 |
Проектирование систем отопления
|
|
|
|
Теплогазоснабжение
(краткий конспект)
МИКРОКЛИМАТ ПОМЕЩЕНИЯ
Общие сведения
Микроклимат помещения характеризуется совокупностью температуры воздуха и поверхностей, обращенных в помещение, влажностью и скоростью движения воздуха. Значения параметров микроклимата следует принимать в зависимости от назначения помещения, категории работ и периода года, исходя из требований комфорта для находящихся в помещении людей и нормального протекания технологического процесса. 
Температура помещения
Температурные условия в помещении определяются сочетанием температуры воздуха и температуры внутренних поверхностей.
Температурная обстановка в помещении должна удовлетворять требованиям комфортности.
Первое условие комфортности определяет температурную обстановку, при которой человек, находясь в середине помещения, не испытывает ощущения перегрева или переохлаждения.
Второе условие комфортности ограничивает интенсивность лучистого теплообмена, когда человек находится вблизи нагретых или охлажденных поверхностей ограждений (до стены на расстоянии до 1 м).
Расчетные характеристики наружного климата для холодного периода года
Температура наружного воздуха и скорость ветра. Для холодного периода года определяющими параметрами являются температура наружного воздуха и скорость ветра. Расчетную температуру наружного воздуха в холодный период года следует принимать:
а) для расчета сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, за исключением окон, балконных дверей и фонарей;
б) для определения расчетных теплозатрат.
Расчетная скорость ветра для расчета сопротивления воздухопроницанию ограждающей конструкции принимается:
|
|
|
а) максимальной из средних скоростей ветра по румбам за январь, повторяемость которых составляет 16% и более, на высоте 10 м над поверхностью земли в открытой местности (СНиП 23-01-99);
б) средней скорости ветра за январь по румбам (СНиП 23-01-99).
Средняя температура и продолжительность отопительного периода
Для зданий с незначительными тепловыделениями средняя температура воздуха и продолжительность отопительного периода определяются по числу дней с устойчивой средней суточной температурой наружного воздуха 8 или 10°С. Для зданий со значительными тепловыделениями, сложным тепловым режимом и т.д. при определении годовых теплозатрат, режима регулирования и пр. необходим специальный расчет характеристик отопительного периода.
Зоны влажности
Согласно СНиП 23-02-2003 территория бывшего СССР делится на три зоны влажности: 1 зона – влажная, 2 зона – нормальная, 3 зона – сухая.
Отопительно-вентиляционное оборудование, воздуховоды, трубопроводы и теплоизоляционные конструкции предусматривают из материалов, разрешенных к применению в строительстве.
СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ И ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
Общие сведения
Системы отопления должны возмещать расход тепла:
- через ограждающие конструкции (стены, окна, двери, перекрытия верхних этажей, полы нижних этажей) зданий и сооружений;
- на нагревание воздуха, поступающего через открываемые ворота, двери и другие проемы и неплотности в ограждающих конструкциях;
- на нагревание поступающих извне материалов, оборудования и транспорта и на нагревание поступающего воздуха, температура которого ниже расчетной температуры воздуха помещения.
Потеря тепла зданием зависит от ряда причин. Чем больше разница между температурами наружного воздуха и воздуха помещения и чем больше площадь ограждающих конструкций, тем больше тепла теряет здание. Потеря тепла зданием зависит также от материала, из которого выполнена ограждающая конструкция, и ее размеров.
|
|
|
Системы отопления зданий и сооружений должны обеспечивать: равномерный прогрев воздуха помещений, возможность их регулирования, увязку с системами вентиляции; удобство эксплуатации и ремонта.
В системах отопления в качестве теплоносителя используют воду температурой не более 150° С, водяной пар температурой не более 130° С или воздух, нагретый до 60° С; соответствующие системы называют водяными, паровыми или воздушными.
