Однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией схема: Однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией: схема, фото, видео

Содержание

Однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией

Определить лучшую схему разводки для отопления своего дома подчас сложнее, чем выбрать подходящий котел или радиаторы. От способа подключения, распределения труб и теплоносителя зависит продуктивность обогрева, экономичность монтажа и эксплуатации. В данном случае рассмотрим однотрубную схему подключения, которая идеально подойдет для средних по размеру одноэтажных домов. В качестве основы будет взята однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией воды и нижней разводкой труб, как наиболее практичное решение.

В чем особенность однотрубной системы отопления

Котел с радиаторами формирует замкнутую циклическую систему, эффективно транспортирующую тепло от сжигания топлива или расхода электричества воздуху и предметам в отапливаемом помещении. Однотрубная система отопления позволяет реализовать этот контур с минимальной затратой материалов и по самому малому маршруту.

Схема подключения

Даже у самой простой однотрубной системы есть несколько вариантов подключения радиаторов и установки необходимого оборудования. Выбрать подходящую проще всего исходя из планировки дома и количества используемых радиаторов.

Для домов и дач с одной или двумя отапливаемыми комнатами

Для разводки используется труба одного сечения, не используются тройники. Труба от котла подсоединяется к расширительному баку, группе безопасности и идет сразу к первому радиатору. Далее радиаторы последовательно соединяются между собой, а от последнего ведется линия обратно к котлу. Перед врезкой в котел устанавливается циркуляционный насос и отвод для заполнения слива теплоносителя. Как выбрать циркуляционный насос, читайте тут.

Теоретически у такого подключения сильный недостаток в том, что последний в ряду радиатор всегда холоднее. Однако за счет небольшого числа теплообменников и наличия циркуляционного насоса нивелируется разница в температуре. Если котел подобран с точности по теплопотерям даже для самого холодного периода в году и с необходимым запасом, то разница в нагреве первого и последнего радиатора будет максимум в 3-5 оС.

Радиаторы следует подключать по диагонали или с нижним подключением. В первом случае будет максимальный КПД, во втором он хоть чуть ниже, зато трубы можно спрятать из виду.

Для домов площадью свыше 60 м2 или с тремя комнатами и более

Последовательное соединение радиаторов уже не подойдет. Крайний в линии радиатор даже при принудительной циркуляции будет заметно холоднее или придется выбирать котел с внушительным запасом и естественно прожорливостью. К этому добавляется повышенный риск образования воздушных пробок и повышение общего гидродинамического сопротивления контура. В итоге КПД системы упадет на непозволительные 15-20%.

Решить проблему помогут байпасы, установленные на каждом радиаторе. При этом ограничивать себя только боковым подключением и перемычками не нужно. Использовать предстоит трубы трех размеров, чтобы добиться оптимальной работы контура.

От котла отводится труба большего размера к группе безопасности и расширительному баку.

Далее труба прокладывается по периметру здания, охватывая все отапливаемые помещения. В местах для установки радиатора врезается последовательно:

  1. Тройник с шаровым вентилем на отводе.
  2. Участок трубы среднего диаметра.
  3. На участке с заушением устанавливается регулирующий клапан (опционально).
  4. Снова тройник с шаровым вентилем на отводе.

К вентилям на отводах подключаются радиаторы. Таким образом:

  • Теплоноситель быстро проходит по всему контуру, не теряя существенно свой нагрев.
  • Вода в радиаторы поступает за счет зауженного участка байпаса. Если установлен регулирующий клапан (игольчатый вентиль), то дополнительно можно регулировать количественно проходимый через радиатор объем теплоносителя.
  • При необходимости радиаторы отключаются поодиночке, не замедляя и не ухудшая работу контура отопления.

Такое подключение для одноэтажных домов можно мело назвать самым практичным, экономичным и, главное, комфортным. Следует только не забыть про установку кранов Маевского на каждом радиаторе.

Главное преимущество однотрубной разводки с общей трубой контура – в ее приспосабливаемости как к естественной, так и принудительной циркуляции.

Если вдруг электричество долго нет, и не справляется даже блок бесперебойного питания, можно попросту исключить насос из контура и теплоноситель будет самостоятельно циркулировать, но, естественно, с меньшей эффективностью.

