ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ 8
ВВЕДЕНИЕ 10
ЧАСТЬ I. ОТОПЛЕНИЕ 22
Глава 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОТОПЛЕНИИ 22
1.1. Назначение отопления и его развитие в России 22
1.2. Принципиальная схема систем отопления 24
1.3. Характеристика теплоносителей и особенности
их использования в системах отопления зданий 29
1.4. Особенности процессов передачи теплоты
от теплоносителя на отопление помещений здания 31
Глава 2. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ РЕЖИМОВ
ОТОПЛЕНИЯ ПОМЕЩЕНИЙ ЗДАНИЯ 36
2.1. Влияние теплотехнических качеств ограждающих
конструкций зданий на тепловой режим
отапливаемых помещений 36
2.2. Современные конструкции наружных ограждений
зданий с повышенной теплозащитой 40
2.3. Сопротивление воздухопроницанию ограждений 46
2.4. Тепловлажностный режим ограждений 52
2.5. Расчет требуемой тепловой мощности
систем отопления 57
Глава 3. КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ
НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ
МЕТОДОВ ОТОПЛЕНИЯ 59
3.1. Конструктивные особенности отопительных печей 59
3.2. Конструктивные особенности радиаторов 61
3.3. Конструктивные особенности конвекторов 65
3.4. Конструктивные особенности нагревательных
приборов для воздушных систем отопления 68
3.5. Конструктивные особенности отопительных
приборов для лучистых систем отопления 81

3.6. Методы регулирования теплоотдачи
нагревательных приборов 83
Глава 4. СИСТЕМЫ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ 97
4.1. Разновидности систем водяного отопления 97
4.1.1. Системы отопления с естественной циркуляцией .... 97
4.1.2. Системы отопления с насосной
циркуляцией воды 98
4.1.3. Квартирные системы отопления 106
4.1.4. Автономные (коттеджные) системы отопления.... 107
4.1.5. Методика расчета доводчиков эжекционных 111
4.1.6. Аккумуляционные системы водяного
отопления 117
4.2. Устройства систем водяного отопления 118
4.3. Циркуляция воды в системах водяного отопления 132
4.4. Методика гидравлического расчета системы
водяного отопления 144
4.5. Методика гидравлического расчета однотрубных
систем отопления 151
4.6. Определение гидравлического сопротивления
в квартирной системе отопления с автономным
источником теплоснабжения (например, настенный
газовый котел) 162
4.7. Особенности циркуляции в современной квартирной
системе отопления с энергосберегающей технологией
функционирования 166
Глава 5. СИСТЕМЫ ПАРОВОГО И ЛУЧИСТОГО
ОТОПЛЕНИЯ 173
5.1. Паровые системы отопления 173
5.2. Системы лучистого отопления 177
ЧАСТЬ П. ТЕПЛОВЫЕ СЕТИ 186
Глава 6. ПРОИЗВОДСТВО И ПОТРЕБЛЕНИЕ
ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ. ТЕПЛОВЫЕ СЕТИ.
КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК 186
6.1. Энергофикация страны и централизованное
теплоснабжение 186
6.2. Краткая характеристика коммунальной энергетики 189

6.3. Производство и потребление тепловой
энергиивЖКХ 194
6.4. Структура и основные элементы систем
централизованного теплоснабжения (СЦТ) 196
6.4.1. Теплофикация от тепловых
электростанций — ТЭЦ 197
6.4.2. Теплоснабжение от котельных установок 199
6.4.3. Комбинированная генерация
энергии — когенерация 204
6.4.4. Прямоточное однотрубное теплоснабжение 207
6.5. Транспортирование теплоты. Устройства
и конструктивные особенности тепловых сетей 209
6.5.1. Выбор трассы тепловых сетей
и способы прокладки 216
6.5.2. Устройство и оборудование теплопроводов —
трубы, опорные конструкции, компенсаторы,
арматура 219
6.5.3. Тепловая изоляция оборудования
и трубопроводов 233
6.6. Абонентские установки теплового потребления.
Классификация тепловых нагрузок 238
6.6.1. Присоединение потребителей
к тепловым сетям 238
6.6.2. Особенности нагрузки горячего
водоснабжения 241
6.6.3. Принципиальные схемы центральных
тепловых пунктов (ЦТП) 244
6.7. Расчеты тепловых потоков систем ГВС
и промышленных предприятий 252
6.7.1. Схемы трубопроводов и тепловые нагрузки
систем горячего водоснабжения жилых
и общественных зданий 253
6.7.2. Тепловое потребление промышленными
и сельскохозяйственными предприятиями 259
6.8. Новые малогабаритные подогреватели для систем
централизованного теплоснабжения конструкции
ОАО «НПО ЦКТИ» 260
6.9. Водоподготовка и коррекционная обработка воды
систем централизованного теплоснабжения 264
6.9.1. Показатели качества воды 265
5

6.9.2. Борьба с коррозией в системах
централизованного теплоснабжения 270
6.9.3. Защита систем ЦТС от поражающих
факторов 273
6.9.4. Методы очистки оборудования и трубопроводов
от отложений 283
ЧАСТЬ III. АВТОМАТИЗАЦИЯ, ПРОЕКТИРОВАНИЕ
И ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ
И ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ 290
Глава 7. АВТОМАТИЗАЦИЯ РАБОТЫ
СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И РЕЖИМОВ
ПОТРЕБЛЕНИЯ ТЕПЛОТЫ 290
7.1. Схемы автоматизации центральных (ЦТП)
и индивидуальных (ИТП) тепловых пунктов 290
7.2. Методы учета расхода теплоты 293
7.3. Принципы работы приборов учета теплоты 298
7.4. Методы автоматизации систем отопления 305
7.5. Автоматизация нагревательных приборов 312
Глава 8. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И ЭКОНОМИЯ
ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ПРИ КРУГЛОГОДОВОМ
ФУНКЦИОНИРОВАНИИ ЗДАНИЙ 321
8.1. Законодательные решения по энергосбережению 321
8.2. Методы снижения расходов теплоты в системах
отопления 326
8.3. Тепловые насосы 329
8.4. Альтернативные источники энергии 341
Глава 9. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И МОНТАЖА
ЦЕНТРАЛЬНЫХ СИСТЕМ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ 351
9.1. Нормы и правила проектирования 351
9.2. Последовательность разработки проекта 352
9.3. Использование компьютерных программ
при проектировании систем отопления 360
9.4. Утилизация теплоты вытяжного воздуха 363
9.5. Состав раздела проекта «Энергоэффективность» 372
9.6. Применение металлополимерных труб в инженерном
оборудовании зданий 379

Глава 10. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ
ЭНЕРГОУСТАНОВОК И ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ 389
10.1. Организация эксплуатации тепловых
энергоустановок 390
10.2. Порядок и допуск в эксплуатацию новых
и реконструированных тепловых энергоустановок 394
10.3. Техническое обслуживание, контроль за состоянием,
ремонт и консервация тепловых энергоустановок 396
10.4. Техническая документация на тепловые
энергоустановки, требования безопасности
эксплуатации 398
10.5. Эксплуатация тепловых сетей 401
10.6. Эксплуатация тепловых пунктов (ТП, ЦТП) 409
10.7. Эксплуатация систем отопления, вентиляции
и горячего водоснабжения 412
10.8. Эксплуатация технологических энергоустановок
промышленности и сельскохозяйственного
производства 418
10.9. Приемка подготовленных к зиме тепловых
энергоустановок, документы и журналы контроля 418
10.10. Разработка режимов теплоснабжения и тепло-
потребления в условиях дефицита тепловых
ресурсов (тепловой мощности источников теплоты
и пропускной способности теплосети) 421
10.11. Подготовка и проведение отопительного периода ..... 425
10.12. Расчет допустимого времени устранения аварии
и восстановления теплоснабжения 427
10.13. Тепловая устойчивость зданий и надежность
систем коммунального теплоснабжения 432
10.14. Управление тепловыми и гидравлическими
режимами 437
10.14.1. Тепловые режимы и их регулирование 437
10.14.2. Гидравлические режимы и
их регулирование 446
10.15. Диагностирование технического состояния
теплового оборудования.
Определение мест утечек и повреждений 452
10.16. Оперативно-диспетчерское управление
системами теплоснабжения и объектами ЖКК 467
Список литературы 477

ПРЕДИСЛОВИЕ
В повседневной жизни люди пользуются разнообразными бла-
благами как природными, естественными (воздух, вода, земля, сол-
солнечное сияние), так и рукотворными, созданными человеком. Со-
Современная общая экономическая теория классифицирует понятие
«блага» как самостоятельную экономическую категорию, подразу-
подразумевая под ним производство необходимых людям товаров и услуг,
обладающих полезными потребительскими свойствами и удовлет-
удовлетворяющих потребности — нужду людей в чем-либо.
К таким благам-потребностям наряду с другими в первую оче-
очередь относятся жизнеобеспечивающие товары — электрическая и
тепловая энергия и услуги теплоснабжения — отопление, вентиля-
вентиляция и горячее водоснабжение.
Настоящий учебник «Отопление и тепловые сети» посвящен
рассмотрению принципиальных основ некоторых технических дис-
дисциплин теплоснабжения — отопления, вентиляции (кондициониро-
(кондиционирования воздуха), горячего водоснабжения жилых и общественных
зданий, промышленных и сельскохозяйственных предприятий.
Учебник рассчитан на студентов техникумов и колледжей стро-
строительного комплекса санитарно-технического профиля, составлен
в соответствии с программой, утвержденной Управлением государ-
государственной службы, кадров и учебных заведений Госстроя России.
Наряду с доступным для понимания изложением теоретичес-
теоретических основ учебник иллюстрирован взятыми из жизни примерами
расчета конкретных элементов систем, составления необходимых
проектных и расчетных материалов, графиков регулирования теп-
тепловых и гидравлических режимов, эксплуатационной деятельно-
деятельности, ведения необходимой документации и мониторинга.
Особое внимание обращено на повышение энергетической
эффективности, надежности и безопасности систем и устройств
теплоснабжения, наиболее дорогого и ответственного транспорт-
транспортного и распределительного звена — тепловых сетей и тепловых
пунктов.
В работе широко использованы законодательные и норматив-
нормативные документы, относящиеся к рассматриваемым дисциплинам.
8

В учебнике впервые представлены методы расчета ряда новых
приборов и оборудования, их технические характеристики.
Для лучшего усвоения и понимания студентами излагаемого
материала основные термины, понятия и определения выделены
полужирным шрифтом. В конце каждой главы для проверки ус-
усвоения даны контрольные вопросы и задания.
Первая часть учебника «Отопление» написана профессором
кафедры «Отопление и вентиляция» Московского государствен-
государственного строительного университета (МГСУ) д-ром, техн. наук
О.Я. Кокориным, вторая часть «Тепловые сети» — профессором ка-
кафедры «Методологии лицензирования и аттестации» Государствен-
Государственной академии профессиональной переподготовки и повышения
квалификации руководящих работников и специалистов инвести-
инвестиционной сферы (ГАСИС), член-корр. Академии промышленной
экологии, канд. техн. наук. Ю.М. Варфоломеевым. Третья часть
учебника написана авторами совместно.
Научное редактирование выполнено Ю.М. Варфоломеевым.
Учитывая сложное положение в стране с теплоснабжением го-
городов и поселков, авторы полагают, что настоящий учебник бу-
будет полезен и практикующим специалистам жилищно-коммуналь-
жилищно-коммунального комплекса, руководителям муниципальных и региональных
образований, занятым в сфере коммунального энергоснабжения.
Отзывы и пожелания следует направлять по адресу: 129272,
Москва, Трифоновская ул., д. 57, ГАСИС, каб. 306. Тел./факс:
688-87-72.

ВВЕДЕНИЕ
В процессе эволюционного развития жизни на Земле среди
высокоорганизованных ее форм образовалась классификационная
группа «теплокровные млекопитающие», в которую современная
биология включает и человека.
Эту группу характеризует несколько определяющих парамет-
параметров — условий ее развития и жизнедеятельности. Так обязатель-
обязательными и необходимыми (но недостаточными!) являются три энер-
энергетических условия: обеспечение и поддержание температурного
уровня организма, обеспечение организма «топливом» (продукта-
(продуктами питания и водой), обеспечение организма кислородом возду-
воздуха для биохимического усвоения «топлива».
Наиболее оптимальным температурным диапазоном протека-
протекания физиологических и биохимических процессов у теплокровных
является +30...+40 "С (у человека +36,6 °С), при этом содержа-
содержание кислорода в атмосферном воздухе должно быть в диапазоне
21—10 %, а растворенного в воде кислорода — 14—7 мг/л.
Для нормальной жизнедеятельности человеческого организма
в зимних условиях температура тела человека должна поддержи-
поддерживаться не ниже +36 "С.
При пребывании вне помещений для сохранения нормальной
температуры тела люди одеваются в теплые одежды, что особен-
особенно необходимо в условиях продолжительных и суровых зим в Рос-
России.
Дома люди снимают теплые верхние одежды и нормальные
температурные режимы для человеческого организма обеспечива-
обеспечиваются поддержанием в помещениях температуры воздуха не ниже
+18 "С. Условиям теплового комфорта (наилучшего самочувствия
человека в спокойном состоянии) отвечает температура воздуха в
диапазоне + 20...+22 "С и не менее однократного в 1 ч воздухооб-
воздухообмена в помещении.
Выбор способа отопления зданий прежде всего определяется
особенностями климата, доступностью определенных видов топ-
топлива, уровнем развития техники и технологии строительства.
До конца XIX в. отопительные системы в зданиях не отлича-
отличались разнообразием методов получения и передачи теплоты.
10

В России основным способом обогрева жилых, производственных
и общественных зданий являлось печное отопление с использо-
использованием в качестве топлива древесины. Лесные массивы сохрани-
сохранились на многих обширных территориях России, поэтому до нача-
начала XX в. древесина занимала 80 % в структуре топливного балан-
баланса страны.
Дрова заготавливались летом и хранились в каждом доме в
подсобных помещениях, часто называемых дровенниками. Ши-
Широкое использование дров и суровость зимнего климата в России
обусловили создание и применение в зданиях оригинальных эф-
эффективных отопительных устройств и конструкций, получивших
название «русские печи».
Отличительной особенностью русских печей является их повы-
повышенная теплоемкость, высокая экономичность и сравнительная
простота изготовления. При одноразовой трехчасовой топке печи
повышенной теплоемкости сохраняют в течение суток темпера-
температуру на ее поверхности не ниже +30 °С.
Оригинальные печи повышенной теплоемкости складываются
из кирпича со множеством внутренних каналов для прохода го-
рячик дымовых газов. Увеличенный топливник в печи конструк-
конструктивно выполняется для эффективного сжигания дров, каменного
угля или других видов местного топлива. В центральной части
печи над концом топливника располагается вертикальный дымо-
дымоход. Горячие дымовые газы, образующиеся в топливнике от горе-
горения топлива, поднимаются по центральному дымоходу и далее
опускаются по внутренним каналам, что обеспечивает прогрев
кирпичей кладки печи. Наиболее высокие температуры прогрева
стенок каналов характерны для центрального и оборотных дымо-
дымоходов, которые в период топки печи сильно прогреваются, чем
обеспечивается хорошая тяга для движения по каналам и удале-
удаления наружу дымовых газов.
В очень холодные дни печи топят два — три раза в сутки (с ра-
разогревом теплоотдающих поверхностей до +30 °С). Топка печи
прекращается при полном превращении дров в угли, о чем сви-
свидетельствует отсутствие открытого пламени и головешек (обуглен-
(обугленных с поверхности поленьев дров). После этого, для сохранения
теплоты в каналах печи, закрывается заслонкой дымоход на выб-
выбранном канале дымовых газов.
В некоторых печах предусматривают вертикальные каналы для
прохождения по ним внутреннего воздуха, для чего открывают спе-
специальные металлические заглушки в верхней и нижней частях печи.
Отличительная особенность конструкций русских печей в том,
что после окончания топки центральный дымоход длительно со-
11

храняет высокую температуру и постепенно передает теплоту че-
через внутренние опускные каналы к ее наружным поверхностям.
Поэтому, несмотря на высокую температуру кладки внутреннего
центрального дымохода, на наружной поверхности печи темпера-
температура невысокая, что предохраняет от появления трещин в отдел-
отделке поверхности. До сих пор сохранилось много образцов высоко-
высокохудожественной отделки наружных поверхностей печей.
Отопительные печи бывают круглой или прямоугольной фор-
формы и обычно располагаются так, чтобы одна печь имела наруж-
наружные стенки в двух или даже в трех соседних помещениях. Внешние
поверхности печей штукатурят или покрывают керамическими
плитками. Первые керамические плитки для облицовки печей
привез из Голландии Петр I. Поэтому облицованные керамичес-
керамическими плитками печи часто называют «голландками». В России
также было организовано производство глазурованных и распис-
расписных обожженных керамических блоков для отделки печей, полу-
получивших название печных изразцов.
При топке печи из отапливаемого помещения в топливник вса-
всасывается внутренний воздух, который затем в виде дымовых га-
газов выбрасывается наружу через дымовую трубу на крыше здания.
На место использованного в печи внутреннего воздуха в помеще-
помещение через неплотности в строительных ограждениях комнат или
через специально открываемые отверстия (например, форточки
или фрамуги в окнах) в комнаты проникает свежий наружный
воздух. Следовательно, печное отопление одновременно с нагре-
нагревом помещения обеспечивает его эффективную вентиляцию.
К сожалению, при реконструкции старых домов в середине
XX в. печи были ликвидированы или оставлены как элемент внут-
внутренней декоративной отделки. Функции отопления были перене-
перенесены на отопительные приборы, монтируемые, как правило, под
окнами и связанные трубами с центральным источником нагрева
горячей воды. При этом не делалось дополнительных вентиляци-
вентиляционных каналов, которыми до реконструкции здания служили ды-
дымоходы законсервированных или уничтоженных печей. Обследо-
Обследование ряда реконструированных старинных особняков в Москве
показало ухудшение качества воздушной среды в помещениях, где
печное отопление заменено на центральное водяное отопление и
не предусмотрены новые вентиляционные каналы.
Наши предки накопили большой опыт сохранения теплоты в
зданиях в режиме периодической топки печей (обычно, один раз
в сутки). В конструкциях зданий принимались различные меры
по снижению теплопотерь через наружные ограждения. Кирпич-
Кирпичные стены делали значительной толщины (более 0,5 м) даже для
12

зданий не выше трех этажей. Окна имели две рамы с расстоянием
между ними до 0,25 м. Часто внутренние рамы летом снимались
и хранились в подсобных помещениях, поэтому они назывались
«зимними» рамами.
Перед наступлением холодов зимние рамы устанавливались в
оконный проем, а в пространство между рамами (в нижней час-
части) укладывалась вата или сухой мох, которые сверху закрывались
цветной бумагой с украшениями. Установка двойных рам с теп-
теплоизолированной нижней частью окна и создание значительной
воздушной прослойки между рамами обеспечивали сокращение
тегогопотерь, составляющих существенную долю в общих тепло-
потерях здания.
В деревянных домах, которые были широко распространены в
России до середины XX в., по периметру наружной стены устра-
устраивались дополнительные деревянные стенки высотой до 1 м и на
расстоянии от наружной стены дома до 0,4 м. Пространство меж-
между дополнительной стенкой и наружной стеной заполнялось ле-
летом сухой землей и закрывалось плотно крышкой из досок. Такая
конструкция дополнительного утепления дома получила название
«завалинка» и летом часто использовалась для отдыха и посиде-
посиделок.* русском фольклоре имеются многочисленные упоминания
о завалинках.
В зданиях гражданского (общественного) назначения в начале
XX в. печное отопление применялось также широко. В штаты уч-
учреждений вводились должности истопников. Часто дровяные топ-
топливники располагались во вспомогательных помещениях или ко-
коридорах. Выступающие в комнаты стенки печи обеспечивали их
отопление. В зданиях значительных размеров на этаже располага-
располагалось несколько печей, каждая из которых отапливала определен-
определенную зону большого по площади помещения или отдельную ком-
комнату. При многоэтажной конструкции здания печи располагались
на каждом этаже по одной вертикальной оси, что позволяло на
чердаке объединять дымовые трубы с разных этажей в общий кол-
коллектор дымовой трубы и улучшить архитектурный вид здания.
В зданиях общественного назначения еще до начала XX в. при-
применялись системы воздушного отопления. В подвальной части зда-
здания размещались печи, от которых дымовые газы поступали в
многоканальные нагреватели приточного воздуха. Первоначально,
еще в XV в., нагревательные каналы выполнялись кирпичной клад-
кладкой. По одну сторону стенок каналов проходят горячие дымовые
газы, по другую сторону — нагреваемый воздух. Между каналами
для прохода дымовых газов и нагреваемого воздуха должна сохра-
сохраняться надежная герметичность. Нагретый воздух по каналам в
13

стенах здания поступал в помещения, что одновременно с нагре-
нагревом обеспечивало и его вентиляцию.
В начале XX в. в России система воздушного отопления была
усовершенствована. Наиболее совершенной являлась система,
разработанная и осуществленная во многих зданиях русским ин-
инженером Н.А. Амосовым. Над топливным устройством размещал-
размещался металлический трубчатый теплообменник. При сгорании топ-
топлива по внутренней части металлических труб проходят дымовые
газы, а по межтрубному пространству под воздействием гравита-
гравитационных сил движется нагреваемый воздух.
При нагревании воздух снижает массовую плотность по срав-
сравнению с его холодным состоянием и возникает подъемная сила
для перемещения нагретого воздуха в стеновых кирпичных кана-
каналах. Это обусловливает одновременный нагрев внутренней стено-
стеновой поверхности и поступление нагретого воздуха в отапливаемое
помещение. Такой метод воздушного отопления получил назва-
название «Амосовское отопление». Он был применен во многих граж-
гражданских зданиях.
Недостатком трубчатого огневого калорифера является возмож-
возможность прогорания стенок и нарушения герметичности труб. Это при-
приводит к смешиванию нагреваемого воздуха с дымовыми газами и
поступлению образовавшейся смеси в помещение. В литературе опи-
описан случай попадания продуктов сгорания топлива вместе с нагре-
нагретым воздухом в помещения петербургского Эрмитажа, что привело
к повреждению картин и росписей в некоторых залах дворца.
Эти недостатки обусловили последующий отказ от применения
огневых калориферов в системах отопления и вентиляции и они
были реконструированы: вместо дымовых газов в трубчатые воз-
воздухонагреватели калорифера подавалась в качестве теплоносите-
теплоносителя горячая вода или водяной пар. Нагреваемый воздух проходил
в межтрубном пространстве и далее по строительным каналам
поступал в помещение.
В Москве начала XX в. было множество храмовых сооруже-
сооружений — церквей, монастырей и мечетей. Основным способом обо-
обогрева помещений церквей было сооружение в подвальной части
здания одной или нескольких печей для сжигания дров или ка-
каменного угля. Дымовые газы поступали в каналы газовоздушных
калориферов. Первоначально наибольшее распространение полу-
получили газовоздушные калориферы, в которых множество каналов
для раздельного прохождения по ним дымовых газов и нагревае-
нагреваемого воздуха изготовлялось методом кирпичной кладки.
Передача теплоты от дымовых газов к нагреваемому воздуху
осуществлялась через стенки каналов. Для увеличения передачи
14

теплоты к нагреваемому воздуху в начале XX в. стали применять
чугунные газовоздушные калориферы. Необходимо отметить, что
усовершенствованные газовоздушные воздухонагреватели (кало-
(калориферы) широко используются и в настоящее время в форме аг-
агрегатов, работающих на газовом топливе.
Нагретый воздух поступал в храмовое помещение через при-
приточные решетки, устраиваемые в полу у наружных стен, и на раз-
разных уровнях по высоте в каналах строительных конструкций (сте-
(стенах и колоннах). Наличие нагретых поверхностей строительных
конструкций, обращенных в помещение храма, обеспечивало по-
поступление лучистой и конвективной теплоты, что значительно
улучшало микроклимат воздушной среды в храме.
Восходящие нагретые конвективные потоки у наружных стен
обеспечивали прогрев и ликвидацию конденсата на внутренних
поверхностях, особенно в купольной части храма. При проведе-
проведении служб выделяются теплота, влага от прихожан и продукты
сгорания свечей и кадил. Влажный воздух легче сухого и подни-
поднимается в подкупольное пространство. Если поверхности наружных
ограждений барабанов купола приобретают температуру ниже точ-
точки росы внутреннего воздуха, то на холодных поверхностях ограж-
ограждений происходит конденсация водяных паров.
При отрицательной температуре на внутренней поверхности
строительных ограждений, что особенно характерно, например,
для остекления, происходит замерзание влаги и образование инея.
Образование и наличие конденсата приводит к преждевременно-
преждевременному разрушению росписей, фресок, икон и украшений. Поэтому
вопросам создания благоприятного воздушного микроклимата в
храмовых сооружениях еще в XV в. в Москве уделялось повышен-
повышенное внимание.
В храмах Московского Кремля уже в XV—XVII вв. применялись
способы газовоздушного отопления от огневых печей, установлен-
установленных в подвалах. Воздушное отопление прогревает помещения и
подает подогретый свежий наружный воздух. Через регулируемые
щелевые отверстия в барабане купола загазованный воздух удаля-
удаляется наружу.
Учитывая важность сохранения архитектурных и художествен-
художественных ценностей, в храмах Московского Кремля в 60—80 гг. XX в.
была проведена коренная реконструкция систем отопления и вен-
вентиляции, выполненная специалистами института «Моспроект-2».
Были разработаны и осуществлены современные системы конди-
кондиционирования воздуха в храмах и дворцах Московского Кремля.
Это обеспечивает создание и поддержание оптимального воздуш-
воздушного режима для сохранения исторических ценностей и комфор-
15

тных условий для людей, посещающих эти замечательные исто-
исторические здания.
Широкое многовековое применение печного отопления и дре-
древесного топлива определило и сформировало своеобразную куль-
культуру быта и отдыха, традиции русских людей, отразилось в архи-
архитектурно-строительном облике городов и поселков.
С начала XIX в. промышленный прогресс вызвал к жизни
новые технические решения в области теплотехники и развития
систем отопления и вентиляции — появились первые конструкции
паровых машин, стальных паровых и водогрейных котлов, а за-
затем, с освоением технологий чугунолитейного производства в
70-х годах — чугунных котлов, ребристых труб, арматуры. Это по-
позволило перейти к системам централизованного отопления групп
жилых и общественных зданий, а в конце столетия — к первым
теплофикационным установкам.
В начале XX в. в России в городах началось строительство мно-
многоэтажных жилых и административно-общественных зданий, а
также промышленных предприятий. Это потребовало применения
в помещениях вместо печей новых средств отопления, а для обес-
обеспечения необходимого воздухообмена — специальных систем вен-
вентиляции.
В области промышленных зданий и сооружений можно отме-
отметить бурное развитие в Москве в начале XX в. строительства тек-
текстильных предприятий. Технология ткачества и прядения требу-
требует поддержания в зоне проведения производственного процесса
относительной влажности воздуха в пределах 65—70 % при возмож-
возможном сезонном изменении температуры воздуха зимой дД 20 °С и
летом до 26 °С.
Прогрессивные русские промышленники быстро поняли вза-
взаимосвязь качества текстильной продукции и параметров воздуха
в цехах. Для придания внутреннему воздуху требуемой высокой
влажности в системах вентиляции были применены простейшие
устройства увлажнения приточного воздуха. В приточных строи-
строительных каналах делались поддоны, заполняемые водопроводной
водой.
При прохождении над поверхностью воды приточный воздух
увлажнялся. Это позволяло поддерживать в цехах требуемую по
технологии высокую влажность воздуха. В зимний период холод-
холодный приточный воздух перед его увлажнением нагревался в ка-
калориферах, по трубкам которых проходила горячая вода. Нагрев
воды для систем отопления и вентиляции в промышленных зда-
зданиях постройки XX в. осуществлялся в водогрейных котлах, где в
качестве топлива использовался каменный уголь.
16

Нагрев и увлажнение приточного воздуха в цехах текстильных
предприятий и в настоящее время являются обязательным элемен-
элементом технологии производства. Это достигается применением со-
современного кондиционирующего оборудования.
Получение теплоносителя в виде нагретой воды или водяного пара
достигалось сжиганием топлива в конструктивных устройствах,
получивших название водогрейные или паровые котлы. В усовершен-
усовершенствованном виде они являются основным видом современных гене-
генераторов теплоты от сжигания различных типов топлива.
В жилых и гражданских многоэтажных зданиях начала приме-
применяться система водяного отопления с установкой под окнами чу-
чугунных радиаторов. Циркулирующая вода нагревалась в чугунных
секционных водогрейных котлах типа «Стреля» или «Стребеля»,
устанавливаемых в специальных помещениях в подвале здания
или пристройках, сооружаемых во дворах.
Появились первые организованные системы вентиляции зда-
зданий — во внутренних кирпичных стенах предусматривывались
каналы, имеющие заборные решетки под потолком помещений.
Через эти решетки в каналы поступал отепленный и загрязнен-
загрязненный внутренний воздух, который через вытяжные шахты на кры-
крыше выбрасывался наружу.
Поступление приточного наружного воздуха в жилых домах
осуществлялось через форточки. В отдельных зданиях постройки
начала XX в. можно обнаружить в наружных стенах около окон
регулируемые вручную заборные отверстия для поступления све-
свежего приточного наружного воздуха.
В настоящее время признано энергетически целесообразным ус-
устраивать в жилых и гражданских зданиях организованную приточ-
но-вытяжную вентиляцию с применением вентиляторных агрега-
агрегатов, включающих аппараты для утилизации теплоты вытяжного
воздуха на нагрев приточного наружного воздуха. Эти современные
решения обеспечивают создание в помещениях комфортных пара-
параметров воздушной среды идо 60 % сокращают затраты теплоты
на отопление зданий.
Основным видом отопления многоэтажных зданий стало ис-
использование в качестве нагревательных приборов чугунных ради-
радиаторов, соединенных трубами с местным источником выработки
теплоты — котлом, в котором сгорал каменный уголь. В котле
от сжигания каменного угля циркулирующая вода нагревалась до
95 °С и самотеком поступала к чугунным радиаторам. После
отдачи теплоты через стенки радиатора на нагрев помещения вода
вновь направлялась в котел для последующего там нагрева. Таким
образом происходит циркуляция воды в системе отопления.
17

Прогрессивными русскими учеными делались попытки при-
применения теплофикационных установок для теплоснабжения не
только промышленных предприятий, но и жилых, и обществен-
общественных зданий. Здесь можно вспомнить первые теплофикационные
установки двух петербургских детских больниц (Губернской и
им. Петра Великого), выполненные в 1903 г. и в 1910-1911 гг.
инженерами А. К. Павловским и В.В. Дмитриевым.
В связи с изобретением русским инженером М.О. Доливо-Доб-
Доливо-Добровольским трехфазного электрического тока и развитием элект-
электротехнической промышленности с 1905 г. началось массовое при-
применение в отоплении насосов и вентиляторов с электрическим
приводом, а также электродуговой сварки металлов. В это же вре-
время проф. В.М. Чаплиным был запатентован водоструйный насос
для систем отопления, получивший название гидравлического
элеватора.
В 30-х годах прошлого века в России в соответствии с планом
ГОЭЛРО начали развиваться мощные централизованные системы
электрификации, теплофикации и теплоснабжения крупных го-
городов и поселков страны. Основной задачей плана было обеспе-
обеспечение промышленных и сельскохозяйственных предприятий, же-
железных дорог, городов и жилых поселков электрической и тепло-
тепловой энергией.
В короткое предвоенное время на карте России появились сот-
сотни государственных электростанций и промышленных площадок
с сопутствующей жилой, инженерной, социальной инфраструкту-
инфраструктурой, транспортом, связью, образовавших мощную индустриальную
базу страны, таких как Днепрогэс, Магнитогорск, Челябинск,
Сталинград, Красноярск, Комсомольск-на-Амуре и др.
Это потребовало ускоренного развития топливной промышлен-
промышленности, разработки и освоения новых угольных, нефтяных и газо-
газовых месторождений, более широкого вовлечения в оборот мест-
местных топливных ресурсов (торфа, бурых углей, промышленных
отходов). Существенно изменился топливный баланс страны.
Для транспортирования и распределения электрической и теп-
тепловой энергии от крупных источников энергоснабжения были
построены региональные электрические и тепловые сети, транс-
трансформаторные подстанции и распределительные устройства.
В предвоенные годы Советский Союз вышел на второе место
в мире и на первое в Европе по объему производства электричес-
электрической и тепловой энергии, добычи топлива, некоторым показателям
промышленного производства.
Так, мощность источников электрической энергии возросла с
1,5—2,0 млн. кВт (в 1913 г.) до 10 млн. кВт, а производство энер-
18

гии составило 43 млрд. кВт-ч и 105 млн. ГДж B5 млн. Гкал). Го-
Годовая добыча всех видов топлива достигла 280 млн. тонн услов-
условного топлива. Преимущественное развитие получили теплофика-
теплофикационные установки с тепловыми сетями от ТЭЦ.
В послевоенные годы в стране развернулось массовое жилищ-
жилищное строительство, первоначально в виде кирпичного пятиэтаж-
пятиэтажного, затем (начиная с 70-х годов) 9—14-этажного полносборного
(из железобетонных элементов), а в последние годы (с 80-х годов)
высотного (более 20 этажей) строительства зданий из полносбор-
полносборного и монолитного железобетона.
В эти годы развитие теплофикации начало отставать от темпов
приоритетного жилищного строительства — у государства не хва-
хватало средств на одновременное строительство жилья и дорогих
теплофикационных установок.
Выход был найден в сооружении сравнительно недорогих груп-
групповых и квартальных котельных установок на твердом и жидком
топливе на базе стальных и чугунных водогрейных котлов (разра-
(разработанных в Академии коммунального хозяйства инж. Н.Н. Ревока-
товым) и паровых котлов типа ДКВр, конструкции НПО Централь-
Центрального котлотурбинного института (ЦКТИ) им. И.И. Ползунова.
Строительство и пуск в 1946 г. первого в СССР магистрально-
магистрального газопровода Саратов — Москва, затем газопроводов Дашава —
Киев — Москва, Ставрополь — Москва и др. положили начало мас-
массовой газификации городов и поселков Европейской части стра-
страны, оказали существенное влияние на развитие техники теплоснаб-
теплоснабжения.
Первого января 1960 г. в Москве была пущена в эксплуатацию
Опытная районная котельная в Коптеве на газовом топливе мощ-
мощностью 150 МВт. В качестве котлов использовались новейшие кон-
конструкции недорогих газомазутных стальных водогрейных котлов
типа ПТВМ-50, ПТВМ-100. Методом полносборного строитель-
строительства в городах: Москве, Жуковском, Зеленограде, Ленинграде и др.
в короткие сроки было сооружено большое число районных теп-
тепловых станций (РТС) мощностью от 150 до 500 МВт каждая.
В коммунальной энергетике зародилась новая отрасль — районное
теплоснабжение на базе крупных районных тепловых станций на
газовом топливе и мазуте, в составе специализированных предпри-
предприятий ЖКХ — «Теплокоммунэнерго», сыгравших важную роль в
организационно-управленческом и технологическом укреплении
коммунальной энергетики.
Вместе с этим в корне изменились отопительная и климатичес-
климатическая техника, системы местного и централизованного теплоснаб-
теплоснабжения, существенно возросли требования к качеству жилья, энер-
19

госбережению, экологической безопасности, надежности тепловых
сетей и энергетических объектов.
В глобальном, планетарном масштабе историю теплоэнергети-
теплоэнергетики с известной долей условности можно разделить на пять этапов-
периодов развития [2]*:
Первый период — начало его теряется в глубине тысячелетий,
конец — V—VII вв. Человек обходился собственной, а затем — мус-
мускульной силой прирученных животных, теплотой Солнца, а поз-
позже — теплотой костра. Источником мускульной силы служила
химическая энергия пищи. Энергетические ресурсы Земли не
только восстанавливались, но их запасы еще и возрастали. Окру-
Окружающая природная среда не подвергалась загрязнению.
Второй период — с V—VII вв. до XVIII в. Помимо указанных
выше источников энергии (ИЭ) стали использоваться новые, тоже
возобновляющиеся: движение воды в реках и ветер. Часть работы
стали выполнять водяные колеса и ветряные крылья. Энергети-
Энергетические ресурсы полностью восстанавливались, окружающая сре-
среда оставалась чистой.
Третий период — с XVIII в. до середины XX в. В это время
основным ИЭ в развитых странах становятся невозобновляемая
химическая энергия органического ископаемого топлива: камен-
каменного угля, нефти, природного газа и т.п., а основной движущей
силой — «движущая сила огня», получаемая в тепловых машинах.
Зародилась и развилась электроэнергетика. Расходуемые энерге-
энергетические ресурсы не восстанавливаются. Происходит вс# большее
загрязнение окружающей среды.
Четвертый период начался с середины XX в. с освоения энер-
энергии деления ядер урана. Он закончится полным исчерпанием (или
использованием в допустимой, по соображениям глобальной бе-
безопасности степени) ядерного и термоядерного топлива.
В этот период будут расходоваться последние запасы невозоб-
новляемых ресурсов Земли и проблема охраны природной среды
станет особенно важной.
В пятый период человечеству придется жить в состоянии «ди-
«динамического равновесия», довольствуясь непрерывно возобновля-
возобновляющимися ресурсами: солнечным излучением, движением вод в
реках и морях, энергией ветра, теплом недр Земли, химической
энергией растений и т.п. Окружающая среда будет полностью вос-
восстанавливаться. В соответствии с поступающей энергией придет-
придется регламентировать население планеты, оснащенность его быто-
бытовой, культурной, престижной и другой энерготехникой.
* Здесь и далее в квадратных скобках даны ссылки на литературу, список которой
приведен на стр. 477-480.
20

Мы живем и работаем в начале четвертого периода, основны-
основными энергетическими проблемами которого являются: воспроизвод-
воспроизводство ядерного топлива деления в реакторах на быстрых нейтро-
нейтронах; техническое освоение контролируемого термоядерного син-
синтеза, все более широкое использование возобновляемых
энергоресурсов, повышение доли потребления каменного угля и
повьппения энергетической эффективности всех типов энергети-
энергетических установок и энергопотребляющих устройств; решение на-
накопившихся проблем охраны окружающей среды — глобального
потепления, защиты атмосферы и восстановления озонового слоя,
восстановления растительного и животного мира и др.
Эти и другие вопросы теплоэнергетики, обеспечивающие жиз-
жизнедеятельность человека, и являются предметом рассмотрения в
настоящем учебнике.

ЧАСТЬ I
ОТОПЛЕНИЕ
Глава 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОТОПЛЕНИИ
1.1. Назначение отопления и его развитие в России
Отопление зданий обеспечивает тепловой камфорт для людей
или выполнение технологических требований по параметрам внут-
внутреннего воздуха в зависимости от назначения помещения и уста-
установленного оборудования.
В суровых климатических условиях холодных и продолжитель-
продолжительных зим в России проживание людей в помещениях невозможно
без работы системы отопления, обеспечивающей компенсацию
теплопотерь через наружные ограждения и нагрев санитарной нор-
нормы наружного приточного воздуха.
По результатам исследований для человека установлены сле-
следующие оптимальные нормы в обитаемой зоне жилых, обществен-
общественных и административно-бытовых помещений: температура воздуха
20—22 °С; относительная влажность воздуха 30-45 %, скорость
движения воздуха не более 0,2 м/с.
Эти нормы установлены для людей, находящихся непрерывно
в помещении более двух часов.
В Трудовом кодексе Российской Федерации длительность ра-
рабочего дня взаимоувязана с температурой воздуха в рабочей зоне
помещения — чем она ниже, тем короче рабочий день.
Конструктивное решение отопления прежде всего зависит от
вида тепловой энергии, используемой для повышения температу-
температуры воздуха в помещении.
На рис. 1.1 представлены графики изменения видов топлива,
использовавшихся в прошлом веке для получения тепловой энер-
энергии.
Для России характерно наличие больших лесных массивов и
поэтому древесина с древнейших времен являлась основным ви-
видом топлива, от сжигания которого получалась тепловая энергия
для обогрева помещений. Еще в 1900—1920 гг. древесина занима-
занимала 60—50 % в топливном балансе страны.
22

100
90-
80-
70
60
50
40
30
20
10
н+г
ГЭС и АЭС
1900 1920 1940 1960 1980 2000 года
Рис. 1.1. Характер изменения видов топлива для систем отопления в XX в.
д - дрова; у - уголь; н+г - нефть и газ; гидроэлектростанции
(ГЭС) и атомные электростанции (АЭС)
Древесина как топливо является возобновляемым источником
тепловой энергии, так как при рачительном ведении лесного хо-
хозяйства на дрова заготовляется в первую очередь сухостой, кото-
который является источником размножения вредных для леса насеко-
насекомых и болезней.
Использование древесины в качестве топлива для обогрева
помещений потребовало создания многоходовых и массивных
печей, в которых теплота дымовых газов, образующаяся от сжи-
сжигания дров, почти на сутки удерживалась в кирпичной кладке
печей. Созданные русскими умельцами конструкции теплоемких
печей получили название «русские печи».
Для горения топлива необходим кислород, который поступает
в зону топки с воздухом из помещения. Так, расход воздуха для
сжигания 1 кг дров составляет 6,9—7,2 м3, при угольном отопле-
отоплении — 16,8—18 м3, при работе на природном газе (на 1 м3) его рас-
расходуется 18—19,5 м3.
На место засасываемого от естесственной тяги воздуха поме-
помещения через неплотности в строительных конструкциях, форточ-
форточки или специальные воздуховоды поступает свежий приточный
наружный воздух. Поэтому применение пенного отопления обеспе-
обеспечивает не только обогрев помещения, но и его активную вентиля-
вентиляцию.
23

При реконструкции старинных зданий в 20—30-х гг. прошлого
века дымоходы печей заделывались, а отопление помещений
осуществлялось путем установки под окнами чугунных радиа-
радиаторов, в которые подавалась горячая вода от центрального источ-
источника (котельной или ТЭЦ). Отказ от проветривания помеще-
помещений через дымоходы печей, которые консервировались и часто
сохранялись из-за высокохудожественной внешней отделки, при-
приводил к созданию духоты в помещениях, отапливаемых от радиа-
радиаторов.
Этот опыт показывает, что отопление помещений неразрывно
связано с вентиляцией. Отказываясь от печного отопления, необ-
необходимо при реконструкции зданий предусматривать новые каналы
для вытяжки воздуха. Особенно эффективно естественная вытяж-
вытяжка функционирует в холодный период года, когда плотность холод-
холодного воздуха значительно больше плотности внутреннего. Разность
плотностей и наличие вытяжной шахты, выведенной из помещения
на кровлю здания, создают тяговое усилие (гравитационную тягу)
для поступления приточного наружного воздуха через неплотности
в окнах и дверях.
1.2. Принципиальная схема систем отопления
Система отопления содержит следующие функциональные ча-
части:
— источник получения тепловой энегии;
— передающие устройства полученной тепловой энергии к
помещениям;
— отопительные приборы, передающие тепловую энергию на
нагрев помещений.
По характеру связи источника получения тепловой энергии с
нагреваемым помещением системы отопления подразделяются на:
— местные, в которых источник получения тепловой энергии
и отопительные приборы расположены в отапливаемом помеще-
помещении или в непосредственной близости;
— центральные, в которых источник получения тепловой энер-
энергии рассчитан на отопление нескольких зданий и связан переда-
передающими устройствами с отопительными приборами, установлен-
установленными в отапливаемых помещениях.
К местным системам отопления относятся, например, печи для
сжигания дров или каменного угля. Источником тепловой энер-
энергии здесь являются дымовые газы, получаемые при сгорании топ-
топлива. Дымовые газы имеют высокую температуру (свыше 300 °С)
и прогревают кирпичную кладку многоходовых дымоходов. Зна-
24

чительная масса кирпичной кладки печей позволяет при однора-
одноразовой в сутки топке — трехчасовом сжигании дров до состояния
превращения их в древесный уголь — обеспечить на внешней по-
поверхности печи температуру до 40 "С, при которой нет опасности
ожогов у людей. Накопившаяся в кирпичной кладке при топке
печей теплота обеспечивает суточное сохранение температуры в
помещении в утренние часы не ниже +18 °С.
Второй разновидностью местных систем отопления являются
газовоздушные агрегаты, в которых теплота от сгорания газа
передается через разделительную стенку к нагреваемой среде. На
рис. 1.2 показана принципиальная схема лучистого газовоздушного
отопления рабочих мест в производственном корпусе.
10
А-А
Рис. 1.2. Принципиальная схема местного лучистого газовоздушного отопления
помещения
/ - газовый теплогенератор; 2 - вентилятор; 3 - газовая горелка; 4 - воздухово-
воздуховоды для транспортирования нагретой смеси дымовых газов; 5 - воздуховоды для
транспортирования охладившейся смеси дымовых газов; 6 - рабочее место; 7 -
кожух; 8 - тепловая изоляция; 9 - трубопровод для подвода природного газа;
10 - трубопровод для выброса излишков дымовых газов в атмосферу с воздуш-
воздушным регулирующим клапаном
Отечественная промышленность выпускает теплогенератор 1
типа ТГЛ-0,5 на газовом топливе, поступающем по трубопроводу 9.
Расход сжигаемого газа может меняться от 7,5 до 60 м3/ч, что
позволяет получать тепловую энергию мощностью от 70 до 575 кВт.
Приточный вентилятор 2 подает по воздуховоду 4 смесь дымовых
газов после сжигания в горелке 3 газа и возвратного по воздухо-
воздуховоду 5 охладившегося потока.
Полученная смесь в количестве 1200 м3/4 ПРИ температуре до
250 °С после горелки 3 поступает в приточные 4 и возвратные воз-
воздуховоды 5, смонтированные под потолком в кожухе 7, открытом
снизу. Сверху кожуха /предусмотрен слой тепловой изоляции 8.
Это обеспечивает значительное снижение теплопотерь от нагре-
нагретых стенок кожуха в верхнюю зону помещения.
25

От нагретых до 250 °С стенок воздуховодов 4 и 5 лучистая теп-
теплота поступает на обогрев пола и рабочих мест 6в помещение.
Для обеспечения работы представленной на схеме рис. 1.2 лу-
лучистой системы отопления требуется подведение по трубопрово-
трубопроводу 9 газа к горелке 3 и электроэнергии к электродвигателю вен-
вентилятора 2. Отопительными приборами в этой местной системе
служат воздуховоды 4 и 5. Достоинством этой системы отопления
является безопасность при нарушении герметичности воздухово-
воздуховодов 4н 5, так как в верхней зоне помещения имеется общеобмен-
общеобменная вытяжка 10.
Обогрев лучистой теплотой только рабочих мест, где постоян-
постоянно находятся люди, позволяет снижать температуру воздуха в объе-
объеме помещения, где нет людей и находится только оборудование,
что в итоге дает большую экономию тепловой энергии. В качестве
примера можно привести Волжский трубопрокатный завод, где в
прокатном цехе лучистым теплом обогреваются только фиксиро-
фиксированные рабочие места, над которыми смонтированы панели лу-
лучистого отопления.
На рис. 1.3 показан третий пример местной системы отопле-
отопления на базе электроотопительного вентиляторного агрегата с теп-
лоаккумулирующей насадкой.
Использование электрической энергии в дневные часы для
обогрева помещений значительно дороже, чем использование дру-
других источников энергии для получения теплоты. Так, например,
в 2002 г. в Москве тарифы на оплату электроэнергии составляли
в ночное время суток (с 23:00 до 7:00) 0,22 руб. за 1 кВт-ч, в осталь-
остальное время суток — 1,25 руб. за 1 кВт-ч.
Воздухонагреватель на рис. 1.3 позволяет получать теплоту в
ночные часы, когда стоимость электроэнергии (в тепловом экви-
эквиваленте) даже ниже стоимости теплоты от теплоэлектроцентрали
(ТЭЦ).
К щиту автоматики и защиты 20 подводится однофазный ток
напряжением 220 В от розеток в жилых и общественных зданиях.
Поэтому достаточно подключиться к существующей электропро-
электропроводке и будет достигнуто снабжение местного отопительного при-
прибора энергией, переходящей в теплоту в электронагревателях 7при
прохождении по ним электрического тока.
Электронагреватели /расположены как непосредственно у ка-
каналов 6 прохождения нагреваемого воздуха, так и между блоками
теплонакапливающей насадки 16. Биметаллическая тяга 8 настра-
настраивается на поддержание требуемой температуры воздуха в поме-
помещении tB = 20 °С. При снижении /в ниже настроенного значения
биметаллическая тяга <? сокращается и через привод 18 перемещает
26

Рис. 1.3. Принципиальная схема местного электроотопительного агрегата с теп-
лоаккумулирующей насадкой
1 - декоративная крышка кожуха; 2 - тепловая изоляция крышки; 3 - передняя
съемная декоративная панель; 4 - тепловая изоляция передней панели; 5 - внут-
внутренняя теплонакапливающая изоляция; 6 - каналы для прохода нагреваемого
воздуха; 7 - электрические нагреватели; 8 - биметаллическая тяга; 9 - приточ-
приточная решетка для выхода нагретого воздуха; 10 - решетка поступления внутрен-
внутреннего воздуха из отапливаемого помещения; 11 - направляющие всасываемого
потока воздуха; 12 - внутренняя изоляция; 13 - насадка из микропористого теп-
лонакапливающего материала; 14 - задняя стенка кожуха; 15 - тепловая изоля-
изоляция задней стенки; 76-блоки теплонакапливающей насадки; 17- теплонакапли-
теплонакапливающая изоляция; 18 - привод воздушного клапана; 19 - вентилятор; 20 - элект-
электрическая автоматика и защита; 21 - воздушный клапан
воздушный клапан 21 на поступление большей части нагреваемого
воздуха после вентилятора в каналы 6, расположенные в блоках
насадки 13 и 16. При повышении tB выше настроенного значения
клапан 21 автоматически перемещается и увеличивается проход
воздуха после вентилятора 19, минуя каналы 6. Нагреваемый в
каналах 6 и проходящий мимо клапана 21 воздух смешиваются и
полученная смесь поступает в помещение.
Электронагреватели 7 потребляют электроэнергию только в
ночное время и прогревают блоки теплоемкой насадки 13 и 16.
Мощность электронагревателя /выбирается для условий компен-
компенсации теплопотерь помещением в течение суток.
27

В дневные часы нагреваемый воздух проходит по каналам 6 и
воспринимает теплоту насадок 13 и 16, накопленную от работы
электронагревателей 7 в ночные часы при дешевой стоимости
электроэнергии.
Местные аккумуляционные электронагреватели по схеме на
рис. 1.3 получили за последние годы широкое применение в стра-
странах Западной Европы. Этому способствовало увеличившееся число
применяемых для электроснабжения зданиий электроветроагре-
гатов.
В нашей стране наибольшее применение, начиная с 30-х годов
прошлого века, получили центральные отопительные системы.
Прежде всего это объясняется развитием централизованного
теплоснабжения зданий горячей водой.
На рис. 1.4 представлены принципиальные схемы центральных
систем отопления со снабжением горячей водой от крупного цен-
центрального источника — теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), районной
тепловой станции (РТС) или котельной установки (КУ).
12 1
Рис. 1.4. Принципиальная схема центрального отопления здания от крупного ис-
источника теплоснабжения
/ - теплообменник «жидкость-жидкость»; 2 - подающий трубопровод; 3 - рас-
распределительный трубопровод; 4 - вертикальный стояк; 5 - ручные краны; 6 -
отопительный прибор; 7- обратный трубопровод; 8 - циркуляционный насос; 9 -
расширительный сосуд с гибкой перегородкой; 10 - автоматический воздухо-
отводчик; 11 - подающий трубопровод от центрального источника теплоснабже-
теплоснабжения; 12 - обратный трубопровод к центральному источнику теплоснабжения
Горячая вода по трубопроводу 11 с температурой 7^ поступа-
поступает в теплообменник 1, в котором через разделительную стенку теп-
теплота передается на нагрев воды системы отопления здания до tv/tX.
После отдачи теплоты в теплообменнике 1 вода от центрального
источника теплоснабжения понижает свою температуру до 7^2 и
по обратному трубопроводу 12 возращается на тепловую станцию
для повторного нагрева.
28

Нагретая вода по подающему трубопроводу 2 направляется к
горизонтальному распределительному трубопроводу 3, к которо-
которому присоединены вертикальные стояки 4. Для ремонтного отклю-
отключения стояков служат краны 5.
К вертикальному стояку 4 присоединены отводы к отопитель-
отопительному прибору 6 в помещении. Вертикальный стояк 4 в нижней
части присоединяется к горизонтальному обратному трубопрово-
трубопроводу 7, на котором смонтирован насос 8.
На всасывающей стороне насоса 8 смонтирован герметичный
расширительный сосуд 9, имеющий гибкую внутреннюю перего-
перегородку — мембрану. Нагнетательная сторона насоса 8 соединена с
теплообменником /, в который подается охладившаяся в отопи-
отопительных приборах вода с температурой twtl.
Для удаления воздуха из трубопроводов циркуляции воды слу-
служит автоматический воздухоотводчик 10, установленный в верх-
верхней точке горизонтального распределительного трубопровода 3.
Из схемы на рис. 1.4 следует, что теплообменник 1, к которо-
которому подведены трубопроводы 11 и 12 от центрального источника
теплоснабжения, выполняет функции местного источника тепло-
тепловой энергии для системы отопления здания.
Подающий 2, распределительный 3, вертикальные стояки 4 и
обратный 7 трубопроводы с насосом <? являются передающими
устройствами тепловой энергии к отапливаемым помещениям
здания. В отапливаемых помещениях под окнами установлены
отопительные приборы 6, от которых тепловая энергия передает-
передается на нагрев обслуживаемого помещения.
1.3. Характеристика теплоносителей и особенности их
использования в системах отопления зданий
Для отопления зданий в качестве теплоносителей («рабочего
тела», «агента») обычно используются: вода, водяной пар, горячий
воздух, дымовые газы и реже — термоустойчивые жидкие органи-
органические и неорганические соединения (антифризы, тосолы, хладо-
ны и др.).
Вода. Наибольшее применение в качестве теплоносителя в си-
системах отопления получила вода, которая обладает следующими
теплофизическими характеристиками: теплоемкостью cw =
= 4,2 кДж/кг-°С; массовой плотностью pw — 1000 кг/м3 при тем-
температуре +4 °С. С повышением температуры воды до 90 "С мас-
массовая плотность снижается до pw = 965 кг/м3. При атмосферном
давлении Pw= 1 бар = 1 атм вода кипит при температуре 100 °С.
Для получения перегретой воды с температурой Twi= 130 °С в тру-
29

бопроводах должно поддерживаться давление не менее Pw =
= 2,75 атм.
Если при прохождении через регулирующую арматуру или ав-
автоматические клапаны перегретой воды с Twl = 130 "С (подача от
центрального источника теплоснабжения) давление в трубопро-
трубопроводе, транспортирующем эту воду, понизится, то часть воды вски-
вскипит и в трубопроводе образуется водяной пар. Это может привес-
привести к разрыву струи воды в трубопроводе (образованию паровой
пробки) и при включении циркуляции — возникновению гидрав-
гидравлических ударов, которые могут разрушить трубопроводы, арма-
арматуру и нагревательные приборы в зданиях. Поэтому перегретая
вода должна транспортироваться при давлениях в трубопроводах
выше давления парообразования при температуре транспортиру-
транспортируемой воды. Во избежание аварий это важное правило необходимо
всегда помнить и соблюдать в эксплуатационной практике.
Высокая теплоемкость, массовая плотность и хорошие гигие-
гигиенические качества воды (при достаточном количестве) делают ее
наиболее предпочтительным теплоносителем (рабочим телом) в
системах отопления.
Недостатком воды является возможность замерзания ее в тру-
трубопроводах и оборудовании при понижении температуры ниже
0 °С, что почти во всех случаях приводит их к разрыву и разруше-
разрушению, а также высокое гидростатическое давление в системах теп-
теплоснабжения.
Водяной пар имеет высокое удельное теплосодержание благо-
благодаря теплоте фазового превращения, выделяющейся при конден-
конденсации пара в трубках нагревательных приборов. Однако при ис-
использовании водяного пара в качестве теплоносителя на поверх-
поверхности отопительных приборов поддерживается температура около
100 °С. Это ведет к пригоранию органической пыли и красок, воз-
возгонке их на поверхностях нагревательных приборов и поступле-
поступлению вредных выделений в помещение.
По санитарно-гигиеническим требованиям температура на
поверхностях нагревательных приборов не должна превышать
80 °С. Поэтому водяной пар не рекомендуется применять в сис-
системах отопления жилых и административно-общественных зда-
зданий, но не запрещено во многих промышленных системах отопле-
отопления и вентиляции.
Дымовые газы содержат вредные для здоровья составляющие и
могут использоваться в системах отопления при передаче тепло-
теплоты через разделительные стенки (см. например, схему на рис. 1.2)
или при непосредственном контакте с нагреваемой водой для ее
нагрева в специальных устройствах (контактных водонагревателях,
30

экономайзерах). В целях энергосбережения в последние годы вы-
высокотемпературные дымовые газы все чаще используют для полу-
получения низкопотенциалъной теплоты для систем отопления, горя-
горячего водоснабжения и вентиляции.
Воздух имеет малую теплоемкость ср = 1 кДж/кг'°С и плотность
при t = +20 °С рв = 1,2 кг/м3. Поэтому для переноса воздухом оди-
одинакового количества теплоты Q,., кВт, (как при использовании в
качестве рабочего тела воды) приходится затрачивать значитель-
значительно больше энергии на перемещение воздуха, по сравнению с пе-
перемещением воды.
Воздух в качестве теплоносителя рационально использовать при
одновременном выполнении функций отопления и вентиляции
помещений.
Органические жидкости. Некоторые органические соединения,
обладая необходимыми теплофизическими характеристиками
(низкой температурой замерзания, низкой вязкостью и др.), по-
получили ограниченное применение в малоемких («незамерзающих»)
системах отопления зданий при прерывистых режимах эксплуа-
эксплуатации в зимнее время. Сравнительно высокая стоимость и дефи-
дефицитность на рынке также препятствуют их широкому примене-
применению.
1.4. Особенности процессов передачи теплоты от
теплоносителя на отопление помещений здания
Теплота на нагрев помещений передается двумя сопутствую-
сопутствующими процессами — конвективным и лучистым теплообменами.
Конвективный теплообмен обусловлен явлениями передачи теп-
теплоты через разделительную стенку при наличии разности темпе-
температур сред, проходящих (контактирующих) по обе ее стороны.
На рис. 1.5 представлена принципиальная схема процесса конвек-
конвективного теплообмена между водой и воздухом через разделительную
поверхность при наличии разности температур (tm — Q, °С. В ядре
потока жидкости с температурой tm, "С при расходе G^, кг/с
и скорости w, м/с, у разделительной поверхности толщиной 8, м,
и теплопроводностью X, Вт/м-°С, устанавливается температура
стенки fCTl. Передача теплоты от потока жидкости к поверхности
разделительной стенки определяется уравнением:
В уравнении A.1) F— поверхность разделительной стенки, на
которой со стороны движущейся жидкости Gm устанавливается
температура стенки /ст1
31

Передача теплоты от жидкости к разделительной стенке харак-
характеризуется коэффициентом пропорциональности авн, называемым
коэффициентом теплоотдачи и равным количеству теплоты в Вт,
переданного жидкостью к разделительной стенке площадью 1 м2
при разности температур между жидкостью и поверхностью в один
градус, его размерность Вт/(м2-°С). Коэффициент теплоотдачи от
воды к стенке зависит от скорости воды w и в режимах развитого
турбулентного движения достигает значений 800—1400 Вт/(м2-°С).
Вода
Рис. 1.5. Схема конвективного теплообмена «вода-воздух»
Разделительная стенка толщиной 5, м, и поверхностью F, м2,
воспринимает теплоту Q^, Вт, и благодаря теплопроводности, оце-
оцениваемой коэффициентом теплопроводности X, эта теплота пере-
перейдет на другую сторону. В условиях установившегося теплового
режима поступившая на стенку теплота Q^ будет передана на дру-
другую сторону, имеющую на поверхности температуру /ст2, что оп-
определяется уравнением:
A.2)
Тот же тепловой поток передается от наружной поверхности t
разделительной стенки к потоку воздуха, что определяется урав-
уравнением:
~О> Вт.
A.3)
Коэффициент тепловосприятия ан, Вт/(м2-°С), характеризует
теплоотдачу от стенки к воздушному потоку. В условиях движе-
движения воздуха над горячей поверхностью под воздействием гради-
градиента плотностей холодного и нагреваемого воздуха, что называ-
называется естественной конвекцией, величина а колеблется от 6 дс
12 Вт/(м2-°С).
32

При движении воздушного потока под воздействием нагнета-
нагнетателей (работа вентилятора или эжектора) — при создании искус-
искусственного конвективного потока — величины ан достигают зна-
значений 60-80 Вт/(м2-°С).
Преобразуя уравнения A.1)—A.3), можем получить частные
температурные напоры:
'crl ~ ^ст2 = бг ~Гр' '
'ст2 "'в = От
'ст2 "'в = От-
aH
Путем сложения частных температурных напоров (левых и
правых частей уравнений) получим новое уравнение:
/w-/.=f ~ + ^ + — ,-C A.4)
F{am X ан)
Выражение в скобках в правой части уравнения характеризует
условия передачи теплоты от одной среды через разделительную
стенку к другой и получило название коэффициента термическо-
термического сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции R,
имеющего размерность м2°С/Вт.
1 О » I I O/-1 /г»
— + - + — ,м2- С/Вт.
Величина К, обратная коэффициенту термического сопротив-
сопротивления R, характеризует интенсивность передачи теплоты и назы-
называется коэффициентом теплопередачи ограждения, имеет размер-
размерность Вт/(м2-°С).
, Вт/(м2-°С).
16 1
+ - + —
авн X ан
Используя коэффициент теплопередачи Ки средний по поверх-
поверхности перепад температур А/^, получим выражение для нахожде-
33

ния количества переданной теплоты от отопительного прибора к
воздуху через разделительную поверхность F, м2:
QT= KFM , Вт. A.5)
Величину среднего перепада температур для условий нагрева
воздуха горячей водой Д/^ допустимо определять по формуле сред-
средней арифметической разности:
Д^^^-^.'С, A.6)
где twX и tml — начальная и конечная температура горячей воды
на входе и выходе из отопительного прибора, °С; /в2 и /в, — темпе-
температуры нагретого и поступающего к отопительному прибору воз-
воздуха, "С.
Для интенсификации процессов передачи теплоты к воздуху на
разделительной стенке со стороны низких значений ан устраива-
устраивают развитие поверхности путем создания ребер различной конст-
конструкции.
Вторым видом передачи теплоты от отопительного прибора в
нагреваемое помещение является тепловое излучение. Лучистая
теплота возникает и передается от нагретой поверхности к более
холодной. Интенсивность передачи теплоты излучением опреде-
определяется степенью нагрева поверхности отопительного прибора по
отношению к температурам на поверхностях в нагреваемом поме-
помещении. Воздух помещения прозрачен для лучистой энергии, ко-
которая задерживается только на поверхности строительных конст-
конструкций, мебели, служебном оборудовании и других предметах,
находящихся в отапливаемом помещении.
В общем случае поток лучистой энергии оценивается по фор-
формуле:
Т Y (T Y
-*сг _ -*пов
iooj
, Вт, A.7)
где С — коэффициент, учитывающий особенности процессов об-
образования лучистого потока теплоты, Вт/[м2(К/100L]; F— тепло-
излучающая поверхность стенки, м2; 7^ и 7j,0B — абсолютные тем-
температуры поверхностей образования лучистого потока (стенки) и
поверхностей восприятия этой теплоты, К (градусы Кельвина).
Проводить расчеты по формуле A.7) очень сложно, так как
определение коэффициента Стребует многих допущений. Поэто-
Поэтому на практике отопительные приборы лучистого нагрева иссле-
34

дуют экспериментально и по результатам опытов устанавливают
зависимость удельных потоков лучистой теплоты дтл, Вт/м2, от
разности температур на поверхности отопительных приборов лу-
лучистого нагрева и воздуха в отапливаемом помещении (/CTJI — /в).
В дальнейшем изложении будут приведены графики для опре-
определения лучистых тепловых потоков для некоторых конструкций
отопительных приборов лучистого нагрева помещения.
Контрольные вопросы
1. Какой вид топлива для систем отопления был наиболее рас-
распространен в России в начале прошлого века?
2. Какие отопительные устройства обладают наибольшей теп-
теплоемкостью и способностью длительное время отдавать теплоту в
отапливаемое помещение?
3. Какие методы снабжения теплотой зданий получили в Рос-
России доминирующее развитие в середине прошлого века?
4. Каким образом теплота передается от центрального источ-
источника его получения к отапливаемым зданиям?
5. Как подразделяются системы отопления по способу переда-
передачи теплоты в отапливаемое помещение?
6. Какие схемы характерны для местных систем отопления?
7. Какие схемы характерны для центральных систем отопле-
отопления?
8. Какие виды теплоносителей применяются в системах ото-
отопления?
9. Какой вид теплоносителя получил наибольшее распростра-
распространение в системах отопления многоэтажных жилых зданий?
10. Какими способами передается теплота от отопительных
приборов в отапливаемое помещение?
11. По какой формуле вычисляется количество отдаваемой теп-
теплоты отопительным прибором в помещение?
12. От каких показателей зависит интенсивность конвективной
теплоотдачи отопительного прибора?
13. От каких показателей зависит интенсивность лучистой теп-
теплоотдачи отопительного прибора?

Глава 2. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
РЕЖИМОВ ОТОПЛЕНИЯ
ПОМЕЩЕНИЙ ЗДАНИЯ
2.1. Влияние теплотехнических качеств ограждающих
конструкций зданий на тепловой режим
отапливаемых помещений
От теплотехнических качеств ограждающих конструкций зда-
здания зависит величина удельных тепловых нагрузок на системы
отопления q, Вт/м2. По нормам СНиП [46] в холодный и переход-
переходный периоды года в обслуживаемой зоне жилых, общественных
и административно-бытовых помещений температура воздуха дол-
должна быть tB = 20...22 "С, относительная влажность <рв = 45—30 %,
скорость движения воздуха не более 0,2 м/с.
Работа системы отопления должна обеспечить подведение та-
такого количества теплоты 0^т, которое компенсирует теплопоте-
ри через наружные ограждения (?ТП0Т7Р и нагрев наружного воз-
воздуха QT пи, поступающего путем инфильтрации (естественного
проникновения) в помещение через неплотности в наружных
ограждающих строительных конструкциях.
Способность строительных конструкций проводить теплоту
оценивается через показатель термического сопротивления:
Д.Л, м2°С/Вт, B.1)
где 8 — толщина слоя материала, м; к — расчетный коэффициент
теплопроводности строительного материала, Вт/(м°С), (находится
по приложению в [47]).
В целях снижения потерь теплоты в последние годы широко
применяются в строительстве многослойные ограждающие кон-
конструкции с размещением внутри конструкции слоя тепловой изо-
изоляции. Для многослойной строительной конструкции термичес-
термическое сопротивление определяется суммой термических сопротив-
сопротивлений отдельных слоев:
RK = Rl+R2 + ...+ Rn, м2°С/Вт, B.2)
36

где Rv Rv ..., Rn — термические сопротивления слоев из однород-
однородного материала, м2-°С/Вт, вычисляются по формуле B.1).
Сопротивление теплопередаче строительной ограждающей кон-
конструкции Ro вычисляется по формуле:
Ro= — + Rk+~,u2°C/Bt, B.3)
ав ан
где RK — термическое сопротивление ограждающей конструкции,
вычисляемое для однослойной — по формуле B.1) и для много-
многослойной — по формуле B.2), м2°С/Вт; ав — коэффициент тепло-
теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций,
Вт/(м2°С); для стен, полов и потолков можно принять ав =
= 8,7 Вт/(м2-°С); ан — коэффициент теплоотдачи (для зимних
условий) наружной поверхности ограждающей конструкции,
Вт/(м2-°С); для наружных стен, покрытий, перекрытий можно
принять ан = 23 Вт/(м2-°С).
Системы отопления рассчитываются на климатические усло-
условия, определяемые по СНиП параметрами Б [46]. Так, например,
для Москвы расчетная температура наружного воздуха в холодный
период года /нх = -26 "С.
Для различных строительных конструкций наружных огражде-
ограждений вычисляется приведенный коэффициент термического сопро-
сопротивления:
*ч ч
где Fy, F2,..., Fn — поверхности наружных ограждений зданий, м2;
/?,, /Zj,..., Rn —термические сопротивления конструкций, м2-°С/Вт,
вычисляемые для однослойных конструкций по формулам B.1) и
для многослойных конструкций — по B.2).
Пример 2.1. Исходные условия: Жилая комната в Москве площа-
площадью F = 20 м2 имеет наружную стену с окном. Примем, что для
наружной стены с окном в комнате приведенное термическое сопро-
сопротивление по формуле B.4) составляет R = 1,8 м2°С/Вт; <х =
= 8,7 Вт/(м2-°С); ан = 23 Вт/(м2-°С). ' Р
Требуется: Определить сопротивление теплопередаче наружной
стены с окном.
Решение: По формуле B.3) находим сопротивление теплопереда-
теплопередаче наружной стены из помещения наружу:
Ro = 1/8,7 + 1,8 + 1/23 = 1,96 м2-°С/Вт.
37

Теплопотери от теплопередачи — тепловой поток через наруж-
наружные ограждения площадью FH — вычисляются по формуле:
I
Т.ПОТ.ТО
Такие теплопотери называют трансмиссионными.
Вторая составляющая нагрузки на систему отопления связана
с нагревом поступающего в помещение холодного наружного воз-
воздуха, необходимого для вентиляции. Тепловой поток на нагрев
приточного наружного воздуха Ln H вычисляется по формуле:
С,.пн = Ln.n Р„.н СР С - 'нх> / 3,6, ВТ, B.6)
где р„ н — средняя массовая плотность нагреваемого воздуха,
кг/м , с =1 кДж/(кг-°С) - теплоемкость воздуха; 3,6 — перевод-
переводной коэффициент кДжв Втч. LnH - объем инфильтруемого на-
наружного воздуха, м3/ч.
В качестве примера рассчитаем суммарные теплопотери жилой
комнаты.
Пример 2.2. Исходные условия: Жилая комната площадью пола
/*ж = 20 м2 с наружной стеной с окном площадью 10 м2, имеет при-
приведенное термическое сопротивление Ro = 1,96 м2"С/Вт.
Требуется: Для указанной комнаты рассчитать трансмиссионные
потоки и потери на инфильтрацию.
Решение: 1. По формуле B.5) для Москвы расчетный трансмис-
трансмиссионный тепловой поток (теплопередача от наличия разности тем-
температур) составит:
Ю
1,96
2. Инфильтрация наружного воздуха через неплотности в ограж-
ограждениях должна быть не меньше требований санитарных норм. По
нормативным нормам минимальный расход приточного наружного
воздуха в жилые помещения должен быть 3 м3/ч на 1 м2 жилой пло-
площади. Для рассматриваемого жилого помещения минимальный рас-
расход приточного наружного воздуха будет:
По формуле B.6) для рассматриваемого жилого помещения по-
получим:
С2г.п.н = 60 • 1,3 • 1 • [20 - (-26)] / 3,6 = 997 Вт.
38

3. Вычислим для рассматриваемого помещения сумму тепловых
потоков, затрачиваемых на компенсацию трансмиссионных теплопо-
терь и на нагрев санитарной нормы наружного воздуха:
0т = 235 + 997 = 1232 Вт.
4. Вычислим процентную долю составляющих требуемого количе-
количества теплоты на трансмиссионные теплопотери и нагрев наружного
воздуха:
— доля трансмиссионных теплопотерь составит:
6™^/Or* 100- 235/1232 • 100 = 19 %;
— доля расхода теплоты на нагрев поступающего в помещение на-
наружного воздуха по санитарной норме:
Ог.п.н / О,' ЮО = 997/1232 • 100 = 81 %.
Из примера 2.2 запомним, что превалирующей тепловой нагруз-
нагрузкой в жилой комнате является вентиляционная — 81 %, а отопи-
отопительная составляет — 19 %.
Достигнутое в настоящее время благодаря выполнению требо-
требований МГСН-99 [50], увеличение термического сопротивления
современных трехслойных ограждающих конструкций (со слоем
теплоизоляции) позволило почти в десять раз сократить трансмис-
трансмиссионные теплопотери по сравнению с однослойными бетонными
панелями, широко использовавшимися при строительстве зданий
в 60—80-х годах прошлого века.
Дальнейшее повышение термического сопротивления наруж-
наружных ограждений не даст существенного снижения потребностей
помещений в теплоте для отопления и вентиляции.
Значительное снижение потребности в теплоте достигается
путем использования теплоты вытяжного воздуха на нагрев при-
приточного наружного воздуха.
Особенно это актуально для административных и обществен-
общественных зданий при нахождении людей на рабочих местах более 3 ч.
В этих случаях санитарная норма подачи приточного наружного
воздуха составляет 60 м3/ч на 1 человека.
В рассматриваемом помещении площадью 20 м2 обычно рабо-
работают Л— 3 чел. В этом случае санитарная норма подачи наружно-
наружного воздуха в помещение составит:
1 = ^-60 = 3-60= 180 м3 /ч. B.7)
Тепловой поток на нагрев приточного наружного воздуха в ад-
административный офис площадью 20 м2 по формуле B.6) составит:
Q = 180 • 1,3 • 1 • [20 - (-26)] / 3,6 = 2991 Вт.
39

Если в административном здании нет механической приточ-
приточной вентиляции с подогревом воздуха, то нагрев неорганизован-
неорганизованно поступившего наружного воздуха должен компенсироваться
тепловой производительностью отопительного прибора.
Общая потребность в тепловой мощности на компенсацию
трансмиссионных теплопотерь и нагрев санитарной нормы наруж-
наружного воздуха в административном помещении составит: QTn +
+ QT = 235 + 2991 = 3226 Вт, а доли их соответственно -
и 92,7 %.
В настоящее время имеются программы для расчета на персо-
персональных компьютерах теплопотерь через ограждающие конструк-
конструкции зданий. Особенности теплотехнических качеств и размеры
ограждающих конструкций заносятся в компьютерную програм-
программу. По результатам расчетов получаются исходные данные о теп-
лопотерях для проектирования систем отопления зданий.
Расчетные данные о теплотехнических качествах и размерах
офаждающих конструкций здания заносятся в «Энергетический
паспорт здания», форма которого будет представлена в главе 8
учебника. В энергетический паспорт заносятся данные о терми-
термическом сопротивлении всех наружных ограждающих конструкций
и приведенный трансмиссионный коэффициент термического
сопротивления, вычисляемый по формуле B.4).
2.2. Современные конструкции наружных ограждений
зданий с повышенной теплозащитой
Одним из первых примеров значительного повышения тепло-
теплоизоляции выпускавшихся в 70-х годах железобетонных панелей
является законченное в 1983 г. строительство административного
здания Госстроя СССР в Москве по ул. Б. Дмитровка, д. 26 (ныне
в этом здании расположена Верхняя палата Российского парла-
парламента — Совет Федерации).
При разработке проекта здания в 1978 г. ставилась задача при-
применить энергосберегающие мероприятия для показа возможностей
снижения расходов теплоты на отопление и вентиляцию. Отече-
Отечественная промышленность выпускала в те годы только однослой-
однослойные железобетонные стеновые конструкции с внешней декоратив-
декоративной отделкой. Из таких железобетонных плит построено большин-
большинство жилых и общественных зданий в период 1960—1995 гг.
Толщина железобетонной стеновой панели равна б = 0,3 м и
коэффициент теплопроводности материала X =1,51 Вт/(м-°С). По
формуле B.1), вычислив термическое сопротивление этой желе-
железобетонной панели, получим Лк= 0,3/1,51 = 0,198 м2-°С/Вт.
40

Для повышения термического сопротивления наружных стен
было принято решение после сборки каркаса здания нанести ме-
методом напыления на внутреннюю поверхность наружных стен
слой теплоизоляционного материала типа «Изополи» толщиной
6 = 0,04 м с коэффициентом теплопроводности X = 0,0197 Вт/(м°С).
Материал обладает огнестойкостью и устойчивостью хими-
химического состава, не дает испарений в помещение вредных га-
газов. Нанесенный напылением тонкий слой тепловой изоляции
«Изополи» обеспечил термическое сопротивление этого слоя
R^3 = 0,04/0,0197 = 2,03 м2-°С/Вт.
Поверхности бетонных панелей, покрытых тепловой изоляци-
изоляцией, одинаковы и общее термическое сопротивление теплоизоли-
теплоизолированных наружных стен в этом административном здании по
формуле B.2) составило:
К.т = К + Кз = °>198 +2>03 = 2'228 м2-°С/Вт.
Если бы в построенном административном здании наружные
стены сохранились в первоначальном виде заводского изготовле-
изготовления, то коэффициент термического сопротивления по формуле
B.3) составил: Ro = 1/8,7 + 0,198 + 1/23 = 0,356 м2-°С/Вт.
Поверхность наружных стен этого административного здания
F= 4180 м2, трансмиссионные тепловые потоки через них по фор-
формуле B.4) составили бы:
о 4180B0 + 26)
«^Т.ПОТ.Тр f\ 1ZC
U, JJD
Коэффициент термического сопротивления изолированной на-
наружной стены по формуле B.3) составил:
Rom = 1/8,7 +2,228 + 1/23 = 2,386 м2°С/Вт.
Вычислим трансмиссионные теплопотоки для варианта наруж-
наружной стены со слоем напыленной теплоизоляции
п 4180B0 + 26) on/C D
<2т.пот.тр = 2386 = 80,6 кВт.
2т.пот.тр
Применение тепловой изоляции обеспечило сокращение транс-
трансмиссионных теплопотерь на величину E40 — 80,6) • 100 / 540 =
= 85%.
Опыт сооружения административного здания с тепловой изо-
изоляцией наружных ограждений показал, что трансмиссионные по-
потери могут быть сокращены на 85 %.
41

С выходом Федерального Закона Российской Федерации № 28-
ФЗ от 03.04.1996 г. «Об энергосбережении» в большинстве регионов
России приняты местные территориальные строительные нормы
теплотехнического проектирования гражданских зданий с учетом
энергосбережения, так называемые ТСН. В этих нормах зафиксиро-
зафиксированы требования по увеличению приведенного термического сопро-
сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций [50,51].
Так, например, для климата Московского региона приведен-
приведенное сопротивление теплопередаче должно быть не менее: для стен
2,0 м2-°С/Вт, для покрытий — 3,2 м2-°С/Вт; перекрытий чердач-
чердачных 3,2 м2<°С/Вт, для окон и балконных дверей — 0,6 м2-°С/Вт.
Для районов России с более суровым климатом требуемые ве-
величины приведенных термических сопротивлений наружных ог-
ограждающих конструкций должны быть увеличены [47].
Для выполнения требований по теплозащите зданий домостро-
домостроительными комбинатами в России освоено производство трехслой-
трехслойных конструкций наружных стеновых панелей. В качестве тепло-
тепловой изоляции широкое применение получили плиты типа
«Rockwool» (что переводится как — «каменная шерсть»). Они из-
изготовляются из базальтовых вулканических пород (камней) путем
предварительного расплава породы при температуре 1500 "С. Из
расплавленной каменной массы путем ее разлива на вращающие-
вращающиеся диски получают волокна, которые скручиваются и образуют
жесткие плиты толщиной от 50 до 150 мм. Среди скрученных во-
волокон удерживаются частицы воздуха, что повышает теплоизоля-
теплоизоляционные свойства материала. Плиты «Rockwool» имеют малый вес,
плотность 140 кг/м3, низкую теплопроводность Я. = 0,036 Вт/(м-°С).
Материал теплоизоляции огнестоек и может применяться для изо-
изоляции трубопроводов с высокой температурой (например, дымо-
дымовых каналов). Теплоизоляция «Rockwool» производится в России
(г. Железнодорожный Моск. обл.) и широко применяется в стро-
строительстве. На рис. 2.1 показано конструктивное решение тепловой
изоляции железобетонных плит перекрытия здания.
Сверху на железобетонную плиту перекрытия 1 наносится слой
горячего битума 2, выполняющего роль пароизоляции от проник-
проникновения влажного воздуха через перекрытие. Одновременно слой
горячего битума 2 является приклеивающим слоем для наклады-
накладываемых на него теплоизоляционных плит 3. Сверху теплоизоля-
теплоизоляционных плит 3 наносится слой проклеивающего гидроизоляци-
гидроизоляционного состава 4, на который наносится из рулона слой гидроизо-
гидроизоляционного ковра 5.
Наличие слоя теплоизоляции 3 толщиной до 150 мм позволяет
выполнить требования СНиП [47] и увеличить термическое со-
42

5-
4'
3-
2-
1-
-WUIT
Рис. 2.1. Устройство кровельного покрытия со слоем теплоизоляции из плит
«Rockwool» по железобетонному основанию.
1 - несущая железобетонная плита; 2 - проклейка поверхности горячим биту-
битумом, выполняющим роль пароизоляции; 3 - теплоизоляционные ллиты
«Rockwool»; 4 - слой приклеивающего гидроизоляционного состава; 5 - гидро-
гидроизоляционный ковер из рулонных наплавляемых материалов
противление перекрытия в климате Москвы до нормируемой ве-
величины Л^ер = 3,2 м2-°С/Вт.
При строительстве промышленных и общественных зданий
(например, торгово-развлекательных центров) для устройства стен
используются навесные панели типа «Сэндвич». Зазор между дву-
двумя профилированными листами из тонколистовой стали толщи-
толщиной 0,5 мм, поверхность которых защищена пластмассовым по-
покрытием, заполняется теплоизоляционным слоем из пенополиу-
пенополиуретана. Толщина тепловой изоляции из пенополиуретана может
быть от 50 до 150 мм, что изменяет термическое сопротивление
панели «Сэндвич» от 2,5 до 7,6 м2-°С/Вт.
Монтаж панелей «Сэндвич» происходит легко, с малыми
трудозатратами, так как они имеют ширину 900 мм и длину до
1200 мм. Удельная масса панелей 14 кг/м2, что в сотни раз легче
железобетонных плит. Плотность швов между собранными пане-
панелями обеспечивается резиновыми прокладками и швозаделочным
герметиком типа «Макрофлекс».
При реконструкции пятиэтажных зданий массовой постройки
60-х годов прошлого века используется метод нанесения изоля-
изоляционных плит из полистирола или минеральной ваты. В Москов-
Московской области имеется положительный опыт значительного сокра-
сокращения теплопотерь здания благодаря нанесению на наружную
поверхность стены слоя теплоизоляции и декоративной отделки.
На рис. 2.2 показаны конструктивные решения наружных стен
без изоляции (а) и с теплоизоляцией (б) толщиной 75 мм. Кроме
этого, показаны графики изменения температуры по глубине стро-
строительных конструкций.
Стена из щелевых керамических блоков 1 имеет значительные
трансмиссионные теплопотери (рис. 2.2, а). Внутри кирпичной
кладки 1 отмечается низкая температура — около 0 °С. Это может
приводить к тому, что проникающий в кирпичную кладку влаж-
43

Рис. 2.2. Теплоизоляция наружных стен существующих зданий
1 - наружная стена из щелевых кирпичных блоков; 2 - теплоизоляционная плита
из полистирола; 3 - замковые соединения соседних плит; 4 - сетка для нанесе-
нанесения отделочного материала (штукатурки); 5 - штукатурка; б - слой наружной
силикатной краски
ный воздух будет конденсировать содержащиеся в нем водяные
пары с образованием влаги, которая будет замерзать при низких
температурах наружного воздуха. Замерзание воды внутри строи-
строительных конструкций вызывает их быстрое разрушение.
Кроме этого, при температурах наружного воздуха, близких
к О °С, влага может проникать на внутреннюю поверхность сте-
стены, которая становится мокрой.
Это приводит к разрушению отделочного слоя на внутренней
стене, ухудшает внешний вид, и мокрая поверхность стен дис-
дискомфортна для человека.
Значительное (до 10 раз) снижение трансмиссионных теплопо-
терь через стены достигается креплением на кирпичных блоках 7
с помощью специальных дюбелей изоляционных плит 2 из поли-
полистирола. Плиты на торцах имеют замковые окончания 3, что по-
позволяет создать плотное примыкание между ними при креплении
на поверхности стен. К теполоизоляционным плитам 2 прикреп-
прикрепляется сетка 4 для нанесения штукатурного раствора 5. Поверх-
Поверхность штукатурного раствора 5 покрывается влагоустойчивой си-
силикатной декоративной краской 6.
На рис. 2.2, 6 видно, что температура материала, близкая
к 0 "С, имеет место по сечению теплоизолирующих плит, которые
не пропускают влагу, и нет опасности ее замерзания внутри стро-
строительных материалов. На внутренней поверхности стен устанав-
устанавливается более высокая температура (+18,4 °С) по сравнению
44

с температурой (+13,4 °С) на внутренней поверхности стены без
тепловой изоляции (рис. 2.2, а). Поддержание на внутренней по-
поверхности стены температуры 18,4 °С, близкой к температуре внут-
внутреннего воздуха +20 °С, обеспечивает ощущение людьми тепло-
теплового комфорта в помещении.
В г. Лыткарино Московской обл. реконструкция пятиэтаж-
пятиэтажных зданий проводилась без отселения жильцов. На плоской
крыше устанавливался металлический каркас, который позво-
позволял, помимо нанесения тепловой изоляции на наружные сте-
стены, строить дополнительные жилые помещения на надстраи-
надстраиваемых верхних этажах. Продажа этой дополнительной жилой
площади полностью окупила стоимость работ по увеличению
теплозащитных свойств наружных ограждений здания. Одно-
Одновременно достигаемое значительное сокращение расхода тепло-
теплоты на систему отопления здания позволило понизить оплату
жильцами за услуги отопления. На вводе горячей воды в каж-
каждое реконструированное здание устанавливались счетчики рас-
расхода теплоты жильцами, обязательное применение которых
требуется законом № 28-ФЗ «Об энергосбережении». По конк-
конкретным замерам расхода теплоты производилась оплата тепло-
теплоснабжающим организациям.
Вторым источником повышенных теплопотерь являются при-
применявшиеся в строительстве 60—95-х годов окна и балконные две-
двери. С целью снижения теплопотерь через окна и балконные две-
двери домостроительными комбинатами с 1996 г. изготовляются но-
новые конструкции окон.
Термозащищенные наружные трехслойные панели с проемами
непосредственно после выемки из опалубки на заводе-изготови-
заводе-изготовителе заполняются окнами и балконными дверьми новой конструк-
конструкции. Окна и балконные двери делаются с деревянными или пласт-
пластмассовыми рамами, в которых герметично крепятся стеклрпаке-
ты с двойным остеклением.
На рис. 2.3 показана современная теплозащитная конструкция
окна. Деревянная коробка 1 вставляется на заводе-изготовителе в
отверстие, предусмотренное при изготовлении трехслойной на-
наружной панели. Для повышения герметичности пространство
между оконной или дверной коробкой / и отверстиями в трех-
трехслойной панели заполняется вспенивающимся составом (пеной)
в сочетании с герметизирующими мастиками.
Оконные рамы 2 по периметру прилегания к коробке 1 имеют
профильные резиновые прокладки 3. Для уплотнения установки
в раму 2 пакета двойного 4 и одинарного 5 остекления служат
крепежные прижимные накладки 6.
45

По сравнению с прежде применявшимися конструкциями окон
термическое сопротивление новых конструкций окон увеличено
в два раза, до требуемого по нормам [47] R = 0,6 м2-4С/Вт.
Рис. 2.3. Теплозащитная конструкция окон
1 - деревянная коробка, герметично закрепляемая в проеме трехслойной наруж-
наружной панели; 2 - деревянная рама; 3 - профильные резиновые прокладки для
обеспечения герметичного прилегания рамы к коробке; 4 - стеклопакет с двой-
двойным остеклением; 5 - стеклопакет с одинарным остеклением; 6 - прижимные
крепежные накладки
2.3. Сопротивление воздухопроницанию ограждений
В холодный период года воздух в помещении при tB = +20 "С
и комфортной относительной влажности ср = 30 % имеет массо-
массовую плотность рв = 1,2 кг/ м3. В расчетных условиях холодного
периода года в климате Москвы при температуре t^ = —26 °С и
относительной влажности ср^ = 90 % массовая плотность наруж-
наружного воздуха значительно больше — р,^ = 1,45 кг/м3. Между двух
сторон ограждающих конструкций здания образуется перепад дав-
давлений, обусловленный разностью массовых плотностей холодно-
холодного наружного и теплого внутреннего воздуха. Через неплотности
в строительных конструкциях под воздействием разности плотно-
плотностей (р — pg) происходит движение наружного воздуха в поме-
помещение. Набегающий снаружи ветер также увеличивает давление
холодного воздуха на ограждение.
При наличии неплотностей в наружных ограждениях большее
давление холодного воздушного потока приведет к нерегулируе-
нерегулируемому поступлению холодного воздуха внутрь помещения. Такое
46

