Выбор и размещение отопительных приборов

Таблица 1. Технические характеристики отопительных приборов

 

Как сделать выбор и произвести размещение отопительных приборов?

 

При выборе вида и типа отопительного прибора учитывают ряд факторов: назначение, архитектурнотехнологическую планировку и особенности теплового режима помещения, место и продолжительность пребывания людей, вид системы отопления, технико-экономические и санитарно-гигиенические показатели прибора. Прежде всего исходят из основной области применения (см. таблицу 1), а также из соответствия санитарно-гигиенических показателей предъявляемым требованиям.

В отдельных случаях отопительный прибор выбирается на основании специального технико-экономического сопоставления нескольких видов, это общие сведения об отоплении. Иногда выбор обусловлен наличием прибора определенного типа. При повышенных санитарно-гигиенических, а также противопожарных и противовзрывных требованиях, предъявляемых к помещению, выбирают приборы с гладкой поверхностью. Как уже известно, это радиаторы и гладкотрубные приборы. Бетонные панельные радиаторы в этом случае, особенно совмещенные со строительными конструкциями, наи­лучшим образом способствуют содержанию помещения в чистоте. Чугунные радиаторы допускаются лишь с секциями простой формы (с гладкими колонками). Стальные панельные радиаторы и гладкотрубные приборы могут быть рекомендованы при менее строгом отношении к гигиене и внешнему виду помещения.

При обычных санитарно-гигиенических требованиях, предъявляемых к помещению, можно использовать приборы с гладкой и ребристой поверхностью. В гражданских зданиях чаще применяют радиаторы и конвекторы. В производственных — радиаторы и гладкотрубные приборы (несколько труб друг над другом) как более компактные приборы, обеспечивающие повышенную теплоотдачу на единицу их длины (таблица 2).

Таблица 2. Относительная теплоотдача отопительных приборов Примечание. Теплоотдача рассчитана при одинаковых расходе и средней разности температуры теплоносителя воды и окружающего прибор воздуха.

В помещениях, предназначенных для кратковременного пребывания людей (менее 2 ч), можно использовать приборы любого типа, отдавая предпочтение приборам с высокими технико-экономическими показателями.

Благоприятным с точки зрения создания теплового комфорта для людей является обогревание помещения через пол. Теплый пол, равномерно нагретый до температуры, допустимой по санитарно-гигиеническим требованиям (например, в жилой комнате до 26 °С), обеспечивает ровную температуру и слабую циркуляцию воздуха, устраняет перегревание верхней зоны в помещении. Сравнительно высокая стоимость и трудоемкость устройства теплого пола для отопления помещения часто предопределяют замену его вертикальными отопительными приборами как более компактными и дешевыми. Есть еще одна причина, по которой применение теплого пола для отопления в большинстве районов России ограничено. Связано это с гигиеническим ограничением в СНиП температуры на поверхности нагретого пола. При нормируемой температуре теплоотдача от этой поверхности не может компенсировать расчетные теплопотери помещения. В любом случае применение теплого пола для отопления помещений требует достаточного обоснования и тщательного теплового расчета.

Размещение вертикального отопительного прибора в помещении возможно как у наружной, так и у внутренней стены (рисунок 1). На первый взгляд целесообразна установка прибора у внутренней стены помещения (рисунок 1, б) — сокращается длина труб, подающих и отводящих теплоноситель от прибора (требуется один стояк на два прибора). Кроме того, увеличивается теплопередача такого прибора — радиатора в помещение (примерно на 7 % в равных температурных условиях) вследствие интенсификации лучистого теплообмена и устранения дополнительной теплопотери через наружную стену. Все же подобное размещение прибора допустимо лишь в южных районах России с короткой и теплой зимой, так как оно сопровождается неблагоприятным для здоровья людей движением воздуха с пониженной температурой у пола помещений.

 

 

 

Рисунок 1. Размещение отопительных приборов в помещениях (в плане): а — под окнами; б -у внутренних стен; Пр — отопительный прибор.

 

В средней полосе и северных районах России целесообразно устанавливать отопительный прибор вдоль наружной стены помещения и особенно под окном (рисунок 1, а). При таком размещении прибора возрастает температура внутренней поверхности в нижней части наружной стены и окна, что повышает тепловой комфорт помещения, уменьшая радиационное охлаждение людей. Поток теплого воздуха при расположении прибора под окном препятствует образованию ниспадающего потока холодного воздуха, если нет подоконника, перекрывающего прибор (рисунок 2, а), и движению воздуха с пониженной температурой у пола помещения (рисунок 2, в). Длина прибора для этого должна быть не менее трех четвертей ширины оконного проема.