Чтобы использовать естественную циркуляцию, потребуется:

  • Сформировать разгонный коллектор. От котла труба поднимается строго вверх и на уровне примерно 2,5-3 метра разворачивается в сторону первого радиатора, опускать ее нужно уже с пологим уклоном, например 70-75 градусов.
  • Общий объем теплоносителя придется повышать, так как трубы подбираются по верхнему допустимому пределу, чтобы снизить гидродинамическое сопротивление.
  • Циркуляционный насос устанавливается с байпасом, притом последний должен продолжать общую трубу контура без заужения или поворотов. Фактически насос подключается параллельно участку трубы с помощью тройников и запорной арматуры. Так его можно будет быстро исключить из работающего контура.
  • Разгонный коллектор не займет много места, создаст дополнительное давление и напор под действием сил гравитации и перепада температур теплоносителя. В то же время насос не будет мешать естественной циркуляции, если его выключить и перекрыть вентили на его подводке.

Выбор радиаторов

Для однотрубной системы отопления с принудительной циркуляцией подойдут любые типы радиаторов с нижним или диагональным подключением. Использовать боковое включение в принципе возможно, но не эффективно и повлечет за собой перерасход материалов, повышение сопротивления контура.

Оптимальный вариант – это алюминиевые радиаторы при хорошей подготовке теплоносителя. Это должна быть чистая фильтрованная вода, желательно дистиллированная без примесей. Хорошо себя зарекомендовали стальные панельные радиаторы. Использовать биметалл или медные теплообменники слишком накладка при том, что существенного прироста КПД они не дадут. А высокие показатели стойкости к коррозии  давлению попросту не нужны в автономной системе отопления.

Подробнее о преимуществах и недостатках различных типов радиаторов читайте здесь.

Подбор диаметра труб

О выборе труб по материалам и расчет диаметра – это отдельная обширная тема, уже освещенная в этой статье. В расчетах учитывается мощность отопительной системы, котла и радиаторов. Сопротивление контура и способ разводки. Необходимо получить оптимальную скорость течения воды  на уровне 0,5-1,5 м/с. В конечном итоге прийти необходимо к одному из стандартных размеров трубы и одному типу материала.

Если говорить об однотрубной разводке с подключением до 5-6 радиаторов и принудительной циркуляцией, то в качестве основной трубы подойдет диаметр в 1 дюйм, для байпаса радиаторов – ¾ дюйма, подвод радиаторов согласно технической документации к теплообменникам. Такой набор позволит реализовать комбинированный тип циркуляции и при этом минимальное сопротивление контура.

Установка насоса, группы безопасности, расширительного бака

Группа безопасности по определению в закрытой системе отопления устанавливается как можно ближе к котлу, но при этом в верхней точке контура. Участок трубы от котла к группе должен выполняться с максимально установленным диаметром канала и минимумом колен, разворотов и т.

п. Даже если используется колено или тройник, то перед группой формируется ровный участок не менее 15 см для устранения турбулентных потоков.

В группу безопасности входя:

  • Манометр для контроля давления в контуре.
  • Предохранительный (взрывной) клапан.
  • Автоматический воздухоотводчик.

Желательно использовать готовое решение, в котором все необходимые элементы установлены на единую консоль. Важно, чтобы после установки воздухоотводчик находился в самой высшей точки контура.

Циркуляционный насос достаточно установить в разрыв обратной трубы идущей от последнего радиатора к холодному вводу котла. Однако при этом невозможно добиться естественной циркуляции воды, а демонтаж насоса в обязательном порядке требует остановки системы отопления. Лучше использовать схему подключения насоса с байпасом, имеются готовые решения под различные диаметры коллекторной трубы и расстояния между фитингами для подсоединения самого насоса.

Выглядит блок установки насоса, как показано на рисунке.

Ровный участок трубы формирует байпас и подключается в разрыв обратной линии к котлу. Два отвода закрываются шаровыми вентилями. С одной стороны устанавливается фильтр грубой очистки. Строго оговаривается направление включения узла так, чтобы фильтр располагался перед насосом.