неорганизованное поступление наружного воздуха в помещение
называют инфильтрацией.
С заветренной стороны здания под воздействием потоков вет-
ветра может создаваться разрежение у наружных стен и через неплот-
неплотности внутренний воздух будет выходить наружу. Такой неорга-
неорганизованный выход наружу внутреннего воздуха через неплотнос-
неплотности в наружных ограждениях называют эксфильтрацией.
Процесс обмена внутреннего воздуха с наружной средой и сосед-
соседними помещениями называют воздушным режимом здания.
В каждом здании существуют помещения, где сосредоточены
выделения вредных для здоровья людей газов, паров и испарений.
В жилых домах такими помещениями являются кухня, санузел,
ванная и постирочная комнаты. При приготовлении пищи на га-
газовых плитах выделяются вредные продукты горения газа, испа-
испарения от приготовляемой пищи, запахи, избыточная теплота. Все
эти выделения в жилых домах традиционно удаляются естествен-
естественной вытяжкой. Конструктивно местная вытяжка устраивается в
форме вытяжного отверстия под потолком помещения кухни и это
отверстие соединено с вертикальным каналом, заканчивающим-
заканчивающимся вытяжной шахтой над крышей здания.
Аналогичные вытяжные отверстия, соединенные со своим вы-
вытяжным каналом, устраиваются в санузлах, ванных комнатах, по-
стирочных.
Перемещение загазованного и отепленного воздуха из мест
вытяжки происходит под воздействием разности массовых плот-
плотностей холодного наружного и теплого вытяжного воздуха.
Движущая энергия естественной вытяжной вентиляции (гра-
(гравитационная тяга) вычисляется по формуле:
Р=#(рн-рв)?,Па, B.8)
где Н— расстояние от вытяжной решетки до среза вытяжной шах-
шахты, м; g = 9,8 м/с2 — ускорение силы тяжести.
На рис. 2.4 представлена схема естественной канальной вытяж-
вытяжной вентиляции из кухонь квартир в многоэтажном жилом зда-
здании. В один вертикальный сборный канал 1 с помощью попутчи-
попутчиков 2, минимальная длина которых должна быть не менее 2 м,
присоединены вытяжные отверстия 3 из кухонь квартир на эта-
этажах. Применение попутчиков 2 для присоединения вытяжных
отверстий 3 к общему сборному каналу /объясняется требовани-
требованиями пожарной безопасности для препятствия распространению
дыма по каналу 1 из горящей квартиры в нижележащих этажах.
Используем данные на рис. 2.4 для определения по формуле
B.8) располагаемого давления для движения вытяжного воздуха
47

из кухонь первого и последнего этажей. На вытяжку из кухонь
поступает воздух с температурой t = 24 "С и влажностью ср =
= 40 %, что отвечает массовой плотности р = 1,18 кг/м3.
В прежних конструкциях окон с наличием щелей между короб-
коробкой и рамой основным местом поступления (инфильтрации) на-
наружного воздуха являлись недостаточно герметичные окна. Через
щели в окнах в помещения поступал холодный наружный воздух,
подогрев которого до комнатной температуры +20 "С возлагался
на отопительные приборы в помещении.
Для рассматриваемой на рис. 2.4 схемы параметры наружного
воздуха примем для Москвы: tH х = —26 "С, рн х = 1,45 кг/м3.
Для вытяжки из кухни первого этажа по формуле B.8) получим:
рр*сл = 27>5 0,45 - 1,18) 9,8 = 72,77 Па.
'у. Ру
У
*нх' Рн)
Py
Рис. 2.4. Схема естественной канальной вытяжной вентиляции их кухонь квартир
многоэтажного жилого дома
7 - сборный вытяжной канал; 2 - попутчики для предотвращения попадания дыма
при пожаре; 3 - вытяжные отверстия из кухни; 4 - окно; 5 - вытяжная шахта
48

Для вытяжки из кухни последнего этажа получим: Р 10 =
= 1A,45- 1,18) 9,8 = 2,65 Па.
Приведенный расчет показывает, что в холодный период года
движущая энергия для естественной вытяжки из помещений пер-
первого этажа в 72,77/2,65 = 27,5 раза больше по сравнению с пос-
последним этажом. При наличии в здании недостаточно герметич-
герметичных окон, балконных дверей и дверей в лестничной клетке при-
приводит к значительно большему поступлению в квартиры первых
этажей холодного наружного воздуха. Этим объясняется пере-
переохлаждение помещений на первых этажах.
В санузлах и ванных комнатах вытяжки подводятся к общему
для этих помещений сборному вертикальному каналу с устрой-
устройством воздуховодов-попутчиков. Организация вытяжки из этих
помещений одновременно с вытяжкой из кухни еще больше уве-
увеличивает нагрузку на отопительные приборы помещений, в кото-
которые инфильтрацией поступает холодный приточный воздух.
Применение за последние годы в строительстве новых герме-
герметичных конструкций окон, балконных дверей и дверей на лест-
лестничной площадке привело к неудовлетворительной работе есте-
естественных вытяжных систем. Отсутствие неорганизованной ин-
инфильтрации наружного воздуха через неплотности в строительных
конструкциях понизило нагрузки на отопительные системы, но
создало в помещениях неблагоприятные санитарно-гигиенические
качества внутреннего воздуха.
Из синтетических и отделочных материалов в комнаты посто-
постоянно выделяются вредные газы и запахи. Для их удаления необ-
необходимо постоянное поступление в обитаемые помещения свеже-
свежего наружного воздуха и удаление вытяжной вентиляцией вредно-
вредностей, образующихся от жизнедеятельности людей, выделений
вредных газов от оборудования и строительных материалов.
По требованиям СНиП [46] в обитаемые помещения площа-
площадью Fo6m, м2, должно поступать приточного наружного воздуха
3 м3/ч на 1 м2:
А,„ = ^обит 3 м7ч. B.9)
Для сохранения стабильности воздушного режима в квартире
и в помещении количество приточного наружного воздуха Ln H
должно быть примерно равно количеству удаляемого вытяжны-
вытяжными системами загазованного воздуха L :
?пн«?у,м3/ч. B.10)
Для выполнения этого требования в современных домах с гер-
герметичными окнами предлагается в оконной коробке устраивать
49

регулируемые щели для поступления наружного воздуха. По мне-
мнению автора, метод применения в окнах для приточной вентиля-
вентиляции регулируемых щелей имеет серьезный недостаток, так как не
обеспечивает снижения тепловой нагрузки на системы отопления.
Выше, в разделе 2.1 в расчете по формуле B.6) показано, что в
современных теплозащищенных зданиях потребная тепловая мощ-
мощность для нагрева санитарной нормы приточного наружного воз-
воздуха составляет 81 % требуемой мощности отопительного прибо-
прибора. Поэтому организованное поступление приточного наружного
воздуха через регулируемые щели в оконной коробке не решает
важнейшего вопроса — снижения расходов тепловой энергии на
круглогодовое функционирование зданий.
Наиболее энергетически рациональный путь обеспечения ус-
устойчивого воздушного режима в здании показан на вышеприве-
вышеприведенном примере административного здания Совета Федерации в
Москве. Принципиальная схема приточно-вытяжной механичес-
механической вентиляции с утилизацией теплоты вытяжного воздуха на
нагрев приточного наружного воздуха показана на рис. 2.5.
В подвале здания смонтированы приточные агрегаты /, имеющие
аппараты для круглогодового приготовления приточного наружно-
наружного воздуха Ln H, забираемого через шахту, выведенную во внутрен-
внутреннем дворе на высоту 6 м. На плоском перекрытии здания смонтиро-
смонтированы вытяжные агрегаты //, в каждый из которых поступает отеп-
отепленный загазованный воздух из определенного вытяжного канала из
санузлов; из верхней зоны залов заседаний; из кухни в столовой.
Приточный Ln H и вытяжной (удаляемый) L воздух забирают-
забираются через воздушные клапаны 1 и первоначально очищаются в
фильтрах 2. Вытяжной воздух зимой имеет среднюю температуру
tyl = +25 °С. Приточный наружный воздух в расчетных условиях
холодного периода года имеет температуру tm = /н1 = —26 °С.
В вытяжном агрегате //после фильтра ^расположен теплооб-
теплообменник 4, по трубкам которого от работы насоса 6 проходит не-
незамерзающая жидкость - антифриз. После фильтра 2 в приточном
агрегате /установлен теплообменник 3, по трубкам которого про-
проходит от работы насоса 6 антифриз.
Через стенки оребренных трубок теплообменника 3 холод на-
наружного приточного воздуха Ln H передается на охлаждение анти-
антифриза до температуры /аф2 = —4 ЬС. По соединительным трубопро-
трубопроводам 5от работы насоса б охлажденный антифриз поступает про-
противотоком в оребренные трубки теплообменника 4, где антифриз
нагревается до температуры /аф1 = +4 "С теплой, отводимой из вы-
вытяжного воздуха L . Между теплообменниками Зи4в установив-
установившемся режиме сохраняется следующий баланс теплообмена.
50

11
10
\
Рис. 2.5. Схемы приточного I и вытяжного II агрегатов по энергосберегающей
технологии приготовления приточного наружного воздуха
1 - многостворчатый воздушный клапан с ручным или автоматическим приво-
приводом; 2 - фильтр для очистки воздуха; 3 - теплоотдающий теплообменник; 4 -
теплоизвлекающий теплообменник; 5 - соединительные трубопроводы; 6 - на-
насос циркуляции промежуточного теплоносителя-антифриза; 7- герметичный рас-
расширительный сосуд; 8 - калорифер подогрева от подачи в трубки горячей воды;
9 - приточный вентилятор; 10 - патрубок для присоединения приточного возду-
воздуховода; 11 - вытяжной вентилятор; 12 - патрубок присоединения воздуховода
выброса воздуха; 13 - блок адиабатного увлажнения воздуха
В теплообменнике 4 количество извлекаемой теплоты из вы-
вытяжного воздуха определится по уравнению:
= Аг Ру
- 'у2> -
7аф Саф
(*аф1
B.11)
где L — расход удаляемого внутреннего воздуха, м3/ч; I y и /у2 —
соответственно энтальпии (теплосодержания) удаляемого возду-
воздуха до и после теплоизвлекающего теплообменника 4, кДж/кг;
р — средняя массовая плотность удаляемого воздуха, кг/м3; Gаф —
массовый расход антифриза, кг/ч; с^ — теплоемкость антифриза
кДж/(кг-°С); t^y и ta-2 — соответственно температура антифриза
на выходе и входе в теплоотдающий теплообменник 4, °С.
В теплообменнике 3 количество переданной на нагрев приточ-
приточного наружного воздуха утилизированной теплоты из вытяжного
воздуха определится по уравнению:
бг.п.„.у = А,.н Рп.н S (^ - /„,) = Саф саф (/аф1 - /аф2), кДж/ч, B.12)
51

где Ln H — расход приточного наружного воздуха, м3/ч; рп н — сред-
средняя массовая плотность приточного наружного воздуха, кг/м3;
ср — теплоемкость приточного наружного воздуха, кДж/кг-°С; /н2,
/н1 — температуры приточного наружного воздуха после и до
теплоотдающего теплообменника 3, "С.
В условиях установившегося теплового режима правые части
уравнения B.11) и B.12) равны и соответственно равны и левые
части, следовательно:
От.у = ^.п.н.у = Ly Py <*У1 - 7у2) = А,.н Рп.„ Ср (>„2 - >н1>> КДЖ/4' BЛЗ)
При охлаждении вытяжного воздуха с высокой влажностью в
теплоизвлекающем теплообменнике ^происходит процесс охлаж-
охлаждения с одновременной конденсацией влаги из вытяжного возду-
воздуха. Показатель энтальпии влажного воздуха / одновременно оце-
оценивает содержащуюся в воздухе явную теплоту, зависящую от ве-
величины температуры воздуха, и скрытую теплоту (теплота
парообразования), зависящую от содержания во влажном воздухе
водяных паров. Поэтому в процессе охлаждения и осушения воз-
воздуха в теплообменнике 4 до минимально допустимой температу-
температуры /у2 = +4 °С к антифризу передается больше теплоты, чем в про-
процессе охлаждения только при снижении температуры удаляемого
воздуха до ty2 = +4 °С, но без конденсации из вытяжного воздуха
влаги.
Обычно вытяжной воздух в жилых зданиях забирается из кух-
кухни, ванной, постирочной, где от бытовых влаговыделений повы-
повышается влагосодержание воздуха. Поэтому процесс его охлажде-
охлаждения в теплообменнике 4 протекает с обильной конденсацией вла-
влаги. Для избежания замерзания выпадающей на поверхности
оребренных трубок теплообменника 4 влаги расчет режимов ути-
утилизации рекомендуется проводить при достижении 12 > +4 °С и
ограничении охлаждения антифриза в трубах теплообменника 3
не ниже /аф2 > -4 "С.
Применение в приточно-вытяжных системах установок утили-
утилизации позволяет до 60 % сократить расход теплоты на нагрев при-
приточного наружного воздуха.
Работа организованной приточно-вытяжной вентиляции созда-
создает устойчивый воздушный режим в помещениях, отвечающий ус-
условию B.10).
2.4. Тепловлажностный режим ограждений
Тепловлажностный режим помещений зависит от температу-
температуры и влажности воздуха и материала строительных конструкций.
52

Параметры влажного воздуха удобно оценивать с помощью 1-d-
диаграммы профессора Л.К. Рамзина. На рис. 2.6 показан вне-
внешний вид диаграммы, а на рис. 2.7 - нахождение параметров, оп-
определяющих состояние влажного воздуха в точке В.
Уровень нагретости воздуха характеризуется его температурой /в
в градусах Цельсия (°С). Степень насыщения воздуха водяными
парами характеризуется показателем относительной влажности срв.
Количество водяных паров в воздухе характеризуется показателем
влагосодержания da, г/кг. Сумма теплоты нагретости воздуха и во-
водяных паров характеризуется показателем энтальпии /в, кДж/кг.
Если влажный воздух охлаждать при постоянном влагосодержании,
то при достижении определенной температуры воздух становится
полностью насыщенным. Температура, отвечающая такому состо-
состоянию, называется температурой точки росы tB p, °С.
При снижении температуры насыщенного воздуха ниже точ-
точки росы t , °C из воздуха начнет конденсироваться влага. Если
влажный воздух находится в строительном материале и охлажда-
охлаждается теплопроводностью ниже точки росы /в , то из воздуха в ма-
материал будет конденсироваться влага. Присутствие влаги в мате-
материале увеличивает теплопроводность материала, что в наружных
ограждениях будет приводить к возрастанию трансмиссионных
теплопотерь.
Если температура влажного материала становится ниже О °С,
то влага в материале замерзнет. Замерзание влаги в строительном
материале приводит к его разрушению, намоканию внутренних
стен, повреждению внутренней отделки.
При расчете принятой структуры ограждающих конструкций
необходимо проверить температуру материала tM на отсутствие
конденсации на его внутренней поверхности:
'„>'.*.'С B-14)
Температура материала tu должна быть выше температуры точ-
точки росы tB находящегося в материале влажного воздуха. При ана-
анализе качества конструкций наружных стен по рис. 2.2 отмечено,
что повышение термического сопротивления их путем включения
дополнительных теплоизоляционных устройств обеспечивает вы-
выполнение условия B.14).
В разделе 2.1 проведен анализ влияния теплотехнических
качеств ограждающих конструкций на формирование теплового
режима в отапливаемом помещении. Для формирования комфор-
комфортных температурных условий необходимо обеспечивать темпера-
температуру на поверхности строительных конструкций близкой к ком-
комфортной температуре воздуха /в = +20 "С.
53

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 2526 27 28 29 30
Рис. 2.6. Внешний вид /-d-диаграммы проф. Л.К. Рамзина
54

<р.=40%
/, кДж/кг
9=100%
4, г/кг
d, г/кг
Рис. 2.7, Нахождение на /-d-диаграмме параметров влажного воздуха
f, - температура, 'С; d, - влагосодержание, г/кг; фа - степень насыщения воздуха
водяными парами, %; <р = 100 % - полностью насыщенный водяными парами
воздух; /„ - энтальпия воздуха, кДж/кг; fBp - температура точки росы влажного
воздуха, 'С; tu = 0 'С - температура строительного материала при О 'С, когда
замерзает вода
Исследованиями установлено, что изменение температуры в
каждом слое многослойного ограждения пропорционально терми-
термическому сопротивлению рассматриваемого слоя. Перепад между
температурами воздуха в обитаемой зоне tB и температурой на
внутренней поверхности ограждения тв выражается соотношени-
соотношением:
B.15)
~ 'н
Термическое сопротивление на внутренней поверхности стены
может быть найдено из выражения:
B.16)
Коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности стены
к воздуху а может бьпъ принят 8,7 Вт/(м2-°С). Тогда по формуле
B.16) получим R = 1/8,7 = 0,115 м2-°С/Вт.
Из соотношения B.15) можем получить выражение для вычис-
вычисления температуры на внутренней поверхности наружных ограж-
ограждений:
55

T.='-4L<'.-/H.x).eC. B.17)
Общее термическое сопротивление наружного ограждения вы-
вычисляется по формуле B.3). В разделе 2.1 для трехслойной стеновой
утепленной панели вычислено сопротивление Ro= 1,96 м2-°С/Вт.
Наиболее низкие температуры на внутренней поверхности наруж-
наружных ограждений будут наблюдаться в расчетных условиях низких
температур наружного воздуха, которые для климата Москвы —
/н х = —26 "С. Используем эти данные для вычисления по форму-
формуле B.17) температуры на внутренней поверхности трехслойной
утепленной наружной стены:
тв=20^B0 + 26) = 17,3С.
1,96
Для комфортного самочувствия в помещении в зимний период
года температура воздуха в обитаемой зоне (где находятся люди)
должна быть tt = +20 °С, что определяет первое условие комфор-
комфортности.
Второе условие комфортности теплового состояния человечес-
человеческого организма определяется радиационным теплообменом по-
поверхности тела человека с внутренними поверхностями строитель-
строительных конструкций.
В зимний период времени комфортное самочувствие сохраня-
сохраняется при температуре внутренних поверхностей строительных кон-
конструкций не ниже тв > 16 "С.
Для нахождения температуры материала tx в любой точке jc по
глубине строительной конструкции используется выражение:
§в-'н.х),°С. B.18)
В выражении B.18) термическое сопротивление Л^ вычисля-
вычисляется по слоям в строительной конструкции от внутренней поверх-
поверхности ограждения до рассматриваемого сечения х в толще ограж-
ограждения. Расчетами по выражению B.18) находится положение
сечения с температурой материала О °С, при которой может замер-
замерзать влага. На рис. 2.2 показано, что применение теплоизоляци-
теплоизоляционных влагонепроницаемых плит в наружных стенах смещает тем-
температуру О "С в сторону слоев к наружному воздуху и предохра-
предохраняет от замерзания влаги в слоях наружных стен, прилегающих к
внутренней поверхности.
56

2.5. Расчет требуемой тепловой мощности систем
отопления
Расчет требуемой мощности системы отопления здания начи-
начинается с нахождения величины теплового потока на покрытие
трансмиссионных теплопотерь ^0уПОТ1р, Вт, методика определе-
определения которых изложена в разделе 2.1.
Вторым важнейшим составляющим расходов тепловой мощно-
мощности на системы отопления является определение расходов ее на
подогрев приточного наружного воздуха, поступающего в поме-
помещение здания от неорганизованной инфильтрации через неплот-
неплотности в строительных конструкциях. В справочной литературе
приведены величины коэффициентов воздухопроницаемости К^
и методики расчета поступающего в помещения приточного на-
наружного воздуха. В нормах [46] оговорено, что неорганизованное
поступление наружного воздуха должно быть не менее санитар-
санитарных норм, что подробно рассмотрено в разделе 2.1 для жилых и
административных зданий.
Применение в последние годы в строительстве окон повышен-
повышенной герметичности практически устранило инфильтрацию наруж-
наружного воздуха, что значительно ухудшило качество воздушной сре-
среды в жилых помещениях.
Применение регулируемых щелевых отверстий в оконных ко-
коробках позволяет выполнить санитарные требования по поступ-
поступлению в помещения санитарной нормы наружного воздуха.
По выражению B.6) вычисляется расход теплоты на нагрев при-
приточного наружного воздуха до комнатной температуры tB = +20 °С.
Эти затраты теплоты IQ,. пн также входят в расчет требуемой теп-
тепловой мощности систем отопления.
В бытовых и служебных помещениях имеются тепловыделения
SQ,. выд, которые снижают требуемую мощность системы отопле-
отопления.
По результатам проведенных расчетов определяется требуемая
тепловая мощность системы отопления здания:
Щ*г* = Щ.™. + Щ.т - 2<W ВТ. B.19)
При применении в здании организованной приточно-вытяж-
ной вентиляции с установкой в приточных и вытяжных агрегатах
устройств утилизации теплоты вытяжного воздуха для нагрева
приточного наружного воздуха (см. схему на рис. 2.5) затраты теп-
теплоты на подогрев подаваемого в помещения суммарного (по са-
санитарной норме) количества наружного воздуха Е?пн сокращает-
сокращается на величину:
57

н.у = ™им Рп.„ Cp (tH2 - tHl) I 3,6, ВТ. B.20)
В случае использования методов энергосбережения требуемая
тепловая мощность системы отопления определяется по уравне-
уравнению:
*0ж* = ЩМш1р + 2е,„„ - Щ^ - ^.,,у, Вт. B.21)
Методика расчета количества утилизируемой теплоты вытяж-
вытяжного воздуха на нагрев приточного наружного воздуха I.QTniiy
подробно излагается в главе 3.
Контрольные вопросы
1. Каким показателем определяется способность строительных
конструкций проводить теплоту?
2. Как определяется термическое сопротивление многослой-
многослойных строительных конструкций?
3. По какой формуле определяются трансмиссионные тепло-
потери через наружные ограждения здания?
4. Каким уравнением определяются расходы теплоты на нагрев
инфильтрационного воздуха?
5. Какова санитарная норма подачи приточного наружного
воздуха в жилые помещения?
6. Какова санитарная норма подачи приточного наружного
воздуха в административное служебное помещение?
7. Как обеспечивается повышение термического сопротивле-
сопротивления ограждающих конструкций здания?
8. Чем характеризуются современные ограждающие конструк-
конструкции здания?
9. Приведите примеры современных ограждающих конструк-
конструкций здания.
10. Как отразилось на тепловлажностном режиме жилых поме-
помещений применение современных герметичных окон?
П.Какими показателями определяется движущая сила в сис-
системах естественной вентиляции?
12. Чем определяется стабильность воздушного режима поме-
помещения?
13. Каким способом достигается значительное сокращение рас-
расхода теплоты от центральных источников теплоснабжения, тре-
требуемой для нагрева санитарной нормы приточного наружного
воздуха?
14. Какие составляющие определяют требуемую тепловую мощ-
мощность системы отопления здания?

Глава 3. КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ
НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ ДЛЯ
РАЗЛИЧНЫХ МЕТОДОВ ОТОПЛЕНИЯ
3.1. Конструктивные особенности отопительных печей
На рис. 3.1 представлена конструктивная схема комнатной ото-
отопительной печи.
На фундаменте 1 производится кладка кирпичей конструкции
комнатной отопительной печи. Над полом дотапливаемого поме-
Рис. 3.1. Конструкция комнатной отопительной печи
; - фундамент в земле; 2 - пол квартиры; 3 - топливник печи; 4 - чугунная
решетка; 5 - канал поступления воздуха для горения топлива; 6 - дверца регули-
регулирования поступления воздуха в топливник печи; 7 - дверка топливника для за-
загрузки дров; 8 - заслонка регулирования выброса дымовых газов; 9 - многоходо-
многоходовые каналы в кирпичной кладке печи для прохода горячих дымовых газов; 10 -
вертикальный канал в кирпичной кладке, заканчивающийся дымовой трубой над
крышей дома; 11 - предохранительный металлический лист
59

щения в кирпичной кладке устраивается топливник 3, нижняя часть
которого имеет чугунную решетку 4, располагаемую над каналом 5
поступления воздуха, необходимого для горения топлива.
Канал 5 имеет регулируемую дверцу 6, степенью открытия ко-
которой регулируется поступление воздуха к топливнику 3 и соот-
соответственно процесс горения топлива (обычно дров и реже — ка-
каменного угля). Часто канал 5с регулируемой дверцей ^называют
«поддувалом».
Через дверку 7топливник загружается дровами и средствами ус-
ускорения начала горения дров. Такими средствами наиболее часто
являются березовая кора и тонко отщипанные сухие полоски дерева
(лучина). Для создания тяги и протекания процесса горения откры-
открывается заслонка 8, которая устанавливается в конце многоходовых
кирпичных каналов (газоходов) на вертикальном канале 10, соеди-
соединенном с вертикальной дымовой трубой (на рис. 3.1 не показана).
При сгорании в топливнике 3 дров дверца 6 в поддувальном
канале открыта и через нее поступает внутренний воздух.
Для пожарной безопасности пол 2 перед топливником 3 покры-
покрывается металлическим листом П. Он предохраняет пол от возгора-
возгорания при случайном выпадении из топливника и поддувала горящих
частей дров, угля и шлака. Для сжигания 1 кг сухих дров требуется
подавать в топливник 6,9—7,2 м3 воздуха, при сжигании каменного
угля и антрацита 16,8-18 м3, природного газа 18-19,5 м3.
При сгорании дров образуются дымовые газы в объеме, вычис-
вычисляемом по формуле:
^м3/кг, C.1)
где LB — расход воздуха для сгорания 1 кг сухих дров G,2 м3/кг);
/д г — средняя температура дымовых газов в подъемном кирпич-
кирпичном канале печи, °С; -г=т — температурный коэффициент объем-
объемного расширения газов, "С.
При горении дров средняя температура дымовых газов вычис-
вычисляется по формуле:
/дг = 565 -(/и- 2I00, 'С, C.2)
где т — кратность объема впускаемого через поддувало в топлив-
топливник воздуха; обычно т = 2.
Тогда по формуле C.2) получим:
tar = 565 - B - 2) 100 = 565 "С.
60

Высокая температура дымовых газов требует применения клад-
кладки стен дымоходов 9 и 10 значительной толщины. Это обеспечи-
обеспечивает накопление в материале кирпичей значительного количества
теплоты и получение на поверхности печи температуры не выше
40 °С, что предохраняет от ожогов. Значительная протяженность
внутренних дымоходов 9 в печи и большая масса кирпичной клад-
кладки печи позволяют накапливать в ней значительные количества
теплоты.
В жилых квартирах топка печи проводится обычно в вечернее
время. За 3 ч в кладке печи накапливается такое количество теп-
теплоты, которого хватает для поддержания в помещении темпера-
температуры воздуха не ниже +18 "С до следующей топки.
После окончания топки, о чем судят по отсутствию огней на
головешках, заслонкой 8 перекрывают канал 10. Это позволяет
более длительное время удерживать теплоту, аккумулированную в
кирпичной кладке печи. Выбор времени закрытия заслонки 8 име-
имеет важное значение для обеспечения безопасности жильцов. От-
Отмечались случаи, когда заслонка <?закрывалась ранее полного сго-
сгорания дров и в процессе последующего тления остатков дров в
хилые комнаты попадал угарный газ, что вызывало смертельные
отравления людей.
В суровую зиму декабря 2002 г. имели место случаи прорыва
теплотрасс в ряде городов и поселков России. Для временного
обеспечения теплотой жильцов на период проведения ремонт-
ремонтных работ в квартирах устанавливались комнатные металличес-
металлические печи, а металлические дымоходы от них выводились через
форточки наружу. Такие печи (называемые в народе «буржуй-
«буржуйками») не обладают хорошими тегаюаккумуляционными каче-
качествами, в силу чего по окончании топки они быстро остывают.
Для длительного отопления они требуют непрерывной длитель-
длительной топки, как правило, с большим расходом топлива. Кроме
того, из-за высокой температуры раскаленных металлических
поверхностей (свыше 500 °С) они представляют собой источник
высокой пожарной опасности и поэтому требуют постоянного
наблюдения.
3.2. Конструктивные особенности радиаторов
С появлением в начале XIX в. водяных систем отопления в
качестве отопительных приборов стали применять чугунные ра-
радиаторы и ребристые трубы. Для придания радиаторам декоратив-
декоративной отделки при их отливке в формах предусматривались на по-
поверхности отливок украшающие детали в виде цветочных узоров.
61

При последующем массовом применении в системах водяного
отопления радиаторов в их конструкциях основное внимание уде-
уделялось повышению теплоотдачи. Это достигалось устройством
оребрения и каналов, организующих восходящие потоки нагрева-
нагреваемого в радиаторе внутреннего воздуха. В настоящее время на
рынке в России имеется большой выбор отечественных и зарубеж-
зарубежных конструкций радиаторов.
На рис. 3.2 показано конструктивное решение отечественного
отопительного прибора, собранного из радиаторных чугунных
секций МС-140.
L
/-j
I
25 J
fall
JlsJI
e 140 ш
La—¦—
8
30 min
\ >
i
mi
700
\
Рис. 3.2. Конструкция отопительных приборов из секций чугунных радиаторов
типа МС-140
1 - пробки с резьбой; 2 - чугунная секция; 3 - ниппель с двухсторонней резьбой
для соединения секций; 4 - прокладка для уплотнения секций в местах установ-
установки ниппелей; 5 - прокладка для установки пробки
Каждая секция 2 имеет внутренние вертикальные каналы для
прохода воды и по два отверстия с резьбой сверху и снизу. Меж-
Между собой секции 2 собираются с помощью резьбовых ниппелей,
заворачиваемых по резьбе в верхней и нижней частях секций.
Число соединяемых между собой секций определяет увеличение
требуемой поверхности радиатора. От числа собранных в радиа-
радиаторе секций зависит длина L радиатора (рис. 3.2, а).
На рис. 3.2, 6показан вид сбоку радиатора при встраивании в
подоконную нишу. Даны минимальные расстояния в мм, которые
должны быть обеспечены при монтаже радиатора в подоконной
нише без ухудшения теплотехнических показателей этого отопи-
отопительного прибора.
В общественных зданиях, часто в подоконной нише, радиато-
радиаторы закрываются декоративными панелями с отверстиями. Такой
способ улучшения внешнего вида помещения отрицательно ска-
62

зывается на теплотехнических качествах отопительных приборов,
так как большинство их можно условно назвать приборами «ды-
«дыхательного» типа, то есть они должны свободно «дышать» — омы-
омываться конвективными восходящими потоками воздуха.
Показанные на рис. 3.2, а прокладки у пробок и ниппелей вы-
выполняются из таких материалов, которые обеспечивают надежную
герметичность при рабочих температурах горячей воды, поступа-
поступающей в радиаторы. При температуре теплоносителя менее 100 "С
для уплотнений служат прокладки из картона, пропитанного в
кипящей натуральной олифе. При теплоносителе с температурой
до 140 "С используется термостойкая резина, а при теплоносителе
свыше 140 "С - прокладки из паронита. Чугунные радиаторы рас-
рассчитаны на рабочее давление теплоносителя 0,6 МПа F кгс/см2).
В последние годы на рынке отопительно-вентиляционной тех-
техники России появились разнообразные конструкции стальных и
алюминиевых радиаторов.
На рис. 3.3, а показан алюминиевый радиатор итальянской
фирмы. Характерной особенностью их является образование внут-
внутренних воздушных каналов при сборке секций, что интенсифи-
интенсифицирует конвективную отдачу теплоты к воздуху. Создание при
сборке алюминиевых секций в радиатор сплошной передней гре-
греющей поверхности интенсифицирует радиационную теплоотдачу.
¦eL—
Рис. 3.3. Алюминиевый секционный радиатор (а) и рекомендуемые размеры
его установки у строительных конструкций в помещении (б)
63

Алюминиевые радиаторы имеют малый вес и хороший вне-
внешний вид по сравнению с чугунными. Размер по высоте алюми-
алюминиевых секций Н колеблется от 330 до 780 мм. Ширина одной
секции L = 15 мм, а глубина Р= 100 мм.
На рис. 3.3, ? показаны схема и некоторые рекомендуемые
минимальные размеры в см установки радиатора у строительных
конструкций.
На рис. 3.4, а показано конструктивное решение пяти типов
стальных радиаторов. Радиатор типа PC 10 имеет наименьшую глу-
глубину и состоит из вертикальных каналов для прохода воды, обра-
образованных соединенными штампованными стальными листами.
Г
Рис. 3.4. Конструктивные решения и внешний вид стальных штампованных ради-
радиаторов
а) - пять конструктивных решений стальных штампованных радиаторов; б) - кон-
конструктивное решение оребрения наружных стенок стальных штампованных ра-
радиаторов; в) - внешний вид стального радиатора в квартире с нижней разводкой
трубопроводов, проложенных в заливке пола
64

Для обеспечения высокой коррозионной устойчивости при
длительной эксплуатации в системах водяного отопления при про-
производстве стальных штампованных радиаторов наружная и внут-
внутренняя поверхности стальных пластин проходят пятикратную об-
обработку поверхностей: щелочную промывку, фосфатирование,
электрофорезную грунтовку окунанием, покраску эпоксидным
порошком и последняя стадия обработки — это обжигание при
температуре 200 °С. Окраска поверхностей радиаторов с качествен-
качественной подготовкой и окраской внутренних и наружных поверхнос-
поверхностей стальных листов с последующим обжигом гарантирует мно-
многолетнюю прочность поверхностного слоя.
При анализе схемы теплообмена между водой и воздухом че-
через металлическую стенку по схеме на рис. 1.5 показано, что ко-
коэффициенты теплоотдачи авн от потока горячей воды к стенке
отопительного прибора значительно больше коэффициентов теп-
теплоотдачи от стенки к нагреваемому потоку воздуха ан.
Для интенсификации процессов нагрева воздуха используют
конструктивный прием увеличения поверхности теплоотдачи к
воздуху путем устройства оребрения разделительной пластины.
Радиаторы типов от PC 11 до РСЗЗ имеют оребрения пластин
стальных радиаторов. Гофрированные ребра приваривают к сталь-
стальной пластине до проведения пятикратной антикоррозионной об-
обработки поверхности. Поэтому перечисленные выше последова-
последовательные процессы защиты поверхности стальных радиаторов про-
проводятся для каждого конструктивного решения при наличии
оребрения наружной поверхности.
3.3. Конструктивные особенности конвекторов
Конвектором называется отопительный прибор, выполненный из
стальных труб, на которые наносится пластинчатое оребрение. Кон-
Конвекторы поставляются на стройку в собранном виде и их монтаж
сводится к креплению теплообменника на кронштейнах, заделы-
заделываемых в стену под подоконником, и соединению патрубков теп-
теплообменников с трубами циркуляции горячей воды в системе ото-
отопления.
На рис. 3.5 представлена конструкция отечественного отопи-
отопительного прибора-конвектора ОАО «Сантехпром» с ручным регу-
регулированием расхода нагреваемого воздуха через нагревательный
теплообменник /. Путем поворота ручки 2 воздушного клапана,
установленного в съемном кожухе 3 выше нагревательного эле-
элемента /, достигается изменение количества проходящего через
прибор воздуха.
65

подоконник
min 80
У
L
»¦
Рис. З.5. Конструкция отечественного отопительного прибора-конвектора ОАО
«Сантехпром» малой глубины с ручным регулированием теплоотдачи
1 - нагревательный теплообменник; 2 - поворотные ручки регулировочного воз-
воздушного клапана; 3 - съемный кожух; 4 - скобы для навешивания конвектора на
кронштейны, заделанные в стену под подоконником
Конвектор навешивается скобами 4 к кронштейнам, закреплен-
закрепленным в стене под подоконником. Расстояние от пола до нижней
части кожуха 3 должно быть не менее 130 мм, что обеспечивает
свободное поступление внутреннего воздуха к оребренному нагре-
нагревательному теплообменнику 7.
В табл. 3.1 представлены выпускаемые типоразмеры, габарит-
габаритные размеры и паспортная тепловая производительность конвек-
конвекторов малой глубины по специальным расчетным данным.
Поворотом ручек 2 перекрывается сечение для прохода воздуха
через нагревательный теплообменник 1, что вызывает снижение
тепловой производительности конвектора. Благодаря наличию на
рынке широкой градации конструктивных решений конвекторов
(см. табл. 3.1) можно подобрать требуемую тепловую производи-
производительность конвектора. В отличии от радиаторов не требуется при
увеличении тепловой производительности отопительного прибо-
прибора наращивать число собираемых секций, что создает дополнитель-
дополнительные соединения, в которых может быть нарушена герметичность.
При применении конвекторов различной тепловой производитель-
производительности сохраняется только два соединения к трубопроводам, что
значительно повышает эксплуатационную надежность отопитель-
отопительных приборов на базе конвекторов.
66

Технические характеристики конвектора «Сантехпром» малой глубины
Таблица 3.1
Обозначение
Концевой
КСК20-0.4 К
КСК20-0.479 К
КСК20-0.655 К
КСК20-0.787 К
КСК20-0.918 К
КСК20-1.049К
КСК20-1.18 К
КСК20-1.311 К
КСК20-1.442К
КСК20-1.573 К
КСК20-1.704 К
КСК20-1.835К
КСК20-1.966К
1 конвектора
Проходной
КСК20-0.4 П
КСК20-0.479 П
КСК20-0.655 П
КСК20-0.787 П
КСК20-0.918 П
КСК20-1.049П
КСК20-1.18П
КСК20-1.311 П
КСК20-1.442П
КСК20-1.573П
КСК20-1.704П
КСК20-1.835П
КСК20-1.966П
Монтажный
номер
У1
У2
УЗ
У4
У5
У6
У7
У8
У9
У 10
У11
У 12
У 13
Номинальный
тепловой
поток Ону, кВт
0,4
0,479
0,655
0,787
0,918
1.049
1,18
1,311
1,442
1,573
1,704
1,835
1,966
Размеры, мм
Длина
кожуха!.
646
742
646
742
838
934
1030
1126
1222
1318
1414
1510
1606
Длина
элемента по
оребрению
468
564
540
636
744
840
936
1032
1128
1230
1326
1422
1524
Общая длина Ц
Конце-
Концевой
716
812
716
812
908
1004
1100
1196
1292
1388
1484
1580
1676
Проход-
Проходной
766
862
766
862
958
1054
1150
1246
1342
1438
1534
1630
1726
Расстояние
между осями
кронштейнов
432
528
432
528
624
720
816
912
1008
1104
1200
1296
1392
Число пластин
оребрения, шт.
40
48
91
107
125
141
157
173
189
206
222
238
255
Ма
(скрок
наш
Конце-
Концевой
7,78
8.88
11,43
12,79
14,24
15,60
16,96
18,32
19.68
21,09
22,45
23,81
25,22
ха
штей-
О.кг
Проход-
Проходной
8,06
9,07
11,62
12,98.
14,43
15,79
17,15
18,51
19,87
21.28
22.64
24,00
25.41
О)

3.4. Конструктивные особенности нагревательных
приборов для воздушных систем отопления
Воздушные системы отопления рационально сочетать с приточ-
приточной вентиляцией помещений. В качестве нагревательных прибо-
приборов для повышения температуры подаваемого в помещения воз-
воздуха применяются теплообменники, которые часто называют ка-
калориферами. Наибольшее применение в системах воздушного
отопления и вентиляции получили калориферы отечественного
производства типа КСкЗ и КСк4, конструктивные особенности
которых показаны на рис. 3.6.
Прокладка
8=3 мм
Рис. 3.6. Конструкция теплообменников для нагрева воздуха калориферов КСкЗ
и КСк4
1 - теплообменный элемент - биметаллическая оребренная трубка; 2 - трубная
решетка с приваренными патрубками; 3 - трубная решетка; 4 - наклонные пере-
перегородки в трубных решетках; 5 - щитки с овальными отверстиями для соедине-
соединения калорифера с воздуховодами
В качестве теплообменного элемента применены биметалли-
биметаллические оребренные трубки 1. Эти трубки изготовляются по ори-
оригинальному отечественному методу.
На стальную трубу диаметром 16х 1,6 мм надевается толстостен-
толстостенная алюминиевая труба. Полученное двойное соединение труб
закладывается во вращающийся прокатный конус. При вращении
прокатного конуса из алюминиевой трубы выдавливаются глад-
гладкие ребра с наружным диаметром 39 мм и шагом расположения
ребер по длине трубы 2,8 мм.
68

Концы стальных труб завариваются в трубные решетки 2 и 3,
которые разделены наклонными перегородками 4, образующими
многоходовое движение воды по теплоотдающим трубам 1 в фа-
фасадном сечении. Трубные решетки 2 и 3 закрываются приварны-
приварными крышками. Крышка на трубной решетке 2 имеет два привар-
приварных патрубка диаметром D, к которым присоединяются трубопро-
трубопроводы подачи и возвращения горячей воды, проходящей по ходам,
образованным перегородками 4. В калориферах № 6 и № 10 осу-
осуществляется шестиходовое движение воды. В калориферах № 11
и № 12 — восьмиходовое движение. Для соединения калорифера
с приточными воздуховодами или с перегородками в приточных
агрегатах служат щитки 5, в которых предусмотрены овальные
отверстия размером 11x16 мм для установки соединительных бол-
болтов и герметизирующих прокладок.
Индекс КСкЗ обозначает калорифер из трех рядов оребренных
трубок по глубине прохода нагреваемого воздуха. Индекс КСк4
обозначает наличие четырех рядов оребренных трубок по глуби-
глубине.
Теплотехническая эффективность работы калориферов опреде-
определяется опытными формулами:
Для калориферов КСкЗ коэффициент теплопередачи:
к = 29 (vpH-45 м>0-14, Вт/(м2-°С), C.3)
Для калориферов КСк4 коэффициент теплопередачи:
к = 25,2 (vpH-515 w0'17, Вт/(м2-°С), C.4)
где vp — массовая скорость воздуха в фасадном сечении калори-
калорифера, кг/(м2-с); w — скорость воды в трубках одного хода тепло-
теплообменника, м/с.
Массовая скорость нагреваемого воздуха в фасадном сечении
калорифера вычисляется по формуле:
C'5>
где L — расход воздуха через калорифер, м3/ч; р — массовая плот-
плотность воздуха, кг/ м3; 3600 - перевод м3/ч в м3/с; /ф - фронталь-
фронтальное сечение расположения оребренных трубок в калорифере, м2.
Фронтальное сечение для прохода воздуха через теплообмен-
ные элементы вычисляется по данным табл. 3.2 по формуле:
/ф = АБ,м\ C.6)
69

Таблица 3.2
Технические характеристики калориферов КСкЗ и КСк4
№
калори-
калорифера
6
7
8
9
10
11
12
Тип
калори-
калорифера
КСкЗ
КСк4
КСкЗ
КСк4
КСкЗ
КСк4
КСкЗ
КСк4
КСкЗ
КСк4
КСкЗ
КСк4
КСкЗ
КСк4
Размеры, мм
А
538
663
788
913
1163
1663
1663
Л,
578
703
828
953
1203
1703
1703
602
727
852
974
1227
1727
1727
Аз
684
809
943
1059
1309
1774
1774
Б
503
503
503
503
503
1003
1503
Б,
551
551
551
551
551
1951
1551
Бг
575
575
575
575
575
1075
1575
25
25
25
25
25
40
50
N
500
625
750
875
1125
1625
1625
М
375
375
375
375
375
875
1375
Поверхность
нагрева, м2
10,85
14,26
13,37
17,57
15,89
20,88
18,41
24,19
23,45
30,82
68,01
90,04
192,5
236,0
Живое
сечение по
теплоно-
теплоносителю, мг
0,00085
0,00111
0,00085
0,00111
0,00085
0,00111
0,00085
0,00111
0,00085
0,00111
0,00129
0.00171
0,00194
0,00258
Количество
ходов
п
4
5
6
7
9
13
13
т
3
3
3
3
3
7
11
Рядность
калори-
калорифера
3
4
3
4
3
4
3
4
3
4
3
4
3
4
Масса,
КГ
39,9
41,2
46,1
48,0
52,8
54,7
59,2
68,5
74,2
81,9
183,7
220,5
266,3
340,6
Гидравли-
Гидравлический
коэффи-
коэффициент, А
13,4
18
14,6
19
15,8
20
17
22
20
24
37
50
58
78

Скорость воды в трубках одного хода калорифера вычисляется
по формуле:
w= JnnfM/c' CJ)
где Gw — массовый расход воды через калорифер, кг/ч; pw — мас-
массовая плотность воды при ее средней температуре в калорифере,
кг/м3;./^ — живое сечение одного хода прохода воды в калорифере
(принимается поданным табл. 3.2), м2.
Теплотехническую эффективность режимов нагрева воздуха в
калориферах удобно оценивать через показатель эффективности,
вычисляемый по выражению:
^ C.8)
где t2 и t} — температура нагреваемого воздуха до и после калори-
калорифера, °С; /rw] — начальная температура горячей воды, поступаю-
поступающей в калорифер, "С.
Показатель теплотехнической эффективности является термо-
термодинамической оценкой реального процесса нагрева воздуха
(/2 — /,) к предельно возможному, когда при бесконечном разви-
развитии поверхности теплообменника нагретый воздух t2 приобретает
температуру горячей воды trwV В реальных условиях поверхность
калорифера /"всегда имеет конечные размеры и показатель теп-
теплотехнической эффективности, вычисляемый по выражению C.8),
всегда меньше единицы.
Зависимость показателя 0, от гидродинамических условий про-
протекания процесса нагрева удобно оценивать с помощью двух кри-
критериев.
Показатель числа единиц переноса явной теплоты:
, C.9)
где F— поверхность калорифера со стороны оребрения трубок, м2,
по которой вычислялись опытные значения коэффициентов теп-
теплопередачи к, оцениваемые опытными зависимостями вида C.3)
и C.4); с — теплоемкость воздуха, с=1 кДж/(кг-°С); 3,6 — пере-
переводной коэффициент теплоемкости воздуха с в Вт.
Показатель отношения теплоемкостей потоков воздуха и воды:
71

(ЗЛО)
где cw — теплоемкость воды, cw = 4,2 кДж/(кг-°С).
Наиболее энергетически эффективной является противоточная
схема движения воды и воздуха. Для этой схемы найдена анали-
аналитическая зависимость показателя теплотехнической эффективно-
эффективности 0, от критериев Nt и W.
По этой аналитической зависимости для практических расче-
расчетов построен график, представленный на рис. 3.7.
0,5 0,585 1,0 1,4 1,5
Рис. 3.7. Графическая зависимость показателя теплотехнической эффективнос-
эффективности 0, для противоточной схемы движения теплообменивающихся сред
72

При проходе воздуха со стороны оребренных трубок калори-
калориферов затрачивается энергия на преодоление аэродинамического
сопротивления, которое вычисляется по формулам:
для калориферов КСкЗ
Ар = 7,4(vp)'-7h, Па, C.11)
для калориферов КСк4
Ар = 8,94(ур)'.73г, Па, C.12)
где z — число калориферов одного типоразмера, собранных по-
последовательно по потоку прохождения воздуха.
При прохождении воды по трубкам калориферов затрачивает-
затрачивается энергия на преодоление гидравлического сопротивления, ко-
которая вычисляется по формулам:
для калорифера КСкЗ
AHW = A w2 ^„ кПа, C.13)
где А - гидравлический коэффициент, зависящий от длины тру-
трубок калорифера и числа ходов; ZwX — число последовательно по
воде соединенных калориферов.
Для калориферов КСкЗ и КСк4 гидравлический коэффициент
А определяется по табл. 3.2.
График на рис. 3.7 позволяет проводить расчеты и для режи-
режимов нагрева приточного наружного воздуха утилизируемой теп-
теплотой из выбросного вытяжного воздуха (см. схему на рис. 2.5).
Последовательность расчета режимов нагрева приточного наруж-
наружного воздуха рассмотрим на конкретном примере.
Пример 3.1. Исходные условия: В помещение столовой в расчетных
условиях холодного периода года подается в обеденный зал подогре-
подогретый приточный наружный воздух с /пн = +20 °С и расходом Lm =
= 20 000 м3/ч. Вытяжка отепленного загазованного воздуха осуществ-
осуществляется через местные отсосы на кухне и из верхней зоны кухни в ко-
количестве 1=18 000 м3/ч при температуре t , = +23 "С и энтальпии
/у1 = 41 кДж/кг.
Требуется: Провести расчет нагрева приточного воздуха в установ-
установке утилизации и калорифере, питаемом горячей водой.
Решение: 1. Задаемся параметрами охлажденного и осушенного
воздуха по условиям отсутствия обмерзания конденсата: /у2 = 4 °С,
/у2 = 15,1 кДж/кг (точка у2 на рис. 3.8). По формуле B.11) вычисля-
вычисляем количество извлеченной из вытяжного воздуха теплоты:
(З^у = 18 000 • 1,25 • D1 - 15,1) = 578 080 кДж/ч.
2. По преобразованной формуле B.13) вычисляем нагрев приточ-
приточного наружного воздуха утилизируемой теплотой:
73

Сн2-'н1)=, У .'С
или для рассматриваемого примера:
А'ну=('н2-'н|) = 57808° =21,6'С
н.у vH2 hi/ 20 000-1,33-1
3. Вычисляем температуру приточного наружного воздуха после
теплоотдающего теплообменника установки утилизации:
4. Приточный и вытяжной агрегаты размещают в помещениях и
поэтому температуру замерзания антифриза — этиленгликоля — при-
принимаем /'афзам = —20 °С, концентрацию — 35 %, массовую плотность
р^ = 1050 кг/м3 и теплоемкость саф = 3,64 кДж/(кг.°С). Температуру
нагретого антифриза принимаем /a(., = +5 "С, а температуру охлаж-
охлажденного антифриза t^2 = —3 "С.
Вычисляем расход антифриза:
Саф- 9и -_ *ГС0» „ 19 852 кг/ч.
* С')^ E + 3)-3,64
5. По формуле C.10) вычисляем показатель отношения теплоем-
костей потоков приточного наружного воздуха и антифриза в тепло-
отдающем теплообменнике установки утилизации:
20000.1,34.1 37.
пн 19 852-3,64
6. По выражению C.8) вычисляем требуемый показатель тепло-
теплотехнической эффективности теплоотдающего теплообменника для
выбранного режима утилизации теплоты вытяжного воздуха:
= 0,697.
'аФ1-'н1 5 + 26
7. По графику на рис. 3.7 при заданных значениях 0,п н = 0,697 и
Wn н = 0,37 находим требуемую величину показателя Nt = 1,4.
На рис. 3.7 ход графического нахождения требуемого показателя
Nt показан стрелками.
8. По преобразованному выражению C.9) вычисляем требуемую
удельную тепловую нагрузку на теплоотдающий теплообменник:
kF= ' v р,Вт/°С. C.14)
3,6
74

Для рассматриваемого примера по выражению C.14) получим:
1,4-20 000.1,34-1 1042
кр__
3,6
9. Массовую скорость воздуха в фасадном сечении калориферов
рекомендуется принимать в пределах 2,5—3,5 кг/(м2°С). Скорость
антифриза в трубках рекомендуется и»аф = 0,8—1,5 м/с. При этих
условиях коэффициент теплопередачи в калориферах к » 38 — 46
Вт/(м2-°С).
10. Принимаем к — 40 Вт/(м2°С) и оцениваем потребную поверх-
поверхность теплообменника:
_ kF 10 422 _,. 2
F = — = = 261 м .
к 40
10.1. По табл. 3.2 оцениваем варианты сборки калориферов, при
которых можно получить поверхность нагрева, близкую к требуемой
/"=261 м2. Наиболее подходит сборка последовательно по воздуху
калориферов КСк4-12.
10.2. По формуле C.6) вычисляем фасадное сечение L= 1,663 х
х 1,503 = 2,5 м2.
По формуле C.5) вычисляем массовую скорость воздуха в фасад-
фасадном сечении:
. . 20 0001,34 , „2ч
(vp) = '¦— = 3 kt/(mz • с).
V 3600-2,5
10.3. По формуле C.7) вычисляем скорость антифриза в трубках
при противоточном последовательном проходе через два калорифе-
калорифера:
19 852 . .
и>а(Ь = = 2 м/с.
ф 1050-3600-0,00258
Для сокращения гидравлического сопротивления рационально
антифриз подавать параллельно в два калорифера КСк4-12 и скорость
антифриза будет w^ = 1 м/с.
10.4. По формуле C.3) вычисляем коэффициент теплопередачи в
калорифере:
к = 25,2 • (ЗH-515 • I0'17 = 43,5 Вт/(м2-°С),
что близко к первоначально принятому.
10.5. Вычисляем достигаемую удельную тепловую производитель-
производительность:
kF= 43,5 • 136,02 • 2 = 11 828 Вт/°С.
10.6. Вычисляем процент расхождения действительного и расчет-
расчетного значения удельной тепловой производительности:
75

11828-Ш422-100 = 12%.
11828
Наличие такого запаса вполне допустимо (запас допускается
до 15 %).
11. Вычисляем по формуле C.12) аэродинамическое сопротивле-
сопротивление собранных последовательно по воздуху двух калориферов
КСк4-12:
Др = 8,94-C)'-"-2=125Па.
12. По формуле C.13) вычисляем гидравлическое сопротивление
проходу антифриза параллельно по двум калориферам КСк4-12:
ДЯн,= 78 • 12 = 78кПа.
Гидравлические коэффициенты А по табл. 3.2 получены для опы-
опытов при прохождении по калориферам воды. Вязкость антифриза
больше и поэтому гидравлическое сопротивление будет больше на
повышающий коэффициент 1,25:
Д#аф = Apw • 1,25 = 7,8 • 1,25 = 97,5 кПа.
13. Для работы установки утилизации между теплообменниками
в приточном и вытяжном агрегатах от работы насоса циркулирует
антифриз (см. схему на рис. 2.5).
В теплоизвлекающий теплообменник охлажденный антифриз
поступает с температурой ta^2 = —3 °С.
14. На рис. 3.8 представлено построение на /-^-диаграмме влаж-
влажного воздуха режимов работы установки утилизации в расчетных ус-
условиях холодного периода года в климате Москвы tH х = tHl = —26 "С,
(точка Я,).
Нагрев приточного наружного воздуха утилизируемой теплотой
вытяжного воздуха достигается до температуры tHl = —4,4 °С (точка
Н2). Теплота из вытяжного воздуха извлекается из начального состо-
состояния в точке у{ до конечного - в точке у2. Соединяем прямой лини-
линией точки у>\ и у2, и продолжаем эту прямую до кривой полного насы-
насыщения влажного воздуха ф = 100 % в точке/, которая отвечает мини-
минимально допустимой средней температуре L = +2 "С на оребренной
поверхности теплоизвлекающего теплообменника. Процесс охлажде-
охлаждения и осушения воздуха ух — у2 трудно правильно рассчитать. По-
Поэтому автором [23] предложено заменить реальный процесс охлаж-
охлаждения и осушения воздуха на условный режим охлаждения при по-
постоянном влагосодержании Л = 4,4 г/кг и одинаковом перепаде
энтальпий I. — 1у2 с реальным режимом охлаждения и осушения
вытяжного воздуха. В точке пересечения энтальпии /, = 41 кДж/кг
с вертикалью dj= 4,4 г/кг получаем точку у\ с температурой t'yl =
= 29,6 °С, а в пересечении 1у2 =15,1 кДж/кг с d,=4,4 г/кг получаем
точку у'2 с Гу2 = +5 °С.
76

fo -29,6'C
/, кДж/кг,
Ф„1=40%
cp=100%
Рис. 3.8. Построение на /-d-диаграмме состояния влажного воздуха режимов
последовательного нагрева приточного наружного воздуха в установке утилиза-
утилизации теплоты вытяжного воздуха и в калорифере, питаемом горячей водой
Н, - Нг - нагрев приточного наружного воздуха теплотой, извлеченной из вытяж-
вытяжного воздуха; У,-Уг-условно «сухой» режим охлаждения удаляемого вытяжного
воздуха; Н2 - ПН - нагрев приточного наружного воздуха в калорифере, питае-
питаемом горячей водой
14.1. По выражению C.8) вычисляем требуемую теплотехничес-
теплотехническую эффективность для осуществления условного сухого охлаждения
вытяжного воздуха (процесс у\ — у\):
в„,=-
{'у\ ~ {аф2
29,5-5
29,5 + 3
= 0,75.
По методике, одинаковой с изложенной в пунктах 4—10 примера
расчета, находим требуемую поверхность теплоизвлекающего тепло-
теплообменника. По результатам расчетов получили, что достаточно при-
применить в вытяжном агрегате два калорифера КСк4-12, как и в при-
приточном агрегате.
77

15. Гидравлическое сопротивление в присоединительных трубо-
трубопроводах к насосу составляет 10 кПа. Общее гидравлическое сопро-
сопротивление контура циркуляции антифриза составляет:
Янас = 10 + 97,5 + 97,5 =205 кПа.
15.1. Затрачиваемая энергия на привод насоса в контуре цирку-
циркуляции антифриза вычисляется по формуле:
- кВт П I'rt
где Qw- объем перекачиваемой жидкости, м3/ч; Янас - требуемый
напор насоса, кПа; Чнас — КПД насоса, можно принять 0,6.
15.2. По формуле C.15) получим:
., 19 852-205 , 0 _
NHac = = 1,8 кВт.
нас 3600 1050 0,6
16. На преодоление аэродинамического сопротивления теплооб-
теплообменников установки утилизации затрачивается энергия электродви-
электродвигателей вентиляторов:
^ 'кВт> <ЗЛ6>
вн ЗбОО-i
где Д/7 — аэродинамическое сопротивление, кПа; г|вн — КПД венти-
вентилятора, равный 0,7.
16.1. Доля расхода энергии в приточном вентиляторе по формуле
C.16) составит:
20 0000,125 , _
ANBH п н = — = 1 кВт.
вн.п.н 3600-0,7
16.2. Доля расхода энергии в вытяжном вентиляторе:
18 0000,125 ЛП D
ANBH v = = 0,9 кВт.
ну 3600-0,7
17. Общая потребная электрическая мощность на функциониро-
функционирование установки утилизации составляет:
Щ.у = "нас + "вн.п.н + Л'вн.у = 1,8 + 1 + 0,9 = 3,7 кВт.
18. В расчетных условиях холодного периода года на нагрев при-
приточного наружного воздуха в установке утилизации извлекается теп-
теплота потоком:
578 080
у ~ 3600
78

19. Энергетическая эффективность преобразования электроэнер-
электроэнергии в теплоту определяется показателем:
0т.у кВт теплоты ._ ._.
¦Уту =(jIi)
Уту = , . (j.Ii)
I.N кВт электроэнергии
При прямом электрическом нагреве в электронагревателе Эт = 1.
Для разработанной установки утилизации в расчетных условиях хо-
холодного периода года по C.17) получим:
„ 161 ... кВт теплоты
Эт v = = 43,5 .
3,7 кВт электроэнергии
Проведенный расчет показывает на значительные энергетические
преимущества утилизации теплоты вытяжного воздуха на нагрев при-
приточного наружного воздуха.
20. По заданию приточный наружный воздух должен быть нагрет
до /пн = +20 °С. Вычислим количество теплоты горячей воды, требу-
требуемой на догрев приточного наружного воздуха:
Qm, = Qr.n.n = А,.н Рп.н СР Сп.н - 'н2>> ^Дж/ч. C.1 8)
Процесс Нг — ПН на рис. 3.8 отвечает режиму нагрева приточно-
приточного наружного воздуха в калорифере приточного агрегата (см. пози-
позицию 8 на рис. 2.5).
Количество теплоты горячей воды по формуле C.18) составит:
0^ = 20 000 • 1,23 • 1 • B0 + 4,4) = 600 240 кДж/ч.
21. При снабжении горячей водой от центрального источника тем-
температура обратной воды от нагревательных приборов в расчетных
условиях холодного периода года должна отвечать температурному
графику теплоснабжения и быть не выше 70 °С. По нормативным тре-
требованиям СНиП скорость воды в трубках калориферов, питаемых го-
горячей водой, должна быть не ниже w = 0,122 м/с.
21.1. В приточном агрегате конструктивно рационально приме-
применить калориферы одинаковых фасадных сечений. В установке ути-
утилизации применены калориферы КСк4-12. Из табл. 3.2 следует, что
одинаковое фасадное сечение будет у калорифера КСкЗ-12, имеюще-
имеющего следующие конструктивные показатели:
А= 1,663 м, Б= 1,503 m,/w= 0,00794 м2,/" = 102,5 м2.
21.2. Определяем расход горячей воды через калорифер КСкЗ-12
в расчетном перепаде температур по горячей воде (95—70) = 25 °С:
C0l^ 600240 =57,17кг/ч.
Atw-cw 25-4,2
79

21.3. Вычисляем скорость горячей воды в калорифере КСкЗ-12:
^5717
=
(V3600/,, 980-3600 0,00194
= о,83 м/с,
что отвечает требованиям СНиП [46].
22. По опытной формуле C.3) вычисляем коэффициент теплопе-
теплопередачи:
к = 29 • (ЗH-45 • @,83H'14 = 39 Вт/(м2-°С).
23. По выражению C.9) вычисляем достигнутый показатель чис-
числа единиц переноса теплоты:
39.102,5-3,6
' 20 0001,231
^20 000.1,23.1
5717-4,2
24. По выражению C.10) вычисляем показатель отношения теп-
лоемкостей потоков.
25. По графику на рис. 3.7 при заданных Nt = 0,585 и W= 1,03
находим достигаемый показатель теплотехнической эффективности
0^ = 0,36.
26. Преобразуем выражение C.8) относительно требуемой началь-
начальной температуры горячей воды:
C.19)
26.1 Применительно к рассматриваемому примеру по выражению
C.19) получим:
20 + 4,4
'wl=~?T^ 4,4 = 63,4 С.
U
26.2 Вычислим температуру воды после калорифера:
Приведенный расчет показал, что калорифер в приточном аг-
агрегате может потреблять теплоту от обратной воды системы теп-
теплоснабжения, что обеспечивает дополнительную экономию в си-
системе воздушного отопления. Для реализации выбранного режи-
режима работы калорифера необходимо применение смесительного
насоса, что подробно рассматривается в п. 3.6 главы 3.
80

3.5. Конструктивные особенности отопительных
приборов для лучистых систем отопления
Как было показано в главе 2, удельный тепловой поток (Вт/м2)
возрастает с повышением температуры на поверхности панелей
лучистого отопления. Поэтому их делают гладкими без оребрения.
На рис. 3.9 показаны конструктивные решения двух типов по-
потолочных панелей лучистого отопления, производимых фирмами
Венгрии.
USE-P-G
US E-P
-920
ШШШШШ
7
1 "
960
8 4
Рис. 3.9. Конструкция панелей лучистого отопления производства фирм Венгрии
1 - входной коллектор горячей воды; 2 - гладкие трубы; 3 - сборный коллектор;
4 - змеевик из гладких труб; 5 - подвески; 6 - металлический каркас; 7 - слой
теплоизоляции; 8 - гофрированная решетка
81

В модели панели USE-P-G горячая вода поступает в коллек-
коллектор 1 и проходит параллельно по гладким трубкам 2, расположен-
расположенным по фасадному сечению панели к сборному коллектору 3.
В модели панели USE-P горячая вода последовательно прохо-
проходит по змеевиковому тракту соединения труб 4, располагаемому
по фасадному сечению панели.
В рабочем положении панели лучистого отопления с помощью
подвесок 5 закрепляются к потолку. В конструкции панелей име-
имеется металлический каркас 6, к которому крепятся коллекторы 1
и 3 с параллельно приваренными гладкими трубами 2 или змее-
виково-сваренные трубы 4.
Для сокращения теплопотерь над каркасом б уложен слой теп-
теплоизоляции 7. Оригинальностью панелей по конструктивной схе-
схеме на рис. 3.9 является их способность поглощать звуковые вол-
волны и снижать шум в помещении. Для проникновения звуковых
волн в слой 7 под ним располагается сетка 8.
Оригинальное решение потолочных панелей лучистого отопле-
отопления с наличием устройств для поглощения шума в помещении
является патентом венгерских фирм-производителей.
В модели панели лучистого отопления типа USE-P-G можно
по греющим трубкам 2 пропустить значительно больше горячей
воды по сравнению со змеевиковым теплообменником 4 в моде-
модели USE-P. Следовательно, в панели модели USE-P-G при оди-
одинаковой начальной температуре подаваемой в них горячей воды
лучистая удельная теплоотдача (Вт/м2) будет больше.
Лучистое отопление особенно эффективно в производственных
помещениях значительной высоты. Панели лучистого отопления
подвешиваются к потолку. Если в помещении имеются постоян-
постоянные рабочие места, то панели лучистого отопления располагают-
располагаются над ними. Это создает комфортный температурный климат в
местах постоянного нахождения людей, а на остальной площади
цехов температура воздуха может быть ниже. Это позволяет эко-
экономить теплоту, так как отапливаются только рабочие места, а не
вся площадь цеха.
Вторым примером лучистого нагрева является закладка трубо-
трубопроводов для горячей воды или электрокабеля под пол. Это по-
позволяет поддерживать теплыми с температурой до +24 "С поверх-
поверхности пола в ванных, дорожках в плавательных бассейнах, в дет-
детских комнатах.
82

3.6. Методы регулирования теплоотдачи
нагревательных приборов
Как показано в СНиП [46], даже в расчетные сутки холодного
периода года колебания температуры наружного воздуха могут
составлять 8... 12 "С.
Низкие температуры наружного воздуха наблюдаются в ночные
часы, а днем температура наружного воздуха возрастает. Как сле-
следует из уравнения B.5), с повышением /НЛ будут изменяться транс-
трансмиссионные теплопотери. Одновременно, как следует из уравне-
уравнения B.6), будут снижаться и затраты теплоты на подогрев при-
приточного наружного воздуха. Дополнительными источниками
воздействия на тепловой режим помещений являются дневные
потоки лучистой теплоты через окна и возрастание бытовых и
производственных тепловыделений. Поэтому для обеспечения
экономии теплоты рекомендуется у нагревательных приборов ус-
устанавливать терморегулятор, конструктивная схема которого по-
показана на рис. 3.10.
Терморегулятор состоит из двух основных частей: клапана 1,
устанавливаемого на трубопроводе 2 подачи горячей воды к ото-
Рис. 3.10. Конструктивная схема терморегулятора
1 - корпус клапана; 2 - присоединенный трубопровод подачи горячей воды к
отопительному прибору; 3 - термостатическая головка; 4 - профильное отвер-
отверстие для прохода горячей воды; 5 - запорный конус; 6 - подвижной шток;
7 - резьбовое соединение корпуса клапана с термостатической головкой; 8 -
сильфон; 9 - нажимной штифт; 10 - настроечный круг; 11 - пружина у подвижно-
подвижного штока клапана
83

пительному прибору, и термостатической головки 3, которая кре-
крепится на корпус клапана 1 после гидравлической наладки систе-
системы отопления.
В корпусе клапана 1 имеется профильное проходное сечение
4, которое может перекрываться запорным конусом 5 от переме-
перемещения штока 6. При снятой термостатической головке 3 путем
настроечного вращения штока 6 совместно с запорным конусом
5 устанавливается первоначальное гидравлическое сопротивление
клапана 1 проходу горячей воды Gm, что требуется для гидравли-
гидравлической наладки системы отопления (методика ее проведения под-
подробно рассматривается в последующих разделах учебника).
После ручного установления желаемого положения штока 6 и
запорного конуса 5 на резьбу 7 корпуса 7 закрепляется термоста-
термостатическая головка 3, в которой расположен сильфон 8, заполнен-
заполненный легкокипящей жидкостью. Пары жидкости в сильфоне <? при-
принимают давление, пропорциональное температуре окружающего
воздуха /в. При повышении температуры воздуха tB, обусловлен-
обусловленном снижением трансмиссионных теплопотерь или появлением из
окна солнечной радиации, давление паров в сильфоне 8 возрас-
возрастает. Гофры сильфона ? разжимаются и перемещают нажимной
штифт Рпо направлению перемещения штока 6 клапана 1. Пере-
Перемещение штока 6 вместе с запорным конусом 5 обусловит частич-
частичное перекрытие профильного проходного сечения 4 в клапане 1
для прохода горячей воды к отопительному прибору. Это вызовет
снижение теплоотдачи отопительного прибора.
Настройка терморегулятора на поддержание в помещении ком-
комфортного значения температуры воздуха /в достигается вращени-
вращением настроечного круга 10, изменение положения которого изме-
изменяет степень сжатия гофр на сильфоне 8.
При уменьшении температуры воздуха по сравнению с настро-
настроенным значением /в падение давления паров вызовет сжатие гофр
сильфона 8 и перемещение штифта 9 вверх. Пружина 11 в клапа-
клапане 1 будет перемещать шток 6 и запорный конус 5 на открытие
профильного отверстия 4 для увеличения поступления горячей
воды в отопительный прибор.
Для снижения влияния горячих труб на перемещение гофр в
сильфоне 8 терморегулятор рекомендуется монтировать с горизон-
горизонтальным положением термостатической головки. В этом положе-
положении у гофры сильфона Сбудет проходить поток воздуха без вос-
восприятия теплоты от присоединительных труб к отопительному
прибору.
На практике наблюдаются случаи, когда при высоких tH , на-
наличии солнечной радиации и значительных бытовых тепловыде-
84

лениях клапан терморегулятора полностью закрыт, но наблюдает-
наблюдается превышение температуры воздуха в помещении более /в > 22 "С,
т.е. имеет место перегрев помещений. Это свидетельствует о пре-
преобладании в помещении теплоизбытков и для поддержания
комфортного значения tB = +20 "С нужно охлаждать помещение.
Для полезного использования возможных избытков теплоты в
помещении рационально подавать приготовленный в приточном
агрегате (см. позицию 1 на рис. 2.5) приточный наружный воздух
С >п.„ < '„•
Наиболее рационально это достигается в местном приборе —
доводчике эжекционном, конструктивная схема которого показана
на рис. 3.11.
Рис. 3.11. Конструктивная схема встраивания доводчика эжекционного в подо-
подоконную нишу
/ - патрубок присоединения гибкого отвода диаметром 100 мм от приточного
воздуховода; 2 - камера первичного воздуха; 3 - сопла для выхода первичного
воздуха /пн; 4 - щель у остекления для опуска холодного внутреннего эжектируе-
мого воздуха /в; 5 - теплообменник, соединенный трубопроводами с источником
снабжения горячей водой с температурой 50 "С; 6 - терморегулятор RTD; 7 -
смесительная камера; 8 - приточная решетка; 9 - вытяжная решетка
Под окном устанавливается доводчик эжекционный (ДЭ), к
патрубку которого / присоединен гибкий отвод от приточного
воздуховода центрального приточного агрегата, где приготовля-
приготовляется суммарный расход санитарной нормы наружного воздуха LnH
(см. позицию 1 на рис. 2.5). Из камеры первичного воздуха 2 са-
санитарная норма наружного воздуха для обслуживаемого помеще-
помещения / выходит из сопел 3, что обеспечивает эжекцию (подсасы-
85

вание) внутреннего воздуха через щель 4 у остекленного окна.
Теплообменник 5 в ДЭ соединен трубопроводами с источником
снабжения горячей водой. На подающем трубопроводе горячей
воды к теплообменнику 5смонтирован терморегулятор 6, настро-
настроенный на температуру /в = +20 °С.
Проходя через теплообменник 5 внутренний эжектируемый
воздух нагревается до температуры 7Ю, при которой компенсиру-
компенсируются трансмиссионные теплопотери помещения и догрев санитар-
санитарной нормы воздуха /п н от tn н = +10 "С до tB = +20 °С. В смеси-
смесительной камере 7 подогретый в теплообменнике до температуры
/ю внутренний эжектируемый воздух смешивается и с температу-
температурой притока tn поступает через приточную решетку в рабочую зону
с малой скоростью притока vn =0,3 м/с.
Выделяющиеся от людей и оборудования теплота и газы под-
поднимаются под потолок и с температурой / > /в удаляются через
вытяжную решетку 9 в вытяжную систему (позиция 11 на рис. 2.5).
Если в дневные часы поступающая через окно теплота солнеч-
солнечной радиации и внутренние тепловыделения перекрывают потреб-
потребности в теплоте, компенсируемые Нагревом эжектируемого воз-
воздуха в теплообменнике 5, то клапан в терморегуляторе 6 полно-
полностью закроется. Излишки тепловыделений будут восприниматься
холодным приточным наружным воздухом, выходящим из сопла
•?с'п.„ =+ИГС.
Примем, что рассматриваемая на рис. 3.11 конструкция ДЭ
установлена в административном помещении, где постоянно ра-
работают три человека, для которых /п н = 60 • 3 = 180 м3/ч. Удаляе-
Удаляемый под потолком воздух имеет температуру t х= 24 "С. Тогда при
наличии теплоизбытков в помещении и полностью закрытом кла-
клапане терморегулятора 6 подача холодного первичного воздуха с
tn H = +10 "С позволит поглотить следующий поток теплоизбыт-
теплоизбытков:
«¦•.и* = '„.и Рп.н с </у - /п.н) / 3,6, Вт. C.20)
Для рассматриваемого примера по формуле C.20) получим:
?т.изб = 18° " 1,2 • 1 • B4 - 10) / 3,6 = 840 Вт.
Благодаря подаче к ДЭ холодного воздуха tn H = +10 "С удается
в часы перегрева помещения экономить теплоту. Для параметров
в примере 3.1 количество сэкономленной теплоты на нагрев в ка-
калорифере LnH = 20 000 м3/ч будет:
Q = 20 000 • 1,2 • 1 • B0 - 10) / 3600 = 67 кВт-ч.
86

Подача через сопла 3 холодного первичного воздуха с /п н =
= +10 "С в смеси с внутренним воздухом tB = +21 °С обеспечива-
обеспечивает температуру притока, вычисленную по формуле:
* _ 'п.н
п~ 1
C.21)
где кэ = /в / /п н = 2,8 — коэффициент эжекции.
По формуле C.21) получим:
_ 10 + 2,8-21
'"- 1 + 2,8
Подоконник
Подоконник
j A
Рис. 3.12. Отечественная конструкция отопительных конвекторов со встроенным
терморегулятором RTD для количественного регулирования теплопроизводитель-
ности
87

Для обеспечения теплового комфорта при подаче в обитаемую
зону холодного воздуха температурный перепад (tB — /п) не дол-
должен быть больше 3,5 "С, что выполняется для рассматриваемого
примера.
Отечественная промышленность выпускает отопительные кон-
конвекторы со встроенным терморегулятором, как это показано на
рис. 3.12.
Отопительный конвектор «Сантехпром Авто» (а) имеет малую
глубину 94 мм. Отопительный конвектор «Сантехпром Авто С» (б)
имеет среднюю глубину 156 мм. На рис. 3.12 хорошо видно рас-
расположение с левой стороны кожуха конвектора термодинамичес-
термодинамической головки терморегулятора RTD, а клапан с присоединениями
к трубопроводам теплообменника находится под кожухом.
В табл. 3.3 представлены типоразмеры и технические характе-
характеристики конвекторов со встроенным терморегулятором RTD. Из
табл. 3.3 видно, что в распоряжении проектанта имеется 28 типо-
типоразмеров отопительных конвекторов с расчетной тепловой произ-
производительностью от 0,4 до 2,941 кВт. Благодаря такому разнообра-
разнообразию отопительных приборов можно выбрать модель, которая
наиболее близко подходит к требуемой тепловой мощности ото-
отопительного прибора, вычисляемой для отапливаемого помещения
по уравнениям, аналогичным B.19) и B.21).
Метод регулирования тепловой производительности отопитель-
отопительного прибора путем изменения расхода горячей воды через тепло-
обменный элемент в зависимости от требуемой температуры в
обслуживаемом помещении te называется количественным регули-
регулированием.
Циркуляция горячей воды через отопительные приборы в цен-
централизованных системах происходит от работы насоса. На графи-
графике рис. 3.13 представлена характеристика работы насоса при по-
постоянной частоте вращения рабочего колеса.
Кривая / на рис. 3.13 отвечает характеристике насоса, т.е. за-
зависимости развиваемого напора Н, м вод. ст., от количества пе-
перемещаемой жидкости Qw, м3/ч. Произведя гидравлический рас-
расчет перемещения по сети трубопроводов и отопительных прибо-
приборов расчетного расхода воды Q^, определяем требуемый в этом
режиме расчетный напор насоса Н^, м вод. ст. По графикам в
каталоге фирмы — изготовителе насосов подбирается тип насоса,
применение которого обеспечивает получение расчетных условий
(см. точку Р) при максимальном КПД насоса r\H max. Из формулы
C.15) видно, что при снижении КПД насоса увеличивается за-
затрачиваемая энергия на привод рабочего колеса насоса. Кривая 2
отвечает рабочей характеристике гидравлической сети системы
88

Таблица 3.3
Номенклатура и основные технические характеристики конвекторов малой глубины «Сантехпром Авто»
Обозначения
Концевой с
термостатом
КСК 20-0,400 кА
КСК 20-0,479 кА
КСК 20-0,655 кА
КСК 20-0,787 кА
КСК 20-0,918 кА
КСК 20-1,049 кА
КСК 20-1,180 кА
КСК 20-1,311кА
КСК 20-1,442 кА
КСК 20-1,573 кА
КСК 20-1,704 кА
КСК 20-1,835 кА
КСК 20-1,966 кА
Монтаж-
Монтажный №
У1
У2
УЗ
У4
У5
У6
У7
У8
У9
У10
У11
У12
У13
Номинальный
тепловой
поток О„у, кВт
0,400
0,479
0,655
0,787
0,918
1,049
1,180
1,311
1.442
1,573
1,704
1,835
1,966
Размеры, мм
Длина
кожуха L
646
742
646
742
838
934
1030
1126
1222
1318
1414
1510
1606
Длина
элемента по
оребрению
468
564
540
636
732
838
924
1020
1116
1212
1308
1404
1506
Общая длина
конвектора с
термостатом,
Ц
826
922
826
922
1018
1114
1210
1306
1402
1498
1594
1690
1786
Шаг
пластин
оребре-
ния
12
12
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
Количество
пластин
оребрения,
шт.
40
48
91
107
125
141
157
173
189
206
222
238
255
Масса
конвектора
(справочная),
кг
8,16
8.79
10,41
11,39
12,46
13,44
14,42
15,40
16,38
17,40
18.42
19,44
20,46
СО
(О

(О
о
«Сантехпром Авто С» - настенная модель средней глубины с двойным нагревательным элементом и встроенным авто-
автоматическим терморегулятором.
Таблица 3.4
Номенклатура
Обозначения
Концевой с
термостатом
КСК 20-1,226 кА
КСК 20-1,348 кА
КСК 20-1,471 кА
КСК 20-1,593 кА
КСК 20-1,716 кА
КСК 20-1,838 кА
КСК 20-1,961 кА
КСК 20-2,083 кА
КСК 20-2,206 кА
КСК 20-2,328 кА
КСК 20-2,451 кА
КСК 20-2,574 кА
КСК 20-2,696 кА
КСК 20-2,819 кА
КСК 20-2,941 кА
и основные технические характеристики конвекторов средней глубины «Сантехпром Авто С»
Монтаж-
Монтажный №
У14
У15
У16
У17
У18
У19
У20
У21
У22
У23
У24
У25
У26
У27
У28
Номинальный
тепловой
поток (Э„у, кВт
1,226
1,348
1,471
1,593
1,716
1,838
1,961
2,083
2,206
2,328
2,451
2,574
2,696
2,819
2,941
Размеры, мм
Длина *
кожуха L
788
836
884
932
980
1028
1076
1124
1172
1220
1268
1316
1364
1412
1460
Длина
элемента по
оребрению
594
642
690
738
786
834
882
930
978
1026
1074
1122
1170
1218
1266
Общая длина
конвектора с
термостатом,
Ц
928
976
1024
1072
1120
1168
1216
1264
1312
1360
1408
1456
1504
1552
1600
Шаг
пластин
оребрения
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
Количество
пластин
оребрения,
шт.
200
216
232
248
264
280
296
312
328
344
360
376
392
408
424
Масса
конвектора
(справочная),
кг
20,13
21,34
22,55
23.74
24,97
26.18
27,39
28,60
29,81
31,02
32,23
33,44
34,65
35,86
37.07
Примечание. Номинальный тепловой поток Ону определен при нормальных условиях, когда разность температур
между среднеарифметической температурой теплоносителя в конвекторе и расчетной температурой воздуха в отапливае-
отапливаемом помещении равна 70'С, расход теплоносителя через каждую оребренную трубу конвектора составляет 0,1 кг/с C60 кг/
ч) при движении по схеме «сверху-вниз», атмосферное давление - 101,33 кПа G60 мм рт.ст.).
Теплоноситель - горячая вода. Максимальные параметры теплоносителя: избыточное давление - 1,0 МПа, температура -
120 'С.

Н, м вод. ст,,
1
1
1
1/
»Лн<т1н.тах
/
У
Рис. 3.13. Рабочие характеристики насоса (кривая /) и характеристика трубопро-
трубопроводной сети (кривые 2 и 3) при постоянной частоте вращения рабочего колеса
отопления для получения расчетного расхода Q^ и напора Н^ при
максимальном КПД насоса. При осуществлении количественно-
количественного регулирования отопительных приборов изменяется расход го-
горячей воды по гидравлической сети и отопительным приборам.
Кривая 3 (пунктирная линия) отвечает характеристике работы
насоса при уменьшенном текущем расходе горячей воды (точка Т)
через отопительные приборы Qm.
Снижение расчетного расхода горячей воды до текущего зна-
значения Qm достигается дросселированием (снижением) площади
проходного сечения поступления через автоматический клапан
горячей воды в отопительный прибор. Дросселирование проход-
проходного сечения приведет к возрастанию гидравлического сопротив-
сопротивления в клапане и росту развиваемого насосом напора Н . Теку-
Текущее положение рабочей характеристики 3 (точка Т) будет при
меньшем КПД насоса чн < Лн max-
Из формулы C.15) следует, что несмотря на снижение текущего
значения расхода горячей воды Qm, возрастание напора Нт и сни-
снижение КПД приводят к сохранению расчетных затрат электро-
электроэнергии на привод рабочего колеса при постоянной частоте его
вращения лн = const.
Необходимо отметить, что в обслуживаемых системой отопле-
отопления помещениях в течение суток будут различно меняться тепло-
тепловые режимы. Так, например, на облучаемых солнцем фасадах в
помещениях будут повышаться теплопритоки и требуется сниже-
снижение расхода горячей воды через отопительные приборы. В это же
самое время в помещениях на теневых фасадах здания нет поступ-
91

ления теплоты солнечной радиации. Поэтому нет необходимости
изменять расход горячей воды через отопительные приборы в этих
помещениях.
Однако вызванное регулированием отопительных приборов в
помещениях солнечного фасада изменение характеристики сети
(кривая 3) приведет к созданию повышенного напора Нт > Н^
перед клапанами терморегуляторов в помещениях, где не изме-
изменялось сечение для прохода горячей воды в отопительные прибо-
приборы. Это приведет к тому, что в нагревательные приборы этих по-
помещений на теневой стороне здания будет поступать больший
расход горячей воды в отопительные приборы, что вызовет повы-
повышение температуры tB и приведет к перерасходу теплоты. Термо-
Терморегуляторы в теневых помещениях воспримут повышение /в и че-
через некоторое время автоматически сократят поступление горячей
воды.
Такое вынужденное перемещение автоматических клапанов в по-
помещениях, где нет изменений теплового режима, называют нару-
нарушением тепловой устойчивости системы регулирования.
Для устранения этого в автоматизированных системах отопле- .
ния на стояках подачи воды в отопительные приборы рекоменду-
рекомендуется устанавливать регуляторы контроля и обеспеченности посто-
постоянства давления воды в подающих и обратных трубопроводах, что
обеспечит сохранение постоянства давления воды перед терморе-
терморегуляторами. Установка регуляторов постоянства давления удоро-
удорожает систему отопления и не обеспечивает экономию расхода
электроэнергии на работу циркуляционных насосов.
За последние годы созданы насосы для систем отопления с
электронным регулированием частоты вращения рабочего колеса
по команде датчика контроля постоянства развиваемого насосом
напора или пропорциональном снижении развиваемого напора.
На графике рис. 3.14 показаны режимы регулирования работы
насосов с электронным управлением частоты вращения рабочего
колеса по датчику отбора давлений на стороне нагнетания и вса-
всасывания насоса. Электронное управление встроено в клеммную
коробку подведения проводов электроснабжения электродвигателя
насоса.
На рынке насосного оборудования России широко представ-
представлены насосы фирмы «Грундфосс», являющейся мировым лидером
по качеству насосов для систем отопления. Насосы для систем
отопления при постоянной частоте вращения рабочего колеса
имеют условное название UPS и их подача в зависимости от ти-
типоразмера изменяется от 2 до 70 м3/ч, а развиваемый напор - до
120 кПа A2 м вод. ст.).
92

Н, м вод. ст;
О, м3/ч
Рис. 3.14. Рабочие характеристики насоса при переменной частоте вращения
рабочего колеса пи = var по команде датчика, контролирующего постоянство раз-
развиваемого насосом напора Н^ или пропорциональное изменение напора Нвдпр
1 и 1' - характеристики насоса при различном числе оборотов рабочего колеса;
2 и 2' - характеристики гидравлической сети при количественном регулировании
расхода горячей воды от Ow до От\ 3 - настройка работы насоса на поддержа-
поддержание постоянного напора в сети Hw; 4 - настройка работы насоса на пропорцио-
пропорциональное изменение напора в сети от Н^ до Н^ / 2
Насосы для систем отопления с регулируемой частотой враще-
вращения рабочего колеса имеют условное обозначение UPE и в зави-
зависимости от типоразмера их подача изменяется от 1 до 100 м3/ч,
примерный развиваемый напор — до 100 кПа A0 м вод. ст.).
Для изменения тепловой производительности калорифера при-
применяется метод изменения температуры горячей воды tm, посту-
поступающей в трубки калорифера. При этом расход горячей воды Gm
через калорифер сохраняется постоянным. Такой метод называ-
называют качественным регулированием.
На рис. 3.15 показана принципиальная схема качественного
регулирования тепловой производительности калорифера 1 путем
смешения в насосе 10 обратной и горячей воды. Датчик б может
контролировать температуру приточного воздуха tn = const или
размещаться в характерной точке обитаемой зоны обслуживаемо-
обслуживаемого помещения и настраиваться на комфортный уровень темпера-
температуры воздуха /в. Если в обслуживаемом помещении уменьшились
теплоизбытки, то tB падает и через импульсную связь 5 датчик 6
подает команду на исполнительный механизм для увеличения
открытия проходного сечения автоматического клапана 4. К сме-
смесительному насосу 10 будет поступать горячая вода более высо-
высокой температуры tm и в калорифере 1 увеличится нагрев приточ-
приточного воздуха Ln до более высокой температуры притока /п.
93

Рис. 3.15. Принципиальная схема качественного регулирования калорифера в
системе воздушного отопления
1 - калорифер с поверхностью оребренных трубок Ри коэффициентом теплопере-
теплопередачи к; 2 - трубопровод подачи переменного расхода горячей воды G^, с темпера-
температурой ТЖ) от источника централизованного теплоснабжения; 3 - обратный трубо-
трубопровод к источнику, теплоснабжения; 4 - автоматический клапан регулирования
поступления в калорифер горячей воды от источника теплоснабжения;' 5 - импульс-
импульсная связь (чаще всего электрическая); 6 - датчик контроля температуры нагрева
приточного воздуха 1п; 7 - перемычка между подающим и обратными трубопрово-
трубопроводами системы теплоснабжения; 8 - обратный клапан; 9 - ручной клапан; 10 - насос
циркуляции постоянного расхода горячей воды Gm через калорифер
При появлении в помещении столовой большого числа посе-
посетителей возрастут теплопритоки и увеличится /в. Датчик б подаст
через импульсную связь 5 команду на автоматический клапан 4 и
происходит прикрытие сечения для прохода к насосу 10 горячей
воды из системы теплоснабжения. От смесительного насоса 10
будет поступать смесь с более низкой температурой воды /нт1 и
тем самым уменьшится тепловая производительность калорифе-
калорифера 7, и понизится температура приточного воздуха /п.
Смесительный насос работает при постоянном расходе воды Gm
через трубки калорифера 1. Расход приточного воздуха Ln сохра-
сохраняется постоянным. Следовательно, как это видно из опытных
формул C.3) и C.4), величина коэффициента теплопередачи бу-
будет постоянной. Это сохраняет в калорифере 7 высокую способ-
способность к быстрому изменению температуры нагретого приточного
воздуха tn в зависимости от настройки датчика 6 и изменяющих-
изменяющихся тепловых режимов в обслуживаемом помещении.
94

Проведем оценку потребляемой насосом 10 энергии на осуще-
осуществление режима качественного регулирования тепловой произ-
производительности калорифера 1.
Пример 3.2. Исходные данные: По данным примера 3.1 через ка-
калорифер /догрева приточного наружного воздуха Z, подается рас-
расчетный расход горячей воды G^ =57,7 м3/ч через трубки калорифе-
калорифера КСкЗ-12 при скорости воды в трубках w = 0,83 м/с (см. п. 21 рас-
расчета).
Требуется: Определить потребление насосом UPS электроэнергии
в режиме качественного регулирования и рациональный типоразмер
насоса.
Решение: 1. По формуле C.13) вычисляем гидравлическое сопро-
сопротивление калорифера КСкЗ-12 проходу воды: AHW = 58 ¦ @,85)'!'3 х
х 1 = 38 кПа.
2. Гидравлическое сопротивление в присоединительных к насосу
трубопроводах и перемычке принимаем 10 кПа.
3.Общий требуемый напор насоса составит: Янас = 38 + 10 =
= 48 кПа D,8 м вод.ст.).
4. По формуле C.15) вычислим затрачиваемую электрическую
мощность на работу смесительного насоса с r\Has =0,4:
9 кВт.
нас 990-3600-0,4
5. По каталогам фирмы «Грундфосс» выбираем насос типа UPS
50-60 F. Цифра 50 отвечает условному проходу 50 мм. Цифра 60 —
напору в дм вод. ст. Буква F — фланцевое присоединение трубопро-
трубопроводов к насосу. Рабочий режим работы насоса — на второй скорости
ручного управления, что обеспечит Нн =4,8 м вод. ст.
Из схемы на рис. 3.15 следует, что в системе теплоснабжения
калориферов в приточных агрегатах расход горячей и обратной воды
будет изменяться в зависимости от условий формирования тепло-
тепловых режимов в обслуживаемых помещениях. В системах отопления
с наличием терморегуляторов у отопительных приборов расход го-
горячей воды от системы теплоснабжения также будет переменным.
Как показано на графике рис. 3.14, при переменном годовом рас-
расходе горячей воды энергетически целесообразно применять насо-
насосы с электронным регулированием типа UPE. Опыт эксплуатации
систем с переменным расходом воды показывает, что электронное
регулирование обеспечивает до 60 % сокращение расходов элект-
электроэнергии на круглогодовую работу насосов в этих системах.
Контрольные вопросы
1. Какие отличительные особенности отопительных печей для
климата России?
95

2. Как увеличивается теплоотдача с поверхности отопительных
радиаторов?
3. Каким методом изменяется нагревающая поверхность в ото-
отопительных радиаторах?
4. К чему приводит закрытие декоративными щитами с отвер-
отверстиями отопительных радиаторов, смонтированных в подоконных
нишах?
5. Чем достигается долговечность в эксплуатации стальных
штампованных радиаторов?
6. Чем достигается повышение теплоотдачи с поверхности
стальных штампованных радиаторов?
7. В чем отличие конструкции конвекторов с ручным регули-
регулированием, их тепловой производительности от конструкции кон-
конвекторов с автоматическими термостатами?
8. Как подбирается требуемая тепловая производительность
конвекторов?
9. Какие теплообменные приборы используются в системах
воздушного отопления?
10. Какие отличительные особенности отечественных конструк^
ций калориферов типа КСк?
11. Какими показателями оценивается теплотехническая эф-
эффективность калориферов?
12. Какими методами можно до 50 % сократить расходы теп-
теплоты от центральных источников теплоснабжения в системах воз-
воздушного отопления и вентиляции?
13. Какие конструктивные особенности характерны для пане-
панелей лучистого отопления?
14. В каких помещениях энергетически рационально применять
лучистое отопление?
15.Чем характерен метод количественного регулирования теп-
теплоотдачи нагревательных приборов?
16. Какие конструкции приборов автоматики нашли примене-
применение для регулирования теплоотдачи радиаторов и конвекторов?
17.Чем характерен метод качественного регулирования тепло-
теплоотдачи калориферов?