Рисунок 2. Схема циркуляции воздуха в помещении при различном месте размещения отопительного прибора: а — под окнами без подоконника; б — под окнами с подоконником; в -у внутренней стены; Пр — отопительный прибор.

 

Вертикальный отопительный прибор следует размещать как можно ближе к полу помещения, но не ближе 60 мм от пола для удобства очистки под приборного пространства от пыли. При значительном подъеме прибора над полом в помещении создается охлажденная зона, так как циркуляционные потоки нагреваемого воздуха, замыкаясь на уровне установки прибора, не захватывают и не прогревают в этом случае нижнюю часть помещения.

Чем ниже и длиннее сам по себе отопительный прибор, тем ровнее температура помещения, и лучше прогревается его рабочая зона. Примером такого отопительного прибора, улучшающего тепловой режим рабочей зоны помещения, может служить низкий конвектор без кожуха, который из-за малой теплоотдачи на единицу длины (см. таблица 2) размещается фактически по всей длине наружной стены (рисунок 3, а).

Высокий и относительно короткий отопительный прибор вызывает активный подъем струи теплого воздуха, что приводит к перегреванию верхней зоны помещения и опусканию охлажденного воздуха по обеим сторонам такого прибора в рабочую зону (рисунок 3, б).

 

Рисунок 3. Размещение под окном помещения отопительного прибора: а — низкого и длинного (желательно); б — высокого и короткого (нежелательно); Пр — отопительный прибор.

 

Натурные исследования в общественном здании с двойным ленточным остеклением окон в металлических переплетах, под которыми в два яруса были установлены плинтусные конвекторы, показали, что при tн= -10 °С и tв=22 °С температура внутренней поверхности остекления над конвекторами равнялась 19,9 °С, посредине высоты окна — 16,5 °С и наверху окна-15,9 °С (температура поверхности конвекторов при этом составляла 54 °С). Прибор обеспечивал тепловой комфорт в рабочей зоне помещения.

В другом общественном здании с тройным ленточным остеклением окон в деревянных переплетах, под которыми в отдельных местах были расположены конвекторы с кожухом, в тот же период было установлено, что при tн=-8 °С и tв=14 °С температура на внутренней поверхности стены над конвектором равнялась 28 °С, на поверхности остекления над конвектором 12…13 °С и на поверхности стекла без конвектора под ним 8…9 °С (температу­ра поверхности конвектора 55 °С).

В первом здании поток теплого воздуха поднимался от конвектора, над которым нет подоконника, вертикально вдоль стекла (см. рисунок 2, а). Во втором — подоконник над конвектором отклонял поток теплого воздуха вглубь помещения, и возникала циркуляция воздуха, изображенная на рисунок 2, б. Хотя температура внутренней поверхности стекла в этом случае и возрастала, в помещении наблюдался неприятный воздушный поток, направленный под некоторым углом вверх через рабочую зону. Еще более неприятный для людей поток воздуха, аналогичный показанному на рисунке 2, в, создавался в той половине помещения второго здания, где под окном нет прибора, и температура на поверхности остекления была сравнительно низкой.

Рассмотренная выше проблема в настоящее время усугубляется еще и тем, что согласно действующим нормативным требованиям к теплозащите зданий значительно сократились расчетные теплопотери отапливаемых помещений. При этом уменьшилась и установочная площадь отопительных приборов, что, в свою очередь, снижает возможность максимально перекрыть прибором подоконное пространство. Решить эту задачу обеспечения комфорта в помещении, в частности, возможно путем применения низких отопительных приборов или за счет увеличения их установочной площади при снижении расчетных температурных параметров теплоносителя (до 50…70 °С). Следует отметить, что

последнее решение приведет к увеличению стоимости отопительной системы в целом.


Рисунок 4. Схема рециркуляционного воздухонагревателя: 1 — калорифер; 2 — декоративная решетка; 3 — канал для нагретого воздуха.

 

Способность вертикального отопительного прибора вызывать активный восходящий поток теплого воздуха можно использовать для отопления помещений увеличенной высоты. Обычно в помещении высотой более 6 м, особенно со световыми проемами наверху, часть отопительных приборов (от 1/4 до 1/3 общей площади) размещают в верхней зоне. Однако при использовании высоких отопительных приборов, например, высоких конвекторов или рециркуляционных воздухонагревателей (рисунок 4), иногда достаточна их установка только в рабочей зоне помещения.

Правило установки отопительного прибора под окном может не соблюдаться в помещении, периодически посещаемом людьми на короткое время, или если рабочие места людей в нем удалены от наружного ограждения. Это отклонение от правила может допускаться, например, в производственном помещении с широким (более 2 м) проходом у окон, в вес­тибюле и лестничной клетке гражданского здания, складе и тому подобных помещениях. Указанное правило вообще теряет смысл при дежурном отоплении помещения в отсутствие людей.