Расширительный бак мембранного типа можно устанавливать практически в любом месте между котлом и радиаторами. На обратной линии на него будет воздействовать меньшая температура теплоносителя, при этом будет возможность оптимизировать напор и давление в контуре, просто установив его непосредственно перед насосом. В некоторых случаях для газовых котлов рекомендуется устанавливать бак сразу после группы безопасности.

Монтаж подводки

Никаких особых требований к способу прокладки труб для однотрубного подключение нет, и не может быть, за исключением одной рекомендации: число поворотов, колен и фитингов следует свести к минимуму, как и протяженность контура в целом.

Если предполагается задействовать естественную циркуляцию в случае отсутствия электроэнергии, то крайне невыгодно использовать фитинги и запорную арматуру с заужением канала. Для металлопластиковых труб это фактически приговор, так как фитинги для них всегда с уменьшением сечения. В качестве запорной арматуры следует использовать шаровые вентили.

Если же все будет опираться только на принудительную циркуляцию, то подойдет и металлопластик с возможностью закрыть его в стены или стяжку и любые другие по материалу трубы.

Несколько общих рекомендаций:

  • Для твердотопливных котлов участок от горячего вывода длиной 1-1,5 метра должен выполняться обязательно стальной или медной трубой, а после уже монтировать переходник с металла на пластик, предупреждая перегрев полимеров.
  • Контролировать нагрев желательно на каждом радиаторе в отдельности, устанавливая терморегулирующие клапаны, чтобы температура теплоносителя в контуре поддерживалась стабильно высокая. Так легче сохранить равномерное распределение тепла по системе без перепадов между началом и концом контура.

Однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией

Сегодня наблюдается возврат интереса инженерного сообщества к такому инструменту теплоснабжения как однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией в многоэтажном и индивидуальном строительстве. В начале 90-х годов она была отвергнута отечественными инженерами-теплотехниками после трех десятков лет безальтернативного и повсеместного преобладания в зданиях любой этажности и назначения. Традиционное, принципиально неуправляемое однотрубное отопление не вписывалось в концепцию энергоэффективного жилья, и в последние два десятилетия повсеместно вытеснялось двухтрубным. Но современные однотрубные конструкции соединяют свои традиционные достоинства (гидравлическую устойчивость, экономичность) с возможностью регулирования отопительных приборов, как в двухтрубных аналогах.

Традиционная «обвязка» радиатора при однотрубном отоплении

Если вы проживаете в многоквартирном доме постройки советского периода, то взгляните на подключение батареи. Из потолка выходит вертикальная труба, отгибаемая в горизонтальное направление и заходящая в верхний коллектор отопительного прибора. Из нижнего коллектора выходит вторая горизонтальная труба, отгибаемая вертикально вниз и проходящая сквозь пол на нижний этаж. Между горизонтальными трубами приварен вертикальный замыкающий участок – байпас. Это и есть вертикальная однотрубная система с боковым подключением батарей.

 

Чугунная батарея с боковым подключением.

Особенности эксплуатации традиционного однотрубного отопления

Типовые схемы вертикальных однотрубных стояков показаны ниже

Вертикальные однотрубные стояки.

На «обвязке» батарей в советское время устройства регулирования не устанавливались. Первые по ходу течения воды приборы нагреты сильнее последних. Температурный перепад в батареях расчитывается по формуле ∆T_р=∆T⁄N, где N – число этажей. По однотрубным стоякам принудительно циркулирует в N и 2N раз больше жидкости, чем по двухтрубным, причем 80 % ее объема протекает по байпасам.

Такая нерациональная (с точки зрения затрат электроэнергии на перекачку жидкости) конструкция применялась из-за ее предельной простоты и экономичности. Низкая цена электроэнергии, удерживаемая по политическим соображениям, не стимулировала ее экономию при принудительной циркуляции избыточного объема теплоносителя.

Однотрубные теплосистемы гидравлически весьма устойчивы и малочувствительны к несанкционированным заменам радиаторов или наращиванию числа их секций. Отключение отдельных батарей почти не изменяет теплоотдачу остальных приборов. Ведь вода в основном проходит по байпасам. А вот двухтрубные теплосистемы при этом обязательно разбалансируются.