Нагревательные приборы и трубопроводы систем отопления размещают таким образом, чтобы бесполезные потери тепла через наружные ограждающие конструкции, а также потери трубопроводами, проходящими в неотапливаемых помещениях, не превышали 10% расходов тепла на отопление.
Трубопроводы систем отопления, проходящие внутри зданий, делают открытыми, за исключением трубопроводов систем водяного отопления со встроенными в конструкции зданий нагревательными элементами и стояками.
В централизованных системах тепло вырабатывается в едином центре и по трубопроводам транспортируется к потребителям.
По способу циркуляции воды системы центрального водяного отопления делятся на системы с естественной и насосной циркуляцией воды. В зависимости от конструкции стояков и схемы присоединения к ним нагревательных приборов системы отопления могут быть однотрубные и двухтрубные. По месторасположению разводящих магистралей системы отопления подразделяют на системы с верхней и нижней разводками, с вертикальной и горизонтальной разводками внутри здания.
По направлению движения теплоносителя в магистральных трубопроводах водяные системы отопления могут быть тупиковыми и с попутным движением воды.
Однотрубные системы водяного отопления, как правило, устраивают с тупиковой разводкой трубопроводов. Системы отопления с попутным движением теплоносителя имеют большую протяженность трубопроводов, чем системы с тупиковой разводкой.
В двухтрубных системах с верхней разводкой каждый нагревательный прибор обслуживается подающим и обратным трубопроводами. Если не учитывать охлаждение воды в трубах, то можно считать, что во все нагревательные приборы вода поступает с одинаковой температурой.
|
|
|
В двухтрубных системах с нижней разводкой подающую и обратную магистрали прокладывают в подвале здания или в каналах, сделанных в полу первого этажа. В этих системах теплоноситель поступает в нагревательные приборы не сверху вниз, как в системах с верхней разводкой подающей магистрали, а снизу вверх. В остальном система работает по тому же принципу, что и при верхней разводке подающей магистрали.
Воздух из системы с нижней разводкой подающей магистрали удаляется посредством воздушной линии, присоединяемой к стоякам и отводящей воздух к воздухосборнику или через воздушные краны.
Для регулирования теплоотдачи приборов в двухтрубных системах на подводках к нагревательным приборам устанавливают краны двойной регулировки, а на подающих и обратных стояках в местах присоединения их к магистральным линиям устанавливают пробковые сальниковые краны для отключения стояков на случай ремонта. Расширительный сосуд, так же как и в системе с верхней разводкой, присоединяют к обратной магистрали перед насосом.
Двухтрубные системы с нижней разводкой в сравнении с системами с верхней разводкой имеют преимущества: сокращается количество трубопроводов, проходящих в неотапливаемых помещениях, а, следовательно, уменьшаются непроизводительные потери тепла; монтаж системы и пуск тепла можно производить поэтажно по мере возведения здания; при обслуживании системы отключение отдельных стояков на случай аварии более удобно, так как краны на подающем и обратном стояках расположены в одном месте.
В однотрубных системах в отличие от двухтрубных горячая вода, поступающая к нагревательным приборам, и охлажденная в приборах вода перемещаются по одному и тому же стояку. Таким образом, циркулирующая вода последовательно проходит через все нагревательные приборы, начиная с верхних. Проходя через нагревательные приборы всех этажей, вода постепенно остывает и в каждый нижерасположенный прибор приходит менее горячей.
|
|
|
Однотрубные вертикальные проточные системы отопления со смещенными замыкающими участками и трехходовыми кранами для регулирования теплоотдачи нагревательных приборов в настоящее время широко распространены. Принцип действия этой системы заключается в следующем. Горячая вода из котла по главному стояку и подающей магистрали поступает в стояки. В местах присоединения нагревательных приборов к стояку поток воды распределяется: часть воды проходит транзитом по стояку через перемычку, а часть затекает в нагревательный прибор.