Особое размещение отопительных приборов требуется в лестничных клетках — вертикальных шахтах снизу доверху здания. Естественное движение воздуха в лестничных клетках в зимний период, усиливающееся с увеличением высоты, способствует теплопереносу в верхнюю их часть и вместе с тем вызывает переохлаждение нижней части, прилегающей к открывающимся наружным дверям. Частота открывания наружных дверей и, следовательно, охлаждение прилегающей части лестницы косвенно связаны с размерами здания, и в многоэтажном здании в большинстве случаев выше, чем в малоэтажном. Очевидно, при равномерном размещении отопительных приборов по высоте будет происходить перегревание средней и верхней частей лестничной клетки и переохлаждение нижней части.

Натурными исследованиями в Москве установлено, что даже при размещении радиаторов на 1/2…2/3 высоты лестничной клетки в многоэтажных зданиях наблюдается существенное недогревание их нижней и перегревание средней и иногда верхней (если нет выхода на крышу здания) зон.

Таким образом, в лестничных клетках целесообразно располагать отопительные приборы в нижней их части рядом с входными дверями. В многоэтажных зданиях в настоящее время для отопления лестничных клеток применяют высокие конвекторы и рециркуляционные воздухонагреватели (см. рисунок 4). В малоэтажных зданиях обычно используют приборы, выбранные для отопления основных помещений. Их размещают на первом этаже при входе и, в крайнем случае, переносят часть приборов (до 20 % в двухэтажных, до 30 % в трехэтажных зданиях) на промежуточную лестничную площадку между первым и вторым этажами.

Установка отопительного прибора во входном тамбуре с наружной дверью нежелательна во избежание замерзания воды в нем или в отводной трубе в том случае, если наружная дверь длительное время остается открытой.

Все отопительные приборы располагают так, чтобы были обеспечены их осмотр, очистка и ремонт. Вместе с тем вертикальные металлические приборы редко устанавливают открыто у глухой стены (положение, принятое при лабораторных испытаниях образцов новых приборов). Их размещают под подоконниками, в стенных нишах, специально ограждают или декорируют. Если по технологическим, противопожарным или эстетическим требованиям ограждение или декорирование прибора необходимо, то теплоотдача укрытых приборов по возможности не должна уменьшаться (или уменьшаться не более чем на 10 %). Поэтому конструкция укрытия прибора, вызывающая сокращение теплоотдачи излучением, должна способствовать увеличению конвективной теплоотдачи. Например, вертикальный щит, помещенный у поверхности радиатора, превращающий радиатор в конвектор, будет отвечать такому условию.

На рисунке 5 показано несколько приемов установки отопительных приборов в помещениях. Распространенное укрытие прибора декоративным шкафом, имеющим две щели высотой по 100 мм (рисунок 5, а) теплотехнически нецелесообразно: теплоотдача прибора уменьшается на 12 % по сравнению с открытой его установкой у глухой стены. В таком случае для передачи в помещение заданного теплового потока площадь нагревательной поверхности прибора должна быть увеличена на 12 % (при тепловом расчете прибора это должно быть учтено введением поправочного коэффициента β4 =1,2). Размещение приборов в глубокой открытой нише (рисунок 5, б) или одного над другим в два яруса (рисунок 5, д) уменьшает теплоотдачу на 5 % (β4 =1,05).

 


Рисунок 5. Способы размещения отопительных приборов: а — в декоративном шкафу; б — в глубокой нише; в — в специальном укрытии; г — за щитом; д — в два яруса.

 

Возможна, однако, скрытая установка приборов, при которой теплоотдача не изменяется (рисунок 5, в) или даже увеличивается (рисунок 5, г). В этих случаях не требуется увеличивать площадь прибора (β4 =1) или можно даже ее уменьшить (β4 =0,9).

На равномерность температурного поля на внешней поверхности отопительных приборов отражается также направление движения воды внутри прибора, связанное с местами ее подвода и отведения, т.е. способ соединения приборов с теплопроводами.

Способ соединения приборов или их нагревательных элементов с трубами, изменяющий условия подачи, растекания, внутренней циркуляции, слияния и отведения потоков теплоносителя, называют схемой присоединения.

Все схемы присоединения приборов к трубам систем отопления разделены на три группы. Радиаторы чугунные секционные и стальные панельные выделены в первую группу, конвекторы с кожухом — в третью, остальные приборы с трубчатыми нагревательными элементами отнесены ко второй группе.