Новые однотрубные теплосистемы многоквартирных домов

Российские новостройки оборудуются однотрубными радиаторными узлами с термостатическими клапанами (термостатами). Выглядят они как показано на фото ниже.

Радиаторный узел с термостатом.

Такие теплосистемы на 30–40 % дешевле своих двухтрубных аналогов, обладают высокой гидравлической устойчивостью. Но обеспечивают ли они уровень комфортности эксплуатации двухтрубных схем, определяемый следующими составляющими:

  • автоматическим режимом стабилизации заданной температуры в каждой комнате;
  • общей экономией энергии в теплосистеме;
  • возможностью скрытой прокладки труб;
  • поквартирным учетом тепла.

Оценим однотрубный вариант отопления по этим критериям.

Местная автоматическая стабилизация температуры

Однотрубный регулируемый радиаторный узел с проходным (а) или трехходовым (б) термостатическим клапаном на верхней подводке.

Регулируемый радиаторный узел вертикального однотрубного отопления может быть выполнен с проходным (рис.а) или трехходовым (рис.б) термостатическим клапаном (термостатом). Узел обвязки разветвляет теплоноситель на два потока: через прибор и через байпас. Диаметры плунжера клапана термостата и отверстия для прохода жидкости выполняются максимальными. Термостат не засоряется при загрязненном теплоносителе и обеспечивает его свободный проток (при полном открытии). Несанкционированная замена радиатора, сопровождающаяся удалением термостата, не ведет к разбалансировке всей теплосистемы, как в двухтрубном варианте.

Если температура комнатного воздуха превысит заданную, то клапан закроется (перейдет в режим минимум), направляя жидкость по байпасу мимо радиатора. Закрытие (минимальное открытие) клапанов всех термостатов данного стояка увеличивает долю теплоносителя, проходящего по байпасам, с 80 % до 90 %, одновременно уменьшая проток через радиаторы, т.е. без изменения общего расхода.

Экономит ли однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией энергию?

В двухтрубном варианте отопления теплоэнергия напрямую экономится. При перегреве помещений термостаты уменьшают расход теплоносителя через отопительные приборы, одновременно уменьшается его проток по стоякам, т.е лишний его объем по трубам не циркулирует.

В однотрубной теплосистеме с термостатами при перегреве помещений (когда закрываются их клапаны) общая принудительная циркуляция жидкости не снижается – она просто не попадает в батареи, и, соответственно, не остывает в них. Теплоэнергия здесь не экономится, но и не расходуется понапрасну, оставаясь в стабильном объеме нагретого теплоносителя. Но его температура в «обратке» повышается, что ведет к росту потерь в трубопроводах. Впрочем, в теплопунктах многоквартирных домов от «обратки» запитан теплообменник ГВС (при его наличии), в котором вода остывает перед возвращением в котельную.

Скрытая прокладка труб при однотрубном отоплении

При скрытии труб в стенах используется теплоизоляция для труб отопления повышающая эффективность такой прокладки. Ниже показан общий вид прокладки скрытых однотрубных стояков и горизонтальных подводок от них к радиаторам в нишах.

Схема скрытой прокладки однотрубной системы.

Для устройства квартирного учета тепла при наличии в доме двухтрубных вертикальных стояков можно использовать горизонтальную однотрубную разводку квартирного отопления со скрытой прокладкой труб под полом или за декоративным плинтусом.

Комбинация двухтрубного и однотрубного вариантов

В частных двухэтажных (или большей этажности) домах могут применяться как двухтрубные, так и однотрубные вертикальные стояки, вместе с горизонтальной однотрубной разводкой по комнатам при множестве способов подключения отопительных приборов.

Схема однотрубной системы отопления 2-х этажного дома.

Температурный перепад в комнатных радиаторах в этом случае расчитывается по формуле ∆T_р=∆T⁄P, где P – число отопительных приборов, соединенных последовательно (в данном случае P=3). По горизонтальной однотрубной магистрали должно протекать жидкости в P раз больше, чем по горизонтальным трубам при двухтрубной разводке. Это потребует увеличения мощности насоса для ее принудительной циркуляции и больших затрат электроэнергии, но гидроустойчивость схемы будет высокой.