Глава 4. СИСТЕМЫ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ
4.1. Разновидности систем водяного отопления
По способу циркуляции воды в системах отопления они делят-
делятся на системы с естественной (гравитационной) циркуляцией и на
системы с насосной циркуляцией.
4.1.1. Системы отопления с естественной циркуляцией
Для систем отопления с естественной циркуляцией характер-
характерна небольшая протяженность трубопроводов и малые гидравли-
гидравлические потери. Располагаемое давление для циркуляции воды оп-
определяется разностью массовых плотностей охлажденной и горя-
горячей воды. Патент на изобретение такой системы был выдан в 1832 г.
русскому инженеру-металлургу, члену-корреспонденту Россий-
Российской академии наук П.Г. Соболевскому.
На рис. 4.1 представлена схема вертикального циркуляционно-
циркуляционного кольца отопительной системы при местном нагреве воды в теп-
теплогенераторе (например, в отечественном автоматизированном
газовом водонагревателе типа «АГВ»).
Из местного нагревателя / горячая вода с температурой tmX и
массовой плотностью рит1 поднимается по вертикальной трубе 2
до расширительного бака 3. Далее вода по горизонтальному на-
наклонному трубопроводу 4 поступает к вертикальному стояку 5. По
стояку 5 горячая вода распределяется по отопительным приборам
6, где отдается теплота на нагрев воздуха в помещении, а охладив-
охладившаяся вода по обратному трубопроводу 7с температурой /^ по-
поступает к нагревателю 1. К обратному трубопроводу через патру-
патрубок присоединены трубопроводы подпитки 8 и опорожнения си-
системы 9. В верхней части расширительного бака 3 собирается
воздух, который по трубопроводу 10 удаляется в раковину П.
В системе отопления развиваемый напор вычисляется по фор-
формуле:
Ле.ц = ^(ржоб-рит1),Па. D.1)
Примем, что в квартирной системе отопления высота распо-
расположения расширительного бака h = 3 м. Из местного нагревателя
97

/о-
Рис. 4.1. Квартирная система отопления с естественной циркуляцией горячей
воды
1 - нагреватель воды; 2 - подъемный трубопровод горячей воды - главный сто-
стояк; 3 - расширительный бак; 4 - горизонтальный распределительный трубопро-
трубопровод; 5 - вертикальный стояк; 6 - отопительные приборы; 7 - обратный трубопро-
трубопровод к нагревателю; 8 - трубопровод с вентилем для наполнения системы водой;
9 - патрубки с вентилем для опорожнения системы от водыГ*70 - отвод воздуха
и излишков воды; 11- раковина, соединенная с канализацией
выходит горячая вода с /wrl = 90 °С при р^, = 965 кг/м3. После
охлаждения в трубах и отопительных приборах обратная вода име-
имеет two6 = 60 "С при pwo6 = 983 кг/м3. По формуле D.1) вычислим
развиваемый напор'естественной циркуляции воды в системе ком-
комнатного отопления:
яе.ц = 9,8 • 3 • (983 - 965) = 529 Па.
Малое располагаемое давление для преодоления потерь на тре-
трение и местное сопротивление в контуре циркуляции воды в тру-
трубопроводах ограничивает применение систем отопления с есте-
естественной циркуляцией в квартирах и односемейных домах с ав-
автономными водонагревателями.
4.1.2. Системы отопления с насосной циркуляцией воды
Наибольшее применение в современных зданиях находят сис-
системы с насосной циркуляцией горячей воды с использованием ма-
малошумных насосов (с ручным регулированием трех скоростей вра-
вращения). Наиболее удобны в системах отопления бессальниковые
насосы, которые устанавливаются прямо на трубопроводах при обя-
обязательном горизонтальном расположении вала электродвигателя.
98

На рис. 4.2 представлена конструктивная схема бессальнико-
бессальникового насоса типа UPS. Рабочее колесо 1 делается из композици-
композиционного материала, армированного стекловолокном. Это обеспечи-
обеспечивает его малый вес и высокую гладкость поверхностей, что сокра-
сокращает гидравлические потери.
Рис. 4.2. Конструктивная схема бессальниковых насосов UPS для систем отопле-
отопления
1 - рабочее колесо; 2- вал электродвигателя и насоса; 3 - «мокрый» ротор элек-
электродвигателя; 4 - канал для отвода воздуха из насоса; 5 - фигурный защитный
экран статора электродвигателя; 6 - пробка с прокладкой для выпуска воздуха;
7 - «сухой» статор электродвигателя; 8 - клемная коробка; 9 - электронное уст-
устройство для защиты электродвигателя при пуске; 10 - корпус; 11 - патрубки
присоединения трубопроводов системы отопления
Рабочее колесо 1 закрепляется на валу 2 ротора 3 электродви-
электродвигателя. Вал 2 имеет центральный канал 4 для отвода воздуха из
полости защитного экрана 5. Выпуск воздуха осуществляется пу-
путем открытия пробки 6. Защитный профильный экран 5 обеспе-
обеспечивает предохранение от попадания воды к статору 7электродви-
99

гателя. От клеммной коробки 8 к статору 7 подводится электро-
электроэнергия. На наружной поверхности клеммной коробки ? имеется
ручка для переключения на три возможные скорости вращения
ротора 3 электродвигателя и соответственно рабочего колеса 1
насоса. В клеммной коробке 8 располагается электронное устрой-
устройство Рдля усиления крутящего момента при пуске электродвига-
электродвигателя, когда имеет место наибольшая кратковременная (пусковая)
электрическая нагрузка. Корпус 10 выполнен из серого чугуна или
бронзы методом точного литья, что обеспечивает гладкие и плав-
плавные каналы для прохода воды. Присоединительные патрубки 11
выполнены на резьбе (малые типоразмеры) или на фланцах.
Для примера на рис. 4.3 приведены из каталога фирмы «Грунд-
фосс»: «Бессалъниковые циркуляционные насосы для систем ото-
отопления, горячего водоснабжения, кондиционирования, вентиля-
вентиляции» графики рабочих характеристик насоса UPS 32-55. На гра-
графике имеются три кривые характеристики.
Н, м
9 О, м3/ч
Рис. 4.3. Рабочие характеристики насоса UPS 32-55 при ручном управлении на
три скорости вращения рабочего колеса
1 - для малой частоты вращения рабочего колеса при потреблении 0,09 кВт-ч
электроэнергии; 2 - для средней частоты вращения рабочего колеса при потреб-
потреблении 0,13 кВт-ч электроэнергии; 3 - для максимальной частоты вращения рабо-
рабочего колеса при потреблении 0,14 кВт-ч электроэнергии
В зависимости от температуры наружного воздуха и соответ-
соответственных потребностей в теплоте для систем отопления ручным
переключением можно выбрать энергетически рациональный ре-
режим работы насоса UPS.
По виду монтажа трубопроводов системы отопления подраз-
подразделяются на однотрубные и двухтрубные. По месту расположе-
расположения распределительного горизонтального трубопровода горячей воды
они подразделяются на системы отопления с верхней и нижней раз-
разводкой.
100

На рис. 4.4 представлена принципиальная схема однотрубной
системы отопления с верхней разводкой и вертикальными теплораз-
дающими трубопроводами для последовательного прохождения го-
горячей воды по отопительным приборам.
¦ 10
Рис. 4.4. Однотрубная система отопления с верхней разводкой
7 - пластинчатый теплообменник нагрева воды в контуре системы отопления;
2 - подающий и обратный трубопроводы подачи тепла от центрального источни-
источника (ТЭЦ или котельной); 3 - насос циркуляции воды по системе отопления; 4 -
вертикальный магистральный подающий трубопровод горячей воды (главный
стояк); 5 - распределительные магистральные трубопроводы верхней разводки
воды; б - отопительные приборы в помещениях; 7 - участки труб проточного
вертикального стояка; 8 - участки труб вертикального стояка с замыкающими
участками у отопительных приборов; 9 - участки труб вертикального стояка с
замыкающими участками с наличием терморегуляторов у отопительных прибо-
приборов; 10 - расширительный бак; 11 - воздухоотводчики; 12 - краны аварийного
отключения стояков; а) - проходной стояк; б) - стояк с замыкающими участками
у отопительных приборов и ручной регулировкой расхода горячей воды через
отопительный прибор; в) - стояк с замыкающими участками у отопительных при-
приборов с терморегуляторами
Рис. 4.4, а отвечает схеме с проточным стояком, когда горячая
вода последовательно проходит по приборам всех этажей здания. В
стояке расчетный перепад температур одинаков 95—70 °С, но рас-
расход воды через каждый отопительный прибор, присоединенный
к данному стояку, будет одинаков и определяется по формуле:
•'W.CT
IQr.OT -3,6
AtCT-cw
,кг/ч.
D.2)
101

Сумма потребности в теплоте ?(?тот отапливаемых по высоте
от вертикального стояка помещений, в которых установлены ото-
отопительные приборы 6, определяется расчетом для каждого поме-
помещения по выше рассмотренным в главе 2 формулам B.19) или
B.21). Для каждого отапливаемого помещения по расчетному
тепловому режиму определена расчетная потребность в теплоте
QTar, Вт. Расход горячей воды через отопительный прибор посто-
постоянен и определяется расчетным расходом по стояку Gwer, вычис-
вычисленным по формуле D-2).
Для верхнего этажа поверхность нагревательного прибора оп-
определяется по формуле:
Р С/г.от.верх '^" 2
Лэт.пр.вр. - ^9S + / л V
у | "э +'нт2,верх 1
Аверх' 2
Коэффициент теплопередачи А'отопительных приборов с ес-
естественной конвекцией нагреваемого воздушного потока зависит
от средней величины температуры на его поверхности и конструк-,
тивных особенностей отопительного прибора. Ддя одинаковых
конструкций отопительных приборов с понижением средней тем-
температуры на его поверхности снижается величина коэффициента
теплопередачи.
В однотрубной системе с верхней раздачей средняя температура
на поверхности отопительного прибора будет снижаться и соответ-
соответственно будет снижаться величина К. По результатам испытаний
конкретного отопительного прибора при теплоносителе — воде
устанавливается опытная зависимость:
Ктмр = тМпсх> ¦ <7&, Вт/(м2 • °С), D.4)
где т,п,р — опытные числовые показатели, зависящие от конст-
конструктивных и гидравлических особенностей отопительного прибо-
прибора; Atcp — средний температурный напор горячей воды в отопи-
отопительном приборе, определяется по формуле:
Чр = 0.5(/г.вх + ?гвых)-/в,°С; D.5)
Gw — относительный расход воды в отопительном приборе по
сравнению с расчетным расходом при испытаниях:
Gw = Cv/360, D.6)
где Gm — действительный расход горячей воды через прибор, кг/ч;
360 кг/ч — расход воды при испытаниях отопительного прибора.
102

В последующем после верхнего этажа помещении температура
горячей воды, поступающей в отопительный прибор, будет tm2
(без учета охлаждения воды в трубах), как это следует из форму-
формулы D.3). Требуемая поверхность отопительного прибора при ра-
равенстве Q,. от верх будет больше. Из нижнего отопительного прибо-
прибора горячая вода должна в расчетном режиме выходить с темпера-
ТУРОЙ 'ит.об = 70 °С-
В настоящее время разработана компьютерная программа для
расчета однотрубных систем отопления для зданий различной этаж-
этажности и для применения различных конструкций отопительных при-
приборов. Используя эти программы, на компьютерах производится теп-
теплотехнический и гидравлический расчеты систем отопления.
На рис. 4.4, б показана схема стояка однотрубной системы ото-
отопления с устройством замыкающих участков между входящими и
выходящими из отопительного прибора трубопроводами. Наличие
замыкающих участков у отопительных приборов позволяет изме-
изменять расходы воды через отопительные приборы по этажам путем
изменения положения регулировочного штока в ручном вентиле.
Изменяя расход горячей воды через отопительный прибор gOT ,
на стояке достигается и повышение температуры горячей воды,
поступающей в отопительный прибор на последующем этаже. Это
создает большую возможность для выбора рациональной поверх-
поверхности отопительного прибора, совпадающей с выпускаемыми про-
промышленностью отопительными приборами.
На рис. 4.4, в показана схема стояка однотрубной системы отопле-
отопления с наличием замыкающих участков и установкой на входе в отопи-
отопительные приборы автоматических терморегуляторов. Сокращение тер-
терморегулятором расхода горячей воды в помещениях верхних этажей
вызовет увеличение теплоотдачи отопительных приборов на нижних
этажах, где по условиям теплового режима в помещениях не требо-
требовался более высокий нагрев помещений. Это вызовет перегрев в
нижних помещениях и терморегуляторы у этих отопительных при-
приборов должны будут сократить расход через них горячей воды.
Необходимо отметить, что в 40—90-х годах прошлого века ос-
основополагающим требованием в строительстве было требование
сокращения капитальных затрат. Однотрубные системы отопле-
отопления дешевле в изготовлении, позволяли применять приготовлен-
приготовленные на заводах готовые монтажные узлы, что удешевляло и уско-
ускоряло строительство.
Однако с современных позиций снижения энергозатрат и обес-
обеспечения поквартирного учета расхода теплоты предпочтение от-
отдается двухтрубным системам отопления. На рис.4.5 показана
двухтрубная система отопления с верхней разводкой.
103

2 1 3 9
Рис. 4.5. Двухтрубная система отопления с верхней разводкой
/ - пластинчатый теплообменник нагрева воды в контуре системы отопления;.
2 - подающий и обратный трубопроводы подачи теплоты от центрального источ-
источника (ТЭЦ или котельной); 3 - насос циркуляции воды по системе отопления; 4 -
вертикальный магистральный подающий трубопровод горячей воды (главный
стояк); 5 - распределительные магистральные трубопроводы верхней разводки
воды; 6 - отопительные приборы в помещениях; 7 - вентили ручного регулиро-
регулирования расхода горячей воды через отопительный прибор; 8 - терморегуляторы;
9 - водяной фильтр; 10 - герметичный расширительный сосуд с гибкой внутрен-
внутренней перегородкой (мембраной); 11 - воздухоотводчик; 12 - запорные краны ава-
аварийного отключения'стояков; а - вертикальный стояк с отопительными прибора-
приборами, имеющими ручные вентили регулирования расхода горячей воды через ото-
отопительный прибор; б - стояк с отопительными приборами, имеющими автома-
автоматические терморегуляторы
В пластинчатом теплообменнике 1 в расчетном режиме нагре-
нагревается вода до tmX = 95 °С, которая от работы насоса Jno стояку 4
подается в верхний горизонтальный распределительный трубопро-
трубопровод 5. От распределительного трубопровода 5 по стоякам горячая
вода поступает к каждому отопительному прибору с примерно
постоянной температурой tMl =95 °С (если не учитывать отдачу
теплоты в соединительных трубопроводах). Отопительный прибор
6 в каждом помещении отдает теплоту, равную теплопотерям и
расходу теплоты на подогрев приточного (или инфильтрующего-
ся) наружного воздуха QT(n, Вт. Расход горячей воды через ото-
отопительный прибор 6 определяется по формуле:
-, кг/ч.
D.7)
104

Для всех отопительных приборов на одном стояке по формуле
D.7) вычисляют требуемые расходы горячей воды. Сумма вычис-
вычисленных расходов горячей воды через отдельные отопительные
приборы 6определяет расход горячей воды по стояку ?>Gwct, кг/ч.
Сумма расходов горячей воды по всем стоякам системы отопле-
отопления определяет требуемую производительность циркуляционно-
циркуляционного 3 насоса Qw, м3/ч. Требуемый напор насоса 3 определяется рас-
расчетом потерь давления, что подробно излагается ниже.
От водонагревающего теплообменника 1 в расчетных услови-
условиях холодного периода насосом 3 подается по стоякам горячая вода
с температурой twl = 95 °С. Из отопительных приборов обратная
вода должна иметь температуру не выше two6 =70 °С. Это показы-
показывает, что в отличие от однотрубной системы отопления (см. рис.
4.4) в двухтрубной системе отопления (рис. 4.5) средняя темпера-
температура на поверхности отопительных приборов Сбудет одинаковой
(не учитывая понижения температуры воды в трубопроводах).
Поэтому регулировочное изменение расхода горячей воды через
любой отопительный прибор б не вызовет изменения температу-
температуры горячей воды, поступающей в другие отопительные приборы.
На рис. 4.5, а показан стояк с применением ручных вентилей
7, что дает возможность потребителям регулировать расходом го-
горячей воды теплоотдачу отопительного прибора. На рис. 4.5 ? по-
показан современный наиболее энергетически рациональный метод
регулирования тепловой производительности отопительных
приборов с помощью терморегуляторов 8. Для обеспечения надеж-
надежности работы терморегуляторов <Уна циркуляционных трубопро-
трубопроводах ставится водяной фильтр Р. Для компенсации температур-
температурного расширения объема воды, циркулирующей в системе отопле-
отопления, служит герметичный расширительный сосуд 10, имеющий
внутри гибкую перегородку (мембрану), над которой накачен-
накаченным в сосуд азотом поддерживается давление больше атмосфер-
атмосферного.
Для выпуска воздуха из системы отопления служит автомати-
автоматический воздухоотводчик 11, устанавливаемый в самой верхней
точке системы. Для аварийного отключения от системы циркуля-
циркуляции отдельных стояков служат ручные запорные краны 12.
При регулировании тепловой производительности отопитель-
отопительных приборов путем изменения через них расхода горячей воды,
как было показано выше по графикам на рис. 3.13, происходит
изменение напора, развиваемого циркуляционным насосом 3 (см.
рис. 4.4 и 4.5). Для экономии электроэнергии и обеспечения
гидравлической устойчивости систем отопления в качестве цир-
циркуляционных насосов рекомендуется применение насосов с элек-
105

тронным регулированием типа UPE (см. характеристики насосов
UPE на графике рис. 3.14).
4.1.3. Квартирные системы отопления
Наиболее полно современным требованиям индивидуального
учета потребителями расхода теплоты на отопление отвечают квар-
квартирные системы отопления. На рис. 4.6 показана двухтрубная си-
система с нижней разводкой трубопроводов по лучевой схеме.
Рис. 4.6. Принципиальная схема квартирной двухтрубной системы отопления с
нижней разводкой с применением в качестве отопительных приборов отечествен-
отечественных конвекторов «Сантехпром Авто»
а - лучевая схема горизонтальной разводки; б - внешний вид конвектора «Сан-
«Сантехпром Авто» с нижним присоединением трубопроводов (нижняя разводка); 1 -
вертикальный магистральный трубопровод подачи горячей воды; 2 - вертикаль-
вертикальный магистральный трубопровод сбора обратной воды; 3 - распределительная
гребенка со счетчиком поступления горячей воды в систему отопления кварти-
квартиры; 4 - сборная гребенка обратной воды; 5 - подающий трубопровод горячей
воды к отопительному прибору; б - обратный трубопровод; 7 - конвектор; 8 -
головка терморегулирующего вентиля
106

Во внутренней шахте проходят вертикальные подающий 1 и
сборный обратный 2магистральные трубопроводы. К подающе-
подающему стояку 1 присоединяется через счетчик замера расхода горячей
воды распределительная гребенка 3. К сборному обратному сто-
стояку 2присоединяется сборная гребенка ^обратной воды. От рас-
распределительной гребенки 3 к каждому отопительному прибору по
лучевой схеме отводятся подающие 5 трубопроводы горячей воды,
а к сборной гребенке 4 присоединяются обратные трубопроводы
бот отопительных приборов, которые размещаются по перимет-
периметру наружных строительных ограждений квартиры. В качестве ото-
отопительных приборов 7 применены отечественные конструкции
высокоэффективных автоматизированных конвекторов «Сантех-
пром Авто». На трубопроводах внутри конвектора смонтирован
клапан терморегулятора, а из кожуха выступает только терморе-
гулирующая головка для настройки жильцами желаемой темпера-
температуры воздуха в помещении.
Подающие 5 и обратные 6 трубопроводы выполнены из метал-
лополимерных труб диаметром 15 мм, которые при монтаже ук-
укладываются на подготовку пола. При заливке верхнего слоя пола
у мест монтажа отопительных приборов выступают только патруб-
патрубки подающего 5 и обратного 6 трубопроводов. Конвекторы 7
устанавливают в комнатах после окончания отделочных работ
и легко соединяют с выступающими из пола патрубками 5 и б.
Это позволяет сохранить качественный внешний вид конвекторов
«Сантехпром Авто», которые поставляются с завода в специаль-
специальной картонной таре.
В квартирных системах отопления по схеме рис. 4.6 создаются
условия для стимулирования владельцев квартир к экономии теп-
теплоты, расходуемой на отопление квартиры. В рабочие дни, когда
в дневные часы все жильцы покидают квартиру, перед уходом
можно поставить настройку терморегуляторов на поддержание
температуры до 10—12 °С, что можно рассматривать как дежурное
отопление. Медиками установлено, что для хорошего ночного сна
целесообразно поддерживать в спальных комнатах температуру
воздуха на уровне 16—17 "С, что ниже дневного комфортного уров-
уровня / = 20 °С.
4.1.4. Автономные (коттеджные) системы отопления
Еще большие возможности для стимулирования к экономии
теплоты достигаются в автономных системах отопления. В пос-
последние годы широкое развитие получило строительство жилых за-
загородных домов. Наибольшее применение в таких домах получи-
107

ли автономные системы отопления. Результаты многолетних на-
натурных испытаний показали значительные энергетические пре-
преимущества автономных систем отопления, совмещенных с венти-
вентиляцией и горячим водоснабжением коттеджей. Для приготовления
санитарной нормы наружного воздуха и сохранения воздушного
режима в помещениях применяются приточно-вытяжные агрега-
агрегаты с двухступенчатой утилизацией теплоты вытяжного воздуха на
нагрев санитарной нормы приточного наружного воздуха. На рис.
4.7 представлена принципиальная схема приточно-вытяжного аг-
агрегата на базе кондиционеров типа VPL производства датской
фирмы «Нилан». Агрегат состоит из двух блоков: А — фильтроваль-
фильтровально-утилизационный блок, изготовляется в России; Б — компрес-
сорно-вентиляторный блок, изготовляемый фирмой «Нилан» (Да-
(Дания).
На рис. 4.7 длина блоков А и Б показана для двух производи-
тельностей по воздуху:
максимальной L = 20 000 м3/ч при длине блока 1А = 1250 мм
и длине блока 1Б = 2250 мм;
минимальной Lm = 300 м3/ч при длине блока 1А = 700 мм и дли-
длине блока 1Б = 650 мм. *
Размеры поперечного сечения блоков А и Б определяются ско-
скоростью воздуха в этом сечении в 2,5 м/с. Приточно-вытяжные
агрегаты производительностью LnH = 300 м3/ч удобно применять
в коттеджах и многокомнатных квартирах. На входе приточного
наружного воздуха Lm и удаляемого вытяжного воздуха Ly уста-
установлены воздушные клапаны 1 с электроприводами, имеющими
электрическую связь с пускателем электродвигателя соответствен-
соответственно приточного 8 и вытяжного 9 вентиляторов.
Оба блока А и Б горизонтальной перегородкой с теплоизоля-
теплоизоляцией разделены на два воздушных тракта: верхний — для прохож-
прохождения санитарной нормы приточного наружного воздуха Lu H; ниж-
нижний — для прохождения вытяжного удаляемого воздуха L .
При работающих вентиляторах 8 и 9 зимой в блок А через от-
открытые воздушные клапаны 1 по присоединительному воздуховоду
10 поступает холодный наружный воздух с расчетной температу-
температурой tH х = —26 "С. Через присоединительный воздуховод П в ниж-
нижний тракт поступает вытяжной воздух Ly с /, = +25 °С. После
очистки в фильтрах 2 холодный поток проходит через верхний
теплоотдающий теплообменник установки утилизации 3, где по-
повышает температуру до /н2 = —4,4 °С от теплоты из вытяжного воз-
воздуха в нижнем теплообменнике.
Процесс работы установки утилизации подробно рассмотрен в
разделе 3 при построении на I—d — диаграмме на рис. 3.8. Холо-
108

(L=-26'C
/6=2250 мм; ^=20 000 м3/ч /„=1250 мм
19
Рис. 4.7. Принципиальная схема водяной системы отопления, совмещенной с
приточно-вытяжной вентиляцией
А - фильтровально-утилизационный блок; Б - компрессорно-вентиляторный блок;
/ - воздушные клапаны с электрическим приводом; 2 - карманные фильтры;'3 -
теплообменники установки утилизации с насосной циркуляцией антифриза; 4 -
компрессор холодильной машины; 5 - автоматический четырехходовой клапан
изменения направления движения рабочего агента - «фреона 22»; 6 - теплооб-
теплообменник холодильной машины в тракте приточного воздуха, выполняющий роль
воздухонагревателя зимой (знак +) и воздухоохладителя летом (знак -); 7- теп-
теплообменник холодильной машины в тракте вытяжного воздуха, выполняю-
выполняющий роль воздухоохладителя зимой (знак -) и воздухонагревателя летом
(знак +); 8 - приточный вентилятор; 9 - вытяжной вентилятор; 10 - воздуховод
забора санитарной нормы приточного наружного воздуха; 11 - воздуховод забо-
забора из кухни и санузлов вытяжного воздуха; 12 - приточный воздуховод; 13 -
выбросное устройство вытяжного воздуха; 14 - гибкий отвод диаметром 100 мм;
15 - камера первичного воздуха с соплами; /6 - теплообменник, питаемый горя-
горячей водой от местного источника теплоснабжения (газового настенного котла);
17 - терморегулятор; 18 - вытяжка из помещения; 19 - вытяжной отвод из кухни
и других мест вытяжки
109

дильная машина в блоке Б состоит из компрессора 4, четыреххо-
дового автоматического клапана 5, теплообменника 6 в потоке Ьш
и теплообменника 7 в потоке L . Соединенные медными трубка-
трубками части холодильной машины после вакуумирования заправля-
заправляются рабочим агентом «фреон 22». При атмосферном давлении
«фреон 22» кипит при температуре — 29,8 °С. При более высоких
давлениях, создаваемых от работы компрессора, «фреон 22» пре-
превращается в жидкость.
В зимний период холодильная машина в блоке Б используется
для второй ступени нагрева приточного наружного воздуха и этот
режим работы холодильной машины называют тепловым насосом.
Компрессор '/через автоматический клапан 5нагнетает в трубки
теплообменника б газообразный «фреон 22». От работы вентиля-
вентилятора 8 к теплообменнику 6 поступает приточный наружный воз-
воздух, нагретый в первой ступени утилизации до /н2 = -4,4 "С (см.
рис. 4.7).
Газообразный «фреон 22» в трубках теплообменника 6 имеет
температуру порядка 20 °С. Это обеспечивает нагрев проходяще-
проходящего со стороны оребрения трубок теплообменника 6 приточного
наружного воздуха до температуры tH3 = +8,5 °С. ¦'*
После нагрева приточный наружный воздух по приточному
воздуховоду 12 с температурой /п н= +10 °С подается вентилято-
вентилятором 8 к доводчикам эжекционньш (ДЭ), смонтированным под
окнами в комнатах.
При охлаждении в. трубках теплообменника б «фреон 22» пре-
превращается в жидкость и теплота охлаждения и конденсации «фре-
«фреона 22» передается на нагрев приточного наружного воздуха. Да-
Далее жидкий «фреон 22» через автоматический клапан 5 и дроссель-
дроссельное устройство поступает в трубки теплообменника 7 при
пониженном давлении и кипит при температуре порядка — 8 °С.
Теплота на испарение «фреона 22» отбирается от вытяжного воз-
воздуха, поступающего от работы вентилятора 9 к оребрению трубок
. теплообменника 7. Охлаждение вытяжного воздуха с начальной
температурой ty2 = +4 °С протекает с обильной конденсацией вла-
влаги.
Так как на поверхности оребренных трубок теплообменника 7
устанавливается отрицательная температура, то выпадающий из
вытяжного воздуха конденсат превращается в иней и лед. На по-
поверхности трубок теплообменника 7установлены датчики, кото-
которые контролируют накопление слоя инея. При достижении инеем
контролируемой датчиком толщины следует через микропроцес-
микропроцессор, встроенный в агрегат, команда на остановку электродвигате-
электродвигателей приточного 8 и вытяжного 9 вентиляторов, а также переклю-
110

чение автоматического клапана 5. При этом компрессор 4 продол-
продолжает работать и горячие пары «фреона 22» через клапан 5 нагнета-
нагнетаются в трубки теплообменника 7, что вызовет быстрое оттаивание
инея и образовавшаяся вода отводится в канализацию (или утили-
утилизируется). Процесс оттайки теплообменника /длится 2—3 мин.,
при работе теплового насоса — до 60 мин.
Подогретый до /пн = +10 "С приточный наружный воздух из
приточного воздуховода 12 по отводу 14 поступает в камеру пер-
первичного воздуха 75 ДЭ и выходит через сопла /. Эжектируемый
внутренний воздух /в проходит со стороны оребрения трубок теп-
теплообменника 16. От работы насоса системы водяного отопления
по трубкам теплообменника 16 проходит горячая вода gm, пода-
подаваемая от газового котла, установленного в коттедже во вспомо-
вспомогательном помещении. В верхней части обитаемых комнат, где
установлены ДЭ, имеются вытяжные решетки 18, через которые
вытяжной воздух от работы вентилятора поступает к местам вы-
вытяжки 7Риз кухни, санузлов, ванной.
4.1.5. Методика расчета доводчиков эжекционных
Для расчета режимов работы доводчиков эжекционных (ДЭ)
автором преложена методика (по результатам испытаний режимов
нагрева эжектируемого воздуха в теплообменнике ДЭ), по кото-
которой вычислять удельный показатель тепловой производительнос-
производительности рекомендуется по формуле:
Ат= ОтЛЭ Вт/°С, D.8)
где 0,-дэ — требуемая тепловая производительность теплообмен-
теплообменника ДЭ (поз. /6 рис. 4.7), Вт; tmX — начальная температура по-
поступающей в теплообменник ДЭ горячей воды, °С; /в — темпера-
температура эжектируемого внутреннего воздуха, поступающего на нагрев
в теплообменнике ДЭ, °С.
По результатам опытов установлено, что удельный показатель
тепловой производительности Атзависит от расхода горячей воды
Gm, кг/ч, через теплообменник и расхода первичного приточно-
приточного наружного воздуха /п н, м3/ч, через сопла ДЭ.
На рис. 4.8 представлены графики зависимости удельных по-
показателей Атпо результатам теплотехнических испытаний ДЭ 1.6.
30/90 в режимах нагрева эжектируемого внутреннего воздуха в
теплообменнике (поз. 16рис. 4.7), в который подавалась горячая
вода с различной начальной температурой.
111

t, Bt/°C, ,
80
140 м3/ч
200 230 250 Gm, кг/ч
Рис. 4.8. Графическая зависимость удельного теплового показателя теплообмен-
теплообменника (поз. 16 рис. 4.7) в доводчике эжекционном типа ДЭ 1.6 30/90
В главе 3 отмечено, что теплотехническая эффективность
теплообменников ДЭ значительно выше, чем у традиционных ото-
отопительных приборов — радиаторов и конвекторов. Оценим это на
конкретном примере.
Пример 4.1. Исходные условия: В угловой жилой комнате площа-
площадью 20 м2, имеющей одну глухую стену и одну стену с окном, удель-
удельные трансмиссионные теплопотери составляют <?тпоттр = 32 Вт/м2.
Требуется: Определить режим работы теплообменника ДЭ, уста-
установленного под окном комнаты.
Решение: 1. Вычисляем трансмиссионные теплопотери:
0т.„от.1р. = ^-^„о- = 32-20-640Вт.
2. Приточный наружный воздух подается в ДЭ от афегата VPL с
/п н = +10 °С (см. рис. 4.7). Вычисляем тепловую нафузку на тепло-
теплообменник ДЭ (поз. 16 рис. 4.7) для дофева приточного наружного
воздуха: /пн = Fn0M- 3 = 20 • 3 = 60 м3/ч.
??тпн = 60 - !.27 • 1 • B0 - 10)/3,6 = 212 Вт.
112

3. Бытовые тепловыделения примем 10 Вт/м2:
Отбыт =10 -20 = 200 Вт.
4. Требуемая тепловая производительность теплообменника ДЭ:
От.дэ = CUr.* + Q,n, - Or**, = 640 + 212 - 200 = 652 Вт.
5. По графику на рис. 4.8 на кривой /п н = 60 м3/ч принимаем точку
Р, соответствующую рабочему режиму при рациональном расходе
горячей воды через теплообменник Gm = 220 кг/ч, и находим, что
достигается удельная тепловая производительность теплообменника
Ат=46Вт/°С.
6. Из преобразованного выражения D.8) вычислим требуемую
температуру горячей воды при температуре эжектируемого воздуха
лт
По выражению D.9) для рассматриваемого примера получим:
D.9)
^1 + 20 14,2 + 20 = 34,2'С
46
7. Вычислим обратную температуру воды от теплообменника ДЭ:
бт,дэЗ,6
>ho6=Vi--^t > с D.10)
Или по формуле D.10) для рассматриваемого примера получим:
,^=34-^^,31,5'С
но6 220-4,2
В настоящее время в одноквартирных домах сооружаются си-
системы отопления с автономным теплоснабжением. В каждой квар-
квартире устанавливается двухконтурный газовый котел с закрытой
топкой и принудительным отводом дымовых газов.
На рис. 4.9 представлена функциональная схема настенного га-
газового котла для систем квартирного водяного отопления и горя-
горячего водоснабжения.
К газовому клапану 6 присоединяется трубопровод подачи газа
после квартирного газового счетчика. По команде датчика /кон-
/контроля температуры нагрева воды через клапан 6 к газовой горел-
горелке 5 поступает природный газ, который автоматически зажигает-
зажигается от электродов 18. В закрытой камере сгорания газа 3 установ-
установлен теплообменник 4 для нагрева циркулирующей от работы
насоса 13 воды. Изменение объема воды при изменении ее тем-
температуры компенсируется встроенным в котел расширительным
баком 77с гибкой перегородкой.
113

12
Рис. 4.9. Функциональная схема газового котла с закрытой камерой горения и
двумя контурами нагрева воды для систем квартирного отопления и горячего
водоснабжения
1 - кнопочный включатель; 2 - дымовой вентилятор; 3 - герметичная камера
горения; 4 - теплообменник нагрева воды для системы отопления; 5 - газовая
горелка; 6 - регулировочные клапаны подачи газа к горелкам; 7 - датчик контро-
контроля температуры нагретой воды; 8 - аварийный термостат; 9 - предохранитель-
предохранительный клапан; 10 - пластинчатый теплообменник нагрева водопроводной воды для
системы горячего водоснабжения квартиры; 11 - датчик контроля смешения воды;
12- трехходовой автоматический клапан; 13 - насос циркуляции воды в системе
отопления; 14 - воздуховыпускной автоматический клапан; 15 - запорные вен-
вентили контура циркуляции воды в системе отопления; 16 - запорные вентили в
контуре горячего водоснабжения квартиры; 17 - герметичный расширительный
бак с гибкой мембраной; 18 - электронное зажигание газа; 19 - дымоход
К контору циркуляции горячей воды в котле к запорным вен-
вентилям 75 присоединяются металл опластиковые трубы подающего
и обратного горизонтальных трубопроводов к отопительным при-
приборам в помещениях (см. схему трубопроводов квартирной сис-
системы отопления на рис. 4.6).
В пластинчатом теплообменнике 10 через стенки пластин на-
нагревается вода для системы горячего водоснабжения квартиры. Во-
Водопроводный трубопровод и трубопровод подачи воды к водораз-
водоразборным устройствам в квартире присоединяются к запорным вен-
вентилям 16.
114

Из системы отопления обратная вода через вентиль 75 посту-
поступает к трехходовому автоматическому клапану 12, в котором сме-
смешивается с подогретой в теплообменнике 4 водой. Температура
смеси контролируется датчиком 77. Воздух из системы циркуля-
циркуляции воды отводится в воздуховыпускном клапане 14. Из камеры
горения 3 дымовые газы отводятся вентилятором 2, пускаемым в
работу от включателя 7. Отвод дымовых газов в атмосферу осуще-
осуществляется по дымоходу 19.
На рис. 4.10 представлено устройство квартирной системы ото-
отопления и горячего водоснабжения от автономных автоматизиро-
автоматизированных газовых котлов.
На рис. 4.10, а показано монтажное положение газового котла
на стене кухни. Квартирная система отопления имеет расположен-
расположенные в заделке пола подающий и обратный трубопроводы, присо-
присоединяемые к соответствующим вертикальным трубопроводам 7 и
2 к котлу через ручные вентили, смонтированные в корпусе кот-
котла (см. позицию 75 на схеме рис. 4.9). По трубопроводу 3 к плас-
пластинчатому теплообменнику, встроенному в корпус котла (см. поз.
70на схеме рис. 4.9), через запорный вентиль поступает водопро-
водопроводная вода. По трубопроводу 4 подогретая водопроводная вода
поступает к местам горячего водоразбора. По трубопроводу 5 после
газового счетчика 8 к регулирующим клапанам, встроенным в
корпус котла (см. поз. 6 на схеме рис. 4.9), поступает природный
газ. Продукты сгорания (дымовые газы) удаляются в атмосферу
через дымоход 6. Передняя съемная декоративная крышка /га-
/газового котла служит для периодического обслуживания.
На рис. 4.10, ^показаны конструктивные части газового котла при
снятой крышке 7. Циркуляция воды через нагревающий теплообмен-
теплообменник (см. поз. 4 на схеме рис. 4.9), расположенный в герметичной
камере горения 10, по присоединительному трубопроводу происхо-
происходит от работы циркуляционного насоса 9. Дымовые газы из герме-
герметичной камеры горения 10 засасываются от работы вентилятора 77
и удаляются по дымоходу 6, присоединяемому к патрубку 12.
На рис. 4.10, в показано присоединение через отвод 14 с запор-
запорным краном 75 газового квартирного счетчика 8 к вертикальному
коллекторному газопроводу 13. По раздающему отводу 16 после
газового счетчика 8 через запорные ручные краны 7 7 газ поступа-
поступает к потребителям в квартире (газовому котлу, газовой плите).
Расположению подающих и обратных горизонтальных трубо-
трубопроводов системы отопления в заливке пола квартиры и их при-
присоединения к отопительным приборам отвечает схема на рис. 4.6.
В г. Белгороде в новом микрорайоне многоэтажные жилые дома
оборудуются горизонтальными системами отопления с тепло-
115

12 11
8 15 14
17
Рис. 4.10. Установка газового котла и газового счетчика в квартирной системе отопления и горячего водоснабжения
а - внешний вид настенной установки газового котла на кухне: 1 - обратный трубопровод системы отопления; 2 - подающий
трубопровод системы отопления; 3 - присоединительный трубопровод водопроводной воды; 4 - подающий трубопровод горя-
горячего водоснабжения; 5 - газовый трубопровод; б - дымоход выброса дымовых газов; 7 - передняя декоративная крышка; 8 -
газовый счетчик; б - газовый котел с герметичной камерой сгорания при открытой передней декоративной крышке: 9 - насос
циркуляции воды в квартирной системе отопления; 10 - герметичная камера горения; 11 - вентилятор удаления дымовых
газов; 12 - патрубок присоединения дымохода выброса дымовых газов; в - вид установки газового счетчика в квартире: 8 -
газовый счетчик; 13 - вертикальный газопровод многоэтажного здания для снабжения природным газом блока квартир; 14 -
отвод от вертикального трубопровода к газовому счетчику; 15 - кран отключения газа в квартиру; 76 - газопровод после
счетчика для присоединения потребителей в квартире; 17 - ручные краны отключения потребителей газа в квартире

снабжением от настенных газовых котлов (см. рис. 4.10, а). По-
квартирная система теплоснабжения с наличием квартирного
счетчика расхода природного газа дает возможность жителям квар-
квартиры оценивать реальную стоимость теплоты, затрачиваемой ими
на систему отопления и горячего водоснабжения. По результатам
эксплуатации систем квартирного водяного отопления с автоном-
автономным теплоснабжением от газовых котлов выявлено, что оплата
жильцами за отопление и горячее водоснабжение стала меньше
действующих тарифов.
В традиционных системах водяного отопления с теплоснабже-
теплоснабжением от ТЭЦ существующие тарифы для населения, по заявлени-
заявлениям производителей теплоты, покрывают только 40 % затрат. По-
Поэтому местные органы вынуждены доплачивать 60 % за потреб-
потребляемую населением теплоту и ежегодно происходит повышение
стоимости теплоты для населения. Применение квартирных сис-
систем отопления с газовыми котлами освобождает местные бюдже-
бюджеты от дополнительных доплат за тепло от центральных источни-
источников, и отпадает необходимость ежегодного повышения тарифов за
отопление и горячее водоснабжение.
За последние годы участились аварии на теплотрассах, вызван-
вызванные значительным (до 70 %) износом труб. Из-за этого в зиму
2002—2003 годов во многих городах России целые районы и по-
поселки оставались без теплоты, и в квартирах температура опуска-
опускалась до 0 "С, замерзала вода в отопительных радиаторах, что при-
приводило к их разрушению. На восстановление разрушенных сис-
систем отопления и прокладку новых трубопроводов теплоснабжения
от центральных источников требуются значительные денежные и
трудовые затраты. Эти затраты сопоставимы с устройством в до-
домах поквартирных систем водяного отопления и теплоснабжения.
Необходимо отметить, что обычно работа котлов регулируется
автоматически датчиком контроля температуры воздуха в предста-
представительном помещении. Более экономично проводить регулирова-
регулирование котла по уровню заданной температуры горячей воды, кото-
которая в программируемом комнатном термостате изменяется по
показаниям температур наружного и внутреннего воздуха.
4.1.6. Аккумуляционные системы водяного отопления
В многоэтажных жилых домах высотой более 10 этажей для
устранения загазованности кухонь от сгорания природного газа в
бытовых газовых плитах устанавливаются электрические четырех-
конфорочные плиты. Это обусловливает подведение к каждой
квартире электрического кабеля мощностью 14 кВт. В дневные
117

часы в квартире эта электрическая мощность расходуется на при-
приготовление пищи на электрической плите, освещение, работу
электробытовых приборов (стиральных машин, холодильников,
электроутюгов и др.) и зрелищно-развлекательной аппаратуры
(телевизоров, музцентров и др.). В ночные часы потребление в
квартире электроэнергии снижается до 10—15 % дневной мощно-
мощности. Ночное снижение потребления электроэнергии характерно и
для работы промышленных предприятий, городского транспорта
(метро, троллейбусы), функционирования общественных зданий.
Для выравнивания суточного графика потребления электро-
электроэнергии введены дешевые ночные тарифы на электроэнергию.
Так, например, в Москве с 7 ч утра до 23 ч вечера она оплачива-
оплачивается по одному тарифу, а в ночное время с 23 ч до 7 ч утра по цене
в 6 раз меньше.
Отечественная промышленность выпускает электрические
счетчики с двумя временными периодами учета затраченной элек-
электроэнергии. Использование дешевой электроэнергии в ночные
часы позволяет создавать экономичные системы отопления с авт
тономным теплоснабжением от баков-аккумуляторов, в которых
ночью вода нагревается до 90 "С. Ночное теплоснабжение систе-
системы отопления осуществляется от работы электрического котла,
который отключается в 7 ч утра. В дневные часы в систему ото-
отопления подается горячая вода из баков-аккумуляторов, нагретая
в ночные часы дешевого тарифа электроэнергии.
С целью снижения требуемого объема баков-аккумуляторов
ночного нагрева воды до 90 °С в качестве отопительных прибо-
приборов рационально использовать доводчики эжекционные. В тепло-
теплообменник ДЭ достаточно подавать воду с температурой 40 °С.
Принципиальная схема теплоснабжения квартирной системы ото-
отопления осуществляется по горизонтальной двухтрубной схеме.
Трубопроводы укладываются на основу пола и закрываются при
его отделке, как это показано на схеме рис. 4.6 (подробно см. раз-
раздел 9.7).
4.2. Устройства систем водяного отопления
Основные конструктивные элементы, входящие в системы во-
водяного отопления, рассмотрены выше в разделе 4.1. Отметим не-
некоторые вспомогательные устройства, входящие в системы во-
водяного отопления.
Устройства для заполнения и опорожнения систем отопления
После окончания монтажа отопительных приборов и трубопро-
трубопроводов необходимо промыть водопроводной водой систему и уда-
118

лить из нее загрязнения и сварочную окалину. Для промывки,
спуска воды и последующего заполнения часто используются руч-
ручные насосы типа ГН-60, развивающие напор до 60 м вод. ст. Масса
насоса 13,7 кг. На рис. 4.11 представлена принципиальная схема
присоединения ручного насоса в сети системы отопления, водо-
водопровода и канализации.
ю
Рис. 4.11. Принципиальная схема подключения ручного насоса к системе ото-
отопления, водопроводу и канализации
1 - ручной насос; 2 - поворотная рукоятка для ручного перемещения нагнета-
нагнетательного элемента насоса; 3 - подключение к водопроводной сети; 4 - ручной
кран; 5 - обратный клапан; 6 - ручной кран отключения насоса от водопровода;
7 - ручной кран отключения насоса от системы отопления; 8 - присоединение к
системе отопления; 9 - перепускной кран; 10 - кран спуска воды в канализацию;
1 7 - спускной трубопровод
При заполнении системы отопления водопроводной водой без
работы ручного насоса 1 закрываются клапаны 6 и 9. Открывают-
Открываются клапаны 4 и 7. Из трубопровода 3 через обратный клапан 5 и
открытые клапаны 4 и 7 водопроводная вода по присоединитель-
присоединительному трубопроводу 8 поступает в систему отопления.
Обычно давление в сети водопровода составляет порядка
20 м вод. ст. и это не позволяет заполнить систему отопления водой
с высотой расположения отопительных приборов и трубопроводов
выше 20 м. В этих случаях, после заполнения нижней части систе-
системы отопления, закрывается клапан 7 и открываются клапаны 9 и 6.
119

Водопроводная вода поступает к ручному насосу / и путем
многократного поворота (качания) рукоятки 2 она постепенно
заполняет верхнюю часть системы отопления. Возможный разви-
развиваемый напор ручного насоса типа ГН-60 позволяет поднимать
воду в системе отопления при заполнении на высоту до 60 м.
При промывке водопроводной водой (и при эксплуатационной
необходимости) опорожнение системы отопления осуществляет-
осуществляется в следующей последовательности: закрываются клапаны 9 и 4,
открываются клапаны 7, 6 и 10. Под статическим напором водя-
водяного столба в системе отопления, расположенной выше места
монтажа насоса 1, загрязненная вода по трубопроводу 11 будет
сбрасываться в канализацию. Оставшаяся вода в нижних уровнях
системы отопления будет удаляться ручным насосом 1.
Расширительный бак
Расширительный бак изготавливается цилиндрическим или
прямоугольным по форме из листовой стали толщиной 3—4 мм с
помощью сварки или штамповки. Верхняя часть бака 1 может быть
открытой и тогда на ней размещается крышка 2 с уплотнением из
резиновой прокладки, как это показано на рис. 4.12.
Открытый расширительный бак размещают над верхней точкой
системы отопления в чердачном помещении или в лестничной
клетке и покрывают тепловой изоляцией. К патрубку 3 присое-
присоединяется расширительная труба от системы отопления, а к пат-
патрубку /присоединяется труба для циркуляции воды в самом рас-
расширительном баке. .
Г\
Рис. 4.12. Конструктивное решение расширительного бака
1 - прямоугольный или цилиндрический расширительный бак; 2 - верхняя крыш-
крышка с герметичной прокладкой по периметру; 3 - патрубок присоединения трубо-
трубопровода расширения воды из системы отопления; 4 - патрубок присоединения
контрольного трубопровода; 5 - патрубок присоединения переливного трубо-
трубопровода; 6 - сливной патрубок с пробкой; 7 - патрубок присоединения трубо-
трубопровода циркуляции
120

К патрубку 5 присоединяется труба перелива воды в раковину
канализации.
Объем воды между уровнями присоединения расширительной
трубы к патрубку 3 и переливной трубы к патрубку 5 считают по-
полезным объемом расширительного бака. Требуемый полезный объем
расширительного бака V 6 определяется приростом объема воды,
заполняющей систему отопления Vm с м3 при ее нагревании от 4 °С,
когда объемная плотность воды составляет рх = 1000 кг/м3, до 95 °С,
когда ее объемная плотность снижается до рг = 963 кг/м3. После
нагревания масса воды сохраняется, но увеличивается ее объем.
Прирост объема воды при ее нагреве и должен вместить расшири-
расширительный бак. Отсюда объем расширительного бака находится по
формуле:
Рр.б = ^от.с(--0,м3. D.11)
Рг
Подставим в формулу D.11) известные величины и получим:
г._ Qft'X "' ">"-"¦¦ от.с» М • v*# ¦*/
Для определения объема воды в системе отопления в компью-
компьютерных программах расчетов элементов систем отопления заложе-
заложены соответствующие запросы и ответы.
Существенным недостатком открытых расширительных баков
является возможность «заражения» воды системы отопления кис-
кислородом воздуха и усиления коррозионных процессов металла
системы теплоснабжения.
Этого недостатка лишены так называемые герметичные расши-
расширительные баки. За последние годы в системах отопления с насос-
насосной циркуляцией воды они получили большое распространение.
На рис. 4.13 показана принципиальная схема присоединения
герметичного закрытого расширительного бака к системе насос-
насосной циркуляции горячей воды в системе отопления. В этом слу-
случае попадание кислорода воздуха в воду при эксплуатации систе-
системы практически исключается и кислородная коррозия, как пра-
правило, затухает.
В водо-водяном теплообменнике 1 от центральных трубопро-
трубопроводов 2 передается теплота на нагрев воды, поступающей по вер-
вертикальному магистральному трубопроводу 3 к отопительным при-
приборам 11. Обратная вода от отопительных приборов по обратно-
обратному трубопроводу 4 поступает к насосу 5. Насос 5 обеспечивает
циркуляцию воды в системе отопления. Для ремонтных целей
121

8 5 8
Рис. 4.13. Принципиальная схема присоединения герметичного расширительно-
расширительного бака в системе отопления
1 - водо-водяной теплообменник циркулирующей в системах отопления и тепло-
теплоснабжения воды; 2 - трубопроводы системы теплоснабжения; 3 - подающий кол-
коллектор горячей воды twr,; 4 - обратный коллектор охладившейся воды two6; 5 -
циркуляционный насос; 6 - обводной трубопровод; 7,8 - запорные краны; 9 -
герметичный расширительный бак; 10 - гибкая внутренняя перегородка (мемб-
(мембрана); / / - отопительные приборы
предусмотрена обводная линия б с краном 7. При исправно рабо-
работающем насосе 5 запорные краны <? открыты, а кран 7на обвод-
обводном трубопроводе 6 закрыт. Если требуется ремонт или быстрая
замена на запасной насос 5краны 8закрываются, а кран 7откры-
вается. От естественного напора происходит циркуляция воды по
трубопроводам 3 и 4 и отопительным приборам 11. Охладившая-
Охладившаяся вода с two6 по обводному трубопроводу б поступает на нагрев в
теплообменнике 1.
Для компенсации расширения объема воды служит герметич-
герметичный бак 9, имеющий внутреннюю гибкую перегородку (мембра-
(мембрану) 10. Пространство в герметичном баке 9 над гибкой мембра-
мембраной заполнено под давлением нейтральным газом — азотом или
воздухом. Когда от повышения температуры воды в системе ото-
отопления увеличивается ее объем, то гибкая перегородка под напо-
напором увеличенного объема воды поднимается вверх. Находящийся
над поднимающейся гибкой перегородкой газ сжимается и увели-
увеличивает свое давление, при этом возрастает давление и во всей си-
системе отопления. Если объем расширительного бака окажется зна-
значительно меньше, вычисленного по формуле D.11), то это может
привести к созданию повышенного давления воды в нижних точ-
122

ках системы и разрушению соединений, кранов, вентилей и дру-
других элементов системы. Расчетное давление газа в расширитель-
расширительном баке сверху гибкой мембраны 10 должно превышать гидро-
гидростатическое давление Л2, показанное на рис. 4.13. Зарубежными
фирмами на рынок России поставляются герметичные баки вме-
вместимостью от 2,2 до 425 л и давлением газа от 80 до 330 кПа при
максимальной высоте статического столба жидкости до 30 м.
Устройства для сбора и удаления воздуха из систем отопления
В верхней части систем отопления необходимо предусмотреть
устройства для удаления воздуха при заполнении системы водой
и выделяющихся из воды в процессе эксплуатации растворенных
газов (кислорода, азота, углекислоты).
Магистральные трубопроводы с верхней разводкой рекоменду-
рекомендуется монтировать с уклоном против направления движения воды.
Нижние магистральные трубопроводы всегда прокладываются с
уклоном в сторону теплового пункта здания, где при опорожне-
опорожнении системы вода самотеком спускается в канализацию.
Рекомендуемая величина уклона магистралей 0,003 C мм на
1 м длины трубопровода). Скопление воздуха и других газов в от-
отдельных участках системы отопления нарушает циркуляцию воды.
В верхних частях системы отопления, где вода имеет наиболее
высокую температуру и находится под пониженным давлением,
из воды выделяется наибольшее количество растворенных в ней
газов. Поэтому в этих местах устанавливаются воздухосборники
и устройства для автоматического отвода газов из системы отопле-
отопления. В последние годы широко применяются автоматические воз-
духоотводчики с присоединительной резьбой 3/8".
В корпусе диаметром 52 мм и высотой 90 мм с крышкой уста-
установлен поплавок с золотником, пру-
пружинка. В нижней части корпуса —
присоединительный штуцер диамет-
диаметром 3/8". На крышке установлена за-
заглушка воздуховыпускного отверстия.
Корпус и крышка воздухоотводчика
выполнены из латуни, поплавок и зо-
золотник — из полимерных материалов.
Автоматические воздухоотводчики
должны устанавливаться в верхней Рис 4 14 Автоматический в03.
точке отопительной системы в верти- духоотводчик
КЭЛЬНОМ положении. ' - корпус; 2 - крышка; 3 - шту-
На рис. 4.14 показан внешний вид цер с Резьб°й диаметром 3/8"
к ^ для присоединения к системе
автоматического воздухоотводчика отопления; 4 - заглушка с воз-
фирмы «Данфосс». духовыпускным отверстием
123

После заполнения системы отопления водой и ее опрессовки
заглушку на крышке воздухоотводчика необходимо повернуть на
0,5 оборота. В процессе эксплуатации системы отопления возду-
ховыпускное отверстие в заглушке необходимо периодически про-
прочищать и выпускать скопившийся воздух.
Водяные фильтры
Применение в системах отопления сетевых автоматических
клапанов, водяных счетчиков и терморегуляторов у отопительных
приборов требует обязательной установки на циркуляционных
трубопроводах водяных фильтров. Это необходимо для исключе-
исключения попадания под регулирующий конус клапана частичек ока-
окалины от сварки, продуктов коррозии металла и других загрязне-
загрязнений. Наличие частиц на проходном сечении клапана будет пре-
препятствовать плотному прилеганию регулирующего органа и тем
самым ухудшит регулирующие возможности прибора автоматики.
На рис. 4.15 показан внешний вид (а) и конструктивные дета-
детали (б) водяных фильтров фирмы «Данфосс Россия». На корпусе 1
стрелкой (см. рис. 4.15, а) показано направление движения воды,
которое должно быть выполнено при монтажном соединений
фильтра с трубопроводами системы отопления. »
Рис. 4.15. Конструктивные особенности водяного фильтра для установки на тру-
трубопроводах систем отопления и водоснабжения
а - внешний вид; б - конструктивная схема; 1 - латунный или чугунный корпус
фильтра; 2 - внутренняя резьба для присоединения трубопроводов диаметром
от 10 до 50 мм; 3 - неподвижный каркас для фильтровального цилиндра; 4 -
фильтровальный цилиндр с фильтрующей сеткой; 5 - пробка с резьбой для за-
закрепления фильтровального цилиндра в корпусе
На рис. 4.15, б показано резьбовое соединение, которое при-
применяется для фильтров с диаметром соединения от '/2" до 2". Боль-
Большие диаметры трубопроводов от 50 до 300 мм присоединяются на
124

фланцах к корпусу фильтра, который делается из чугуна. Внутри
корпуса 1 очищаемая вода проходит через сетчатый фильтр 4, ус-
устанавливаемый в рабочем положении путем закручивания проб-
пробки 5с резьбовым соединением в неподвижный каркас 3.
Запорно-регулирующие и предохранительные устройства
Запорные краны перекрывают поток жидкости и применяются
для полного отключения отдельных участков гидравлической сети
системы отопления. Обязательно наличие запорных кранов на сто-
стояках, что позволяет отключать их для устранения неисправностей
в этой части отопительной системы. По конструктивному испол-
исполнению затвора краны делятся на пробочные и шаровые, в которых
затвор соответственно выполнен в форме пробки, шара или сферы.
На рис. 4.16 показано устройство пробочного крана. Он состо-
состоит из корпуса /, в котором размещена пробка 2 (с отверстием 3),
плотно притертая к гнезду корпуса /, сальниковое уплотнение 4.
При повороте пробки вокруг оси кран открывает или перекрыва-
перекрывает поток воды. Кран изготавливается из чугуна, стали, латуни.
Рис. 4.16. Пробочный запорный кран
7 - корпус; 2 - пробка; 3 - отверстие в пробке; 4 - сальник
В последние годы в системах отопления широкое применение
получили шаровые запорные краны, внешний вид и конструктив-
конструктивная схема которых показаны на рис. 4.17.
Шаровые краны состоят из: латунного корпуса 7; запорного
поворотного шара 2 с центральным отверстием; штока 3 привода
шара 2; сальникового фторопластового уплотнения 5; поворотной
ручки 4 привода штока 3.
Открытое положение запорного крана характеризуется положе-
положением поворотной ручки 4 по потоку воды, как это показано на
рис. 4.17, а. Потеря напора при прохождении воды через шаро-
шаровой кран вычисляется по формуле:
= И^Ч 100, кПа,
D.13)
125

Рис. 4.17. Шаровой полнопроходной кран с внутренней соединительной резьбой
а - внешний вид; б - конструктивная схема; 1 - корпус латунный или стальной;
2 - запорный шар о отверстием; 3 - шток шарового крана; 4 - рукоятка поворота
штока; 5 - сальниковое уплотнение
где Qw — расчетный расход проходящей через шаровой кран воды,
м3/ч; Kv — условная пропускная способность крана, м3/ч, приве-
приведенная в таблицах технических описаний кранов.
В табл. 4.1 приведены технические характеристики и габарит-
габаритные размеры шаровых латунных никелированных полнопроход-
полнопроходных кранов типа V 3000, производимых фирмой «Данфосс».
Благодаря применению сальниковых уплотнений из фторопла-
фторопласта обеспечивается высокая герметичность прохождения штока 3
через корпус 1. Ле требуется эксплуатационное обслуживание
сальников, например, пополнение смазки, как это имеет место в
прежних отечественных конструкциях запорных кранов. Поворот
ручки ?на 90° обеспечивает полное перекрытие прохода воды по
трубопроводу.
Фирма «Данфосс» производит шаровые клапаны типа V 3000 В,
у которых в корпусе установлена сливная заглушка с воздуховы-
пускным устройством. Применение таких клапанов позволяет
спускать воздух и сливать воду в отключенном участке системы
отопления.
Пробочные и шаровые краны применяются только как запорные
(но не регулировочные!) устройства, при этом следует учитывать,
что быстрое закрытие их при больших давлениях и расходах жид-
жидкости может вызвать резкое повышение давления в сети — гидрав-
гидравлический удар, приводящий к разрушению трубопроводов, арматуры,
приборов и др.
Регулирующие вентили служат для увеличения гидравлическо-
гидравлического сопротивления проходу воды путем закрытия части проходно-
проходного отверстия в корпусе клапана. Регулировочные вентили с руч-
126

Таблица 4.1
Технические характеристики и габариты шаровых кранов
типа V 3000
Условный
проход Ду,
мм
10
15
20
25
32
40
50
65
80
100
Код
изделия
149В5039
149В5040
149В5041
149В5042
149В5043
149В5044
149В5045
149В5054
149В5055
149В5056
Размер
присоеди-
присоединительной
резьбы R,
дюйм
\
72
%
1
1V4
1V2
2
2V2
3
4
Условное
давление
Ру, бар
20
16
10
Температура
перемещаемой,
среды, "С
'МИН
-10
/ ивкс
100
Условная
пропускная
способность
/С, м3/ч
9,1
15,5
31,7
58,5
96
160
269
395
535
900
Условный
проход Ду,
мм
10
15
20
25
32
40
50
65
80
100
Размер присоеди-
присоединительной резьбы
R, дюйм
%
\
%
1
11/4
1V2
2
272
3
4
Габариты, мм
(Г
10
14
19
25
31
39
49
63
76
100
L
42
54
55
68
82
89
107
131
150
190
Н
40
45
48
60
65
81
93
110
120
155
М
90
90
90
115
115
150
180
270
270
320
Масса, кг
0,155
0,195
0,265
0,445
0,64
0,92
1,545
2,77
3,74
7,77
* Диаметр отверстия в шаре.
ным приводом применяются для выравнивания гидравлического
сопротивления в кольцах циркуляции воды в системах отопления.
Установка штоков ручных регулировочных вентилей производится
в период наладки систем отопления для обеспечения расчетных
расходов воды в каждом из колец системы отопления.
Современные системы отопления сооружаются с применени-
применением терморегуляторов RTD производства фирмы «Данфосс», кон-
конструкция которых рассмотрена выше на рис. 3.10. В этих термо-
терморегуляторах предусмотрена возможность ручной настройки гид-
гидравлического сопротивления клапана проходу воды.
На рис. 4.18 показана последовательность использования тер-
терморегулятора RTD в период монтажных и наладочных работ.
127

Монтаж в системе отопления клапана 1 терморегуляторов RTD
производится при наличии защитного колпачка 2. После заверше-
завершения монтажных работ производится промывка системы, очистка
водяных фильтров от задержанных осадков. После повторного
заполнения системы отопления водой производится ее опрессов-
ка, например, с помощью ручных насосов, и включается цирку-
циркуляция. После пробной циркуляции воды, как правило, от работы
бессальникового циркуляционного насоса выпускается воздух из
системы с помощью ручных или автоматических воздухоотводчи-
ков (см. рис. 4.14).
Рис. 4.18. Наладочное регулирование гидравлического сопротивления циркуля-
циркуляционных колец системы отопления с помощью терморегуляторов типа RTD
а - монтаж при наличии защитного колпачка; б - подьем и поворот настроечного
кольца; в - установка термостатической головки; 1 - корпус цапана; 2 - защит-
защитный пластмассовый колпачек; 3 - настроечное кольцо клапана; 4 - термостати-
термостатическая головка
В соответствии с проведенными расчетами гидравлического
сопротивления при проходе расчетных расходов воды по кольцам
циркуляции в еистеме отопления производится гидравлическое
регулирование клапанов RTD. Первоначально снимается защит-
защитный пластмассовый колпачок 2 (рис. 4.18, а). Вручную поднима-
поднимается настроечное кольцо 3 клапана / (рис. 4.18, б). Путем ручно-
ручного поворота настроечного кольца 3 осуществляется смещение вы-
выбранной на окружности кольца цифры. Наладчик может выбирать
14 различных положений настроечного кольца 3, имеющего по
окружности цифры с 1 по 7 с шагом деления 0,5.
Каждому фиксированному положению настроечного кольца 3
отвечает соответствующее положение открытия проходного сече-
сечения для воды в клапане 1. При фиксации положения настроечно-
настроечного кольца на отметке «N» сечение клапана / полностью открыто
для прохода воды.
В положении «N» настроечного кольца Сбудет обеспечиваться
наибольший расход воды через отопительный прибор. Поворотом
настроечного кольца 3 достигается смещение запорного профиль-
профильного сектора и соответствующее перекрытие сечения в клапане 1
проходу воды. Изменением положения настроечного кольца дос-
достигается изменение гидравлического сопротивления на входе воды
128

в отопительный прибор и выравнивание гидравлических сопротив-
сопротивлений по кольцам циркуляции горячей воды в системе отопления.
В табл. 4.2 представлены данные для выбора положения настро-
настроечного кольца 3 в зависимости от требуемой характеристики кла-
клапана /терморегулятора RTD-N.
Расходная характеристика клапана оценивается через показа-
показатель Kv, вычисляемый по формуле:
и*/ч- <4Л4)
где Gw — расход жидкости через клапан, м3/ч; АН— перепад дав-
давлений по воде на клапане, бар.
По своей сущности показатель Ку характеризует способность
клапана пропускать жидкость в количестве Gw, м3/ч при перепа-
перепаде давлений жидкости до и после клапана в 1 бар A00 кПа). В табл.
4.2 приведены данные наиболее применяемых для отопительных
приборов клапанов RTD-N.
Наиболее часто у отопительных приборов устанавливаются угло-
угловые (например, у конвекторов «Сантехпром Авто») или прямые кон-
конструкции терморегуляторов RTD-N 15 с диаметром присоединения
трубопроводов "/2". Для этих конструкций на рис. 4.19 представлена
графическая зависимость гидравлических сопротивлений клапана АН
в зависимости от расходов воды Gw, кг/ч, и положения настроечно-
настроечного кольца клапана. Из графика видно, что при одинаковом расходе
воды через клапан перемещение настроечного кольца от N до 1 вы-
вызывает значительное повышение гидравлического сопротивления.
Пунктирными линиями на графике отмечены два уровня шума
30 дБ(А) и 25 дБ(А), которые могут возникать при различных рас-
расходах воды через прибор отопления и различных положениях на-
настроечного кольца клапана. Выбор расчетных режимов рекомен-
рекомендуется проводить для условий шумообразования при течении воды
через клапан не выше 25 дБ(А), что отвечает нормируемому уров-
уровню шума в ночные часы в спальнях.
После проведения гидравлической регулировки системы ото-
отопления настроечное кольцо допускается и на резьбе наворачива-
наворачивается термостатическая головка 4 (рис. 4.18, в).
На логарифмическом графике рис. 4.19 даны в нижней части
три горизонтальных линии, отвечающие тепловой производитель-
производительности отопительного прибора:
DЛ5)
3600
129

со
о
Таблица 4.2
Изменение расходных характеристик клапанов терморегуляторов RTD-N
в зависимости от положения настроечного кольца
Тип
Кодовый №
Латун-
Латунный
Никели-
рован-
рованный
Модифи-
Модификация
Штуцер по
стандарту
ISO 7-1
m
Предварительная настройка
Значение Кг, м3/ч
N
м3/ч
Макс,
давление
5 ю.
О. х
3
g о.
о о.
н
п
S
Q.
ф
фО
RTD-N 10
013L3201
013L3202
013L3701
013L3702
Угловой
Прямой
3/8
3/8
0,04
0,08
0,12
0,18
0,23
0,30
0,34
0,50
0,65
RTD-N 15
013L3203
013L3204
013L3703
013L3704
Угловой
Прямой
1/2
1/2
0,04
0,08
0,12
0,20
0,27
0,36
0,45
0,60
0,90
RTD-N 20
013L3205
013L3206
013L3705
013L3706
Угловой
Прямой
10
0.6
16
120
3/4
3/4
0,10
0,15
0,17
0.25
0,32
0,41
0,62
0,83
1,40
RTD-N 25
013L3207
013L3208
013L3707
013L3708
Угловой
Прямой
0,10
0,15
0,17
0,25
0,32
0,41
0,62
0,83
1,40

101
8;
6-
5-
4-
з-
2-
ДН •
mwg]
1;
0,8:
0,6-
0,5-
0,4-
0,3-
0,2-
0,1-
In
0,8-
0,6-
0,5-
0,4-
0,3-
0,2-
ДН ¦
[bar]
0,1-
0,08-
0,06-
0,05-
0,04-
0,03-
0,02-
0,01-
RTI
1
5
f
A
f
t
f
f
f
/
/
/
f
! I
i
1
4
f
j
I
[
—
i
i
7
f
/
f
/
/
f
1
/
f
1
f
I
i
f
I
I
i
1
/
t
/
t
I
t j
2
_ i
(
j
f
f
/
/
1
1
1
1
1
к
3
?—
-A
/
f /
/ /
1 / j
/Л
' /
i /
' /
-И-
* /'
, [—
¦
i
i
i
/\
/
t
i
J
f
1
5
1
i
1
(
6
-A
1
f
i
i
25
7
N
dB(A)
100
80
60
50
40
30
20
ДН, кПа
10
8
6
5
4
3
2 3 4 5 7 10
1
20 30 40 50 70 100 200 300 400 5007001000
Gw, кг/ч у
Atw=15'C 0,02 0,03 0,05 0,07 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,7 1 ! 2 3 4 5 7 10 kW kW-кВт
,,,.,,, , , ¦ , bar=oap
Atw=20'C 0,03 0,05 0,07 0,1 0,2 0,3 0,40,5 0,7 1
2 3 4 5 7 10
20 kW
CO
mwg=M ВОД.СТ.
Atw=40-C 0,050,07 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,7 1 2 3 4 5 7 10 20 30 40 kW с)В(А)=дБ(А)
Рис. 4.19. Регулировочный график для настройки терморегулятора RTD-N 15

Если клапан пропускает в отопительный прибор горячую воду
tml = +80 °С в количестве 100 кг/ч, а из отопительного прибора
выходит обратная вода tm2 = +60 "С, т.е. A/w = 20 °С, клапан имеет
настройку на «N», то гидравлическое сопротивление клапана —
2,6 кПа и тепловая производительность прибора 0тт = 2,333 кВт.
Если у отопительных приборов нет клапанов терморегуляторов
RTD-N, то для выравнивания гидравлического сопротивления по
кольцам циркуляции необходимо установить у отопительных при-
приборов ручные дросселирующие вентили.
4.3. Циркуляция воды в системах водяного отопления
В разделе 4.1 показано, что системы отопления с естественной
(гравитационной) циркуляцией воды применяются преимуще-
преимущественно в односемейных домах (коттеджах) или небольших мало-
малоэтажных зданиях.
Основное применение в настоящее время получили системы с
насосной циркуляцией воды.
По способу присоединения циркуляционной системы отопления
к источнику теплоснабжения (теплогенератору) и организации гид-
гидравлического, циркуляционного режима в ней можно выделить две
основные разновидности:
— насосные системы отопления с зависимым присоединением к
источнику теплоснабжения;
— насосные системы отопления с независимым (гидравлически
изолированным) от источника теплоснабжения присоединением.
Отличительной особенностью систем с зависимым присоедине-
присоединением является общий с источником теплоснабжения гидравличес-
гидравлический режим, устанавливаемый и управляемый, как правило, на ис-
источнике теплоснабжения — котельной, РТС, ТЭЦ. В этом случае
циркуляция воды в системе отопления и подпитка ее осуществля-
осуществляются насосами, установленными на источнике. Подача теплоты в
отапливаемое здание производится непосредственно из сети цент-
централизованного теплоснабжения по трубопроводам (тепловым се-
сетям), соединяющим источник с системой отопления здания.
В гравитационных системах водяного отопления один цикл —
оборот воды в системе — происходит в течение одного часа, а за
отопительный период в 213 суток протекает примерно 5115 цик-
циклов. В распределительных сетях при замере на коллекторах РТС,
КТС один цикл длится 3—4 ч («1700 циклов в отопительный пери-
период), в магистральных тепловых сетях при замере на коллекторах
крупных ТЭЦ за счет большого объема воды в тепловых сетях —
6—15 ч (соответственно «500 циклов).
132

Изменение температуры горячей воды, подаваемой в систему
отопления, достигается путем смешения подаваемой из системы
теплоснабжения сетевой воды с температурой ТтХ и обратной
воды, выходящей из системы отопления, с температурой tm2 = Tm2-
На рис. 4.20 показана принципиальная схема применения во-
водоструйного элеватора для получения начальной температуры
воды twl в системе отопления и создания необходимой циркуля-
циркуляции в ней.
Gw.a6.
Рис. 4.20. Принципиальная схема включения водоструйного элеватора
1 - присоединительный трубопровод подачи сетевой воды из системы тепло-
теплоснабжения; 2 - коническое сопло; 3 - трубопровод обратной воды системы ото-
отопления; 4 - камера смешения; 5 - горловина; б - диффузор элеватора; 7 - пода-
подающий трубопровод в систему отопления
Из присоединенного к подающей линии тепловой сети трубо-
трубопроводу 1 к коническому соплу 2 элеватора поступает горячая се-
сетевая вода в количестве GTCWrlnc температурой TmV При выходе
с высокой скоростью через сопло 2 сетевой воды вокруг него со-
создается разрежение и возникает эффект эжекции, при этом в ка-
камеру смешения элеватора 4 через трубопровод 3 подсасывается
обратная вода из системы отопления в количестве Gwo6cM с тем-
температурой tmV при этом происходит перемешивание этих потоков.
В горловине элеватора 5 протекает выравнивание параметров сме-
смеси потока воды Gm. В диффузоре б благодаря увеличению по ходу
потока площади поперечного сечения скорость и гидродинамичес-
гидродинамическое (скоростное) давление падают, но при этом возрастает гидро-
гидростатическое давление. Благодаря разности гидростатических дав-
давлений в конце диффузора 6 и трубопроводе всасывания 3 созда-
создается циркуляционный напор для работы системы отопления.
Для описания работы гидроэлеватора в системах отопления
составлены следующие уравнения балансов:
По расходу воды:
Gtc^+Gw.o6,m=<v,kt/4. D.16)
По теплоте:
"тс.нт Лет1 + "iv.o6.cm 'ит2 = "иг 'итГ D-17)
133

Из уравнения D.17) можно получить формулу для расчета тем-
температуры горячей воды, поступающей в систему отопления после
элеватора t^:
I _ "тснт^нг! + ">у.об.смчуг2 °q /4 18)
Расход обратной воды Gw ^ ш определяется ее поступлением по
трубопроводу 3 в камеру смешения 4. Температура сетевой воды
7L, регулируется на центральном источнике теплоснабжения (КУ,
РТС, ТЭЦ) в зависимости от температуры наружного воздуха. При
расчетной температуре наружного воздуха для холодного периода
года, по которой рассчитывается тепловая мощность систем теп-
теплоснабжения, от ТЭЦ по температурному графику теплоснабже-
теплоснабжения в подающем трубопроводе должна подаваться перегретая вода
с температурой ТтХ = +150 °С, а в обратном трубопроводе к ТЭЦ
температура воды при этом должна быть не выше Тто6 = +70 °С.
При повышении температуры наружного воздуха по графику
теплоснабжения от ТЭЦ сетевая вода будет подаваться с более
низкой температурой. При температуре наружного воздуха tH =
= 0 "С она имеет температуру Twrl = +70 "С, а обратная при этом
должна иметь температуру Two6 = tm2 = +40 "С.
Из формулы D.18) следует, что температура горячей воды для
системы отопления будет изменяться по графику теплоснабжения
от ТЭЦ для большого числа зданий без учета особенностей фор-
формирования теплового режима в каждом здании. Это приводит к
перетопам зданий, перерасходам теплоты и поэтому от схем обес-
обеспечения циркуляции воды в системах отопления с помощью гид-
гидроэлеваторов постепенно отказываются (подробнее см. раздел 6.2).
В своде правил по проектированию и строительству «Проек-
«Проектирование тепловых пунктов. СП 41-101-95» (М.: ГУЛ ЦПП,
1997) схемы присоединения зависимых систем теплоснабжения
рекомендуется выполнять со смесительными насосами, как это
показано на рис. 4.21.
От работы насоса б обеспечивается приготовление горячей воды
для системы отопления, определяемой по формуле D.18). Насос
6 производит смешение потоков воды и не влияет на циркуляци-
циркуляционное давление в системе отопления, которое определяется авто-
автоматическим контролем перепада давлений воды в подающем 7 и
обратном 8 трубопроводах с помощью регулятора перепада давле-
давлений 5. Обратный клапан 4 препятствует поступлению горячей
воды в перемычку Зпри остановке насоса 6.
Схема циркуляции со смесительным насосом по рис. 4.21 по-
позволяет изменять температуру горячей воды twl, поступающей по
134

тт.
X.
V
Рис. 4.21. Принципиальная схема включения смесительного насоса (на перемыч-
перемычке) в системе отопления
1 - подающий трубопровод сетевой воды из системы теплоснабжения; 2 - авто-
автоматический клапан регулирования температуры воды в системе отопления; 3 -
перемычка; 4 - обратный клапан; 5 - регулятор перепада давлений в подающем
и обратном трубопроводах системы отопления; 6 - смесительный насос; 7 - по-
подающий трубопровод к системе отопления; 8 - обратный трубопровод из систе-
системы отопления (он же - обратный трубопровод сетевой воды)
трубопроводу 7в систему отопления здания. Наличие автомати-
автоматического клапана 2 на подающем трубопроводе горячей воды от
ТЭЦ позволяет изменять количество теплоты, подаваемой к зда-
зданию. При повышении температуры обратной воды tm2 или тем-
температуры наружного воздуха от микропроцессора регулятора пос-
последует команда на закрытие клапана 2 на трубопроводе 1 подачи
горячей воды <7ТС т от ТЭЦ. Это вызовет изменение давления воды
в трубопроводе 7 и регуляторе 5 контроля постоянства перепада
давления в трубопроводах 7 и 8, что обеспечит увеличение сече-
сечения для прохода воды по перемычке 3. Соответственно смеситель-
смесительный насос 6 будет подавать большее количество обратной воды
Gwo6cM, проходящей по перемычке 3. Температура смеси tml по-
понизится и соответственно понизится тепловая мощность системы
отопления.
Важной расчетной характеристикой для систем с элеваторным
и насосным смешением служит коэффициент подмешивания (для
элеватора — коэффициент инжекции), представляющий собой от-
отношение веса подмешиваемой обратной воды к весу рабочей се-
сетевой воды. Его можно также выразить через температуры сме-
смешиваемых потоков:
l - Twl). D.19)
Наибольшей гидравлической и тепловой устойчивостью обла-
обладают системы отопления, включенные в систему централизованного
135

теплоснабжения по независимой схеме присоединения, показанной
на рис. 4.22.
13-
г- У
Рис. 4.22. Принципиальная схема включения независимо присоединенной сис-
системы отопления (с циркуляционным насосом) к централизованной системе теп-
теплоснабжения ""
1 - подающий трубопровод от ТЭЦ; 2 - водо-водяной теплообменник (пластин-
(пластинчатый, кожухотрубный); 3 - автоматический клапан регулирования температуры
воды в системе отопления; 4 - обратный трубопровод к ТЭЦ; 5 - подающий
трубопровод к системе отопления; 6 - терморегуляторы у отопительных прибо-
приборов в помещениях здания; 7 --обратный трубопровод от системы отопления;
8 - герметичный расширительный бак; 9 - циркуляционный насос с электронным
регулированием постоянства перепада давления в подающем и обратном трубо-
трубопроводах системы отопления; 10 - трубопровод для заполнения и подпитки си-
системы отопления химически подготовленной водой из теплосети; 11 - сдвоен-
сдвоенный насос подпитки (один рабочий, второй - резервный); 12 - герметичный бак
контроля уровня воды в системе отопления; 13 - вертикальные подающие
стояки систем отопления; 14 - вертикальные обратные стояки систем отопления
Подающий трубопровод 1 от теплосети присоединен к водо-
водяному пластинчатому теплообменнику 2. Через стенки гофри-
гофрированных пластинчатых каналов теплота от горячей сетевой воды
(первичной) G^ ш передается на нагрев (вторичной) воды G^.,
циркулирующей по системе отопления здания от работы цирку-
циркуляционного насоса 9. Для экономии электроэнергии рациональ-
рационально применить насос 9 с электронным регулированием частоты
вращения электродвигателя по датчикам замера перепада давле-
давления в подающем 5 и обратном /трубопроводах системы отопле-
отопления.
Для экономии теплоты на отопление помещений у нагреватель-
нагревательных приборов имеются терморегуляторы 6, изменяющие расход
горячей воды в зависимости от контролируемого значения тем-
136

пературы воздуха в помещении. Изменение расхода воды через
отопительный прибор с терморегулятором 6 повышает давление
воды в подающем трубопроводе 5. Повышение давления воды в
трубопроводе 13 перед терморегуляторами 6 отопительных при-
приборов в помещениях, где тепловой режим отвечает условиям теп-
теплового комфорта, приведет к возрастанию прохода горячей воды
в отопительные приборы в этих помещениях. Соответственно тем-
температура воздуха в этих помещениях повысится выше комфорт-
комфортного уровня. Произойдет перегрев помещения и перерасход теп-
теплоты. Для избежания перерасхода теплоты и нарушения комфор-
комфортного теплового режима в помещениях в подающем 5 и обратном
7 трубопроводах сохраняется постоянное давление благодаря
применению насоса 9 с электронным автоматическим регули-
регулированием.
Начальную температуру воды (т1 энергетически рационально
снижать с повышением температуры наружного воздуха, что дос-
достигается регулятором, контролирующим температуру наружного
воздуха и температуру обратной воды Two6 в обратном трубопро-
трубопроводе 4 теплосети, воздействием на автоматический клапан 3.
В процессе эксплуатации системы отопления возможны утеч-
утечки циркулирующей воды. Снижение уровня воды в верхней час-
части системы отопления контролируется датчиком, связанным с
автоматическим устройством в герметичном баке 12. При пони-
понижении уровня воды в системе отопления ниже контролируемого
уровня автоматический регулятор в баке 12 включает в работу один
из сдвоенных насосов 11, при работе которого в систему отопле-
отопления по соединительному трубопроводу 10 будет добавляться се-
сетевая химически подготовленная вода из системы теплоснабже-
теплоснабжения. При повышении уровня воды в системе отопления до верх-
верхнего контролируемого уровня от регулятора в баке 12 последует
команда на остановку подпиточного насоса 11.
Представленная на рис. 4.22 схема циркуляции воды в систе-
системе отопления называется двухтрубной с нижней горизонтальной
разводкой магистральных подающих 5 и обратных /трубопрово-
/трубопроводов и вертикальными подающими 13 и обратными 14 стояками.
Вертикальное расположение стояков при нижнем размещении
магистральных трубопроводов требует устройства воздухоотводчи-
ков в верхних точках стояков. Воздухоотводчики могут быть вы-
выполнены в форме спускных кранов ручного управления или это
могут быть автоматические воздухоотводчики, рассмотренные на
рис. 4.14.
Показанная на рис. 4.22 двухтрубная система отопления с неза-
независимым присоединением к тепловым сетям ТЭЦ является гидрав-
137

лически и теплотехнически наиболее устойчивой, а следовательно,
наиболее надежной.
Автоматическое изменение расходов горячей воды через плас-
пластинчатый теплообменник 2 и отопительные приборы с терморе-
терморегуляторами б не вызывает гидравлической разрегулировки систе-
системы циркуляции и не ведет к перерасходу теплоты на нагрев по-
помещений. Применение в схеме циркуляции горячей воды в
системе отопления насосов с электронным регулированием обес-
обеспечивает снижение до 60 % годового расхода электроэнергии на
работу циркуляционных насосов.
Нагрев воды для независимо присоединенной системы отопле-
отопления происходит в водо-водяных пластинчатых (или кожухотруб-
ных) теплообменниках, требуемая теплотехническая эффективность
которых вычисляется по выражению:
е ZkizZkog. D.20)
В расчетных условиях холодного периода года (при парамет-
параметрах Б) от ТЭЦ перегретая вода должна поступать с температурой
Тт1 = +150 °С. Как правило, из-за тепловых потерь в тепловых
сетях к зданиям перегретая вода имеет температуру не выше
ТтХ = +130 °С, которую и рекомендуется использовать при вы-
вычислениях по выражению D.20). Начальная температура горячей
воды в системах отопления жилых и общественных зданий реко-
рекомендуется в двухтрубных системах /_, = +95 °С, а в однотрубных
^-+105'С
По нормативным правилам централизованного теплоснабже-
теплоснабжения от ТЭЦ потребитель обязан возвратить обратную воду с тем-
температурой не выше Two6 = +70 °С.
В зависимо присоединенных системах отопления расчетная тем-
температура обратной воды принимается равной ty/A = Two6 = +70 "С.
Если потребитель теплоты не выполняет это условие, то на него
накладываются значительные штрафные санкции. В этих систе-
системах при выборе поверхности отопительного прибора расчетный
перепад температур принимается b.tm = 95 — 70 = 25 °С. Условие
сохранения рабочего перепада в отопительном приборе равным
А^ = 95 — 70 = 25 "С нельзя выполнить в независимо присоеди-
присоединенных системах отопления.
Если в теплообменнике 2 (см. схему на рис. 4.22) поступит на
нагрев обратная вода после системы отопления с температурой
(т2 = 70 °С, то температура горячей воды от системы теплоснаб-
теплоснабжения на выходе из теплообменника 2 Tw - будет выше 70 °С
(rwo6>70°C).
138