Вода, охладившись в нагревательном приборе верхнего этажа, выходит из него и смешивается с более горячей водой, проходящей через перемычку. Смешанная вода поступает по стояку к прибору нижележащего этажа, где поток воды вновь распределяется, т. е. часть воды поступает в прибор, а часть проходит через перемычку. Такое движение воды повторяется на каждом этаже по ходу движения теплоносителя.
Таким образом, и при этой схеме отопления в каждый нижерасположенный прибор по ходу теплоносителя вода поступает с более низкой температурой.
Теплоотдачу нагревательных приборов в таких системах регулируют поворотом пробки трехходового крана в пределах 90°. Таким образом, может быть отключена перемычка (вся вода проходит через прибор) или прибор (вся вода проходит через перемычку). При промежуточном положении пробки крана часть воды пойдет через прибор, а часть - через перемычку.
Если на подводках к приборам устанавливают краны двойной регулировки, то диаметр замыкающего участка должен быть на один размер меньше диаметра стояка.
Однотрубные системы отопления в сравнении с двухтрубными имеют следующие преимущества: меньшую металлоемкость системы; более простые узлы трубных обвязок, что упрощает их заготовку и монтаж систем, лучшую тепловую и гидравлическую устойчивость.
Рис. 1. Стояки систем водяного отопления:1, 3 - стояки вертикальной однотрубной системы с верхней разводкой с односторонним и двусторонним присоединением приборов; 2 - стояк вертикальной однотрубной системы с опрокинутой циркуляцией; 4. 5 - П- и Т-образные стояки вертикальной од-нотрубной системы с нижней разводкой
Рис. 2. Стояки систем водяного отопления: 6, 8 - стояки вертикальной и горизонтальной бифилярной системы; 7 - стояк горизонтальной однотрубной системы; 9, 10 - стояки двухтрубной системы с верхней и нижней разводкой
Проектирование систем отопления
Используемые в системах отопления материалы и изделия, подлежащие обязательной сертификации, в том числе гигиенической или пожарной оценке, должны иметь подтверждение на их применение в строительстве.
|
|
|
При реконструкции и техническом перевооружении действующих предприятий, жилых, общественных и административно-бытовых зданий допускается использовать при технико-экономическом обосновании существующие системы отопления, если они отвечают требованиям норм и правил СНиП 41-01-2003.
Строительные нормы СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» распространяются на системы отопления в помещениях зданий и сооружений и содержат требования санитарной, экологической, пожарной безопасности при пользовании, а также требования надежности и энергосбережения к системам отопления зданий и сооружений. Уточнены требования по применению поквартирных систем теплоснабжения жилых зданий, отопительными приборами, а также трубопроводами, прокладываемыми в неотапливаемых помещениях.
Отопление следует проектировать для обеспечения равномерного нагревания и нормируемой температуры воздуха в помещениях, учитывая:
а) потери теплоты через ограждающие конструкции;
б) расход теплоты на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха;
в) расход теплоты на нагревание материалов, оборудования и транспортных средств;
г) тепловой поток, регулярно поступающий от электрических приборов, освещения, технологического оборудования, трубопроводов, людей и других источников.
Тепловой поток, поступающий в жилые комнаты и кухни жилых домов, следует принимать не менее 10 Вт на 1 м2 пола.
Потери теплоты через внутренние ограждающие конструкции помещений допускается не учитывать, если разность температур воздуха в этих помещениях равна 3°С и менее.
Трубопроводы систем отопления
Прокладка трубопроводов систем отопления не допускается:
а)на чердаках (кроме теплых чердаков) и в проветриваемых подпольях в районах с расчётной температурой минус 40°C и ниже (параметры Б);
б) транзитных – через помещения убежищ, электротехнические помещения, шахты с электрокабелями, пешеходные галереи и тоннели.
На чердаках допускается установка расширительных баков с тепловой изоляцией из негорючих материалов.