Варианты однотрубного отопления частного дома

Ниже показана простейшая схема с нижним подключением радиаторов.

Типовая однотрубная теплосистема частного дома.

Система относится к открытому типу – ее расширительный бачок 3 связан с атмосферой. Патрубок переливной 2 служит для выхода воздуха и слива воды при первичном заполнении схемы. Выше показана однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией, которую обеспечивает циркуляционный насос 4, установленный на «обратке» перед котлом. Это обусловлено тем, что температура жидкости в «обратке» ниже, чем в «подаче», а работа насоса при более низкой температуре перекачиваемого теплоносителя просто увеличивает его срок службы.

Предусмотрен подвод сетевой воды через фильтр 12 и вентиль подпитки 11 (через них производится и первичное заполнение системы). Сливают воду (для ремонта и по завершении отопительного сезона) через вентиль 5 и канализационный слив 10 при закрытом вентиле 11.

Применено нижнее подключение радиаторов 7, т.е. к трубам присоединены только их нижние коллекторы, а выходы верхних заглушены. В байпасы установлены устройства (обозначены на схеме литерой «а») для регулирования расхода (игольчатые вентили), но возможна и более простая схема без них. Она показана ниже и называется «ленинградской».

Схема «ленинградской» однотрубной системы отопления с принудительной циркуляцией.

В ней замыкающие участки 14 являются байпасами в чистом виде без запорной или регулировочной арматуры с диаметром меньше основного трубопроповода. При этом часть потока через батареи увеличивается, но и остывает он быстрее, поскольку в общий поток по ходу его течения подмешивается больше остывшей воды. В частных домах на это идут, чтобы снизить общий ее расход (и соответственно потребление электроэнергии насосом 4 на принудительную циркуляцию), а также поднять теплоотдачу батарей, хотя прогреваются они весьма неравномерно.

Возможен вариант диагонального подключения отопительных приборов, как показано на схеме ниже.

Однотрубная система с диагональным подключением радиаторов.

Здесь неравномерность прогрева батарей в цепочке сохраняется (и даже становится выше), но теплоотдача каждой из них повышается на несколько процентов за счет интенсивного обтекания их водой при одновременном наличии принудительной и естественной циркуляции. Ведь температура ее на входе в верхний коллектор на несколько градусов выше, чем на выходе из нижнего, за счет охлаждения в самом приборе. Поэтому возникают условия для естественной циркуляции воды через батареи (как в соответствующих системах без насосов). Замкнуться этому потоку не даст давление в байпасе 14, но подниматься вверх до вентилей 13 он будет довольно интенсивно.

Система водяного отопления – Процедура проектирования

Расчет системы водяного отопления может осуществляться в соответствии с приведенной ниже процедурой:

  1. Рассчитать теплопотери помещений
  2. Рассчитать мощность котла
  3. Выбрать нагревательные элементы
  4. Выбрать тип, размер и режим работы циркуляционного насоса
  5. Составление схемы трубопровода и расчет размеров трубопровода
  6. Расчет расширительного бака
  7. Расчет предохранительных клапанов

1. Расчет теплопотерь

Рассчитать тепловые потери через стены, окна, двери, потолки, полы и т. д. Кроме того, необходимо рассчитать тепловые потери, вызванные вентиляцией и инфильтрацией наружного воздуха.

2. Рейтинг котла

Рейтинг котла может быть выражена как

B = H (1 + X) (1)

, где

B = Rating (KW)

B = Rating (KW) B = RATIN

H = общие потери тепла (кВт)

x = запас на нагрев — обычно используются значения в диапазоне от 0,1 до 0,2 .

3. Выбор нагревателей комнаты

Радиаторы и номинальные обогреватели можно рассчитать как

R = H (1 + x) (2)

, где

R = рейтинг обогревателей в комнате (W)

H = Потеря тепла из комнаты (W)

x = Margin для обогрева общие значения в диапазоне от 0,1 до 0,2

Нагреватели с правильными параметрами необходимо выбирать из производственной документации.