На рисунке 6 представлены три основные схемы присоединения секционных и панельных радиаторов. Наиболее равномерной и высокой температура поверхности радиаторов получается при схеме присоединения «сверху-вниз» (схема 1), когда нагретая вода подводится к верхней пробке радиатора, а охлажденная вода отводится от нижней пробки. Поэтому значение коэффициента теплопередачи будет в этом случае всегда выше, чем при движении воды «снизу-вниз» (схема 2) и особенно «снизу-вверх» (схема 3 на рисунке 6).

 


Рисунок 6. Основные схемы присоединения радиаторов к теплопроводам систем водяного отопления

 Рисунок 7. Формы соединения труб в глаткотрубных отопительных приборах: а — змеевиковая; б — регистровая; 1-нитки; 2-колонка; 3-калачи; 4-заглушка.

 

Для схем присоединения конвекторов без кожуха, ребристых и гладких труб характерны параллельное и последовательное по движению воды соединение отдельных нагревательных элементов при расположении их в один-четыре яруса по высоте и в один-два ряда по глубине. Две из них показаны на рисунке 7: с последовательным соединением (рисунок 7, а) и с попарным параллельно-последовательным соединением нагревательных элементов (рисунок 7,б) при расположении их в четыре яруса.


Рисунок 8. Конструкция конвекторов: а — с кожухом; б — без кожуха; 1-канал для теплоносителя; 2-оребрение; 3-кожух; 4-решетка; 5-воздушный клапан.

 

В схемах присоединения для конвекторов с кожухом возможны горизонтальное и вертикальное расположение труб нагревателя, а также последовательное и параллельное движение воды по трубам. На рисунке 8, а показан, например, нагреватель с горизонтально расположенными трубами. В более современной конструкции конвектора трубы в нагревателе помещены: по вертикали, что вызывает понижение номинального коэффициента теплопередачи до 5,1 Вт/(м2 °С); греющие трубы расположены по две в горизонтальной и вертикальной плоскостях, что приводит к дальнейшему уменьшению значения номинального коэффициента теплопередачи до 4,93 Вт/(м2°С).

На коэффициент теплопередачи влияют также следующие второстепенные факторы.

Что влияет на коэффициент теплопередачи (второстепенные факторы):

Скорость движения воздуха у внешней поверхности прибора. При установке прибора у внутреннего ограждения коэффициент повышается за счет усиления циркуляции воздуха в помещении.

Все большее распространение в России для монтажа сантехнических систем получают трубы из полимерных материалов (их чаще называют пластиковые или пластмассовые). Эти трубы также отличаются высокой коррозионной стойкостью и длительным сроком службы (до 50 лет) с сохранением, в отличие от стальных труб, их первоначальных гидравлических свойств (шероховатости и внутреннего диаметра). Полимерные трубы отличаются также легкостью (в 6-7 раз легче стальных), высокими шумопоглощающими свойствами и пластичностью, что важно, например, для сохранения их прочностных свойств при возможном замерзании транспортируемой по ним воды. Трубы поставляются на строительный объект в бухтах и за счет этого их монтаж в значительной мере облегчен. В зависимости от фирмы-изготовителя монтажное соединение труб осуществляется с помощью специального инструмента с использованием самых разнообразных технологий: механический обжим, пайка, сварка, склейка. Многолетняя практика использования полимерных труб в системах отопления выявила их существенный недостаток — высокую проницаемость (диффундирование) атмосферного воздуха через их стенки и насыщение теплоносителя кислородом со всеми вытекающими отсюда последствиями. Этого недостатка лишены металлополимерные (металлопластиковые) трубы, в стенки которых добавляется защитный слой в виде тонкой, как правило, алюминиевой фольги. В системах отопления пластиковые трубы применяются только в случае их скрытой в строительной конструкции (стене, перекрытии) прокладки.

 

Размещение теплопроводов в здании

 

Прокладка труб в помещениях может быть открытой и скрытой. Открытая прокладка более простая и дешевая. Поверхность труб нагрета, и теплоотдачу труб учитывают 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. Теплоотдача в помещение труб, проложенных в глухих бороздах стен, значительно меньше (примерно вдвое) теплоотдачи открытых теплопроводов. Встроенные (как правило, в заводских условиях) подводка или стояк играют роль бетонного отопительного прибора с одиночным греющим элементом и односторонней (в наружной стене) или двусторонней (во внутренней стене, в полу или в перекрытии) теплоотдачей.

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 степени.

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

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 отопительным прибором — зависит от вида прибора и положения труб в системе отопления.

Для большинства приборов подающую подводку, по которой подается горячая вода, и обратную подводку, по которой охлажденная вода отводятся из приборов, прокладывают горизонтально (при длине до 500 мм) 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 часто используют односторонние горизонтальные подводки постоянной длины (например, 370 мм) независимо от ширины простенка в здании. При этом стояк однотрубной системы размещают на расстоянии 150 мм 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 (рисунок 9).