При равенстве температур Two6 = tm2 — 70 °С числитель и зна-
знаменатель при вычислении по выражению D.20) будут равны, а
численное значение требуемого показателя теплотехнической эф-
эффективности будет Qm = 1, чего невозможно достичь.
Действительная теплотехническая эффективность пластинчатых
теплообменников может достигать значений 9W = 0,8 — 0,85.
Для избежания штрафных санкций от поставщиков теплоты и
выполнения нормативных правил теплоснабжения необходимо
рабочий перепад температур в системах отопления с независимым
присоединением принимать большим для достижения температу-
температуры обратной воды ниже 70 "С (tm2 < 70 °С).
Покажем это на следующем примере. Примем Тт1 = 130 °С,
Two6 = 70 °С и показатель эффективности водо-водяного тепло-
теплообменника 8^ = 0,8. Преобразуем выражение D.20) относитель-
относительно нахождения возможной температуры обратной воды в расчет-
расчетном режиме теплоснабжения:
Вычислим по выражению D.21) возможную температуру обрат-
обратной воды в принятом температурном режиме независимо присо-
присоединенной системы отопления:
130-70 «,г
55 с
Подбор требуемой поверхности отопительных приборов в не-
независимо присоединенной системе отопления проводим на тем-
температурный перепад:
Д> = 95 - 55 = 40 °С.
На рис. 4.23 представлен собранный пластинчатый теплообмен-
теплообменник модели «жидкость — жидкость». Теплообменник собирается
из тонких штампованных пластин 1, закрепленных стяжными
болтами 2 между двух массивных торцевых плит 3 и 4. Задняя
торцевая плита 4 может сниматься, что позволяет наращивать
число тонких пластин 1 и увеличивать поверхность теплообмен-
теплообменника. К передней массивной плите 3 присоединяются на резьбе
или на фланцах трубопроводы от системы теплоснабжения 5 и
нагреваемой жидкости 6.
На рис. 4.24 показана принципиальная схема движения грею-
греющей и нагреваемой жидкостей по поверхности пластин по вы-
штампованным каналам. Из схемы движения потоков видно: со
139

Рис. 4.23. Собранный пластинчатый теплообменник «жидкость-жидкость»
1 - тонкие штампованные пластины; 2 - стяжные болты; 3,4 - передняя и задняя
массивная плита; 5 - патрубки для присоединения трубопроводов к сети тепло-
теплоснабжения; 6 - патрубки для присоединения циркуляционных трубопроводов
системы отопления *
стороны пластины 5 для движения нагреваемой жидкости гофры
каналов имеют направление снизу вверх, а со стороны пластины
6 они направляют греющую жидкость сверху вниз. Это создает
энергетически наиболее рациональную схему противоточного дви-
движения потоков теплообменивающихся жидкостей. Форма каналов
гофрированных пластин создает условия для турбулизации пото-
, ков жидкостей при скоростях движения по каналам не менее
0,1 м/с.
В табл. 4.3 представлены технические характеристики пластин-
пластинчатых теплообменников фирмы «Альфа-Лаваль Россия», произво-
производимых в Московской обл. Пластинчатые теплообменники малой
тепловой производительности выпускаются с паяными соедине-
соединениями пластин, что делает невозможным их разборку для очист-
очистки от накипи и грязи. Очистка производится путем отключения
паяных теплообменников от сети и насосной циркуляции и про-
прокачки по внутренним каналам специальных очистительных хими-
химических растворов.
140

fw.o6 {отопл., вентил.)
Рис. 4.24. Конструктивная схема движения потоков жидкости по каналам гофри-
гофрированных пластин теплообменника «жидкость-жидкость»
/ - присоединительный патрубок трубопровода подающей сетевой воды; 2 -
присоединительный патрубок обратного трубопровода сетевой воды; 3 - присо-
присоединительный патрубок подающего трубопровода нагреваемой среды; 4 - при-
присоединительный патрубок обратного трубопровода нагреваемой среды; 5 - пла-
пластина с каналами для прохода нагреваемой жидкости; 6 - пластина с каналами
для прохода греющей жидкости
Пластинчатые теплообменники большой производительности
делают разборными, по периметру стягиваемых пластин уклады-
укладывают эластичные прокладки из специального материала EPDM и
производят стяжку пакета.
Уплотнитель сохраняет герметичность и эластичность более 10 лет
непрерывной работы разборного пластинчатого теплообменника
при рабочем давлении 1,6 МПа A6 кгс/см2) и температуре грею-
греющей среды 130 "С. При этом теплообменник может многократно
разбираться без ущерба для качества уплотняющих прокладок.
По данным табл. 4.3 видно, что путем увеличения числа плас-
пластин в теплообменнике можно изменять поверхность теплообмен-
теплообменника. В общем случае требуемая поверхность теплообменника
вычисляется по формуле:
D.22)
где Qj. - требуемый поток теплоты на нагрев жидкости, Вт; К—
коэффициент теплопередачи, Вт/(м2-°С).
141

to
Таблица 4.3
Технические характеристики пластинчатых теплообменников фирмы «Альфа-Лаваль Россия»
Показатель и единица измерения
Поверхность нагрева одной
пластины, м2
Габариты пластин, мм
Объем воды в канале, л
Максимальное число пластин в
теплообменнике, шт.
Рабочее давление, МПа
Максимальный расход жидкости, мэ/ч
Коэффициент теплопередачи К,
Вт/(м2вС)
Габариты теплообменника, мм:
ширина
высота
длина, не более
длина, не менее
Неразборные паяные
СВ-51
0,05
50x520
0,047
60
3,0
8,1
7700
103
520
286
58
> СВ-76
0,1
92x617
0,125
150
3,0
39
7890
192
617
497
120
СВ-300
0,3
365x990
0,65
200
2,5
60/140
7545
4*6
1263
739
Разборные с резиновыми прокладками
M3-XF6
0,032
140x400
0,09
95
1.6
10
6615
180
480
500
240
M6-MF6
0,14
247x747
0,43
250
1.6
54
5950
320
920
1430
580
M10-BF6
0,24
400x981
1,0
275
1,6
180
5935
470
981
2310
710
M15-BFG8
0,62
650x1885
1,55
700
1,6
288
6810
650
1885
3270
1170

Средняя температура теплообменивающихся жидкостей в теп-
теплообменнике может вычисляться по формуле:
D.23)
Из табл. 4.3 видно, что благодаря наличию в пластиндх про-
профильных выштампованных каналов обеспечиваются очень высо-
высокие коэффициенты теплопередачи при условии сохранения пас-
паспортного расхода жидкости, указанного в этой таблице. Если по
расчету системы теплоснабжения выбирается меньший расход
жидкости, чем это указано в табл. 4.3, то необходимо учитывать
снижение коэффициента теплопередачи.
При увеличении расхода жидкости по сравнению с паспортным
значением коэффициент теплопередачи очень мало возрастает, но
почти в квадратичной зависимости увеличивается гидравлическое
сопротивление проходу жидкости через теплообменник.
Практический расчет поверхности пластинчатого теплообмен-
теплообменника и выбор его типа по табл. 4.3 проведем в примере 4.2.
Пример 4.2. Исходные данные: В водо-водяном пластинчатом теп-
теплообменнике нагревается горячая вода для независимо присоединен-
присоединенной системы отопления, которая в расчетном режиме холодного пе-
периода года должна компенсировать теплопотери здания Q =
= 800 кВт.
Требуется: Определить необходимую поверхность и тип пластин-
пластинчатого теплообменника для системы отопления.
Решение: 1. Вычисляем требуемый расчетный расход нагреваемой
воды для системы отопления при температурном перепаде &twnT =
= 95 - 55 == 40 °С:
_ QT3600 800-3600
"и> от = = = 1' 143 КГ/Ч .
Ытст 40-4,2
2. Вычисляем расход воды из системы теплоснабжения для нагрева
в пластинчатом теплообменнике воды для системы отопления при
температурном перепаде сетевой воды Д^теп = 130 - 70 = 60 °С:
„ QT3600 800-3600 .,_.. .
тсжг AWW A30-70)-4,2
3. Вычисляем показатель отношения теплоемкостей потоков:
G с 13714-4 2
0,8.
17143-4,2
143

4. Выше вычислено, что для принятого режима нагрева воды в
пластинчатом теплообменнике показатель теплотехнической эффек-
эффективности (по формуле 4.20) должен быть равен 6W = 0,8. По графи-
графику на рис. 3.7 при принятых величинах 0^.= 0,8 и W^. w = 0,8 нахо-
находим, что требуется достижение показателя числа единиц переноса
N, = 2,8.
5. Преобразуем выражение C.8) относительно требуемой поверх-
поверхности нагрева при К= 6000 Вт/(м^°С) (снижение расходов воды че-
через каналы пластинчатого теплообменника обусловило снижение
величины Кпо сравнению с данными табл. 4.3):
D.24)
F?,u.
л 3,6
По выражению D.24) для рассматриваемого примера получим:
^=2,8.13714.4,2= 2
6000-3,6
6. По табл. 4.3 находим, что при расходе воды в системе отопле-
отопления 17,14 м3/ч ближе всего подходит пластинчатый теплообменник
типа СВ-76. Поверхность нагрева одной пластины 0,1 м2. Определя-
Определяем требуемое число пластин: ^
F 7,5 _.
т = -— = -^- = 75 шт.
/шт 0,1
7. Из табл. 4.3 находим, что в теплообменнике СВ-76 допускает-
допускается увеличение числа пластин до 150. Поэтому вполне возможно за-
заказать теплообменник СВ-76 из 75 пластин. Гидравлическое сопро-
сопротивление его при этом составит 22 кПа.
4.4. Методика гидравлического расчета системы
водяного отопления
Гидравлический расчет системы водяного отопления базирует-
базируется на общих законах гидравлики. В настоящее время разработано
4 метода гидравлического расчета. Рассмотрим на примерах основ-
основной традиционный метод гидравлического расчета системы ЦО по
удельным линейным потерям давления.
В примере 4.2 показано, что расход горячей воды в системе
отопления прежде всего зависит от требуемой мощности ее Qtm.
По архитектурно-строительным чертежам здания, для которо-
которого проектируется система отопления, производится расчет требу-
требуемой тепловой мощности отопительных приборов для каждого
помещения здания, имеющего наружные ограждающие конструк-
144

ции. Методика расчета трансмиссионных теплопотерь, расходов
теплоты на нагрев приточного наружного воздуха в каждое поме-
помещение и наличие внутренних тепловыделений рассмотрена в гла-
главе 2.
В зависимости от особенностей здания выбирается рациональ-
рациональный вариант прокладки магистральных подающих и обратных
трубопроводов. При наличии в здании подвального помещения
магистральные трубопроводы воды располагаются по периметру
подвального помещения. Если подвала в здании нет, то магист-
магистральные подающие трубопроводы располагаются на чердаке, а при
его отсутствии — под потолком верхних этажей.
По принятому решению расположения магистральных трубо-
трубопроводов составляется аксонометрическая схема подведения тру-
трубопроводов к отопительным приборам по помещениям.
Требуемая мощность отопительных приборов в помещениях и
количество циркулирующей через них горячей воды определяют-
определяются для каждого помещения.
С учетом архитектурно-строительных особенностей здания
выбирается схема прокладки подающих и обратных трубопрово-
трубопроводов. Выбор рациональной схемы распределения горячей воды по
отопительным приборам определяется необходимостью создания
колец циркуляции горячей воды с близкими по величине гидрав-
гидравлическими потерями.
Движение воды по трубопроводам происходит от сечения с
большим давлением воды к сечению с меньшим давлением воды.
Давление воды при движении ее по трубопроводам снижается из-
за сопротивления трению воды о стенки трубопроводов и потерь
в местных сопротивлениях, что для напорного участка системы
отопления вычисляется по формуле:
АН = (Х.^ + ^).^,Па. D.25)
Коэффициент сопротивления трению А, зависит от режима те-
течения, определяемого критерием Рейнольдса
Re = — D.26)
и
и относительной шероховатостью труб k/d. Для труб отопления
к = 0,2 мм, диаметры труб d и их длина / принимаются в м. Ско-
Скорость воды w, м/с, вычисляется в сечении трубопровода, кинема-
кинематическая вязкость воды и, м2/с, снижается с повышением темпе-
температуры проходящей по трубопроводу воды.
145

Для стальных трубопроводов в системах отопления можно при-
принять к = 0,02.
Сумма местных сопротивлений на расчетном участке сети си-
системы отопления 2? принимается по справочнику [44] для каж-
каждого элемента сети на расчетном участке (например, поворот тру-
трубопровода на 90" дает ? = 1).
pw-w*/2 — динамическое давление воды на расчетном участке.
Массовая плотность воды pw принимается по величине ее темпе-
температуры:
tm = 95 °С, pw = 962 кг/м3 ; tm = 70 °С, pw = 978 кг/м3; tm =
= 50 °С, pw = 988 кг/м3; tw = 4 'С, pw = 1000 кг/м3.
Скорость воды в трубах зависит от площади внутреннего сече-
сечения трубам2, и расхода воды Gw, кг/ч.
Площадь внутреннего сечения трубы с внутренним диаметром
d0, м, вычисляется по формуле:
= 3,14</2/4,м2.
D.27)
Скорость воды при расходе Gw, кг/ч, вычисляется по формуле:
-,м/с.
D.28)
Выбор диаметров труб в системе отопления проводится по сор-
сортаменту выпускаемых промышленностью труб и максимальной
скорости воды в трубах до 1,5 м/с. В табл. 4.4 приведены наибо-
наиболее применяемые в системах отопления трубы и рекомендуемые
предельные значения расхода по ним горячей воды.
Таблица 4.4
Сортамент труб для систем отопления и рекомендуемые
предельные значения расхода по ним горячей воды при ^ср = 70 'С
da, ММ
(Ун, ММ
'тр.*. м
бжпри
И*=1,5м/с
d., дюйм
Масса 1 м, кг
10
14
0,000079
414,4
3/в
0,592
15
18
0,000177
933
V,
0,789
20
25
0,000314
1658
%
1,13
25
32
0,00049
2591
1
1,48
32
38
0,0008
4245
1V4
2,19
40
45
0,00126
6633
1V2
2,62
50
57
0,00196
10 364
2
4
65
76
0,00332
17 516
2%
5,4
Часть трубопровода системы отопления, в пределах которого
диаметр трубопровода и расход горячей воды сохраняются посто-
постоянными, называют участком и ему на аксонометрической схеме
трубопроводов дается условное обозначение.
146

Гидравлическое сопротивление для каждого участка вычисля-
вычисляется по формуле D.25).
При изображении аксонометрической схемы системы отопле-
отопления, соединяя отдельные участки, создают кольца циркуляции.
Перепад давлений, под воздействием которого происходит дви-
движение воды по кольцу циркуляции, определяется гидравлически-
гидравлическими потерями и дополнительным гравитационным давлением, ко-
которое создается из-за изменения температуры проходящей по
кольцу воды. Гравитационное циркуляционное давление под воз-
воздействием изменения массовой плотности воды с понижением ее
температуры вычисляется по формуле:
Ua, D.29)
где ht — высота участка, на котором горячая вода от охлаждения
увеличивает массовую плотность от рт1 (начало участка) до рм1+1
по направлению циркуляции воды.
В двухтрубных системах отопления отопительные приборы при-
присоединяются к подающему и обратному стоякам параллельно друг
другу, как это показано на схеме рис. 4.5.
К каждому отопительному прибору горячая вода приходит и вы-
выходит с одинаковой температурой tmX и tml и массовой плотнос-
плотностью Рт1 и ртГ
Однако для каждого отопительного прибора по высоте верти-
вертикального стояка будет различная величина разности высот hx и Л2
(см. рис. 4.5) от середины отопительного прибора до середины
высоты водонагревателя.
Для отопительного прибора верхнего этажа здания естествен-
естественное гравитационное давление по формуле D.29) будет:
e.m=«fti(pHrt-P*ri)>na. D.30)
Для нижнего этажа оно будет:
АЯец2 = ^2(Рит2-Рит1),Па. D.31)
Для верхнего этажа величина hx больше и поэтому располагае-
располагаемое гравитационное давление Не ц1 будет больше. Наименьшее оно
будет для отопительных приборов первого этажа. Эти различия в
величинах создаваемых по высоте стояка естественных гравита-
гравитационных давлений должны учитываться при увязке гидравличес-
гидравлических сопротивлений в кольцах циркуляции в двухтрубных систе-
системах отопления.
147

В однотрубных системах отопления нагревательные приборы по
горячей воде соединены последовательно. Поэтому в каждый пос-
последующий отопительный прибор горячая вода поступает с более
низкой температурой и большей плотностью.
На схеме рис. 4.4 показаны два варианта присоединения ото-
отопительных приборов. На схеме а показан вариант последователь-
последовательного прохождения горячей воды через все отопительные прибо-
приборы на стояке. Между соседними по высоте отопительными при-
приборами на стояке естественное гравитационное давление будет:
ДЯе.ц1-2 = «*1-2<Р«-.пр2 " Р*г1>. Па. D.32)
Пониженная температура воды tm 2 и повышенная ее плот-
плотность pw 2 отвечают условиям поступления горячей воды после
теплоотдачи части теплоты в верхнем отопительном приборе и
соединительном трубопроводе между соседними по высоте hU2
отопительными приборами (см. схему на рис. 4.4, а). Общее гра-
гравитационное давление в стояке а будет определяться разностью
высот расположения отопительных приборов по высоте стояка h'n
и общим падением температуры горячей воды в свояке:
Д^-«МРшй-Рт1>.Па. D.33)
В однотрубной системе с замыкающими участками (рис. 4.4, б, в)
перепад гравитадионного давления между соседними по высоте
отопительными приборами определяется по температуре смеси
'игсм горячей воды, поступающей в нижестоящий отопительный
прибор:
• Риг1), Па. D.34)
Перепады температуры воды между отопительными прибора-
приборами зависят от доли отдачи теплоты qT т (отопительным прибором
на каждом этаже. Общая теплоотдача по высоте стояка равна
2r.qr.cT ПРИ расчетном перепаде температур (twl - tm^).
По значениям расчетной теплоотдачи на каждом этаже qTOT.
вычисляется доля каждого отопительного прибора по формуле:
¦P^-bsnJ- D-35)
iST.OT.CT
Сумма всех долей теплоотдачи по этажам qTmi равна единице.
Поэтому перепады для каждого отопительного прибора на этаже
148

будут отвечать доле теплоотдачи на этом этаже. Для отопитель-
отопительного прибора на / этаже температурный перепад составит:
Температура смеси горячей воды, поступающей в нижераспо-
нижерасположенные по стояку отопительные приборы, вычисляется по фор-
формуле:
'ит1 - ^.агСиП " 'ит2)> 'С, D.37)
где Е^тот — сумма долей теплоотдачи всех выше расположенных
по стояку отопительных приборов. Зная температуру смеси горя-
горячей воды, поступающей в отопительный прибор, можем вычис-
вычислить естественное гравитационное давление.
Пример 4.3. Исходные данные: В помещении верхнего этажа мно-
многоэтажного дома доля теплоотдачи отопительного прибора в стояке
однотрубной системы отопления составляет 0,15.
Требуется: Определить гравитационное давление между отопи-
отопительными приборами соседних этажей при разности высот их распо-
расположения А, = 3,3 м.
Решение: 1. По формуле D.37) вычисляем температуру смеси го-
горячей воды, поступающей в ниже расположенный отопительный
прибор:
'„.см = 95 - 0,15(95 - 70) = 91,25 "С.
2. Массовая плотность горячей воды при twcu = 91,25 "С состав-
составляет pWCM = 964 кг/м3.
3. По формуле D.34) вычислим гравитационное давление между
соседними по высоте стояка отопительными приборами:
ЛЯе ц1.2 = 9,8 • 3(964 - 962) = 58,8 Па.
Общее гравитационное давление по стояку системы отопления
будет расходоваться на частичное преодоление гидравлических
сопротивлений в стояке.
На рис. 4.25 представлены две схемы гидравлической увязки
параллельных колец циркуляции системы отопления.
В тупиковой схеме циркуляции (рис. 4.25, а) гидравлические
потери на трение и местные сопротивления вычисляются по фор-
формуле D.25). На схеме рис. 4.25 для упрощения отсутствуют ото-
отопительные приборы и запорные краны на вертикальных стояках
5. Используем схемы на рис. 4.25 для показа принципа увязки по-
потерь давления с учетом дополнительных гравитационных давле-
давлений водяного потока по кольцам циркуляции воды в системе
отопления.
149

Ss 'N
IV
г
v. 4ч I II III IV
II \ в г
Рис. 4.25. Схемы гидравлической увязки параллельных циркуляционных колец
системы отопления
а - тупиковая схема циркуляции; б - схема с попутным движением воды в пода-
подающем и обратном магистральных трубопроводах; / - водо-водяной пластинча-
пластинчатый теплообменник; 2 - подающий вертикальный магистральный трубопровод;
3 - воздухоотводчик; 4 - подающий горизонтальный магистральный трубопро-
трубопровод; 5 - вертикальные стояки подачи воды к отопительным приборам; б - обрат-
обратный магистральный трубопровод; 7 - расширительный герметичный бак; 8 - цир-
циркуляционный насос
Для тупиковой схемы по рис. 4.25, а наименьшее кольцо цир-
циркуляции включает участки сети 1-2-в-д-1, а наиболее протяжен-
протяженное кольцо включает участки сети 1-2-г-е-1. Если ггринять нали-
наличие теплоизоляции и пренебречь охлаждением воды по длине
подающего 4 и обратного 6 магистральных изолированных трубо-
трубопроводов, то при расчетной теплоотдаче по стоякам I—IV присое-
присоединенных к ним отопительных приборов, дополнительные грави-
гравитационные давлёния-в стояках, обусловленные охлаждением воды,
будут одинаковыми. Поэтому равенство гидравлических потерь в
кольцах циркуляции системы отопления определяется равенством
результатов расчетов по формуле D.25) для каждого кольца.
Для схемы с попутным движением воды по магистральным
трубопроводам (рис. 4.25, б) длины колец циркуляции 1-2-в-д-е-1
и 1-2-г-е-1 могут быть близкими по величинам длин труб. Это об-
облегчает увязку равенства гидравлических колец циркуляции в си-
системе отопления.
Если магистральные трубопроводы не изолированы, как это
делается при их прокладке под потолком верхнего этажа и в под-
подвальном помещении, то от остывания воды в магистральных тру-
трубопроводах возникает дополнительное гравитационное давление,
которое вычитается из общих гидравлических сопротивлений по
кольцам циркуляции, вычисленное по формуле D.25).
150

4.5. Методика гидравлического расчета однотрубных
систем отопления
На рис. 4.26 представлено кольцо циркуляции в однотрубной
системе отопления 10-этажного здания с верхней разводкой и про-
проточными вертикальными стояками. Для принятой схемы отопле-
отопления применим простые и дешевые конвекторы «Сантехпром»
малой глубины с ручным регулированием тепловой производи-
производительности, воздушным клапаном, конструктивная схема кото-
которого представлена на рис. 3.5, а технические характеристики — в
табл. 3.1.
В проточной однотрубной системе горячая вода последователь-
последовательно проходит постоянным расходом Gm по всем отопительным
приборам. Поэтому для этой схемы возможно только регулирова-
регулирование тепловой производительности по воздуху, без изменения об-
общего расхода горячей воды в стояке Gm, что достигается с помо-
помощью воздушных клапанов в конструкции конвектора по схеме
рис. 3.5.
На схеме рис. 4.26 из водонагревателя 1 в изолированный ма-
магистральный вертикальный трубопровод 2 поступает горячая вода
с tm\ = 95 "С, которая в техническом этаже по изолированным
горизонтальным магистральным трубопроводам 4и ^распреде-
^распределяется вправо по четырем стоякам I-IV и влево по четырем сто-
стоякам. Расчет циркуляции проводим по дальнему стояку IV. Для
выравнивания гидравлических сопротивлений по кольцам цирку-
циркуляции от стояков I и IV обратные магистральные трубопроводы
10 и 13 смонтированы для попутного движения воды с темпера-
температурой охладившейся воды tm2 = 55 "С к водонагревателю /. Бла-
Благодаря применению попутного движения в магистральном трубо-
трубопроводе 10 выравнивается длина трубопроводов циркуляции воды
в дальнем IV стояке в кольце циркуляции «з—г—д» и в ближнем
стояке 1 в кольце циркуляции «з—и—д».
Пример 4.4. Исходные условия: Задана схема однотрубной проточ-
проточной системы отопления с расположением трубопроводов и отопитель-
отопительных приборов по рис. 4.26.
Требуется: Провести гидравлический расчет системы отопления.
Решение: 1. По предварительным расчетам определена требуемая
тепловая мощность конвекторов малой глубины в удаленном стояке
IV и результаты расчетов представлены на схеме рис. 4.26. Суммар-
Суммарная отопительная мощность по стояку IV равна: Q „^ = 1200 +
+ ... +1800 = 15 200 Вт.
2. По расчетам в примере 4.2 по рациональной теплотехнической
эффективности пластинчатого водо-водяного теплообменника рас-
расчетный нагрев циркуляционной воды системы отопления в теплооб-
151

/41=6" /4П=6м /4ih=6m /4IV=8m
?
12
J_
еодак холодный 30 м
/2=38м
13
J
1200 Вт
Д И—6 Ю этаж 27 м
1300 Вт
1400
Ь l—g 9 этаж 24 м
1400 Вт
1500 Вт
1600 Вт
1600 Вт
1700 Вт
1700 Вт
1800 Вт
8 этаж 21 м
1 Н—g 7 этаж 18 м
< Н—^ 6 этаж 15 и
ЩЭ—-? 5 этаж 12 м
4 этаж 9 м
Д -\—6 3 этаж 6 м
I Ч—^5 2 этаж 3 м
1 этаж 0,0
Подвал - 2,4 м
/ ж /гт
1 79 7
\е\
// 13 10
Рис. 4.26. Кольцо циркуляции горячей воды в однотрубной системе отопления с
проточными вертикальными стояками и установкой в помещениях конвекторов
«Сантехпром» с воздушным регулированием тепловой производительности
1 - пластинчатый водонагреватель; 2 - изолированный вертикальный магист-
магистральный трубопровод (главный стояк); 3 - воздухоотводчик; 4 - подающий гори-
горизонтальный изолированный магистральный трубопровод; 5 - вертикальный сто-
стояк; б - конвектор; 7 - краны запорные; 8 - сливные краны из стояков; 9 - цирку-
циркуляционный насос; 10 - горизонтальный обратный магистральный трубопровод с
попутным движением воды; 11 - герметичный расширительный бак; 12- подаю-
подающий горизонтальный изолированный магистральный трубопровод к левой части
системы отопления (одинаковый с правой); 13 - горизонтальный обратный ма-
магистральный трубопровод от левой части системы отопления (одинаковый с пра-
правой)
152

меннике 1 обеспечивается при перепаде нагретой и обратной воды
Чг-'.п-'*й = 95-55 = 40-С.
3. Магистральные горизонтальные трубопроводы 4 и 12 изолиро-
изолированы и к стоякам подходит горячая вода twl — 95 °С. Из стояков в
магистральные обратные трубопроводы 10 и 13 будет поступать об-
обратная вода с температурой выше tm2 = 55 °С, так как обратные ма-
магистральные трубопроводы не изолированы.
Охлаждение воды в неизолированных трубопроводах зависит от
диаметра труб, их длины и разности температур (^ - /в). В справоч-
справочной литературе [44] даются удельные теплопотери дт , Вт/м, в зави-
зависимости от диаметра труб и перепада температур (/^ — /). Примем,
что охлаждение воды в магистральных трубопроводах ГО составило
ч» -6 °с-
4. Вычисляем температуру воды на выходе из вертикального сто-
стояка системы отопления:
5. Расход воды через стояк вычисляется по формуле:
Q
Qr.OT.CT3.0
5.1. Для стояка Огт„ = 15 200 Вт по формуле D.38) получим:
15 200-3,6
4,2 (95-61)
= 383 кг/ч.
По рекомендациям к применению конвекторов «Сантехпром»
подводки имеют диаметр труб 20 мм. Поэтому и стояк принимаем
диаметром 20 мм с площадью сечения /^ w = 0,000314 м2.
5.2. По формуле D.28) вычисляем скорость воды в трубе стояка
при twcp = 70 °С и Рж = 978 кг/м3:
978 -3600 0,000314
0,35 м/с.
5.3. По схеме на рис. 4.26 определяем длину труб в стояке IV рав-
равной 36 м.
По преобразованной формуле D.25) определяем гидравлическое
сопротивление от трения воды в трубопроводе стояка:
/ « , чй Q78 ¦>
d 2 0,02 2
5.4. В вертикальном стояке IV на входе горячей воды в стояк при
twl = 95 °С и р^., = 962 кг/м3, а на выходе из стояка tm2cT = 61 °С и
. = 982 кг/м3.
153

Естественное гравитационное давление вычисляем по формуле
D.29):
ДЯстец = 9,8 • 30 • (982 - 962) = 5880 Па.
5.5. В конвектор горячая вода из стояка поступает и выходит при
двух поворотах трубопроводов на 90°. Эти местные сопротивления у
конвектора оцениваются S^ =1+1 = 2. Потери давления на местное
сопротивление у одного конвектора:
5.6. Горячая вода в вертикальном стояке последовательно подхо-
подходит и отходит от десяти конвекторов и сумма этих местных сопро-
сопротивлений на входе и выходе составит:
ХД#М с = Лм с т = 1174 • 10 = 11 740 Па.
5.7. На входе и выходе горячей воды в стояк IV установлены за-
запорные шаровые краны в открытом положении с Е, = 0,6. Вычислим
потери давления воды при прохождении через открытый шаровой
кран:
- на входе в стояк IV горячей воды /„_, = 95 °С, ?>„_, = 962 кг/м3,
w= 0,35 м/с.
ДЯМСВХ = 9,8• 0,6• — • @,35J = 346 Па;
- на выходе из-стояка IV при /w2ct = 61 *С и pw2cr = 982 кг/м3,
w = 0,35 м/с
989
ДЯМХВЫХ = 9,8• 0,6. — • @,35J = 354 Па.
Итого: 700 Па.
5.8. Потери давления при прохождении горячей воды через ото-
отопительные приборы зависят от выбранного конструктивного реше-
решения конвектора «Сантехпром». Согласно рекомендациям по подбору
конвекторов малой модели требуемая табличная номинальная пас-
паспортная производительность конвектора QHy (см. табл. 3.1), вычис-
вычисляется по формуле:
бн'у = -д, feVo V-07'BT' D9)
70 J 1^360 j
где Gj от — требуемая по теплотехническому расчету теплового режи-
режима помещения тепловая производительность отопительных приборов,
Вт; GM — расчетный расход горячей воды через конвектор, кг/ч.
154

Средняя разность температур при нагреве воздуха в конвекторе
вычисляется по формуле:
'w.cp.n = 2 в> ' К*-*")
где ^итвх и 'м-вых ~ температуры горячей воды на входе и выходе из
конвектора, °С.
Обозначим отношения средних температур в отопительных при-
приборах к расчетной величине 70 °С в виде показателя:
Отношение реального расхода через отопительный прибор Gw, кг/ч
к расчетному 360 кг/ч в виде показателя:
Vc=Gw/360. D.42)
В помещении к отопительному прибору подходят трубы, окрашен-
окрашенные масляной краской. В справочнике проектировщика [44] дается
удельный тепловой поток на 1 м трубы q , Вт/м, в зависимости от
диаметра и среднего перепада температур twcpn.
Поступающая в помещение теплота от труб длиной 1 м составля-
составляет: Q = q • 1, Вт.
Перепад температур в отопительном приборе вычисляется по
формуле:
Gwrcwr
В табл. 3.1 номинальный тепловой поток конвектора QHy при
стандартных условиях дается в кВт. Для проведения перерасчета дей-
действительной потребности помещения в теплоте на паспортную про-
производительность используем формулу:
Для упрощения расчетов на рис. 4.27 в логарифмической сетке
координат построены графические зависимости степенных величин
показателей у) и Wg °т их числовых величин, вычисленных по
выражениям D.41) и D.42).
5.8.1. Открытые трубы и конвектор на 10-м этаже должны обес-
обеспечить 0ттпр= 1200 Вт. По формуле 4.43 вычисляем перепад тем-
температур горячей воды в этом отопительном приборе:
1200-3,6
155

цДЗ.
3,0
2,5
2,0
1,8
1,6
1,4
1,2
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
-
—
— — ""
\
у
f
L-
j
/
у
—
/
f
I—
/
/
/
/
\
у
/
/
m
/
-
0,15 а16 0,18 0,2
0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 1,0 1,1 1,2131.4 1,5
Рис. 4.27. Построение в логарифмических координатах степенной зависимости
отношения действительных средних температур в отопительном приборе Atwcpty
к расчетному перепаду в 70 "С, что отвечает степенному показателю у^ , и от-
отношение действительных расходов горячей воды через отопительный прибор
G , кг/ч, по отношению к паспортному расходу 360 кг/ч, что отвечает степенно-
му показателю
0Й7
- - графическая зависимость yt
- графическая зависимость
0,07
По формуле D.40) находим:
95 + 92,3
'w.cp.n
-20 = 73,7 "С.
В помещении проходят открытые трубопроводы стояка при сред-
средней температуре 73,7 "С. При диаметре открытых труб 20 мм, окра-
окрашенных масляной краской, теплоотдача 1 м трубы равна 78,5 Вт/м.
На 10-м этаже теплоотдача труб составит (^ = 78,5 • 2,5 = 196 Вт.
По формуле D.41) вычисляем температурный показатель: у,10 =
= 73,7/70 = 1,053. По графику на рис. 4.27 находим численное зна-
значение этого показателя в степенной форме A.053I'3 = 1,18. Выходя-
156

щая горячая вода twjaa = 92,3 °С из конвектора на 10-м этаже будет
входящей в отопительный прибор на 9-м этаже. Поэтому показатель
у, будет переменным по этажам. По формуле D.42) вычисляем по-
показатель отношения расходов воды уа = 383/360 = 1,063. Из графи-
графика на рис. 4.27 находим численное значение м/д01 = 1,02. Расход го-
горячей воды в проходной системе отопления одинаков по этажам и
численное значение показателя 1,02 одинаково по стояку. По фор-
формуле D.44) определяем требуемую номинальную производительность
конвектора:
1200-196
ну = 1,18-1,02 =
По табл. 3.1 выбираем конвектор КСК20-0,918к, определим по-
потери давления в нем:
— сопротивление трению составит (две трубы длиной / = 0,744 х
х 2 = 1,488 м),
— местное сопротивление в калаче (? = 3)
ДЯМС = gZZ,^w2 =9,8-3—• @,35J = 1743 Па.
Итого: Д#конв 10 = 89 + 1743 = 1832 Па.
Аналогичным способом проведем расчеты и подбор оборудования
стояка IV для этажей с 9-го по 1-й включительно. Результаты гидрав-
гидравлического расчета представлены в табл. 4.5.
5.8.2. Вычисляем общее гидравлическое сопротивление при по-
последовательном прохождении горячей воды через 10 конвекторов на
стояке IV:
ЪНтн, ш = 1832 + 1848 + 1875 + 1869 + 1893 + 1922 + 1938 +
+ 3789 + 3807 + 3842 = 24 615 Па.
6. Принимаем, что по стоякам I, II и III проходит одинаковый рас-
расход горячей воды, так как требуемые тепловые мощности конвекто-
конвекторов в помещениях на этажах одинаковы со схемой на рис. 4.26. Оп-
Определим расход горячей воды по четырем участкам изолированного
магистрального трубопровода 4:
участок I4 jy и Gm = 383 кг/ч; участок 14 ш и Gm . 2 =766 кг/ч;
участок 14 п и Ьт ¦ 3 =1149 кг/ч; участок I4 j и Gm • 4 =1532 кг/ч.
6.1 По рекомендациям табл. 4.4 принимаем диаметры трубопро-
трубопроводов по участкам магистрального трубопровода 4 и скорости воды
на отдельных участках при twX =95 °С и pwl = 962 кг/м3:
участок IV do = 20 мм, w = 383/962 • 3600 • 0,000314 = 0,35 м/с;
участок III do = 20 мм, w = 766/962 • 3600 • 0,000314 = 0,75 м/с;
157

ел
00
Таблица 4.5
Результаты гидравлического расчета стояка IV однотрубной системы отопления по этажам
(по схеме на рис. 4.26)
№
этажа
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
Wt.ot.ct
Ог.от.пр»
Вт
1200
1300
1400
1400
1500
1600
1600
1700
1700
1800
15 200
95
92,3
89.4
86,3
83,2
79,8
76,2
72,7
68,9
65,1
М»т. "С
2,7
2.9
3,1
3,1
3,4
3,6
3,6
3,8
3,8
4
•с
92,3
89,4
86,3
83,2
79,8
76,2
72,7
68,9
65,1
61,1
°С
73,7
70,8
67,8
64,8
61,5
58
54,4
50,8
47
43,1
1,053
1.012
0,97
0,93
0,88
0,83
0.78
0.73
0,67
0,62
1.3
Vt
1,18
1,01
0,96
0,91
0,87
0,79
0,75
0,68
0.6
0,54
Оф,Вт
196
179
169
158
150
140
126
" 139
108
149
О», Вт
834
1057
1257
1338
1521
1812
1057
2251
2601
2997
Тип
конвек-
конвектора
КСК20-
0.918к
KCK 20-
1,045к
KCK 20-
1,311k
KCK 20-
1.311k
KCK 20 -
1.573к
KCK 20-
1.835k
KCK 20-
1,96k
KCK 20-
2,206k
KCK 20-
2,696k
KCK 20-
2,941k
Па
89
101
123
122
146
170
182
270
281
305
Па
1743
1747
1752
1747
1747
1752
1756
3519
3523
3537
Па
1832
1848
1875
1869
1893
1922
1938
3789
3807
3842
24 615

участок II dn = 20 мм, w = 1149/962 • 3600 • 0,000314 = 1,06 м/с.
участок I d0 = 25 мм, w = 1532/962 • 3600 • 0,00049 = 0,9 м/с.
6.2 По вертикальному магистральному трубопроводу 4 гидравли-
гидравлические потери по участкам составят:
Участок I. w = 0,9 м/с, d0 = 25 мм, / = 6 м, сопротивление на тре-
трение составит:
—-@,9J=1870Па;
О.02 ~ —
на местное сопротивление (проход через тройник с ответвлением
горячей воды в стояк I) 4 = 1
ДЯМС = 9,8 ¦ 1 • — • @,9J = 3820 Па.
Участок И. w = 1,06 м/с, d0 - 20 мм, /=6м, сопротивление на
трение:
ДЯ^, = 0,02• ^ • Щ- ¦ A.06J = 3243 Па;
на местное сопротивление:
ЛЯм.сИ = 9,8 • 1 • — • A,ОбJ = 5297 Па.
Участок III. w = 0,7 м/с, d0 = 20 мм, / = 6 м, сопротивление на
трение:
АЯгоШ=0,02— •— @,7J=1414Па;
^ 0,02 2
на местное сопротивление:
ДЯМ сШ = 9,8 ¦ 1 • — • @,7J = 2310 Па.
Участок IV. w = 0,35 м/с, d0 = 20 мм, / = 8 м, сопротивление на
трение:
=0,02~^.@,35J =471 Па;
на местное сопротивление:
хГ/ = 9,8 • 1 • — • @,35J = 577 Па.
159

6.3. Общее гидравлическое сопротивление прохождению горячей
воды в вертикальном магистральном трубопроводе 4 по трем участ-
участкам «з—г» составит:
2Я3.Г= C243 +5292) + A414+2310) + D71+577) = 13 312 Па.
7. Вычисляем гидравлическое сопротивление прохождению горя-
горячей воды по дальнему кольцу циркуляции «з—г—д» через стояк IV.
Общее гидравлическое сопротивление дальнего кольца циркуляции
состоит из следующих частей: горизонтальный магистральный тру-
трубопровод — BД,_Г = 13 312 Па (п. 6.3); сопротивления трению в
стояке Г/ — ДЛ,рСТ = 2157 Па (п. 5.3); суммы местных сопротивлений
на входе и выходе горячей воды из конвекторов — ?#м с = 11 740 Па
(п. 5.6); местных сопротивлений в двух запорных кранах —
Д#м = 346 + 354 = 700 Па (п. 5.7); гидравлического сопротивле-
сопротивления конвекторов - 1Д#К0Н = 24 615 Па (п. 5.8.2).
На гидравлическое сопротивление в кольце циркуляции затрачи-
затрачивается естественное давление, которое для стояка IV равно Д#сте ц =
= 5880 Па (п. 5.4). Циркуляционное давление от работы насоса для
кольца «з—г—д» составит:
дяе.ц. з-г-д = 13 312 + 2157 + 11 740 + 700 + 24 615 - 5880 = 46 644 Па.
8. Проводим расчет гидравлического сопротивления ближнего
кольца циркуляции I. В стояке I гидравлические сопротивления оди-
одинаковы со стояком IV. Различия в гидравлических сопротивлениях
могут быть на участке для IV стояка «з—г», где Д Язг = 13 312 Па и для
стояка I на участке «и—д». Вычислим гидравлическое сопротивление
для участка «и—д», где проходит вода tm2o6 = 61 °С при р^об =
= 982кг/м3. .
8.1. Участок I-II. /= 6 м, d0 = 20 мм, w = 0,35 м/с, сопротивление
на трение:
Д#то1 „ = 0,02 • — • — • @,35J = 311 Па;
тр1"п 0,02 2
на местные сопротивления при \ — Т.
982
АЯм.с1-Н = 9,8 ¦ 2 • — • @,35J = 1179 Па.
8.2. Участок П-Ш. / = 6 м, d0 = 20 мм, w = 0,7 м/с, сопротивле-
сопротивление на трение:
Д#трИ-Ш = 0,02 • — • — • @,7J = 1444 Па;
на местные сопротивления при ? = 2:
982
Д#м.сП-ш=9,8-2-^-@,7J=4716Па.
160

8.3. Участок III-IV. / = 8 м, d0 = 25 мм, w = 1149/982 • 3600 х
х 0,00049 = 0,66 м/с, сопротивление на трение:
о ПОЛ
Л#трШ-1У =0,02.^_.^?.@,66J = 1720 Па;
на местные сопротивления при ? = 2:
A#M.ciii-iv = 9,8 • 2 ~ @,66J = 4192 Па.
8.4. Общее гидравлическое сопротивление на участке «и—д»
2Д#И_Д = 13 602 Па, что близко к Д#3_г = 13 312 Па. Следовательно,
ближние и дальние кольца циркуляции воды имеют примерно оди-
одинаковые гидравлические сопротивление ~ 46 644 Па.
9. Через вертикальный изолированный магистральный трубопро-
трубопровод 2 проходит горячая вода AGW = 1532 + 1532 = 3064 кг/ч. По табл.
4.4 принимаем d0 = 40 мм, f-w = 0,00126 м2, / = 33 м.
9.1. Вычисляем скорость воды в вертикальном магистральном тру-
трубопроводе 2:
w = 3064 / 962 • 3600 • 0,00126 = 0,1 м/с
9.2. Сопротивление трению на участке «б»:
ДЯ^б =0,02-^.^. @,7J =3900 Па;
на местные сопротивления при 5 = 1,5:
Л#м.сб = 9,81,5~@,7J =3665 Па.
Итого: 7365 Па.
9.3. Участок «в-з». / = 6 м, do = 25 мм,/= 0,00049 м2, w = 1532/
962 • 3600 • 0,00049 = 0,9 м/с
сопротивление трению:
^.з.3 =0,02.^-^-@,9J = 1876 Па;
на местные сопротивления при ? = 1:
Д#м.с.в-з =9,8-1-— @,9J=3818Па.
Итого: 5694 Па.
10. Гидравлическое сопротивление на стороне всасывания насоса.
10.1. Участок «д-е». /= 14 м, do = 25 мм,/= 0,00049 м2, w= 1532/
982 • 3600 ¦ 0,00049 = 0,88 м/с,
161

сопротивление на трение:
=0,02.^.^.@,88J=4280па;
на местные сопротивления при ? = 1:
= 9,8 1-— @,88J=3726Па.
10.2. Участок «е-ж». / = 12 м, d = 40 мм, /= 0,00126 м2, w =
= 3064/982 ¦ 3600 • 0,00126 = 0,69 м/с,
сопротивление на трение:
12 Q89
Д#_ е ж = 0,02• -^-• — • @,69J = 1400 Па;
тре ж 0,025 2
на местные сопротивления при % - 2,7:
982
Д#м.с.е-ж = 9,8• 2,7 • — • @,69J = 6185 Па.
11. Гидравлическое сопротивление пластинчатого водо-водяного
теплообменника 1 (см. рис. 4.26) составляет 22 000 Па.
12. Общее гидравлическое сопротивление циркуляции воды в си-
системе отопления по схеме на рис. 4.26: участок 1 — 22 000 Па; участок
«б» - 7365 Па; участок «в-з» - 5694 Па; участок «з-г-д» 46 644 Па;
участок «д-е» — 8006 Па; участок «е-ж» - 7585 Па.
Итого: 97 294 Па или-97,3 кПа или 9,73 м вод. ст.
13. По каталогу фирмы «Грундфосс» выбираем бессальниковый
насос серии 200 типа UPS 40-180F с установочной мощностью
^насу ~ 0>8 к^т- На первой скорости вращения получим Н= 10,6 м
вод.'ст., Qw = 3,1 м3/ч, NH = 0,29 кВт.
4.6. Определение гидравлического сопротивления
в квартирной системе отопления с автономным
источником теплоснабжения (например,
настенный газовый котел)
Пример 4.5. Исходные условия: На рис. 4.28 представлена аксоно-
аксонометрическая схема системы отопления в трехкомнатной квартире с
настенным газовым котлом 1, в который встроен циркуляционный
насос 2. Подающие 4 и обратные 7 трубопроводы — металлопласти-
ковые диаметром 15 мм. При строительстве первоначально на осно-
основе пола укладываются трубопроводы 4 и 7, от которых делаются вер-
вертикальные отводы для присоединения к конвекторам 5 и к котлу 1.
На схеме показана требуемая покомнатная мощность отопитель-
отопительных конвекторов 5. В квартире три жилые комнаты площадью 60 м2
с тепловой потребностью: 1800 + 1500 + 1500 = 4800 Вт. В кухне пло-
площадью 14 м2 конвектор имеет мощность 900 Вт. Всего расчетная по-
162

Рис. 4.28. Аксонометрическая схема квартирной системы отопления с автоном-
автономным источником теплоснабжения
1 - газовый котел; 2- циркуляционный насос; 3 - теплообменник нагрева воды в
котле для системы отопления; 4,7- подающие и обратные металлополимерные
трубопроводы; 5- конвектор; б- угловой терморегулятор RTD-N-15, встроенный
в конвектор
требность теплоты на систему отопления Qm = 5700 Вт. На горячее
водоснабжение расчетный расход примем 40 кВтч /сут теплоты. В
квартире применен газовый котел с автоматическим переключени-
переключением мощности на горячее водоснабжение.
Требуется: Определить гидравлические потери в схеме циркуля-
циркуляции воды в системе отопления.
Решение: 1. Из котла к отопительным конвекторам поступает го-
горячая вода с tmi = 80 °С и р^., = 972 кг/м3 и возвращается на нагрев
'ит2 = 60 °С при pw2 = 983 кг/м3. Вычисляем расход циркулирующей
воды в расчетном режиме работы системы отопления:
G = 5700 • 3,6 / (80 - 60) • 4,2 = 244 кг/ч.
¦'тр
2. Вычисляем скорость воды на начальном участке циркуляции
«а-б» по трубам длиной / = 1 м, d' = 15 мм, f - 0,000177 м2; w ;
= 244/972 • 3600 • 0,00017 = 0,4 м/с;
сопротивление на трение:
1 1 Л
163

на местные сопротивления при % = 2,7:
Д#м.с.а-б = 9,8• 2,7• — • @,4J = 1905 Па.
Итого: 104 + 1905 = 2009 Па.
3. В тройнике «б» горячая вода после котла разделяется на два
потока:
участок «б-в» G> = 3000 • 3,6 / (80 - 60) • 4,2 = 129 кг/ч;
участок «б-д» б? = 2700 • 3,6 / 20 • 4,2 = 116 кг/ч.
4. Вычисляем гидравлическое сопротивление на участке «б—в»
длиной 10 м, скорость воды в трубе w = 129/972 • 3600 • 0,000177 =
= 0,21 м/с, сопротивление на трение:
^.@,21J =286 Па;
на местные сопротивления при % = 2,7:
972 1
Д#м.с.б-в = 9,8 • 2,7 ~ @.21J = 525 Па.
Итого: 286 + 525 = 811 Па.
5. От участка «б—в», в точке «в» происходит ответвление к кон-
конвектору К\ горячей воды
" J500 • 3'6 / 20 • 4-2 = 64'5 ет/4-
6. Проводим расчет гидравлического сопротивления дальнего
кольца циркуляции воды «в—г—К2—г'—в'». Через это кольцо цирку-
циркуляции проходит расход горячей воды
gw2 = 1500 / 20 • 4,2 = 64,5 кг/ч.
6.1. На участке подающих и обратных трубопроводов «в-г» и «г'—
в'» при / = 4 • 2 = 8 м, скорость воды составит w = 64,5/972 • 3600 х
х 0,000177 = 0,1 м/с.
6.2. Вычисляем среднюю температуру теплоотдачи в конвекторе:
Вычисляем показатели: у, = 50/70 = 0,71, по графику на рис. 4.27
находим у}'3 = 0,66, v|/c = 64,5 / 360 = 0,179, по графику на рис. 4.27
находим Vc'07 = 0,82.
Вычисляем номинальную тепловую производительность конвек-
конвектора «Сантехпром Авто»: QHn = 1500 / 0,66 • 0,82 = 2772 Вт.
6.3. По табл. 3.3 определяем, что подходит конвектор средней глу-
глубины «Сантехром Авто С» типа КСК 20-2.696К», для которого по
табл. 4.2 в рекомендациях Сантехпрома при полностью открытом
164

клапане, когда настроечное кольцо автоматического термостата RTD-
N-15 стоит в положении «N» (см. график на рис. 4.18), гидравличес-
гидравлическое сопротивление конвектора «Сантехпром Авто С» типа КСК
20-2.696К составляет 68 600 Па. В номинальном режиме расход го-
горячей воды через конвектор составляет gwtvac — 360 кг/ч.
В рассматриваемой двухтрубной системе отопления расчетный
расход горячей воды g^pac = *>4,5 кг/ч.
Как известно, гидравлическое сопротивление снижается в квад-
квадратичной зависимости от снижения скорости жидкости в трубках.
Гидравлическое сопротивление при сниженном расходе воды через
конвектор при открытом автоматическом клапане находится по фор-
формуле:
Д#кон.рас. = ^, Па. D.45)
По формуле D.45) для рассматриваемого режима работы конвек-
конвектора «Сантехпром Авто С» получим: Н= 60 • 100 • 64,5/360 = 10 770 Па.
6.4. На двух присоединительных к конвектору подающему и об-
обратному трубопроводах do = 15 мм имеется по два поворота и общее
местное сопротивление ^ — 6.
Вычисляем сопротивление трению при / = 0,8 м:
°'8 ^.@ДJ=5,2Па.
*"*"" 0,015 2
Местные сопротивления:
972 i
ДЯМ с = 9,8 • 6 • — ¦ (ОДJ = 286 Па.
Итого: 291 Па.
6.5. Гидравлическое сопротивление на участке «в—г—К2—г*—в'» со-
составит:
#.„-г-к2-г-в, = 52 + 291 + 10 770 = 11 113 Па.
7. Гидравлическое сопротивление на участке «в-К1-в'» должно
быть равно 11113 Па. Участок подающих и обратных трубопроводов
имеет одинаковое гидравлическое сопротивление 291 Па (см. п. 6.4
расчета).
В конвекторе КСК-20-2,696 и регулировочном устройстве клапа-
клапана RTD-N-15 дополнительное наладочное сопротивление должно
быть:
ДЯ^ = 11 113 - 10 770 - 291 = 52 Па.
Из графика на рис. 4.18 следует, что такая малая разница в дав-
давлениях между конвекторами К1 и К2 не требует наладочной регули-
регулировки.
165

8. Общее гидравлическое сопротивление в кольце циркуляции «а-
б—г—К2—г1—з'—и» составит:
Д#1гап = 2009 + 2009 + 811 + 811 + 11 113 = 16 753 Па.
цир
Правое кольцо циркуляции к конвекторам К4 и КЗ по гидравли-
гидравлическим сопротивлениям принимаем одинаковым.
9. Циркуляционный насос, встроенный в газовый котел, допол-
дополнительно преодолевает гидравлическое сопротивление водонагрева-
ющего теплообменника величиной 22 кПа.
10. Общий напор циркуляционного насоса Ннас = 2,2 + 1,7 =
= 3,9 м вод. ст. при подаче по воде системы отопления Gw = 0,3 м3/ч.
По каталогу фирмы «Грундфосс» подходит циркуляционный бессаль-
бессальниковый насос серии 100 типа UPS 25-40 с электродвигателем мощ-
мощностью NH = 0,06 кВт.
4.7. Особенности циркуляции в современной
квартирной системе отопления
с энергосберегающей технологией
функционирования
Как показано в главах 2 и 3, применение установок утилиза-
утилизации теплоты вытяжного воздуха на нагрев санитарией нормы при-
приточного наружного воздуха позволяет на 50% сократить требуемую
тепловую мощность систем отопления.
До последнего времени не было найдено экономичного и про-
простого по исполнению решения водяной системы отопления совме-
совместно с приточно«-вытяжными утилизационными агрегатами для
жилых зданий.
Фирма «Обитель» разработала и производит комплект обору-
оборудования для создания современных квартирных систем отопления
с работой по энергосберегающей технологии.
На рис. 4.29 представлена принципиальная схема сочетания
работы приточно-утилизационного агрегата типа ПУА 60/100 с
отопительным прибором, в качестве которого используется довод-
доводчик эжекционный ДЭ 1.6.60/100.
На плиту железобетонного перекрытия пола 1 уложены две
пары 3 и 4 металлопластиковых труб диаметром 15 мм. Две тру-
трубы 3 предназначены для насосной циркуляции горячей воды в си-
системе отопления квартиры, подаваемой от местного или централь-
центрального источника теплоснабжения. Две трубы 4 предназначены для
насосной циркуляции промежуточного теплоносителя — антифри-
антифриза между теплоизвлекающим теплообменником, смонтированны
в центральном вытяжном агрегате. Вытяжной агрегат конструк-
конструктивно рационально выполнять для обслуживания блока квартир,
располагающихся по высоте жилого дома.
166

12
TF-f"? ТЕ——
,««««m<f«,«f<,m«««««,r,««,ruuwf
Рис. 4.29. Схема установки под окном приточно-утилизационного агрегата ПУА 60/100 и доводчика эжекционного ДЭ 1.6.60/100
в квартирной системе отопления
1 - железобетонная плита пола; 2 - заливка пола; 3 - трубопроводы диаметром 15 мм для циркуляции горячей воды; 4 -
трубопроводы диаметром 15 мм для циркуляции антифриза; 5 - приточно-утилизационный агрегат ПУА 60/100; 6 - патрубок
диаметром 100 мм для забора наружного воздуха через отверстие в стене 1т = 60/100 м3/ч; 7 - фильтр; 8 - теплообменник
утилизации теплоты вытяжного воздуха; 9 - пиковый электрический нагреватель мощностью 0,5 кВт; 10 - канальный вентиля-
вентилятор производительностью на первой скорости 100 м3/ч, на второй - 60 мэ/ч; 11 - гибкий патрубок диаметром 100 мм с наруж-
наружной теплозвукоизоляцией; 12 - терморегулятор RTD-N-15 на трубопроводе подачи горячей воды в теплообменник ДЭ; /3 -
камера первичного воздуха ДЭ; 14 - теплообменник ДЭ; 15 - камера смешения ДЭ; 16 - приточная решетка

Теплоизвлекающий теплообменник в вытяжном агрегате име-
имеет подающий и обратный магистральные трубопроводы, от кото-
которого по этажам в квартиры отходят горизонтальные трубопрово-
трубопроводы 4 для соединения с теплоотдающими теплообменниками 8 в
приточном агрегате ПУА 60/100. Парные трубы 3 и 4 располага-
располагаются в заливке пола 2. Из заливки 2 у подоконной ниши, где ус-
устанавливается отопительный прибор, выступают четыре патрубка.
К двум патрубкам от трубопроводов 4 присоединяется теплообмен-
теплообменник 8, а к двум патрубкам от трубопроводов 3 присоединяется
теплообменник 14 доводчика эжекционного ДЭ 1.6.60/100. Через
наружную стену в подоконной нише сверлится отверстие диамет-
диаметром 120 мм, в которое с изоляцией вставляется патрубок б диамет-
диаметром 100 мм для забора санитарной нормы наружного воздуха 1т.
От работы канального вентилятора 10 наружный воздух 1т посту-
поступает через патрубок 6 в приточно-утилизационный агрегат 5. При
второй скорости вращения электродвигателя вентилятора 70 про-
производительность приточного агрегата 5 по наружному воздуху со-
составляет 60 м3/ч, что достаточно для обслуживания жилой комна*-
ты площадью 20 м2.
В теплый период года для ночного естественного охлаждения
помещения рационально переходить на первую скорость враще-
вращения рабочего колеса вентилятора, что увеличивает производитель-
производительность приточного агрегата от 5 до 100 м3/ч. Цифры 60/100 в ти-
типоразмере агрегата 5 соответствуют двум возможным производи-
тельностям по воздуху в 60 или 100 м3/ч.
Теплообменник 8 в приточном агрегате 5 через две трубы 4
связан с подающим и обратным магистральными трубопровода-
трубопроводами системы насосной циркуляции через теплоизвлекающий теп-
теплообменник, который установлен в вентиляторном вытяжном аг-
агрегате, соединенном с вытяжными воздуховодами из блока ком-
комнат по высоте здания. Из кухонь, санузлов и ванных комнат
поступает вытяжной воздух с температурой от 24 до 26 "С и вы-
высокой влажностью. Отепленный в теплоотдающем теплообменни-
теплообменнике вытяжного агрегата до температуры ta^l = +6 °С антифриз по-
подается насосом по вертикальному магистральному трубопроводу,
к которому на каждом этаже присоединены горизонтальные тру-
трубопроводы 4. Они могут располагаться в полу по лучевой схеме,
как это показано на схеме рис. 4.6. Возможно периметральное рас-
расположение трубопроводов 4, как это показано на схеме рис. 4.29.
Определяющим является место расположения вертикальных ма-
магистральных трубопроводов.
Трубопроводы 4 выступают патрубками из заливки пола 2 и
присоединяются к теплообменнику 8, где антифриз охлаждается
168

при tm = —26 °С до /аф2 = —4 "С. Энергетическая эффективность
расчетного нагрева приточного наружного воздуха в холодный
период в Москве составляет:
'п.н.у = °>4 [25 " (-26)] - 26 = -5,6 вС.
В вентиляторе 10 приточный воздух повышает температуру от
перехода энергии электродвигателя вентилятора в теплоту, на
л, #ВН3,6 _ 100-3,6
48С
Если температура tn н у < -4 °С, то до положительной темпера-
температуры догрев воздуха осуществляется в пиковом электронагревателе
9. Без нагрева в электронагревателе 9 в воздуховод 11 поступает
приточный воздух с температурой /п = /п + At = —5,6 + 4,8 =
= -0,6 "С.
По трубкам теплообменника 14 проходит горячая вода и эжек-
тируемый воздух 1Ю нагревается до температуры, при которой в
смесительной камере 75 образуется температура смеси приточно-
приточного воздуха /п. Величина температуры tn должна компенсировать
потребности помещения в отопительной нагрузке.
Как было показано в главе 2, отопительная нагрузка в поме-
помещении определяется как сумма трансмиссионных теплопотерь
@г.пот и Расх°Да теплоты на нагрев санитарной нормы приточного
воздуха О,.пн. Принимаем условие, что отапливаемая квартира
одинакова со схемой на рис. 4.28. Требуемая тепловая производи-
производительность конвектора 0,.от = 1500 Вт. На нагрев санитарной нор-
нормы воздуха / = 60 м3/ч требуется теплоты 0тт — 60 • 1,34 ¦ 1 х
х B0 + 26) / 3,6 = 1027 Вт. Следовательно, на трансмиссионные
теплопотери расходуется в традиционном расчетном режиме ра-
работы системы отопления:
О™, = Q.OT " 0,п„ - 1500 - 1027 = 473 Вт.
В энергосберегающем режиме работы системы отопления по
схеме на рис. 4.29 в приточном агрегате 5 приточный наружный
воздух получает теплоту:
Gr.n.H.y = 60 • 1,25 • 1 • (-0,6 + 26) / 3,6 = 529 Вт.
В теплообменнике 14 ДЭ на догрев приточного наружного воз-
воздуха потребуется теплоты:
= 60 • 1,23 • 1 • B0 + 0,6) / 3,6 = 422 Вт.
169

Общая нагрузка на теплообменник 14в ДЭ, выполняющем роль
отопительного прибора, потребуется тепловая производитель-
производительность:
От**. = 473 + 422 = 895 ВТ-
Через теплообменник .74эжектируется следующее количество
внутреннего воздуха /вэ = /пн кэ = 60 • 2,8 = 168 м3/ч.
В теплообменнике ДЭ нагрев эжектируемого воздуха составит:
895-3,6 _лсъ°п
J
1 10 1 'J
Р 1Д8-1
Температура воздуха после теплообменника 14 будет: t =
= у + AtB3 = 20 + 16,3 = 36,3 °С.
В смесительной камере 15 температура приточного воздуха
будет:
, ^ Wn.HPh.H + ^эУв.эА.э. = -0,6-601,26+36,3-168-1,18 = 5 „ ,с
Aп.н+1в.э.)Рп F0+168I,21
В помещение через приточную решетку id будет поступать воз-
воздух с температурой tn = +25,9 "С. По отношению к внутреннему
воздуху положительный перепад температур при подаче в зону
обитания по условиям теплового комфорта допускается до AL =
= 'п-'в=Ю°С.
Применение энергосберегающей технологии позволило сокра-
сократить потребность в теплоте для квартиры до количества: О* -
= 895 • 3 + 900 = 3585 Вт.
Установочная мощность квартирного газового котла может
быть сокращена по сравнению со схемой на рис. 4.28 на E400 —
-3585)/3585-100 = 50,6%.
Контрольные вопросы
1. Чем определяется естественное (гравитационное) давление
при циркуляции воды в системе отопления?
2. Как подразделяются системы отопления по месту располо-
расположения горизонтальных теплораздающих трубопроводов?
3. Как подразделяются системы отопления по виду монтажа
труб?
4. Как зависит коэффициент теплопередачи Къ отопительных
приборах от средней температуры на его поверхности?
170

5. В чем состоят преимущества и недостатки однотрубных си-
систем отопления?
X 6. В чем состоят преимущества и недостатки двухтрубных си-
систем отопления?
7. Как выполняется схема квартирной системы отопления?
8. В чем заключаются преимущества водяных систем отопле-
отопления, совмещенных с приточно-вытяжной вентиляцией?
9. По какому показателю находится тепловая производитель-
производительность теплообменника доводчика эжекционного (ДЭ), присоеди-
присоединенного к системе водяного отопления?
10. Какие новые добавления в СНиП сделали возможным со-
создание квартирных автономных систем отопления?
11. Какие новые возможности для создания автономных акку-
аккумуляционных систем водяного отопления появляются с введени-
введением двухтарифной оплаты электроэнергии?
12. Какое назначение расширительного бака в системе водяно-
водяного отопления?
13. Какие схемы характерны для зависимой циркуляции воды
в системах отопления?
14.Для чего применяется водоструйный элеватор в системах
водяного отопления?
15.Для чего применяется насос в зависимых схемах циркуля-
циркуляции воды в системах отопления?
16. Что обозначает коэффициент смешения водоструйного эле-
элеватора и смесительного насоса?
17. В чем отличие независимой схемы присоединения систем
отопления к источнику теплоснабжения от зависимого присоеди-
присоединения?
18. Какой способ регулирования обеспечивает гидравлическую
и тепловую устойчивость работы двухтрубных систем отопления
с наличием у отопительных приборов терморегуляторов?
19. По какой формуле определяется требуемая теплотехничес-
теплотехническая эффективность водонагревающего теплообменника в незави-
независимой схеме присоединения системы отопления?
20. Какими явлениями определяются гидравлические потери в
сети циркуляции горячей воды в системе отопления?
21. Какое влияние оказывает естественное (гравитационное)
давление на расчет гидравлических потерь в кольце циркуляции
горячей воды в системе отопления?
22. Как вычисляется требуемая паспортная (номинальная) про-
производительность конвектора «Сантехпром» при отличии темпера-
температуры на поверхности прибора от паспортного значения 70 °С и
отличии расхода горячей воды от паспортного значения 360 кг/ч?
171

23. Какая требуется тепловая мощность местного теплогенера-
теплогенератора (котла) для теплоснабжения квартирной системы отопления?
24. На какую величину (процент) возможно сокращение тепло-
тепловой мощности котла при применении энергосберегающей систе-
системы квартирного отопления с организованным поступлением при-
приточного наружного воздуха в жилые комнаты?
25. Как конструируется схема аппаратов в квартирной системе
отопления по энергосберегающей технологии?

Глава 5. СИСТЕМЫ ПАРОВОГО И ЛУЧИСТОГО
ОТОПЛЕНИЯ
5.1. Паровые системы отопления
Паровые системы отопления основаны на принципе транспор-
транспортирования по трубопроводам и конденсации водяного пара в тру-
трубопроводах и отопительных приборах. Как известно, при конден-
конденсации водяного пара в жидкость выделяется большое количество
теплоты, затраченной на фазовое превращение воды (испарение)
в пар. При атмосферном давлении при нагреве воды до 100 "С
дальнейший подвод к воде теплоты вызывает ее испарение, а сам
процесс называется — парообразованием. Теплота испарения 1 кг
воды при 100 °С вычисляется по формуле:
глп = 2500 - 4,2/, кДж/кг. E.1)
Обычно пар от источников парообразования (от парогенерато-
парогенераторов — паровых котлов) подают под давлением выше атмосферно-
атмосферного. Это определяет более высокое теплосодержание (энтальпию)
водяного пара:
где tw — температура воды в режиме ее кипения °С, cw — теплоем-
теплоемкость воды при нагревании, кДж/(кг-°С); гап — скрытая теплота
парообразования при температуре кипения, кДж/кг.
Поступая в отопительный прибор, пар отдает теплоту благодаря
образованию на внутренних стенках прибора капелек и струек
воды — конденсата, которые стекают вниз.
Процесс превращения водяного пара в капли и струйки воды на-
называют режимом конденсации, при котором выделяется скрытая
теплота парообразования гвя. Процесс конденсации водяного пара
на стенках отопительных приборов и трубопроводов протекает при
высоких температурах.
Поэтому на отопительных приборах создается высокая темпе-
температура (от 100 °С и выше). Это создает опасность ожогов у людей
при случайном контакте с горячими поверхностями трубопрово-
трубопроводов и отопительных приборов. На горячей поверхности пригора-
173

ют оседающая из воздуха пыль, слои покрасочных материалов, что
ухудшает санитарно-гигиенические качества воздушной среды.
Серьезным недостатком паровых систем отопления является
невозможность регулирования теплоотдачи отопительных прибо-
приборов путем изменения температуры (качественное регулирование),
а осуществляется только прерывистое регулирование — прекраще-
прекращение подачи пара в нагревательный прибор, называемое иногда
«натопом» (количественное регулирование).
При периодической подаче пара в отопительный прибор про-
происходит соприкосновение движущегося в трубопроводах и прибо-
приборах пара с остатками конденсата, что создает громкие хлопки —
гидроудары (повышенный шум в системе) и может вызвать раз-
разрушение отдельных ее элементов.
Вследствие этих недостатков паровое отопление не допускается
в жилых, общественных и административно-бытовых зданиях, а так-
также в производственных зданиях с повышенными требованиями по
чистоте воздушной среды и точности поддержания температуры.
Паровое отопление находит применение в производственных
зданиях, где в помещениях отсутствуют выделения пыли и име-
имеется технологический пар, который рационально использовать для
быстрого нагрева помещений и приготовления горячей воды.
Наиболее простой является паровая система низкого давления
пара (от 0,005 до 0,02 МПа). Разводка паропроводов зависит от
возможного места их прокладки и по отношению к отопительно-
отопительному прибору может быть верхней, нижней и средней.
На рис. 5.1 показана схема парового отопления низкого давле-
давления при расположении горизонтального магистрального распре-
распределительного паропровода 5 под потолком первого этажа в дву-
двухэтажном промздании (средняя разводка).
В паровом котле 1 греется вода и образовавшийся пар собира-
собирается в паросборнике 2 под давлением 0,02 МПа @,01 ати) и по
вертикальному магистральному паропроводу 4 подается в распре-
распределительный горизонтальный паропровод 5. По вертикальным
распределительным стоякам 6 пар подается в отопительный при-
прибор 7. Распределение пара по отопительным приборам /регули-
/регулируется вентилями 8. Образующийся в отопительных приборах 7
конденсат стекает по вертикальным сборным стоякам 10 и соби-
собирается в горизонтальном трубопроводе 11. Собранный конденсат
по трубопроводу 12 возвращается в паровой котел /.
Для обеспечения защиты системы отопления от повышения
давления пара сверх расчетного используется простое и надежное
предохранительное устройство 3, выполненное как гидравличес-
гидравлический затвор, дополненный бачком для сбора выбрасываемой с па-
174

Рис. 5.1. Схема паровой системы отопления низкого давления со средним рас-
расположением подающего магистрального вертикального паропровода
1 - паровой котел; 2 - паросборник; 3 - предохранительное устройство; 4 -
вертикальный магистральный паропровод; 5 - горизонтальные магистральные
распределительные паропроводы; 6 - вертикальные парораспределительные
стояки; 7 - отопительный прибор; 8 - паровой вентиль; 9 - тройник с пробкой;
10 - вертикальные стояки для сбора конденсата; 11 - горизонтальный сборный
трубопровод конденсата; 12 - трубопровод возврата конденсата в котел; 73 -
выпуск воздуха из системы отопления
ром воды и выпуска излишек пара в атмосферу. При периодичес-
периодической остановке подачи пара в систему отопления в трубопроводах
собирается воздух, который выпускается через устройство 13.
После промывки и опрессовки системы отопления очищенные
магистрали заполняются водой до уровня I—I. После нагрева воды
до температуры кипения в котле 1 образуется пар, собирающийся
в паросборнике 2. Давление пара в котле определяет высота h, и,
на которую поднимается вода:
h = PH36/pK0Hg, м, E.3)
где .Ризб — избыточное давление пара в котле, Па; ркон — массовая
плотность конденсата, кг/м3.
Пример 5.1. Исходные условия: В котле поддерживается избыточ-
избыточное давление пара Ризб = 0,02 МПа, температура конденсата в маги-
магистральном обратном трубопроводе tK0H = 95 °С и ркон = 962 кг/м3.
Требуется: Определить высоту подъема воды в предохранительном
устройстве Л.
Решение: 1. По формуле E.3) получим:
175

h = 0,02- 106/ 962 -9,8 = 2,12 м,
где 10б — переводной коэффициент МПа в Па.
2. Полученная величина высоты водяного столба А = 2,12 м урав-
уравновешивает давление пара в котле.
3. По схеме на рис. 5.1 видно, что до места расположения гори-
горизонтального сборного трубопровода конденсата 11 имеется еще вы-
высота 0,25 м.
Следовательно, общая высота водяного столба Л + 0,25 = 2,12 +
+ 0,25 = 2,35 м будет обеспечивать гидростатическое давление для
преодоления гидравлического сопротивления в трубопроводах 11 и
12 для возврата конденсата в котел /.
Выбор расчетного давления пара в паросборнике 2 котла 1 обус-
обуславливается возможностью создания достаточного гидростатичес-
гидростатического давления для непосредственного возврата пара в замкнутой
системе циркуляции, показанной на рис. 5.1. Гидравлические по-
потери в паропроводах системы отопления зависят от параметров
движущегося по трубопроводам и отопительным приборам водя-
водяного пара и конденсата. При движении пара и попутного конден-
конденсата, образующегося на стенках труб, в одном направлении ско-.
рость пара может увеличиваться до 30 м/с.
При встречном движении пара и попутного конденсата ско-
скорость пара принимается не выше 20 м/с.
При выборе диаметров паропроводов рекомендуется вычислять
возможные удельные потери на 1 м длины трубопровода R^ по
формуле:
' °б5(^-Ч, E.4)
где Р — необходимое давление перед регулировочным вентилем
концевого отопительного прибора в удаленном кольце циркуля-
циркуляции отопительной системы, рекомендуется принимать 2000 Па;
2/^ — длина труб в удаленном кольце циркуляции, м.
При избыточном давлении P^g = 10 000 Па массовую плотность
пара можно принять рп = 0,634 кг/м3. Если при увязке расчетных
потерь давления в кольцах циркуляции паровых систем отопле-
отопления излишнее давление в ближайших кольцах циркуляции пре-
превышает 15 %, то рекомендуется на этих участках устанавливать
дроссельные шайбы. Диаметр отверстия дросселирующей шайбы
dm, мм, вычисляют по формуле:
</ш=0,92«2?.уч/Л/>ш)°'25,мм, E.5)
где 6,-уц — тепловая нагрузка в рассматриваемом участке системы
парового отопления, Вт; ДРШ — излишек давления в рассматрива-
рассматриваемом участке, Па.
176

Необходимо отметить, что при реконструкции предприятий, где
ранее применялись паровые системы отопления, как правило, их
заменяют на водяные.
5.2. Системы лучистого отопления
Лучистые приборы отопления обеспечивают передачу лучистой
теплоты на нагрев внутренних поверхностей в отапливаемом по-
помещении. Такими нагреваемыми внутренними поверхностями
являются строительные конструкции, мебель, служебное и техно-
технологическое оборудование, спортивные и развлекательные площад-
площадки, люди.
По конструктивному исполнению лучистые системы отопления
подразделяются на: панельные, по трубкам которых проходит пе-
перегретая вода; трубчатые змеевики, закладываемые при изготов-
изготовлении строительных конструкций; газовоздушные; радиационные
подвесные или настенные.
Панельное лучистое отопление
Конструктивные особенности панелей лучистого отопления рас-
рассмотрены в главе 3 по схеме на рис. 3.9. Обычно панели лучистого
отопления монтируются в подвесном положении к строительным
перекрытиям помещений. На рис. 5.2 показан пример панельной
лучистой системы отопления, сооруженной в цехе сборки автобусов.
Сборщики автобусов располагаются на полосной площадке 1 по дли-
длине сборочного цеха. Перекрытие имеет металлические фермы 2, к
которым крепятся панели лучистого отопления 3. На рисунке хоро-
хорошо видны панели лучистого отопления 3. Они расположены по оси
над средней частью монтажной полосной площадки. Это обеспечи-
обеспечивает подачу лучистой теплоты для обогрева поверхности пола мон-
монтажной площадки и работающих на ней людей. Локальный обогрев
рабочих мест позволяет отказаться от нагрева воздуха в объеме всего
цеха, что обеспечивает экономию значительного количества тепло-
теплоты и вместе с тем создает комфортные температурные условия не-
непосредственно у мест постоянного нахождения людей.
Фирмы-производители поставляют на рынок несколько кон-
конструктивных модулей панелей. Их выбор и сборка производятся
по требуемой тепловой производительности. На рис. 5.2 показана
ленточная сборка панелей, что создало образование лучистого теп-
теплового потока по всей длине монтажной площадки.
Тепловая производительность панелей лучистого отопления
зависит от конструктивного решения и температурного перепада
между средней температурой на поверхности панели и темпера-
температурой воздуха в зоне лучистого нагрева:
177

Рис. 5.2. Цех сборки автобусов, где над рабочей площадкой сборщиков к метал-
металлоконструкциям подвешены лучистые отопительные панели
1 - рабочее место вборщиков автобусов; 2 - металлические конструкции пере-
перекрытия; 3 - подвешенные к металлическим конструкциям панели лучистого ото-
отопления
А/,
л.от.пр.
'в
E.6)
На графике рис. 5.3 даны кривые удельной тепловой произво-
производительности дл т , Вт на метр длины панели определенной кон-
конструкции в зависимости от перепада температур А^ т .
Графики на рис. 5.3 относятся к конструкции панели лучистого
отопления модели DS 3 (итальянской фирмы «Sabiana»), которая
состоит из трех параллельных труб: средней — диаметром 26,9 мм;
двух крайних — диаметром по 21,3 мм. Все три трубы объедине-
объединены в листовое оребрение длиной 2 м. В модели DS 3/30 ширина
листового оребрения 300 мм. В модели DS 3/60 соединены две
модели шириной по 300 мм, что образует панель шириной 600 мм.
Имеется и широкая лучистая панель DS 3/90 размером по шири-
ширине 900 мм, соединенная по ширине из трех моделей по 300 мм.
178

Вт/м
1100
1000
Рис. 5.3. Графики зависимости удельного теплового потока длотпр, от перепада
температур Afn0Tnp подвесных панелей лучистого отопления моделей DS 3/30 и
DS 3/60 итальянской фирмы «Sabiana»
Автор наблюдал эффективную работу этих конструкций лучис-
лучистых панелей, расположенных над рабочими участками в прокатном
цехе Волжского трубного завода, построенного по итальянской тех-
технологии изготовления высокопрочных толстостенных труб (мето-
(методом выдавливания) для нефтяной и газовой промышленности.
Пример 5.2. Исходные условия: Рабочий участок в сборочном цехе
имеет размеры: длина 3 м, ширина — 1,5 м, высота — 14 м. Для обо-
обогрева рабочего участка решено применить лучистую систему отопле-
отопления итальянской фирмы «Sabiana».
Требуется: Определить тепловую мощность и тип панели лучис-
лучистого отопления по параметральному графику на рис. 5.3.
Решение: 1. Для перекрытия лучистой теплотой рабочего участка
необходима подача лучистой теплоты на пол в удельном количестве
?TJL = 180 ВтМ
2. Определим требуемое количество теплоты от панели лучистого
отопления, подвешенной к конструкциям перекрытия цеха:
0,.™=*™-3-1,4= 180-3-1,5 = 810 Вт.
3. По формуле E.6) вычисляем средний температурный перепад:
At,
130 + 70
л.от.пр.
-18 = 82°С.
179

4. По графику на рис. 5.3 находим, что при Д/л отпр = 82 °С для
модели DS 3/30 удельная тепловая производительность длтпр —
= 400Вт/м.
5. Длина панели DS 3/30 равна / = 2 м. Вычислим теплоотдачу в
расчетном режиме от одной панели: 0Т.ОТЛ = 400 • 2 = 800 Вт.
6. Вычислим расчетный расход перегретой воды по трубкам па-
панели лучистого отопления:
4,2.A30-70)
-11,4кг/,.
Регулирование теплоотдачи панели лучистого отопления раци-
рационально проводить методом качественного регулирования смеше-
смешением начальной температуры воды 1ж1, подаваемой в трубки па-
панели. Из графика на рис. 5.3 хорошо видно значительное сниже-
снижение удельного теплового потока от лучистой панели Яяатщ, Вт/
м, при снижении температурного перепада А/л от пр.
Используя насосную смесительную схему теплоснабжения па-
панелей лучистого отопления автоматического сокращения подачи
в смесительный насос перегретой воды с температурой Tml и уве-
увеличения в смеси обратной воды с температурой Tw2 = tw2 = 70 "С,
можно понизить температуру смеси tml и соответственно пони-
понизить поток лучистой теплоты от подвесных панелей систем лучи-
лучистого отопления.
Газовоздушное лучистое отопление
На схеме (рис. 1.2) показана система лучистого отопления от
нагретой поверхности двух воздуховодов, по которым проходит
газовоздушная смесь. От сжигания газа в генераторе образуется
газовоздушная смесь с температурой до 280 "С.
Полученная газовоздушная смесь по воздуховодам от работы
вентилятора перемещается по замкнутой схеме воздуховодов, как
это показано на рис. 1.2.
Более простая система лучистого отопления с использованием
в качестве источника теплоты сжигание природного газа разрабо-
разработана и выпускается отечественной фирмой ОАО «Промгаз».
На рис. 5.4 представлена схема нагревателя лучистого типа -
НЛТ, подвешиваемого под потолком помещения высотой более
6 м. Номинальная тепловая мощность — 30—50 кВт. Соответственно
расход природного газа — 3,0—5,0 м3/ч. Потребляемая электро-
электроэнергия на привод вентилятора газовой горелки 0,6 кВт. Масса аг-
агрегата — 160 кг.
На рис. 5.5 показан внешний вид агрегата НЛТ и его рабочее
положение под потолком производственного помещения. Все узлы
камеры сгорания, автоматики, наддувочного вентилятора закры-
закрыты кожухом 1.
180

1
4'
Рис. 5.4. Схема нагревателя лучистого типа НЛТ на газовом топливе
1 - подводка природного газа; 2 - забор воздуха для сжигания газа; 3 - газовая
горелка с вентилятором; 4 - автоматика горения газа; 5 - трубы лучистого нагре-
нагрева от сгорания газа; 6 - отражательный щиток с теплоизоляцией с верхней сто-
стороны; 7 - подвески агрегата НЛТ к конструкциям перекрытия; 8 - выход в верх-
верхнюю зону помещения продуктов сгорания газа
Подводка природного газа 2 и выброс продуктов сгорания 3
осуществлены в верхней части цеха. В цехе имеется общеобмен-
общеобменная вентиляция, которая обеспечивает отведение в атмосферу про-
продуктов сгорания природного газа.
Фирма «Промгаз» провела натурные измерения величин тем-
температур воздуха в производственном цехе высотой 14 м. Перво-
Первоначально цех отапливался горячим воздухом, подаваемым от при-
приточных вентиляционных систем с высоты 4 м.
На схеме рис. 5.6, б видно, что при воздушной системе отопле-
отопления комфортная температура воздуха 20 "С устанавливалась на
высоте выпуска подогретого воздуха в цех. Под влиянием грави-
гравитационного давления горячий воздух основной массой поднимался
под перекрытие цеха, где температура воздуха составляла 40 "С.
Наличие столь высокой температуры воздуха под перекрытием
увеличивало перепад температур (/ — О, что, как это следует из
материалов главы 2, примерно, на 40 ^увеличивало теплопотери
через перекрытие цеха. Наличие повышенных теплопотерь в верх-
верхней зоне цеха приводило к тому, что в рабочей зоне нахождения
людей создавались дискомфортные температуры воздуха — tB = 5 °С.
При проведенной реконструкции системы отопления и венти-
вентиляции задача обогрева рабочей зоны цеха была решена с помощью
приборов лучистого нагрева 1, смонтированных под потолком
(рис. 5.6, а). Как известно, воздух прозрачен для лучистого пото-
181

3 2
Рис. 5.5. Внешний вид нагревателя лучистого типа НЛТ фирмы «Промгаз» (а) и
монтажная подвеска трех агрегатов НЛТ к металлическим конструкциям пере-
перекрытия цеха (б)
1 - кожух, закрывающий вентиляторную газовую горелку, приборы автоматики;
2 - подвод природного газа; 3 - выброс продуктов сгорания под потолок цеха,
откуда производится общеобменная вытяжка; 4 - трубы лучистого нагрева от
сгорания газа; 5 - отражательный щиток с изоляцией в верхней части
ка, но его энергия хорошо прогревает пол, технологическое обо-
оборудование и людей. Так замеры температур по высоте цеха пока-
показали — в рабочей зоне она достигает комфортной — tm — +18 °С, а
по высоте она понижается до 10 "С, и это сократило трансмисси-
трансмиссионные теплопотери, а в целом экономия теплоты превысила 40 %.
182

Рис. 5.6. Результаты измерений распределения температур воздуха по высоте
цеха при двух различных системах отопления
а - лучистое отопление с использованием нагревателей лучистого типа /; б -
воздушное отопление, совмещенное с вентиляцией
Лучистое отопление от инфракрасных нагревателей
Отечественное предприятие ЗАО «Сибшванк» (г. Тюмень) раз-
разработало и произюдит газовые инфракрасные нагреватели. На рис.
5.7 представлена принципиальная схема газового инфракрасного
нагревателя.
з.
2
Рис. 5.7. Принципиальная схема газового инфракрасного нагревателя
1 - подвод газа; 2 - автоматика горелочного устройства; 3 - смешивающая каме-
камера сгорания; 4 - распределительная камера продуктов сгорания газа; 5 - нагре-
нагреваемые керамические перфорированные плитки; 6 - направляющий диффузор
потока излучения
По трубопроводу 7 к блоку автоматики 2 подводится природ-
природный газ. Сгорание газа в камере 3 обеспечивается эжекцией воз-
воздуха (показано стрелками), в количестве, обеспечивающем высо-
высокую полноту сгорания газа, что контролируется автоматикой блока
2. Теплота сгорания газа распределяется в камере 4 и затрачива-
затрачивается на нагрев пористой керамической плитки 5. Через 40—50 с
после зажигания газа керамическая плитка 5 нагревается до рабо-
рабочей температуры 800—1000 "С. Нагретая до такой высокой темпе-
183

ратуры раскаленная керамическая плитка становится источником
теплового инфракрасного излучения.
На рис. 5.8 показан газовый излучатель инфракрасного типа
ГИИ, производимый фирмой «Сибшванк» в пяти типоразмерах,
технические характеристики которых представлены в табл. 5.1.
2 3
Рис. 5.8. Газовый излучатель инфракрасного типа ГИИ
Обозначения те же, что и на рис. 5.7
Таблица 5.1
Технические характеристики газовых инфракрасных излучателей
фирмы «Сибшванк» (г. Тюмень, Велижанский тракт, 6 км)
№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
Наименование показателя
Номинальная тепловая
мощность, кВт
Максимальное давление '
газа перед регулятором
давления излучателя, Па
Расход газа при
номинальной мощности:
м3/ч для природного газа
кг для сжиженного газа
Температура излучающей
поверхности, °С
Содержание окислов азота
в сухих неразбавленных
продуктах сгорания при
коэффициенте избытка
воздуха 1 мг/м3, не более
Содержание окиси углерода
в сухих неразбавленных
продуктах сгорания при
коэффициенте избытка
воздуха 1 мг/м3, не более
Масса, кг
Габаритны, мм:
длина
ширина
высота
ГИИ-5
5
10 000
0,5
0,39
800-
1000
40
220
8
506
316
285
ГИИ-10
10
10 000
1,0
0,78
800-
1000
40
220
12
874
316
285
ГИИ-15
15
10000
1,5
1,17
800-
1000
40
220
16
1242
316
285
ГИИ-20
20
10 000
2,0
1,56
800-
1000
40
220
21
1610
316
285
ГИИ-31
31
10000
3,11
2,4
800-
1000
40
220
36
1386
538
550
184

В табл. 5.1, помимо технических характеристик аппаратов
ГИИ, приведены данные о содержании вредных выбросов при
коэффициенте избытка воздуха при сжигании газа, равном 1. Выб-
Выбрасываемые в верхнюю зону вредности подлежат удалению от ра-
работы общеобменной вентиляции. При этом концентрация вред-
вредностей в выбросном вытяжном воздухе должна быть не выше пре-
предельно допустимой в выбросном воздухе (ПДВ).
Расчет и проектирование систем лучистого отопления с исполь-
использованием газовых инфракрасных излучателей имеет ряд отличий
от расчетов и проектирования водяных и паровых систем отопле-
отопления. Первое отличие заключается в том, что расчет теплопотерь
через наружные стены, окна, фонари и перекрытия при приме-
применении потолочных лучистых нагревателей должен проводиться с
учетом значительного изменения температуры воздуха по высоте
цеха (см. рис. 5.6).
Второе отличие — размеры по площади потока лучистой теп-
теплоты на поверхность пола зависят от размеров лучистого нагре-
нагревателя и его конструкций. Поэтому фирмы-изготовители предла-
предлагают обращаться к ним для выполнения расчета системы отопле-
отопления с газовыми инфракрасными излучателями. В опросном листе
ЗАО «Сибшванк» заказчику предлагается сообщить все исходные
данные для теплотехнических расчетов по проектируемому объек-
объекту (тип и производительность систем вентиляции, кратности воз-
духообменов, технологические регламенты и др.).
Контрольные вопросы
1. Какой физический процесс определяет отдачу теплоты в ото-
отопительных приборах систем парового отопления?
2. Какими типами зданий ограничивается применение паровых
систем отопления?
3. Почему нельзя применять системы парового отопления в
административно-общественных зданиях?
4. Какие недостатки свойственны паровым системам отопле-
отопления?
5. В чем принципиальные особенности отопительных прибо-
приборов лучистого отопления с использованием газовых горелок?
6. Какие температуры нагревательной поверхности характерны
для газовых инфракрасных излучателей?
7. Какое различие в распределении температур по высоте про-
производственного цеха при применении воздушных и лучистых си-
систем отопления?