4. Калибровка насосов

Производительность циркуляционных насосов можно рассчитать как

Q = H / (h 1 — h 2 ) ρ                                                  (3)

where

Q = volume of water (m 3 /s)

H = total heat loss (kW)

h 1 = enthalpy flow water (kJ/kg) (4. 204 kJ/kg. o C at 5 o C, 4,219 кДж/кг или С в 100 O C )

H 2 = Этальпия обратной воды (кДж/кг)

ρ = плотность воды (KG/M 3 ρ = плотность воды (KG/M 3 ρ = плотность воды (KG/M 3 ρ = плотность воды (KG/M 3 ρ = плотность воды (KG/M 3 ρ = плотность воды. ) (1000 кг/м 3 при 5 o C, 958 кг/м 3 при 100 o C)

для насосных циркуляционных систем низкого давления округляется до

Q = H / 4,185 (t 1 -t 2 )                                               (3b)

where

t 1 = flow temperature ( o C)

t 2 = return temperature ( o C)

Для насосных циркуляционных систем низкого давления — LPHW a напор от 10 до 60 кН/м 2 и сопротивление трению основной трубы от 80 до 250 Н/м 2 на метр трубы обычная.

Для насосных циркуляционных систем высокого давления — HPHW напор от 60 до 250 кН/м 2 и сопротивление трению основной трубы от 100 до 300 Н/м 2 на метр трубы обычно.


Сила циркуляции в гравитационной системе может быть рассчитана как

P = H G (ρ 1 — ρ 2 ) (4)

где

p = доступное давление циркуляции (Н/м 2 )

h = высота между центром котла и центром радиатора (м) М/с 2 )

ρ 1 = плотность воды при температуре потока (кг/м 3 )

ρ 2 = DPEL температура (кг/м 3 )

5. Разметные трубы

Общая потеря давления в системе трубопроводов с горячей водой может быть выставлена ​​в кровать

P T = P 1 + P 2 (5 1 + P 2 . )

, где

P T = общая потеря давления в системе (N/M 2 )

P 1 = Основное давление. /м 2 )

P 2 = незначительная потеря давления из -за фитингов (N/M 2 )

Потеря основного давления из -за фрикции может быть выражена как

. P 1 = I L (6)

, где

I = Основная стойкость для трения труб на длину трубы (N/M 2 на метр трубы)

l = длина трубы (м)

Значения сопротивления трения для фактических труб и объемных расходов можно получить из специальных таблиц, составленных для труб или трубок.

Незначительная потеря давления из -за фитингов в виде изгибов, локтей, клапанов и аналогичных может быть рассчитано как:

P 2 = ξ 1/2 ρ V 2 (7)

или как выраженное как «голова»

H Потеря = ξ V 2 /2 G (7B)

, где

ξ = номинал.

P Потеря = Потеря давления (PA (N/M 2 ), PSI (LB/FT 2 ))

ρ = плотность (кг/м 3 , SLAT /фут 3 )

V = скорость потока (м/с, футы/с)

H Гравитация (9,81 м/с 2 , 32.17 футов/с 2 )

6. Объединительный резервуар

, когда жидкость нагревается. Расширение воды, нагретой с 7 o С до 100 o C приблизительно равно 4% . Чтобы расширение не создавало давление в системе, превышающее расчетное, обычно расширяющуюся жидкость отводят в резервуар — открытый или закрытый.

Открытый расширительный бак

Открытый расширительный бак подходит только для систем с подогревом воды низкого давления (LPHW). Давление ограничивается самым высоким расположением бака.

Объем открытого расширительного бака должен быть в два раза больше предполагаемого объема расширения в системе. Приведенную ниже формулу можно использовать для системы горячего водоснабжения, нагретой от 7 o C to 100 o C (4%):

V t = 2 0.04 V w                                              (8)

where

V T = объем расширения резервуара (M 3 )

V W = объем воды в системе (M 3 )

58555555555555555555555555555555855558555555855558558555855585558585558558558558558585585585858585585585585585585585585585585858858585580486

В закрытом расширительном баке давление в системе частично поддерживается сжатым воздухом. The expansion tank volume can be expressed as:

V t = V e p w / (p w — p i )                                        (8b)

where

V t = объем расширительного бака (м 3 )

V E = объем, по которому содержимое воды расширяется (M 3 )