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 превосходило 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.

Рисунок 9. Этажестояки вертикальной однотрубной системы водяного отопления с трехходовыми кранами у приборов: а — с приоконным размещением стояка и радиатором (вертикальные оси окна и радиатора совпадают); 6 — с замоноличенным стояком и конвектором (конвектор смещен к стояку от вертикальной оси окна); 1 — приоконный стояк; 2 — радиатор; 3 — замоноличенный стояк; 4 — конвектор.

 

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.

При длинных гладкотрубных приборах, а также при последовательной установке нескольких приборов другого типа, (например, «на сцепке») необходимо также специальный изгиб подводок для компенсации температурного удлинения приборов и труб. Неполная компенсация удлинения труб приводит при эксплуатации системы к возникновению течи в резьбовых соединениях, а иногда даже к излому труб и арматуры.

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 целом однотрубные системы при выполнении перечисленных рекомендаций имеют преимущество перед двухтрубными.

Стояки, как и отопительные приборы, располагают преимущественно у наружных стен -открыто (на расстоянии 35 мм от поверхности стен до оси труб < 32 мм) либо скрыто в бороздах стен или массиве стен и перегородок (см. рисунок 9, 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 80 мм между осями труб, причем подающие стояки располагают справа (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.


Рисунок 10. Схемы присоединения стояков к магистралям систем водяного отопления зданий различной этажности: а — двух-трехэтажных; б — четырех-семиэтажных при верхней разводке; г — то же при нижней разводке; в — восьмиэтажных и более высоких; 1 — спускной кран (проходной или шаровой, внизу — со штуцером для подключения водоотводящего шланга); 2 — запорный (проходной или шаровой) кран.

 

Компенсация удлинения стояков в малоэтажных зданиях обеспечивается естественными их изгибами в местах присоединения к подающим магистралям (рисунок 10, а). В более высоких 4…7-этажных зданиях однотрубные стояки изгибают не только в местах присоединения к подающей, но и к обратной магистрали (рисунок 10, б, г).

В зданиях, имеющих более семи этажей, таких изгибов труб недостаточно, и для компенсации удлинения средней части стояков применяют дополнительные изгибы с относом отопительных приборов от оси стояка (рисунок 10, в). 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 200 мм (см. рисунок 10, а).

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

Горизонтальные однотрубные ветви — распределительные поэтажные трубы систем водяного отопления — размещают под отопительными приборами у пола на таком же расстоянии от поверхности стен, как и стояки, и без уклона, если обеспечена скорость движения воды в них более 0,25 м/с. Возможна также прокладка горизонтальных поэтажных ветвей под окнами выше отопительных приборов. При этом нет необходимости устанавливать воздуховыпускные краны на приборах, однако в этом случае усложняется опорожнение приборов и системы в целом.

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

В производственных зданиях магистрали целесообразно прокладывать в пределах рабочих помещений (если этому не препятствует технология производства) — по стенам, колоннам под потолком, в средней зоне или у пола. В необходимых по технологии и конструкции здания случаях магистрали выносят в технические этажи и подпольные каналы.

В малоэтажных производственных зданиях рационально применять горизонтальную однотрубную систему водяного отопления (обычную или бифилярную), когда в одной ветви совмещаются функции не только подводки и стояка, но и магистрали.

 

В гражданских зданиях шириной до 9 м магистрали можно прокладывать вдоль их продольной оси: одна магистраль для стояков у противоположных сторон узкого здания не вызывает перерасхода труб при соединении ее с каждым стояком (рисунок 11, а). Так же размещают магистрали при стояках, находящихся у внутренних стен здания. В гражданских зданиях шириной более 9 м рационально использовать две разводящие магистрали вдоль каждой фасадной стены. При этом не только сокращается протяженность труб, но и становится возможным эксплуатационное регулирование теплоподачи отдельно для каждой стороны здания — так называемое «пофасадное» регулирование (рисунок 11, б).

Магистрали систем отопления гражданских зданий и вспомогательных зданий промышленных предприятий размещают, как правило, в чердачных и технических помещениях. В чердачных помещениях магистрали подвешивают на расстоянии 1-1,5 м от наружных стен (рисунок 11, б, в) для удобства монтажа и ремонта, а также для обеспечения при изгибе стояков естественной компенсации их удлинения. В подвальных помещениях, в технических этажах и подпольях, а также рабочих помещениях магистрали для экономии места укрепляют на стенах (см. рисунок 11). В северной строительно-климатической зоне прокладка магистралей в чердачных помещениях и проветриваемых подпольях зданий не допускается.

