасности.

Температуру теплоносителя в системах отопления принимают в зависимости от назначения помещений в соответствии со СНиП 2.04.05-91 (150°С – для пассажирских залов вокзалов, производственных помещений категорий А, Б, В, Г и Д без выделений пыли или с выделением негорючей пыли, категорий Г и Д без выделений пыли или с повышенными требованиями к чистоте воздуха или со значительным влаговыделением; для производственных помещений категорий А, Б с выделением горючей пыли – 110°С, категории В, Г и Д с выделением горючей пыли – 130°С).

Для того, чтобы можно было пользоваться этими рекомендациями, необходимо дополнить классификацию видами водяных систем отопления.

Системы отопления разделяют на:

— однотрубные и двухтрубные;

— вертикальные и горизонтальные;

— с верхней разводкой и нижней разводкой;

— тупиковые и с попутным движением воды.

Примеры систем отопления (схемы) приведены на рис. 4.1—4.7. На рисунках: 1 – нагревательные приборы; 2 – трубопроводы; 3 – трубопровод обратной воды; 4 – вентиль (клапан); 5 – расширительный бак; 6 – нагревательный котел или теплообменник; 7 – циркуляционный насос; t_под – температура теплоносителя в подающем трубопроводе; t_обр – температура теплоносителя в обратном трубопроводе.

Рис. 4.1. Однотрубная система отопления:	Рис. 4.2. Двухтрубная система отопления

Рис. 4.3. Горизонтальная система отопления	Рис. 4.4. Система отопления с верхней разводкой

Рис. 4.5. Система отопления с попутным движением воды (см. также рис. 4.2)

Системы отопления могут быть с естественным побуждением (рис. 4.6) и с искусственным побуждением (рис. 4.7). В системах с искусственным побуждением применяются элеваторы и подпиточные насосы, которые устанавливаются в узлах ввода теплоносителя в здание.

Рис. 4.6. Система отопления с естественным побуждением	Рис. 4.7. Система отопления с искусственным побуждением

Примеры вертикальных систем отопления см. на рис. 4.1 и 4.2, систем отопления с нижней разводкой см. на рис. 4.1 и 4.2, систем отопления тупиковых см. на рис. 4.3 и 4.4.

Системы водяного отопления с естественной циркуляцией могут применяться для зданий небольшой протяженности и в том случае, если отсутствует централизованное теплоснабжение и в дальнейшем не предполагается его устройство.

Радиус действия систем с естественной циркуляцией следует принимать не более 30 м при расстоянии от середины высоты котла до середины нижнего нагревательного прибора не менее 3 м. В системах квартирного водяного отопления с естественной циркуляцией в связи с большим охлаждением воды в трубопроводах допускается установка генератора тепла и нагревательных приборов на одном уровне.

Как правило, следует применять системы водяного отопления с искусственной циркуляцией. Диаметры труб в насосных системах благодаря большому давлению, создаваемому насосом, значительно меньше, чем в системах водяного отопления с естественной циркуляцией, и радиус их действия велик. Стоимость устройства насосных систем отопления меньше, чем систем с естественной циркуляцией.

Применение систем водяного отопления целесообразно в жилых, общественных и промышленных зданиях. Двухтрубные системы с верхней разводкой рекомендуется применять в зданиях с числом этажей до трех включительно. Однотрубные вертикальные системы с осевыми или смещенными замыкающими участками рекомендуется применять в зданиях с числом этажей более трех. Однотрубные вертикальные проточные регулируемые и нерегулируемые системы можно применять независимо от этажности здания. Однотрубные вертикальные системы с нижней разводкой рекомендуется применять в бесчердачных зданиях, однотрубные горизонтальные системы – в случае необходимости поэтажного выключения системы отопления здания.

Системы с попутным движением теплоносителя следует проектировать при невозможности увязки потерь давления в отдельных кольцах систем отопления.

Отопление в нерабочее время называется дежурным.

В холодный период года дежурное отопление в общественных, административно-бытовых и производственных помещениях, когда они не используются, предусматривают для поддержания температуры воздуха ниже нормируемой, но не ниже 5°С, используя основные отопительные системы. При этом должно быть обеспечено восстановление нормируемой температуры к началу использования помещения или к началу работы, При экономическом обосновании допускается проектировать специальные системы дежурного отопления.

Преимуществасистем водяного отопления заключаются в следующем:

— невысокая температура на поверхности нагревательных приборов;

— высокая теплоемкость теплоносителя (воды);

— простота центрального регулирования за счет изменения температуры воды (качественное регулирование);

Недостатки систем водяного отопления следующие:

— большое гидравлическое давление в нижней части систем, что ограничивает их высоту;

— опасность замерзания воды в трубопроводах, прокладываемых в неотапливаемых помещениях и в лестничных клетках, с разрушением системы.

Для производственных помещений применяют также системы отопления с теплоносителем в виде пара.

Преимущества паровых систем отопления в сравнении с водяными системами отопления следующие:

— большая теплоотдача нагревательных приборов;

— отсутствует опасность замерзания;

— возможность быстрого перемещения пара на большие расстояния без применения искусственного побуждения.