ЧАСТЬ II
ТЕПЛОВЫЕ СЕТИ
Глава 6. ПРОИЗВОДСТВО И ПОТРЕБЛЕНИЕ
ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ. ТЕПЛОВЫЕ
СЕТИ. КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ
НАГРУЗОК
6.1. Энергофикация страны и централизованное
теплоснабжение
Процесс создания комфортных условий для человека достига-
достигается устройством и эксплуатацией отопительной »вентиляцион-
»вентиляционной техники и приборов, приготовлением холодной и горячей
воды и подачей их в жилые помещения, водоотведением стоков в
канализацию. Для целей приготовления пищи и обогрева людей
в дома вводятся доступные населению энергоносители — электри-
электрическая и тепловая энергия, природный газ, дрова и др. В общем
виде этот процесс энергофикации решает важнейшие социальные
задачи общества — обеспечение и непрерывное поддержание жиз-
жизненных условий для населения и домашних животных. Любое нару-
нарушение в нем приводит к ухудшению качества жизни, а подчас и к
гибели людей. Поэтому Правительство РФ и МЧС России вполне
справедливо эти сложные инженерные системы квалифицирова-
квалифицировали как объекты, потенциально опасные при авариях и поврежде-
повреждениях, и выработали классификацию их по категориям возможно-
возможного риска.
Энергоснабжающая (теплоснабжающая) организация — коммер-
коммерческая организация независимо от организационно-правовой формы,
осуществляющая продажу абонентам (потребителям) по присое-
присоединенной тепловой сети произведенной или (и) купленной тепловой
энергии и теплоносителей.
Система теплоснабжения — совокупность взаимосвязанных источ-
источника тепловых сетей и систем теплопотребления.
В советское время в стране были реализованы программы цен-
централизации энергоснабжения — строительство мощных тепловых,
186

гидравлических и атомных электростанций, электрических и
тепловых сетей от них, (в том числе программа развития техники
и технологии централизованного теплоснабжения), развития топ-
топливной промышленности. Особенно бурно эта работа началась с
начала 60-х годов, когда были построены первые в России круп-
крупные промышленные системы газоснабжения, нефтедобычи и неф-
нефтепроводов, обеспечившие энергоисточники дешевым и экологич-
экологичным газовым топливом и нефтепродуктами.
Централизованное теплоснабжение (ЦТ) представляет собой
процесс обеспечения низкопотенциальной теплотой (пар, горячая
вода, горячий воздух с температурой до 300 °С) нескольких отдельно
стоящих потребителей от одного источника.
В историческом плане СЦТ имеет примерно 230-летний период
развития и шло в направлении постепенной централизации,
усложнения и укрупнения мощностей источников и потребителей,
повышения экономической эффективности.
В технологическом плане СЦТ представляет собой единовремен-
единовременный, триединый, трехзвенный процесс, состоящий из: производства
тепловой энергии, транспортирования ее и потребления.
Такой сложный процесс имеет еще две характерные особенно-
особенности, которые не всегда правильно или вовсе не учитываются в
процессе строительства и в дальнейшей эксплуатации объектов
централизованного энергообеспечения.
С одной стороны, СЦТ — целенаправленный и непрерывный про-
процесс воздействия на человека, который имеет форму услуги, с дру-
другой стороны, этот процесс имеет характер промышленного произ-
производства, товарным продуктом которого являются электрическая и
тепловая энергия. В себестоимость этих продуктов в размере от 70
до 90 % входят энергетические ресурсы — топливо, электроэнер-
электроэнергия, вода, технологические материалы и др.
Человечество не научилось пока аккумулировать в промышлен-
промышленных (больших) масштабах электро- и теплоэнергию, т.е. «работать
на склад», также как и накапливать услугу. Все это производится
и потребляется только в единовременном процессе и на ограни-
ограниченном пространстве (группа зданий, район, город), поэтому эти
товарные продукты не могут быть складированы, (произведены
«про запас») и имеют ограниченные экспортные возможности —
производятся и потребляются только на конкретной территории*.
«Аккумулятор теплоты» — устройство для накопления тепло-
теплоты с целью его дальнейшего использования.
* В связи со строительством в стране Единой Электроэнергетической Системы
(ЕЭС) возможности передачи электроэнергии на дальние расстояния и экспорта
ее существенно возрастают.
187

В связи с большой неравномерностью энергопотребления энер-
энергоисточники и сетевые устройства строятся со значительными
запасами мощности, в 2—3 раза превышающими среднечасовые
потребности в энергии.
Главным потребителем и организатором (исполнителем) оказа-
оказания услуг жизнеобеспечения изначально и по настоящее время
выступало жилищное и коммунальное хозяйство городов и посел-
поселков, что и сформировало направление их деятельности в виде от-
отрасли народного хозяйства страны, в последние годы получившее
название комплекса ЖКХ. Краткий перечень основных комму-
коммунальных услуг, оказываемых ЖКХ населению, приведен в табл. 6.1.
Наиболее сложной, дорогой и ресурсоемкой отраслью в комп-
комплексе ЖКХ является коммунальная энергетика, обеспечивающая
коммунальное электро- и теплоснабжение населения.
Система коммунального теплоснабжения — это совокупность
объединенных общим производственным процессом источников теп-
теплоты и (или) тепловых сетей города (района, квартала), другого
населенного пункта, эксплуатируемых теплоснабжающей органи-
организацией системы жилищно-коммунального хозяйства, получившей
соответствующие специальные разрешения (лицензии) в установ-
установленном порядке.
Процесс коммунального энергоснабжения изменил важную
социальную функцию населения и общества — вместо многовеко-
многовекового самообслуживания пришло общинное коммунальное обслужи-
обслуживание, выполняемое специалистами-профессионалами в составе
специализированных организаций.
Таблица 6.1
Основные виды коммунально-бытовых услуг населению,
оказываемых организациями ЖКХ
Виды услуг
1. Жилищные услуги
2. Санитарные услуги
Выполняемые работы
1.1. Лифт
1.2. Мусоропровод
1.3. Уборка лестничных
клеток и других помещений
1.4. Влажная уборка
лестничных клеток и
других помещений
общего назначения
1.5.Техническое обслу-
обслуживание электрообору-
электрооборудования
2.1. Уборка дворовой
территории
Условия и периодичность
оказания услуг
Ежедневно
Круглосуточно
5 раз в неделю
1 раз в месяц
1 раз в месяц
Ежедневно
188

Окончание табл. 6.1
Виды услуг
2. Санитарные услуги
3. Коммунальные услуги
4. Устранение аварий и
неисправностей систем
тепло-, воде-,
электроснабжения внутри
дома и на придомовой
территории
5. Документальное и
расчетно-кассовое
обслуживание в ЕРКЦ
(Единый расчетно-
кассовый центр)
Выполняемые работы
2.2. Сбор и вывоз
бытовых отходов
2.3.Уборка объектов
санитарно-гигиенического
назначения (туалетов)
3.1. Централизованное
отопление
3.2. Подача горячей воды
3.3. Подача холодной
воды
3.4. Водоотведение
(канализация)
3.5. Электроэнергия
3.6. Газ (топливо)
4.1. Устранение
неисправностей
4.2. Локализация
аварийных ситуаций,
восстановление
работоспособности
систем
5.1. Оформление и
заверение документов
5.2. Производство
расчетов жилищно-
коммунальных платежей
и кассовое обслуживание
Условия и периодичность
оказания услуг
По графику, но не реже
1 раза в день
Ежедневно
Согласно утвержденному
графику
Круглосуточно
-»-
-»-
Постоянно
От 2-х часов до 3-х суток
в зависимости от
характера аварий в
нормативном положении
об оплате ЖКУ
Немедленно
5 раз в неделю по
графику
Тоже
6.2. Краткая характеристика коммунальной энергетики
Важное, хотя и не главное, место в топливно-энергетическом
комплексе страны занимает коммунальная энергетика. На ее долю
приходятся услуги по потреблению около 30 % всей тепловой
энергии (рис. 6.1) и около 13 % электрической энергии (рис. 6.2),
вырабатываемых в стране, содержание и эксплуатация систем
электро- и теплоснабжения, наружного освещения городов и по-
поселков.
Косвенно, по признаку крупного потребления электрической
энергии, сюда же следует отнести и системы водоснабжения и
канализации городов и поселков, городской общественный транс-
транспорт.
189

(О
о
Суммарное производство
теплоэнергии по России
8631,4 млн. ГДж B060,0 млн. Гкал)
в том числе:
Большая
энергетика
Централизованны*
источники
6150,9 млн. ГДж
A468,0 млн. Гкал)
или 71,2 % от общего
объема производствен-
производственной теплоэнергии
Децентралиэован-
иы« источники.
921,8 млн. ГДж
B20,0 млн. Гкал)
или 10,7 % от общего
объема производствен-
производственной теплоэнергии
ПРОИЗВЕДЕНО
тепловой энергии
7072,7 млн. ГДж
A688,0 млн. Гкал)
РЕАЛИЗОВАНО
тепловой энергии
по потребителям
6130 млн. ГДж
A463,0 млн. Гкал)
в том числе:
ПРОДАНО
валовой энер|
энергии
942,7 млн. ГДж
B25,0 млн. Гкал)
Коммунальная
энергетика
1556,7 млн. ГДж
C72,0 млн. Гкал)
или 18,1 % от общего
объема проиэводствен-
ной теплоэнергии,
из них котельными,
работающими:
на угле
701,8 млн. ГДж
A67,5 млн. Гкал)
1
на жидком
топливе
171,4 млн. ГДж
D0,9 млн. Гкал)
на газ*
685,5 млн. ГДж
A63,6 млн. Гкал)
_L
РЕАЛИЗОВАНО
тепловой энергии
по потребителям
2501,4 млн. ГДж
E97,0 млн. Гкал)
или 28,9 % от
общего количества
теплоэнергии
в том числе:
1 ' 1
Домо-
Домовладельцы
858,1 млн. ГДж
B04,1 млн. Гхал)
или 14%
Бюджетная
сфера
147,1 «ля. ГДж
C51,1 млн. Гкал)
или 24»
1
Промышлен-
Промышленность
28)9,9 млн. ГДж
F73,0 или. Гкал)
или 46%
Сельское
хозяйство
245,1 млн. ГДж
E0,5 млн. Гкал)
или 4%
Транспорт
и другие
потребители
735,8 млн. ГДж
A75,6 млн. Гкал)
или 12%
Домо-
Домовладельцы
1200,» млн. ГДж
B86,6 млн. Гкал)
или 48%
Бюджетная
сфера
675,4 млн. ГДж
A61.2 млн. Гкал)
или 27 %
)
Промышлен-
Промышленность
475.1 млн. ГДж
A13,4 млн. Гкал)
или 19%
Сельское
хозяйство
99,7 или. ГДж
B3,8 млн. Гкал)
или4%
1 1
Транспорт
и другие
потребители
50,3 млн. ГДж
A2,0 млн. Гкал)
илн2%
Рис. 6.1. Баланс вырабатываемых и реализуемых энергоресурсов (теплоты) в Российской Федерации (на 01.01.2000 г.)

Суммарное произволе™©
электроэнергии по России
876,0 млрд. кВт-ч
в том числе:
(О
Болыиая
энергетика
Домо-
Домовладельцы
53,4 млрд. кВт-.
или 7%
—,
Объем реализации
763,0 млрд. кВт-ч
или 87,1 % от общего
объема производствен-
производственной электроэнергии
ВЫРАБОТАНО
электроэнергии
870,0 млрд. кВт-ч
ПРОДАНО
предприятиям коммунальной энергетики
107,0 млрд. кВт-ч
РЕАЛИЗОВАНО
электроэнергии по потребителям
763,0 млрд. кВт-ч
в том числе:
Бюджетная
сфера
137,4 млрд. кВт-)
или 18%
Промышлен-
Промышленность
511,2 мярд,К«т-ч
или 67%
Сельское
хозяйство
11,4 млрд. Квт-ч
ига. 1.5%
Транспорт
и другие
потребители
49,6 млрд. кВт-ч
«ли 6,5%
1
1
Коммунальная
энергетика
Объем реализации
113,0 млрд. кВт-ч
или 12,9 % от общего
объема производствен-
производственной электроэнергии
Домо-
Домовладельцы
67,8 млрд. кВт-ч
или 60%
Рис. 6.2. Баланс вырабатываемых и реализуемых энергоресурсов
(электроэнергии) в Российской Федерации (на 01.01.2000 г.)
ВЫРАБОТАНО
электроэнергии
6,0 млрд. кВт-ч
КУПЛЕНО
у предприятий большой энергетики
107,0 млрд. кВт-ч
РЕАЛИЗОВАНО
электроэнергии по потребителям
113,0 млрд. кВт-ч
в том числе:
Бюджетная
сфера
27,1 млрд. кВт-ч
«ли 24%
• т.ч. феде-
федеральна*
16,9 млрд. кВт-ч
15%
Промышлен-
Промышленность
9,0 млрд. кВт-ч
или 8%
Сельское
хозяйство
6,» млрд. кВт-ч
ИЛИб%
Транспорт
и другие
потребители
2,3 млрд. кВт-ч
или 2%

большой энергетики, а также объекты РАО «Газпром», железно-
железнодорожный транспорт — к группе естественных монополий.
Находясь в подчинении и управлении местных администраций,
коммунальные энергетические структуры непосредственно конт-
контролируются и управляются ими и несут полную ответственность
за оказываемые услуги населению (финансирование, техническую
эксплуатацию и содержание объектов, объемы и качество обслу-
обслуживания, экономические показатели и др.).
В условиях рыночной экономики, снижения жизненного уров-
уровня и платежеспособности населения как в большой, так и в ком-
коммунальной энергетике проявилась негативная тенденция к воле-
волевому разделению единого трехзвенного технологического процесса
теплоснабжения на составляющие его части, созданию «дочерних»,
ни за что не отвечающих коммерческих структур, что неизбежно
вызвало безответственность и неразбериху в качестве и полноте
обслуживания городов и поселков, введение «веерных» и темпе-
температурных ограничений в энергоснабжении населения и промыш-
промышленности.
В жилищно-коммунальном комплексе сегодня занято около
5 млн. чел., в том числе, примерно, 700 тыс. чел. — в коммуналь-
коммунальной энергетике. В стране действует более 52 000 энергетических
коммунальных предприятий разных форм собственности, из них
более 12 000 входят в систему коммунальных и муниципальных
органов с числом работников более 200 тыс. чел.
Материально-производственная база коммунальной энергети-
энергетики представлена в виде объектов централизованного теплоснаб-
теплоснабжения городов и поселков: котельных, тепловых сетей и тепловых
пунктов, систем центрального отопления и горячего водоснабже-
водоснабжения, а также устройствами коммунального электроснабжения —
трансформаторными пунктами, электрическими сетями, установ-
установками наружного освещения, небольшим количеством маломощ-
маломощных электростанций в Северо-Восточных регионах страны и др.
Все они, располагаясь в центре энергетических нагрузок жи-
жилых микрорайонов, обслуживая непосредственно население, ока-
оказывают прямое влияние на состояние и качество природной сре-
среды и здоровье людей. Поэтому вопросы экологической безопас-
безопасности и защиты населения, наряду с надежным и качественным
энергоснабжением, также приобретают первостепенное значение
в социальной политике государства.
193

6.3. Производство и потребление тепловой энергии
вЖКХ
Баланс производства тепловой энергии в 2002 г. в Российской
Федерации показан на диаграмме рис. 6.3.
6150,9 млн. ГДж
A468,0 млн. Гкал)
2480,5 млн. ГДж
E92,0 млн. Гкал)
Большая
энергетика
71.2 %
86%
Г РЕАЛИЗОВАНО|
14 % 48 %
Коммунальная
энергетика
28,8 %
И
Промышленность
и другие потребители
5271,9 млн. ГДж
A258,2 млн. Гкал)
Домовладельцы
2059,0 млн. ГДж
D91,4 млн. Гкал)
858,1 млн. ГДж 1200,8 млн. ГДж
B04,8 млн. Гкал) B86,6 млн. Гкал)
Промышленность .
и другие потребители
1300,6 млн. ГДж
($10,4 млн. Гкал)
Рис. 6.3. Структура фактических услуг теплоснабжения (включая ГВС) комму-
коммунальных предприятий
Годовое теплопотребление жилищного фонда, объектов соци-
социального и коммунального назначения в 2003 г. составило порядка
2933 млн. ГДж G00 млн.Гкал).
Главным потребителем тепловой энергии в этом секторе ЖКХ
является жилищный фонд - порядка 2095 млн. ГДж E00 млн.
Гкал) в год или 71 % общего потребления.
Тепловая нагрузка системы теплоснабжения (тепловая нагруз-
нагрузка) — это суммарное количество теплоты, получаемой от источ-
источников теплоты, равное сумме теплопотреблений приемников теп-
теплоты и потерь в тепловых сетях в единицу времени.
Основными производителями и поставщиками тепловой энер-
энергии в ЖКХ являются специализированные предприятия комму-
коммунальной энергетики, находящиеся в ведении муниципалитетов и
исполнительных органов власти субъектов регионов Российской
Федерации. Предприятия коммунальной энергетики в 2003 г.
обеспечивали отпуск порядка 2220 млн. ГДж E30 млн. Гкал) в год,
что составило 64 % общей потребности жилищно-коммунальной
и социальной сфер. Остальная часть тепловой энергии поставля-
поставляется региональными акционерными обществами энергетики и
194

электрификации, а также другими предприятиями и организаци-
организациями министерств, ведомств, концернов, объединений.
Порядка 1477 млн. ГДж C52,4 млн. Гкал) в год предприятия
коммунальной энергетики вырабатывают на собственных тепло-
теплоисточниках (котельных) и около 964 млн. ГДж B30 млн. Гкал)
покупают у других производителей с последующей передачей ее
абонентам — потребителям по коммунальным распределительным
тепловым сетям.
Абонент (потребитель) — юридическое лицо, а также предпри-
предприниматель без образования юридического лица, имеющие в собствен-
собственности или на ином законном основании объекты и системы теп-
лопотребления, которые непосредственно присоединены к системам
коммунального теплоснабжения, заключившие с теплоснабжающей
организацией в установленном порядке договор на отпуск (получе-
(получение) тепловой энергии и (или) теплоносителей.
Объемы и структура производства тепловой энергии на источ-
источниках теплоты для теплоснабжения ЖКХ и объектов социальной
сферы представлены в табл. 6.2. Основную технологическую
структуру коммунального теплоснабжения формируют собствен-
собственные домовые и групповые котельные (ГрКУ), квартальные (КТС)
и районные (городские) тепловые станции (РТС) с тепловыми
сетями от них, распределительные сети, а также многочисленные
теплопотребляющие (абонентские) установки.
Таблица 6.2
Структура производства тепловой энергии
Источник теплоснабжения
мощностью, МВт (Гкап/ч)
Домовые котельные - до 3,5 C)
Групповые котельные (ГрКУ) -
от 3,5 до 23,3 C-20)
Квартальные котельные (КТС) -
от 23,3 до 116 B0-100)
Районные котельные (РТС) -
более 116 (более 100)
ТЭЦ
Производство тепловой энергии
Количество произве-
произведенной тепловой
энергии, млн. ГДж
(млн. Гкал)
302 G2)
557A33)
754A80)
587 A40)
1027 B45)
Доля в общем объеме
производства, %
9
17
23
18
33
Общий годовой расход топлива на производство тепловой энер-
энергии для ЖКК и объектов социальной сферы составляет порядка
150 млн. т условного топлива, в том числе в коммунальных ко-
котельных - 66 млн. т условного топлива. Структура производства
195

тепловой энергии в коммунальных котельных по видам исполь-
используемого топлива представлена в таблице 6.3.
Таблица 6.3
Структура производства тепловой энергии в коммунальных
котельных по видам используемого топлива
Вид топлива
Твердое
Жидкое
Газообразное
Всего
Число котель-
котельных, тыс. ед.
22,4
4,4
19,8
46,6
Произведено тепла,
млн. ГДж, (млн.Гкал)
709 A69,2)
147,5 C5,2)
620 A48)
1477 C52,4)
Доля в общем
производстве, %
48
10
42
100
Как следует из таблиц 6.2, 6.3, половина от общего числа ко-
котельных ЖКХ —22,4 тыс. единиц, работают на твердом топливе и
вырабатывают почти 35 % всей тепловой энергии, потребляемой
жилищным фондом, оказывая значительную нагрузку (давление)
на природную среду обитания людей. Здесь кроется существенный
резерв для экологического оздоровления жилых ^гакрорайонов
путем замены многих мелких котельных централизованными ис-
источниками теплоснабжения или перевода их на экологически бо-
более «чистые» виды топлива — газовое, жидкое котельно-печное, а
также нетрадиционные возобновляемые энергоресурсы (например,
энергия солнца, волны, ветра, геотермальных источников и т.д.).
Решением Правительства РФ сельские системы теплоснабже-
теплоснабжения должны быть переданы на баланс и в эксплуатацию муници-
муниципальным образованиям местных администраций. Эта работа про-
продолжается и количество установок ЖКХ возрастает.
6.4. Структура и основные элементы систем
централизованного теплоснабжения (СЦТ)
Системы ЦТ можно классифицировать по следующим основ-
основным показателям: источникам теплоты; виду и температуре теп-
теплоносителей и их назначению; конструкциям тепловых сетей; ус-
устройствам абонентских установок теплового потребления; ведом-
ведомственной принадлежности и другим признакам.
Система централизованного теплоснабжения (СЦТ) — система,
состоящая из одного или нескольких источников теплоты, тепловых
сетей (независимо от диаметра, числа и протяженности наружных
теплопроводов) и потребителей (абонентов).
196

6.4.1. Теплофикация от тепловых электростанций - ТЭЦ
Для большинства крупных городов, промышленных центров и
площадок основным источником СЦТ являются теплоэлектроцен-
теплоэлектроцентрали — ТЭЦ. В комбинированном технологическом процессе ТЭЦ,
называемом теплофикацией, производят два вида энергии: электри-
электрическую и тепловую, в отличие от конденсационных электростанций
(КЭС), производящих только один вид энергии — электрическую.
Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) — паротурбинная электростан-
электростанция, предназначенная для производства электрической энергии и
теплоты.
При теплофикации теплота топлива, сожженного в паровых
котлах электростанций ТЭЦ (уголь или мазут), используется спер-
сперва в виде пара (давлением до 300 ати и температурой до 600 °С)
для преобразования с помощью теплофикационных турбин и элек-
электрических генераторов в электроэнергию, а затем отработавший
пар с помощью пароводяных подогревателей и насосов, тепловых
сетей используется для централизованного снабжения теплотой жи-
жилищно-коммунальных потребителей и промышленных предприятий.
На рис. 6.4 показана упрощенная схема ТЭЦ с двумя регули-
регулируемыми отборами пара от теплофикационной турбины Т100-130
(позиции 2, 3, 4). Сетевая вода, возвращаясь A8)огт потребителя
на ТЭЦ, проходит предварительный нагрев во встроенных в
конденсатор пучках G), где использует низкопотенциальную теп-
теплоту конденсирующегося пара, поступает затем в основные подо-
подогреватели сетевой воды (<?и 9). Здесь она ступенчато подогрева-
подогревается до температуры 110—120 "С и направляется сетевыми насо-
насосами первого и второго подъема A1 к 12) снова к потребителю, в
тепловую сеть A7). В сильные морозы сетевая вода может догре-
ваться до 150 °С в пиковом водогрейном котле A0). Восполнение
утечек сетевой воды производится умягченной и деаэрированной
подпиточной водой подпиточным насосом A6).
Следует подчеркнуть, что в этом комбинированном процессе
полезно используется теплота уже отработавшего пара для нагре-
нагрева сетевой воды, циркулирующей в тепловых сетях и системах
потребителей, которая была бы выброшена в окружающую среду
через «холодный источник» — градирни или водоемы-охладители.
Эти тепловые отходы процесса, полезно используемые для обогре-
обогрева городов и поселков, составляют от 20 до 40 % теплоты всего
сжигаемого на ТЭЦ топлива, по существу это — отходы, даровая
энергия. Заменить ее другими источниками (например, котельны-
котельными) возможно, но где взять эти дополнительные количества топ-
топлива для них? В настоящее время теплофикация дает стране эко-
197

8 12 10 И
6—ЕЙ
18
17
Рис. 6.4. Тепловая схема ТЭЦ с теплофикационной турбиной Т100-130
1 - паровой котел; 2, 3 и 4 - соответственно части высокого, среднего и низкого
давления турбины; 5 - электрический генератор; 6 - конденсаторы; 7- встроен-
встроенные в конденсатор пучки для подогрева сетевой воды; 8 и 9 - подогреватели
сетевой воды; 10 - водогрейный (пиковый) котел; Пи 12 - сетевые насосы
первого и второго подъема; 13 - химическая водоподготовка; 14 - насос; 15 -
деаэратор; 16 - подпиточный насос; 17'и 18 - коллекторы подаваемой и возвра-
возвращаемой воды
номию около 40 млн. тонн условного топлива. В этом состоит
основное и главное преимущество теплофикации — русского изоб-
изобретения конца XIX в.
На крупных *ТЭЦ электрическая мощность может достигать
1500 МВт, а тепловая - до 6000 МВт E000 Гкал/ч), для выпуска
такого количества теплоты требуются мощные трубопроводные
системы с диаметром труб 1400-2000 мм, длина магистральных
тепловых сетей по радиусу может достигать десятки километров,
а общая их протяженность — сотни километров. При этом сто-
стоимость сетевого хозяйства с распределительными устройствами на
них становится сопоставимой со стоимостью собственно теплоис-
теплоисточника (несколько десятков миллиардов рублей).
Конденсационная электростанция (КЭС) — паротурбинная элек-
электростанция, предназначена для производства электрической энер-
энергии.
На рис. 6.5 представлена упрощенная тепловая схема конден-
конденсационной электрической станции (КЭС).
На конденсационных электростанциях (КЭС) устанавливают-
устанавливаются конденсационные турбины (без отборов пара для теплоснабже-
теплоснабжения), соединенные с электрическими генераторами, и конденса-
конденсаторы для фазового превращения отработавшего в турбинах пара в
конденсат. Для удаления выделяющейся при этом теплоты кон-
198

Рис. 6.5. Тепловая схема конденсационной электрической станции (КЭС)
денсаторы охлаждаются циркуляционной водой из рек, озер или
специально построенных градирен, отводя при этом теплоту от-
отработавшего пара в окружающую нас природную среду (создавая
сильное тепловое загрязнение!). В этом процессе вырабатывается
только электрическая энергия. Электрические мощности КЭС
сопоставимы с мощностью ТЭЦ.
Коэффициент полезного использования топлива на современ-
современных ТЭЦ достигает 60-70%, а на КЭС - 40-42%.
6.4.2. Теплоснабжение от котельных установок
В нетеплофицированных городах и поселках для целей цент-
централизованного теплоснабжения, как правило, сооружаются водо-
водогрейные и паровые, а часто и комбинированные котельные уста-
установки различных мощностей, работающие на местных или при-
привозных видах топлива. Принципиальные тепловые схемы таких
систем представлены на рис. 6.6, 6.7. (Конструктивные особенно-
особенности, правила устройства и безопасной эксплуатации котлов и ко-
тельно-вспомогательного оборудования теплоисточников подроб-
подробно изучаются в курсе «Теплогенерирующие (котельные) установ-
установки», а здесь рассматриваются только в общем, схемном виде). По
тепловой мощности и охвату своими тепловыми сетями террито-
территории города они условно подразделяются на: городские-районные
(РТС), квартальные (КТС), групповые (ГрКУ) и домовые (КУ)
(см. табл. 6.2), а также установки промышленных предприятий.
199

Котельная — комплекс технологически связанных тепловых
энергоустановок, расположенных в обособленных производствен-
производственных зданиях, встроенных, пристроенных или надстроенных помеще-
помещениях с котлами, водонагревателями (в том числе с установками
нетрадиционного способа получения тепловой энергии) и котельно-
вспомогательным оборудованием, предназначенным для выработки
теплоты.
Городские и районные котельные используются для тепло-
теплоснабжения всех потребителей города-района жилой застройки
и промышленной зоны, их часто называют тепловыми станция-
станциями (РТС), тепловая мощность которых составляет от 116 A00) до
580-700 E00-600) МВт (Гкал/ч).
Из водопровода
Рис. 6.6. Принципиальная тепловая схема районной-квартальной тепловой стан-
станции (РТС или КТС) с водогрейными котлами
1 - сетевой насос; 2 - водогрейный котел; 3 - рециркуляционный насос; 4 -
подогреватель подпиточной воды; 5 - подогреватель водопроводной воды; 6 -
вакуумный деаэратор; 7 - подпиточный насос и регулятор подпитки; 8 - насос
водопроводной воды; 9 - оборудование химводоподготовки; 10 - охладитель
выпара; 11 - вакуумный водоструйный эжектор; 12- бак-газоотделитель эжекто-
эжектора; 13 - эжекторный насос
Квартальные и групповые теплогенерирующие установки обслу-
обслуживают отопительные нагрузки одного или нескольких кварталов
или групп жилых домов, общественных зданий. Их тепловая мощ-
мощность может составлять от 23 B0) до 116 A00) МВт (Гкал/ч).
Теплоисточники промышленных предприятий служат для тепло-
теплоснабжения этих предприятий или группы предприятий в промыш-
промышленной зоне (рис. 6.7), а также примыкающих к ней кварталов
жилых и общественных зданий. Тепловая мощность их может быть
от десятка до нескольких сотен МВт. Котлы, используемые в теп-
логенерирующих установках, могут быть разных типов, например:
паровой стационарный котел — стационарный котел для полу-
получения пара;
200

Конденсат от потребителей
Рис. 6.7. Принципиальная тепловая схема паровой промышленной котельной
1 - паровой котел низкого давления; 2 - пароводяной подогреватель сетевой
воды второй ступени; 3 - пароводяной подогреватель сетевой воды первой сту-
ступени (охладитель конденсата); 4 - термический деаэратор питательной воды
котла; 5 - питательный насос котла; 6 - сетевой насос; 7 - вакуумный деаэратор
подпитанной сетевой воды; В - подогреватели химически очищенной воды; 9 -
подпиточный насос теплосети с регулятором подпитки; 10 - бак для сбора кон-
конденсата; 11 - конденсатный насос; 12 - повысительный насос водопроводной
воды; 13 - сепаратор продувочной воды котлов; 14 - охладитель продувочной
воды котлов; 15 - пароводяной подогреватель водопроводной воды; 16 - обору-
оборудование химводоподготовки; 17 - насос умягченной химически очищенной воды
водогрейный стационарный котел — стационарный котел для на-
нагрева воды под давлением;
пароводогрейный стационарный котел — стационарный котел для
одновременного получения пара и нагрева воды под давлением;
стационарный котел-утилизатор — стационарный котел, в кото-
котором используется теплота отходящих горячих газов технологичес-
технологического процесса или двигателей;
энерготехнологический котел — стационарный котел, в топке
которого осуществляется переработка технологических материалов;
электрический стационарный котел (электрокотел) — стационар-
стационарный котел, в котором для получения пара или нагрева воды ис-
используется электрическая энергия;
электродный стационарный котел — электрический стационар-
стационарный котел, в котором используется теплота, выделяемая при про-
протекании электрического тока через воду.
201

Примечание. К технологическим материалам относятся, например:
жидкие промышленные стоки, содержащие токсичные вещества, газовые ток-
токсичные выбросы, мелкозернистые материалы, подвергающиеся огневой обра-
обработке (природные фосфаты, керамзит и другие), щелока целлюлозно-бумаж-
целлюлозно-бумажной промышленности.
Домовые и коттеджные (квартирные) котельные мощностью до
3 МВт проектируются и строятся, как правило, на газообразном
или жидком котельном топливе, в ряде случаев на электрообо-
электрообогреве, размещаются непосредственно в жилом доме (квартире) или
пристройках к нему. Рынок котельной техники широко представ-
представлен многочисленными конструкциями стальных и чугунных кот-
котлов и оборудования отечественных и зарубежных производителей.
Группу домовых котельных в последние годы пополнили так
называемые транспортабельные блочно-модульные и крышные ко-
котельные, работающие на газообразном или жидком котельно-печ-
ном топливе. При сравнительно небольшой мощности котлоагре-
гатов (до 1—1,5 МВт) они обладают рядом важных преимуществ
по сравнению со стационарными централизованными установка-
установками теплоснабжения.
К ним следует отнести возможность установки малогабаритных
автоматизированных модульных котлов на крыше или в пристрой-
пристройке зданий, отсутствие тепловых распределительных сетей и теп-
лопотерь при транспортировке. В отдельных случаях крышные
котельные конкурируют со стационарными по ряду технико-эко-
технико-экономических показателей. Это обстоятельство породило в после-
последние годы огульную хритику систем и структур СЦТ, без деталь-
детального анализа и учета всех определяющих параметров состояния,
оценки технологических, экономических, социальных и других
факторов развития систем и общества.
Сложившаяся структура и практика теплоснабжения городов не
исключает применения мобильных теплоисточников, однако об-
область их использования ограничена отдельными локальными
объектами при отсутствии других, стационарных источников, при
дефиците тепловой мощности имеющихся в поселении теплогене-
теплогенераторов. К тому же, в условиях растущего дефицита-подорожания
и скорого исчерпания запасов высококачественных видов топли-
топлива (примеры исчерпанных газовых месторождений: саратовское,
дашавское, ставропольское, упомянутые во Введении), замена и
перевод их на местные виды топлива практически невозможны.
Тепловая схема газифицированной крышной котельной (один
из возможных вариантов) представлена на рис. 6.8.
Выше были рассмотрены принципиальные схемы закрытых
систем ЦТ. На рис. 6.9 представлена принципиальная схема ТЭЦ
с непосредственным водоразбором из тепловых сетей.
202

К потребителям OB
Условные обозначения:
котел —C*d— регулирующий клапан
т ~~С)~~ насос
расширительный бак
водоподготовка у станции
теплообменник
Рис. 6.8. Принципиальная тепловая схема крышной газифицированной котельной
10
Из реки —
В реку '
Отходы
теплой воды
Продувка
котлов
Продувка
шлама
Рис. 6.9. Принципиальная схема ТЭЦ с непосредственным водоразбором из теп-
тепловых сетей с термической стабилизацией подпиточной воды для тепловых се-
сетей [27]
1 - водоподготовка; 2 - подпиточный насос; 3 - сетевой насос; 4 - основной
бойлер; 5 - пиковый бойлер (или пиковый котел); 6 - регулятор давления; 7 -
смеситель; 8 - элеватор; 9 - бак-аккумулятор; 10 - отопительный прибор; 11 -
раковина; 12 - душ; 13 - ванна; 14 - турбина; 15 - электрогенератор; 16 - кон-
конденсатор; 17 - котел; 18 - редукционно-охладительная установка; 19 - обратный
клапан; 20 - водомер
203

Несомненным достоинством когенерации является полное ис-
использование первичных топливных ресурсов при одновременном
снижении отрицательного воздействия на природную среду. Од-
Однако ввиду сложности таких устройств они требуют относитель-
относительно больших инвестиций, высококвалифицированного персонала
и обслуживания и высокой надежности установок (во избежание
лавинообразного, цепочного развития аварий).
Рис. 6.10. Принципиальная тепловая схема когенерационной энергетической ус-
установки с газотурбинной надстройкой (ГТУ) к водогрейному котлу совместно с
тепловым насосом
1 - компрессор; 2 - камера сгорания ГТУ; 3 - газотурбинная установка - ГТУ;
4 - электрический генератор; 5 - водогрейный котел; 6 - циркуляционный сете-
сетевой насос; 7 - тепловые потребители; 8 - тепловой насос - ТН; 9 - дроссель ТН;
10 - электродвигатель ТН; 11 - источник низкопотенциальной теплоты
Надстройки к котлам могут быть выполнены в виде дизель-
генераторных электрических агрегатов, газотурбинных, парогазо-
парогазовых и паротурбинных установок. Во всех случаях комбинаций
таких устройств может быть достигнут существенный экономи-
экономический эффект. По принципу когенерации энергоснабжения про-
проектируется современный комплекс «Москва-Сити» на Красной
Пресне, ведется надстройка газотурбинными установками водо-
водогрейных котлов на РТС «Люблино», «Курьяново» в Москве и РТС
в г. Зеленограде и других местах.
На рис. 6.11 показано изменение относительной стоимости
электроэнергии для различных энергетических установок при раз-
раздельной работе и когенерации (на различных видах топлива —
дорогих и дешевых).
Как следует из рис. 6.11 стоимость производства электроэнер-
электроэнергии при когенерации (газотурбинных и дизельных надстройках к
205

0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16
Относительная стоимость топлива
(цена топлива/стоимость 1 кВтуст.^ощности)
Рис. 6.11. Относительная стоимость электроэнергии для различных энергоуста-
энергоустановок при различной стоимости топлива
7 - стоимость электроэнергии при государственном регулировании тарифа от
сегодняшнего уровня цен без включения инвестиционной составляющей (работа
на износ существующего оборудования) и с включением ее - кривая 2; зона-
полоса между ними A-2) формирует нижний уровень стоимости электроэнер-
электроэнергии; 3 - производство собственной электроэнергии на газотурбинных надстрой-
надстройках мощностью 16-20 МВт; 4 - производство собственной электроэнергии на
дизель-генераторных надстройках; 5 - производство электроэнергии на крупных
ТЭС с перспективными парогазовыми установками в системе РАО «ЕЭС России»;
в - производство электроэнергии на вновь сооружаемых паротурбинных уста-
установках; кривые 5 и 6 формируют верхний предел стоимости электроэнергии на
свободном рынке
водогрейным котлам отопительных систем) будет заметно ниже,
чем на разделенных паро- и газотурбинных установках за счет
более высокого КПД при когенерации.
Особенно возрастет эффективность когенерации с использова-
использованием вместо традиционных рабочих тепловых машин — турбин-
турбинных, поршневых, холодильных и других, роторно-лопастных пре-
преобразователей энергии потоков, получивших название турбоэспан-
деров. Это новая технология в двигателестроении, основные
свойства и достоинства ее заключаются в следующем:
• преобразование энергии осуществляется способом объемно-
объемного вытеснения потока с помощью подвижных лопастей в широ-
широком диапазоне мощностей от 1 Вт до 1 МВт (см. рис. 6.12);
206

• возможность работы с любыми видами потоков (газ, пар,
жидкость, газожидкостные смеси), в том числе и агрессивных;
• эффективная работа преобразователя начинается с перепада
давления на нем с 0,1 до 100 кгс/см2;
• автоматическая выборка зазоров между трущимися элемен-
элементами преобразователя, обеспечивающая стабильно высокий КПД
преобразования энергии в течение всего времени его эксплуата-
эксплуатации;
• отсутствие в подшипниковых опорах преобразователя осевых
и радиальных нагрузок и, как следствие этого, высокая надежность
его работы, длительный срок эксплуатации в необслуживаемом
режиме и возможность применения как подшипников качения,
так и подшипников скольжения;
• простота реализации многоступенчатого преобразования
энергии потока газа или пара в механическую энергию, повыша-
повышающего КПД устройства;
• возможность обеспечения требуемых (оптимальных) режи-
режимов работы преобразователя по оборотам и моментам нагрузки;
• высокая технологичность и относительная простота промыш-
промышленного производства преобразователей, что определяет сравни-
сравнительно низкую их стоимость при серийном производстве в широ-
широком диапазоне мощностей.
Рис. 6.12. Роторно-лопастной пневмомотор мощностью на 650 Вт при перепаде
давления в 4,5 кгс/см2; на 2 кВт при перепаде давления в 10 кгс/см2. Размер его
сопоставим с шариковой ручкой
6.4.4. Прямоточное однотрубное теплоснабжение
В 1968—1974 гг. была разработана и введена в эксплуатацию
опытно-промышленная установка однотрубного высокотемператур-
высокотемпературного теплоснабжения на базе водогрейного водотрубно-скрубберно-
го котла ВКВ-6 мощностью 7 МВт F Гкал/ч) на газовом топливе.
Она была создана с учетом эксплуатировавшейся ранее в жилом
207

микрорайоне обычной двухтрубной закрытой сети с центральным
тепловым пунктом, узлы которого были специально дополнены
устройствами, обеспечивающими работу по прямоточной схеме с
непосредственным водоразбором при максимальной температуре воды
в магистральном теплопроводе 200 "С.
Указанная система (рис. 6.13) явилась первой в нашей стране
попыткой практической реализации основных положений прямо-
прямоточного однотрубного высокотемпературного теплоснабжения
(система «горячего водопровода») и содержала ряд принципиаль-
принципиально новых решений, обеспечивших ее высокую экономичность.
Шестилетняя эксплуатация этой системы показала, что экономия
топлива достигает 18—20 %, себестоимость единицы отпущенной
теплоты на 14—18 % ниже, а металлоемкость системы в целом в
2 раза меньше по сравнению с двухтрубными системами ЦТ на
базе котлов поверхностного типа (ПТВМ, ДКВр и др.). Опыт под-
подтвердил также высокую надежность и простоту эксплуатации та-
такой системы, котла и всего вспомогательного оборудования.
Перспективы развития СЦТ. В соответствии с новой националь-,
ной градостроительной доктриной в стране продолжится дальней-
Рис. 6.13. Технологическая схема установки однотрубного высокотемпературно-
высокотемпературного B00 *С) теплоснабжения на базе водотрубно-скрубберного котла ВКВ-6
7 - питательная водопроводная вода; 2 - скруббер котла; 3 - оборудование во-
доумягчения; 4 - вакуумный деаэратор; 5 - подпорный элеватор; 6 - сетевой
насос; 7 - перегревающий трубный пучок; 8 - топка котла; 9 - однотрубная теп-
тепловая сеть; 10 - смесительное устройство; 11 - система отопления потребите-
потребителей; 12 - подмешивающий насос; 13 - бак-аккумулятор горячей воды; 14 -водо-
-водопроводная вода; 75 - подмес сетевой воды; 16 и 17 - газовые горелки зимнего и
летнего режимов
208

шая концентрация населения в крупных городах, миграция насе-
населения из деревень и малых городов в крупные и средние города.
Уже сегодня Россия — одна из самых урбанизированных стран
мира: в чуть более тысячи городов проживает свыше ста милли-
миллионов человек, или более 70 % населения страны. И эта тенденция
сохраняется на перспективу, и, как следствие, это вызовет даль-
дальнейшее развитие СЦТ [59], а не индивидуальных местных источ-
источников теплоснабжения.
6.5. Транспортирование теплоты. Устройства
и конструктивные особенности тепловых сетей
Важнейшей функцией СЦТ является доведение произведенной
на теплоисточниках теплоты до потребителей наиболее надежным
и экономичным образом. Для выполнения ее сооружают трубо-
трубопроводные системы, хорошо изолированные тепловой изоляцией,
защищенные от внешнего воздействия и повреждений, оснащен-
оснащенные запорной и регулирующей арматурой, средствами автомати-
автоматики и учета теплоты и теплоносителей.
Тепловая сеть — совокупность устройств, предназначенных для
передачи и распределения теплоты (горячей воды или пара, или го-
горячих газов) от источника к потребителям.
Тепловые сети — сооружения самые дорогие, металлоемкие и
трудозатратные среди инженерных коммуникаций городов, поэто-
поэтому они должны выполняться так, чтобы могли служить не менее
50 лет, не требуя частых ремонтов и перекладок и не снижая сво-
своих эксплуатационных качеств в этот срок. Эти требования фор-
формируют показатели надежности и долговечности систем СЦТ,
которые в свою очередь определяют экономику теплоснабжения
в целом.
Надежность — это свойство объекта выполнять заданные фун-
функции в заданном объеме при определенных условиях функциониро-
функционирования.
Надежность является сложным, комплексным свойством, ко-
которое в зависимости от назначения объекта и условий его эксп-
эксплуатации включает в себя ряд свойств: безотказность, долговеч-
долговечность, ремонтопригодность, режимную управляемость, живучесть,
безопасность, определяемых своими количественными и каче-
качественными параметрами и характеристиками. В теплоэнергетике
теория надежности пока слабо разработана, не определены вели-
величины упомянутых параметров, не собран достаточный статисти-
статистический материал. В свою очередь, надежность является элементом
еще более общего свойства - качества, под которым понимается
209

совокупность свойств, обуславливающих пригодность системы и
ее продукции для удовлетворения определенных потребностей в
соответствии с ее назначением [20].
В нашей стране принято промышленную продукцию (услугу)
стандартизировать - устанавливать стандарт качества. Так, после
длительных поисков был разработан стандарт на электрическую
энергию - ГОСТ 23875-88.
На качество тепловой энергии такого ГОСТа пока нет, нет его
и в других странах. Объясняется это многофакторностью процес-
процесса теплоснабжения, динамическими изменениями во времени его
параметров. Поэтому практика теплоснабжения выработала свои
критерии надежности и качества процесса, которые позволяют
косвенным образом оценивать эти параметры. Они будут рассмот-
рассмотрены в главе 10.
Схемы тепловых сетей зависят в первую очередь от наличия,
мощности и размещения теплоисточников, вида теплоносителя и
превалирующего теплового потребления, взаимного размещения
тепловых потребителей, принятой схемы СЦТ и ряда других факт
торов (наличие водоисточников, транспортных коммуникаций,
основных градостроительных решений). ,-„
Учитывая сложность задачи правильного выбора и разработки
таких схем, в 1980 г. были выпущены СН 531-80 «Инструкция о
составе, порядке разработки и утверждения схем теплоснабжения
населенных пунктов с суммарной тепловой нагрузкой до 116 МВт
A00 Гкал/ч)». .
По принципу работы схемы тепловых сетей подразделяют на
районные (или изолированные) и общие (или единые).
Изолированные сети привязаны к одному источнику теплоты и
обслуживают конкретный изолированный район, промышленный
центр или город в целом. Недостатком таких сетей является низ-
низкая маневренность при присоединении тепловых потребителей,
невозможность резервирования от отдельных теплоисточников.
Для крупных городов и промышленных районов разработаны
и построены единые тепловые схемы трубопроводов, которые не
привязаны к конкретному источнику теплоты, они позволяют
организовать параллельную работу многих источников на общую,
обезличенную сеть. Это создает возможность резервирования ис-
источников теплоты, рационального использования имеющихся теп-
тепловых мощностей, позволяет маневрировать сооружением тепло-
теплоисточников и развитием сети, предотвращать развитие аварий.
Впервые в 70-х годах такую единую обезличенную тепловую
сеть с оптимальными параметрами функционирования и резерви-
резервирования для крупного областного центра г. Новосибирска удалось
210

выполнить новосибирским энергетикам под руководством ученых
Новосибирского энергетического института РАН.
Строительные нормы и правила по проектированию тепловых
сетей при их подземной прокладке в непроходных каналах и при
бесканальной прокладке предписывают организовывать резервную
подачу теплоты в зависимости от расчетной температуры наруж-
наружного воздуха для отопления и диаметров трубопроводов, прини-
принимаемых по табл. 6.4.
Таблица 6.4
Минимальный диаметр
трубопроводов, мм
300
400
500
600
700 и более
Расчетная температура наружного воздуха для
проектирования отопления U, "С
минус 10
минус 20
минус 30 | минус 40
минус 50
Допускаемое снижение подачи теплоты, % до
-
-
-
-
50
-
-
-
50
60
-
-
50
60
70
-
50
60
70
80
50
60
70
80
90
Примечание: Знак «-» означает, что резервной подачи теплоты не
требуется.
Так большинство районных и квартальных тепловых станций
Москвы (и по стране в целом) были спроектированы и построены
как источники, предваряющие и подготавливающие развитие тепло-
теплофикации города от мощных московских (или местных) ТЭЦ. Гид-
Гидравлические и температурные их режимы, схемы присоединения
абонентов были увязаны с требованиями «большой» энергетики, что
позволяло легко переключать тепловые нагрузки РТС и КТС на Теп-
Теплосети «Минэнерго» (и обратно), выводить их в горячий и холод-
холодный резервы. Такие московские районы-новостройки как Измайло-
Измайлово, Кузьминки, Химки-Ховрино, Коптево, Кунцево и другие,
первоначально получавшие теплоту от местных изолированных ис-
источников — РТС и КТС, с приходом магистральных сетей от ТЭЦ
были переключены на работу в единые сети. Наличие резервных
связей и перемычек, резервных законсервированных теплоисточни-
теплоисточников в единых тепловых сетях позволяло предотвратить развитие се-
серьезных аварий в городе. Например: при разрыве продольного завод-
заводского сварного шва транзитной магистральной тепловой сети диа-
диаметром 1200 мм от ТЭЦ-22 законсервированная Кузьминская РТС
(ранее обслуживавшая несколько районов города) была быстро за-
запущена в работу и спасла положение; при аварии и выходе из строя
филиала ТЭЦ-12 в сильные морозы тепловая нагрузка ее в 300 МВт
была незамедлительно переключена на только что построенную
Краснопресненскую РТС, соединенную магистральными резервны-
211

ми перемычками с филиалом ТЭЦ-12; законсервированная Коптев-
Коптевская РТС несколько отопительных сезонов использовалась «в по-
помощь» городским ТЭЦ.
Кроме того, в советское время весенне-летняя тепловая нагрузка
большинства РТС и КТС Москвы (и ряда других городов) через
резервирующие перемычки переключалась на «Теплосети Минэ-
Минэнерго», что давало возможность эффективно загружать теплофи-
теплофикационные турбины ТЭЦ (используя пар низких потенциалов),
экономить громадные объемы природного сетевого газа, увеличи-
увеличивать сроки и маневренность профилактических мероприятий на
теплоисточниках. К сожалению, в условиях рыночной экономики
такие переключения прекратились — народное хозяйство потеря-
потеряло энергетический потенциал и несет значительные убытки.
В связи с высокой централизацией теплоснабжения от ТЭЦ
возникла необходимость по аналогии с электрическими и газовы-
газовыми сетями единые городские тепловые сети крупных городов вы-
выполнять по двух- и трехступенчатой схеме, с четким делением се-
сетей на магистральные («высокого температурного потенциала»)
диаметрами 600—1400 мм и более, распределительные (квартальные)
диаметрами 300—600 мм и дворовые сети диаметрам)} менее 300 мм.
Для повышения надежности и качества параллельной работы ис-
источников на единые сети потребовалась гидравлическая и темпе-
температурная изоляция магистральных тепловых сетей от распредели-
распределительных (квартальных), осуществляемая путем сооружения водо-
подогревательных подстанций или смесительных насосных
подстанций, а также вооружения специальных распределительных
устройств, называемых контрольно-распределительными пунктами
(КРП).
Водоподогреватель — устройство, находящееся под давлением
выше атмосферного, служащее для нагревания воды водяным па-
паром, горячей водой или другим теплоносителем.
По конфигурации различают лучевые и кольцевые сети. Большин-
Большинство тепловых сетей от РТС и КТС строились как лучевые, они
наиболее просты, дешевы и удобны в эксплуатации, хотя в аварий-
аварийных условиях они не позволяют обеспечить отключаемых потре-
потребителей даже минимальным расходом теплоносителя. Кольцевые
сети и лучевые с перемычками обеспечивают резервирование, и в
этих случаях часто спасают положение. На рис. 6.14 показана схе-
схема изолированной тепловой сети от одной ТЭЦ с насосно-повы-
сительными подстанциями, гидравлическими регуляторами и пе-
перемычками.
Вывод теплоты от ТЭЦ (или РТС) осуществляется, как прави-
правило, по нескольким магистралям. Для повышения надежности теп-
212

Рис. 6.14. Схема изолированной тепловой сети от одной ТЭЦ с насосно-повыси-
тельными подстанциями, гидравлическими регуляторами и перемычками
РДП - районный диспетчерский пункт; магистральные тепловые сети;
распределительные (квартальные) тепловые cem;D - ЦТП; о - ИТП;@-
насосные подстанции
лоснабжения магистрали соединяются между собой резервирую-
резервирующими перемычками. В результате этого в теплосети образуются
сложные многокольцевые гидравлические системы. Стоимость
теплосети при этом несколько возрастает. Контроль за гидравли-
гидравлическими и температурными режимами осуществляется с помощью
средств телемеханики и автоматики на коллекторах ТЭЦ, на на-
насосных подстанциях и в характерных точках тепловых сетей.
Теплоносители в системах ЦТ
В качестве теплоносителей систем ЦТ применяются вода — для
целей отопления, вентиляции и горячего водоснабжения и водяной
пар - для промышленных и технологических нужд. Каждый из этих
теплоносителей обладает специфическими особенностями и каче-
качествами, которые обязательно учитываются при проектировании
систем, экономических и технических расчетах, разработке пра-
правил эксплуатации и содержания энергоустановок.
Водяная система теплоснабжения — система теплоснабжения,
в которой теплоносителем является вода.
Вода как теплоноситель в системах ЦТ имеет следующие пре-
преимущества перед паром:
1) возможность транспортирования на большие расстояния без
больших потерь температурного потенциала, а следовательно, воз-
возможность более экономичной комбинированной выработки теп-
теплоты и электроэнергии на ТЭЦ;
2) удобство центрального качественного и количественного
регулирования отпуска теплоты на источнике ее;
213

3) простота присоединения большинства абонентских систем
к тепловым сетям;
4) сохранение всего конденсата греющего пара на ТЭЦ в во-
донагревательных установках.
Паровая система теплоснабжения — система теплоснабжения,
в которой теплоносителем является пар.
Пар в свою очередь обладает перед водой следующими преиму-
преимуществами:
1) более широкие возможности применения как теплоносите-
теплоносителя (большая универсальность) — возможности удовлетворять не
только чисто тепловые потребности, но также и силовые, и неко-
некоторые чисто технологические нужды (пропарку, абсорбирование
газов и др.);
2) малый вес и незначительность создаваемых гидростатичес-
гидростатических давлений в трубопроводах даже при самых неблагоприятных
рельефах местности теплоснабжаемых районов;
3) простота обнаружения и ликвидации аварий в сетях, так как
пар всегда выходит на поверхность земли, а вести сварочные ра-
работы при авариях можно немедленно после выключения пара;
4) простота начальной регулировки абонентскюРсистем вслед-
вследствие автоматизма распределения пара отдельными приборами и
системами;
5) отсутствие расхода электроэнергии на передачу пара, так как
он поступает к абоненту под давлением в парогенераторах на теп-
теплоисточнике, а расход энергии на возврат конденсата весьма не-
незначителен по сравнению с расходом энергии на перекачку воды
в водяных теплосетях.
В СССР преимущественное строительство получили водяные
системы ЦТ, в то время как в США, ФРГ, Бельгии - паровые.
Пропускная способность трубопроводов по теплоте и по теплоно-
теплоносителю представлена в табл. 6.5. Сравнение водяных сетей с паро-
паровыми для средних условий показывает, что водяные сети с расчет-
расчетным перепадом температур в 60°С примерно равноценны паровым се-
сетям со средним давлением пара в 5 атм.
По способу использования первичных теплоносителей систе-
системы ЦТ делятся на две большие группы — закрытые и открытые.
Правильный выбор построения и реализация схемы теплоснаб-
теплоснабжения населенных пунктов во многом определяют пути развития
систем ЦТ как собственно источников теплоснабжения, тепловых
сетей от них, так и абонентских установок, а также технические
и экономические показатели их. В отечественной теплоэнергети-
теплоэнергетике более половины систем водяного ЦТ построены по открытой
схеме (рис. 6.9).
214

Таблица 6.5
Пропускная способность трубопроводов по теплоте
и по теплоносителю*
Диаметр
трубы,
мм
15
25
38
50
75
100
125
150
200
250
Пропускная способность
По теплоте
Вода | Пар
Гкал/ч
0,011
0,039
0,11
0,24
0,72
1,51
2,70
4,36
9,23
16,6
0,005
0,018
0,05
0,11
0,33
0,69
1,24
2,00
4,24
7,60
По тепло-
теплоносителю
Вода | Пар
т/ч
0,182
0,650
1,82
4,00
12,0
25,0
45,0
72,8
154
276
0,009
0,033
0,091
0,20
0,60
1,25
2,25
3,64
7,70
13,8
Диаметр
трубы,
мм
300
350
400
450
500
600
700
800
900
1000
Пропускная способность
По теплоте
Вода
Пар
Гкап/ч
26,6
40,3
56,5
68,3
103
167
250
354
633
1020
12,2
18,5
26,0
36,0
47,4
76,5
115
162
291
470
По тепло-
теплоносителю
Вода
Пар
т/ч
444
672
940
1310
1730
2780
4160
5900
10500
17100
22,2
33,6
47,0
65,5
86,5
139
208
295
525
855
* Определено при At = 60 "С для воды; Д/ = 550 ккал/кг - для пара, для других
условий использования теплоносителей необходим перерасчет.
В закрытых системах теплоноситель используется в виде гре-
греющей среды (рабочего тела), для нагрева вторичного теплоноси-
теплоносителя — воды, воздуха, газов, рабочих жидкостей и сред абонента в
поверхностных аппаратах. Например, для нагрева в пластинчатых
или кожухотрубных подогревателях водопроводной воды для це-
целей горячего водоснабжения, или воздуха в калориферах для су-
сушильных аппаратов и т.д. Конденсат паровых теплообменных
аппаратов собирается в конденсатные баки и возвращается на
станцию.
Закрытая водяная система теплоснабжения — водяная систе-
система теплоснабжения, в которой вода, циркулирующая в тепловой
сети, используется только как теплоноситель и из сети не отби-
отбирается.
В открытых системах первичный теплоноситель используется
как рабочая среда полностью или частично в абонентских уста-
установках теплового потребления. Например, в открытых водяных
системах ЦТ сетевая вода полностью обеспечивает горячей водой
абонентские установки, будь то жилые дома, административные
здания или же промышленные предприятия (обмывочные произ-
производства, гаражи и др.), то есть разбирается из городской тепло-
теплосети.
215

Открытая водяная система теплоснабжения — водяная сис-
система теплоснабжения, в которой вода частично или полностью
отбирается из сети потребителями теплоты.
В паровых системах пар может использоваться непосредствен-
непосредственно для пропарки железобетона в пропарочных камерах заводов
ЖБИ, в бучильных аппаратах красильных и химических произ-
производств, в смешивающих барботажных подогревателях горячей
воды и рабочих жидкостей, контактных аппаратах и др. Конден-
Конденсат при этом полностью используется в технологическом произ-
производстве или аппаратах и назад не возвращается.
6.5.1. Выбор трассы тепловых сетей
и способы прокладки
Трассы тепловых сетей не могут быть сделаны произвольно, по
субъективному желанию, они выполняются в соответствии с ука-
указаниями СНиП 41-02-2003, СНиП 3.05.03-85 и строго регламен-
регламентированы [48].
Современные способы прокладки и возведения тепловых сетей
(рис. 6.15) классифицируют следующим образом: v
1. Бесканальная прокладка тепловых сетей в грунте. (Для теп-
тепловых сетей условным диаметром Dy < 400 мм следует предусмат-
предусматривать преимущественно бесканальную прокладку.
2. Совмещенная многотрубная прокладка теплопроводов в об-'
щей траншее совместно с другими коммуникациями.
Рис. 6.15. Современные способы прокладки тепловых сетей
216

3. Прокладка тепловых сетей в подземных непроходных кана-
каналах - раздельно или совмещение с другими коммуникациями.
4. Совмещенная прокладка теплопроводов в подземных проход-
проходных коллекторах и технических подпольях зданий.
5. Надземная — воздушная прокладка теплопроводов.
Бесканальная прокладка 1 является наиболее экономичным
способом сооружения теплосетей, обеспечивающая меньшие объе-
объемы земляных и строительно-монтажных работ, экономию сбор-
сборного железобетона, снижение трудоемкости строительства и по-
повышение производительности труда.
При качественных и долговечных индустриальных конструк-
конструкциях теплопроводов и материалах и надлежащем выполнении
монтажных и изоляционно-сварочных работ способ обеспечива-
обеспечивает расчетную долговечность подземных коммуникаций (более
30 лет) и необходимую защиту от коррозии.
При сооружении внутриквартальных подземных коммуника-
коммуникаций от котельных, ЦТП в районах нового жилищного строитель-
строительства городов наиболее эффективно применяется совмещенная бес-
бесканальная прокладка нескольких сетей 2 — горячего и холодного
водоснабжения и других в общей траншее. Число труб при этом
может достигать до 10—12 шт. Она более экономична, чем раздель-
раздельная прокладка (на 15 % по стоимости, на 25—30 % по объему зем-
земляных работ), сокращаются сроки строительства.
Преимущественное распространение в городах получил способ
строительства тепловых сетей в непроходных подземных каналах 3.
Канал защищает теплопровод от механических нагрузок, обеспе-
обеспечивает температурные деформации его, защищает от воздействия
грунтовой среды и поверхностных вод. Но такой тип прокладки
весьма дорог, требует значительного расхода железобетонных кон-
конструкций (от 500 до 2000 м3 на 1 км трассы), больших объемов
земляных работ и трудовых затрат.
Ограниченное применение получил способ совмещенной про-
прокладки теплопроводов в тоннелях, проходных коллекторах и техни-
технических подпольях зданий 4.
Подземную прокладку тепловых сетей допускается принимать
совместно с другими инженерными сетями: в каналах — только с
водопроводами, трубопроводами сжатого воздуха давлением до
1,6 МПа, мазутопроводами, с контрольными кабелями связи
теплосетей, а в тоннелях — только с водопроводами диаметром до
500 мм, кабелями связи, силовыми кабелями напряжением до
10 кВ, трубопроводами сжатого воздуха давлением до 1,6 МПа и
напорной канализации. Прокладка трубопроводов тепловых сетей
217

в каналах и тоннелях с другими инженерными сетями кроме ука-
указанных не допускается.
Таким образом, в населенных пунктах для тепловых сетей пре-
предусматривается, как правило, подземная прокладка (бесканальная,
в каналах или в городских и внутриквартальных тоннелях совмест-
совместно с другими инженерными сетями), прокладка тепловых сетей по
насыпям автомобильных дорог не допускается. Под городскими
проездами и площадями с усовершенствованным Покрытием, а
также при пересечении крупных автомагистралей их следует про-
прокладывать в тоннелях или футлярах.
При обосновании допускается надземная прокладка тепловых
сетей 5 на низких или высоких железобетонных опорах, в отдель-
отдельных случаях — на кронштейнах вдоль стен зданий.
При выборе трассы теплосетей разрешается пересечение водя-
водяными сетями диаметром 300 мм и менее жилых и общественных
зданий при условии прокладки сетей в технических подпольях,
технических коридорах и тоннелях (высотой не менее 1,8 м) с
устройством дренирующего колодца в нижней точке на выходе из
здания. Пересечение тепловыми сетями детских дошкольных,
школьных и лечебно-профилактических учреждений не допуска-
допускается. На рис. 6.16 и 6.17 показаны различные виды прокладок теп-
тепловых сетей [9].
Рис. 6.16. Монтаж непроходного канала теплосети с применением монолитного
лоткового канала (МКЛ для труб диаметром 50-1400 мм) с помощью автокрана
грузоподъемностью 28 т
218

На рис. 6.17 показано надземное расположение теплопроводов
промышленного предприятия на низких опорах. На переднем
плане хорошо видны вертикально-расположенные U-образные
компенсаторы температурного удлинения трубопроводов, рядом
слева расположен «холодный» трубопровод.
В последние годы надземная прокладка тепловых сетей полу-
получает все большее распространение, особенно при реконструкции
и капитальных ремонтах существующих подземных сооружений.
Их часто выносят на поверхность земли в совершенно неожидан-
неожиданных местах - во дворах жилых микрорайонов, на спортивных
площадках, в парковых зонах, на внутриквартальных проездах
и т.д., нисколько не считаясь с интересами жителей, учреждений
и организаций. При попустительстве архитектурных и админист-
административных инспекций «украшают» теплопроводами окружающие
пространства. Организации - владельцы теплосетей часто моти-
мотивируют такие решения как временный выход из положения.
Рис. 6.17. Надземное расположение теплопроводов промышленного предприя-
предприятия на низких опорах
6.5.2. Устройство и оборудование теплопроводов -
трубы, опорные конструкции, компенсаторы, арматура
Материалы, трубы и арматуру для тепловых сетей, независи-
независимо от параметров теплоносителя, а также расчет трубопроводов на
прочность, способы строительства и монтажа принимают в соот-
соответствии с требованиями РД 10-249-98 [66], РД 10-400-01 [67]
Госгортехнадзора России, а также требованиями СНиП [48].
К трубам тепловых сетей предъявляются следующие основные
требования:
1) высокая механическая прочность и герметичность, необхо-
необходимые для безаварийной работы при заданных давлениях и тем-
температурах; 2) постоянство механических свойств и низкий коэф-
коэффициент линейного удлинения для снижения возникающих тер-
термических напряжений при переменных тепловых режимах
219

эксплуатации; 3) антикоррозионная стойкость; 4) высокие тепло-
теплоизолирующие свойства стенок трубы для сохранения теплоты и
температуры теплоносителя; 5) возможность и простота хранения,
транспортировки, монтажа и герметичных соединений, прибор-
приборного контроля элементов теплосети; 6) невысокая стоимость и
доступность на рынке и др.
Для каждой ступени построения тепловых сетей — магистраль-
магистральных, квартальных и дворовых — рекомендуются свои трубы и из-
изделия из них, отвечающие по качеству, параметрам теплоносите-
теплоносителя в них, назначению, прочностным и санитарным требованиям.
Так для магистральных и квартальных трубопроводов следует
предусматривать стальные электросварные трубы или бесшовные,
чугунные из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом
(ВЧШГ), для трубопроводов дворовых сетей (при рабочем давле-
давлении пара 0,07 МПа и ниже и температуре воды 115 "С и ниже)
при давлении до 1,6 МПа включительно допускается применять
также и неметаллические трубы. Среди последних наибольшее рас-
распространение получили металлополимерные, асбестоцементные-,
меньшее — стеклянные, керамические. Попытка применения на
заре советской теплофикации деревянных труб не «мела успеха —
трубы набухали, расслаивались и выходили из строя, надежная
стыковка их была невозможна.
Заводы-изготовители труб на каждую партию изготовленной
продукции (труб) выдают-так называемый сертификат качества,
где указывают основные сведения о материалах, результаты ме-
механических и технологических испытаний и дефектоскопию свар-
сварного шва труб и другие сведения по форме и в объеме, установ-
установленных Госгортехнадзором России. Такие сертификаты должны
быть приложены к актам приемки-сдачи объекта в эксплуатацию.
Применяемые металлические трубы и фасонные детали долж-
должны иметь толщину стенок не менее принятой по номенклатурно-
номенклатурному типоряду согласно приведенной табл. 6.6. Окончательный вы-
выбор марки стали и толщины стенки (табл. 6.7) определяются рас-
расчетами при проектировании, а подбор — по ГОСТ и НТД на трубы.
Для строительства тепловых сетей сортамент труб выбирают с
учетом условного давления, максимальной температуры теплоно-
теплоносителя, диаметра трубопровода, марки стали, определенных в про-
проекте. Для сетей горячего водоснабжения в закрытых системах теп-
теплоснабжения и от котельных должны применяться оцинкованные
или эмалированные стальные трубы, а также трубы из ВЧШГ.
Сводами правил СП 41-102-98 [64] и СП 40-103-98 [65] (см.
раздел 9.6 учебника) разрешено в дворовых разводках тепловых се-
сетей, в системах отопления и горячего водоснабжения зданий при-
220

менять металлополимерные трубы, изготовленные по техническим
условиям (ТУ) на них.
Для сетей горячего водоснабжения в открытых системах сле-
следует применять неоцинкованные трубы, допускаются также ме-
металлополимерные.
Таблица 6.6
Перечень стальных труб для устройства сетей теплоснабжения
Диаметр условий, мм
25
32
40
50
65
80
100
125
150
200
250
300
400
500
600
700
800
900
1000
1200
Диаметр наружный, мм
32
38
45
57
76
89
108
133
159
219
273
325
426
530
630
720
820
920
1020
1220
Минимальная толщина
стенки труб, мм
3
3
3
3
3
4
4
4
4,5
6
7
7
7
7
8
8
9
9
10
10
Таблица 6.7
Марка стали
НТД на трубы
НТД на сталь
Бесшовные трубы
10,20
20,15ГС
20
10Г2
09Г2С
16ГС
ТУ 14-3-190
ТУ 14-3-460
ГОСТ 550 (группа А)
ГОСТ 8731
ГОСТ 8733 (группа В)
ТУ 14-3-1128
ТУ 108-1267
ТУ 3-923
ГОСТ 1050
ТУ 14-3-460
ГОСТ 1050
ГОСТ 4543
ГОСТ 19 281
ТУ 3-923
221

Окончание табл. 6.7
Марка стали
НТД на трубы
НТД на сталь
Прямошовные трубы
10, 20
20
17ГС, 17Г1С
17ГС, 17Г1С, 17Г1СУТУ
17ГС, 17Г1С, 17Г1СУ
ГОСТ 10 705 (группа В)
ГОСТ 20295
ГОСТ 20295
ТУ 14-3-620
ТУ 14-3-1138
ГОСТ 1050
ГОСТ 1050
ГОСТ 19281
ТУ 14-1-1921
ТУ 14-1-1950
ТУ 14-1-1950
Трубы со спиральным швом*
20
20
17ГС, 17Г1С
17Г1С, 17Г1СУ
ТУ 14-3-808
ГОСТ 20295
ГОСТ 20295
ТУ 14-3-954
ТУ 14-1-2471
ГОСТ 1050
ГОСТ 19281
ТУ 14-1-4248
* Трубы со спиральным швом применяются только для устройства прямолинейных
участков сетей и не могут использоваться для изготовления отводов и неподвиж-
неподвижных опор.
Поверочный расчет труб и элементов теплосети на прочность
производится по РД 10-400-01 [67]. Он предусматривает оценку
статической и циклической прочности (выносливости) трубопро-
трубопровода и его элементов. Статическая прочность оценивается раздель-
раздельно на действие несамоуравновешенных нагрузок (вес и внутрен-
внутреннее давление) и с учетом всех нагружающих факторов, в том чис-
числе температурных деформаций. Учитываемые в расчетах на
прочность нагрузки и воздействия подразделяются на три вида A5
воздействий):
постоянные — 1) собственный вес труб, деталей, арматуры и
обустройств; 2) вес изоляции; 3) вес и давление грунта; 4) пред-
предварительная растяжка; 5) силы трения в опорах скольжения или
при взаимодействии с грунтом (при бесканальной прокладке);
6) натяг упругих опор;
длительные временные — 7) внутреннее давление; 8) вес транс-
транспортируемой среды — воды, пара; 9) температурный перепад;
10) смещение концевых защемлений при нагреве присоединенного
оборудования; 11) распорные усилия осевых компенсаторов;
кратковременные — 12) снеговая; 13) гололедная; 14) ветровая;
15) от подвижного состава.
Основные размеры труб и деталей теплосети выбираются по
расчетным давлению и температуре с учетом коррозионной актив-
активности среды. За расчетное давление принимают максимальное
рабочее давление, за расчетную температуру — максимальную ра-
рабочую температуру по проектной документации.
222

Номинальная толщина стенки прямой трубы (согласно [63])
должна быть не менее определенной по формулам:
номинальная толщина стенки трубы
S = SR + С, мм,
расчетная толщина стенка трубы
F.1)
2Фн,[ст] + />
F.2)
где р — рабочее давление, МПа; Da — наружный диаметр трубы,
мм; cpw - расчетный коэффициент прочности продольного или
спирального сварного шва (равный 1 при заводском контроле ка-
качества сварки); [о] — номинальное допускаемое напряжение при
расчетной температуре стенки, МПа; С— суммарная прибавка к
расчетной толщине стенки (запас на коррозию, С— 0,5—1,0 мм).
Номинальная толщина стенки труб при изготовлении и фак-
фактическая толщина стенки труб при эксплуатации должны быть не
менее значений, указанных в табл. 6.8, и не менее значений, по-
полученных в результате расчетов на прочность.
Таблица 6.8
Допустимая толщина стенок труб
Процесс
Изготовление
Эксплуатация
S, мм, при О„, мм
<38
1,80
1,45
<51
2,00
1,60
<70
2,50
2,00
<90
3,00
2,40
<108
3,50
2,80
>108
4,00
3,20
Из табл. 6.8 следует, что в процессе эксплуатации тепловых
сетей необходимо вести систематический ежегодный контроль (по
индикаторам) за состоянием металла трубопроводов во избежание
разрывов и аварийных повреждений их.
Целью поверочного расчета является не только оценка стати-
статической и циклической прочности самого трубопровода, но также
определение усилий, действующих со стороны трубопровода на
опоры (рис. 6.18), строительные конструкции и присоединенное
оборудование — ответвления, секционную арматуру, спускные и
дренажные устройства, компенсаторы и др. Для выполнения та-
таких достаточно больших расчетов разработаны специальные ком-
компьютерные программы, так как иначе эту трудоемкую работу вы-
выполнять весьма сложно.
В тепловых сетях на трубопроводах устраивают опорные кон-
конструкции двух типов — подвижные (свободные) и неподвижные
(мертвые).
223

—I
f
I
i
Рис. 6.18. Схема нагрузок на опору
1 - труба; 2 - подвижная опора; 02 - вертикальное давление трубопровода на
подвижную опору; qy- продольная составляющая силы трения (вдоль оси тру-
трубы); qx- боковая составляющая силы трения (поперек оси трубы)
По принципу свободного перемещения различают подвижные
опоры, скользящие, катковые, шариковые и подвесные, их ис-
используют во всех типах прокладок, кроме бесканальных.
Подвижные опоры служат для передачи веса теплопроводов и
их изоляционных оболочек на несущие конструкции и обеспечения
перемещений труб, происходящих вследствие изменения их длины
при изменениях температуры теплоносителя.
Наиболее распространены в настоящее время в теплосетях ти-
типовые скользящие опоры, их подразделяют на низкие (90 мм) и
высокие A40 мм) и применяют для всех типов и диаметров труб
независимо от направления горизонтальных перемещений трубо-
трубопроводов. Первые используют для трубопроводов с толщиной теп-
теплоизоляции до 80 мм, они имеют плоскость скольжения непо-
непосредственно у тела трубы.-В местах их расположения должна быть
снята тепловая изоляция. Вторые применяют для трубопроводов
с толщиной теплоизоляции более 80 мм. Они имеют плоскость
скольжения ниже поверхности теплоизоляции, и поэтому нет не-
необходимости ее нарушать. Все они свободно опираются на бетон-
бетонные подушки, в которые предварительно заделываются стальные
полосы для уменьшения сил трения и истирания.
Для трубопроводов с диаметром труб от 200 мм и больше для
уменьшения сил трения на опорах применяют опоры качения —
катковые, роликовые, шариковые.
Подвесные опоры применяют для надземной прокладки водо-
водоводов небольших диаметров (от 150 до 500 мм) — паропроводов,
водопроводов и др., гибкая подвеска позволяет опоре легко пово-
поворачиваться и перемещаться вместе с трубопроводом.
На рис. 6.19 показаны варианты низких, высоких и Катковых
опор, а на рис. 6.20 — подвесных простых опор.
Неподвижные опоры служат для распределения удлинений тру-
трубопроводов и восприятия усилий от температурных деформаций
и внутренних давлений путем закрепления трубопровода в отдель-
отдельной точке относительно каналов или несущих конструкций. Раз-
224

Низкие скользящие опоры:
а — направленная; б — свободная
Высокая скользящая опора
Катковая опора
Рис. 6.19. Варианты высоких и низких опор трубопроводов
в г
Подвесные опоры простые
Подвесная опора
прямолинейная
Рис. 6.20. Варианты подвесных опор трубопроводов
а - для продольных и поперечных перемещений; б - для продольных перемеще-
перемещений; в - с непосредственной заделкой в балку; г - с обвязкой балки
225

мещают неподвижные опоры между компенсаторами и участка-
участками трубопроводов с естественной компенсацией температурных
удлинений таким образом, чтобы между каждыми двумя компен-
компенсаторами была одна неподвижная опора, а между двумя неподвиж-
неподвижными опорами находился один компенсатор. Неподвижное за-
закрепление трубопроводов вьшолняют различными конструкциями
в зависимости от принятого способа прокладки теплосети. Так для
бесканальной прокладки и для непроходных каналов выполняют
конструкцию индустриальной щитовой опоры в виде железобетон-
железобетонных щитов с заделанными в них изолированными элементами
(рис. 6.21). Такие опоры изготавливают в заводских условиях и
поставляют на трассу строительства в комплекте с изолированны-
изолированными трубами и другими изделиями.
2 1 3
Рис. 6.21. Щитовая неподвижная опора при установке
а - в непроходном каналегб - в бесканальной теплотрассе; 1 - железобетонная
щитовая стенка; 2 - асбестовая прокладка; 3 - лобовая опора; 4 - перекрытие;
5 - дренажное отверстие; 6 - дно канала; 7 - опорная бетонная подушка; 8 -
отверстие для дренажной трубы
В камерах подземных каналов и при надземных прокладках
неподвижные опоры выполняются в виде металлических конст-
конструкций, сваренных или соединенных на болтах с трубами
(рис. 6.22).
Усилия Q, воспринимаемые неподвижными опорами, склады-
складываются из реакции сил трения R^ в подвижных опорах, реакции
компенсатора 1^ и реакции сил внутреннего давления /^д. Пол-
Полная сила, действующая на неподвижную опору, равна сумме этих
величин и в эксплуатационных условиях может достигать боль-
больших размеров.
0=7^ + ^ + ^ = ^/^ + ^+0,785^?, F.3)
/—длина трубопровода от неподвижной опоры до компенсатора, м;
q — вес 1 м трубопровода с изоляцией и теплоносителем, кгс/м;
226

ц — коэффициент трения в подвижных опорах; d — внутренний ди-
диаметр трубы, см; Р— максимально возможное давление в трубе,
кгс/см2.
Указанные силы действуют на неподвижную опору с двух сто-
сторон и при симметричных участках взаимно уравновешиваются. Но
при пуске теплопровода или при изменении температуры тепло-
теплоносителя указанные силы могут быть неуравновешенными. По-
Поэтому расчет неподвижных опор производится на одностороннее
действие сил согласно формуле F.3). Неучет таких воздействий,
повреждение или поломка неподвижных опор могут стать причи-
причиной серьезных аварий на теплотрассах.
Рис. 6.22. Неподвижные опоры
а - на фундаментах; б - на балке; в - на стойках
Так в процессе летней перекладки ветхой канальной теплотрас-
теплотрассы диаметром 600 мм по Банному переулку в Москве монтажни-
монтажники «позабыли» восстановить удаленную при ремонте неподвижную
опору, а неопытный начальник участка тепловых сетей принял в
эксплуатацию их «работу», в результате чего была нарушена про-
проектная схема компенсации трубопроводов. В декабрьские морозы
с повышением температуры теплоносителя и значительным рас-
расширением металла труб произошло их произвольное смещение в
227

каналах. Установленные за бывшей неподвижной опорой сальни-
сальниковые компенсаторы начали «выходить из зацепления», подтяжка
сальниковых уплотнений результатов не дала — возникла большая
утечка теплоносителя, что привело к нарушению гидравлического
режима Переяславской РТС и прекращению теплоснабжения це-
целого района города.
В эксплуатационных сетевых подразделениях помимо «Расчет-
«Расчетной схемы тепловых сетей» необходимо составлять «Исполнитель-
«Исполнительные схемы на отдельные участки тепловых сетей (планшетные)».
На них изображаются в плане отдельные участки теплосетей (ос-
(основных трубопроводов и ответвлений) с указанием диаметров,
обозначением тепловых пунктов, тепловых камер, компенсаторов,
задвижек, неподвижных опор, номеров и адресов абонентов с ука-
указанием назначения и этажности здания. На рис. 6.23 показаны
схемы разгруженных и неразгруженных опор.
т
*е-
-CXI Э-И-+-
4
1 5
A
и
Рис. 6.23. Схемы разгруженных и неразгруженных опор трубопроводов
1 - разгруженная опора; 2 - неразгруженная опора; 3 - запорный орган; 4 -
сальниковый компенсатор; 5 - гнутый компенсатор
Разгруженными называются опоры, на которые не передаются
нагрузки от внутреннего давления в трубопроводах, а восприни-
воспринимаются стенками труб и взаимно уравновешиваются, как это про-
происходит при компенсации участков гнутыми компенсаторами.
Если на компенсируемом участке теплопроводов установлен
сальниковый или линзовый компенсатор и запорный орган
(задвижка, вентиль, заглушка), то в этом случае реакция сил внут-
внутреннего давления передается на опору и она называется неразг-
неразгруженной.
В тепловых сетях должна быть обеспечена надежная компен-
компенсация тепловых удлинений трубопроводов, для чего применяют-
228

ся: гибкие компенсаторы труб (П-образные) с предварительной
растяжкой при монтаже; углы поворотов от 90 до 130° (самоком-
(самокомпенсация); сильфонные, линзовые, сальниковые и манжетные
компенсаторы.
Компенсаторы предназначены для восприятия температурных
удлинений трубопроводов и разгрузки труб от температурных на-
напряжений и деформаций.
Температурное удлинение стальных труб вычисляется по фор-
формуле:
Д/ = а А/ / = 0,0012 (t - Q I, F.4)
где а — коэффициент линейного удлинения, для стали а = 0,0012
А/=(/-/„), F.5)
/ - температура нагретой трубы, "С; /м - температура трубы при
монтаже, °С; / — длина трубы, м.
Если участок трубы защемлен и при нагревании не удлиняет-
удлиняется, то в металле возникают большие напряжения сжатия, для стали
они составят s = B,35 At) МПа = B4 • Д/) кгс/см2. Они не зависят
от диаметра, толщины стенки и длины трубопровода, а только от
вида материала (модуля упругости и коэффициента линейного уд-
удлинения) и перепада температур.
Компенсаторы по принципу действия подразделяются на две
группы: осевые и радиальные. Первые устанавливают для компен-
компенсации температурных удлинений прямых участков трубопроводов,
здесь применяют либо сальниковые (телескопические, рис. 6.24,
на диаметры от 100 до 1400 мм и рабочим давлением до 2,5 МПа),
либо пружинящие (линзовые, сильфонные, рис. 6.25) компенса-
компенсаторы.
Для периодического обслуживания сальниковых компенсато-
компенсаторов (смены сальниковой набивки, обтяжки ее) их размещают в
тепловых компенсаторных камерах или камерах ответвлений тру-
трубопроводов. Набивка сальникового компенсатора выполняется из
прографиченного асбестового шнура и термостойкой круглой ре-
резины, которые в виде колец заполняют зазор компенсатора.
Пружинящие осевые компенсаторы получили применение при
бесканальной прокладке.теплосетей. Сварные гнутые компенса-
компенсаторы используются при любой конструкции трубопроводов и лю-
любых параметрах теплоносителя. Они широко используются на теп-
теплотрассах промышленных предприятий (см . рис. 6.17), а также в
городских тепловых сетях при небольших (до 200 мм) диаметрах
теплопроводов. Их изготавливают из гнутых или сварных отводов
229

2 3 4 5
Рис. 6.24. Односторонний сварной сальниковый компенсатор
1 - нажимной фланец; 2 - грундбукса; 3 - сальниковая набивка; 4 - контрбукса;
5 - стакан; 6 - корпус; 7 - переход диаметров. Компенсирующая способность его
составляет 250-400 мм
Рис. 6.25. Схема трехволнового сильфонного компенсатора
(Компенсирующая способность его составляет 50-150 мм)
с помощью электродуговой сварки Г-, П- и Q-образной формы
и перед монтажом в теплосети производят им холодную растяж-
растяжку, что почти вдвое увеличивает их компенсирующую способность.
Гибкие компенсаторы располагают в компенсаторных непро-
непроходных каналах, выполняемых по конфигурации, соответствую-
соответствующей форме компенсатора.
В 70-х годах прошлого века была изобретена самокомпенсиру-
самокомпенсирующаяся стальная труба, позволяющая применять ее без устройства
специальных компенсаторов при любых прокладках теплопрово-
теплопроводов. Конструктивно она выполнена в форме винтовых гофр [61],
растянутых по всей длине трубы спиралью в виде винтовых обра-
образующих трубы, внешний вид которой представлен на рис. 6.26.
230

Рис. 6.26. Самокомпенсирующаяся стальная труба и гофра (узел1)
Арматура тепловых сетей подразделяется на запорную, регули-
регулировочную, предохранительную, дросселирующую и контрольно-
измерительную. В паровых сетях кроме того применяют специаль-
специальную конденсатоотводящую арматуру.
В тепловых сетях всю арматуру предпочитают выполнять из
стали, даже когда это не предписывается правилами Госгортехнад-
зора России. Это вызвано желанием полностью предотвратить
опасность разрыва задвижек от температурных напряжении, дос-
достигающих больших значений при пуске теплопроводов больших
диаметров.
В качестве запорных органов применяются в основном задвиж-
задвижки (клиновые и параллельные), шаровые краны и вентили. При-
Применять запорную арматуру в качестве регулирующей не допускается.
В магистральных и квартальных тепловых сетях преимуществен-
преимущественное применение получила стальная арматура. Она обязательна
к применению на выводах тепловых сетей от источников тепло-
теплоснабжения, на вводах в центральные тепловые пункты (ЦТП), на
ответвлениях, в качестве секционирующих.
Секционирующие стальные задвижки (начиная с ВZ 100 мм)
и шаровые краны устанавливают в тепловых сетях на расстоянии
не более 3000 м с устройством перемычки (с запорной задвижкой)
между подающим и обратным трубопроводами, располагая их в
тепловых камерах. Они позволяют производить оперативные от-
отключения в случаях аварий на действующих трубопроводах или
готовить подключения вновь монтируемых участков.
231

На применение арматуры из ковкого и серого чугуна, а также
из латуни и бронзы СНиП [48] наложены ограничения. Ее разре-
разрешено использовать только в тепловых пунктах и на объектах, стро-
строящихся в оговоренных климатических условиях.
На спускных и дренажных устройствах теплосетей применение
арматуры из ковкого чугуна не допускается.
Для тепловых сетей, как правило, должна применяться арма-
арматура с концами под приварку или фланцевая, муфтовую арматуру
допускается принимать условным проходом D ^ 100 мм при дав-
давлении теплоносителя 1,6 МПа и ниже и температуре 115 °С и ниже
в случаях применения водогазопроводных труб.
Задвижки и затворы с D' > 500 мм должны иметь электричес-
электрические приводы. При этом при подземной прокладке они должны
размещаться в камерах с надземными павильонами или в подзем-
подземных камерах с естественной вентиляцией, оснащенных лазами для
выемки арматуры.
В нижних точках трубопроводов водяных тепловых сетей и кон-
денсатопроводов необходимо устраивать спускные устройства с
запорной арматурой для спуска воды, а сами трубопроводы дол-
должны иметь продольный уклон к ближайшей камерб*не менее 0,002.
При этом предусматривается строительство сбросных колодцев с
отводом воды в системы канализации самотеком или передвиж-
передвижными насосами. При надземной прокладке трубопроводов по не-
незастроенной территории для спуска воды следует предусматривать
бетонированные приямки с отводом из них воды кюветами, лот-
лотками или трубопроводами.
Из паропроводов тепловых сетей в нижних точках и перед вер-
вертикальными подъемами должен осуществляться непрерывный
отвод конденсата через конденсатоотводчики. В этих же местах,
а также на прямых участках паропроводов через 400—500 м при
попутном и через 200—300 м при встречном уклоне монтируется
устройство пускового дренажа паропроводов.
В высших точках трубопроводов тепловых сетей на каждом сек-
секционном участке должны быть установлены штуцеры с запорной
арматурой для выпуска воздуха (воздушники).
Соединение трубопроводов между собой, фасонными деталя-
деталями и оборудованием осуществляется электродуговой сваркой спе-
специальными электродами. Газовую сварку используют для соеди-
соединения труб небольшого диаметра (до 50 мм) в санитарно-техни-
ческих устройствах зданий.
232