Способ прокладки трубопроводов систем отопления должен обеспечивать легкую замену их при ремонте.
При скрытой прокладке трубопроводов следует предусматривать люки в местах расположения разборных соединений и арматуры. Прокладка трубопроводов из полимерных труб должна предусматриваться скрытой: в полу, плинтусах, за экранами, в штробах, шахтах и каналах; допускается открытая прокладка в местах, где исключается их механическое, термическое повреждение и прямое воздействие ультрафиолетового излучения на трубы.
Расстояние (в свету) от поверхности трубопроводов, отопительных приборов и воздухонагревателей с теплоносителем температурой выше 105°С до поверхности конструкции из горючих материалов следует принимать не менее 100 мм. При меньшем расстоянии следует предусматривать тепловую изоляцию поверхности этой конструкции из негорючих материалов.
Рекомендации по проектированию и монтажу систем отопления с использованием металлополимерных труб содержит СП 41-102-98 «Проектирование и монтаж трубопроводов систем отопления с использованием металлополимерных труб».
Положения по проектированию и монтажу систем отопления зданий из медных труб содержит СП 40-108-2004 «Проектирование и монтаж внутренних систем водоснабжения и отопления зданий из медных труб».
Рекомендации по проектированию и монтажу систем отопления с использованием металлополимерных труб содержит СП 41-102-98 «Проектирование и монтаж трубопроводов систем отопления с использованием металлополимерных труб».
Положения по проектированию и монтажу систем отопления зданий с использованием труб из «сшитого» полиэтилена содержит СП 41-109-2005. «Проектирование и монтаж внутренних систем водоснабжения и отопления зданий с использованием труб из «сшитого» полиэтилена».
Отопительные приборы
Номинальный тепловой поток отопительного прибора не следует принимать меньше, чем на 5% или на 60 Вт требуемого по расчету.
Температуру поверхности низкотемпературных панелей радиационного обогрева рабочих мест не следует принимать выше 60 °С, а панелей радиационного охлаждения - ниже 2°С.
Для систем внутреннего теплоснабжения следует применять в качестве теплоносителя, как правило, воду; другие теплоносители допускается применять, если они отвечают санитарно-гигиеническим требованиям и требованиям взрывопожаробезопасности.
В системах водяного отопления жилых зданий применяются следующие виды нагревательных приборов:
- чугунные секционные радиаторы;
- алюминиевые радиаторы;
- биметаллические радиаторы;
- стальные колончатые радиаторы; 
- стальные панельные радиаторы;
- конвекторы и пр.
Основное достоинство чугунных секционных радиаторов - устойчивость металла к коррозии без нанесения какого-либо защитного покрытия, что обеспечивает им надежность в эксплуатации.
Радиаторы достаточно гигиеничны (кроме оребренных моделей), так как с их поверхности легко удалить пыль; обладают значительной тепловой инерцией, что позволяет в переходные периоды при теплоснабжении с пропусками обеспечить более равномерную температуру в помещениях; имеют малое гидравлическое сопротивление.
К недостаткам этих радиаторов относятся: низкий коэффициент теплоотдачи, возможность зашламления и завоздушевания, относительно высокая стоимость, возможность использования их только в системах с давлением вoды до 0,6 мПа.
Применение чугунных радиаторов старой известной конструкции ограничивается сегодня, в основном, малоэтажным строительством, где их нередко используют для создания интерьера в стиле «ретро». Современные модели чугунных радиаторов по дизайну выгодно отличаются от своих предшественников и внешне при добротной окраске похожи на алюминиевые. Это в первую очередь относится к импортным приборам, в частности к модели DUBA испанской компании Roca Radiadores. Основное преимущество алюминиевых секционных радиаторов - их повышенная теплопроводность. Недостатки: невысокая гигиеничность (затруднено удаление пыли с внутренних поверхностей), неустойчивость к повышенной кислотности воды. Алюминиевые радиаторы некоторых марок не выдерживают давления теплоносителя выше 0,6 МПа, поэтому эти приборы можно рекомендовать в системах отопления с автономными источниками теплоснабжения, создающими невысокое давление теплоносителя в системе.