При проектировании систем отопления жилых многоэтажных домов (девять этажей и более), состоящих из одинаковых повторяющихся секций, применяют посекционную разводку магистралей с тупиковым движением в них теплоносителя. В рядовых и торцевых секциях создают самостоятельные системы отопления, что обеспечивает унификацию трубных заготовок не только стояков, но и магистралей. Это особенно важно для индустриализации заготовительных работ и упрощает повторное проектирование при массовом блок-секционном строительстве зданий. Однако при этом увеличивается число тепловых пунктов и длина транзитных магистралей, затрудняется пофасадное регулирование. От слишком мелкого деления систем отказываются при автоматизации их работы.

В гражданских зданиях повышенной этажности, особенно в высотных, магистрали систем отопления размещают вместе с инженерным оборудованием других видов на специальных технических этажах.

При размещении магистралей требуется обеспечивать свободный доступ к ним для осмотра, ремонта и замены в процессе эксплуатации систем отопления, а также компенсацию температурных деформаций.

Компенсация удлинения магистралей выполняется, прежде всего, естественными их изгибами, связанными с планировкой здания, и только прямые магистрали значительной длины, особенно при высокотемпературном теплоносителе, снабжают П-образными компен­саторами. При проектировании компенсаторов неподвижные опоры размещают таким образом, чтобы тепловое удлинение участков магистралей между опорами не превышало 50 мм. Расстояние между промежуточными подвижными опорами выбирают исходя из предельного напряжения на изгиб 25 МПа, возникающего в металле трубы при просадке одной из опор.


Магистрали систем водяного и парового отопления редко прокладывают строго горизонтально — только в тех случаях, когда это необходимо по местным условиям, обеспечивая повышенную скорость движения теплоносителя. Как правило, трубы монтируют с отклонением от горизонтали -уклоном.

Рисунок 11. Размещение магистралей систем отопления в чердачных (слева), подвальных и технических (справа) помещениях зданий: а — в зданиях шириной <9 м; б — в зданиях шириной >9 м при тупиковом движении теплоносителя в магистралях; в -то же при попутном движении.

В системах водяного отопления уклон горизонтальных магистралей необходимо для отвода в процессе эксплуатации скоплений воздуха (в верхней части систем), а также для самотечного спуска воды из труб (в нижней их части).

Строго горизонтальная прокладка магистралей Ву>50 мм, как и ветвей горизонтальных систем, допустима при скорости движения воды более 0,25 м/с (для уноса скоплений воздуха).

Магистрали верхней разводки рекомендуется монтировать с уклоном против направления движения воды (рисунок 12, а) для того, чтобы использовать подъемную силу совместно с силой течения воды для удаления воздуха. В гравитационных системах допускается прокладка магистралей с уклоном по движению воды (рисунок 12, б). Подобная прокладка в насосных системах возможна только при значительном уклоне труб, когда подъемная сила, действующая на пузырьки воздуха, будет преобладать над силой течения воды.

Рисунок 12. Направление движения теплоносителя и уклона труб в системах отопления: а и б — рекомендуемые и допустимые для водяных магистралей верхней разводки.

 

Нижние магистрали всегда прокладывают с уклоном в сторону теплового пункта здания, где при опорожнении системы вода спускается в канализацию. При этом, если магистралей две (подающая и обратная), то рационально для удобства крепления при монтаже придавать им уклон в одном и том же направлении.

Рекомендуемый нормальный уклон магистралей, мм/м: водяных в насосных системах, паровых и напорных конденсатных 0,003 (3 мм на 1 м длины труб), хотя в необходимом случае уклон может быть уменьшен до 0,002. Минимальный уклон водяных подающих магистралей гравитационных систем, самотечных конденсатных магистралей 0,005; паропроводов, имеющих уклон против движения пара, 0,006; водяных магистралей верхней разводки насосных систем с уклоном по движению воды 0,01 (10 мм/м).

 

Присоединение теплопроводов к отопительным приборам

 

Присоединение теплопроводов к отопительным приборам может быть с одной стороны (одностороннее) и с противоположных сторон приборов (разностороннее). При разностороннем присоединении возрастает коэффициент теплопередачи приборов. Однако конструктивно рациональнее устраивать одностороннее присоединение и его в первую очередь применяют на практике.

На рисунке 13 изображены основные приборные узлы трех типов, применяемых в вертикальных однотрубных системах водяного отопления, и приборный узел, используемый в двухтрубных системах водяного и парового отопления. Все приборные узлы показаны с односторонним присоединением теплопроводов к приборам.