P W = Абсолютное давление резервуара при рабочей температуре — 2 )

p i = абсолютное давление холодного резервуара при заполнении — нерабочая система (кН/м 2 )

Объем расширения 9 может быть выражен как:0003

V e = V w (ρ i — ρ w ) / ρ w                                        (8c)

where

V w = объем воды в системе (м 3 )

ρ i = плотность холодной воды при температуре заполнения (кг/м 3 900 3 30002 ρ W = плотность воды при рабочей температуре (кг/м 3 )

Рабоче рабочее давление в высшей точке системы соответствует температуре кипения на 10 90 119 o 90 120 С выше рабочей температуры.

p w = рабочее давление в самой высокой точке

    + статическая разница давлений между самой высокой точкой и резервуаром

    +/- давление насоса (+/- в зависимости от положения насоса)

7. Выбор предохранительных клапанов

Предохранительные клапаны для систем принудительной циркуляции (насосов)

Настройки предохранительного клапана = давление включено сторона нагнетания насоса + 70 кН/м 2

Предохранительные клапаны для самотечных циркуляционных систем

Настройки предохранительного клапана = давление в системе + 15 кН/м 2

Для предотвращения утечек из-за ударов в системе обычно устанавливается значение не менее 240 кН/м 2 .

Использование пара в больших зданиях Нью-Йорка

  • Дом
  • Блог
  • Использование пара в больших зданиях Нью-Йорка

Хотя горячая вода предпочтительнее для систем отопления в новостройках, пар по-прежнему широко используется в старых зданиях Нью-Йорка. Данные, собранные в рамках Плана более экологичных и больших зданий (GGBP), показывают, что в большинстве зданий площадью более 50 000 квадратных футов по-прежнему используется паровое отопление.

  • 72,9% зданий имеют паровые котлы, работающие на природном газе или мазуте, а 10% полагаются на районную паровую службу Con Edison. Другими словами, 81,9% систем отопления в крупных зданиях Нью-Йорка по-прежнему используют пар.
    • На втором месте стоят водогрейные котлы
  • , на долю которых приходится 13,4% систем отопления, тогда как все остальные конфигурации составляют менее 5% систем отопления.

Что касается распределения тепла, то 68,1% систем отопления используют паровые трубы, а 26% используют водяные трубы. Прямое электрическое отопление и принудительное распределение воздуха используются менее чем в 6% зданий Нью-Йорка площадью более 50 000 квадратных футов.

Природный газ является наиболее распространенным источником тепла для паровых котлов, за ним следует мазут, и большинство этих паровых котлов находятся в многоквартирных жилых домах. Городской совет по охране окружающей среды определил, что модернизация этих паровых систем до более современных конфигураций является одной из наиболее перспективных областей возможностей повышения энергоэффективности в Нью-Йорке при одновременном сокращении выбросов парниковых газов.

Паровые системы имеют то преимущество, что не требуют насоса, поскольку пар сам поднимается к отдельным радиаторам, и это основная причина, по которой они есть в старых зданиях. Однако при заданной тепловой нагрузке паровая система будет потреблять гораздо больше топлива, чем система горячего водоснабжения с бойлером и насосами, что, как следствие, приведет к большему количеству выбросов. Чтобы достичь своей цели по сокращению выбросов на 80% к 2050 году, город Нью-Йорк должен будет постепенно отказаться от парового отопления в своих зданиях — это одна из самых углеродоемких конфигураций системы отопления.

Основные ограничения паровых систем отопления

Двумя основными недостатками паровых систем отопления являются неэффективность и медленное время отклика. Во-первых, процесс кипячения и конденсации воды менее эффективен, чем просто нагрев и раздача воды без фазового перехода. Кроме того, медленный отклик паровых систем ограничивает использование автоматического управления, которое очень эффективно для экономии энергии и повышения комфорта при использовании в более современных системах отопления. При регулировке парового котла может пройти длительное время, прежде чем заметно изменится теплопроизводительность радиаторов.

Системы парового отопления также имеют конструктивные ограничения, которые могут вызывать дискомфорт у жильцов. Некоторые из них очень старые, когда строительные нормы Нью-Йорка требовали расчета отопительных нагрузок с учетом открытых окон, что приводило к перегреву внутренних помещений. Имейте в виду, что герметичные оболочки зданий — это современная тенденция дизайна конца 20-го века, в то время как многие здания Нью-Йорка были построены до Второй мировой войны.