6.5.3. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов
Тепловая изоляция является важнейшим конструктивным эле-
элементом всех звеньев систем ЦТ — теплогенерирующих, транспор-
транспортных звеньев, установок теплового потребления. Снижая тепло-
тепловые потери и предотвращая выстывание теплоносителей, она фор-
формирует технико-экономическую эффективность, надежность и
долговечность установок в целом, возможность индустриализации
строительства и является основным средством экономии топлив-
топливных ресурсов. В бесканальных прокладках теплопроводов тепло-
тепловая изоляция выполняет также функции несущей конструкции.
Для тепловой изоляции оборудования, трубопроводов, возду-
воздуховодов применяют полносборные или комплектные конструкции
заводского изготовления, а также трубы с тепловой изоляцией
полной заводской готовности [3].
Для трубопроводов тепловых сетей, включая арматуру, флан-
фланцевые соединения и компенсаторы, тепловую изоляцию необхо-
необходимо предусматривать независимо от температуры теплоносите-
теплоносителя и способа прокладки. Конструктивно она выполняется из сле-
следующих элементов: теплоизоляционного слоя; армирующих и
крепежных деталей; пароизоляционного слоя; покровного слоя.
В качестве теплоизоляционного слоя СНиП 41-03-2003 «Тепло-
«Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» рекомендуют к при-
применению более 30 основных видов материалов, изделий, завод-
заводских продуктов общего назначения, обеспечивающих: тепловой
поток через изолированные поверхности оборудования и трубо-
трубопроводов согласно заданному технологическому режиму или нор-
нормированной плотности теплового потока; исключение вьщеления
в процессе эксплуатации вредных, пожароопасных и взрывоопас-
взрывоопасных, неприятно пахнущих веществ в количествах, превышающих
предельно допустимые концентрации; исключение выделения в
процессе эксплуатации болезнетворных бактерий, вирусов и гриб-
грибков.
К числу таких эффективных традиционно используемых в теп-
тепловых сетях материалов относятся армопенобетон автоклавного
твердения, битумоперлит, асфальтокерамзитобетон, газосиликат,
фенольные пенопласты, теплоизоляционные маты и плиты из
минеральной ваты, вулканитовые и некоторые другие материалы
(рис. 6.27). Основные усредненные данные теплоизоляционных
материалов и изделий представлены в табл. 6.9 [19].
В качестве материалов для покровного слоя тепловой изоляции
при новом строительстве применяют конструкции заводского
изготовления: 1) из металла (листы и ленты из алюминия и его
233

Рис. 6.27. Устройство изоляции трубопроводов ТЭЦ с помощью минераловатных
цилиндров
Таблица 6.9
Основные данные теплоизоляционных материалов и изделий
Материалы или изделия
Минеральная вата
Изоляция:
из минеральной ваты
из непрерывного
стекловолокна
из штапельного
стекловолокна
Изделия:
совелитовые
вулканитовые
иэвестково-кремнеземистые
Монолитные:
армопенобетон
битумоперлит
асфальтокерамзитобетон
пенобетон
фторопласт
Самоспекающийся
асфальтоизол
Плиты торфяные
Максималь-
Максимальная темпера-
температура тепло-
теплоносителя, °С
600
400
450
180
500
600
600
150
150
150
400
150
150
100
Теплопроводность,
Вт/(м°С), при20°С
и влажности, %
0
0,05
0,06
0,06
0,05
0,08
0,085
0,065
0,1
0,09
0,12
0,12
0,06
0,1
0,065
20
0,13
0,17
0,13
0,12
-
0,16
0,16
-
0,09
Плотность,
кг/и3
200
200
170*
75*
400*
400*
225*
400
350
750
400
120
750
220*
* Максимальное значение.
234

сплавов, сталь тонколистовая кровельная и оцинкованная, оболоч-
оболочки гофрированные, металлопласты и др.); 2) на основе синтетиче-
синтетических полимеров (стеклотекстолит конструкционный, стеклопластик
рулонный, армопластмассовые материалы и др.); 3) на основе при-
природных полимеров (рубероид, стеклорубероид, толь, пергамин кро-
кровельный и др.); 4) минеральные (стеклоцемент, листы асбоцемент-
асбоцементные плоские и волнистые, штукатурка асбоцементная и др.);
5) дублированные фольгой (фольга алюминиевая дублированная,
фольгоизол и др.).
В качестве противокоррозионных и гидоризоляционных по-
покрытий используются покрытия барьерного и протекторного ти-
типов — полимерные, металлизационные, силикатные и органоси-
ликатные, а также защитные покрытия на битумном вяжущем.
Для бесканальной конструкции теплопроводов следует применять
материалы со средней плотностью не более 600 кг/м3 и теплопро-
теплопроводностью не более 0,13 Вт/(м-°С). Конструкция тепловой изоля-
изоляции при этом должна обладать прочностью на сжатие не менее
0,4 МПа. Расчетные технические характеристики материалов, при-
применяемых для изоляции трубопроводов при бесканальной про-
прокладке, представлены в табл. 6.10.
На рис. 6.28,6.29 представлено несколько вариантов традици-
традиционных индустриальных конструкций теплопроводов [9].
Пенобетонная изоляция представляет собой легкий изоляци-
изоляционный материал, получаемый путем приготовления пеномассы и
последующего отвержения ее в кассетном автоклаве при давлении
пара 8—10 кгс/см2 в течение 11—14 ч.
Таблица 6.10
Расчетные технические характеристики материалов, применяемых
для изоляции трубопроводов при бесканальной прокладке
Материал
Армопенобетон
Битумоперлит
Битумокерамзит
Битумовермикулит
Пенополимербетон
Пенополиуретан
Фенольный поропласт
ФП монолитный
Условный
П^ЛУЛП
прилид
трубопро-
трубопровода, мм
150-800
50-400
До 500
До 500
100-400
100-400
До 1000
Средняя
плотность
р, кг/м3
350-450
450-550
600
600
400
60-80
100
Теплопро-
Теплопроводность сухого
материала X,
Вт/(м-"С),
при 20°С
0,105-0,13
0,11-0,13
0,13
0,13
0,07
0,05
0,05
Максимальная
температура
вещества, °С
150
130*
130*
130*
150
120
150
* Допускается применение до температуры 150 'С при качественном методе от-
отпуска теплоты.
235

Рис. 6.28. Подвесная теплоизоляци-
теплоизоляционная конструкция
1 - труба; 2 - антикоррозийное по-
покрытие; 3- мат из минеральной ваты;
4 - стальная сетка; 5 - асбестоцемен-
тная штукатурка
Рис. 6.29. Теплоизоляционная конст-
конструкция с битумоперлитной изоляцией
/ - труба; 2 - антикоррозионное по-
покрытие; 3 - битумоперлит; 4 - гидро-
гидрозащитное покрытие из стеклоткани по
лаку
Учитывая значительную хрупкость пенобетонной изоляции, ее
армируют спиральным каркасом, располагаемым в наружной тре-
трети толщины изоляции.
После автоклава сушку пенобетона производят горячими газа-
газами при / = 200 "С в течение суток.
Такая конструкция получила широкое применение в проклад-
прокладке распределительных и дворовых сетей.
Начиная с 1970-х годов в Подмосковье (Дмитровские и Вла-
Владимирские теплосети) стали применять пенополиуретановую
(ППУ) изоляцию трубопроводов теплосети, изготавливаемую пер-
первоначально примитивным способом, вручную, в ремонтно-заго-
товительных мастерских.
Предварительно очищенную от окалины стальную трубу укла-
укладывали в корытообразный желоб (разрезанная вдоль труба боль-
большего диаметра) и закрывали таким же желобом сверху, затем в
образовавшийся кольцевой зазор заливали под уклоном жидкий
полимерный состав, состоящий из смеси смолы «полиизоциона-
та» (компонент «А») и отвердителя - «полиола» (компонент «Б»).
Этот состав в течение нескольких минут, реагируя, вспенивался,
заполняя весь объем, затем застывал и превращался в пористую
губчатую массу с закрытыми порами. В зависимости от выбран-
выбранных пропорций компонентов удавалось получать изоляцию различ-
различной плотности - от мягкой структуры - поролона, до камнеподоб-
ной твердой губчатой массы, прочно схватывающихся с металли-
металлической поверхностью трубы. После завершения экзотермической
реакции смеси компонентов и остывания конструкции желоба
снимались и изолированная таким образом труба шла в монтаж.
Описанная ручная технология легла в основу заводской с той
разницей, что вместо самодельных коробов на заводах стали при-
236

менять оболочки трубчатого типа из специально обработанного —
экструдированного (для лучшего сцепления с пористой массой
ППУ) полиэтилена или тонкостенных металлических труб. Улуч-
Улучшился также процесс предварительной механической очистки (до
металлического блеска) наружной поверхности основной трубы и
установлен входной и выходной заводской контроль качества про-
продукции.
Основной трудностью в изготовлении такой изоляции до на-
настоящего времени является острый дефицит исходных компонен-
компонентов, так как отечественная химическая промышленность не в со-
состоянии обеспечить потребности народного хозяйства (промыш-
(промышленности, транспорта, энергетики, ВПК) и их приходится
закупать по дорогим ценам за рубежом. Это отражается и на цене
пенополиуретановой изоляции.
Несмотря на это, в стране начали развиваться современные
заводские технологии, учитывающие как отечественный, так и
зарубежный опыт изоляции труб и оборудования с применением
ППУ.
Современная производственная база (ЗАО «МосФлоулайн»),
предоставленная российской стороной, была запроектирована и
укомплектована ведущими западно-европейскими фирмами с уче-
учетом действующих на рынке технологий. Технологическое обору-
оборудование позволяет выпускать 2400 м изолированной трубы и 60
шт. изолированных фасонных изделий в сутки. Продукция выпус-
выпускается двух видов: в полиэтиленовой оболочке для подземной
прокладки и в оцинкованной металлической оболочке для надзем-
надземной прокладки тепловых сетей [56].
Для трубопроводов горячего и холодного водоснабжения в каче-
качестве рабочей трубы применяют оцинкованные трубы d =
= 32—219 мм. Сборка оцинкованных фасонных изделий в заводских
условиях выполняется цинконеразрушающим методом — пайкой.
Для тепловых сетей поставляется продукция диаметром
32—1220 мм со всеми фасонными изделиями. ЗАО «МосФлоу-
«МосФлоулайн» — пока единственное отечественное предприятие, обеспе-
обеспечивающее полный спектр сервисных услуг от проектирования до
сдачи в эксплуатацию и выдачи 5-летней гарантии на заводские
элементы, работу по изоляции стыков и работоспособность сис-
системы оперативно-дистанционного контроля (ОДК) трубопрово-
трубопроводов. Это пример освоения и внедрения новых технологий XXI в.
На рис. 6.30 и 6.31 показаны готовые изделия теплоизолиро-
теплоизолированных трубопроводов ЗАО «МосФлоулайн», которые представ-
представляют собой жесткую конструкцию типа «труба в трубе», состоящую
из стальной (рабочей) трубы, изолирующего слоя из жесткого пе-
237

Провода системы ОДК
Полиэтиленовая
оболочка
Стальная труба
Пенополиуретан
Рис. 6.30. Конструкция ППУ - изоляции трубопровода по технологии ЗАО «Мос-
Флоулайн»
Теплоизолированная труба
Провода системы ОДК
Рис. 6.31. Теплоизолированные ППУ трубы для бесканальной (^полиэтиленовой
оболочке) и надземной прокладки тепловых сетей (в металлической оболочке)
нополиуретана (ППУ) и внешней защитной оболочки из полиэти-
полиэтилена низкого давления или оцинкованной стали.
Примечание. У пенополиуретановой изоляции есть существенный
недостаток, о котором нужно всегда помнить - этот органический материал
горюч и в процессе горения его выделяются сильнодействующие ядовитые ве-
вещества (СДЯВ), которые при пожарах являются основной причиной гибели
людей. Поэтому в подземных конструкциях тепловых сетей с ППУ изоляцией
через каждые 300 м в тепловой изоляции устраивают негорючие вставки из
минеральной изоляции.
6.6. Абонентские установки теплового потребления.
Классификация тепловых нагрузок
6.6.1. Присоединение потребителей к тепловым сетям
Присоединение потребителей к тепловым сетям завершает по-
построение единой трехзвенной технологической цепочки, называ-
называемой системой централизованного теплоснабжения (СЦТ). Источ-
Источники теплоснабжения и транспортные звенья — тепловые сети —
суть только подготовительные элементы к основному процессу —
коммунальному тепловому потреблению энергии в абонентских
установках потребителя.
238

Теплопотребляющая энергоустановка (ТПЭ) — тепловая энерго-
энергоустановка или комплекс устройств, предназначенных для использо-
использования теплоты и теплоносителя на нужды отопления, вентиляции,
кондиционирования, горячего водоснабжения и технологические цели.
Наиболее полное удовлетворение запросов потребителя с наи-
наименьшими издержками (измеренное в цене на 1 Гкал), выражен-
выраженных им в договоре о теплоснабжении с теплоснабжающей органи-
организацией, и является конечной целью всего многотрудного процес-
процесса СЦТ. Договору придается статус документа о купле-продаже.
Все многообразие коммунального теплового потребления сводится
к удовлетворению следующих основных видов тепловых нагрузок:
1) сезонных — отопления и вентиляции, непосредственно связанных
с климатом поселения; 2) горячего водоснабжения, почти не зави-
зависящего от климатических условий; 3) технологических — слабо за-
зависящих от климатических условий, практически постоянных.
Соотношение этих нагрузок определяется назначением объек-
объекта теплоснабжения:
• для жилых и общественных зданий в холодный период года
превалирующими будут нагрузки отопления, вентиляции и горя-
горячего водоснабжения, в теплый период года — только горячее во-
водоснабжение;
• для промышленных, транспортных, сельскохозяйственных
предприятий — технологические функции, вентиляция и горячее
водоснабжение.
Конкретные их значения определяются размерами, функцио-
функциональным назначением и параметрами объекта теплоснабжения или
производства. На каждый вид теплового потребления в стране
установлены конкретные государственные, технологические нор-
нормативы и социальные стандарты, составлены методики их опре-
определения, учета и отчетности, оценки энергетической эффектив-
эффективности (энергетические паспорта зданий, предприятия, производ-
производства и т.д.) [55].
Они во многом определяются уровнем благоустройства жилищ,
нормативами жилой площади, социальным укладом и основным
видом занятости населения, развитием градостроительной и про-
промышленной инфраструктуры и климатом поселения и др.
В Московской теплосети, например, расчетная тепловая на-
нагрузка сетей [11] распределяется по видам потребления (в %) сле-
следующим образом (при t = — 26 °С):
Отопление 67
Вентиляция 16
Горячее водоснабжение 17
Итого 100
239

В суммарном же годовом потреблении тепловой энергии доля
горячего водоснабжения достигает примерно 50% (за счет
круглогодичного пользования системами ГВС).
Абонентский ввод — комплекс оборудования, с помощью кото-
которого системы отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха,
а также технологические установки промышленных зданий при-
присоединяются к тепловым сетям.
Абонентским вводом заканчиваются тепловые сети системы ЦТ
и начинаются местные системы теплового потребления.
В тепловых пунктах абонентов предусматривается размещение
оборудования, арматуры, приборов контроля, управления и авто-
автоматизации, посредством которых осуществляются следующие ос-
основные функции [17]:
• преобразование вида теплоносителя или его параметров;
• контроль параметров теплоносителя;
• регулирование расхода теплоносителя и распределение его по
системам потребления теплоты (через распределительные сети в
ЦТП или непосредственно в системы ИТП);
• отключение систем потребления теплоты;
• защита местных систем от аварийного повышения парамет-
параметров теплоносителя;
• заполнение и подпитка систем потребления теплоты;
• учет тепловых потоков, расходов теплоносителя и конден-
конденсата;
• сбор, охлаждение, возврат конденсата и контроль его каче-
качества;
• аккумулирование теплоты и теплоносителей;
• водоподготовка для систем ГВС.
В тепловом пункте в зависимости от его назначения и конк-
конкретных условий присоединения потребителей могут осуществлять-
осуществляться все перечисленные функции или только их часть. Приборы
контроля параметров теплоносителя и учета расходов теплоты
следует предусматривать во всех тепловых пунктах. Во многих
случаях на вводах тепловых пунктов обозначаются юридические
(договорные) границы ответственности участвующих в СЦТ сто-
сторон.
Тепловой пункт — комплекс устройств, расположенный в обособ-
обособленном помещении, состоящий из элементов тепловых энергоуста-
энергоустановок, обеспечивающих присоединение этих установок к тепловой
сети, их работоспособность, управление режимами теплопотребле-
ния, трансформацию, регулирование параметров теплоносителя.
Подсчет показывает, что число возможных сочетаний схем або-
абонентских присоединений к закрытым и открытым теплосетям
240

водяных и паровых систем ЦТ достигает десятки миллионов ва-
вариантов. Ограничимся рассмотрением основных схем присоеди-
присоединения систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения
в водяных и паровых системах теплоснабжения.
Некоторые из них уже подробно рассмотрены в главах учеб-
учебника части I «Отопление». Они касались в основном схем присо-
присоединений установок отопления и вентиляции.
Традиционные системы водяного отопления и вентиляции при
нормальном качественном регулировании нагрузки характеризу-
характеризуются устойчивыми и стабильными гидравлическими режимами —
расходы первичного теплоносителя (сетевой воды) в тепловых
сетях мало и плавно изменяются в течение суток и отопительно-
отопительного периода в целом, что благотворно сказывается на температур-
но-влажностном режиме зданий.
Однако эта стабильность нарушается при совместном присое-
присоединении к тепловым сетям установок отопления и вентиляции с
установками горячего водоснабжения зданий, особенно она замет-
заметна при введении температурных ограничений потребителей (не-
(несоблюдении температурного графика).
6.6.2. Особенности нагрузки горячего водоснабжения
Нагрузка горячего водоснабжения жилых и общественных зда-
зданий имеет ярко выраженный «холерический», пикообразный ха-
характер, резко изменяющийся по часам в течение суток и по дням
недели, что иллюстрируется рис. 6.32 и 6.33.
Кроме того, в отдельные периоды года, накануне светских и
религиозных праздников, а также в моменты изменения социаль-
социального уклада жизни горожан — в конце мая и в конце августа (вре-
(время начала и возвращения из отпусков) нагрузка становится пре-
превалирующей и срывы в теплоснабжении в эти периоды вызывают
возмущение граждан. Поэтому при разработке эксплуатационных
графиков теплоснабжения этот фактор необходимо учитывать са-
самым серьезным образом — перенести или отложить ремонтные и
другие виды работ на теплоисточниках, теплосетях или абонент-
абонентских системах на другое время.
Как следует из этих рисунков, пиковые часовые нагрузки ГВС
в благоустроенных жилых домах (с ванными) в 2,5-3,5 раза пре-
превышают среднечасовые, а секундные пики могут превышать их в
десятки раз.
И чем больше абсолютная величина этой нагрузки, тем силь-
сильнее ее возмущающее влияние (через расходы сетевой воды!) на
отопительно-вентиляционные системы, режимы их работы, осо-
241

20
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Часы
Рис. 6.32. Суточный график расхода горячей воды в жилом доме
м3/ч
8 16 О 8 16 0 8. 16 0 8 16 0 8 16 0 8 16 0 8 16 О
Рис. 6.33. График, потребления горячей воды по часам суток и дням недели
бенно в открытых схемах построения СЦТ. Поэтому совместное
присоединение этих установок должно отвечать определенным
схемным и режимным требованиям.
Среди последних определяющее значение имеет величина тем-
температуры обратной сетевой воды, возвращающейся на ТЭЦ, — чем
она ниже (тем более эффективно будет использоваться энтальпия —
теплосодержание пара в подогревателях станции), тем выше будет
коэффициент полезного использования топлива, тем ниже расходы
сетевой воды и затраты энергии на перекачку теплоносителя.
В соответствии со вторым законом термодинамики это выгля-
выглядит так: все термодинамические процессы осуществляются на тем-
температурном перепаде Тх—Т2, а абсолютный термический коэффи-
коэффициент полезного действия определяется по формуле:
ц = (Тх - Т2) / Тх, F.6)
где Тх — температура рабочего тела в начале процесса-цикла, °С;
Т2 — температура рабочего тела в конце процесса-цикла, "С.
242

Эта закономерность предопределила практическое развитие
теплоэнергетических установок во всем мире — стремление под-
поднять температуру Тх как можно выше и опустить Т2 как можно
ниже. Но если понижение Т2 снизу ограничено значениями темпе-
температуры окружающей нас природной среды, то повышение Тх всегда
было связано с успехами развития термостойкого материало-
материаловедения и энергетического машиностроения, что постоянно со-
сопутствовало советской энергетике.
Эту тенденцию можно проследить на примере развития оте-
отечественной теплофикации. Так первые теплофикационные уста-
установки в стране проектировались на температурный перепад теп-
теплоносителя 110—70 "С (расход теплоносителя — 25 т/ч на 1 Гкал),
затем в послевоенные годы перешли на график 130—70 °С (соот-
(соответственно — 16,7 т/ч на 1 Гкал), а начиная с 1960-х годов — с по-
появлением новых прямоточных паровых котлов высокого давления,
пиковых водогрейных котлов и мощных теплофикационных тур-
турбин — на график 150—70 °С (соответственно — 12,5 т/ч на 1 Гкал).
В 1980—1990 гг. уже обсуждался вопрос перевода крупных теплофи-
теплофикационных систем на график 180—190—70 "С (соответственно —
9-8,3 т/ч на 1 Гкал).
Стремление поднять энергетическую эффективность теплофи-
теплофикации непосредственно отразилось не только на технологическом
построении и развитии самих ТЭЦ и тепловых сетей от них, но и
потребовало разработки и внедрения энергоэффективных схем
тепловых пунктов и собственно абонентских систем теплоснабже-
теплоснабжения, конечной целью которых было желание понизить величину
Т2 в сети и уменьшить расход сетевой воды. Контроль за этими
параметрами со стороны работников теплосети АО-энерго, Госэ-
нергонадзора и абонента-потребителя становится и является до
сих пор одной из приоритетных задач.
Первые абонентские присоединения (вплоть до 1960-х годов)
выполнялись по параллельной схеме, как правило, гидравличес-
гидравлически связанной с основными тепловыми сетями (рис. 6.35). Гидрав-
Гидравлический водоструйный элеватор позволял понижать в расчетных
условиях температуру сетевой воды с 110—130 "С до 95 °С (необ-
(необходимой для системы отопления). Схема теплового пункта полу-
получалась простой и удобной в монтаже, здесь не было вращающих-
вращающихся механизмов, практически не требовалось постоянного обслу-
обслуживания. Системы отопления промышленных зданий, а также
калориферы вентиляционных систем присоединялись с подачей
в них перегретой воды напрямую, без подмешивания.
Сложнее обстояло дело с установками ГВС. Здесь долгое вре-
время не могли разработать регуляторы температуры горячей воды,
243

поступающей из кожухотрубного теплообменника в систему го-
горячего водопровода потребителя — не было регуляторов расхода и
давления сетевой воды, отсутствовал чувствительный элемент
системы - датчик температуры горячей воды. Температура Тг об-
обратной сетевой воды была высокой, особенно в ночные часы, ког-
когда горячий водоразбор в жилых зданиях практически прекращал-
прекращался, а расход сетевой воды через теплообменник, несмотря на
это, — продолжался (подающая сетевая вода без охлаждения пе-
перетекала в обратную линию и повышала ее температуру).
Положение существенно изменилось к лучшему с выпуском с
середины 1970-х годов отечественной промышленностью автомати-
автоматических регуляторов давления и расхода, реле давлений и температу-
температуры с широкими диапазонами и пределами регулирования, с появле-
появлением новых конструкций секционных скоростных водо-водяных и
пароводяных кожухотрубных и емкостных подогревателей, первых
вакуум-деаэрационных установок, водомеров и теплосчетчиков и др.
Первоначально тепловые пункты размещали или в подвальной
части зданий, или на первых этажах, позже — в пристроенных
помещениях.
6.6.3. Принципиальные схемы центральных
тепловых пунктов (ЦТП)
В связи с массовым жилищным строительством возникла не-
необходимость сооружения укрупненных, центральных тепловых
пунктов (ЦТП), для которых отводились специальные земельные
участки, как правило, в центре жилых микрорайонов. В закрытых
системах теплоснабжения тепловую мощность такого ЦТП на
микрорайон или группу зданий рекомендуется принимать от 12
до 35 МВт (по сумме максимального теплового потока на отопле-
отопление и среднечасового потока на горячее водоснабжение).
Со временем в ЦТП стали размещать не только теплоэнерге-
теплоэнергетическое оборудование, но и водопроводное, насосное противо-
противопожарное, электротехническое и низковольтное оборудование,
проведя диспетчеризацию и превратив их в энергетические цент-
центры обслуживания населения. При этом, после ЦТП прокладыва-
прокладывались четырех-, шести-, восьмитрубные распределительные тепло-
тепловые сети к зданиям, а часто и водопроводные, противопожарные
и другие линии и коммуникации. Понятие ЦТП расширилось [50].
ЦТП — пункт подключения систем тепловодоснабжения мик-
микрорайона к распределительным сетям городской тепловой сети и
водопровода и управления системами отопления, вентиляции и во-
водоснабжения зданий.
244

Несмотря на сложность и насыщенность коммуникациями дво-
дворовых разводок, это в целом повысило эффективность и культуру
инженерного благоустройства городов и поселков, позволило ус-
установить дистанционные контроль и управление процессами энер-
энергоснабжения, исключило тепловое, шумовое и электромагнитное
воздействие на человека, что неизбежно сопутствовало индивидуаль-
индивидуальным тепловым пунктам и местным установкам.
Системы горячего водоснабжения при закрытой системе тепло-
теплоснабжения присоединяют через скоростные секционные водо-во-
дяные подогреватели (рис. 6.34).
Рис. 6.34. Общий вид горизонтального секционного кожухотрубного водоподо-
гревателя (ВВП) с опорами-турбулизаторами по ГОСТ 27590
1 - секция ВВП; 2 - калач; 3 - переход; 4 - блок опорных перегородок; 5 -
трубки; 6 - перегородка опорная; 7 - кольцо; 8 - пруток
Каждый из них состоит из нескольких последовательно вклю-
включенных секций, в которых происходит противоток сетевой и во-
водопроводной воды. Для возможности очистки трубок от накипи
и загрязнений нагреваемая водопроводная вода подается в труб-
трубки, а сетевая протекает в межтрубном пространстве.
245

Определяющим критерием для выбора схем присоединения
водоподогревателей горячего водоснабжения в закрытых системах
ЦТ было принято соотношение максимальных нагрузок горячего
водоснабжения Q^ и отопления Q?**0.
Так при их соотношении:
ОГ70ГС*0,2 F.7)
применяют одноступенчатую последовательную схему с предвклю-
ченным или параллельно включенным подогревателем (детские
сады, административные и общественные здания с небольшой
нагрузкой ГВС, рис. 6.35);
О,2<0^С/ОГС<1.О F.8)
применяют двухступенчатые смешанные или последовательные схе-
схемы (жилые микрорайоны, небольшие промпредприятия и др.).
В этих схемах подогреватель ГВС разделен на две ступени, в кажг
дой из которых обычно содержится по три-шесть секций (рис. 6.36);
<2Г70Гс>1.о " F.9)
применяют одноступенчатую параллельную схему (в банях, пра-
прачечных, крупных гостиницах и промышленных предприятиях с
сосредоточенной нагрузкой ГВС, рис. 6.35).
При открытой системе теплоснабжения местная разводка горя-
горячего водоснабжения присоединяется через автомат-смеситель к
подающему и обратному трубопроводам тепловой сети (рис. 6.37).
При закрытой и открытой схемах теплоснабжения системы
горячего водоснабжения жилых зданий присоединяются без ба-
баков-аккумуляторов горячей воды.
В банях, прачечных, крупных гостиницах и на промышленных
предприятиях с сосредоточенной нагрузкой ГВС, как правило,
устанавливают такие баки.
Бак-аккумулятор горячей воды (БАГВ) — емкость, предназна-
предназначенная для хранения горячей воды в целях выравнивания суточного
графика расхода воды в системах теплоснабжения, а также для
создания и хранения запаса подпиточной воды на источниках теп-
теплоты.
Рассмотрим наиболее часто встречающиеся схемы присоедине-
присоединения абонентских систем отопления и горячего водоснабжения
(рис. 6.35-6.37).
Схема, представленная на рис. 6.35, применяется при отсут-
отсутствии регуляторов расхода теплоты на отопление (как правило, в
246

групповых и квартальных котельных мощностью менее 35 МВт),
стабилизация расхода воды на отопление достигается регулятором
перепада давлений (поз. 4).
В систему вентиляции
(для ИТП) \ 1
\Т
Из тепловой сети
В тепловую сеть
В систему горячего
*" водоснабжения
Из водопровода
,иркуляция горячего
водоснабжения
3 систему отопления
Щ вентиляции для ЦТП)
Из системы отопления
(и вентиляции для ЦТП)
Рис. 6.35. Одноступенчатая предвключенная (А - открыта, Б - закрыта) или па-
параллельно включенная (А - закрыта, Б - открыта) схема присоединения водопо-
догревателей ГВС с зависимым присоединением систем отопления при отсут-
отсутствии регуляторов расхода теплоты на отопление и теплосчетчика в ЦТП и ИТП в
закрытых СЦТ
1 - ВВП; 2- повысительно-циркуляционный насос ГВС (пунктиром - циркуляци-
циркуляционный насос); 3 - регулирующий клапан с электроприводом; 4 - регулятор пере-
перепада давлений (прямого действия); 5 - водомер холодной воды; 6 - регулятор
подачи теплоты на отопление, ГВС и ограничения максимального расхода сете-
сетевой воды на ввод; 7 - обратный клапан; 8 - корректирующий подмешивающий
насос; 9 - теплосчетчик; 10 - датчик температуры; 11 - датчик расхода воды;
12 - сигнал ограничения максимального расхода воды из тепловой сети на ввод;
13 - датчик давления воды в трубопроводе; 14 - регулятор ограничения макси-
максимального расхода воды на ввод (прямого действия); 14а - датчик расхода воды а
виде сужающего устройства (камерная диафрагма); 15 - регулятор подачи теп-
теплоты на отопление; 16 - задвижка, нормально закрытая; 17 - регулятор подачи
теплоты на ГВС (прямого действия); 21 - водомер горячеводный; А и Б- задвиж-
задвижки переключений
Примечание. Экспликация приведена для рис. 6.35, 6.36 и 6.38.
Когда нагрузка ГВС существенно превышает отопительную, по-
подогреватели горячего водоснабжения устанавливают на тепловом
пункте по так называемой одноступенчатой параллельной схеме, при
которой подогреватель горячего водоснабжения присоединяется к
тепловой сети параллельно системе отопления.
Постоянство температуры водопроводной воды в системе го-
горячего водоснабжения на уровне 55—60 °С поддерживается регу-
регулятором температуры РПД прямого действия, который воздей-
воздействует на расход греющей сетевой воды через подогреватель.
В ряде случаев у абонента устанавливаются баки-аккумуляторы го-
горячей воды.
247

При параллельном включении расход сетевой воды равен сум-
сумме ее расходов на отопление и горячее водоснабжение. При по-
последовательной схеме он равен только ее расходу на отопление.
Тепловая нагрузка горячего водоснабжения при этом покрывает-
покрывается частичным охлаждением сетевой воды, поступающей в систе-
систему отопления.
В смешанной схеме первая ступень подогревателя ГВС включе-
включена последовательно с системой отопления на обратной линии сете-
сетевой воды, а вторая ступень присоединена к тепловой сети парал-
параллельно с системой отопления. При этом предварительный подогрев
водопроводной воды происходит за счет охлаждения сетевой воды
после системы отопления, что уменьшает тепловую нагрузку вто-
второй ступени и снижает общий расход сетевой воды на горячее
водоснабжение.
Начиная с 1980-х годов, в связи со строительством зданий по-
повышенной этажности A2 этажей и больше) и ужесточением тре-
требований к надежности теплоснабжения стали развиваться так на-
называемые изолированные схемы присоединения систем отопления
с помощью водо-водяных подогревателей.
Циркуляция воды в таких системах отопления осуществляется
специальным циркуляционным насосом, а гидравлический режим
становится изолированным от режима в тепловой сети. Ограни-
Ограничение максимально допустимого в обратной линии теплосети пье-
пьезометрического напора в 0,6 МПа F0 м вод. ст.) при этом снима-
снимается, что повышает ее маневренные возможности и надежность
теплоснабжения в целом.
Подпитку такой изолированной системы производят за счет
сетевой воды под давлением в трубопроводах тепловой сети. Ста-
Статический режим ее в этом случае поддерживается уровнем воды в
закрытом расширительном сосуде системы отопления (рис. 7.1).
Еще в 1954 г. проф. Е.Я. Соколовым была предложена схема
двухступенчатого последовательного подогрева воды для горяче-
горячего водоснабжения [43].
В двухступенчатой последовательной схеме обе ступени подогре-
подогревателя ГВС включены последовательно с системой отопления: пер-
первая ступень — после системы отопления, вторая — до системы ото-
отопления (рис. 6.36, 7.1). Регулятор расхода, установленный парал-
параллельно второй ступени подогревателя, поддерживает постоянным
суммарный расход сетевой воды на абонентский ввод независи-
независимо от расхода сетевой воды на вторую ступень подогревателя. В
часы максимальных нагрузок ГВС вся или большая часть сетевой
воды проходит через вторую ступень подогревателя, охлаждается
в ней и поступает в систему отопления с температурой, ниже тре-
248

буемой. При этом система отопления недополучает теплоту. Этот
недоотпуск теплоты в систему отопления компенсируется в часы
малых нагрузок горячего водоснабжения, когда температура сете-
сетевой воды, поступающей в систему отопления, выше требуемой при
этой наружной температуре. Для этого теплоснабжающим орга-
организациям пришлось разработать и ввести в практику регулирова-
регулирования так называемый повышенный температурный график отпус-
отпуска теплоты по совмещенной нагрузке отопления и горячего водо-
водоснабжения.
В систему горячего
водоснабжения
В «стему -in у Г» П"У «< "Г"* ЦИРКУЛЯ горячего
¦SmtS!. П I „/ ^ tl' V \-> >. водоснабжения
(для ИТП) |
В систему отопления
(и вентиляции для ЦТП)
Из водо-
водопровода
Из системы отопления
(и вентиляции для ЦТП)
Рис. 6.36. Двухступенчатая последовательная схема присоединения ВВП ГВС с
зависимым присоединением систем отопления при отсутствии регуляторов рас-
расхода теплоты на отопление в ЦТП и ИТП в закрытых СЦТ
1-21 - см. рис. 6.35
В двухступенчатой последовательной схеме суммарный расход
сетевой воды меньше, чем в смешанной схеме, благодаря тому, что
в ней используется не только теплота сетевой воды после систе-
системы отопления, но и теплоаккумулирующая способность зданий.
Поэтому двухступенчатая схема со смешанным включением по-
подогревателей в настоящее время применяется реже последователь-
последовательной. Снижение расходов сетевой воды способствует снижению
удельной стоимости наружных тепловых сетей.
Зависимость расходов сетевой воды на ИТП при различных
схемах присоединения подогревателей ГВС и максимальной на-
нагрузке горячего водоснабжения показана на рис. 6.37 [15].
249

G, т/ч
28
26
24
22
20
18
16
U
12
10
/
J
/
/
A
/\
r
Пос
_N
\
4,.,
Па(
\
4
>
>алл
I
!ЛЬН
\
1Я О
Смешанная
^. i /
юдовательна;
1
ема
S. 10 6 2-2-6 -10 -14 -18 -22
Температура наружного воздуха fH, °C
Рис. 6.37. Расходы сетевой воды на ИТП при различных схемах присоединения
подогревателей горячего водоснабжения и максимальной нагрузке горячего во-
водоснабжения. Температурный график отопительный.
Расчетная нагрузка отопления Оо = 1,16 МВт A Гкал/ч) при tH = -22 'С; нагрузка
ГВС: средняя о?* = 0,364 МВт @,314 Гкал/ч); максимальная Q$"c = 0,728 МВт
@,628Гкал/ч).
Как следует из рисунка, наибольшие расходы сетевой воды
отмечаются при параллельной схеме, а наименьшие при последо-
последовательной схеме включения подогревателей ГВС.
Горячее водоснабжение в открытых СЩ1 должно присоединять-
присоединяться к подающему и обратному трубопроводам двухтрубных водя-
водяных тепловых сетей через регулятор смешения воды (рис. 6.38) для
подачи в систему ГВС воды заданной температуры. Отбор воды
для ГВС из трубопроводов и приборов систем отопления не до-
допускается. Циркуляционный трубопровод системы ГВС рекомен-
рекомендуется присоединять к обратному трубопроводу тепловой сети
после отбора воды в систему ГВС (схема а), при этом на трубо-
трубопроводе между местом отбора воды и местом подключения цир-
циркуляционного трубопровода должна предусматриваться диафраг-
диафрагма, рассчитанная на гашение напора, равного сопротивлению си-
системы ГВС в циркуляционном режиме.
При давлении в обратном трубопроводе теплосети, недостаточ-
недостаточном для подачи воды в систему ГВС, на трубопроводе после ре-
регулятора смешения следует предусматривать повысительно-цир-
куляционный насос (рис. 6.38, б), при этом установка диафрагмы
не требуется.
Устройство индивидуальных тепловых пунктов (ИТП) обяза-
обязательно в каждом жилом и общественном здании независимо от
250

, , В систему горячего
О водоснабжения
^ В систему горячего
'<!> водоснабжения
Из хозяйственно-питьевого водопровода
Циркуляция горячего
водоснабжения
го
сл
Рис. 6.38. Схемы присоединения систем ГВС и отопления при зависимом (а) присоединении систем отопления через элеватор
(пунктиром - циркуляционным насосом) с учетом теплоты по тепломеру и независимом F) - с учетом теплоты по водомеру в
открытых системах ЦТ
1-21 - см. рис. 6.35, 6.36; 23 - регулятор подпитки; 24 - предохранительный клапан; 25 - циркуляционный насос отопления;
26 - водоструйный элеватор; 27 - регулятор смешения горячей воды; 28 - тепломер двухпоточныи трехточечный; 29 - дрос-
дроссельная диафрагма

наличия ЦТП, при этом в ИТП предусматриваются только те
функции, которые необходимы для присоединения систем потреб-
потребления теплоты данного здания и не предусмотрены в ЦТП.
ИТП— пункт подключения систем отопления, вентиляции и во-
водоснабжения здания к распределительным сетям системы тепло-
водоснабжения микрорайона.
При теплоснабжении от котельных мощностью 35 МВт и ме-
менее рекомендуется предусматривать в зданиях только ИТП. На
каждый тепловой пункт должен составляться технический пас-
паспорт.
В промышленных зданиях проектируют только ЦТП. Двухсту-
Двухступенчатая смешанная схема ЦТП промышленного предприятия
аналогична представленной на рис. 6.36.
Промышленные потребители с паровой нагрузкой могут при-
присоединяться к паровым теплосетям как по зависимой схеме — с
непосредственной подачей пара в системы теплопотребления с
изменением или без изменения параметров пара, так и по неза-
независимой схеме — через пароводяные подогреватели. Использова-
Использование для целей ГВС паровых водонагревателей барботажного типа
не разрешается. -**
В промышленных ЦТП допускаются устройства закрытых си-
систем сбора и возврата конденсата, а также использование тепло-
теплоты конденсата для собственных нужд предприятия.
Подбор оборудования системы сбора конденсата (трубопрово-
(трубопроводы, арматура, баки, насосы, редукционные и охладительные уст-
устройства и др.) должен производиться в соответствии с требовани-
требованиями нормативных документов.
Приведенные схемы присоединения потребителей теплоты к
тепловым сетям не охватывают всех возможных вариантов. Мо-
Могут применяться и другие схемы присоединения, обеспечивающие
минимальные расходы воды в тепловых сетях, экономию тепло-
теплоты за счет применения регуляторов расхода и ограничителей мак-
максимального расхода сетевой воды, корректирующих насосов или
элеваторов с автоматическим регулированием, снижающих тем-
температуру воды, поступающей в системы отопления, вентиляции
и кондиционирования воздуха.
6.7. Расчеты тепловых потоков систем ГВС
и промышленных предприятий
В главе 2 учебника приведены расчеты тепловых нагрузок си-
систем отопления и вентиляции зданий с учетом бытовых и солнеч-
солнечных тепловыделений.
252

Рассмотрим тепловые схемы и потоки-нагрузки систем горя-
горячего водоснабжения жилых и общественных зданий, а также теп-
тепловые нагрузки промышленных и сельскохозяйственных предпри-
предприятий.
6.7.1. Схемы трубопроводов и тепловые нагрузки систем
горячего водоснабжения жилых и общественных зданий
Системы холодного (ХВС), горячего водоснабжения (ГВС) и
канализации зданий и сооружений (наряду с системами отопле-
отопления, вентиляции и кондиционирования) формируют внутренние
санитарно-технические устройства и должны обеспечивать пода-
подачу холодной и горячей воды и отведение сточных вод, соответству-
соответствующие расчетному числу водопотребителей через установленные
санитарно-технические приборы и устройства в них.
Система горячего водоснабжения — совокупность устройств,
обеспечивающих нагрев холодной воды и распределение ее по водо-
водоразборным приборам.
Системы ГВС подразделяют на централизованные и местные
(децентрализованные). В централизованных системах одна водо-
нагревательная установка в ЦТП обслуживает горячей водой одно
или несколько крупных зданий в пределах жилого микрорайона,
квартала или поселка. Схемы ЦТП и ИТП подробно рассмотре-
рассмотрены выше (см. раздел 6.6). Все централизованные системы проек-
проектируют с циркуляционными трубопроводами для обеспечения по-
потребителей горячей водой, так как без них при отсутствии водо-
разбора вода в подающих линиях быстро выстывает и потребитель
вынужден сливать ее, теряя при этом воду и теплоту. Кроме того,
в системах ГВС устанавливают полотенцесушители, необходимые
для сушки белья и обогрева ванных комнат, которые в отсутствии
циркуляции работать не могут. Циркуляционные трубопроводы и
циркуляционные насосы создают непрерывное движение воды —
циркуляцию по замкнутому контуру: теплообменник — подающий
трубопровод — водоразборный кран — циркуляционный трубопро-
трубопровод — теплообменник, поддерживая температуру горячей воды у
водоразборного крана на уровне 50—60 "С.
В последние годы в зданиях высотой 5 этажей и более часть
подающих стояков (например, от 3 до 7 стояков одной секции
жилого дома) объединяют в один водоразборный узел, называе-
называемый секционным узлом, с единым циркуляционным трубопрово-
трубопроводом. На рис. 6.39 показаны некоторые возможные схемы присое-
присоединения водоразборных и циркуляционных стояков в жилых до-
домах.
253

± ? ±Z7_ f
а б в г
Рис. 6.39. Схемы присоединения водоразборных и циркуляционных стояков
а - парнозакольцованный стояк; б - секционный узел с циркуляционно-водораз-
борным стояком; в, г- секционный узел с циркуляционным стояком
В зданиях высотой более 50 м (свыше 16 этажей) систему ГВС
делят по вертикали на отдельные зоны с самостоятельными раз-
разводками и отдельными стояками для каждой зоны (рис. 6.40),
иногда даже с устройством специальных технических этажей. Это
связано с ограничением допускаемого давления перед водоразбор-
водоразборной и водозапорной арматурой до 0,6 МПа.
Местные (тупиковые) системы ГВС устраивают в индивидуаль-
индивидуальных домах (дачных, коттеджных, сблокированных) или квартирах.
Радиус действия их невелик, приготовление горячей воды произ-
производят в небольших генераторах теплоты (электрические, газовые
водонагреватели, малометражные котлы и т.п.). Весьма часто та-
такой генератор теплоты является общим и для систем отопления,
и для системы ГВС (см. раздел 4.6).
Для внутренних .трубопроводов холодной и горячей воды
СНиП [46] рекомендует применять пластмассовые трубы и фасон-
фасонные изделия из полиэтилена, полипропилена, поливинилхлори-
да, полибутилена, металлополимерные, из стеклопластика и дру-
других пластмассовых материалов — для всех сетей водоснабжения,
кроме самостоятельной сети противопожарного водоснабжения.
Прокладка пластмассовых труб должна осуществляться преиму-
преимущественно скрытой: в плинтусах, штробах, шахтах и каналах в
заливке пола. Допускается открытая прокладка подводок к сани-
тарно-техническим приборам, а также в местах, где исключается
механическое повреждение пластмассовых трубопроводов. Под-
Подробнее этот вопрос рассмотрен в главе 9.
Для всех сетей внутреннего водопровода допускается приме-
применять медные, бронзовые и латунные трубы, фасонные изделия, а
также стальные — с внутренним и наружным защитным покры-
покрытием от коррозии.
Во избежание быстрого разрушения от внутренней коррозии
системы ГВС из металлических труб выполняют из оцинкован-
оцинкованных труб, уклон разводящих труб к стоякам не менее 0,002. При
254

Рис. 6.40. Схема двухзонной системы ГВС высотного здания
/ - общий повысительный насос холодной воды; 2 - повысительный насос вто-
второй зоны; 3 - водонагреватель второй зоны; 4 - водонагреватель первой зоны;
5 - разводящий трубопровод второй зоны; 6 - водоразборные стояки второй
зоны; 7 - разводящий трубопровод первой зоны; 8 - водоразборные стояки пер-
первой зоны; 9 - циркуляционный трубопровод второй зоны; 10 - циркуляционный
трубопровод первой зоны; 11 - циркуляционный насос первой зоны; 12 - цирку-
циркуляционный насос второй зоны
диаметрах труб более 150 мм и при открытых системах теплоснаб-
теплоснабжения допускается применение неоцинкованных, черных труб.
Соединение труб производят на резьбе или сваркой в среде дву-
двуокиси углерода. Для компенсации тепловых удлинений исполь-
используют или естественные повороты труб, или специальные компен-
компенсаторы.
Для сельскохозяйственных предприятий допускается приме-
применять асбестоцементные трубы.
В системах ГВС и ХВС применяется арматура обычного обще-
общепромышленного назначения, рассчитанная на рабочее давление до
0,6 МПа. Запорную арматуру устанавливают на ответвлениях к
отдельным зданиям и сооружениям, на ответвлениях к секцион-
секционным узлам и на ответвлениях от стояков в каждую квартиру. Для
ремонта отдельных стояков в их верхних и нижних точках уста-
устанавливается запорная арматура с пробками для спуска из стояков
воды и впуска в них воздуха.
255

Все трубопроводы системы ГВС, за исключением квартирных
подводок и полотенцесушителей, должны иметь тепловую изоля-
изоляцию. Толщина теплоизоляционного слоя конструкции должна
быть не менее 10 мм, а теплопроводность теплоизоляционного
материала — не менее 0,05 Вт/(м-°С).
Для расчета и проектирования расходов воды системами в це-
целом или на конкретном расчетном участке составлены подробные
таблицы «Расходов воды и сточных вод санитарными приборами»,
а также «Нормы расхода воды» у потребителей жилых, админист-
административно-общественных и производственных зданий (СНиП
2.04.01-85* «Внутренний водопровод и канализация зданий»). В
соответствии с последними норма расхода воды (в литрах на од-
одного жителя), например, в жилом доме квартирного типа с цент-
централизованным горячим водоснабжением (с ванными длиной 1500—
1700 мм, оборудованными душами) и в жилом доме с повышен-
повышенными требованиями к их благоустройству (при высоте здания 12
этажей и выше), составляет от 250 до 400 л в сутки (табл. 6.11).
Физиологическая (питьевая) потребность человека составляет
от 5 (в спокойном состоянии) до 10 л/сут (при тяжелой физичес-
физической работе).
Таблица 6.11
Нормы расхода воды, л, на 1 жителя жилых домов
(выписка из СНиП 2.04.01-85*)
Расход воды, л
на 1 жителя
В средние сутки
В сутки наибольшего
водопотребления
В час наибольшего
водопотребления
В жилом доме
квартирного типа
Общий
расход
холодной
воды
250
300
15,6
В том числе
на горячее
водоснаб-
водоснабжение
105
120
10
В жилом доме
с повышенным уровнем
благоустройства
Общий
расход
холодной
воды
360
400
20
В том числе
на горячее
водоснаб-
водоснабжение
115
130
10,9
Эти нормы являются самыми большими для жителей европей-
европейских городов, для сравнения: в Берлине — 130, в Копенгагене —
135, в Вашингтоне — 190 л/сут на человека.
При разработке проектов для типового строительства расходы
холодной и горячей воды определяют с учетом вероятности дей-
действия установленных санитарно-технических приборов всех воз-
возможных потребителей, количества их, режима работы жилых и
256

общественных зданий, промышленных предприятий и ряда дру-
других (режимов пожаротушения, санитарной уборки города) факто-
факторов, используя методы теории вероятности.
Рассмотрим укрупненные нормативы определения тепловых
потоков для целей ГВС. Средненедельные расходы — потоки теп-
теплоты Qhm на ГВС, Вт (Дж/с), определим по формуле:
^-^'^.Вт, F.7)
где а — норма расхода горячей воды с температурой 55 "С, кг (л)
на 1 чел. в сутки; b — расход горячей воды с температурой 55 °С,
кг (л), в общественных зданиях, отнесенный к 1 жителю района
в сутки (при отсутствии более точных данных рекомендуется при-
принимать b = 25 кг (л) на 1 чел. в сутки); т — численность жителей;
с = 4,187 кДж/(кг-К) — теплоемкость воды; tc — температура хо-
холодной воды, °С (при отсутствии данных о температуре холодной
водопроводной воды ее принимают равной 5 "С в отопительный
период и 15 °С в летний период); 1,2 - коэффициент, учитываю-
учитывающий выстывание горячей воды в абонентских системах ГВС.
Максимальный тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение
жилых и общественных зданий определяют по формуле:
0Апих = 2,4 Qhm, Вт. F.8)
Средний тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение жилых
районов населенных пунктов в неотопительный период опреде-
определяют по формуле:
Оьт=ОитЩ^\-№> F-9)
)
где /? — температура холодной (водопроводной) воды в неотопитель-
неотопительный период (при отсутствии данных принимается равной 15 °С);
Р — коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды
на горячее водоснабжение в неотопительный период по отноше-
отношению к отопительному периоду, принимаемый при отсутствии дан-
данных для жилищно-коммунального сектора равным 0,8 (для курор-
курортных и южных городов р = 1,5), для предприятий — 1,0.
Годовые расходы теплоты на горячее водоснабжение жилых и
общественных зданий определяются по формуле:
Qhy - 86,4 Qhm n0 + 86,4 Qlm (nhy - п0), кДж, F.10)
где п0 — продолжительность отопительного периода, сут, соответ-
соответствующая периоду со средней суточной температурой наружного
257

воздуха +8 "С и ниже, принимаемому по СНиП [49]; п^ — рас-
расчетное число суток в году работы системы горячего водоснабже-
водоснабжения (при бтсутствии данных следует принимать 350 сут).
В качестве примера определим нагрузки ГВС 10-этажного жи-
жилого дома, рассмотренного в предыдущих примерах, и поселко-
поселкового банно-прачечного комбината.
Пример 6.1. Исходные данные: В построенном 10-этажном жилом
доме имеется 40 квартир повышенного благоустройства, с числом жи-
жителей по 5 чел. в каждой.
Требуется определить средние и максимальные тепловые потоки,
а также годовой расход теплоты на горячее водоснабжение жилого
дома.
Решение: 1. По формуле F.7) определим средний тепловой поток
на ГВС в сутки наибольшего водопотребления в неотопительный пе-
период, приняв по таблице 6 расход горячей воды в 130 л/сут с темпе-
температурой 15 °С:
<7гвслетн = L2 • 200 • 130 • E5 - 15) • 4,19/24 • 3,6 =
= 60522,2 Вт = 60,5 кВт , примем 61 кВт.
2. По формуле F.8) определим максимальный тепловой поток на
ГВС в сутки наибольшего водопотребления в неотопительный период:
^ГВСлетнмакс = 2-4 ' 61 " 146-4 кВт-
3. Аналогично определим средний и максимальный тепловой по-
поток на ГВС в сутки наибольшего водопотребления в отопительный
период, приняв tB = 5 °С:
Средний тепловой поток qrBC зимн = 1>2 • 200 • 130 • E5 — 5) х
х 4,19/24 • 3,6 = 75652,8 Вт = 75,7 кВт, примем 76 кВт. Максималь-
Максимальный тепловой поток ^с ЗИмн макс = 2>4 " 75>7 = 181.68 кВт = 182 кВт.
4. По формуле F.10) определим годовые расходы теплоты на ГВС:
20гвс = Огвсл,™ + Огвсзим, = 86,4 • 61 • C65 - 213) +
+ 86,4 • 76 • 213 = 801100,8 + 1398643,2 =
= 2199744 кДж/год = 524998,6 ккал/год = 525 Гкал/год.
Пример 6.2. Исходные данные: В рабочем поселке городского типа
построен банно-прачечный комбинат в составе бани (шаечное мы-
мытье с душевой) пропускной способностью 50 чел/ч и механизирован-
механизированная прачечная производительностью до 600 кг сухого белья в сутки.
Требуется: Определить расходы теплоты на горячее водоснабже-
водоснабжение бани и на стирку белья в час, в сутки максимальное водопотреб-
ление, в годовом разрезе, приняв для расчета (данные по СНиП):
• норма расхода воды на 1 посетителя общая — 180 л, в том числе
горячей воды - 120 л F5 °С);
• норма расхода воды на 1 кг сухого белья общая 75 л, в том чис-
числе горячей воды — 25 л F5 °С);
• режим работы 12 ч в сутки, 350 дней в году, коэффициент по-
понижения р = 0,8.
258

Решение: Часовой расход теплоты баней, тепловой поток:
0бч = 120 • F5 - 5) • 4,19 • 50 • 12/12 = 1 508 400 кДж/ч =
= 419 кВт, примем 420 кВт.
Расход теплоты баней в средние сутки водопотребления:
c = 1 508 400 • 12 = 18 100 800 кДж = 4 320 000 ккал = 4,32 Гкал.
Годовой расход теплоты баней:
& = 0б.зи«н. + Сблстн = 419 • 213 • 86 400 • 0,5 + 419 • 0,8 • C50 -
- 213) • 86 400 • 0,5 = C855,5 + 1983,9) • 106 = 5839,4 • 10б кДж =
= 1393,6 • 106 ккал = 1394 Гкал.
Часовой расход теплоты прачечной, ее тепловой поток:
0пч = 25 • 60 • 4,19 • 600/12 = 314 250 кДж/ч =
= 87,3 кВт, примем 88 кВт.
Расход теплоты прачечной в средние сутки водопотребления:
Qncyr = 314 250 • 12 = 3 771 000 кДж = 0,9 Гкал.
Годовой расход теплоты прачечной:
2<2„. = Й1.3ИМН + Оплетн. = 87,3 • 213 • 86 400 • 0,5 + 87,3 х
х C50 - 213) • 0,8 • 0,5 = 1 216 639 • 103 кДж = 290 367 • 103 ккал =
= 290,4 Гкал, примем 293 Гкал.
Суммарный тепловой поток комбината:
<2К = 0б + Qn = 420 + 88 = 508 кВт.
Годовой расход теплоты комбината на технологические нужды:
ZQ^ = 20б + 10П = 1394 + 290 = 1684 Гкал.
6.7.2. Тепловое потребление промышленными
и сельскохозяйственными предприятиями
Тепловое потребление промышленными предприятиями скла-
складывается из расходов теплоты на отопительно-вентиляционные
(кондиционирование) нужды, технологическое потребление теп-
теплоты и расходов на бытовое горячее водоснабжение. Определяет-
Определяется и зависит оно от характера технологического процесса, типа ус-
установленного оборудования, вида технологических материалов,
режима и продолжительности работы и других особенностей, при
этом обязательно учитывается характер и величина внутренних
тепловыделений.
Наибольшие удельные расходы теплоты на единицу вырабаты-
вырабатываемой продукции имеют предприятия нефтеперерабатывающей,
нефтехимической, химической, бумажно-целлюлозной, пластмас-
259

совой промышленности, строительной отрасли, промышленнос-
промышленности строительных материалов.
На заводах промышленности строительных материалов иног-
иногда приходится учитывать расход теплоты на подогрев смеси ис-
исходных строительных материалов с разными температурами и ее
среднюю температуру. Последняя определяется по формуле:
Тсы = (*, с, tx + ... + gn с„ tn) / te, с, + ... + gn cn), 'С, F.11)
где gx—gn — веса смешиваемых материалов, кг; су—сп — удельные
теплоемкости, кДж/(кг-°С); ^-/„—температуры компонентов, °С.
Пример 6.3. Исходные условия: Зимой на комбинат ЖБК завезли
100 м3 песка, заготовленного осенью для изготовления железобетон-
железобетонных изделий.
Требуется: Определить расход теплоты на подогрев 100 м3 песка
влажностью 15% (по весу) от —10 "С до +35 "С, приняв объемный вес
сухого песка у = 1600 кг/м3, а удельную теплоемкость с =
= 0,838 кДж/(кг°С), @,2 ккал/(кг-*С), удельную теплоемкость воды
4,19 кДж/(кг-°С) A,0 ккал/(кг-°С), а льда 2,1 кДж/(кг-°С), @,5 ккал/
(кг-"С); скрытую теплоту таяния льда 335,2 кДж/кг (80 ккал/кг).
Решение: Расход теплоты на подогрев сухого песка составит:
О, = 1600 • 100 • 0,838 • [35 - (-10)] = 6 033 б00 кДж;
[в тепловых единицах = 1600 • 100 • 0,20 • [35 - (-10)] =
= 1 440 000 ккал = 1,44 Гкал].
Расход теплоты на нагревание воды (льда), содержащейся в пес-
песке, составит:
О, = 1600 --100 ¦ 0,15 D,19 ¦ 35 + 2,1 • 10 + 335,2) =
= 24 000 • 502,85 = 1 2068 400 кДж;
[в тепловых единицах = 1600 • 100 • 0,15 A,0 • 35 +
+ 0,5 • 10 + 80) = 2 880 000 ккал = 2,88 Гкал].
Для подогрева влажного песка потребуется теплоты:
Q= Q, + (?,= 6 033 600 + 12 068 400 = 18 102 000 кДж
[1 440 000 + 2 880 000 = 4 320 000 ккал = 4,32 Гкал]
6.8. Новые малогабаритные подогреватели для систем
централизованного теплоснабжения ОАО «НПО ЦКТИ»
С 1995г. ОАО «НПО ЦКТИ» разработало и выпускает серию
кожухотрубных водо-водяных и пароводяных подогревателей раз-
разборного исполнения типа ПВМР и ППМР, отличающихся новым
конструктивным решением [35].
Прежние конструкции подогревателей (выпускаемых по ГОСТ
27590) имеют существенные недостатки, как-то: поверхности их
теплообмена из латунных трубок, концы которых завальцованы в
260

трубных досках, приваренных к корпусам, в межтрубном про-
пространстве практически не поддаются очистке, их проектная теп-
тепловая эффективность в эксплуатации заметно снижается, замена
поврежденных трубок затруднена, а часто и невозможна. Для пос-
последовательного соединения нескольких таких секций требуются
специальные соединительные калачи, через поверхность которых
часть теплоты теряется в окружающую среду. Размещение комп-
комплексов таких подогревателей в котельных, ЦТП, ИТП требует
значительных объемов и площадей. Большинство этих недостат-
недостатков устранено в новых разработках, поэтому они могут быть так-
также альтернативными и пластинчатым теплообменникам.
Водо-водяные малогабаритные разборные подогреватели сетевой
воды типа ПВМР предназначены для котельных, центральных и
местных тепловых узлов. По сравнению с секционными неразбор-
неразборными и конструктивно устаревшими, но выпускаемыми до насто-
настоящего времени на основе ГОСТ 27590, обладают рядом существен-
существенных преимуществ. Применение новых аппаратов ПВМР значи-
значительно повышает стабильность, надежность и экономичность
работы систем, в которых они эксплуатируются.
Схема подогревателей типа ПВМР, двухходовых по нагревае-
нагреваемой сетевой воде, показана на рисунке 6.41.
/А В 2 3 4 5
\
Рис. 6.41. Схема подогревателя ПВМР
1 - камера распределительная; 2 - корпус; 3 - трубная система; 4 - малая водя-
водяная камера; 5 - съемная часть корпуса; А - отвод сетевой воды; Б - подвод
сетевой воды; В - подвод греющей воды; Г - отвод греющей воды
По желанию заказчика для поверхности теплообмена могут
быть применены трубки диаметром 16x1 мм либо 19x1 мм ( по
специальному заказу - диаметром 22x1 мм) из латуни, нержавею-
нержавеющей стали или сплава МНЖ-5-1. На рабочее давление 10 кгс/см2
A,0 МПа) подогреватели выпускаются с плоскими, на давление
16 кгс/см2 A,6 МПа) — с эллиптическими днищами. Площадь по-
поверхности их нагрева составляет от 0,7 до 108 м2, а тепловые по-
потоки - от 20 до 7455 кВт.
261

Основными преимуществами подогревателей типа ПВМР яв-
являются:
• унифицированная для всех типоразмеров длина трубной си-
системы — 2000 мм;
• возможность разборки и выемки трубной системы из корпуса
для осмотра, очистки и ремонта, что также обеспечивает очистку
межтрубного пространства;
• осуществление ремонта с помощью стандартных инструмен-
инструментов и материалов непосредственно на месте эксплуатации;
• повышенная на 25—30 % тепловая эффективность;
• исключение калачей и переходов при последовательном
включении нескольких подогревателей;
• сокращение длины секций с 4000 до 2000 мм.
При включении подогревателей в схему должно соблюдаться
противоточное движение потоков в них; сетевая вода, как прави-
правило, должна двигаться внутри трубок.
При практически одинаковой тепловой эффективности важны-
важными преимуществами разборных подогревателей типа ПВМР по
сравнению с пластинчатыми являются также их значительно мень-
меньшая загрязняемость при эксплуатации, простота очистки и ремон-
ремонта, независимость эксплуатирующей организации от поставщиков
материалов, требуемых для ремонта, во много раз меньшая про-
протяженность и конструктивная простота контуров уплотнения
разъемов, доступность применяемых в них уплотнительных мате-
материалов и др.
Возможна поставка подогревателей ПВМР для их вертикаль-
вертикальной компоновки. Подогреватели типа ПВМР могут поставляться
в виде блоков из двух или трех собранных последовательно аппа-
аппаратов соответствующих типоразмеров. На рисунке 6.42 дана кон-
конструктивная схема блока из 2 подогревателей типа ПВМР. Для
сборки блоков калачи и переходы не требуются. У подогревате-
подогревателей, собранных в блоки, сохраняется возможность выемки труб-
трубных систем без разборки блоков.
Кожухотрубные пароводяные подогреватели типа ППМР с дав-
давлением пара в корпусе до 1,6 МПа.
Конструкция пароводяных подогревателей типа ПП1 и ПП2,
на которые распространяется ОСТ 108.271.105, была разработана
около 50 лет назад и к настоящему времени во многом устарела,
отдельные узлы подогревателей в эксплуатации оказались нена-
ненадежными, поэтому начато производство новых пароводяных по-
подогревателей типа ППМР (подогреватель пароводяной малогаба-
малогабаритный разборный). Схема подогревателя ППМР приведена на
рисунке 6.43.
262

Рис. 6.42. Блок из двух подогревателей ПВМР
А - выход сетевой воды; Б - вход сетевой воды; В - вход греющей воды; Г -
выход греющей воды
/ А В 2 3 Д 4 5
Рис. 6.43. Схема подогревателя ППМР
/ - камера водяная передняя; 2 - корпус; 3 - система трубная; 4 - часть корпуса
съемная; 5 - малая водяная камера; А - отвод сетевой воды; Б - подвод сетевой
воды; В - подвод греющего пара; Г- отвод конденсата; Д - отвод паровоздуш-
паровоздушной смеси
В конструкцию подогревателей типа ППМР по сравнению с
аппаратами ПП внесены следующие изменения:
• схема движения пара в трубном пучке - однопроходная;
263

• изменены тип и количество опорных перегородок в трубном
пучке;
• изменена конструкция пароотбойного щита и его крепление;
• введена система охлаждения и непрерывного отвода паровоз-
паровоздушной смеси из корпуса;
• упорядочена схема отвода конденсата греющего пара с по-
поверхности труб в пучке;
• для увеличения жесткости трубной системы и уменьшения
вибрации труб пучка введен каркас трубной системы;
• в трубных пучках допускается применение кроме труб диа-
диаметром 16x1 мм, труб диаметрами 19x1 и 22x1 мм из латуни, не-
нержавеющей стали. Длина труб в пучках 2000 или 3000 мм;
• трубная система при необходимости может быть вынута из
корпуса;
• подогреватели разработаны в двух вариантах: на рабочее дав-
давление пара 14 и 7 кгс/см2;
• изменена конструкция съемной части корпуса, что привело
к возможности размещения в корпусе большего числа трубок и по-
позволило значительно сократить перетечки пара помимо трубного
пучка. ¦
Несмотря на меньшие габариты подогревателей ППМР, их
тепловая мощность превосходит мощность серийных подогрева-
подогревателей типа ПП. У подогревателей ППМР площадь поверхности
теплообмена — от 0,6 до 99,1 м2, а их тепловые потоки — от 197 кВт
до 33 200 кВт в секции.
6.9. Водоподготовка и коррекционная обработка воды
систем централизованного теплоснабжения
Более половины G0 %) СЦТ в России построены как водяные
в «закрытой» и «открытой» модификациях (вариантах). В зависи-
зависимости от назначения зоны обслуживания, тепловые мощности и
параметры работы существенно различаются между собой. Основ-
Основные различия их сводятся к схемам и структуре тепловых сетей и
абонентских присоединений, оборудования водоснабжения и хим-
водоподготовки, величине установленной мощности теплогенера-
теплогенераторов, принятым тепловым и гидравлическим режимам тепло-
теплоснабжения потребителей.
Но во всех случаях единым элементом в трехзвенном процес-
процессе водяных СЦТ выступает вода как теплоноситель.
Основными рисками в системах ЦТ, связанных с водой в элек-
электролитической паре «вода-металл», являются коррозионные пора-
поражения, накипные отложения и биологическое зарастание обору-
оборудования и трубопроводов. Обратимся к этим вопросам.
264

В соответствии с современными строительными нормами все
тепловые установки систем ЦТ должны обеспечиваться в доста-
достаточном количестве водой питьевого качества из централизован-
централизованных источников водоснабжения, как правило, находящихся в
структуре «Водоканалов» ЖКК, или сооружаемых непосредствен-
непосредственно на территориях большинства ТЭЦ с открытыми системами теп-
теплоснабжения и находящихся в ведении этих ТЭЦ.
6.9.1. Показатели качества воды
Качество водопроводной воды. Привычный нам природный ре-
ресурс поступает в системы водоснабжения жилых и общественных
зданий, как правило, предварительно подготовленный в соответ-
соответствии с требованиями санитарных норм и правил — СанПиН , раз-
разрабатываемых Государственной санитарно-эпидемиологической
службой России (Госкомсанэпиднадзор России).
Санитарные правила СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Ги-
Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем
питьевого водоснабжения. Контроль качества» устанавливают гигие-
гигиенические требования к качеству питьевой воды, а также правила
контроля качества воды, производимой и подаваемой централизо-
централизованными системами питьевого водоснабжения населенных мест.
Питьевая вода должна быть безопасной в эпидемическом и
радиационном отношении, безвредной и иметь благоприятные
органолептические (вкусовые) свойства.
Контроль качества организуется и осуществляется на несколь-
нескольких уровнях: производственном, государственном и ведомствен-
ведомственном (санэпиднадзор).
Производственный контроль качества питьевой воды осуществ-
осуществляет организация, эксплуатирующая систему водоснабжения, в
соответствии с рабочей программой, в местах водозабора, перед
поступлением в распределительную сеть, а также в точках водо-
разбора наружной и внутренней водопроводной сети.
Работники теплоснабжающих организаций, имеющие доступ к
системах холодного и горячего водоснабжения и обслуживающие
их, должны строго соблюдать правила санитарной безопасной
эксплуатации систем водоснабжения.
Технологическая вода. В системах коммунальной энергетики к
воде предъявляются свои, специальные технологические требова-
требования, причем для разных элементов СЦТ они различны и могут
существенно различаться между собой. Так, например, питатель-
питательная вода и конденсат паровых котлов высокого давления на ТЭЦ
значительно отличаются по составу от подпиточной воды тепло-
265

вых сетей и тем более от качества охлаждающей воды конденса-
конденсаторов турбин или воды питьевого качества.
Качество и химический состав воды как теплоносителя в сис-
системах энергетики определяются следующими основными нормиру-
нормируемыми параметрами: солесодержанием (солевым составом), окис-
ляемостью (содержанием органических веществ), содержанием в
воде растворенных коррозионно-активных газов (кислорода и угле-
углекислоты) и водородным показателем — рН воды.
На практике технологические нормативы и контроль качества,
обеспечивающие длительную, безаварийную и безопасную работу
оборудования, разрабатываются и утверждаются для каждого элемен-
элемента CUT — питательной воды паровых и водогрейных котлов, пара и
конденсата, подпиточной воды тепловых сетей, воды, подаваемой в
централизованные системы ГВС, охлаждающих вод и т.д.
Для наиболее теплонапряженных и ответственных элементов
они нормируются на государственном уровне и указываются в
Правилах технической эксплуатации — ПТЭ тепловых электричес-
электрических станций, ПТЭ тепловых энергоустановок, ПТЭ коммуналь-
коммунальных котельных, Типовой инструкции по технической эксплуата-
эксплуатации тепловых сетей коммунального теплоснабжения и других
нормативных и справочных документах (см. табл. 6.15).
Поскольку качество технологических вод существенно отлича-
отличается от качества природных и питьевых, в системах ЦТ устанав-
устанавливают специальное оборудование химической обработки воды,
организовывают службы и лаборатории химводоподготовки, основ-
основными задачами которых являются: очистка воды от солей жестко-
жесткости и шлама (умягчение, стабилизация), деаэрация воды (удале-
(удаление коррозионно-активных газов) и в ряде случаев — санитарная
обработка воды. Они же консервируют резервное оборудование.
На всех контролируемых участках пароводяного тракта устанав-
устанавливаются отборники проб воды и пара с холодильниками для ох-
охлаждения проб до 20—40 °С. Пробоотборные линии и поверхности
охлаждения холодильников выполняются из нержавеющей стали.
В качестве исходных в системах водо- и теплоснабжения городов
выступают два класса вод: поверхностные воды (реки, озера, моря) и
воды подземных источников (артезианские скважины, ключевая вода).
Обладая свойствами универсального растворителя, вода посто-
постоянно несет большое количество различных элементов и соедине-
соединений, состав и соотношение которых определяются условиями ее
формирования, составом водоносных слоев, структурой поверх-
поверхностных загрязнителей и техногенных сбросов. Все примеси, за-
загрязняющие воды, подразделяются на три вида в зависимости от
размера их частиц.
266

Истинно растворенные примеси находятся в воде в виде ионов,
отдельных молекул, комплексов или состоят из нескольких моле-
молекул. Размеры этих частиц менее 10 мм. В истинно растворенном
состоянии в воде находятся газы — О2, СО2, H2S, N2, а также
катионы и анионы поступивших в воду солей — Са2+, Mg2+, Na+,
К+, НСО, С1-, SO2, NO3-, NO2-.
Коллоидно-растворенные примеси имеют размеры частиц порядка
10~8 —10 мм. Каждая из них образована большим числом молекул
(их может быть несколько тысяч). Эти примеси могут быть как орга-
органического, так и минерального происхождения; к первым относят-
относятся гуминовые вещества, вымываемые из почвы, ко вторым — крем-
кремневые кислоты, соединения железа и др.
Грубодисперсные взвешенные примеси имеют размеры частиц
более 10 мм. Это — растительные остатки, частицы песка, гли-
глины и др. В анализах воды они определяются непосредственно по
отобранной пробе по прозрачности ее, по «кресту» или «шрифту»
согласно ГОСТ 3351-74.
Другие показатели качества, как-то: сухой остаток, прокален-
прокаленный остаток, минеральный остаток, общая жесткость, ионный
состав, растворенные газы, водородный показатель (рН) — опре-
определяют в профильтрованных пробах в соответствии с инструкци-
инструкциями по аналитическим методам анализов [30].
Для оценки степени влияния химического состава воды на
формирование отложений на внутренней поверхности труб и кор-
коррозионную активность обращают внимание на содержание в ис-
исходных водах накипеобразующих агентов — общей жесткости и
взвешенных веществ, концентрацию растворенных кислорода О2
и углекислоты СО2, значения рН среды и наличие стимуляторов
и пассиваторов коррозии.
Рассмотрим некоторые показатели качества.
Общая жесткость воды определяется присутствием в ней ра-
растворенных солей кальция и магния — карбонатов СаСО3, МgCO3;
бикарбонатов — Ca(HCOjJ; Mg(HCO.jJ; сульфатов — CaSO4,
MgSO4; хлоридов и др.).
Общая жесткость воды складывается из карбонатной и некар-
некарбонатной жесткости, но формируют ее только соли кальция и
магния (рис. 6.44). По этому показателю природные воды клас-
классифицируют следующим образом:
мягкие воды - жесткостью 0,5 — 1,0 мг-экв/л;
умеренной жесткости — 1,0 — 4,0 мг-экв/л;
жесткие воды — свыше 4,0 мг-экв/л.
Примечание. 1 мг-экв/л = 28 мг/л СаО; 1 мг-экв/л = 20 мг/л МдО.
267

Карбонатная
жесткость
Общая
жесткость
Некарбонатная
жесткость
Са(НСО3J
Мд(НСО3J
СаСО3
МдСО3
СаС12
МдС12
CaSO4
MgSO4
Устранимая
(временная)
жесткость
Постоянная
жесткость
Рис. 6.44. Структура общей жесткости воды
Важным накипеобразующим показателем является карбонатная
жесткость или как ее еще называют — щелочность воды.
Солевой состав московских водопроводных вод образуется » на
80—90 % солями карбонатной жесткости. Последние составляют
класс соединений, которые при нагревании могут выпадать в оса-
осадок ввиду низкой растворимости в воде и образовывать защитные
оксиднонакипные пленки на трубопроводах и оборудовании.
Все углекислые соединения в водных растворах находятся в
определенном динамическом равновесии с углекислотой, изменя-
изменяющемся при изменении температуры и фазового состояния воды.
Углекислота СО2 (диоксид углерода) в карбонатных соедине-
соединениях и водных растворах может находиться в следующих трех со-
состояниях:
связанная углекислота, присутствующая в растворах в виде мо-
монокарбонатов (СаСО3, MgCO3);
полусвязанная углекислота, находящаяся в растворах в форме
бикарбонатов Ca(HCO3J;Mg (НСО3J;
свободная углекислота, присутствующая в водном растворе в
свободном виде СО2,
Углекислота подразделяется на: а) равновесную, обеспечиваю-
обеспечивающую устойчивость бикарбонатов при данной температуре и кон-
концентрации; б) агрессивную, избыточную, способную растворять
карбонатные соединения.
Равновесные состояния углекислоты в ее соединениях с кати-
катионами Са2" и Mg2" можно описать следующим динамическим урав-
уравнением:
Н2О + СО2 о Н2СО3 о Н+ + HCOJ о 2Н+ + О?)\\ F.12)
268

Нарушения их ведет к изменению и замещению одних форм
соединения другими.
Равновесное состояние углекислотных соединений в воде мо-
может быть выражено с помощью «индекса равновесного насыще-
насыщения карбонатом кальция» (индекс Ланжелье), который определя-
определяется по формуле:
/=РН-рН„ F.13)
где рН — показатель фактической (по анализу) концентрации во-
водородных ионов воды; pHf — величина концентрации ионов во-
водорода, отвечающая состоянию стабильности воды.
Водородным показателем *рН* воды называют отрицательный
логарифм концентрации водородных ионов, для химически чистой
воды он равен 7.
В зависимости от значения рН водного раствора оценивают
реакцию среды (табл. 6.12):
Таблица 6.12
Оценка реакции водных растворов в зависимости от рН
Реакция среды
Кислая
Слабокислая
Нейтральная
Слабощелочная
Щелочная
Значение рН
1-3
4-6
7
8-10
11-14
Вода питьевого качества имеет рН = 6,5—9,0.
При рН > pHs, /= (+) — вода неагрессивная; при рН < рН^,
/= (—) вода агрессивная; при рН = pHs, /= 0 — вода стабильная.
Соотношение рН/рН^ определяет коэффициент стабилизации
воды. Волжская водопроводная вода в Москве (получаемая по кана-
каналу Москва-Волга) имеет коэффициент стабилизации 0,76—0,9, что
характеризует эту воду как агрессивную, способную растворять кар-
карбонатные и оксидные отложения [8]. Москворецкая вода (получае-
(получаемая из Москва-реки) более стабильна — имеет коэффициент стаби-
стабилизации 0,96—1,1, что характеризует ее как слабоагрессивную.
Агрессивность водопроводных вод в отношении накипеобразовате-
лей определяется количеством свободной углекислоты. В московских
водопроводных водах ее содержание составляет: в москворецкой 10—
15 мг/л и 15—25 мг/л в волжской воде. Содержание указанных ко-
количеств углекислоты не создает условий для формирования защит-
защитных накипных карбонатных пленок на стенках водопроводов и обо-
оборудования, несмотря на значительную карбонатную жесткость вод
269

мосводопровода A,5—4,5 мг-экв/л), т.е. оно превышает равновес-
равновесные концентрации, делая воду агрессивной.
Агрессивность ее сохраняется и даже усиливается при нагреве
до 60—80 "С, что при наличии в воде растворенного кислорода вы-
вызывает активную кислородную коррозию металла трубопроводов
и оборудования систем ЦТ. Поэтому важно все установки горя-
горячего водоснабжения обеспечивать терморегуляторами и настраи-
настраивать их по минимальной температуре 55—60 "С. Свободная угле-
углекислота в воде действует на металл и отложения в трубопроводах
как всякая другая слабая органическая кислота (лимонная, уксус-
уксусная, молочная и др.) — растворяет их и оголяет металл, ускоряя
тем самым коррозионные процессы.
Содержание кислорода в воде открытых источников зависит от
ее температуры — чем ниже она, тем выше содержание раство-
растворенного кислорода — и колеблется в открытых источниках в ко-
количествах от 10 до 14 мг/л (температурный коэффициент раство-
растворимости газов в воде отрицательный).
6.9.2. Борьба с коррозией в системах
централизованного теплоснабжения
Впервые с тяжелыми последствиями массового коррозионного
поражения систем горячего и холодного водоснабжения москов-
московские теплоснабженцы и жилищники столкнулись в Москве в 1956—
1958 гг., когда системы ГВС и ХВС всех семи только что построен-
построенных замечательных высотных зданий за 2—3 года эксплуатации про-
корродировали до сквозных свищей и потребовали полной замены.
Замоноличенные в стенах и штробах стояки и разводки горя-
горячего и холодного водопроводов вызвали массовые протечки воды
и затопления квартир и офисов, в результате чего разразился не-
неимоверный скандал.
Расследование выявило причины:
• системы горячего и холодного водопровода были выполне-
выполнены из черных, неоцинкованных труб (в те годы отечественная про-
промышленность оцинкованных еще не выпускала), к тому же изго-
изготовленных из некачественных, кипящих сталей с большим содер-
содержанием ликвидных примесей;
• водопроводная вода была сильно агрессивной, на водопро-
водопроводных станциях стабилизацию ее не проводили;
• на бойлерах ГВС не было терморегуляторов и температура
горячей воды «зашкаливала» за требуемые по нормам 60 "С, кон-
контроль за коррозионными процессами отсутствовал и не было на-
научных рекомендаций по защите от коррозии.
270

Все это потребовало тщательного исследования процессов по-
поражения систем и разработки защитных мер, успешно выполнен-
выполненных кафедрой «Теплотехники» МИИГСМ в 1956—1958 гг. под ру-
руководством проф. С.Ф. Копьева.
Были определены и реализованы основные мероприятия и
предложения:
• на основе обширных металлографических исследований изу-
изучены типы, виды и причины коррозионных поражений систем;
• организовано известкование водопроводной воды на водо-
водопроводных станциях города с целью ее стабилизации и снижения
агрессивности (индекс стабильности подняли в среднем с 0,93 до
требуемой величины 1,03-1,04);
• произведена замена черных труб в системах ГВС на оцин-
оцинкованные (организовали выпуск отечественных оцинкованных
труб нужных диаметров);
• разработали методы ингибирования (силикатом натрия и гек-
саметафосфатом натрия) и фильтрационной стабилизации воды
магномассой;
• изучили и освоили вакуумную деаэрацию воды и электрока-
электрокатодную защиту оборудования, провели проверку сталестружечных
фильтров.
Выводы и предложения НИР получили дальнейшее развитие
и легли в основу нормативных документов по строительству и
эксплуатации систем ЦТ.
В формировании коррозионных отложений в трубопроводах ре-
решающую роль играют процессы кислородной коррозии, протекаю-
протекающие в форме электрохимической коррозии в паре «металл — вода*.
Металлы, используемые при изготовлении труб, имеют в сво-
своем составе различные примеси, которые образуют ряд гальвани-
гальванических элементов, обуславливающих коррозию. Те частицы метал-
металла, которые являются анодами, разрушаются и переходят в раствор
в виде ионов, образуя каверны и свищи.
Вследствие переменной валентности железа (двух-, трехвален-
трехвалентная), ионы его в коррозионном электрохимическом процессе
переходят сперва в гидрат закиси железа по уравнению:
Fe2+ + 2 ОН" -> Fe (OHJ, F.14)
Затем при контакте с растворенным в воде кислородом гидрат
закиси железа Fe (OHJ переходит в более устойчивую форму ок-
оксида — гидрооксид железа Fe (OHK, который отлагается на внут-
внутренней поверхности труб в виде бугристых отложений (ржавчи-
(ржавчины), по уравнению:
4 Fe (ОНJ + О2 + Н2О ->• 4 Fe (OHK, F.15)
271

В соответствии с этой реакцией 1 г растворенного кислорода
реагирует с 2,33 г железа. Таким образом 1 м3 водопроводной воды
при исходном содержании кислорода 12 мг/л способен «связать»
30 г железа, переведя его в бугристые отложения ржавчины на
поверхности труб и оборудования. Так как растворимость Fe (ОН)г
и в особенности Fe (ОНK в воде очень мала D,9 • 10 и 1,9 • 10'9
моль/л), они выделяются на поверхности металла или находятся
в объеме воды в виде коллоидных или грубодисперсных частиц.
В общем случае коррозионные отложения в системах ЦТ пред-
представляют собой вторичные продукты коррозии, состоящие из гид-
ратированной смеси оксидов железа:
п • Fe (ОНJ + т ¦ Fe (ОНK + q • Н2О, F.16)
находящихся в смеси с продуктами первичной накипи — карбо-
карбонатом кальция СаСО3, сульфатом кальция CaSO4, гидратом оки-
окиси магния Mg(OHJ, силикатом кальция.
Удельный объем гидратированных соединений железа примерно
в 6—7раз больше удельного объема чистого металла, что являет-
является причиной образования рыхлых оксидных отложений на поверх-
поверхности труб, которые затем уплотняются и уменьшают живое
сечение их, происходит зарастание трубопроводов.
В условиях эксплуатации теплосилового оборудования кисло-
кислород является наиболее опасным коррозионным агентом. Скорость
коррозии стальных труб прямо пропорциональна концентрации
растворенного кислорода и температуре воды. Интенсивность ее
оценивается по шкале интенсивности внутренней коррозии — про-
проницаемости язв в глубину металла (табл. 6.13).
Исследованиями автора было показано, что даже при незначи-
незначительном содержании кислорода в воде, определяемом понятием
«следы» (<0,01 мг/л), всегда существует термодинамическая веро-
вероятность коррозии металла, особенно в присутствии оксидов трех-
трехвалентного железа Fe2O3 — так называемого железного шлама, ге-
гематита, так как он (в силу бивалентности железа) является перенос-
переносчиком связанного кислорода и является причиной подшламовой
язвенной коррозии металла систем теплоснабжения.
Таблица 6.13
Шкала интенсивности внутренней коррозии оборудования
Группа интенсивности
1
2
3
4
Скорость (проницаемость)
коррозии, у, мм/год
у < 0,04
0,04 < у < 0,05
0,05 < у < 0,20
у > 0,20
Интенсивность
коррозионного процесса
Слабая
Средняя
Сильная
Аварийная
272

В коррозионных процессах важную роль играют стимуляторы и
ингибиторы коррозии, растворенные в воде. К стимулирующим —
ускоряющим коррозию соединениям в воде относятся хлориды и суль-
сульфаты. Взаимодействуя с образовавшимися на поверхности металла
окисными пленками, они вытесняют и замещают в них ионы кис-
кислорода, делают их хорошо растворимыми в воде и облегчают про-
протекание коррозионного процесса.
К замедлителям — ингибиторам коррозии относят вещества, при-
присутствие в воде которых заметно снижает электрохимические процес-
процессы. В поверхностных водах к ним следует отнести: карбонаты, фос-
фосфаты, нитраты, силикаты щелочных металлов, а также вещества
органического происхождения. Оцинкование труб (протекторная
защита слоем цинка 50—100 мкм) замедляет коррозионные процес-
процессы в 3—5 раз и увеличивает соответственно срок службы систем ГВС.
Анализируя основные показатели качества водопроводной воды
ряда городов СССР, Водно-химическое отделение ВТИ
им. Ф.Э. Дзержинского выполнило в 1970 г. научную классифи-
классификацию воды с точки зрения ее коррозионной активности [29].
Коррозионная активность воды условно определяется тремя
показателями, от соотношения которых зависит характеристи-
характеристика нагретой воды и выбор способа обработки воды для защиты цен-
централизованного горячего водопровода в закрытых системах ЦТ:
• индексом равновесного насыщения воды карбонатом кальция
Jnpu 60 "С;
• суммарной концентрацией хлоридов и сульфатов, мг/л;
• перманганатной окисляемостью органических веществ в воде,
мг О/л.
Выбор схемы обработки воды в тепловых сетях должен произ-
производиться в соответствии с нормативными документами [48, 63].
6.9.3. Защита систем ЦТ от поражающих факторов
К числу способов защиты металла от коррозии следует отнести
дегазацию воды от агрессивных газов, способы стабилизационной
обработки воды и создания защитных пленок на поверхности ме-
металла. Наиболее распространенным и надежным на практике яв-
является метод удаления газов — деаэрация воды (растворенных кис-
кислорода, углекислоты, азота) из подпиточной воды в специальных
аппаратах — деаэраторах и декарбонизаторах.
Наибольшее применение получили термические деаэраторы
смешивающего типа атмосферного низкого давления @,02—
0,025 МПа), барботажные устройства, а также вакуумные деаэра-
деаэраторы и декарбонизаторы.
273

Термические деаэраторы и барботажные устройства устанавли-
устанавливаются в паровых котельных (или ЦТП при наличии пара) для
деаэрации питательной и подпиточной воды с помощью пара
(со среднечасовым расходом деаэрируемой воды не менее 50 т/ч)
(рис. 6.45).
16
18
Т
Рис. 6.45. Атмосферный-деаэратор смешивающего типа
1 - бак-аккумулятор; 2 - выпуск питательной воды; 3 - водоуказательное стекло;
4 - манометр; 5, 6, 12 - тарелки; 7 - спуск воды в дренажный бак; 8 - регулятор
уровня; 9 - газоохладитель; 10 - выпуск пара в атмосферу, 11, 14 и 15 - трубы и
патрубок подачи пара; 13 - колонка деаэратора; 16 - впуск воды в гидрозатвор;
17 - гидрозатвор; 18 - перелив воды из гидрозатвора
Деаэратор состоит из бака-аккумулятора 1 и колонки 13, внутри
которой установлен ряд распределительных тарелок 5, 6, 12, по
которым стекает вниз тонкими струйками питательная вода, а
навстречу ей по патрубку 14 подается греющий пар.
Питательная вода нагревается встречным паром до температу-
температуры 104—105 °С и начинает кипеть. Выделяющиеся при этом раство-
растворенные в воде газы (кислород, азот, углекислота и часть нескон-
денсировавшихся паров воды) поступают в охладитель 9, где пары
конденсируются, а охладившиеся газы удаляются в атмосферу.
Освобожденная от кислорода и подогретая до 104—106 °С вода
собирается в сборный бак, расположенный под колонкой 13дцъ-
эратора, откуда расходуется на подпитку котлов, тепловых сетей,
систем отопления и др. Вместо тарелок в некоторых типах деаэ-
274

раторов размещают специальные насадки из керамических колец,
омегообразных элементов, наклонных или зигзагообразных эле-
элементов, создающих высокую плотность орошения.
Схему и конструкцию барботажных деаэраторов выполняют
различными. На рис. 6.46 показана схема барботажного устройства
ОАО «ЦКТИ», располагаемого в баке-аккумуляторе.
При отсутствии пара в котельных с водогрейными котлами и
в ЦТП для деаэрации воды применяют деаэраторы вакуумного типа
(рис. 6.47).
Рис. 6.46. Схема барботажного устройства ЦКТИ
Рис. 6.47. Принципиальная схема вакуум-деаэрационной установки
1 - вакуум-испаритель; 2 - деаэрационная головка; 3 - вход сырой воды; 4 -
водоструйный эжектор; 5 - бак-газоотделитель; 6 - подпиточный насос тепло-
теплосети
275