Отечественные алюминиевые секционные радиаторы представлены на рынке приборами модели «PC» Ступинского алюминиевого завода.
Известны также импортные радиаторы марок GLOBAL, RO-VALL, ЕРАТО.
Биметаллические радиаторы представляют собой комбинацию из двух стальных тонкостенных труб с оребрением из алюминиевого сплава, выполненным литьем под давлением. Стальные трубы обеспечивают прочность и коррозионную стойкость прибо-ра, а алюминий - высокую теплоотдачу. Единственный недостаток биметаллических радиаторов - это их высокая стоимость по сравнению с другими отопительными прибо-рами. Из отечественных биметаллических радиаторов следует упомянуть РБС производства ОАО «Сантехпром» и КНБ фирмы ВЕЛЬ, из импортных CF итальянской фирмы SIRA. Стальные колончатые радиаторы отличаются повышенной прочностью, внешне напоминают чугунные, но в отличие от последних, более гигиеничны, так как на их гладкой поверхности не накапливается пыль. Они могут быть использованы практически во всех системах отопления. Фирмы ARBONIA и ZEHNDER, поставщики стальных колончатых радиаторов на российский рынок, разработали ряд моделей отопительных приборов, способных украсить интерьер помещения.
Очень широк спектр стальных панельных радиаторов. Дешевизна, современный дизайн, компактность дают этим приборам преимущества перед другими типами радиаторов, однако подверженность коррозии вынуждает использовать воду высокого качества и устанавливать в системе дорогостоящий мембранный расширительный бак.
Наиболее популярны стальные радиаторы панельного типа: Мосварт (Россия), Kermi, Buderus, Gallant (Германия), Delonghi (Италия), Korado (Чехия). В массовом индустриальном строительстве жилых зданий наиболее широко применяются конвекторы.
Максимальная теплоплотность, равнопрочность со всей системой отопления, деше-визна, привлекательный внешний вид, возможность использования 
практически в любых системах водяного отопления делают конвекторы «Универсал ТВ» и «Сантехпром-Авто» производства ОАО «Сантехпром» действительно универсальными приборами.
Рис. 3. Примеры «дизайн-ради-аторов»
Российско-шведское предприятие «Изотерм» поставляет на рынок биметаллический конвектор (медные трубы и стальное оребрение). Его долговечность в отличие от «Универсала ТВ» превышает долговечность системы из обыкновенных водогазопроводных труб, однако стоимость конвектора значительно выше стоимости «Универсала ТВ».
У отопительных приборов следует предусматривать регулирующую арматуру, за исключением помещений, где имеется опасность замерзания теплоносителя (на лестничных клетках, в тамбурах и т.п.). В качестве регулирующей арматуры на подводках к отопительным приборам могут быть использованы краны двойной регулировки, запорные вентили и термостаты.
Отопление и внутреннее теплоснабжение зданий электроэнергией с непосредственной трансформацией ее в тепловую допускается применять по техническому заданию. Отпуск электроэнергии следует согласовывать с энергоснабжающей организацией в установленном порядке.
В помещениях категорий А и Б следует проектировать, как правило, воздушное отопление. Допускается применение других систем отопления, за исключением помещений, в которых хранятся или применяются вещества, образующие при контакте с водой или водяными парами взрывоопасные смеси, или вещества, способные к самовозго-ранию или взрыву при взаимодействии с водой.