Паровые системы отопления не только неэффективны, но и требовательны к обслуживанию, и это касается как однотрубных, так и двухтрубных конфигураций.

  • Вентиляционные отверстия в однотрубных радиаторах склонны к выходу из строя. Когда они засоряются, пар не может свободно поступать в радиатор, что снижает теплопроизводительность. С другой стороны, вентиляционное отверстие, застрявшее в открытом положении, приводит к постоянной утечке пара в жилое помещение, что повышает влажность в помещении, а также может вызвать сильный ожог при прикосновении.
  • В случае двухтрубных систем конденсатоотводчики также могут быть заблокированы в открытом или закрытом положении. Это вызывает системный дисбаланс, когда одни области могут плохо нагреваться, а другие перегреваться.

Однотрубные паровые системы чаще встречаются в малоэтажных жилых домах, составляя 37% всей проверяемой площади в многоквартирном секторе согласно Плану «Зеленее, больше зданий». С другой стороны, двухтрубные паровые системы чаще встречаются в высотных жилых домах, на долю которых приходится 25 % проверенной площади. Однотрубные системы парового отопления представляют собой наиболее неэффективную конфигурацию, потребляющую примерно на 13% больше энергии, чем среднее значение для всех проверенных зданий.

Низкая энергоэффективность, медленное время отклика и требовательность к техническому обслуживанию увеличивают стоимость владения паровой системой отопления. Основная причина, по которой эти системы все еще так распространены, заключается в том, что модернизация может быть очень дорогой: стены и полы должны быть снесены, чтобы удалить паропроводы, и восстановлены после установки гидравлических трубопроводов. Необходимые диаметры трубопроводов также сильно различаются для распределения пара и горячей воды, а в случае однотрубных паровых систем обратная линия для подачи воды обратно в котел отсутствует. Кроме того, многие модели радиаторов не подходят для переоборудования на горячую воду.

Модернизация систем парового отопления

Если в старом здании с паровым отоплением планируется капитальный ремонт, настоятельно рекомендуется перейти на систему горячего водоснабжения. Поскольку во время капитального ремонта многие участки зданий полностью меняются, модернизация системы отопления менее разрушительна. Водяные тепловые насосы, один из наиболее эффективных вариантов отопления, доступных в настоящее время, требуют для работы гидравлических трубопроводов.

Во многих зданиях паровые котлы также используются для систем горячего водоснабжения. Летом, когда нагрузка на отопление помещений снижается, паровые котлы работают значительно ниже своей номинальной нагрузки с резким падением эффективности. Однако, поскольку эти системы горячего водоснабжения уже имеют трубопроводы, их перевод на более современную и эффективную технологию намного проще, чем для систем отопления помещений.

Заключение

Столетие назад пар был удобным теплоносителем благодаря тому, что не требовался водяной насос. Однако расплатой за это является использование гораздо большего количества топлива, чем в водогрейном котле, а также менее эффективное его использование. Хотя преобразование системы отопления может быть дорогостоящим проектом модернизации здания, оно становится намного проще, если оно запрограммировано вместе с капитальным ремонтом здания. Паровое отопление также является очень углеродоемким процессом, который не соответствует целям по сокращению выбросов, установленным городом Нью-Йорком. Даже если новый водогрейный котел работает на природном газе, он, как правило, будет меньшей мощности и более эффективным.

Владельцы недвижимости, рассматривающие возможность модернизации своих паровых систем отопления, могут связаться с квалифицированной инженерной фирмой, чтобы получить оценку своих зданий. Если паровая система отопления считается подходящей для конверсии, стоимость модернизации значительно ниже.

Убедитесь, что ваши механические установки соответствуют нормам и являются энергоэффективными, а время выполнения работ сокращается на 50 %. Вы можете связаться с Nearby EngineersNew York Engineers по электронной почте ([email protected]) или по телефону (786) 788-029.5212-575-5300.

 

Теги : Дизайн устойчивость Нью-Йорк

Поиск