Пар по трубе 1 (рис. 6.46) подается под перфорированный лист
^навстречу воде, поступающей из деаэрационной колонки 5и на-
направляется перегородками 3 к выходному патрубку 4.
Дегазация питательной воды в колонках 2 (рис. 6.47) произво-
производится за счет вакуума, создаваемого водоструйными эжекторами
4. Недеаэрированная вода проходит под давлением насоса через
сопло водоструйного эжектора, отсасывающего газы (выпар) из го-
головки деаэратора. Из эжектора водогазовая смесь направляется в
бак-газоотделитель 5, где газы выходят в атмосферу. Из бака-га-
бака-газоотделителя вода под действием вакуума поступает в колонку пле-
пленочного деаэратора 2. Для улучшения процесса десорбции газов из
воды в нижнюю часть колонки подается пар, получаемый из сете-
сетевой воды в вакуум-испарителе 1.
При оптимальных условиях работы термических и вакуумных
деаэраторов остаточное содержание растворенного кислорода в
выходящей из деаэратора воде удается довести до величины не
ниже 0,02—0,03 мг/кг, что в большинстве случаев отвечает требо-
требованиям ПТЭ.
Разновидностью вакуумных деаэраторов являются так называ-
называемые щелевые деаэраторы, получившие в последние годы широ-
широкое применение.
Деаэрация воды при низких рН удачно сочетается также с до-
дозировкой в воду ингибитора коррозии — силиката натрия (жид-
(жидкого стекла).
Для предупреждения внутренней коррозии металла систем ЦТ
в ряде городов сфаны нашел успешное применение разработанный
автором метод силикатной обработки подпиточной и циркулирующей
воды. Этот метод в качестве самостоятельного пригоден для защи-
защиты труб и оборудования как в условиях непрерывной эксплуатации,
так и для консервации при нахождении его в резерве.
Сущность его состоит в том, что при определенной дозировке
жидкого натриевого стекла в воду (дозой 15—35 мг/л в пересчете
на SiO2',) на внутренней поверхности трубопроводов и оборудо-
оборудования образуется долгоживущая (до 30 суток) защитная пленка,
предохраняющая металл от воздействия агрессивных газов — кис-
кислорода и углекислоты. Эта пленка толщиной 20—30 мкм образу-
образуется в результате взаимодействия оксидов железа с силикатом на-
натрия в присутствии сульфатов и хлоридов, чем достигается эффект
«жидкого эмалирования» металла (подробнее см. [63]).
Присутствующая в воде свободная углекислота связывается
силикатом натрия в бикарбонат натрия и сдвигает равновесную
систему в сторону стабилизации воды по уравнению:
SiO2 + H2O + 2СО2 = 2NaHCO3 + 3SiO2. F.17)
276

Из уравнения следует, что 1 г силиката натрия — (NajO • nSiO2
по ГОСТ 13078), введенный в воду, связывает 0,36 г свободной
углекислоты СО2, образуя при этом 0,7 г бикарбоната натрия
NaHCO3, при этом выделяется 0,75 г оксида силиция SiO2. Пос-
Последний вступает в реакцию с оксидами железа и формирует плот-
плотную пленку комплекса ферросиликата на поверхности металла,
экранирующую его от коррозионных агентов и снижающую об-
общую скорость коррозии (рис. 6.48).
г/м2 • ч
0,20
0,1
0,2 0,3
Концентрация
0,4
Рис. 6.48. Зависимость скорости коррозии стали в нейтральных водных раство-
растворах от концентрации NajSiO3
Для подачи раствора жидкого стекла в воду применяют эжек-
торные или плунжерные насосные, а также вытеснительные шай-
шайбовые дозаторы. На рис. 6.49 изображена дозирующая установка.
Рис. 6.49. Установка для дозирования реагентов
277

Анализ данных химического состава речных вод показывает,
что во многих водах особенно горных районов содержатся взве-
взвешенные вещества и органические примеси, концентрация кото-
которых может достигать 5000 мг/л. Поэтому первой стадией обработ-
обработки воды перед использованием должна явиться ее фильтрация на
механических фильтрах и осветлителях.
По сухому остатку все воды условно подразделяют на три
класса: 1) с солесодержанием 200 мг/л; 2) с солесодержанием
200—500 мг/л; 3) с солесодержанием — свыше 500 мг/л.
Первый класс характерен для вод северных рек: Невы, Печо-
Печоры, Норилки и др.; второй — для рек центральной полосы Рос-
России: Волги, Оки, Камы, сибирских рек и др.; третий — для неко-
некоторых южных рек и горных районов: Терек, Кальмиус, Лугань,
Миасс и др.
При питании систем теплоснабжения мягкими водами с неболь-
небольшим солесодержанием накипь и шлам, как правило, не выпада-
выпадают, поэтому нет необходимости в защите установок от загрязне-
загрязнения.
При водах средней жесткости, как уже отмечалось, возможно
и целесообразно создание тонкой защитной окисно-меловой плен-
пленки, предохраняющей от коррозии, например, путем стабилизации
и / или силикатирования ее.
При жестких водах возникает опасность обильного накипеоб-
разования и зашламления поверхностей нагрева, трубопроводов,
с выпадением значительного количества накипи, шлама и взве-
взвесей, приводящих к снижению коэффициента теплопередачи ме-
металлической стенки котла и к перерасходу топлива. Каждый мил-
миллиметр слоя накипи дает до 1,5—2 % перерасхода топлива.
В местах накипеобразования стенки котла могут недопустимо
перегреваться, механическая прочность металла снижается и стен-
стенки деформируются - появляются отдулины, свищи в стальных и
трещины в чугунных котлах.
В этих случаях в котельных и центральных тепловых пунктах
предусматривают установку защитных устройств для обработки
подпиточной воды, их подразделяют на аппараты докотловой об-
обработки питательной или сырой добавочной воды и внутрикотло-
вой.
Простейшими из них являются установки физического принци-
принципа действия — магнитные и электромагнитные аппараты для омаг-
ничивания воды, установки ультразвуковой обработки, а также
химического воздействия — комплексонатной (ингибиторной) за-
защиты и установки ионообменного водоумягчения для снижения
карбонатной жесткости воды.
278

Магнитная обработка применяется при общей жесткости исход-
исходной воды не более 10 мг-экв/л и карбонатной жесткости (щелоч-
(щелочности) более 4 мг-экв/л, напряженность магнитного поля в рабо-
рабочем зазоре магнитного аппарата не должна превышать 159 • 103 А/м.
На рис. 6.50 представлен электромагнитный аппарат для омагни-
чивания воды, устанавливаемый на трубопроводе холодной воды
перед подогревателем.
Под воздействием силового магнит-
магнитного поля ферромагнитные примеси
воды поляризуются, укрупняются и ад-
адсорбируют на своей поверхности кри-
кристаллизующийся накипеобразователь, в
результате чего при температуре до
70 "С образование твердой фазы СаСО3
происходит в толще воды, а не на по-
поверхности нагрева; цветность и органо-
лептические свойства ее не изменяют-
изменяются, чем и достигается положительный
эффект. В ряде случаев достигается эф-
эффект деаэрации воды. Так в электро-
электромагнитных аппаратах «Максмир» пре-
предусматривается специальная камера
деаэрации, в которой происходит уда-
удаление агрессивных газов, а специально
разработанный шламоуловитель завер-
завершает удаление отложений.
Ультразвуковые установки обработ-
обработки воды и оборудования получили ог-
ограниченное применение ввиду мало-
маломощности и громоздкости ультразвуко-
ультразвуковых генераторов. Их используют в
основном в целях очистки подогрева-
подогревателей от накипи и шлама.
Наилучших результатов достигают
акустические противонакипные уст-
устройства серии «Акустик-Т», выпускае-
выпускаемые предприятием ООО «Кольцо-
энерго» (Подробную информацию см.
журнал «Новости теплоснабжения № 7
за 2001 г. и № 6 за 2002 г.).
В последние годы химическая про-
промышленность предложила энергетикам
большой выбор ингибиторов (подави-
Рис. 6.50. Схема электромаг-
электромагнитного аппарата производи-
производительностью до 50 м3/ч
7 - корпус; 2 - крышка с от-
отверстиями для электропрово-
электропроводов; 3 - трансформаторное
масло; 4 - патрубок для выхо-
выхода обработанной воды; 5- ко-
кожух из немагнитного материа-
материала; 6 - катушка; 7 - полюсный
наконечник; в - рабочий зазор;
9 - магнитный поток; 10 - тру-
трубопровод для исходной воды
279

телей) солеотложения и коррозии оборудования, называемых об-
общим термином — «комплексоны». Что такое комплексоны? В спе-
специальной литературе им дано следующее определение.
Комплексоны — это органические молекулы с большим количе-
количеством реакционных центров, которые, взаимодействуя с метал-
металлами, замыкают пяти-, четырех- и восмичленные циклы с обра-
образованием сверхпрочных комплексных соединений.
Комплексонами называют фосфонаты — фосфороорганические
соединения, которые способны образовывать прочные комплек-
комплексы с кальцием и магнием, а также с железом и некоторыми дру-
другими элементами. При нагревании воды эти комплексы остаются
в растворенном состоянии и не выпадают в осадок на поверхностях
нагрева в виде накипи.
Важным свойством фосфонатов является не только предотвра-
предотвращение образования накипи (путем дозировки их в микродозах
в питательную воду - 1-3 г на 1 м3 воды), но и возможность от-
отмывки старых железоокисных и накипных отложений на обору-
оборудовании и трубопроводах (при дозировке примерно 3 кг на 1 кг от-
отложений), за что получили образное название — антинакипины.
Правда, есть некоторое ограничение в их использовании — комп-
комплексоны обладают ограниченной термической стойкостью в жест-
жесткой воде — при температуре выше 120—125 "С комплексы распада-
распадаются.
К настоящему времени синтезирован большой ряд органичес-
органических антинакипинов* но наибольшее распространение получили
отечественные фосфороорганические комплексоны, на примене-
применение которых в системах теплоснабжения получено разрешение
Госсанэпиднадзора России (приведены сокращенные названия):
ИОМС, ОЭДФ, Zn-ОЭДФ, АМИНАТы и др.; среди зарубежных
комплексонов на рынке России предлагаются Силифос, Гилуфер
(Германия), Гидро-Икс (Дания) и др.
Большинство комплексонов изготавливают и поставляют в
жидком виде, поэтому ввод их в контур теплоэнергетического
оборудования возможен с помощью дозаторов, рассмотренных
выше. Перед применением комплексонов рекомендуется предва-
предварительная промывка котлов, оборудования и трубопроводов.
Накопленный многолетний положительный опыт применения
комплексонов в ряде предприятий теплоснабжения позволяет счи-
считать это направление водоподготовки весьма перспективным и
актуальным.
Катионитовый метод водоумягчення получил большое распрос-
распространение в коммунальной энергетике. Сущность его состоит в
замене накипеобразующих катионов Са и Mg на катионы солей,
280

обладающих хорошей растворимостью или образующих летучие со-
соединения.
Сырая вода фильтруется через слой зернистого катионита, об-
обладающего свойством замещать ионы солей кальция и магния на
ионы натрия или водорода в катионите.
В качестве катеонитов применяют природные глаукониты,
сульфоуголь, синтетические полимерные смолы (КУ-2) и другие
материалы.
Наибольшее распространение в котельных получили установ-
установки натрий-катионирования, а на КЭС и ТЭЦ — установки водо-
род-катионирования (здесь производится полное обессоливание
воды с удалением также анионов на анионитовых фильтрах).
В Na-катионитовых фильтрах замещение солей происходит по
реакции:
2NaK + CaS = CaK2 + Na2S; F.18)
2NaK + MgS = MgKj + Na2S. F.19)
Остаточная жесткость умягченной воды может быть доведена
до 0,015—0,02 мг-экв/л. При превышении 0,05 мг-экв/л работа
фильтров останавливается и истощенная обменная способность
катионитового материала восстанавливается регенерацией его
6—10 %-ным раствором поваренной соли. Реакции восстановле-
восстановления-регенерации идут по уравнениям:
СаК2 + 2NaCl = 2NaK + СаС12; F.20)
MglCj + 2NaCl = 2NaK + MgCl2. F.21)
Здесь буквой К условно обозначена сложная формула
катионита, а буквой S — анионный состав солей жесткости — SO42';
Cl2-;SiO32;(HCO3)-Hflp.
Комплектная Na- катионитовая установка водоумягчения со-
состоит из фильтра, загруженного катионитом, солерастворителя для
растворения поваренной соли при регенерации фильтра и сбор-
сборного бака для промывных вод от предыдущей регенерации.
На рис. 6.51 представлена конструкция вертикальных Na-ка-
Na-катионитовых фильтров. Фильтры загружают катионитом высотой
слоя от 1,5 до 3,0 м в зависимости от качества обрабатываемой
воды. В ряде случаев, для более надежного умягчения воды, улав-
улавливания проскоков жесткости, два фильтра устанавливают после-
последовательно друг за другом в две ступени.
В Н-катионитовых установках водоумягчения на ТЭЦ и КЭС
для регенерации используют сильные минеральные кислоты —
281

Рис. 6.51. Вертикальный катионитовый фильтр первой ступени
1 - подвод обрабатываемой воды; 2 - подвод регенерационного раствора; 3 -
подвод промывочной воды; 4 - выход обработанной воды; 5 - катионит; 6 -
бетонная подушка
соляную и серную, из-за чего эти устройства становятся более
сложными и дорогими. Реакции замещения солей происходят ана-
аналогично вышеописанным, только здесь катионом выступает кати-
катион водорода — Н\
Существенным недостатком катионитовых и анионитовых спо-
способов умягчения воды является необходимость утилизации и
очистки стоков и сбросных вод с высоким солесодержанием,
образующихся в результате регенерации и промывок фильтров.
По мнению ряда специалистов, альтернативой катионитовому
способу обработки воды в коммунальных котельных могут стать
в будущем более простые и дешевые — комплексонатный (см.
выше) и метод мембранной очистки воды. Последний заключа-
заключается в фильтрации воды под давлением через искусственный ма-
материал — мембраны, имеющие способность задерживать в своих
порах («отверстиях») молекулы солей жесткости и примесей. Спо-
Способ проходит промышленную проверку и освоение на ряде ТЭЦ.
282

6.9.4. Методы очистки оборудования
и трубопроводов от отложений
В процессе строительства, монтажа и эксплуатации систем ЦТ
во внутренние полости трубопроводов и оборудования попадают
посторонние предметы, строительный мусор, грунтовые породы,
накапливаются органические примеси, коррозионно-накипные
взвеси и отложения. Все они, двигаясь по контурам циркуляции,
ухудшают процессы теплопередачи и теплоснабжения и могут
быть причиной серьезных аварий и повреждений. Особенно час-
часто такие нарушения в результате накипеобразования отмечаются
на теплонапряженных участках поверхностей нагрева паровых и
водогрейных котлов (экраны в зоне ядра факела), а также в водо-
подогревателях. Поэтому практика эксплуатации выработала нор-
нормы предельно допустимого загрязнения труб поверхности нагре-
нагрева паровых водотрубных, барабанных и водогрейных котлов, оце-
оцениваемых в г/м2 внутренней поверхности. Так, например, для
парогенерирующих труб эксплуатируемых водотрубных барабан-
барабанных паровых котлов при сжигании природного газа и мазута они
составляют [29]:
при радиационном обогреве (с огневой стороны) — 300 г/м2;
при конвективном обогреве — 600 г/м2;
а для водогрейных котлов при сжигании газа и мазута:
при радиационном обогреве (с огневой стороны) — 800 г/м2;
при конвективном обогреве — 1250 г/м2.
Выше отмечено, что состав накипей в системах ЦТ в основном
формируется оксидами железа (до 90 %) в смеси с соединениями
кальция, магния, оксидами цинка и меди и др. Теплопроводность
их зависит от структуры, пористости-плотности и составляет от
0,1 до 2 кВт/(м-°С).
Физические методы очистки. Для промывки водяных тепловых
сетей и систем отопления успешно применяется метод гидропнев-
гидропневматической промывки, подробно изложенный в [18]. Суть его за-
заключается в одновременной подаче в один из концов трубопро-
трубопровода промывочной воды A объем воды) и сжатого воздуха от ком-
компрессора B объема) и циркуляции по перемычке водовоздушной
смеси циркуляционным насосом со скоростью не менее 1,5—
3,0 м/с. При ее движении создается турбулентный, барботажный
режим, поднимающий рыхлые отложения в трубах и оборудова-
оборудовании, переводя их во взвешенное состояние. Выброс загрязненной
воды производится в конце промываемого участка трубопровода
(для промывки участков трубопроводов устраиваются перемычка
и дренажный трубопровод).
283

Перед проведением гидропневматической промывки уточня-
уточняется схема тепловой сети, определяются источники промывочной
воды, сжатого воздуха и их параметры, составляется программа и
схема промывки. Промывка производится при отключенных си-
системах абонентов, до полного осветления воды, с соблюдением
мер предосторожности и предварительным инструктажом персо-
персонала, участвующего в промывке, по технике безопасности.
Для улавливания и удаления из трубопроводов тепловых сетей
крупных плавающих и взвешенных частиц на входных коллекто-
коллекторах теплоисточников и ЦТП устанавливают грязевики (рис. 6.52)
или специальные байпасные фильтры.
Рис. 6.52. Грязевик для тепловых сетей Dy = 250-800 мм
В процессе эксплуатации тепловых сетей и при их промывке
грязевики периодически промывают, вскрывают и очищают от
отложений.
Химические методы очистки. Традиционными и наиболее на-
надежными способами очистки оборудования и трубопроводов от
накипных и грязевых отложений являются химические методы с
284

помощью комплексонов (см. выше), а также кислотно-щелочной
промывки.
Промывка оборудования и тепловых сетей, а также абонентс-
абонентских установок с помощью комплексонов начала применяться срав-
сравнительно недавно и получает все большее признание специалис-
специалистов. Кислотно-щелочной метод используется в основном для
очистки котлов, пластинчатых и кожухотрубных водоподогрева-
телей, а для очистки тепловых сетей — не применяется.
В качестве растворителей отложений применяют водные ра-
растворы «сильных* минеральных кислот: технических соляной (НО)
и серной (ЩБО^, сульфаминовой (HSO3NH2), а также «мягкие*,
низкомолекулярные органические кислоты — углекислоту, уксусную,
лимонную, трилон-Б и др.
Наиболее интенсивно (в течение 6—8 ч) отложения растворя-
растворяются в 4—6 %-ных горячих растворах соляной и серной кислот
при рН < 1. Медленнее растворяются отложения в растворах орга-
органических кислот, комплексонов и углекислоты при значениях
рН = 2—4. Однако чем ниже рН, тем интенсивнее растворяются
не только накипь и шламы, но и металл труб и оборудования. Что-
Чтобы уменьшить растворение металла, в моющие растворы добав-
добавляют замедлители коррозии — ингибиторы (пассиваторы) корро-
коррозии, а после кислотных промывок выполняют щелочение — нейт-
нейтрализацию остатков кислоты щелочными водными растворами.
В качестве щелочных реагентов используются: едкий натр
(NaOH), кальцинированная сода (Na,CO3), тринатрийфосфат
(Na,PO4), трисиликат натрия (Na2 SiO3) и др.
Пассиваторами при кислотных промывках являются: уротропин,
столярный клей, тиомочевина, каптакс, катапин, ОП-7, ОП-10 и др.
Химические промывки относятся к специальным, лицензиру-
лицензируемым видам работ и вьтолняются только специализированными
организациями. Самовольные промывки не допускаются.
Комбинированные — физико-химические экологически чистые и
эффективные технологии для прочистки и промывки систем цент-
центрального отопления, вентиляции и систем водоснабжения и водоот-
ведения, теплообменников, резервуаров, хранилищ и др. совместно
разработали научно-исследовательская лаборатория «ЛЭТ» ГА-
СИС и ООО «ЭкоМирт». Технологии «Санкив», «Цикл-М» и
«Смерч» используют эффект интенсивного комплексного воздей-
воздействия: химического — применением суперочистителя ЭкоСАН на
водной основе для размягчения, дезодорации и дезинфекции по-
поверхностей трубопроводов и оборудования; физического — гидро-
гидродинамический удар, магнитная обработка воды в потоке, эффект
магнитострикции и др., с помощью специально сконструирован-
285

ного оборудования для отделения и вымывания прикипевших
коррозионно-накипных и илисто-пластических отложений.
Успешный опыт практического применения этих технологий
на крупных инженерных системах (Гостиничные комплексы «Из-
«Измайлово», «Президент-отель», «Космос», высотные дома на Ко-
Котельнической набережной, здание МИДа на Смоленской площа-
площади, здание Совета Федерации на ул. Б. Дмитровка, городские кли-
клинические больницы № 59, 68, международный аэропорт в
Шереметьево и др.) подтвердил высокую эффективность и эколо-
экологическую надежность их (рис. 6.53), особенно на объектах с из-
изношенным эксплуатационным фондом (в городах Санкт-Петер-
Санкт-Петербурге, Иркутске, Обнинске, Нижне-Вартовске, Севастополе и др.).
*• i.
Рис. 6.53. Конвективные Трубки (d = 28 мм) водогрейного котла до и после очис-
очистки по технологии ООО «ЭкоМИРТ»
Разработчики технологии утверждают: — а) работы по очистке
и промывке систем центрального отопления, водоснабжения, теп-
тепловых пунктов и других от накипи, шлама и илистых отложений
можно осуществлять без демонтажа элементов системы в любое
время года, в том числе и на объектах с изношенным эксплуата-
эксплуатационным фондом; б) в результате выполнения работ обеспечива-
обеспечивается: повышение эффективности теплоотдачи приборов и систем
на 40-90 %; продление срока эксплуатации действующих систем
центрального отопления на 25—50 %; понижение уровня токсич-
токсичных сбросов в водоемы на 70 % по сравнению с применяемой в
настоящее время технологией химической очистки систем отопле-
отопления.
Нормы качества питательной воды паровых котлов, сетевой и
подпиточной воды водогрейных котлов коммунальной энергети-
энергетики (выписка из «Правил технической эксплуатации коммуналь-
коммунальных отопительных котельных» [41]) приведены в табл. 6.14.
286

Таблица 6.14
Показатель
Прозрачность по шрифту
(не менее), см
Общая жесткость, мкг/кг
Содержание соединений железа
(в пересчете на Fe), мкг/кг
Содержание растворенного
кислорода (для котлов с
паропроизводительностью 2 т/ч
и более)**, мкг/кг
Значение рН при 25 9С***
Содержание нефтепродуктов, мкг/кг
Рабочее давление
0,9(9)
30
3Q!
40
Не
норми-
нормируется
50!
100
1,4A4)
40
15!
20
300*
не норми-
нормируется
3Q!
50
2,4B4)
40
10!
15
100*
230*
20!
30
4D0)
40
5!
10
50!
100*
22!
30
8,5-10,5
5
3
3
0,5
* В числителе указаны значения для котлов, работающих на жидком топливе, в
знаменателе - на других видах топлива.
** Для котлов, не имеющих экономайзеров, и для котлов с чугунными экономай-
экономайзерами содержание растворенного кислорода допускается до 100 мкг/кг при сжи-
сжигании любого вида топлива.
*** В отдельных случаях, обоснованных головной специализированной ведомствен-
ведомственной организацией, может быть допущено снижение значения рН до 7,0.
Контрольные вопросы
1. Дайте определение понятию «услуга» и назовите виды ком-
коммунальных услуг населению.
2. Что представляет собой процесс ЦТ и какова его структура?
3. Дайте краткую характеристику коммунальной энергетики.
4. Назовите основные отличительные признаки коммунальной
энергетики и «большой».
5. Назовите основные источники теплоты в системах ЦТ.
6. Дайте определение теплофикации и нарисуйте схему ТЭЦ.
7. Как подразделяются водогрейные котельные? Нарисуйте
схему водогрейной котельной установки.
8. Как подразделяются паровые котельные? Нарисуйте схему
промышленной котельной установки.
9. Объясните термин «когенерация» и нарисуйте принципиаль-
принципиальную схему установки с газотурбинной надстройкой и холодиль-
холодильной машиной.
10. Можно ли организовать теплоснабжение жилого квартала
по одной трубе?
11. Дайте определение тепловой сети.
287

12. Назовите схемы тепловых сетей.
13. Зачем нужны резервные теплопроводы и перемычки в теп-
тепловых сетях?
14. Назовите преимущества и недостатки воды как теплоноси-
теплоносителя в системах ЦТ.
15. Назовите преимущества и недостатки водяного пара как
теплоносителя в системах ЦТ.
16. Определите и сравните по табл. 6.5 пропускные способно-
способности по теплоте и теплоносителям трубопроводов водяной и паро-
паровой теплосети диаметрами Ду= 100, 300 и 600 мм. Какие выводы
Вы сделаете?
17. Что такое «открытая» и «закрытая» система ЦТ, в чем их
принципиальные отличия?
18. Какие способы прокладки тепловых сетей Вы знаете?
19. Какие трубы применяются для строительства тепловых сетей?
20. Назовите типы опорных конструкций трубопроводов теп-
теплосети.
21. Как осуществляется компенсация температурных удлине-
удлинений металлических теплопроводов? Нарисуйте конструкции ком-
компенсаторов, w
22. Какие теплоизоляционные материалы применяются для
изоляции трубопроводов теплосети? Нарисуйте конструкцию под-
подвесной тепловой изоляции.
23. Нарисуйте конструкцию трубопровода в ППУ-изоляции.
24. Что такое-теплопотребляющая энергоустановка?
25. Как классифицируются тепловые нагрузки систем ЦТ?
26. Что такое абонентский ввод и тепловой пункт, какие раз-
различия между ЦТП и ИТП?
27. Каковы особенности нагрузки горячего водоснабжения и
как она влияет на нагрузки отопления-вентиляции?
28. Какие параметры теплоносителя контролируются работни-
работниками теплосети и как они влияют на экономичность систем теп-
теплофикации?
29. Как изменялись по годам температурные графики регули-
регулирования московской теплосети?
30. Нарисуйте схему параллельного включения системы отопле-
отопления и горячего водоснабжения в закрытой зависимой системе ЦТ.
31. Нарисуйте двухступенчатую смешанную схему включения
системы отопления и горячего водоснабжения в закрытой зави-
зависимой системе ЦТ.
32. Нарисуйте двухступенчатую последовательную схему вклю-
включения системы отопления и горячего водоснабжения в закрытой
зависимой системе ЦТ.
288

33. Нарисуйте двухступенчатую последовательную схему вклю-
включения системы отопления и горячего водоснабжения в закрытой
независимой системе ЦТ.
34. Нарисуйте схему включения системы отопления и горяче-
горячего водоснабжения в открытой зависимой системе ЦТ.
35. Нарисуйте схему присоединения промышленного предпри-
предприятия к паровой тепловой сети.
36. Какие новые конструкции водоподогревателей выпускаются
НПО ЦКТИ и чем они отличаются от предыдущих конструкций?
37. Какими нормируемыми показателями определяется каче-
качество воды как теплоносителя?
38. Нарисуйте структуру общей жесткости водопроводной воды.
39. Чем определяется агрессивность воды по отношению к ме-
металлу трубопроводов и оборудования?
40. Приведите пример массового поражения систем теплово-
доснабжения в Москве.
41. Назовите шкалу интенсивности коррозионного процесса,
принятую в теплоэнергетике.
42. Зачем нужно удалять растворенные газы из подпиточной
воды и какие устройства служат для этих целей?
43. Назовите допустимые нормы содержания карбонатной же-
жесткости в сетевой и подпиточной воде.
44. Назовите допустимые содержания кислорода в сетевой и
подпиточной воде.
45. Назовите ингибиторы коррозии, применяемые в комму-
коммунальной энергетике.
46. Зачем нужно умягчать питательную воду и какие устрой-
устройства служат для этого?
47. Зачем утверждают нормы качества питательной, сетевой и
подпиточной воды при СЦТ?
48. Как предотвращаются загрязнения трубопроводов и обору-
оборудования в процессе ЦТ?
49. Чем вызвана очистка труб и оборудования от отложений?
50. Назовите методы очистки систем отопления, горячего во-
водоснабжения и вентиляции.

ЧАСТЬ III
АВТОМАТИЗАЦИЯ,
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
И ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИСТЕМ
ОТОПЛЕНИЯ И ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ
Глава 7. АВТОМАТИЗАЦИЯ РАБОТЫ СИСТЕМ
ОТОПЛЕНИЯ И РЕЖИМОВ
ПОТРЕБЛЕНИЯ ТЕПЛОТЫ
7.1. Схемы «атоматиэации центральных (ЦТП)
и индивидуальных (ИТП) тепловых пунктов
В соответствии с правилами по проектарованню тепловых пун-
пунктов |63) автоматизация центральных и индивидуал ьнык тепловых
пунктов должна обеспечипать:
- регулирование подачи теплоты (теплового потока) в систе-
мы отопления в зависимости от изменения параметров наружно-
наружного воздуха;
- ограничение максимального расхода волы из тепловой сети
наТП путем перекрытия клапана регулятора теплоты на отопле-
отопление; t
— поддержание требуемого перепада давлений в подающем
и обратном трубопровода* тепловых сетей на вводе и ИТП;
— поддержание заданной температуры воды, поступающей
в систему горячего водоснабжения здания.
Московский завод тегщояой автоматики (МЗТА) разработал
и с 1998 г. выпускает устройства РУНТ для регулирования, управ-
управления и информации работы оборудования Ц.ТП и ИТП.
На рис. 7.1 представлена принципиальная схема применения
устройства РУНТ 312 для автоматического управления теплоснаб-
теплоснабжением при неда ни сим ok схеме присоединения системы отопле-
отопления и двухступенчатой схеме горячего водоснабжения.
290

Рис. 7,1. Принципиальная схема применения аатомэтичесчого регулятора РУНТ
3J2 в Utn длч теплоснабжения систем отоплении и горячего водоснабжения здэ-
НИИ
1 - водо-водяной теплообменни* для нагреаа циркуляционной воды в системе
отопления здания; 2 - два циркуляционных насоса (один запасной} с электрон-
электронным управлением частоты вращения системы отопления: S - датчик контроля
температуры наружного воздуха; ¦* - датчик контроля началъиой температуры
воды в системе отоппенин; 5 - датчик контроля уроанд воды в системе отопле-
отопления; 6 - два г>одпиточных насоса {один резервный} подачи воды из системы
теплоснабжения для подпитки icottr/pa циркупвции системы отопление 7 - авто-
автоматический запорный клэпан на трубопроводе забора подлитачной воды из об-
обратного трубопровода системы цокпралиэоеэнного теплоснабжении: В - водо-
воя^ной теплообменник первой ступени нагре&э водопроводной воды на горя-
горячее водоснабжение здания; 9 - водо-вцдчной теплообменник второй ступени на-
нагрева водопроводной йоды нэ горячее водоснабжение эдэиия; jq - датчик конт-
рояй температуры воды горячего водоснабжен^ на уроенд 60 'С; ft - насосы
{один резервный] циркуляции воды в системе горячего водоснаБженмз зданил;
t2 - автоматический вентиль на трубопроводе подачи горячей воды ил подаю-
подающего труболвовдда сети теплоснабжения
Автоматический регулятор РУНТ 312 имеет сорок клеммньтх
присоединений электрических проводов диаметром от 0,35 мм до
1,5 мм от различных датчиков и к различным электрическим гтрн-
291

водам на регулирующих клапанах изменения расхода горячей
волы. Потребление горячей сетевой воды из теплосети регулиру-
регулируется РУНТом путем воздействия на автоматический клапан на по-
подающей линии теплосети к водо-водя ному пластинчатому теп-
теплообменнику I, в котором нагревается циркулирующая вода сис-
системы отопления здания.
Упранлсние расходом теплоты системой отопления здания про-
произвол нтся по сигналу датчика 3 температуры наружного воздуха
tH и датчика 4 контроля начальной температуры воды /w|, посту-
поступающий в систему отоплений.
С повышением: tn снижается /w, В отапливаемых помещениях
здания применены отопительные приборы с терморегуляторами,
изменяющими расход горячен «оды через отопительный прибор в
зависимости от настроен кого значения температуры внутреннего
воздуха гд. При повышении /ртерморегулетор сокращает поступле-
поступление в отопительный прибор горячей воды. Сокращение расхода
приводит к повышению данденн я в подающие трубопроводах и уве-
увеличению перепада давления дР на стопке нагнетания и всасыва-
всасывания ииркуляционных насосов 2системы отопления. Поддержание
постоянства перепала давления при работе насоса 2 (один в резер-
резерве) энергетически рационально осуществлять путем применения
насосов с электронным управлением частоты вращения вала элек-
электрод а и гатадя, например, насосы U РЕ фирмы *Грундфосс^
С помощью датчиков 5контролируется уровень воды в систе-
системе отоплении. При падении статического давления в циркуляци-
циркуляционной сети системы отопления, что выэътваетея снижением вы-
высоты водяного столба в стояках, датчики 5 передают чероз регу-
регулятор РУНТ 312 сигнал на пуск одного из подпиточных насосов
6и открытие автоматического запорного клапана 7на обратном
трубопроводе теплосети.
В ЦТП здания устанавливаются два водо-водяных теплообмен-
теплообменника <?и 9 для двухступенчатого нагрева водопровод ной воды на
нужды горячего водоснабжения зданий. В первой ступени # во-
водопроводная вода нагревается теплотой обратной воды сети теп-
теплоснабжения. Если датчик Л9фиксирует, что на горячее водоснаб-
водоснабжение поступает вода с температурой ниже 60 °С, то последует
через регулятор РУНТ Ш команда на открытие автоматического
вентили !2 для поступления горн чей воды из подающего трубо-
ггровода сети теплскнабжения в теплообменник 9- второй ступени
нагрева воды горячего водоснабжения до ivra — 60 "С,
Циркуляция воды в системе горячего водоснабжения осуществ-
осуществляется от работы насосов // (один резервный). Расход воды в си-
системе горячего водоснабжения значительно изменяется по часам
292

суток. Наибольшие водоразборы характерны для угрел ни к и ве-
вечерних часов. В ночные часы потребление горячей воды прекра-
прекращается. Для сохранения 1^ = 60 *С круглые сутки насос //дол-
//должен работать. Режим работы этого насоса значительно изменяет-
изменяется по времени суток, поэтому для поддержания постоянного
перепада дависння ДР и сокращения расхолд электроэнергии ра-
рационально применить нясос с электронным управлением часто-
частоты вращения.
Наибольшая тепловая нагрузка на систему отопления наблю-
наблюдается п ночные часы суток холодного периода года, когда потреб-
потребление горячей но дм практически отсутстпует, а в теплосети под-
поддержи дается температурный перепад 130/70 *С, при этом актив-
активно работает теплообменник /. П оэто му расч ет тс пл отехн и чес кой
эффективности теплообменника /должен проводиться на ночной
режим работы ЦТП здания, как это показано выше в главах 3 и 4
учебника. Температуры, измеряемые термометрами сопротивле-
сопротивления, и другие иходные сигналы в РУНТ 312 показываются на циф-
росимвольных индикаторах. Этим обеспечивается rch необходи-
необходимая персоналу информация о работе ЦТП. Обобщенный сигнал
о нормальной работе ЦТП передастся на. диспетчерский пункт
обслуживания группы зданий. Принципиально возможно подклю-
подключение устройств РУНТ на нескольких ИТП или ЦТП к общей
ЭВМ и к принтеру. МЗТА имеет соответствующие программы для
ЭВМ с мнемосхемами одного или нескольких ИТП-ЦТП, Воз-
Возможно непосредственное подключение к устройствам РУНТ
принтеров для распечатки контролируемых параметров.
7.2. Методы учета расхода теплоты
1 la схеме рис. 7.1 не показан обязательный элемент современ-
современного ЦТП - узел учета расхода теплоты зданием. Согласно «Пра-
«Правилам учета тепловой энергии и теплоносителя* (Минтопэнерго
России, 1995 г,) потребитель тепловой энергии ь виде горячей
поды, вырабатываемой на нейтральных источниках теплоснабже-
теплоснабжения, дояжск ставить счетчики расхода горячей воды на входном
К и ы ход ном трубопроводах сета теплоснабжения к ЦТП здания.
Расход теплоты от теплосети определяется балансовым уравне-
уравнением:
От* = С^Л ^т. - Т-^/ЗбОО, кВт, G.1)
где Gm - расход через аппараты ЦТП горячей воды из тепло-
теплосети, кг/ч; 7чт1 и 7"^ - температура поступающей к аппаратам
ЦТП и уходящей от mix в сеть теплоснабжения волы, ЬС,
293

Из схемы на рис. 7.1 видно, что па полтггку системы отопле-
отопления if3 обратного трубопровода септ теплоснабжения забирается
химически под потопленная вода.
На практике имеют место и другие способы отбора и здании
горячей воды из теплосети.
Профессором С.Ф. Копьскым в 40-х годах XIX в. была обосно-
обоснована и разработана система централ им панн ого теплоснабжения
с непосредственным разбором сетевой воды на нужды горячего во-
водоснабжения зданий, получившая широкое применение в круп-
крупных областных и промышленных центрах страны (более 50 % го-
родон) под названием «открытой системы теплоснабжения* (гл. 6
и рис, 6.9)- Поэтому величина расхода поступающей на ЦТ.П из
теплосети горячей воды СИЙТ будет больше расхода ее (па вели-
величину водораэбора), возвращающегося из ЦТП в обратную линию
теплосети COT.o6,jWT. Для учета несовпадений расходов поступающей
на ЦТП и возвращаемой в теплосеть лоды в Правилах учета пре-
предусматривается установка двух счетчикои. Если потребитель ус-
устанавливает счетчик только на подающем трубопроводе, то теп-
теплоснабжающая организация сцен пласт месячную разницу п рас-
расходах воды:
и полученный результат относит на оплату тех потребителей теп-
теплоты, где нет а ЦТП водосчетчиков на подающем и обратном тру-
трубопроводах те j посети.
В настои шее время имеет место значительный износ трубопро-
трубопроводов теплосетей, в которых теряется большое количество теплофи-
теплофикационной волы. Поэтому для потребителя теплоты в открытых С ЦТ
экономически выгодней выполнить Правила учета и поставить два
горячедодных счетчика, кик это показано на схеме рис. 7,2.
На лодающем 5 и обратном 6 трубопроводах от теплосети, при-
присоединенных к аппаратам ЦТП, установлены счетчики / расхо-
расходов аоды С^с„ и Ст_^ fCl. Для измерения температуры воды
7*т, И Twt1 служат термометры сопротинления 2.
Полученные величины замеров по счетчикам У и термометрам
сопротивления 2 по соединительным проводам J передаются
в микропроцессорный вычислитель V, в котором по алгоритму
[формула G.1)J вычисляется часовой, суточный, месячный и го-
годовой расходы тс плоты в здании. Вычислитель 4 имеет встроен-
встроенное автономное электропитание (батарейки), что позиоля^т вести
не зависимые от электроснабжения здания непрерывные измере-
измерения расходов теплоты. На показывающем устройстве вычислите-
вычислителя еыевспинается информация о проводимых измерениях.
294

Рмс. 7,2. Принципиальна* схема установки счетчика расхода теплоты в ЦТП эяз'
мия
I - счетчик расхода горячей воды в подающем 5 и обратном 6 трубопровода*
теплосети, присоединенные к эппардтэм ЦТП: 2 - термометры сопротивления
за мора температуры горячо й водь) т^, е подайщем 5 и обратной воды Тгт2
е обратное 6 трубопроводах: 3 - соединительные электрические провода;
4 - микропроцессорный вычислитель и информатор о расхода* те плоты и пара~
метрах изма(М1емых сред: 5- подающий трубопровод из теплосети ; 6-обратный
трубопровод в теплосеть
На рис- 7.3 показан внешний вид теплосчетчика SА-94/2. где
цифрами обозначены его составные часта согласно принципиаль-
принципиальной схеме на рис, 1.1.
Рис. 7.3, Части теплосчетчика типа
SA-Q4/3. Цифровые обозначения
частей одинакс&и с рнс_ 7.3
295

На схеме рис. 7.4, а показан наиболее простой пример перено-
переноса лан ньгх с един ичного тгпласчетчи ка / с шмо lumo пр исоед ннсн -
ного к нему адаптера принтера АД 3301 на записывающий при-
прибор (принтер).
На схеме рис. 7.4, ? показаны различные возможные варианты
централизации сбора, передачи и записи информации о расходах
теплоты в зданиях. На ней. также показано шесть теплосчетчиков
SA 94/2, установленных в ИТП различных потребителей тепло-
теплоты. К центральному диспетчерскому пункту через телефонные
провода (СОМ) - коммуки кат щи тешгасчет11 и ки / и мс ют разл ич н ые
при соединен*] я. Собранные на принтер по схеме на рис. 7.4, «дан-
«данные могут передаваться через АПД-адаптср перекоса данных АД
2301. На расстоянии от теплосчетчика /менее K)G м на централь-
центральный пункт передача данных производится по сети коммуникации
(СОМ), При расстояниях больше 100 м от теплосчетчиков I до
центрального диспетчерского пункта на линии коммуникации
(СОМ) устанавливаются лололтггельше согласующие устройства
АД 1201 (СУ). При расстояниях от теплосчетчиков /до диспетчер-
диспетчерского пункта более 1,2 км на линии коммуникации (СОМ) допол-
дополнительно уста па вл и лается коммутатор интерфейса АД J202.
За последние годы установка теплосчетчиков и другие аппара-
аппаратов ИТП, показанных на схеме рис. 7.1, грош водится при комп-
комплектной лостаэке секции ИТП.
На рис. 7.5 показан комплект поставки оборудования ИТП,
смонтированного на раз&орных монтажных стойках.
Рис. 7,5. Модульный тает лов ой пункт
для ИТП, поставляемый в полном
компгтакта оборудование
297

Комплектные модульные тепловые пункты поставляются фир-
фирмами-изготовителями на заданную теп лоную производительность.
Они включают псе необходимое оборудование: заборные клапаны,
автоматические приборы, теплосчетчики, юдо-водяные плэспш-
чатыЕ теплообменники, циркуляционные насосы, измерительные
приборы. При требуемой значительной тепловой производитель-
производительности комплектные тепловые пункты постаалнюгея я форме мо-
модулей, имсюших размер по ширине 700 мм, что позволяет проно-
проносить модули в проемах подвальных л вереи. Модульность конст-
конструкции ИТП позволяет осуществлять быстрый и качественный
монтаж ИТП в здании.
ЦЬгрокос применение в отечестве иной практике полугили модуль-
модульные ИТП производства фирмы «Альфа-Л аваль Россия», Эта фир-
фирма производит высокоэффективные роло-водяные теплообменни-
теплообменники, входящие в оборудовать ИТП.
7,3, Принципы работы приборов учета теплоты
В теплосчетчиках, как это следует из уравнения G,1). необхо-
необходимо измерять расход и температуру горячей воды. Для измере-
измерения расхода воды наибольшее применение получили: тахометри-
ческис. электромагнитные и ультразвуковые расходомеры.
Тахиметрическими называют расходомеры и счетчики, основан-
основанные на принципах исполыовапия зависимости скорости движения
тела (вращательного, колебательного и др.), помещенного в поток
воды, от ее расхода.
Наи&ольшес применение для измерения расходов холодной и
горячей воды получили счетчики с вращением крыльчатки или
турбнмки. На рис, 7,6, а показана принципиальная схема крыль-
чатого водомера, а на рис.7.6, 6— его внешний вид.
с) _ 6)
Рис. 7,6. Крыльчатый счетчик р
a - принципиальная схема; б - внешний вид; I - корпус; 2 - крыльчатка; 3 -
магнитная муфте; J - счегный механизм: 5 - стрелочные индикаторы: 6 - цифро-
цифровые индикаторы расхода воды; 7 - патрубки с рвэьйой дли присоединения к
трубопроводам
298

Крыльчатыс водомеры устанавливают на горизонтальных уча-
участках трубопроводов с прямыми участками размеров 5dy до при-
прибора и / dy после прибора- Диаметры условных проходон dv кршь-
чатых водомеров, выпускаемых фирмой «Мытищинская тепло-
теплосеть*, dy = 15, ЭО, 25, 32 и 40 мм. Такая конструкция водомеров
как одна из лучших отечественных моделей нашла широкое при-
применение о качестве квартирных счетчиков расходов волопровод-
II ОЙ И ГОрЯЧиЙ ВОДЫ.
Проходящий по корпусу / расход волы Gw вызывает вращение
крыльчатки 2. Крутящий момент крыльчатки 2 зависит от расхо-
расхода волы через корпус I и передается посредством магнитной муф-
муфты 3 на счетный механизм 4, снабженный стрелочными индика-
индикаторами 5 и цифровым показателем расхода б. Трубопроводы при-
присоединяются на муфта* к патрубкам с резьбой 7.
В расходомерах с диаметром условного прохода dy = 50, 65, 80,
100, 125, 150, 200 и 250 мм применены вращающиеся турбин к и.
Фирма «Мытищинская ктосетт.» имеет многолетний опыт про-
тводства и эксплуатации крыльчатых и турбинных счетчиков
воды производтельностью: крьитьчатые - от 1,5 м-Уч (d =\5 мм)
до 2,5 м*/ч (dy = 20 мм); турбинные - от 4 м3/ч <</у = 32мм) до
400 mj/4 (rfy = 250 мм).
Положительными достоинствами тахометр и чес к их счетчиков
воды являются простота конструкции и сравнительно малая сто-
стоимость. В условиях эксплуатации они показывают достаточную
точность измерении при обеспечении необходимом чистоты из-
измеряемых потоков жидкости. Расходомеры по принципу араше-
ння крыльчатки или турбины нашли широкое применение и при
измерении расходов газа.
Нарис, 7.7 представлена принцип и альная схема алекгромаплп1-
ного расходомера.
Принцип измерения расхода жидкости в электромагнитных
счетчиках заключается в следующем: трубопровод I с движущейся
в нем токопроводящеи жидкостью (например, водоГт) помеи[ается
в магнитное поле, создаваемое постоянными или переменными
магнитами 2 Перемещаемая по трубопроводу / жидкость играет
роль проводника, перемешавшегося ъ магнитном поле, создавае-
создаваемом магнитом 2. В жидкости как в проиолннке возбуждается элек-
электрический ток, велкч1Ша которого пропорциональна средней ско-
скорости потока, а следовательно, и расходу измеряемой жидкости.
Возбуждаемый в потоке жидкости электрический ток воспринима-
воспринимается электродами Jit но соединительным проводам 4передается на
регистрирующее устройство 5. Внешний вид электромагнитных
счетчиков расхода коды показан на рис. 7,3 в позиции 1.
299

РиС- ,7. Принципиальная схема ЭЛемромагнитного метода намерения раско-
расколов воды
Г - трубопровод, по которому проходит поток токопрододящсй жидкости (водь);
2 - электромагнит; $ - электроды ма поверхности трубы; А - соедимитапьные
провода от электродов к регистрирующему устройстцу; 5 - ретстрицующее ус-
устройство раскола воду
Ультразвуковые расходомеры используют пршшнп измерения
скорости распространения эвухошлх колебаний в двившемся
потоке я зди йен мости от скорости потока жидкости. На рис. 7,8
показан разрез ультразвукового расходомера.
В корпусе / по обе стороны участка сужения потока 2 имеют-
имеются отверстия, п которые вставлены датчики 3 и 4ультразвуковые
Рис. 7.8, Конструктивная схема ультразвукового расходомера
1 - корпус с присоединительными фланцами; 2 - сужение сечения для потока
в сродной части корпуса: 3 - лерЕюс отоерстне в корпусе, где размещается гема-
petop ультразвука по течению потока жидхости: 4 - второе отверстие в лорпусе,
где раамещавтщр генератор ультразвука против течения потока; 5 - устройство,
генерирующее звук и регистрирующее раскол жидкости
300

колебаний. Датчик 3 направляет звуковые волны л о потоку, а дат-
датчик 4 направляет звуковые волны против движения потока жид-
жидкости. Иэмененис энергии ультразвуковых 1юлн отдатчиков Зк
4 зависит от расхода жидкости по суженному участку 2корпуса /
и передается на регистрирующее устройство 5,
На рис. 1Э показаны части теплосчетчика ТСК7 с ультразву-
ультразвуковым водосчстч и ком 2 W R фи рм ы * Теп лок ом *.
рис. 7.9. Части теплосчетчика ТСК7 с ульгрээауковым иодосчегчиком
1 - корпус ультразвукового водосчвтчика 2WR с фланцами Для присоединения
if трубопроводам сети теппоснзбхения: 2 - устройство генерации ультразвука
н регистрации расхода жидкости; 3 - термопары сопротивления; 4 - вычисли-
вычислитель ВКТ-7 с автономные электропитанием от батарей
К. фланцам корпуса / присоединяются трубопрополы сстк теп-
теплоснабжения. На корпусе 1 крепится устройстао 2, выполняющее
роль звукового генератора и регистратора измеряемого расхода
в сети теплоснабжения горячей воды. Термометры сопротивления
устанавливают в подающий и обратный трубопроводы для изме-
измерения температуры йоды Т^х и Г^. Ультразвуковой расходомер
2WR II термометры сопротивления 3 соединяются проводами
с вычислителем 4t который имеет автономное электропитание (на
батарейках). Это создает полную энергонсзаънснмоегь теплосчет-
теплосчетчика ТСК7, надежность и безопасность в работе.
Ультразвуковые расходомеры на гили широкое применение для
измерений расходов полы без j«рушенил герметичности трубопро-
трубопроводов - контактный метод снятия замеров на поверхности трубо-
трубопроводов с толшиной стекки до 25 мм и диаметрами от 10 до
300 мм- На рис, 7,10 предегаилены габариты переносного ультра-
ультразвукового контактного измерителя расходов типа JSTT-P.
301

2 Э
л
ш
Рис 7. >0. п^оеноснои ультразвуковой (зэсх>одо*№[> типа -Pdysonitb I5TT-P-
) - кейс с измерительными н показывающими приОооами, ба^эовями электро-
электропитания; 2 - измеряющий контакты, устанавливаемые на поверхности трубопро-
трубопровода; 3 - рейка с направляющими для перемещения контактов 2
Измерительные и показывающие приборы, автономное энер-
энергопитание располагаются в кейсе Л а на трубу накладываются кон-
контакты 3, располагаемые на рейке 3. Контакты 2 могут перемыцачъ-
ся по нлпранляюшим рейки 3 и закрепляться в требуемом месте
замеров на поверхности трубопровода. В комплекте прибора име-
имеется дна соединительных кабеля длиной 5 м каждый. Возможные
скорости яоды в замеряемых трубопроводах от 0 до 15 м/с. Тем-
Температуры измеряемой жидкости от - 40 °С до +150 4С. Электро-
Электропитание — от перезаряжаемой батареи с возможностью непрерыв-
непрерывной работы ло 9 ч. Возможны дополнительные поставки: алфавит-
но-цифрового принтера; накопителя данных на 65 ШО значений;
удлиненные кабели датчиков длиной ло 1000 м; программное обес-
обеспечение; выадкотемпературнын вариант ло + 243 "С; вариант для
постои и нон установки.
На рис. 7.11 показано применение переносного ультразвукового
расходомера IS'JT-P при замере расхода воды в трубопроводе 4,
на поверхности которого установлены измерительные контакты 2
на рейке 3. Кабелями 5 контакты 2 с вязаны с кейсом К л котором
расположены приборы измерения, показа информации автоном-
автономного электропитания.
302

Рис. XI1. Применение пере нас кого ультраарука него расходомера
Поз. 1-3 одинаковы с поз. рис. 7,10; J - трубопровод с проходящей по нему
жидкость»; 5 - соеднмнкйльнье кабели между контактами г и измерительными
приборами в пейсе J
Термопары сопротивления используют в комплекте при борон
теплосчетчика для измерения температур поступающей Тт1 и поз-
вратной 7^ воды сети теплоснабжения. Принцип пзмс^ния тем-
температуры среды, в которую помете л чувствительный эдемент тер-
термометра сопротивления, здновди на способности различных
мате риалов изменять свое электрическое сопротивление с изме-
изменением температуры. На рис. 7.12 показана конструктивная схе-
схема термометра сопротивления.
В качестве чувствительного элемента / служит намотанная на
керамический стержень тонкая платановая или. медная проволока.
Особоточныетсрхгом етры делают с и с пол ьзованн см платиновой
проволоки, но эти приборы дороги. Наибольшее распространение
получили термометры сопротивления с использованием мслноП.
пропалокн, ,чотя она облагает сравнительно небольмшм удельным
омическим сопротивлением — 0J7 ¦ 10*' Ои/м. Величина омичес-
омического соиротнклення влияет на габариты термометров сопротивле-
сопротивления. Чем меньше удельное омическое сопротивление проволоки, в
чувствительном элементе /, тем большая требуется длина проволоки
его и соответственно большие габариты прибора.
303

¦so
Рис. 7.12. Конструктивная схема (а) к внешний
ьид {6} термометра сопротиалекия
f - чувствительный элемент нз ппзтиноеой или
медной проволоки, а форма спирали, располага-
располагающейся на керамическом стержиа;,? - пористый
керамический цилиндр; 3 - кераинчоскнй. поро-
порошок; 4 - аащитная наружная трубка из нержавею-
нержавеющей стали; 5 - то*опврадачщив доводы; 6 - на-
наружная защитная трубка на нержавеющей стали;
7 - голоуха, термометра со Съемной крышкой;
8 - «.пемии для присоединения выводного про-
провода; 9 - про вол к фиксирующему прибору;
!0 - втулка с резьбой лрв установки о трубопро-
трубопровод, имеющий патрубки с: внутренней резьбой
Чунсгвитслышй элемент / помещен в пористый керамический
цилиндр 2, sancunfcunT.rt^ Kcpasfif^ecK^fiw порошком J, заключенный
в наружную защитную трубку-чехол 4\\ъ нержавеющей стали.
К верхним концам сгшрали ^гувствштсльнотю элемента / при-
припая нь! выводы 5t которые заключены в трубку 6 нз нержавеющей
стали. Трубка 6 к выводы 5входит я головку 7 прибора, где вы-
выводы 5 заканчиваются кдаммаыи &, к которым присоединяется
соединительный кабель рот фиксирующего измерения темпера-
температуры прибора.
Термометр сопротивления закрепляется на резьботюй втулке Ю
в патрубке с внутренней резьбой, приваренном к поверхности
Трубы, в которой замеряется температура жидкости, В потоке из-
измеряемой жидкости располагается защитная трубка 4с заключен-
заключенным в ней чувствительным измеряющим элементом I После гер-
герметизации устаноикл термометра в патрубке на трубе у головки 7
открывается крышка и производится крепление к клеммам S
соединительного провода 9 к фиксирующему изменения темпера-
температуры жидкости прибору.
На рис. 7.12Т 6 показаны два термометра сопротивлении, входя-
входящие в комплект теплосчетчика, как это видно из схемы на рис. 7.2.
304

7.4. Методы автоматизации систем отопления
Мощность системы отопления зависит от внешних и внутрен-
внутренних условий, влияющих на форм крова кис тепловых режимов
отапливаемых помещений.
Внешние климатические условия определяются наружными кли-
климатическим к пара метрам и. которые значительно изменяются как
та географическому месту расположения (широта, долгота) объек-
объекта строительства, так и по временным параметрам - времени су-
суток, перкода года.
Для суточных колебаний температуры наружного воздуха харак-
характерно сохраненке наиболее низких величин в ночные и утренние
часы, когда требуется на и &о л ее высокая тепловая мощность сис-
системы отопления. Значительно изменяются температуры наружно-
наружного воздуха по меся naif отопительного периода. На рис. 7.13 пред-
представлен график изменения среднемесячных температур наружного
воздуха за семь месяцев отоггнгельного периода в климате Москвы
поданным СНнП [49]. В нем для опенки расходов теплоты на ра-
работу систем отопления для различных климатических районов Рос-
России приводятся данные по средним за отопительный период тем-
температурам наружного ному* а меньше и разным {л < 8 "С.
Для климата Москвы продолжительность отопительного пери-
периода определена л ^ori,fp= 213 суток E112 ч) при средней за этот
период температуре liapyxHoro воздуха 'l!jq,mnfn = —3,6 "С. Из гра-
+ 12
+ 10
+8
+6
+4
+2
I TI III/IVV IX X \1 XII
месяцы года
-2
-4
-6
-10
12
Рис. 7.13. График изменения среднемесячных температур
i аа семь месяцев отопительного
периода в климате Моек aw
фнка на рис. 7.13 следует, что наиболее холодные дни и наиболь-
наибольшие нагрузки на систему отопления наблюдаются в январе, а нан-
305

меньшие - в октябре. Отопительный период в Моек Ее установлен
н 7 мес и по СНиП |491 регламентируется R 213 суток*. Изменение
температур наружного воздуха по месяцам отопительного периода
требует применения средств регулирования мощности отопитель-
отопительных систем.
При централизованном теплоснабжении от ТЭЦ в источнике
производства тепловой энергии осуществляется качеств*»но* ре-
регулирование по температурному графику теплоснабжения. При по-
повышении температуры наружного воздуха снижается начальная
температура сетевой вольт в подающем теплопроводе 7"^,,
В плане 2 показано, что расчетная мощность систем отопления
вычисляется по температурному перепаду (<н -(„„). Для расчетных
параметров Б а климате Москвы перепад температур для расчета
систем отопления составляет J20 - (-26)) = B0 +¦ 26 )- 46 X.
Из графиков на рис. 7.\Ъ видно, что в октябре средняя темпе-
температура наружного воздуха iir_cpjM0C = + 4,2 'С. Следовательно, рас-
расчетный перепад, on редел яки кий требуемую мощность системы
отопления в октябре, составит: 20 - 4.2 = 15Г& 'С. Отношением
помесячных перепадов температур можно охарактеризоватьтре-
охарактеризоватьтребуемую степень снижения за отопительный период тепловой мощ-
мощности системы отопления. Для климата Москвы это отношение
составит; 46/J 5,8 = 2,9 раза.
На графике рис. 7.13 показаны так^ке срелнемесячные темпе-
температуры наружного воздуха для мая ^^ = +11,6 "С и для сен-
ТибРя 'м.ц|.от.гтс|> = "Н0.6 *С Значения средних температур наруж-
наружного воздуха выше +8 'С и поэтому эти меся и ы гола не входят
В отопительный период. Однако длительное наблюдение показа-
показало, что э Москве Ti отдельные недели мая и сентября в ночные
и утренние часы температура наружного воздуха приближается
к 0 "С. Централизованное теплоснабжение в эти месяцы выклю-
выключено и жильцы пользуются электронагр«иателями для поддержа-
поддержания комфортной температуры воздуха э помещениях.
Использование прямого электронагрева экономически дорого.
Поэтому автономное теплоснабжение домов или квартир позво-
позволяет обеспечить тепловой комфорт независимо от графика цент-
рализоаанноготеплоснабжения, В этом состоит одноиэегопре-
нмуществ.
Данные о средних за отопительный период температурах на-
РУ3* н °го воздуха ^ х рОТ| г[ер ип рол о лжител ыюстнотопительного
р р
периода позволяют проводить расчеты годоьых расходов теплоты
на работу системы отопления по формулам:
¦ В СНиП2Э-01 -9&* (с изменением Ns 1} - 2t6 суточ,
306

на компенсацию трансмиссионных тегтлопотерь через наруж-
наружные огражден if я:
на нагрев санитарной нормы приточного наружного воздуха:
'li.Frftr.H^p' И ~ ".ер-иг, гтер/ * | tj *ч чч
^24«ВтЧ: G.3)
теплолостуштення от бытового и служебного оборудования:
Eft-внд = ^ла*^.вдятет.1вр-24'10-*.кВт -ч. G.4)
Расчетные годовые расходы теплоты на отопление и вентиля-
вентиляцию составят:
. G.5)
Покажем на примере определение упомянутых выше состапля-
юших теплового баланса !0~этажиого жилого здания в ют^матс
Пример 7.1. Исходные условии: Десятиэтажное жилое здание &
Москве имеет:
общую аюшддь наружных ограждающих конструкшПт FH ~ 2&73 м!;
площадь жилых поме;и 1СниП fpi(W = 148S м:;
плои1ддь отаплнпасмыл помещений /"лои w = 2392 н::
приведенное термическое сопротивление наружнич Офаждений
Дпр - 2,2& м: 'С/Вт;
удельные тепповыделения и жипыч комнатах примем в, ,. =?
= 10 Вг/м1;
кратность ноэщ^ообм^на жилых помещений 1 мэ /(м; ¦ ч);
продолзкигслюность «отопительного периода thjj = 2 J 3 с>ток при
среднеэнмлей температурн; /J(jl.p от_|1е|) = -3,6 'С,
Требуется г Определить грансмнсснон|ше теплопотсри, расход тсл-
Лоты на подйгрср санитаркой нормы воздуха, суммарный года ной
расход теплоты на отопление и оентнляцию здания, удельные пока-
показатели (сравнить их с нормативными).
Решении I, Поформулс G.2) вы'игслясм расход теплоты системой
оголлення на компенсацию трансмиссионных тсплогмжрь через на-
наружные огражлзкшше конструкции здания:
Щ^гр " 3673 B0 + 3,6) - 213 - 24 - i^y/2J6 = 142 690 кВт ¦ ч.
2. Выч ire ляс м санитярную Нйрму приточного наружнок» воздуха
L & змшь» помещелкя: tirii - ^ом • Ъ = Ш8 ¦ 3 = 4464 м*/ч.
3. Ио((юрмуле G,3) вычисляем расход тсшютц на подогрев сани-
санитарной HopNtu приточного наружнеято воздуха до комнатной томле-
ратуры *и *= +20*С:
307

ir.M B0 + 3.6) - 213 24/3600 = Ш 493 кВт ч.
, По формуле G,4) вычисляем суммарные тепловыделения
|0 ' m 24 ' |0° = 7б 067 кВт ' '¦¦
5, По формуле G,5) вычисляем расколы теплоты на функциони-
функционирование с нстсми отоплен и ч -
ZZQ10T = 142 690 + ISS 493 - 76 067 = 255 116 кВт - ¦].
6. Вычисляем удельный расход теплоты в системе отопления жи-
жилого 10-этажного здания:
*тш = ?20^^.,, = 255 П6/2392 = 106,65 кВт ¦ н/мК
7- Срзнчим полученный показатель удельного расхода теплоты в
системе отоштслия Ю-этажного жилого щания с нормативным по-
показателем по МГСН [50|:
Показатель энергетической эффективности здания вычисляется
и и формуле:
По формуле G. 6) для рассмзггривзсмот здания получим:
Зи= A06,65 -95)' 100/95- 12%.
По лап ним тдйл.Я.З полученный показатель характеризует стан-
дареную категорию энергетической эффеюгинности здания.
Для повышения энергетической эффективности функциониро-
функционирования системы отопления, организации устойчивого воздушного
реж и м а в здан и и .повышения сан итарно -гн гиен ичес ких качеств
создаваемого в жилых помещениях микроклимата, применим в 10-
этажном жилом доме систему организованной приточно-вытяжной
вентиляции с включением в нее установки утилизации теплота
вытяжного во'Адуха на нагрев приточного наружного воздуха.
Оценим на примере 7.2 энергоэффективность такого решения.
Примем показатель тсплотехнической эффективности установ-
установки утилизации 0^ = 0,4 и температуру вытяжного воздуха из ку-
кухонь и сал узлов /у] = +24 *С. Находим температуру приточного
наружного воздуха после установки утилизации при средней тем-
температуре наружного воздуха по формуле:
п.и ly'l у| н.ср. пт.кер' и.ср.от.пер' ' \ • г
Пример 7.2. Исходные условия: В жилом здании по примеру 7-1
применяется приточи о-вытяжная система патриции с 0 = 0,4 ¦
зое

: Определить годовой расход теплоты на годовое функци-
функционирование системы отопления сокмесшо с приточно-пытяжнон ik>[-
тппяиисй и сделать Иь[родобэнфпо1)ффеюлвносп1 принятого решения.
Ре: 1. По формуле G.7) вычисляем температуру приточного
луча после установки утилизации:
'п.ч = °>4 <24 + 3-&> - ^6 = 7'5 *С
2. По формуле G.3) вычисляем расход теплоты isa дпгрсн санитар-
нормы приточного наружного воздуха:
у ¦ 1,22 - I ¦ B0 - 7,5) 213 24/3600 = % 668 кВт ¦ ч.
3. По (}юрму.ис G-5) дычисляем годовой расход теплоты па отопле-
отопление и тсптцлжшК) зла ни л:
EE<?T.mj, = Н2 690 + 96 MS ^ 76 067 = 163 291 кВт-ч.
4-. Вычисляем удельный головой раскол тс плоти п системе otciuie-
ннм и организованной пентиляштн жилого Ю
Q=IlQ1M-r/F = IB 591/2392 = 6SJ кВт
5. Сравниваем получснныК удельный показатель раскопа теплоты
с нормируемым по МГСН {50] по формуле G.6):
Эи = F8,3 - 95) ¦ 100/95 = -2К %.
Вьгнод: По данным тъЬл. У& МГСН J50] полученный показатель
характеризует повышенную энергоэффекгийнясть зд&нмя.
Полученные результаты о юдовых расходах теплоты в систе-
системах отоплен и я и рснтилят wu 10-аггаж ногожилогодо>*а могут быть
получены при условии реализпини автоматического регулировд-
нмя системы отопления п ЦТ Л, как это показано на схеме рис,
7.1. Датчик контроля температуры наружного воздуха J через ре-
регулирующий прибор РУНТ Ь\2 осуществляет автоматизацию ра-
работы системы отопления ада н ни в за висл мости от изменения тем-
температуры наружного воздуха.
Изменения температуры наружного поэдуха i характерны и для
суточного режима работы системы отопления. На рис. 7.14 пока-
даны фафики суточного хода температур наружного воздуха п
январе (кривзя /) как наиболее холодного зимнего месяца и ы
марте (кривая 7), когда отмечается много солнечных дней,
Крияая / показывает, что расчетная температура наружного
воздуха ? климате Москвы по параметрам Б (tH х = —76 °С |46J)
наблюдается в ночные часы и требуемая тепловая мощность сис-
системы отопления будет наибольшей. В дчепные часы температура
наружного воздуха понышаетсн до -15 'С, что требует пропорци-
пропорционального повышению температуры tu снижения тепловой мощ-
мощности системы отоплении. Наиболее быстро снижение тепловой
производительности системы отопления достигается автоматичес-
309

2 4 Ь 4 10 1? 1* 1* 1« 20 22 Л__]ff" '
Pmc. 7.14, График изменения за сутш температуры наружного воздуха
месяца отопительного
J - в январе; 2 - е марте
сокращением полачи r бодоподянои теплообм^^тк I горя-
горячей поды из сети теплоснабжения по команде датчика 3 (см. рис.
7.1) Соответствующий импульс поступает на управляющее уст-
устройство РУНТ 312. от которого следует команда на автоматичес-
автоматический клапан сокращения расхода горячей сетенон воды. Следова-
Следовательно, на ИТП автоматически* изменение тепловой мощности си-
системы отопления в зависимости от щменеяия температуры наружного
воздуха осуществляется метолом количественного регулирования
расхода теплоносителя нз теплосети.
По правилам поставки теплоты от ТЭЦ центральное регули-
регулирование температуры сетевой волы осуществляется не чаше двух
раз а сутки. Из графиков на рис. 7.14 видно, что суточное изме-
изменение тепловой мощности системы отопления требуется прово-
проводить непрерывно. Это позволит о&еспешивать теплотой системы
отопления в соответствии с реальными условиями изменения тем-
температур наружного воздуха.
В административных и общественных зданиях экономия энер-
энергии на работу систем отопления достигается применением регуля-
регулятора «Минитнрм 400.22,74* (МЗТА). Применение этих регулнторои
позволяет экономить тепловую энергию методами, снижения тем-
температуры в ночные часы, когда нет людей на рабочих местах.
На рис. 7,15 показан график изменения температур полы в сис-
система отопления в ночные часы, В регулятор *Минитерм 400.22.74*
310

встроен тли мер-хале лдарь. В 21 ч дсреду, когда в служебных по-
помешен ня* нет людей, происходит снижение температуры /вдо
10-] 1 *С в соотиетсгвни с заданной программой* которая автома-
автоматически KoppsimipyercH в зависимости от температуры н дружки ого
воздуха. В 4 ч утра в четверг а ртом этический регулятор выполняет
программу подъема температуры горячей воды до значений, при
которых работа системы отопления к 7 ч утра, за чде до прихода
в помещение служащих, восстановит температуру воздуха в поме-
помещениях до комфортного уровня f = +20 °С.
Здлзнигя
tew hepa ty pa
(до снижения)
Рис. 7.Т&. График суточного изменения тепло&ой мощчости системы
, профймглй мэторого аотомзтически: ионтролируется в iaBHCHtJotin
от темпера туры нэружня-о воздуха и времени суток
Длительность времен! г снижения dr и проведения i faro л а ав-
автоматически корректируется в зависимости от tlt
В выходные и празлничныедни в служебных помещениях нет
людей и можно снижать температуру /п до более низких значений,
чем в ночные часы рабочих дне И. На рис. 7.16 показдн график
снижения тепдоной мощности системы отопления за двое суток
выходных дней (суббота и воскресенье).
Регулятор «Минитерм 400.22,74* может быть подключен К ЭВМ
с показом мнемосхем узлов ИТП и системы отопления. Это по-
позволяет осуществлять одновременный просмотр, контроль и уп-
управление отдельными узлами системы теплоснабжения, отопле-
отопления и горячего водоснабжения здания-
Внешнее влияние на работу системы отопления оказывает
и солнечная радиация. Интененвность солнечной радиации на ос-
текленные части наружных ограждений здании зависят от ориен-
ориентации остекления по сторонам света, времени года и суток. Воз-
311

00 ч 00 Htm
GO ч 00 инн
ч 00 чин
Пятница
Понедьпьннк
dH 1 - ночное
снижение задании
Рис. 1- Ш- Графин изменении тепловой мощности системы отопления
в суббогу и воскресение (выходные и праздничные дни)
действие солнечной радиации на помещения здания наиболее
эффективно учитывать по условиям формирования теплового ре-
режима в каждом помещении. Регулирование мощности отопитель-
отопительной системы rto особенностям изменения внутреннего теплового
режима проводится методом регул иронии я отопительных прибо-
приборов п каждом помещении.
7.5. Автоматизация нагревательных приборов
В системах отопления тепловая мощность на нагрев по мешен ил
передается от отопительных приборов. В помещениях формирование
теплового режима обуславливается внешними и внутренними факто-
факторами. Внешние условия, связанные с изменением температуры на-
наружного воздуха, энергетически рационально учитывать методом
автоматического изменения температуры горячен водыт подаваемой
К отопительным приборам. Методы автоматизации работы систе-
системы отопления при изменениях fH рассмотрены в разделе 7.4.
Рассмотрим особенности формирования тсплового режима на
примере кабинета в административном здании.
312

Пример 7-3, Исходные усаотм: Кабинет п административном зда-
здании имеет наружную стену площадью 10 м1 с окном плошадью 2,6 м3,
орненглрй&аннмм на юг, (собст&еино стена 10 - 2,6 = 7,4 м3)* Стена
выполнена ц вилс трехслойной панели со сдоем изоляции 100 мм
имеет fit, - 2,8 м3 ¦ *С/Вт. Окно - из двойного стеклоблока с ^ =
= 0,56 м3 ¦ 'С/Вт.
В рабочее время с 9 до 20 ч в кабинете работа ют трн человека,
включены три ПЭВМ, потребляющие 600 Вт {200 х 3) электроэнер-
электроэнергии и в зимний пасмурный день постоянно работает ламповое осве-
освещение мощностью 200 Вт,
В ночной период приточи о-вытяжные агрегаты ml- работают и
п помещение от инфильтрации поступает санитарная яорма наруж-
наружного воздуха, вычисляемая по формуле B.9): L = 20 3 = 60 муч.
В S ч утра (эд час до прихода стужащнх) включаются прнточно-
вьггяжные йфегаты с гюдам;» в кабинет санитарной нормы наруж-
наружного воздуха 5 - 60 = ТЙО mVt|-
Требуется: Определить суточный ход изменении к илового режи-
режима (по часам) в кабинете при иэменегши температуры наружного воз-
воздуха (от расчетной ifl т = -26 'С в ночное время) по крннс-ft / на гра-
графике рис. 7.14.
Решение: 1. По формуле B,5) вычисляем расчетные трансмисси-
трансмиссионные теплопотерн (тепловой поток), через стену и окно:
<?tinow =7,4 |20-(-26)}/2,S = 122 Вт;
0,пптпк = 2.6 [20 - (-26))ЛШ = 214 Вт.
Итого расчетные трансаиос«oiшьк тсплопотери каблнстз состав-
2, По формуле B.6) нычисписм расдод теплоты снегеi*ofi
п if я нэ нагрев, инфклырацноннога
С?т„_и = 60- 1.34 ¦ 1 ¦ B0
= 1027 Вт,
3. По формуле {2,19) вычисляем расчетную мощность отопитель-
отопительного прибора;
G,.m -3364 Ю27 = 136ЭВт.
4. По аналогии епп, |-,1 проводим расчет требуемой мощности
отопительного прибора по часам, начиная с 20 ч вечера, до 8 ч утра.
По релультатзм расчетов получим:
20 ч
22 ч
24 ч
02ч
04ч
06ч
азч
От*г =
Ог.о,-
Отя =
1136 Вт
Г180 Вт
1202 Вт
1222 Вт
1363 8т
1222 6т
1217 Вг
313

5. Вычисляв расход теплоты на нагрев ISO иУч санитарной нор-
нормы приточного воздуха:
U = '¦ = 2°*С: 0,.„.„ = 180 ¦ 1.31 ¦ I ¦ B0 + 22)/16 = 2751 Вт.
Прн этом расчетная мощность отощттедьного прибора будет:
{?,„ =Ж + 275] =3057 Вт-
6. В 9 ч утра, приступают к физической работе садней тяжести
три чсяогкка, которые выделяют в процессе груда теп л опой поток
0т= 3 j 105 =315 Вт. Потребленная электрическими прибора-
приборами (компьютерами, осветителбиыми приборами.) энергия переходит в
тепловую. Общие притоки теплоты н кабинет составят:
Отлл = 315 + 600 + 200= 1115 Вт.
Трансмиссионные потерн эи у тот чае составят: 106 + 1Я6 = 292 Вт,
а теплоты на нагрев саигстарной нормы приточного наружного йоз-
духа потребуется Qinn = 2Й20 Вт.
Требуемая мощность стоп тлел ьн ого прнборл по формуле B.19)
составит:
(?t.«.i.p = <>*.*. + «!.-.« - ft.», = »2 + 2620 ^ 1115 = 1797 Вт.
7. Наиболее высокая температура наружного воздуха отмечается
а 14 ч 1 = -15 'С, трансмиссионные потери при этом составят:
92,5 + 162.5 = 255 Вт, а ни ллгрей санитарной нормы наружного воэ-
лy^a злтрачнвается 2275 Вт.
Требуемая мощность отопительного npttGopa cocthrht:
QTMMf =255 +2275-1115= 1415 Вт.
На рис, 7.17 представлен график суточного изменения расчет-
расчетной требуемой мощности отопительного прибора в служебном
помещении при пасьгурной погоде, когда ке учитывалась солнеч-
солнечная радиация на окно. Кривая / отвечает условиям, когда отопи-
тсльный прибор должен компенсироватътракомиссионные тсл-
лопотсри и нягреть приточный наружный воздух.
Наиболее нысокаи тепловая мощность отопнтель>тго прибора
в 3057 Вт требуется в 8 ч утра, когда для удаления накопившихся
за ночь вредных наделений от пластмассовых отделочных матери-
материалов, мебели и стро1ггедъных материалов включаются тфито1то-ны-
тяжные ягрегаты. При этом принято, *!то приточный наружный
воздух н^ нагреЕается а калориферах, а полается к отопительному
прибору в помещение с температурой /чн = '„. Такой режим рабо-
работы отопительного прибора крайне неблагоприятный и лоэтоъгу, как
правило, приточный воздух нагрейлют в приточном агрегате.
Первоначально в приточном агрегате наружный йоадух энергети-
энергетически целесообразно нагревать от теплоты вьгтяжнопо выбросного доз-
духа. Последующий до грен приточного наружного воздуха рацио-
рационально ограничить TesfnepaTjpofl ifi n = Ю-12 "С, что позволит рас-
располагать естественным холодом для поглощения теплопритоков от
служебного оборудования, людей и солнечной радиации через окно.
314

-Вт
Рис. 7. t7. График изменен нч суточной потреби ости мощнтосчи
прибора в служебном помещении
J - кривая суточной потребности hизменении теп повой мощности отопительно-
отопительного прибора О, „, то; 2 - тепловыделения от служебного оборудования и людей О, „;
3 - трансмиссионные теплопагери -через наружные отралщеннн,1 4 - требуемый
расход теплоты на компенсацию трансмиссионных теплопйтерь и нагрев сэии-
тарной нормы приточного наружного воздуха О,л
* Or
Из результатов расчетов в примере 7.3 следует, что благодаря
применен-то соврсмешгых методов теп лозашиты пару ясных отраж-
дений (трехслоГгиые стены с тепловой изоляцией), герметичных
окон (окна с двойным стеклоблоком) трансмиссионные тепло-
потерн, которые до;гжны быть компенсированы работой отопи-
отопительных приборов, составляют от 336 Вт (см. п. I при расчетной
ia = -26 *С) до 255 Вт (при ;м = -15 'С). В ночные часы при оста-
остановлен ньт* прнточно-пытяжных агрегатах добавляете и тепловая
нагрузка на отопительные приборы на нагрев санитарной норлш
лр1ггочнаго наружного воздуха, которая в ночные часы колеблет-
колеблется от 1363 Вт (п, 3 примера) до 1 ] 36 Вт {п. 4 примера).
Вычислим процент изменения тепловой мощности отопитель-
отопительного прибора в ночнме часы при влиянии только температуры
наружного воздуха:
< 1363 — 1136)- 100/1363 = \1%.
315

Автоматическое регулирование теплоэой мощности отопитель-
отопительных приборов осуществляется терморегулятора ми t п рш тип рабо-
работы которые подроби о рассмотрен выше. Столь малые изменения
расчетной тепловой мощности отопительных приборов могут мс
вызвать изменения /пи работу приборов автоматики, так как сте-
стены, пол, потолок, мебель и масса служебного оборудования об-
обладают значительной тепловой инерцией. Наличие нагретых до
20 'С массивных внутренних ограждений и других предметов и
оборудования н помещении обусловит .малые изменения /ц при
ночных режимах изменения расчетной мощности отопительных
приборов только на 17% [25].
В 8 ч утра, когда в отапливаемое помещение будет поступать
санитарная рюрма a I SO м*/ч холодного приточного воздуха, тре-
требуемое процентное увеличение тепловой мощности отопительного
прибора составит:
B912- П63) 100/1363 =114%.
Тлкое значительное суточное увеличение необходимой тепло-
тепловой производительности отопительного прибора потребует време-
времени и значительных изменений режимов его работы.
В рабочие часы в служебном помещении имеются постоянные
тепловыделения в 1115 Вт. Применение отопительных приборов
с автоматическими регуляторами их тепловой мощности потволяет
значительно снизить расход теплоты. На графике рис. 7-17 это
отвечает различию r площадях сектора тепло потерь и тепловой
мощности отопительного прибора.
В общественных н административных зданиях наиболее энерге-
энергетически рационально применять в качеств* отопительных приборов
доводчики эжекциончые типа ДЭ 1.6. N0/180, конструктивные
особенности которых показаны на рис, 7, IS, Цифра 2 в названии
показывает, что ДЭ может поставляться с лвумя теплообменни-
теплообменниками 4 Ол и и теплооб ме н н и к ч срез термо регул нтор пр и сое ли ня -
ется к двухтрубной системе теплоенабження . Второй теплообмен-
ник Сможет служить для охлаждения эжектирусмого воздуха. Для
выполнения этого режима второй теплообменник через терморе-
терморегулятор присоединяется по двухтрубной схеме к источнику ходо-
доснабжения летом.
Для определения тепловой произволительности ДЭ 2, fi, I4O/I8O
служит график на рис. 7J 9„ где показана зависимость параметра
удельной тепловой производительности Л^ Вт/"С, для теплооб-
теплообменника 4 при различном расходе горячей воды G^ по его труб-
трубкам. Из сопловых элементов ДЭ расход первичного наружного
воздуха ?пи может обеспечиваться лвумя паспортными расчетны-
316

8 Комспэуктмниэа схема доводчика эжакц^оннопо типа ДЭ 2.6Л4Й/Т80
f - «амера первичное о воздуха; 2- блок эховрструощих сопел; 3 - смвсигтЁЛьная
камера; Л - толлообманникьп 5- патрубок; б - стем*а задняя; У - стенкэ боковая;
8 - заглуило; 9 -
мн расходами в ISO и НО мэ/ч, lfno отражено в его наименовании.
Доя прохода через сопла паспортных расходов первичного наруж-
наружного воздуха в 140-180 м^/ч необходимо перед ДЭ обеспечить дав-
давление воздушного потока И^ = 130 Па.
100 ISO 200
Рис, 7-19- Опытная зависимость удельной тепловой производительности
теплообменника в доводчике ДЭ ?.6.140/1ЙО
В режимах конвективного нзгрена (?П]1 - 0) показатель А^
дополнительно зависит от начального перенала температур Д Т=-
Выходя из сопел ДЭ, первичный наружный воздух эжектирует
иэ помещения внутренний воздух Lwt при коэффициенте эжек-
317

По уел они ям теплового комфорта в холодный период гола гтере-
ггщ температуры должен быть:
Для рд к матр it озимого примера рабочий перепал температур без
подачи в теплообменник ДЭ горячей воды составляет: д^ =
rt - in = 2 *С, что отвечает условиям тенлоиого комфорта.
Я. Для получения 1и = 18 'С в камере смешения ДЭ должен быть
смешан хпдолнын приточный наружный воздух 1П ч к эже котируемый
Сослан и м уравн СнНс смес и:
tn',r= '-«.„'„.и +^.Л G1(»
Из уравнения G.Ю) определим требуемую температуру приточно-
приточного наружного воздуха:
Дан рассматриваемого примера по формуле G.11) получим:
Jnv = F84 ¦ 18 - 504 ¦ 20>/1 SO = 12,4 *C.
9. В приточном агре™тс после теплоотдаюшего теплообменника
на догрся приточного наружного воздуха для рассматри-
эятрачпвастся тепло пой поток:
Огл и = А,,.,Рп „VV, - '„.„.»)А6- Вт- <7-1Л
По формуле G.12) для рассмагриааемого примера получим:
= !S0 ¦ 1,24 ¦ 1 ¦ A3,4 + Э,5)/3,6 = 58й Вт.
В примере 7.3 для нагрева сачитармой нормы приточного на-
наружного воидуха ло 1Ь - 20 °С затрачивается теплота:
= ISO ¦ lh3! \ ¦ B0 + 20,Э)А6 - 2640 Вт.
Благодаря приме не кию установки утилизации и н качестве ото-
отопительного прибора ДЭ 2.6.180, что позволило смешать холодный
воздух / = 12,4 "С с внутренним эжектируемым аоздухон
с / = 20 С. достигается следующий процент эконом»и теплоты;
B640 - 9S6) ¦ 100/2640 - 63 %.
Это указывает па энергети'Гссщте и санитарно-гигиенические
(подача Ln н в зону обитания людей) преимущества совмещения
систем отопления и вентиляпки помещений npif применении ал-
паратовДЭ 16,140/180.
В жилых помещениях площадью 20 м2 санитарная норма
Ас.и ~ 20 ¦ 3 = 60 м3/^ » для совмещения функций отопления
и вентиляции применяется аппарат ДЭ 1.6.30/90, конструкция
которого рассмотрена выше,
319

Контрольные вопросы
1. Какие задачи должны решать средства автоматического ре-
регулирования в ЦТП л ИТП?
2. Имеются ли отечественные приборы автоматики для управ-
ления работой аппаратов в составе ТП?
3. Какая формула определяет расход теплоты в ИТП здания?
4. Какая схема счетчика расхода теплоты а здании рекоменду-
рекомендуется к. применению?
5. На каких принципах измерений выпускаются приборы для
измерения расходов воды?
6. На кцких принципах работают тахометрическле расходоме-
расходомеры?
7. На каких принципах работают электромагнитные расходо-
расходомеры?
8. На каких принципах работают ультразвуковые расходомеры?
9. Какими приборами можно производить измерение расхода
жидкости п трубопроводе без внесения в поток датчиков?
10. Какими приборами измеряется температура жидкости?
] I, Какова продол ж нтельноетъ отопительного периода в кли-
климате Москвы и Вашего региона?
12- Какими причинами вызывается необходимость автомати-
ээцни работы систем отопления?
13, Какие методы применяются для регулирования работы си-
системы отопления?
14, В чем особенноетъ метода качественного регулирования?
15, В чем особенность метода количественного регулирования?
16, Какие составляющие определяют расход теплоты в систе-
системах отопления?
17, Как изменяются в течение суток внешние воздействия на
работу систем отопления?
IS. Как изменяются внешние воздействия за отопительный пе-
период работы системы отопления?
19. Какие воздействия на работу систем отопления оказывз-
ют изменения внутренних тепловых режимов в отапливаемых по-
помещениях?
20. Какими методами регулируются отопительные приборы?
21. В нем преимущества систем отопления^ совмещенных
с применением эжекшюнных доводчиков?