Недостатки паровых систем отопления:

— высокая температура поверхности труб и нагревательных приборов;

— невозможность гибкого центрального регулирования, в связи с чем применяется регулирование пропусками (периодическими включениями и отключениями);

— более сложная эксплуатация;

— значительные тепловые напряжения и деформации системы;

— меньший срок эксплуатации из-за коррозии труб.

Воздушное отопление может применяться как в административно-бытовых, так и в производственных помещениях. Его преимущества перед другими видами отопления следующие:

— возможность совмещения с системой вентиляции;

— отсутствие в отапливаемых помещениях каких-либо нагревательных приборов;

— отсутствие тепловой инерции;

— возможность центрального качественного регулирования.

Недостатки воздушного отопления:

— большие сечения каналов для транспортировки нагретого воздуха;

— большие непроизводительные потери тепла при прокладке воздуховодов в неотапливаемых помещениях.

Системы отопления жилых и общественных зданий

М. Ю. Карпов, инженер, Нижний Новгород

В журнале «АВОК», 2005, № 2, с. 44-45 была опубликована статья В. С. Касаткина «О некоторых проектных решениях отопления и теплоснабжения жилых и общественных зданий», которая основана на новых требованиях, изложенных в СНиП 4101-2003.

Автор нижеприведенной статьи, в целом разделяя взгляды В. С. Касаткина, счел уместным предложить некоторые уточнения, а в некоторых случаях и поспорить с коллегой.

Теплопункты и магистральные трубопроводы

В обсуждаемой статье описывается проектное решение, при котором стояки присоединяются не к вет-вям, проложенным по периметру здания, а к коллектору теплопункта. При этом обратные трубопроводы, прокладываемые по техническим помещениям, не теплоизолируются.

Автоматизированный теплопункт, выполненный в соответствии с требованиями СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», позволяет решить проблему завышенной по отношению к температурному графику температуры теплоносителя в обратной магистрали, а прокладка обратных трубопроводов без теплоизоляции может привести к теплоизбыткам в помещениях, где они проложены, и, следовательно, к непроизводительным потерям тепла.

Принятие данного проектного решения должно обосновываться расчетом теплового баланса помещений.

Расположение распределительных коллекторов для стояков в помещениях теплопунктов представ-ляется оправданным, однако здесь следует внести уточнение.

В [1] стояки присоединяются к коллекторам через балансировочный клапан и шаровый кран. Безусловно, это решение продиктовано стремлением заказчика к снижению капитальных затрат, т. к. стояки двухтрубных систем должны оснащаться регуляторами перепада давления, которые стоят несколько дороже.

Здесь уместно отметить, что при большой разнице в нагрузках стояков и их удаленности от теплопункта целесообразно применять регуляторы, комплектуемые не шаровыми кранами, а балансировочными вентилями (рис. 1). Это позволит избежать граничных значений преднастроек регуляторов и решить часть вопросов пусконаладки на стадии проектирования.

Регулятор перепада давлений, комплектуемый балансировочным вентилем, позволяет увязать ветви в большом диапазоне нагрузок и гидравлических сопротивлений

Важным преимуществом расположения всех отключающих, сливных и регулирующих устройств в теплопункте, помимо удобства обслуживания, является ограничение доступа к арматуре посторонних лиц.

Что касается материалов магистральных трубопроводов, то по соображениям противопожарной и общей безопасности чаще применяются трубы из стали или меди 1 .

Стояки и вводы в квартиры (офисы)

При поквартирной разводке диаметры условного прохода стояков нередко достигают Ду 50. Чаще всего они выполняются из тех же материалов, что и магистральные трубопроводы.

Необходимость соблюдения противопожарных норм, решения компенсации температурных расширений и обеспечения доступа к арматуре и приборам учета эксплуатационного персонала делает задачу размещения стояков весьма непростой.

В [1] достаточно подробно освещен этот вопрос. При этом привлекает внимание решение по размещению узла подключения абонента (квартиры) к стояку выше отметки верха отопительного прибора, что призвано обезопасить абонентскую систему от завоздушивания и коррозии при сливе стояка или всей системы. Иными словами, это превентивная мера против неправильной эксплуатации, а не инженерное решение в «чистом» виде.

Узлы присоединения радиаторов с нижним подводом теплоносителя, оборудованные устройствами для отключения, слива и заполнения прибора, позволяют отключать, сливать, демонтировать, монтировать вновь и заполнять отдельный прибор при работающей системе.

Специальный инструмент позволяет заменять буксы термостатических клапанов даже без слива обслуживаемого прибора.

Все эти устройства созданы с целью исключения необходимости слива системы из-за проблем с радиатором или термостатическим клапаном. Если необходимость слива квартирной системы неизбежна, то к сливной арматуре системы присоединяют шланг, выводят его в емкость, устанавливаемую на лестничной клетке на 3–4 ступени ниже уровня пола обслуживаемой квартиры, и, перекрыв вводную арматуру, вывертывают воздухоотводчики приборов и открывают сливные краны.