Системы лучистого отопления и нагревания с газовыми или электрическими инфракрасными излучателями допускается проектировать для ото пления отдельных производственных помещений или зон категорий В3, В4, Г и Д, для обогрева участков и отдельных рабочих мест в неотапливаемых помещениях, на открытых и полуоткрытых площадках, а также для помещений общественных зданий с непостоянным пребыванием людей (торговые залы магазинов, залы ожидания вокзалов, спортивные залы, рынки и др.). Применение газовых излучателей в подвальных помещениях, а также в зданиях III, IV и V степеней огнестойкости не допускается.
Другие системы отопления
Это в первую очередь системы напольного отопления, позволяющие обеспечить повышенные комфортные условия в помещении.
Напольное отопление может осуществляться с помощью замоноличенных в пол пластиковых труб или с помощью электрического нагревательного кабеля.
Напольное отопление с помощью замоноличенных пластиковых труб позволяет использовать низкотемпературные источники тепло ты, в том числе «обратную» воду систем отопления, что повышает эффективность системы.
В напольных системах отопления в ванных комнатах и санузлах возможно использование воды из системы горячего водоснабжения с предпочтительным присоединением их к циркуляционным стоякам.
Напольное отопление с помощью нагревательного кабеля почти вдвое дешевле в монтаже, но уступает «теплым полам» с пластиковыми трубами по эксплуатационным расходам, поэтому может быть рекомендовано при льготных ночных тарифах на потребление электроэнергии.
Инфракрасное отопление - еще одна форма электроотопления. Ее преимущества: высокая комфортность за счет оптимального распределения температур по помещению, отсутствие циркуляции пыли, простота монтажа; недостаток - высокие эксплуатационные затраты. Требования пожарной безопасности к системам отопления в помещениях зданий и сооружений устанавливает СП 7.13130.2009 «Отопление, вентиляция и кондиционирование. Противопожарные требования».
Рабочую документацию отопления выполняют в соответствии с требованиями ГОСТ 21.602-2003 «Правила выполнения рабочей документации отопления, вентиляции и кондиционирования», ГОСТ Р 21.1101-2009 «Система проектной документации для строительства», основные условные графические обозначения элементов санитарно-технических систем и буквенно-цифровые обозначения трубопроводов этих систем на чертежах и схемах при проектировании зданий и сооружений различного назначения ГОСТ 21.205-93 «Условные обо значения элементов санитарно-технических систем. Основные требования к проектной и рабочей документации» и других взаимосвязанных стандартов Системы проектной документации для строительства.
Теплоснабжение
Теплоснабжение зданий может быть централизованным или автономным.
Централизованное теплоснабжение осуществляется от ТЭЦ или районной котельной. Автономное теплоснабжение производится от автономного источника теплоснабжения (АИТ) или индивидуального теплогенератора квартирных систем отопления.
В качестве теплоносителя в системах централизованного теплоснабжения, как правило, используется высокотемпературная вода. Системы централизованного теплоснабжения могут быть открытыми или закрытыми. В первом случае для горячего водоснабжения используется теплофикационная вода. В закрытых системах присоединения систем осуществляются через теплообменник. Система отопления жилого здания присоединяется к централизованной системе теплоснабжения по одной из следующих схем:
- через водоструйный элеватор;
- с помощью подмешивающего насоса;
- через теплообменник.
Внедрение систем отопления с автоматическим регулированием теплоотдачи нагревательных приборов с помощью термостатов привело к отказу от присоединения систем отопления с помощью водо струйных элеваторов, так как последние нормально работают лишь при постоянном расходе воды в системе.
До недавнего времени наиболее популярной была схема присоединения систем отопления зданий через ЦТП, где в теплообменниках приготавливалась вода вторичного теплоснабжения, к которому присоединялись узлы управления секционных систем отопления жилого здания. ЦТП обслуживал группу жилых и общественных зданий.
В последнее время получило распространение подсоединение жилых зданий к системе централизованного теплоснабжения через ИТП. Это обусловлено появлением на наших рынках нового полностью автоматизированного малогабаритного оборудования, а также необходимостью учета теплопотребления.
|
|
|