В приборном узле первого типа (рисунке 13, а) называемом проточным (поэтому и стояк с такими узлами называют проточным), отсутствует кран для регулирования расхода теплоносителя. Проточные приборные узлы, наиболее простые по конструкции, устраиваются не только в случае, когда не требуется индивидуальное регулирование теплоотдачи приборов, но и при применении конвекторов с кожухом, имеющих воздушные клапаны для такого регулирования. Проточные приборные узлы характеризуются тем, что расход теплоносителя в каждом приборе стояка равен его расходу в стояке в целом.

В приборных узлах второго типа (рисунок 13, б), называемых узлами с замыкающими участками, на подводках со стороны входа теплоносителя помещаются проходные регулирующие краны (типа КРП). В таких узлах часть общего расхода теплоносителя в стояке минует приборы: вода постоянно протекает через замыкающие участки. Замыкающие участки могут располагаться по оси стояка, и тогда они именуются осевыми (см. на рисунке 13, б сверху), а также смещение по отношению к оси стояка, называясь смещенными (см. на рисунке 13, б внизу). Для приборных узлов с замыкающими участками характерно, что расход теплоносителя в приборах всегда меньше общего расхода теплоносителя в стояках, а расход теплоносителя в замыкающих участках может возрастать до максимального по мере закрывания (при регулировании) регулирующего крана у прибора.

Рисунок 13. Одностороннее присоединение труб к отопительным приборам вертикальных систем отопления: а, б, в — однотрубная система; г — двухтрубная система; 1 — отопительные приборы; 2 — однотрубные стояки; 3 — осевой замыкающий участок; 4 -осевой обходной участок; 5 и 6 — подающая и обратные трубы двухтрубного стояка; 7 — смещенный обходной участок; 8 — смещенный замыкающий участок.

 

Приборные узлы третьего типа (рисунок 13, в) с трехгодовыми регулирующими кранами (типа КРТ) и обходными участками (также осевыми или смещенными) носят название проточно-регулируемых. Их особенностью является обеспечение полного протекания теплоносителя из стояка в каждый отопительный прибор (как в проточных узлах). В этих (расчетных) условиях обходные участки полностью перекрываются кранами. Вместе с тем, в процессе эксплуатации можно уменьшать расход теплоносителя в каждом отдельном отопительном приборе (как в узлах с замыкающими участками), перепуская теплоноситель через обходной участок при помощи регулирующего трехходового крана (вплоть до полного отключения прибора). Таким образом, в проточно-регулируемых узлах сочетаются достоинства узлов двух других типов — и проточного, и с замыкающим участком.

Приборные узлы с односторонним присоединением труб применяют как в вертикальных, так и в горизонтальных однотрубных системах водяного отопления. В горизонтальных однотрубных ветвях чаще используют проточные узлы и узлы с замыкающими участками и кранами типа КРП.

В двухтрубных стояках систем водяного и парового отопления каждый отопительный прибор присоединяют отдельно к подающей и к обратной трубам (рисунок 13, г). По подающей трубе подводится горячая вода или пар, по обратной — отводится охлажденная вода или конденсат от приборов.

В приборных узлах двухтрубных стояков для регулирования количества теплоносителя используют при водяном отоплении краны двойной регулировки (типа КРД), а при паровом отоплении — паровые вентили.

При вертикальных однотрубных стояках с односторонним присоединением труб к отопительным приборам можно принять единую длину подводок (рисунок 14, а, б) и короткие подводки (<500 мм) выполнять горизонтальными (без уклона). Подобная унификация приборного узла со смещенным обходным участком и трехходовым краном (рисунок 14, а) или со смещенным замыкающим участком и проходным краном (рисунок 14, б) спо­собствует организации потока при заготовке и сборке его деталей на заводе и значительно ускоряет монтаж системы отопления.

Рисунок 14. Унифицированное присоединение труб к отопительным приборам вертикальных систем отопления: а, б — однотрубная система; в — двухтрубная система; г — в «сцепке» двух приборов; 1 — смещенный обходной участок; 2 — кран типа КРТ; 3 — смещенный замыкающий участок; 4 — кран типа КРП; 5 — кран типа КРД.

 

При двухтрубных стояках рациональна длина подводок к отопительным приборам, не превышающая 1,25 м (рисунок 14, в). При большем расстоянии от стояка до приборов целесообразно устанавливать дополнительный стояк. Уклоны подающей и обратной подводок к приборам предусматривают в сторону движения теплоносителя (см. рисунок 14, в). Их принимают равными 5… 10 мм на всю длину подводки.

При одностороннем присоединении труб не рекомендуется чрезмерно укрупнять секционные радиаторы — группировать более 25 секций (15 в системах с естественным движением воды) в один прибор, а также соединять на «сцепке» (рисунок 14, г) более двух радиаторов. Соединение на «сцепке» допускается только для приборов, расположенных в одном помещении, причем диаметр соединительных труб должен соответствовать диаметру входного отверстия прибора (не менее 25 или 32 мм).