Это позволяет опорожнить квартирную систему почти полностью (в трубах все-таки остается 2–3 литра воды). Это является недостатком предлагаемого в [1] способа подключения квартирной системы к стояку (а для двухуровневых квартир он и вовсе неприменим); тем не менее, подобные решения могут быть рассмотрены при проектировании.

Внутриквартирная разводка и отопительные приборы

От узла ввода в квартиру, оборудованного отключающей арматурой 2 , фильтром, прибором учета теплоэнергии и внутриквартирным коллектором, трубопроводы разводятся к приборам либо по лучевой схеме, либо (что встречается чаще) – к одной-двум группам приборов по двухтрубной схеме вдоль наружных стен.

Разводка выполняется из медных труб, а чаще – из металлополимерных, т. к. при малых диаметрах они предпочтительнее по стоимости материалов и работ, а также по удобству монтажа.

Кроме того, понижение расчетных параметров теплоносителя до европейских норм (75–65 °C) приближает расчетный срок их службы к декларируемому производителями.

Недостаток этих труб (а также медных труб в бухтах) – необходимость скрытой прокладки – устраняется применением радиаторов с нижней подводкой теплоносителя и встроенными термостатическими клапанами (рис. 2).

Применение отопительного прибора со встроенным термостатическим клапаном и нижним подводом теплоносителя позволяет решить целый ряд проблем внутриквартирной разводки

Применение таких приборов решает еще целый ряд задач:

• эстетичный внешний вид не провоцирует потребителя на замену прибора из соображений дизайна;

• во время декоративного ремонта помещения прибор можно снять при работающей системе;

• встроенный термостатический клапан, выполняющий заодно и функцию балансировочного, позволяет монтировать термоголовку вдоль оси стены, что намного удобнее перпендикулярного расположения термоголовки, имеющего место при применении «внешнего» терморегулятора, выполненного в виде трубопроводной арматуры проходного или углового исполнения;

• возможность преднастройки термоклапана, а также наличие механизма отключения, слива и заполнения прибора, что во многих случаях позволяет отказаться от лучевой схемы внутриквартирной разводки в пользу периметральной, сохранив преимущества первой и избежав ее недостатков;

• наличие нескольких типоразмеров по высоте и по глубине позволяет подобрать прибор с заданной теплоотдачей по ширине оконного проема 3 ;

• малая емкость прибора позволяет снизить емкость системы и (в независимых контурах) сэкономить на расширительном баке.

По своим конструктивным особенностям приборы с нижним подводом теплоносителя и встроенным термоклапаном не могут быть секционными и изготавливаются из стали или меди.

Отопительные приборы других конструкций применяются в комплексе с проектными решениями по присоединениям трубопроводов и арматуры.

Разобраться во всем многообразии отопительных приборов и в особенностях их применения призваны Стандарты АВОК (в частности, стандарт «Приборы отопительные. Часть 1. Общие технические условия», изданный в январе 2005 года).

В любом случае, все компоненты системы теплоснабжения (оборудование, отопительные приборы, трубы, фитинги, арматура) должны подбираться с учетом не только расчетных параметров теплоносителя, но и с учетом недопущения электрохимической коррозии, связанной с применением разнородных материалов.

В [1] автор не остановился на детализации внутриквартирной системы, ограничившись простым перечислением ее компонентов, однако из его подробного описания принципиальных решений по теплопункту и магистралям нетрудно сделать вывод о постоянном противодействии со стороны заказчика принятию любых решений, связанных с увеличением первоначальных затрат. Эффективность этих решений, с точки зрения эксплуатации системы, волнует заказчика в последнюю очередь, поскольку строят здания одни, а эксплуатируют – другие.

Простое решение проблемы: кто строит, тот и эксплуатирует (в некоторых регионах закрепленное на законодательном уровне), например, в Нижнем Новгороде не привилось (отдельные фирмы, взявшие на эксплуатацию построенные здания – не правило, а исключение, хотя разница в результатах огромна).

Данная статья затрагивает небольшую часть вопросов, связанных с проектированием современных отопительных систем и поднятых в [1], и имеет целью привлечь специалистов к продолжению обсуждения проектных решений, в частности, при проектировании отопления для организаций, берущих построенные здания на эксплуатацию, и при проектировании отопления в зданиях сложных архитектурных форм.

Литература

1. Касаткин В. С. О некоторых проектных решениях систем отопления и теплоснабжения жилых и общественных зданий //АВОК. 2005. № 2.

Тел. (8312) 35-72-59

1 Термин «пластиковые трубы», используемый в [1], представляется не совсем удачным. В системах отопления применяются металлополимерные и полимерные с противодиффузионным покрытием трубы, сертифицированные ФГУП «НИИсантехники». Эти трубы чаще применяются для внутриквартирной разводки.

2 Гидравлическую увязку участков стояка выполняют балансировочные клапаны, играющие роль одного из отключающих устройств на вводах в квартиры. В этом случае значительно облегчается и гидравлический расчет отопительных систем однотипных квартир, т. к. располагаемые напоры на вводах можно уравнять.

3 Рекомендации по применению стальных панельных радиаторов «VONOVA» / ФГУП «НИИсантехники». М., 2004.