Рисунок 15. Разностороннее присоединение труб к отопительным приборам при движении теплоносителя в приборах сверху вниз: а и б — в обратную магистраль под прибором и над прибором; в — для прибора значительной длины; г — при соединении нескольких приборов; 7 — кран для спуска воды; 2 — регулировочный кран.

 

Разностороннее присоединение труб к прибору применяют в тех случаях, когда горизонтальная обратная магистраль или конденсатопровод системы находится непосредственно под прибором (рисунок 15, а) или когда прибор устанавливают ниже магистралей (рисунок 15, б). Так же присоединяют подводки при вынужденной установке крупного прибора (рисунок 15, в) или для соединения нескольких отопительных приборов (рисунок 15, г).

Направление движения теплоносителя воды в приборах однотрубных стояков возможно сверху-вниз и снизу-вверх, причем в последнем случае (см. рисунок 14, б) замыкающие участки смещают, как правило, от оси стояков для увеличения количества воды, протекающей через приборы. Кроме того, при смещенных обходных или замыкающих (см. рисунок 14, а, б) участках удлинение нагревающихся труб воспринимается изогнутыми участками од­нотрубных стояков в пределах каждого этажа без применения специальных компенсаторов.

В приборах двухтрубных стояков чаще всего предусматривают движение теплоносителя по схеме сверху-вниз (см. рисунок 14, в).

Рисунок 16. Присоединение труб к отопительным приборам систем водяного отопления: а -к горизонтальной однотрубной с замыкающим участком ветви; б и в — к верхним приборам в стояках с нижнем расположением обеих магистралей (с нижней разводкой) соответственно двухтрубном и однотрубном проточно-регулируемом; г и д — при деаэрированной воде соответственно в однотрубном проточно-регулируемом стояке (верхние приборы) и горизонтальной однотрубной с замыкающими участками ветви; 1 — осевой замыкающий участок; 2 — кран типа КРП; 3 — воздушный кран / воздушное отопление; 4 — кран типа КРД; 5 — кран типа КРТ; 6 -смещенный обходной участок; 7 — редуцирующая вставка.

 

Присоединение труб к прибору, создающее движение воды в нем по схеме снизу-вниз, характерно для горизонтальной однотрубной системы (рисунок 16, а). Так же присоединяют верхние приборы вертикальных систем отопления с нижним расположением обеих магистралей (с нижней разводкой). Если в двухтрубных стояках с местным удалением воздуха из приборов (рисунок 16, б) так поступают почти всегда, то в однотрубных стояках (рисунок 16,        в) — только при местных котельных (при наполнении и подпитке системы холодной водой из водопровода, содержащей значительное количество растворенного воздуха). При наполнении и подпитке системы обезвоздушенной («деаэрированной») водой из наружной теплофикационной сети для присоединения верхних приборов в однотрубных стояках применяют унифицированные приборные узлы (рисунок 16, г) с односторонним подключением труб.

При использовании деаэрированной воды в горизонтальной однотрубной системе возможно применение схемы движения воды в приборах сверху-вниз и, как говорят, «обвязки» приборов с замыкающим участком постоянной длины 1, включающим диафрагму (рисунок 16, д) — так называемой редуцирующей вставкой.

Применение высокотемпературной воды не отражается на схеме присоединения труб к отопительным приборам, но влияет на вид запорно-регулирующей арматуры и материала, уплотняющего места соединения арматуры и приборов с трубами.

Направление и скорость движения теплоносителя воды в вертикальном отопительном приборе отражается на его теплопередаче. Еще раз отметим теплотехнически целесообразные схемы движения теплоносителя — воды: сверху-вниз в радиаторах однотрубных и двухтрубных систем, наряду с этим — движение снизу-вниз в секционных радиаторах однотрубных систем при значительном расходе воды. Направление движения воды в приборе снизу-вверх характеризуется наименьшей теплопередачей. Для повышения скорости рекомендуется обеспечивать последовательное движение теплоносителя в радиаторах и конвекторах, гладких и ребристых трубах, устанавливаемых в несколько рядов и ярусов (из одного ряда в другой, из верхнего яруса в нижний.

 

 

 

Список использованных источников:

 

1. Отопление и вентиляция. Учебник для вузов. В 2-х ч. Ч. I. Отопление, Изд 3-е перераб. и доп. Авт.: П. H. Каменев, A. H Сканави, В. H. Богословский и др. M., Стройиздат, 1975. —  483 с.

 

Next ArticleВоздушное отопление