Глава 8. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И ЭКОНОМИЯ
ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ
ПРИ КРУГЛОГОДОВОМ
ФУНКЦИОНИРОВАНИИ ЗДАНИЙ
8.1. Законодательные решения по энергосбережению
В Федеральном законе *Об энергосбережении» от 3 апреля
1996 г № 28-ФЗ указан cvrro объектом государстве» но го регули-
регулирования в области энергосбережения являются отношения, воз-
возникающие в процессе деятельности, направленной на:
- эффективное использование энергетических ресурсов при irx
добыче, производстве, транспортировке, хранении и потреблении;
- осуществление государственного контроля за эффективным
использованием энергетических ресурсов;
- развитие добычи и производства альтернативных видов топ-
топлива, способных заменить энергетические ресурсы более доропга
и дефинитных видов ( иол термином альтернативные виды топли-
топлива в законе подразумеваются сжатый и сжижен л ый газ, биогаз,
генераторный газ, продукты переработки биомассы, водоугольнос
топливо и др.);
- созидание и использование энергоэффективных технологи й>
топли.1Ю-} энергопотрсбляющего и л на гностического оборудова-
оборудования, К01 гетру к ц нс-ии ьгх и изоляционных материалов, приборов
учета расхода энергетических ресурсов и для контроля за их не-
пользованием, систем автоматизированного управления энерго-
энергопотреблением;
- обеспечение точности, достоверности и единства измерения
в части учета отпускаемых и потреблю см ых энергоресурсов.
13 Федеральном законе N? 28-ФЗ прежде всего предписана пер-
первоочередная организация учета потребляемых энергоресурсов. Ме-
Методы организации учета потребляемой тепловой энергии подроб-
подробно рассмотрены в главе 7,
Вторым важным положением закона является государственное
управление энергосбережением, которое осуществляется на оси one
федеральных и межрегиональных программ путем:
321

— стимулирования производства и использования топливо-
и энергосберегающего оборудования:
— осуществления государственного надзора за эффективным
иепользонаннсм энергетических ресурсов и контроля за установ-
установлением прогрессивны* норм расхода теплоты, электроэнергии,
газа, воды, те\нологических материалов;
— проведения энергетических обследований организаций
и цел як опенки эффективности использования энергетических ре-
ресурсов и снижения затрат потребителей на топливо и энергопот-
энергопотребление;
— проведения энергетической экспертизы проектной докумен-
документации для строительства при обязательном наличии в комплекте
документации энергетического паспорта зданий различною назна-
назначения;
— реализации экономических, информационных, образоиотелъ-
иых и других направлений деятельности и области энергосбере-
энергосбережения.
С учетом этих положений Закона РФ «Об энергосбережении*
Госстрои России разработал СНиП 23-02-2003 ^Тепловая защита
зданийв [47]. а региональные органы власти ввели местные тер-
территориальные нормативы по теплозащите и энергосбережению.
Так правительство Москвы и Московской области утвердили стро-
строительные нормы (МГСН), нормы технологического проектирова-
проектирования и энергосбережения в зданиях {50, 51 ].
СНиП {47] и нормы уста нанл ива ют обязательные минималь-
минимальные требования по теплозащите зданий исходя из требований по
снижению их энергопотребления путем повышения теплозащит-
теплозащитных, качеств ограждающих стро1ттельных конструкций, отыскания
рациональных архитектурно-строительных форм зданий и объем-
объемно-планировочных решений на осноие проектной проработки
сравнения различных вариантов. В них впервые а нашей стране
даны численные значения нормальных удельных годовых расхо-
расходов теплоты системой отопления здания за отопительный пери-
период. Расчетная потребность за год теплоты на отопление здании
IQTflT кВт - ч/год, вычисляется по методике, изложенной в главе
7. Полученный в проекте здания расчетный удельный показатель
расхода теплоты за отопительный период qTVT сравнивается с нор-
нормируемым удельным расходом теплоты <7T.pi.H(jp4. установленным
в СНиП для различных типов и этажности зданий, что показано
в табл. S.J и 8.2.
Достигнутая в проекте энергетическая эффективность зла if и я
Эм вычисляется по фop^fyлe G.6)t в которой используются рас-
322

SJ
Нормируемый удельный расход тепловой энергии и в отопление
qft™* жилых домов одноквартирных отдельно стоящих
и блокированных, кДж/(м* - "С ' сут)
Отапливаемая площадь домов, м*
60 чменее
100
150
250
400
600
ТО00 и более
С числом этажей
1
140
125
110
100
-
_
-
2
-
135
Т20
105
90
60
70
3
-
-
130
110
95
85
75
-
-
-
1 та
100
90
W
Примечание, При промежуточных значениях отапливаемой площа-
площади дома в интервале 60-1000 нг значения Qhraq должны определяться по ли-
линейной интерполяции.
Таблица S.2
Нормируемый удельный расход тепловой анергии на отопление
зданий о„"*, кДж/Чм1 ¦ *С ¦ сут)
Тип Зданий
1, Жилые,
гостиницы,
о&цежцтця
2. Обществе rf-
Hbf9, кроме пере-
перечисленных в поз.
3, 4 и 5 таблицы
3, Поликлинику
и лечебные
учре*дания,
дома-интернаты
4, Дошкольные
учреждения
5. Сервисного
обслуживания
S. Адмннистрэ-
тиэного назначе-
назначении (офисы)
Этажность элэккм
1-3
Го табл. Э.1
D21; т. №\
скнватствбнцо
нарасганию
зтажиости
[34]; [33]; [32]
соответственно
нарэаэнив
этажкости
[45]
[И]: № [2\]
соответственно
нэрастзншо
этажности
\Щ. [Щ. [Ы]
соответственно
нарастанию
зта*ности
А, 5
ЩЫ] для
4-эТажиъ«
Сянокввр-
тарных и
блокирован-
иыч домов -
ло табл. 8.1
132]
131]
-
[27|
6, 7
80[2&1
Р1]
{30]
-
т
т
в. 9
7е[27.6]
129.5]
[29]
—
122]
10. 11
72[26]
[28]
12в]
—
B0]
B и
выше
70[?5]
-
120]
Примечание. Дли регионов, и мающих значение Оа - 6000 'С ¦ су и
болао. нормируемые Qh fM следует снизить на Ъ%.
323

четные проектные показатели удельных годовых расколов
ты на отопление дта1 по сравнению с нормируемыми значениями
$?">, принимаемыми по табл. 8,1 и табл. 8.2.
Оценка достигнутой в проекте энергетической эффективнос-
эффективности сравнивается с данными табл. &J.
Таблица S.J
Классы энергетической эффективности зданий
Обозначение
класса
Наименова-
Наименование класса
энергети-
энергетической эффек-
эффективности
величина отклонения
расчетного (фактического)
значения удельного расхода
теплоты ha отопление
здания от нормативного, %
Рекнмендущмые
мероприятия
органами
администрации
субьектов РФ
Для новых и реконструируемы* зцв^й
Л
в
с
Очень высокий
Нормальный
Менее минус 51
От минус Ю до минус 50
От м№нус S до минус 9
Экономическое
стимулирование
Tome
-
Дли существующих зданий
D
Е
Очень низкий
От гитюм Б до плюс 75
Более /6
Желательна
реконструкция
здания
Необходимо
утепг|№№ здания
в ближайшей
перспективе
В нормах СНиПи МГСН регламентируется обязательное рклкь
в проект здания раздела «Энергоэффективчость*. В этом
разделе дсшжчь1 бьпъ предстанлены оттисанле мерогтрнятнй по
Снижению расхода теплоты и сводные показатели энергоэффек-
¦П1ПНОСТН проектных решений ъ соответствующих частях здания,
П соответствии с Федеральным законом *Об энергосбережении*
при достижении гфосктаншми, строителями » эксплуатационным
персоналом реального снижения потребления энергоресурсов по
сравнению с региональными нормами осуплсствляется денежное
нознаграждеште из средств, сэкономленных за оплату энергии.
Если реальные замеры выяпили превышение дейеттлмтслъньгх
расходов энергии по сравнению с показателями раздела проекта
здания «Энергоэффективность», то необходимо осуществить ре-
ревизию принятых решений. Причины реальных повышенных ло
сравнению с расчетными проектных расходов энергии могут быть
связаны с ошибками в проектах, низким качеством строительства
или неправильной эксплуатацией систем отопления и вентиляции.
Вселенные виновники а снижении энерюоффектипносги зцз.-
иия должны нести материальную ответственность за допущенные
ошибки.
324

В целях стимулирования ислолкювлння энергетических ресур-
ресурсов указа иным законом предписано устанавливать сезонные цепы
на природный газ, сезонные тарифы на электро- и теплоэнергию,
а также ы|утриеуточиыедиффереiтированные тарифы на элект-
электроэнергию.
Региональными энергетическими комиссиями (РЭК) с 1998 г.
ежегодно утверждаются дифференцированные тарифы на суточ-
суточное использование электроэнергии. Так, например, ОАО «Мосэ-
«Мосэнерго* на вторую половину 2002 г. для абонентов, имеющих ав-
автоматизированный учет расхода электроэнергии (дву*тарифныс
счетчики). \чггановил различную стоимость 1 кВт- ч израсходован-
израсходованной электрической энергии по времени суток:
- ночное время с 23:00 до 7:00 - 0,22 руб. за I кВт ¦ ч, осталь-
остальное время суток - 1,25 руб, за I кВт ¦ ч.
В современных жилых ломак уста на влипают двухтарифные
счетчики, которые автоматически переключаются по времени су-
токнздвешкалы замера расходуемой электроэнергии. Эконом-
Экономные хозяйки, стали покупать электрические стиральные машины,
Посудомоечные и другие элекгроприборы с наличием автомати-
автоматического таймеру который включает электролотребляющие прибо-
приборы в ночные часы пониженной стоимости электроэнергии.
Широкое при мене ни с в зданиях автоматизм рола иных много-
многотарифных счетчиков позволяет использовать дешевую ночную
электроэнергию для пел ей теплоснабжения здании, оборудован-
оборудованных электрическими вводами большой мощности (бытовые элек-
электроплиты, подробно об этом см. раздел 4,1.6).
Стимулирование за -экономию энергии реализуется региональ-
региональными правительствами. Так, например, в Москве для организа-
организаций, работающе на местном бюджете (больницы, школы и др.),
установлены нормы годового расхода теплоты н электроэнергии.
Нормативные расходы энергии оплачиваются ш местного бюдже-
бюджета. Если по итогам года бюджетная организация достигла сниже-
снижения годового расхода энергии по сравнению с нормативным уров-
уровнем, то разница в оплате остается в распоряжении руководства
этой бюджетной организации и может расходоваться на совершен-
совершенствование энерпопотреоляюще^ оборудования л расширения при-
применения энергосберегающих технологий и новоло оборудования.
Практически по всех регионах страны разработаны л введены
в практику нормативные документы по энергосбережению в зда-
зданиях различного назначения. Прежде всего это реализуется в на-
направлении повышения теплозащиты ограждающих конструкций.
Правительством Москны принято постановление Ns 1027-ttn
от 17.12.2002 г- «О порядке стимулирования энергосбережения
325

d орган издшгях комплекса социальной сферы Правительства
Москвы*-, Привалим некоторые положения этого постановления;
Ежегодно утверждаются лимиты потреблен и я электрической,
тепловой энергии и волы для организаций, финансируемых из
местного бюджета. На ос но ье этих лимитов планируются в бюд-
бюджете региона денежные средства для оплаты годовых расходов
учреждением электроэнергии, теплоты и волы.
Средства, сэкономленные за счет сокращения потребления ре-
сурсов, остаются в распоряжении учреждения. Фактическое по-
потребление учреждением ресурсов [электроэнергия, теплота, вола)
рассчитывается учреждением исходя из показании приборов уче-
учета и сравнивается с утвержденными нормами. Достигнутая эко-
экономия от снижения расходов ресурсов может быть направлена
бюджетными учреждениями на финансирование мероприятий но
ресурсосбережению (оплату услуг и работ подрядных организации
ресурсосберегающего характера), капитальный и текущий ремонт,
закупку технологического оборудования, компьютерной техники
и инвентаря для нужд учреждения.
В случаях превышения фактического потребления ресурсов
против утвержденного норматива на соответствующую сумму
уменьшаются плановые л имиты ассигнований следующего плано-
планового периода, которые могут быть восстановлены при условии
обеспечения соответствую!него сокращения потребления ресурсов.
6,2. Методы снижения расходов теплоты в системах
отопления
В главе 2 показано, что величина нагрузки на системы отопле-
отопления прежде всего обусловлена тепло потеря и и через наружные
ограждающие конструкции (трансмиссионные теплопотсри). По-
Поэтому й качестве первою способа обеспечения энергосбережения при
функционировании зданий реализуется задача значительного повы-
повышения термического сопротивлении наружных огражшиощнх конст-
конструкций путем применения тепловой изоляции, усовершенствованных
конструкций и технологий.
В настоящее время в строительстве широко применяются трех-
трехслойные панели, в которых средним слоем служит тепловая и зо-
золя иия толщиной в 100—ISO мм. Это позволило значительно, прак-
практически и десять раз, сократить трансмиссионные тепло потер и по
сравнению С жслезо&етоннымн панелями без тепловой изоляции,
широко применявшимися а строите л ьегпе до 1996 г.[3|.
При строительстве промышленных и общественных Зданий ши-
широко применяются панели типа «сэндвич», где между Двумя оцин-
326

кованными стальными листами заливается пено пол курста новый
слой тепловой изолииии. Толшина слоя изоляции может быть
принята от 30 до 150 мм я зависимости от назначения объекта
строительства.
Вторым источником тепловой нагрузки на системы отопления
является поступление в помещения приточного наружного воздуха.
В прежних конструкциях окон со значительными щелями нсор-
ганмзовашюе поступлениям помещения наружного воздуха (ин-
фильтра! у (я) превышало санитарные нормы (ocofteimo на нижних
этажах многоэтажных зданий), 1гго существенно увеличивало рас-
расход теплоты на нагрев его.
Сейчас широко применяются герметичные окна с установкой
в оконные проемы двух стеклоблоков и более, что практически
устранило неорганизованные притоки (инфильтрацию) воздуха,
ноггосганило задачу органнзаиии требуемого по санитарным нор-
нормам воздухообмена и помещениях.
Вытяжка. из кухни, санухпов и других помещений, где выделя-
выделяются газовые вредности, не будет работать, сел» штяжной возлух
не булет компенсироваться тем же количеством приточного наруж-
наружного воздуха. Применение герметичных окон не позволяет осуще-
осуществлять компенсацию вытяжки неорганизованным притоком на-
наружного ноздуха. Это создает повышенную влажность в ванных
и санузлах, загазованность на кухнях, накопление вредных га job
в цометениях постоянного нахождения людей. Для устранения это-
этого негатива люди прибегают к открытию форточек и фрамуг. При
наличии 6 здании наружных ограждений с повышенной тепловой изо-
изоляцией требуемая теплота на нагрев приточпого воздуха составляет
до HQ % тепловой нагрузки на системы отопления. Отечественный и
зарубежный опыт показал, что наиболее энергетически и экономичес-
экономически целесообразный метолом снижения нагрузки на системы отопле-
отопления на нагрев санитарной нормы приточного наружного водтуха явля-
является применение установки утилизации теплоты вытяжного воздуха.
Убедительным свидетельством этому служит следующий пример.
Пример 8-1. Ешс в 1983 г. в ад м и и истратив ном здании
Федерации пущена система утилизации теплоты иытнжно™ у
и количестве in pl = 360 000 м^/ч. При работе систем приточло-вы-
тнжнок вентиляции но 12 ч в сутки удельная экономия те е глоты на
нагрев приточного наружипго ноддуха составила ^ = II кВт ¦ ч/год
нп 1 и3/ч притока нарушното нп^пука.
Приточные системы в здании Сонета Федерации работают с ко-
коэффициентом неодно времен hwtm v = 0,75, Тогда годовая экономия
теплоты на работу систем отопления » вентиляции при применении
устаногней утилизации вычисляется ПО формуле:
327

Для здания Совета Федерации годовая экономия теплоты от при-
применения установки утилизации по формула (8.1) состапляст:
Qrr- 360 000 11 ¦ 0,75 - 2 970 000 xBi ¦ ч/гол.
Достигаемая головая экономим ь оплате за теп логу
по формуле:
С1шУ = fT - ??тУ руб/год.
где С, у — годовая экономия тепловой энергии, кВт ¦ ч/год: <гт — от-
отпускная стоимоегь тепловой энергии. руб/кВт ¦ ч.
При Cj = 0,31 руб/кВт ¦ ч для Москвы в 19S3 г. головая экономия
по формуле (8.2) по зданию Совета Федерации составляет:
Сту = 0,31-2 970 000 = 920 700 руб/год.
Стоимость сооружения установки утилизации в здании Совета
Федерации составила порядка С = 2 600 000 руб-
Срок окупаемости инвестиции л установку вычисляется по фор-
формуле:
Для здания Совета Фсдср^^ти шеупасчехггь инпсспищп состадпяет:
!„ = 2 600 000/920 000 = 2,82
Установка утилизации в этом танки успешно работает и в насто-
настоящее время, т,е, Солее 20 лет. Следовательно, свыше 20 лет достига-
достигается ежегодная экономия почти в 1 миллион ру&лен. Аналогичные
результаты быстроЯ окупаемости утил и за иконных устройств получе-
получены г леентках других зданий, построенных в Москве и других горо-
России.
Это позволяет сделать вывод, что применение установок ути-
утилизации теплоты вытяжного воздуха является эффективным
и экономичным методом снижения расхода теплоты в системах
отопления.
Третьим способом снижения расходов теплоты в системах ото-
отопления является автоматизация работы оборудования* обеспечива-
обеспечивающая рациональные режимы отопления зданий. В ИТП знания
необходимо автоматизировать процесс приготовления горячей
воды с учетом изменения наружных климатических условий^ а в
отапливаемых помещениях необходимо иметь у отопительных
приборов терморегуляторы, обеспечивающие изменение расходов
теплоты в уависямоегги от суточных колебаний теплового режима
в отапливаемых помещен пял.
Важным дополнительным резервом экономии ресурсов является
качественная эксплуатация объектов теплоснабжения, соблюдение
правил н регламентов техиического содержания и ремонта оборудо-
оборудования.
328

8.3, Тепловые насосы
Широкое применение в быту (например, домашние холодиль-
холодильники) к в тинкс кондиционирования воздуха получили парокомп-
peccHOHinje ^солодильные машины. На рис. 8.1 показана принципи-
принципиальная схема работы ттарокомттрессконной холодильной машины
в режиме полезной выработки холода для системы кондициониро-
кондиционирования воздуха (СКВ) и теплоты для системы отопления.
Рис. 8.1. Принципиальная схема парокомпрессионнои холодильной
с водяным конденсатором и испарителем
1 - электродвигатель компрессора: 2 - компрессор; 3 - водяной конденсатор:
4 - насос подачи воды на нагрев а конденсаторе; 5 - подача отепленной в кон-
конденсаторе воды к потреБителям теплоты или на охлаждение в градирне; 6 - фор-
форсунки; 7 - градирня; S - орошаемый слой иэ пластмассовых гофрированных пла-
пластин; 9 - вентпчтор градирни: 10 - поддон: ?' - трубопровод возврата охлаж-
охлажденной в градир«е воды: IS - ресивер сбора жидкого рабочего агента; 13 - мед-
медная труба для транспортирования жидкого рабочего агента; Ы - испаритель ра-
рабочего агента дли отвода теплоты от охлаждаемой жидкости; '5 j насос подачи
в испартвль охлаждаемой жидкости - ниэкопотенциальчой теплоты; 16 - мед-
медная трубе для транспортирования парообразного рабочего агента; J7- вентиля
режима отопления; ?8 - вентили режима охлаждения; Ю - трубопровод лодачн
горячей воды G^, (_, а систему окщлеиия; SO - трубопровод обратной воды гя!
из системы огоп пения: И - сторона на тетания компрессора; В - сторона всасы-
всасывания компрессора; Рь - давление конденсации рабочего агента; ТРВ - терыоре-
гулирувдщий. вечтилъ для снижения давления рабочего агента; г.г - медная труб-
трубка проходя горячего газообразного рабочего агента; жХ- - мвднэч трубка прохо-
прохода жидкого рабочего агента; ггх. - медная трубга прохода парообразного рабоче-
рабочего агента
329

Холодильная машина состоит лз герметично соединенных
медными трубками следующих конструктивных аппаратов:
- поршневого 2 ил и центробежного компрессора, при войн мо-
го в работу от электродвигателя /, потребляющего из электросети
мощность #кон кВт;
- ко1ЩеисатЪра _? водяного (как показано и схеме) или возлуиг-
ного о\даждс!шя;
- ресивера Л?для сбора жидкого рабочего агента;
- терморС1*улирующего автоматического вентиля ТР13;
- испарителя 14 ля я кипения рабочего arc im;
- соединительных медных трубопроводов А? и 14.
Из герметичной системы холодильной машины с помощью
вакуумного насоса отсасывается воздух и влага- После этого гер-
герметичная система заполняется рабочим агентом. Здесь широко
используется рабочий агент «хлапом 22* (R22), который при ат-
атмосферном давлен if и кипит при температуре t0 = —29 'С.
Работа парокомпрессионной холодильной машины в режиме
холодоснабжении СКВ осушествляется при открытых вентилям 18
и закрытых вентилях /7.
Электродвигатель / обеспечивает движение поршней 2, При
движении поршней 2 и верх открывается нагнетательный клапан
И и горячий газообразный холодильный агент при давлении Рг
нагнетается в межтруб ное пространство конденсатора 3. Дли обес-
обеспечения конденсации холодильного агента по трубкам конденса-
конденсатора ^от работы пас оса 4 подается охлажденная в градирне 7 вола
Cwrp с температурой глТр] = 25 *С Воспринимая теплоту конден-
конденсации QKW холодильного агента вода Сягр повышает температуру
до /^р2 = 30 'С и по трубопроводу 5 подается к оросительным
форсункам 6 в вентиляторной градирне 7. Вода выходит струями
из форсунок 6 и стекает по пластмассовым гофрированным плас-
пластинам 8. От работы осевого вентилятора 9 над поверхностью оро-
орошаемых пластин Яттроходит наружный воздух 1(Сф с начальной
энтальпией I л и температурой по мокрому термометру
/||И , — IS,5 "С (климат Б в Москве) [46]. Испаряясь в потоке воз-
воздуха, вода отдаст теплоту н с паре ни л водяных паров в воздух
и снижает свою температуру до / t - 25 'С. При давлении кон-
конденсации Рк жидкий хладон R22 ейбирзстся в ресивере 12 и по тру-
бопроноду /J поступает кТРВ, где поток хдадона дросселируется
до давления испарения /*0.
Для получения холода полезно используется режим испарения
холодильного агента R22 в кожухотрубном испарителе, а который
Поступает пода с температурой /^ = 12 °С. На испарение Холо-
Холодильного агента отбирается через стенки трубок испарителя теп-
330

лота охлаждаемой воды, которая на вы холе имеет температуру
'* - 7 'С-
Процессы й парокомпрессионной холодильной машине описы-
описываются следующими уравнениями тепловых потоков.
В конденсаторе 3 к охлаждающей среде (воде или воздуху) пе-
передастся тепловой лоток а размере:
<?KW= ^.и + ^двт-г (8.4)
где Vva - расход рабочего агента через конденсатор, м^/ч; гШ(-
скрытая теплота фазового перехода горячего рабочего агента иэ
газообразного состояния в жидкое (ко i шел сани я рабочего агента),
кВт/м-\ NmM - потребляемая энергия эдектродйнгателем компрес-
компрессора, которая затрачивается на сжатие газообразного рабочего
агента в цилиндре компрессора >t переходит на повышение тем-
пературы газообразно га рабочего агента, кВт • ч.
В испаритель 14 после ТРВ рабочий агент поступает при дав-
давлении PQ= 5 атм и киглгг при температуре /„ = +5 "С. На процесс
кипения через стенки трубок испарителя /-/отводится теплота от
охлаждаемой срелы ^роды или воздуха) потоком:
где - гис скрытая теплота ларообразоваиия {кипения), кВт/м^; V —
расход рабочего агента через конденсатор, м^/ч.
Образовавшиеся в испарителе /'/пары рабочего агента по тру-
трубопроводу 16 поступают к стороне всасывания В компрессора 2
Между теплотой конденсации QK0U и испарения Q^ из-за подве-
подведения & компрессоре 2 к газообразному рабочему агенту теплоты
сжатия N^H сохраняется примерно следующее равенство тепло-
тепловых потоков:
<?«,,-W*. кВт-ч. (8.6)
Режимом *теплового насоса* называют работу холодильной ма-
машины для получения теплоты в конденсаторе 3, которая полезно
используется {например, для нагрева воздуха или воды).
Осуществление режима нагрева воды для системы отопления
осуществляется при закрыты?; вентилях /#и открытых вентиля к /Z
Для работы холодильной машины а режиме теплового насоса
требуется источник теплоты с температурой не ниже +4 *С, ко-
который называют источником низкопотеницалъной теплоты.
В грааданских зданиях для отопления и горячего водоснабже-
водоснабжения в качестве источников низкопотеншальной теплоты для ра-
работы тепловых насосов применяются следующие источники;
- теплота воды в водоемах (моря, реки, озера):
- теплота грунта на глубине ниже глубины его промерзания
зимой (обычно в климате России ниже 1,5 м);
ззт

- технологические жидкие сбросы (канализационные воды,
производственные жидкие сбросы и Лр);
- промышленные выбросные горячие тазы и вытяжной вы-
выбросной в атмосферу воздух.
При использовании в качестве источника иизкотютснииалькой
теплоты жидкой среды в нспарителъ подается охлаждаемая жид-
жидкость. Так, например, тепловые насосы и некоторых зданиях са-
санаториев и гостиниц Черного моря (сан. * Белая Русь* Туапсинс-
кого района Крас нол аре кого края, пансионат «Юность* в Ялте)
имеют присоеднн^тные к испарителю /4трубопроводы, отведен-
отведенные в море от берега на глубину до 40 м. На -jtfc-й глубине зимой
вода имеет температуру +В "С. От работы насоса }5 морская вода
проходит по трубкам испарителя 14. где от испарения рабочего
агента охлаждается до +4 *С и сбрасывается в море.
В конденсатор Jot работы насоса 4при открытых вентилях /7
и закрытых вентилях /# поступает обратная вола G^ из системы
отопления с температурой /wrl = +30 "С. От охлаждения и кон-
конденсации газообразно го рабочего агента в конденсаторе 3 вода для
системы отоплении нагревается ло tM.f = +35 "С. Для обеспечения
эффективной отдачи теплоты при таких низких температурах го-
горячей водьт необходимо использовать высокоэффективные отопи-
отопительные приборы, например доводчики эжекшномные (ДЭ).
При работе парокомпрессионного теплового насоса для нагрева
в конденсаторе .Зводы для системы отопления (или горячего во-
водоснабжения) затрачивается электроэнергия на функционирова-
функционирование следующих аппаратов;
- на работу электродвигателя компрессора Л^, кВт - ч;
- на работу электродвигателя насоса циркуляции нагреваемой
в конденсаторе воды Л^^.^,,, кВт ч;
- на работу электродвигателя насоса циркуляции охлаждаемой
в испарителе воды JV,,3C ксп, кВт ¦ ч.
Энергетический показатель пыработки теплоты в пэрокомпрсс-
сионной холодильной машине на нагрев жидкости вычисляется
по выражению:
+jVHK.Krtc)» к^т ч'' т^" лоты/к Вт - ч электричества. (S.7)
Энергетический показатель теплоною насоса Q нх зависит от
давления и температуры конденсации Рлтк, давления и темпе-
температуры испарения Р$ и /0 рабочего агента. Для обычных режимов
работы теплового иасоса при tv = +40 'С и г„ = +5 'С энергетичес-
энергетический показатель 5Т Ч1е = 3-3,5 кВт ¦ ч/кВг - ч. Следовательип, в ре-
режиме теплового насоса вырабатывается в три-четыре раза больше
332

теплоты, чем при использовании электроэнергии на прямой нагрев н
электронагревателе.
Отечественная фирна *Исоляр» ( Москва) соорудила системы
отопления общественных эдэннй (например, в школе) с при мене-
нием тс плои ых насосов, использующих в качестве источника низ-
копотенииалъной теплоты теплоту грунта на глубшге от 1,5 до 20 м.
На схеме рис. 8.2 в качестве источника низкопотенциальной
теплоты для работы теллового насоса используется грунт, в кото-
котором пробурены скважины н ц них вставлены вертикальные теп-
теплообменники /Зтипа +труба в трубе*. Охлажденная в испарителе
Рвода с температурой twJU по трубопроводу 11 поступает во внут-
внутреннюю трубу ]2н по наружной стене, воспринимая через стен-
Рис. 8,2, Принципиальная схема теплового насоса при использовании а к&чеегее
источника низкопотемциальной теплоты грунта с применением фунтооых тепло-
оймениилов тмпэ *тр;уйэ в трубе-
f - элеюродеигатель компрессора; 2 - компрессор; 3 - конденсатор нагревэ
войн AflR сидгамы отопленич G_,; 4 - насос циркуляции нагре&эвмой в ризнденса-
торе холодильной машины воды От tmM до t^,; 5 - подамщий и овоэтчый трубо-
трубопроводы системы отопления: (J - ресивер жидкого рабочего агента; Т - труСо*
провод хи/woro онлажденчоро рабочего агента; 6 - трубопровод подачи паро-
Ж4щ*:осгной смеси; 9 - кохухотрубный испаритель; 10 - насос цкркул<*1^*и нагре-
нагретой от грунта воды; 1 ( - коллектор подачи охлажденной в испарителе воды; f2 -
грунтовые теплообменники типа -труба в трубе- для нагрева циркулирующей
воды ОЛЛ до температуры 1шф1\ J3- Обац*й коллектор подачи отепленной от грунта
воды к насосу W; г.г. - горячие газы; г.ж. - горячая жидкость; ТРВ - терморегу-
лиоующчй вентиль снижения давления рабочего э ген га от давления «онденоэ-
ции Р( да давления испарения Ро; г.к - холодные лары: М - сторожа, нагнетания
компрессора; в - сторона всасыеаиия компрессора
333

кп теплоту от фунта, поднимается вверх. По трубопроводу 13
с отс пленной температурой i вода Gw от работы насоса 10 по-
поступает в трубки испарителя у и рабочий цикл возобновляется.
За последние годы в России увеличилось строительство моме-
mcwitt для круглогодового занятия спортом, при этом оказалось
энергетически выгодным строить рядом два спортивных объекта,
Л которые одной реме н но требуется и холод, и тепло, например
каток и бассейн.
Пол руководством проф. О.Я. К окори на были сооружены
спортивные и производственные здания. & которых круглый год
требуемые тс плота и холод вырабатываются с помощью холодиль-
холодильных машин. Такие объекты получили условное название «каток -
бассейн*.
Так г помещениях искусственных катков для намораживания
и поддержания требуемой температуры на поверхности льда не-
необходимо в испарителе /^холодильной машины охлажлать анти-
антифриз (рис. 8.1). который насосом 15 полается в трубчатые зм<}е-
вики, уложенные в строительное основание ледяного поля,
В сосед нем зланин сооружен плавательный бассейн, в котором
требуется отапливать помещения и круглый год подогревать волу.
Для этой цели к всасывающей cropoirc ласоса 4 по трубопроводу
20 поступает смесь озонированной воды, забираемой на рецирку-
рециркуляцию из ванны бассейна и из водопровода. Проходя по трубкам
конденсатора 3 смесь воды нагревается до ^птературы 26 "С зи-
зимой и 28 "С летом. Нагретая вола по трубопроводу 19 поступает
н ианну плавательного бассейна.
В комплексе «ыток-бассейн» одновременно полезно использует-
используется теплота конденсации рабочего агента Q^0N в конденсаторе 3 и
колод Q^. от кипения рабочего агента в испарителе 14.
Энергетический показатель работы холодильной машины
в реж\\мс одновременного полезного использования теплоты кон-
конденсации 0^ш и холода кипения QHt, вычисляется по формуле;
^Г. НЭСФУ. НС
кВт-ч теплоты (8.S)
Л'к.р.с * кВт ¦ ч злектроэнергии '
Благодаря одновремснно\гу полел!ому использованию выраба-
тмвасмой холодильной машиной теплоты Oj.kom " холода QXri,c,
энергетический ггоказатсль 5, ||1С+Г.]!С = 5-5,6 кВт - ч/кВт ¦ ч. По
рассмотренному принципу запроектированы и работают системы
тепло- и хладоснабжен-ия спортивных комплексов на пр. Мира,
в Измайлове и лругнх сооружений в Москве,
334

В установках охлаждения приточного наружного воздуха летом
и нагрева зимой, называемых кондиционерами, часто применяется
воздушного теплового насоса, показанная на рис. S.3,
(., ь.
Рис, Э.Э. Принципиальная схема падокомпрасеионной хоподилънои
с воздушным поцденсатороч и испарителем
J - электродвигатель компрессора; 2 - компрессор; 3 - автоматический четы-
рехнодоеой клапан: 4 - подвижной сектор »в г сличении длн работа колоднльной
машины в режиме нзгрсва приточного наружного ясчдуиа (режим теплового на-
насоса)-; ? - подвижной сектор -в пол<женяи дла работы холодильной машины в
рекнме охлаждения приточного наружного воэдухз»; 6 - теппообманник пр&хаж-
демия се стороны оребренив приточного наружного воздуха; 7 - папиллярный
дроссель; 8 - теплообменник для прохождения со стороны орабрения вытрх^ого
воздуха; W- сторона нагнетания компрессора; 3- сторона всасывания иомпрас-
сора; Р, - давление конщвноацин рабочего агента; Йа -давление коп а рения рабо-
рабочего агента; гг. - медиан труба для прохода горнчего газообразного рабочего
агонта: т.ч. - медная труба дли прохода парообразного рабочего агента
Электродам гаи: ль / приводят и движенце поршни в компрессо-
компрессоре 2. Прл движении их ияер.ч открывается нагнетательный клапан
И и по трубопроводу г.г. ] орячие пары рабочего агснта поступают
к четырехходовому автоматическому ютапзну 3. Внутри клапана 3
перемешается сектор. При положении ^ перемещающегося секто-
сектора, и трубки теплообменника 6 поступают горячие пары рабочего
агента, а. от работы вентилятора (иa cxcMt не показан) со стороны
оребреяия трубок теплообменника продувается наружный воздух
''и = ^и и' КОТОРЫ» требуется нагреть от температуры tn до темпе-
335

ратуры ;л н. В теплообменнике 6 к приточному воздуху передастся
теплота охлаждения и конденсации паров рабочего агента;
<?*>„ = К-*г™ + *««. = Ln,Pn, с? <'„.и - '.rVJfiOO. кВт ¦ ч. (8.9)
Жидкий рабочий агент при давлении конденсации Ру поступает
к капиллярному сопротивлению 7, в котором давление конденса-
конденсации /^снижается до давления испарения Р& Испарение рабочего
агента происходит в трубках теплообменника & который а этом
режиме работы выполняет роль испарителя-
Теплота испарения н теплообменнике 8 отводится от нытяж-
ного воздуха /у, который от работы вентилятора (на схеме не по-
показан) продувается со стороны оребрения трубок теплообменни-
теплообменника 8. В теплообменнике #от вытяжного возлуха отводится тепло-
та испарения рабочего агента;
р, <ryi - ^V3600 ¦кВт'ч- (Я10>
В режимах отвода теплоты от вьтгжного воздуха L происхо-
происходят процессы охлаждения с конденсацией плат из удаляемого
воздуха. Поэтому отведение теплоты от вытяжного иоздуха оце-
оценивается через перепад энтальпий (/, — /-), а не температур
Образовавшиеся а испарителе 8 пары рабочего агента под дав-
давлением испарения Ро через четырехходовои автоматический кла-
клапан 3 поступают по трубопроводу холодных газоа «гх» к стороне
всасывания В компрессора 2.
В режиме, теплового насоса на работу холодильной чэшгшы
затрачивается электроэнергия на функционирование следующих
аппаратов:
— на работу электродвигателя компрессора - МК{Ш, кВт ¦ ч;
— на работу электродвигателя вентшятора у теплообменника-
конденсатора, Л^, iKO|tr кВт - ч;
— на работ>г электродвигателя вентилятора у теплообменника-
испарителя Л^д[ИС, кВт ¦ ч;
Энергетический показатель выработки теплоты на iraipea при-
приточного наружного воздуха в ларокомпрессионкой машине вычис-
вычисляется по иыражению:
(?т.ии „ кйт ¦ ч теплоты (8.11)
' «Вт- м электроэнергии
Для нагрева приточного наружного воздуха в воздушном кон-
конденсаторе 6 необкоднмо температуру наружного воаауха (п иметь
336

не ниже —5 "С. Поэтому при расчетных параметрах наружного
воздуха tHX - —26 *С (параметр Б в климате Москвы) его необхо-
необходимо в электрокалориферах до греть до температуры tn = — 5 *С-
В режиме работы парокомп сессионного теплового насоса при
t(i = -5 °С и / ,= +23 'С показатель энергетической эффективнос-
эффективности равен Э?1Ч(. = 3,4 - 3hR кВт ¦ ч/кВт ¦ ч.
Однако использование электрического нагрева холодного ггри-
точкога наружного воздуха снижает общий энергетический пока-
показатель получения теплоты от расхода электроэнергии. Поэтому
энергетически наиболее рационально теплоту вытяжного воздуха
утилизировать в дне ступени (см. рис. 4.7): лервдя ступень ~
установка утилизации с промежуточным теплоносителем - анти-
антифризом; вторая ступень — тепловой насос. Энергетический пока-
показатель двухступенчатой утилизации теплоты пьттжного воздуха
Эуг+,.,ис = 8 - 9 кВт ¦ ч/кВт - ч.
Летом приточный наружный воздух LnH требуется охлаждать.
По команде датчика контроля температуры наружного воздуха (на
схеме не показан) п четырехходовом автоматическом клапане 3
сектор перемещается в положение 5 (пунктирная линия на схе-
схеме). В этом режиме работы холодильной машины горячие газы
после нагнетатели Н клапана компрессора 2 по трубопроводу г,г
через четырехходовои автоматический клапан 3 по трубопроводу
поступают в трубки, теплообменника 8, который будет являться
воздушным конденсатором. Для этого режима в теплообменнике
8справедливо уравнение теплового баланса:
* U , \ p # y. кВт - v. (8.12)
Жидкий рабочий агент из теплообменника В по трубопроводу
поступит к капилляр ному дроссельном у устройству 7 и понизит
давление с Яьдо Ро ч 5 атм. В трубках теплообменника бжидкин
рабочий агент кипит. Теплота превращения в пар рабочего агента
отводится от приточного наружного воздуха /,п н, который пони-
жает энтальпию с /|( до /п к. В испаруггеле-воэдухоохладитйле 6
справедливо ура вне кие теплового баланса:
0вд = V*.> ^ = Кя Рп„ D - /„.„)/ЗбО0. кВт ¦ ч. (8.13)
Энергетический показатель полезной выработки холода от ра-
работы парокомпрессиоиной холодильной машины вычисляется по
выражению:
Э -Q*l
2, N
кВт - ч теплоты (S.14)
' кВт- ч электроэнергии'
337

По сравнению с показателем энергетической эффектннности
теплоного насоса Э1ЛЖ энергетический показатель режима охлаж-
охлаждения Э будет примерно в lt3 раза меньше, т.е. Эахмс =
= 2,6 — 2,9 кВт ¦ ч/кВт ¦ ч. Отечественная промьтшенность
выпускает приточно-вытяжные агрегаты для работы в режимах
¦теплового насоса или охлаждения приточного наружного возду-
воздуха. На рис, 8,4 показан внешний вид квартирного приточно-вы-
тяжного агрегата * Сибирь* со встроенной холодильной машиной,
работающей как в режиме нагрева (тепловой насос), так и в ре-
режиме охлаждения приточного наружного воздуха Ln н = 600 м-'/ч
nty= 600 мэ/ч при свободном давлении вентиляторов для пре-
преодоления аэродинамического сопротивления сети присоедини-
присоединительных воздухопроводов л/* - 206 Па,
Рис. а. 4, Внешний бид при точно-вытяжного агрегата *Си6ирь».
в режимам нагрева энной {тепловой массе) и летом - охлажд&нин приточного
f - устройства дин подлески агрегата к novon^L 2 - гзтрубо* присоединения
приточных воздуховодов к вмдухораспрвдэлитальным vcTpoucneam в помеще-
помещениях: 3 - гтатсуйок присоединения выгяжни* всэдуховодов1 J - приточный вен-
вентилятор; 5- фильтр очистки вытяжною воздуха
Агрегат «Сибирь» обычно размещается в подвесном положении
р холле, прихожей в квартире и соединяется воздуховода ми: по
тракту приточного наружного воздуха: присоединительный вшду-
ховод забора наружного воздуха, поступающего в правый тракт
агрегата; присоединительный воздуховод к патрубку 2 агроата
и к воздухораспределительным устройствам по жилым комнатам;
по тракту вытяжного воздуха к патрубку 3 агрегата присоедини-
присоединительные воздуховоды забора вытяжного за гаэо ванного а тепло га
воздуха из кухни, санузлов, ванной, прачечной; воздуховод выб-
выброса вытяжного воздуха в режиме теплового насоса и восприятии
тс илоты конденсации в режиме охлаждения приточного наружно-
наружного воздуха.
333

Встроенная микропроцессорная автоматика установки «Си-
обеспечивает круглосуточную безопасную работу1- Упрашге-
тге осуществляется с помощью вынесенного малогабаритного
пульта, монтируемого в удобном для пользователя месте на сте-
стене, а также с помошъю дистанционного пульта с И К-управлени-
К-управлением (инфракрасным управлением).
С их помошью возможно осуществлять следующие функции;
- включение режимоиг вентиляции, обогрева, охлаждении, ав-
автоматический {первые три режима включаются автоматически
в иав пси мости от температуры помещений);
- установку желаемой температуры;
- настройку таймер» на выключение установки через заданное
пользователем время;
- настройку таймера на включение установки я заданное
пользователем время.
Компактные габариты (в отгже ст западных образцов) позво-
позволяют монтировать установку в промежутке между подвесным по-
потолком и межэтажным перекрытием (высота установки 385 мм).
Низкий уровень шума позволяет использовать установку «Сибирь»
непосредственно в обслуживаемом помещении и она не требует
выделения для ее размещения технологических комнат и венти-
вентиляционных камер.
В расчетном климате Москвы при температуре tu - +28,5 *С
холодопроизводнтельность агрегата «Сибирь* составляет 4.1 кВт.
При \пм = О °С (лосле электрического предварительного пологрс-
ва) в режиме теплового насоса тепловая производительность дос-
достигает 5.8 кВт.
Рассмотрим на примере режимы работы агрегата «Сибирь*
в климате Москвы.
Пример Я.2„ Исходные условия: Для вентнлнцни и охлаждения "*;и-
лото сблокированного дома применяется нриточно-вытижной агре-
агрегат «Сибирь* производите]!ьностгю по воздуху 600 м3/ч. холодоиро-
нзролитсл1.^остъю 4Т! к Вт, тепловой иронзводиттльнсипыо я режиме
гелловопо насоса 5.8 кВт.
Требуется: Определить расчетные режимы работы агрегата «Си-
бпрь» в холил^ый « теплый период года в илиiwarc г. Москвы (/ =
= -26*С:/ил=+28.5*О.
Решение:
Холодны» период J&uu
I, В холодный период года {tv> = -26 *С) прмгочнып нару^нь!Й
лоаду\ а ал^к-фонагрсвателе повышает температуру до tlt = -5 'С.
Определим затраты электроэнергии на нагрев приточного наружно-
наружного воздуха 5 эл^юронагрсватеде;
Л„.т = 0^ *= к.» Рп.ч ', К - W/3600. кВт ч. (8.15)
339

Для агрегата «Сибирь» они составят:
Лм.т = 600 ¦ 1.3> ¦ 1 ¦ (-S +" 26>/3600 - 4,6 кВт - ч.
1. Uo второй ступени агрегата приточным наружный воздух нагре-
ь теплообменнике, который при работе холодильной машины,
истроенной ьагрегат -Сибирь*, мцпягтся конденсатором и выполняет
функцию тенлоного насоси три 5TMilc = 3,4 кУт ' ч/к Вт ¦ ч. Тепловая
производительность при этом но лцсг!О{ку бгД„, = 5,8 кВт. Определяем
затрачиваемую электроэнергию на работу теплового насоса:
JVYJEK = 5,8/3.4 = 1,7 кВт- i.
3. Вычисляем температуру при точного каружн^го воздуха после
агрегата * Сибирью
= -5 + 5Л ¦ 3600/F00 ¦ 1,26 I) = 22,6 *С
Оы'шслясм кояитестро тс плоти, ппстуггающей от агрегата »Сн-
на компенсацию транмиссионник теплогютерь:
C = in.l,P,.f,('(lH-^'ip
= 600 !,2 ¦ !¦ B2.6 -2О>/3,6 = 520 Вт ¦ ч.
5. По конструюннньтм особен ностнм л ур[>пн(й7сллозащиты ограж-
лаюших строителен их конструкт*^ пичниящ-тся приведенное терми-
термическое сопротивление R^ Знак исдичнны поверхности нарз'жмых ог-
ражденffti ^и R^ гы'ит^яюттряисмнсснинныете^юпотери ^,n0ITtl.
6. Требуемая мощность системы отопления вычисляется по вы-
выражению;
Теплый период года
7. В расчетном режиме теплого- периода года для Москвы tH =
~ + '2S,5 "С. flt = 54 кДж/кг. Иычисляем энтальпию охлажденного
в исплртггеле эгрегята «СиГжрь» приточного наружного воздуха:
/„.,, = /,, - 0ид 3600 /(in „ Рп-Рг) . кДж/кг. («. 1Я)
Для рассматриваемого примера л о формуле (8.18) и й лучим:
'„.и = S4 - 4,1 ¦ 3600Д600 1,2) = 33,5 кДж/кг.
S, По /-(/диаграмме находим, что получение энтальпии /П|| =
= 33.5 кДж/К]- сопровождается охлаждением н осушением щнлу>а до
гп и = 12,5 *С, (рпн = 92 %. Прокодя через вентилятор к приточные воз-
воздуховоды охлажденный приточный наружный ноэлух цагрсвлсзся на
I *С. Тогда через приточные устройства в помещение поступит воз-
воздух с температурой: с,, н, = /п н +1 =12,5 + I = 13,.S 'С.
9. По условиям теплового комфогкта п юне обитания людей тсм-
nepai>"pa тюздуял летом может кплебяться от 33 до 25 'С. Для устра-
устранения холодного дутья охлажденный лритоциьтй воадух должен по-
поступать в зону оГ>итэш1н с температурным перепадом не более 6 'С,
что отвечает температуре притока:
/н = /„ - 6 = 25 - 6 = 19 *С.
3-10

Для получения температуры притока tn = 19 "С нужно приме-
применить специальные приточные усгронсгва со смешением охлажден -
ного воздуха t,,ui= 13,5 *С с внутренним воздухом tlt = 25 'С
8.4. Альтернативные источники энергии
В качестве альтернативных источников энергии для тепло-
и электроснабжения здании применяются у станов юг, использую-
использующие энергию солниа, ветра, термальных вал, морских приливов,
биоттазз, твердых бытовых и промышленных отводов. Рассмотрим
лишь некоторые из них.
Энергия солнечного излучения в инженерных системах зданий ис-
используется в форме нагретой жидкости и полученной электроэнер-
электроэнергии. Для нагрева жидкоспг от солнечна лучей щигмснястсн солнеч-
солнечный коллектор, конструктиимя схема которого показа!fa на рис. ?.5,
11
Рис. 8-5. Конструктивная схема солнечного водонагревателя - коллектора
I - корпус иэ алюминиевых профилей; 2 - тегшолряемная тане Ль; Э - рана
с улрочненныыи стеклами; 4 - теплоизолш^я; 5 - нижняя защишаа стенка;
6 - патрубки для присоединения труйопройодоа циркуляции воды
Корпус / выполняется из анодированных алюминий пух про-
профилей и сверху за к рыпается рамой Зс упрочненным стеклом
и резиновым уплотнением по периметру. Под стеклом размеща-
размещается теплопрнемная панель 2t верхняя поверхность которой име-
имеет черное покрытие, что увеличивает восприятие солнечного из-
излучения. Для снижений теплопотерь снизу панели 2 на нижнюю
защитную стенку ^устанапливдется слой тепловой изоляции 4. Из
теплоприемной панели 2выступают трубные патрубки 6, присое-
присоединенные к трубопроводам циркуляции йоды.
Солнечная радиация проникает через остекление 3v поглоща-
поглощается черной поверхностью тепло прием ной панели 2 и через стен-
341

ку теплота передается воде, циркулирующей по внутренним ка-
каналам панели.
Количество теплоты, воспринимаемся солнечным водоподо-
грсвателем. вычисляется по выражению:
где Гш1( — поверхность тепловоспрннимающей панели солнечно-
солнечного коллектора, м*; а — суммарный удельный поток радиации на
поверхность, Вт/м ; р — отражающая величина тепловослрини-
мающей панели.
Удельный поток солнечной радиации qc зависит от псографи-
ческого места расположения объекта применения солнечного тел-
лопрнемника. Ориентация на страны света, угол наклона панели
и время суток окаяынают значительное влияние на вел ич и ну qc .
По опытным данным получено, что наиболее рационально рас-
полагать теплоприемннки под углом 46° к горизонту. При южной
ориентации тепло при ем ни коп наиболее высокий показатели дср
наблюдаются от 11 до 13 ч суток. При юго-восточной ориентации
наиболее высокие д^ наблюдаются в утренние 8— Ш ч и после по-
лудня 14—16 ч.
В табл. S.4 приведены данные суточных изменений удельного
теплового потока солнечной радиации при наклоне пол 46° к го -
ризонту поверхности теплопрнемника нз широте в 56° северного
полушария (Москва - Казань - Курган - Красноярск — Братск).
Таблице 8,4
Суммарная удельная солнечная радиация для 56" с.ш.
при наклоне к горизонту теплоприемчиха под углом 46s
южной ориентации
Дагта
ээчеро*.
Суй мерная
дневная
радиац*™.
31.01.-29M
2i.w.-6$oe
21.W.-71US
Z1.05.-7474
J1.O6.-7S0*
Время Су) nx, ч
в
7
9 [ 1D
11
13
и
15
1Б
1/
6«Л*ШНЗ удельл«а пот&кя q:ll, Вт; н'
-
-
-
S3
-
-
St33
-
204
374
450
431
495
1ЬЙ
476
604
654
6S7
664
425
676
184
616
31 &
ВОЗ
S7S
749
аэг
91S
ащ
М5
953
9*1
5Т5
7S9
697
Э1Э
906
425
ете
704
S16
61S
an
Т5В
476
604
654
SS7
564
-
374
450
4вТ
¦IBS
-
-
126
гза
277
гон
Из данных табл. 8.4 следует, что и в зимние солнечные дни
на&людается значительная интенсинноетъ солнечной радиации на
поверхность.
342

При вертикальном расположении оконного остекления удель-
удельный тепловой поток при.мерно на 25 % будет меньше да!ты*
табл. 8.4.
Поступление те плоты солнечной рал нации через окна Будет
способствовать снижению тепловой нагрузки на систему отопле-
отопления. Поэтому энергетически рационально подать Ft помещение
приточный воздух с температурой ниже ({1 = 20 (С, что позволит
избежать перегрева помещении и сократить расходы теплоты на
нагрев приточного наружного воздуха.
Для нагрева воды для горячего ролоснабження здания систему
нагрева водопроводной волы от солнечной радиации в климате
Москвы можно испольювать с апреля по октябрь.
Покажем эффект!юность солнечных коллекторов на следую-
следующем примере.
Пример 8.3, Исходные условия: В подмосковном коттедже устрое-
устроена система горячего полос набжелия от теплоты солнечной рая, на и ли.
Применяемые солнечные коллектора имеют поверхность 1 м1 и тсо-
эффиштекг отражения [Jw = 0,68.
Требуется: Определить количество нагретой до ttn - 50 *С воды
втре* коллекторах, установленных на кроши коттеджа с южной орк-
orrannert под углом 46* к горизпкту.
Решение: По формуле (S. 19> вычисляем количество теплогы сол-
нечной рдлиаини влневное время, поступающей на три коллектора.
5. В апреле количеетпо посту лающей б дне иные часы теплоты сол-
печной ралиянии: 2 О Т ,с р л¦ = 3 >7 ] S5 ¦ 0,68 = !4 657.4 Вт - ч/сУТ-
Температура водопрооолной поды п апреле /wpo1 = !2 'С, опреде-
определяем количество нагретой зз сутки вллгл для систем и Г ВС:
- 14 657.4 ¦ 3,6/4,2 ¦ <50 - 12) = 261.7 кг/сут-
2. В няе количество теплоты солнечной радиации в днелные часы:
EQt«p.v = 3 ' 7474 ' °-й8 " 15 Э47 Вт - ч/сут.
а при температуре водопроводной воды в 16 "С, количество нагретой
воды составит:
= [5 247 3,6/4,2 Ed - 16) = 297 кг/сут.
3* Соответствен на я июне:
Ю «.рлч = 3 ' 7507.5 ОМ = 15 315 Вт ¦ ч/суг,
з при температуре подои роводнон поды IS "С, кол и честно нагретой
воды составит;
343
Wvi ,Л р у, ¦ 3,6/rw (;wm -'„„„) =
I53J5- 3,6/4,2 E0- [Я) = 313 кг/сут.

Па рис 3.6 показан пример устройств горячего водоснабжения
с применением отечественного оборудования НПП «Конкурент*
(ЦАГИ, Моек, обд,). На скате крыши коттеджа установлено три
солнечных тештонриемннка / с ионышсиным коэффициентом
отражения р^ — 0,75. В комплект установки нходит бак 2вмести-
2вместимостью 200 кг. Показано три цодоразборника горячий волы: луш Л
кухня 4, цашшя -5. Фирма-изготовитель называет эту систему
* Коллектор Радуга* л дает гарантию на 20 лет качеств иной ра-
работы при положительных температурах наружного воздуха.
Чг~г-
FSic. 8,fiL Пример применения устнновкк* горячего
анергии на безе отечественного оборудовании
J - солнечный вопюнагревагель-голлситор: % - сборршй 6м
3 - душевая: 4 - кухня: 5 - ванная
веды;
Дли использования солнечны* водонагревателей круглый гол
в климате России необходимо через трубки коллекторов от рабо-
работы насоса циркулировать антифриз. Между кольцом насосной
циркуляции антифриза и нагреваемой водой дополнительно мон-
монтируется пластинчатый теплообменник «акткфрнз — вода*.
344

Отечественная промышленность произвол vtt мобильные душе-
душевые с нагревом ноды в солнечных коллекторах. На рис. 8.7 пока-
показана такая мобильная душевая установка.
Рис, S,7. Отечественная мобильная дуинл^ая кабина с горячие водоснабжением
от солиеччмч коллектора
t - душевая кабина; 2 - бак горячей вццы: 3 - солнечный иодлепор; 4 - трубо-
трубопровод водопровода
На душевой кабине / смонтирован сборный Г>ак 2лля горячей
воды, постулающей после соляс^ного коллектора 3, Такие мобиль-
мобильные дуи1авыс нашли применение на строительных площадках,
в летних туристически к лагерях л в индивидуальных коттелжэх.
Трубопроводом ^коллектор Jcoeannc!ic водопроводом. Под дав-
давлением в водопроводе холодная вода с /wm3 = 16- IS 'С поступает
в змеев иконы ft ¦теплообменник в солнечном коллекторе 3, где на-
нагревается до т^, гA = 50 *С, Нагретая ялдя собирается п баке 2
Вторым направлением использования энергии солнца является
соэщанга электрических генераторов, вырабатывающих электричес-
электрический ток при поглощении лучистой ради я ни и. Самым важным эле-
элементом солнечной электрической технологии является солнечный
элемент. Он состоит из очень тонкого слоя полупроводникового
вешества, в качестве которого обычно исполыуетсл силикон. Тон-
345

кая пленка заливается с двух сторон раствором с применением
других элементов. Их в эялипочноч см:еси подбирают таким об -
разом, чтобы одна сторона поверхности солнечного элемента име-
имела отрицательный заряд - излишек электронов, а вторая - поло-
жнтельный заряд — недостаток электронов.
При облучении злемс(гта солнечным потоком энергия радиа-
радиации абсорбируется (поглощается) заряженным материалом и воз-
возникают лополн1гт?льный заряженные частицы, движущиеся от
одной стороны элемента к другоЯ, Возникающая при этом раз-
разность потенциалов - напряжение — и создаст поток электронов -
Сол печные электрические модули создаются кз включенных
либо последовательно, либо параллельно солнечных элементов.
Каждый модуль имеет сзали маленькую эле ктр и чес кую присоеди-
присоединительную коробку. Наибольшее распространение получили мо-
модули, имеющие до 50 элементов, заключенных в каркасную раму,
в которой по фасаду расположено тем мое сгекло.
Собранные в электрическую панель модули устанавливают на
крыше в качестве затеняющего окно укрытия стеклянной крыши
или отдельного элемента - агрегата.
Широко изьесгио применение солнечных панелей на косми-
космически* аппаратах и станциях. По фотографиям космических стан-
станций видно, что солнечные батареи расположены а форме креста
с ориентацией на все стороны света. Это позволяет осуществлять
энергоснабжение космической стан ни и при различном располо-
расположении се rto отношению к потоку солнечных лучей.
6 бытовых целях применение электрических солнечных моду-
модулей сдерживается их высокой пер во начальной стоимостью. Даль-
Дальнейшее совиртенстяовпние технологии и постоянное поиышеннс
стоимости TQiuiirna будут способстдовать применению наиболее
экологически чистого способа получения электроэнергии от по-
потока солнечной раднзиии.
Использование энергии ветра для выработки электроэнергии
также находит рее большее применение. Особенно это относится
к Скандинавским странам —Данин, Норвегии, где имеют место
постоят!ые ветры по побережью этик стран.
В Дании широкое применение получили ветроагрегата выра-
вырабатываемой электрической мощностью 250 кВт. Правительство
Данин выдаст крсд1гты и снижает налоги предпринимателям, ко-
которые применяют ветроэлектрические генераторы. На рис. 8.8
показа и ьт петроэлсктрические агрегаты, устаноллсшгыс в при-
прибрежной зоне Дании. Здесь разработана и принята дол гон ремен-
иая программа применения нетроагрепатоэ- По этой программе
346

к 2030 г. страна намерена обеспеч1пъ 50 % всей потребляемой Дат-
Датчанами энергии с использованием встроагрегатов.
Ftfc, 6.8. Примео применения eerpoaqperaYoe
в прибрехной полосе Дании, где наСлщдзюпся
веГры со скоростью не менее S м/с
Конструктивно ветроздектроагрегаты состоят из вертикальной
, на которой монтируется генератор тока, на валу которого
располагается нетраколесо с тремя лопастями. Поворотное устрой-
устройство обеспечивает самоустановку встроколеса на мабегаюший по-
поток поз дула. При скоростях Петра от 5 до 2A м/с ветроколесо вра-
вращается под напором ветрового потока и вращает при этом элею1-
рогенератор, расположинньш а гондоле. По соединительным
проводам электроток передается на аккумуляторы, где и накапли^
вается а ночные часы, когда нет его потребления. В часы безветрия
аккумуляторы также продолжают снабжать энергией потребителей.
В России встроэлеюроагрегаты могут применяться в районах,
где наблюдаются устойчивые ветры. К тают относятся большин-
большинство районов Крайнего Севера, Дальнего Востока, Камчатки, Са-
Сахалина, а такжь некоторые районы центральной России - По-
Поволжье. Калмыкия и др.
Определенных успехов d освоении ветровых электростанций
достигли энергетики ОАО ¦эКалмыкэнерпо» и ОАО «Чувашэнерго».
По заказу Минтопэнерго России в Калмыкии в 2000 г. Ежла
смонтирована, прошла наладку и технические испытания, пока-
показавшие хорошие результаты, ветровая электростанция (ВЭС #Ра-
347

дуга-1000») номинальной мощностью 1000 кВт. Она выполнена
московским Тушинским машиностроительным заводом по разра-
разработке МКБ «Радуга* полностью на отечественной оборудовании,
с применением оригинальных решений, с дистанционным авто-
автоматическим управлением и включена в энергосистему *Калмык-
энерго*.
Предполагается с учетом накопленного опыта организовать
серийное производство таких установок.
Чувашские энергетики в Марийс ко-Посадском районе на Го-
Государевой Горе построили и задействовали две БЭС номинальной
производительностью 110 кВт каждая. В районе этой горы прак-
практически круглый год дуют ветры со скоростью не ниже 5 м/с. При
скорости ветра 13 м/с ВЭС достигает номинальной мощности.
Рядом с ВЭС располагается здание, в котором размещена компь-
компьютерная станция уп рамени я с метеонаблкдательным устройством
на крыше. При скорости ветра свыше 22 м/с компьютер останав-
останавливает ВЭС во избежание поломки.
Строительство одной ВЭС окупается за 8 лет, а при сооруже-
сооружении двух агрегатов ВЭС окупаемость инвестиций снижается до
6 лет. Поэтому экономически и технологически целесообразно
в климатических зонах с устойчивым ветровым потенциалом стро-
строить сразу десятки ВЭС. О такой тс ещс цц и и с л ид стел ьствует фо-
фотография на рис. $.8.
В последнее время проработаны технические решения по со-
сооружению так называемых гибридных солнечно-оетровых энер-
энергоустановок, о&ъединнюших солнечные и ветровые электростан-
электростанции п одном комплексе, что снижает погодную зависимость энер-
энергоснабжения потребителей (в деревне ШалочЬ Череповецкого р-на
Вологодской обл. установлено 14 фотоэлектрических панелей,
сблокированных с тремя ВЭУ-160, показавших хорошие резуль-
результаты п совместной эксплуатации с компактным и энергоэффек-
энергоэффективным домовым оборудованием).
Громадный район Центральной России богат поденными запа-
запасами горячей, «термальной* воды (с температурой 50—70 *C)f зале-
залегающей и^ глубине 1200-1500 м. Большие запасы ее имеются так-
также в предгорьях Кавказа, на Камчатке, Чукотке, Сахалине и дру-
других местах. Многие термальные источники с древнейших времен
использовались на цели горячего лечебного водоснабжения, а теп-
теплицах и на отопление зданий.
Недостатком инженерных систем с использованием горячих
термальных вод является быстрое накопление в трубопроводах
и оборудовании осадков солей и шламов, содержащихся в этих во-
водах. Поэтому для систем термального теплоснабжения обязателъ-
348

но применение очистных установок it разборных пластинчатых
теплообмен никои для нагрева химически очищенной вторичной
поды систем отоплении- Осаждающиеся из термальной воды в
пластинчатом теплообменнике соли легко удаляются щетками ттри
разборке и очистке пластин, как ут показано на рис. S.9.
Рис, fl.9. Сборка очищенных пластин а разборном пластинчатом 1ЮД0-водяном
теплообменнике, применяемом дпв нэгреаа воды и системе скопления
теплотой термэльнык вод
Контрольные вопросы
1, Ка к низы вается Фсдс рал ьнм i\ закот J Росси йской Федерации
по вoгlpoca^f энергосбережения и когда он был принят?
2, Что является объектом государствен но го регулироаяиия
в области знсргосбсрежсния?
3, Какие первоочередные задач и i [собходи\1о решать в облас-
области энергосбережения?
тельством Москвы и области энергосбережения?
5. Какназываются норм пти в и о- рас пор ял и те л ьн ые документы
по энергосбережению, принятые руководством Вашего ре шона?
6\ Назо»итеклассы-катсгор|]иэнергетичсско1гЭ(}!фектисности
здания.
7. Как отмечается высокая и низкая энсргоэф<ра1сгитгость знания?
К. Какиепозможности зкономииле1{сжныхсредсти прещостэ&-
ляются 1!асеглению и бюджетным организациям при использова-
использовании электрической энергии?
9, Какиеосновньге методы ечнженнярасходопте плоты в си с-
темзх отопления Вы знаете?
349

10. Какие составляющие расходов тепловой энергии формиру-
формируют тепловой баланс жилых и общественных зданий?
11. Какая доля в затратах теплоты приходится на отопление
я вентиляцию жилых зданий?
12. Что такое утилизация теплоты в жилых и общественных
зданиях и как достигается экономия тепловой энергии?
13. Какие основные методы экономии тепловой энергии при
отоплении здании Вы знаете?
14. Как быстро окупились инвестиции в установку утилизации
теплоты я административном здании № 26 по Б, Дмитровке
в Москве?
15- Как влияет автоматизация работы отопительного оборудо-
оборудования на расходы тепловой энергии?
16. Как отражается уровень эксплуатации оборудования на рас-
расходы эле ктр и ческой и тепловой энергии при отоплении зданий?
Пр пред иге примеры,
17. Назовите возможные области применения холодильных
машин.
18. Что такое тепловой насос и как он используется при ото-
отоплении зданий?
!9. Назовите основные элементы па роком пресспон ной холо-
холодильной манаты.
20. Как вычисляется энергетический показатель теплового на-
насоса и от каких параметров он зависит?
21. С какой иелью совмещают в единый спортивный комплекс
строительство катка и бассейна?
22. Каково назначение воздушных кондиционеров в жилых,
общественных и промышленных зданигпч?
23. Назовите основные конструктивные элементы воздушна
кондиционеров.
24. Какоио назначение i фиточ и о -дьттяжных агрегатов в граж-
гражданском строительстве?
25. Как изображаются процессы нагрева, ох;гаждения и осуше-
осушения воздуха л /-tf-диа грамме?
Ж Что мы называем альтернативными источниками энергии,
перечислите их?
27. Как используется лучистая энергия солнца для нужд насе-
населения? Приведите примеры.
28. Приведите примеры использования ветровой и солнечной
энергии.
29. Приведите примеры использования теплоты подземных вод
и особенности геотермального теплоснабжения.
30. Какова особенность гибридных энергоустановок?
350

Глава 9. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
И МОНТАЖА ЦЕНТРАЛЬНЫХ
СИСТЕМ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ
9.1. Нормы и правила проектирования
Основным нормативным документом для проектировать цен-
центральных водяных систем отопления является СНнП [46].
Отмстим некоторые положения этих строительных норм и пра-
правил:
- системы отопления проектируются на параметры Б наруж-
наружного воздуха в холодный пернол года.
- допустимые температуры, относительная влажность и ско-
скорости движения воздуха R обслуживаемой зоне жилых, обществен-
общественных и административно-бытовых помещений: температура fp от
18 *С до 22 *С; при пребывании людсП в уличной олежде п обще-
общественных местах (торговые залы, кинотеатры, крытые стадионы
н др.)по;,* 16-14 X;
- относительная влажность ф — не более 65 %; скорость дии-
женип воздуха — не более 0.2 м/с;
- в качестве теплоносителя следует пр!шенять. как правило, воду;
- системы покпартирного отопления в зданиях слелуст проек-
проектировать двухтрубными с горизонтальной разводкой труб и уста-
установкой счетчиков расхода теплоты и воды и приборов регул и ро-
вания для кэждон квартиры;
- трубопроводы систем отопления следует проектировать из
стальных, медньгх, латунных, металлопластнковых труб при ско-
скорости движения воды о трубах не более 1,5 м/с;
- трубопроводы в местах пересечения перекрытий, внутренних
стен и перегородок следует прокладывать в гильзах из негорючих
материалов; края гильз должны быть на одном уровне с поверх-
поверхностями стсн, перегородок и потолков, но на 33 мм выше по-
поверхности чистого пола;
- отопительные приборы следует размещать, как правило, под
световыми проемами в местах, доступных для осмотра, ремонта
и очистки;
351

- соединение отопительных приборов «на сцепке* допускает-
си предусматривать н пределах олкого помещения- Отопительные
Приборы гардеробных, у&орнш, умывальных, клалоныхлопуска-
клалоныхлопускается присоединять «на сцепке» к: приборам соседних помещении;
- отопительные приборы на лестничных клетках следует, как
правило, размешать к;» первом этаже и присоединять их к отдель-
отдельным ветвям или стоякам систем отопления:
- запорную арматуру следует предусматривать;
а) для отключения и спуска воды от отдельны* колец, ветвей
и стояков систем отопления;
б) для отключения части или всех отопительных приборов
в помещениях, в которых отопление используется периодически
или частично.
9-2. Последовательность разработки проекта
Первым этапом разработки проекта системы отопления янля-
стся обобщение данных об архитектурно-строительных особен-
особенностях отапливаемого здания. По архитектур но -строите л ьным
чертежам здания проводятся замеры и составляются таблицы,
включающие размеры всех наружных ограждений для каждого
отапливаемого помещения, для вычисления их плошали.
Площадь F^ наружных ограждений определяется следующим
образом:
- высоту стен первого этажа при устройстве пола на грунте
принимают между уровнями пол on первого и второго этажа;
- при конструкции пола на лагах или наличии не отапливае-
отапливаемого подвала - от нижнего уровня пола первого этажа до уровня
пола второго этажа ti: (рис, 9.!);
- высоту стен промежуточных этажей fi2 - между уровнем по-
полов расчетного и лежащего выше этажа;
- высоту стен верхнего этажа - от уровня пола этажа до верх-
верхнего утепляющего слоя чердачного перекрытия /г,;
- длину наружных стен углового помещения /и /, опредсляют
от линии пересечения наружных стен до осей внутренних пере-
перегородок или стен;
- в неугловых помещениях длину наружных стек ^определя-
^определяют между осями внутренних стен;
- длину внутренних стен определяют от внутренней поверх-
поверхности наружяых стен до осей внутренних стен А, или между ося-
осями внутренних стен /4;
- длину и ширшгу потолков и полов нал подвалами и подпо-
подпольями определяют между осями внутренних стен {лм от внутрен-
внутренней поверхности наружных стен до осей внутренних стен /j и !у
352

- ширину w высоту окон, фонарей н двереtf t6 и /т определяют
по наименьшему размеру в свету.
i
Рис. 9.1. Схема обмеров ограждающих конструкций в
помещении
Для пода, расположенного на грунте или для заглубленных
в землю стен, замеры площади производятся по зонам, как это по-
показано на схеме рис 9.2.
Зона I определяется по полосе по периметру адания шириной
2 м от внутренней поверхности наружных стен. От границ зоны /
строится новая 2-метровая полоса-зона 2, далее — аналогично зона
3. Вся оставшаяся ннутренняя площадь здания, не вошедшая
в зоны 1-3, составляет зону 4.
Рис. 3.2. Схема разб*«вии гола по fpy^Ty я заглубленных стен нэ зоны обмера
Значения термических сопротивлений каждой зоны на фунте
по [47] принимаются следую!пис:
R - 2,4 м: ¦ °С/Вт,
Д=4,3мг-*С/Вт,
R= 8,6м^
1-я зона
2-Я зона
3-я зона
4-я зона
По аналогичной методике на зоны разбиваются заглубленные
в грунт стены.
353

Второй этал. Зная размеры каадого наружного ограждения,
вычисляется поверхность Fn и по принятым конструктивным ре-
решениям и примененным в каждой конструкции ограждения ма-
материалам определяют термическое сопротивление Я1Г Расчетные
трансмиссионные тепло потерн через каждое наружное огражде-
ограждение помещения вычисляют по формуле:
где /([Х - расчетная температура наружного ноэдуха в холодный пе-
период года по параметрам Б D6), "С: /41 - температура воздуха в по-
помещениях жилых и административных зданий, принимается
20 *С [521; для детских садов - 22 °С
Третий этал. Вычисляется поступление в обслуживаемое поме-
помещение неорганизованного (инфильтрация) или от работы приточ-
приточных агрегатов приточного наружного воздуха Lnfi.
При неорганизованной инфильтраиин наружного воздуха ?р н
его нагрев осуществляется от теплоты отопительных приборов.
Вычисляем требуемое количество теплоты на нагрев санитарной
нормы приточного наружного воздуха:
0«-OW»,*t',-UA6.Br (9.2)
При применении организованной приточно-вытяжной венти-
вентиляции находят температуру приточного наружного воздуха после
теилоотдзющего теплообменника установки утилизации:
где 0 — показатель теплотехнической эффективности, применя-
применяемой и проекте здания установки утилизации (лля наиболее рас-
распространенной и надежной в климате России установки утилиза-
утилизации с насоснйй циркуляцией промежуточного теплоносителя -
антифриза, показатель 0, = 0,38); L: - температура удаляемого из
помещения аытюктгого воздуха, "С!
Тепловой поток на нагрев приточного наружного воздуха пос-
после установки утилизации:
Четвертый этап. Вычисляется количество бытовых тепловыде-
тепловыделений в отапливаемые л смешения, В жилых зданиях удельные
тепловыделения принимаются не менее qrb = 10 Вт/м2 отаплива-
отапливаемой плошали. По результатам обмеров оташнгеаемых помещении
(первый этаж) вычисляется площадь FDOU отйнгаваеиога помеще-
помещения. Тепловой поток от бытовьи тепловыделений вычисляется по
формуле:
354

Пятый этап. Вычисляется требуемая тепловая мощность ото-
отопительного прибора в каждом помещении здания:
при неорганизованной инфильтращтн:
при применении установил утилизации в приточ но-вытяжных
агрегатах:
^.вт={г?.п„.1Р+(Эг.п.„.у-<гт.6,вт. (9.7)
Шестой этап. Выбирается тнд отопительного прибора, рацио-
рационального для применения в проектируемом здатш. Выбирается
рациональный тип одно- jut и двухтрубной схемы циркуляции
воды d системе отопления,
В соответствии с выбранной схемой системы отопления наме-
намечается расположение подающих и обратных трубопроводов сис-
системы отопления.
В зависимости от выбранной схемы системы отопления вычис-
вычисляется расход горячей воды в отопительных приборах на стояке
по формуле:
<W= Щ.т ¦ 3.6/M'wr - W1. ¦""/'¦¦ (?¦*>
где ZQrfyr.— сумма требуемой мощности отопительных приборов
на стояке, Вт; ;hTl и /^ -температура горячей иолы на входе и вы-
выходе из подающего и обратного стояков. 'С.
В однотрубных системах отопления через отопительный при-
прибор проходит расход горячей воды Gwtl, вычисляемый по фор-
формуле (9.8).
В двухтрубных системах отопления расход горячей ноды через
отопительный прибор вычисляете* по формуле:
JWnp = ^.я ¦ 3,6/к„ (Vr - 'wj)I- кг/ч- <9.9)
Выбирается тpeбyc^^aя поверхность отопительного прибора.
Седьмой этап, В зависимости от архитектурно-планировочно-
архитектурно-планировочного решения здания выбирается рациональная система отопления.
При наличии технического этажа (черлака) может использовать-
использоваться как верхняя, так л нижняя схемы прокладки магистральных
распределительных трубопроводов.
В многоэтажных зданиях с применением н качестве отопитель-
отопительных приборов конвекторов с воздушным клапаном, регулируто-
щим их тепловую производительность, рационально применение
однотрубных проточных стояков. При наличии у отопительных
приборов термостатических регулирующих клапанов рационалъ-
но применение двухтрубных стояков.
355

Выбор попутной или тупиковой схемы движения йоды в кон-
контуре циркуляции по магистральным трубопроводам связан с гид-
гидравлической устойчивостью системы отопления и выравнивани-
выравниванием гидравлического сопротивления н кольцах циркуляции.
Тупиковая схема применяется а системе отопления с однотруб-
однотрубными стояками, имеющими большое гидравлическое сопротивле-
сопротивление Тупиковые всп?н циркуляции должны выполниться коротки-
короткими и включать не более четырех стояков на сторону. При распо-
расположении магистрального стояка посередине систему в правую
и ясную сторону от него может быть по четыре верти кал ьных
стояка. Тогда в системе отопления будет восемь стояков. При
большем числе стояков, а также н двухтрубных схемах рациональ-
рационально применять схему с попутным движением воды. Возможно со-
сооружение в одном здании нескольких систем отопления со свои-
своими ветвями насосной циркуляции воды.
На рис. 9.3 показаны возможные варианты обозначения на пла-
планах здания магистральных трубопроводов, номеров стояков (на-
(например, СтЛ), отопнтельных приборов и подводок к ним. Стояки
на планах зданий прежде всего располагают в наружных углах зда-
зданий, далее размещают остальные стояки с преимущественным
двухсторонним присоединением к стояку отопительных приборов.
Такое прнсоединетге увс;птчивэет гидравлическое сопротивление
стояков, сокращает их число и повышает гидравлическую устой-
устойчивость системы отопления.
Отдельно размешают стояк к отопите л ьному прибору на лест-
лестничной клетке (Л К). На плане здании стояки системы отопления
Наносят в виде жирной точки (в двухтрубных схемах на планах
изображают только один стояк), соединяют их с отопительными
приборами одной линией подводки. Нумерация стояков на плане
начинается с левого угла здания (Ст. I) и провшится далее по ча-
часовой стрелке. Номера стояков помечаются на планах по ил оси
снаружи обозначения строительных ограждений здания.
При системе с верхней разводкой на плане помечают располо-
расположение главного стояка (Г,ст.)- У отопительных приборов, собирае-
собираемых из секций (^пример, радиаторы), напротив их расположения
на плане снаружи обозначения строительных ограждений указыва-
указывается цифрой число секций. При использовании конвекторов циф-
цифрой указывается длина оребрчмпюп части отопительного прибора.
При верхней разводке горизонтальные магистральные распре-
распределительные трубопроводы на техническом этаже прокладываются
на высоте 200-300 мм от верха покрытия.
До наружной стены расстояние должно быть не менее
1000-1500 мм. В верхних точках раздающих магистральных тру-
трубопроводов устанавливают горизонтальные воздухосборники.
356

(.т.
Г, ст.
Рис. 9,3. Варианты размещения стояков, подводок и отопительных приборов на
поэтданьы планам здания.
Ст. 1 - угловой двухтрубный стояк в системе с верхней или нижней рззвйд<ой
и двухсторонним присоединением еекцмон на го прибора (на плане указана ч исл о
секций); Ст,2 - однотрубный стояк в системе с верхней рэзводюй и одностооси-
ним присоединением стального панельного радиатора. РСВ1 [на ппане укааан
номер прибора по каталогу); Ст,3 - однотрубный стояк а системе с нижней раз-
еод>:ой с и.онаектос-ои, присоединенным к подъемной и опускной частом
(на плане указана длина сребренной части конвенаора); Ст.4 -етояк
клетки с секционным прибором (на плана указано число
Ст.1
Ст.?
Ст.З
C/n.Jf
Pltc. 9 А. Система с верхней разводкой с размещением распределительных магис-
магистральных трубопроволоа к вершкалиным стоякам на теуми^аском этаже
При нижней разводке магистральные трубопроводы в подвале
монтируются л од потолком на расстоянии 500—600 мм от потол-
KZ перекрытия. Это позволяет разместить арматуру стояков и ре-
регулирующих вентилей. При изображении на плане подвала маги-
магистральные трубопроводы нижне- разводки наносятся рядом (по-
(подающий - ближе к наружной стене). Указываются пел ими ны
уклонов магистральных трубопроводов к тепловому пункту,
В местах отключения отдельных ветвей указывается запорная ар-
арматура. Все магистрали обозначаются сплошной линией с указа-
указанием в се разрывах irc назначении: Т1 - подающая; Т2 - обрат-
обратная и т.д. (рис. 9.5).
После поэтажной установки отопительных приборов, обозна-
обозначения ответвлений и мест прохождения стояков и магистральных
трубшроводоп разрабатыпается схема системы ото плен ия. Схему
357

Cm-3
С/п.З
Оя.4
Ст. (8
Cm.1/
Рис. 9-5- Система с нижней раэаодгой с размещением рр
и спорных магистральных труба проводов е подвале эдамия
системы отопления изображают во фронтальной аксонометричес-
аксонометрической проекции в масштабе М 1:10П с сохраненнем полученных на
планах здания размеров трубопроводов я отоггитсльных приборов,
как это показано па рис. 9.6.
На схеме рис. 9-6 показаны различные варианты присоедине-
присоединения отопительных приборов в однотрубной схеме отопления: про-
проточная схема Ст. 1 - при применении конвекторов с воздушным
регулированием их тепловой проииводительности; схема Ст, 2 -
при частичном затекании горячей вольт из стояка, что достигает-
достигается регулированием трехпрохолным краном (узел A) jlih вентилем
(узел Б) при наличии замыкающего трубопровода между входом
и выходом из отопительного прибора; схема Сг. 3 — для двух ото-
питальных приборов ъ лестничной клетке, по которым горячая
вода проходит последовательно; Ст. 12 - двухтрубной схемы
с приме ионием секционных отопительных приборов.
Отопительные приборы на схеме изображаются ь форме пря-
прямоугольников, размерь! которых н масштабе должны отвечать лли-
не и высоте принятого в проекте отопительного прибора. В пря-
прямоугольнике цифрой обозначается конструктивная особенность
отопительного прибора (число секций для радиатора, длина ореб-
ренной части коннектора). Нал отопительным прибором цифрой
обозначается его расчетная тепловая производительность и Вт. Под
номером стояка проводится черта, под которой лается цифровое
обозначение расчетной тепловой нагрузки на стояк в Вт, а вторая
нижняя цифра - расход горячен воды в кг/ч.
358

Рис. 9.й. Оформление аксонометрической екемы системы отопления с нижней рэз-
водкой и различными способами присоединения отопительных приборов
Ст,1 - однотрубный стояк с конвекторами с воздушным регулирований к* тепло-
тепловой производительности: Ст. 2 - однотрубный стояк с низкими коннекторами
И различным присоединением к отопительным приборам: узел д _ проточна-регу-
проточна-регулируемый способ присоединеннр при регулировании трохпроходным краном по-
поступлений, в отопительный прибор части горячей еодн. проходящей no troniiy; узел
Б - с замыкающим участвдм при регулировании ьетилен поступленм в отопи-
тель*щй прибор части герячай воды, проходящей по стояку; узел В - присоедине-
присоединение стояков к. подающему П и обратному TZ магистральным трубопроводам при
наличии запорных кранов для отключения стояков и кранов ча ответвлении для
аварийного слива воды из стояка: Ст.З - croflif лестничной глотки с секционными
огопительнмми приборами, установпенмнми в два яруса; От. 12 - стопки в даух-
трубной системе с секционными Отопительными приборами
Построение аксонометрической схемы системы отопления на-
начинаемся с расположения в здании распределительного РК и сбор-
сборного СК коллекторов, соединенных трубопроводами с источни-
источником теплоснабжения, которыми при закрытой схеме присоедине-
присоединения будут В0Д0-ВДШН1ЫС теплообменники в ИТП, а при открытой
схеме — подаюший и обратный трубопроводы централизованной
системы теплоснабжения. При наличии отводов от машетральных
трубопроводов они показываются на схеме в форме разрыва.
Присоединяемая к этим разрывам часть системы отопления мо-
может быть перенесена на другой чертеж с указанием в «примеча-
«примечаниях» мест переноса.
35Э

Подробно л pa пиля выполнения рабочей документации изложе-
изложены r ГОСТ 21.602-2003 [531.
Восьмой этап — проведение гидравлического расчета системы
отопления.
Packet проволится с использованием данных о расходах горя-
горячей воды и принятых диаметрах трубопроводов, указанных на
аксонометрической схеме (см. рис. 9.6).
Гидраалический расчет начинается с наиболее протяженного
и тсплонапряженного кольца, которое называют «основное цнр-
куляшюкное кольцо* (ОЦК).
При попутном движении воды в системе отопления с верти-
вертикальными стояками ОЦК рекомендуется выбирать через один из
средних стояков рассчитываемого участка. При тупиковом движе-
движении воды в системе отопления с вертикальными стояками ОЦК
выбирается для наиболее удаленного участка.
В двухтрубных системах отопления ОЦК рекомендуется выби-
выбирать через нижний отопительный прибор.
Примечание. Методика гидравлического расчета системы отопления
подробно рассмотрена е главе 4, Существует много простых компьютерных
программ для гидравлического расчета систем отопления, которыми рацио-
рационально пользоваться.
Девятый этап — расчет и подбор циркуляционного насоса.
Вычисляют требуемый напор циркуляционного насоса И^л м и его
подачу QwMyq. Подданным параметрам выбирают тип и число
насосов, при работе которых достигается наиболее высокий КПД,
Десятый этап — разработка схемы, расчет и подбор оборудования
ИТП-ЦТП, элементов управления и автоматики теплового пункта.
Составление еле ии фи капни материалов, приборов и оборудования.
9.3. Использование компьютерных программ
при проектировании систем отопления
Начиная с шестого этапа (см. 9-2)^ проектирование систем ото-
л лени я рационально проводить с использованием пакетов специ-
специальных прикладных компьютерных программ.
В настоящее время разработано и реализуется множество про-
программных средств расчета и проектирования инженерных соору-
сооружений, начиная от простейших и до сложных планшетных гра-
графических и издательских м ангин. В системе Госстроя России раз-
разработкой, размножением и распростране1гисм действующих
нормативных, методических и програмутных средств и докумен-
документов занимается ряд государственных предприятий, научно-иссле-
научно-исследовательских и проектных институтов и организаций. Наиболее
Известным» из них являются:
360

Федеральное государственное унитарное предприятие — «Центр
проектной продукции в строительстве* {ФГУП ЦПП), которое ре-
реализует следующую докуметацию: строительные нормы я прави-
правила (СИ и Л), межгосударственные стандарты (ГОСТ), государ-
государственные стандарты Российской Федерации (ГОСТ Р), руководя-
руководящие документы системы (РДС). нормативные и методнческие
документы по вопросам ценообразования и сметного нормирова-
нормирования, учебная и справочная .литература и др.
Государственное предприятие «Центр программных средств мас-
массового применения в строительстве + (ГП ЦПС), предлагает Феде-
Федеральный фонд программных средств: генеральные планы; архи-
архитектура и дизайн; конструкции зданий и сооружений; сооружения
транспорт; трубопроводы; строительные элементы; основания и
фундаме^ггы; конструкции каменные; конструкции железобетон-
железобетонные; металлические конструкции; водоснабжение л канализаштя;
теплоснабжение, отопление и вентиляция; электротехнические
системы; защита от вредных воздействий и др.
Рассмотрим последовательность проектирования систем ото-
отопления с использованием программы «Отопление ЗД, Версия
2000/2002* отечественной фирмы «Инжсервис*. Работа с про-
программой на компьютере разбивается на несколько последова-
последовательных этапов-стадий и шагов-команл с использованием со-
соответствующих графических, расчетных и корректирующих
меню и подменю.
Работа с графическими меню и подменю:
1. Вызывается меню «Создание отдельных архитектурных пла-
планов». В открывшемся диалоговом окне на дисплее задаются вели-
величины требуемой тепловой мощности и температуры воздуха для
каждого помещения проектируемого здания. По команде «Вста-
«Вставить* на схему чертежа помещения заносится номер помещения,
требуемая тепловая мощность приборов отопления и температу-
температуры (последовательно для нсех помещений).
2. Размещение по помещениям, выбранных проектантом кон-
струкции* отопительных приборов. В программу на дисплее вно-
вносятся данные о теплотехнических и гидравлических параметрах
применяемых в проекте отопительных приборов, для чего вызы-
вызывается главное меню «Радиаторы<> и производится ручная расста-
расстановка отопительных приборов, которые изображены на дисплее
по ранее выполненным построениям.
3. Вызывается меню « Стояки* и корректируется место проклад-
кк стояков, их положение на архитектурных планах здания. Пос-
После этого производится конструирование подающих и обратных
коллекторов системы отопления.
361

4. 13 меню «Штуцеры для отопительных приборе б1* заложено
четыре варианта подключения отопительных приборов к стояку
(к однотрубному, к двухтрубному и в зависимости от геометри-
геометрического положений стояков: горизонтальное ил» вертикальное),
выбирается необходимый,
5. В меню *Вентклц стояков и кольца циркуляции (подсети)»
определяются места установка запорных кранов и вентилей на
стояках и устанавливаются кольца (подсети) циркуляции.
6. В меню «Установление реперной точки (точки отсчета)* про-
производится расположение на архитектурных поэтажных планах сто-
стояков, которые присваивается собственный порядковый номер
(подающий и обратный стояки), автоматическое подключение
стояков к общей аксонометрической схеме системы отопления
(последовательно для всех этажей).
7. Для выбранной схемы циркуляции (однотрубная, двухтруб-
двухтрубная система) последовательно на поэтажных планах производит-
производится графическое присоединение отопительных приборов к соответ-
соответствующим стоякам.
8. Построение в масштабе полной ортогональной аксономет-
аксонометрической схемы системы отопления здания с использованием на-
наработанных в пп. 1-7 графических решении (все излишние сег-
сегменты трубопроводов удаляются).
Работа с расчетными меню и поженю. Наряду с представлени-
представлением тепловых, гидравлически*, технологически* расчетов систем
и оборудования обязательным условием добротной проектной
документации является нал и1™ с сметно- финансового модуля. Раз-
Разработка его в любом проекте является завершающим и трудоем-
трудоемким этапом, сыпанным с подсчетом спецификации материалов,
приборов и оборудования [34], Здесь вступает в силу человечес-
человеческий фактор, и если объем выполненного проекта достаточно ве-
велик, то вероятность точного подсчета без многократной провер-
проверки резко снижается.
Неточность расчетов приводит к жалобам строительно-монтаж-
строительно-монтажных организаций на нехватку того или иного материала с явны-
ми ттретензиями на недосчет лри выполнении проектно-сметкой
документации.
I. В окнах на дисплее заносятся исходные данные о материале
труб, изоляции, технические параметры арматуры и др. После
выбора начального и конечного сегмента проводится трасса тру-
трубопровода, проверка и анализ соответствия принятым решениям
по присоединениям и размещениям всех элементов сети - разме-
размещение стояков, ответвлений и поворотов и т.д. После устранений
всех несоответствий принятых ранее решений приступают к соб-
362

стненно расчету. В диалоговом окне дисплея компьютера пояшш-
етсн запись с результатами расчете я по отдельным участкам трас-
трассы трубопроводов (рассчитанные участки трубопроводов окраше-
окрашены в фиолетовой цвет),
1. С помощью подменю - * Создание ярлыков трубопроводов»
на аксонометрической схеме трубопроводов наносятся поясняю -
щис надписи к пронумерованным участкам трубопроводов.
3. С помощью меню ^Создание спецификации* выбираются
формы таблиц специфика им и и учетные объекты для включения
в них. В выбранную форму автоматически заносятся все резуль-
результаты расчетов с заводскими маркировками и спецификацией всех
элементов вы брачной системы отоштения.
В программе Имеются меню для проведения корректировки
отдельных подсистем и участков сети системы отопления.
Московское ООО НТЦ * Конструктора предлагает усовершен-
усовершенствованную и безошибочную систему автоматизирован но по про-
проектирования Autodesk® Building Systems (ABS3), включающую
в себя три модуля проектирования: Mechanical - для проекти-
проектирования систем отопления, вентиляции, кондиционирования,
Plumbing-для проектирования сетей водоснабжения и канали-
канализации, Electпса! -для проектирования электрических и слаботоч-
слаботочных сетей. В этот программный продукт включены многочислен-
многочисленные утилиты-инструменты для удобства пользования модуля ми,
а также разработанная в соответствии с требованиями российских
государственных стандартов *STS-Библиотека 1.0 для ABS».
отражающая более 5000 элементов производимых у нас приборов
и оборудования.
Из проиедсиного описания порядка и последовательности ис-
использования компьютерных программ для проектирования систем
отопления следует, что специалистам и проектировщикам необхо-
необходимо хорошее знание компьютерной техники и технологии, владе-
владение навыками работы на ПК, Эти требовании являются обязатель-
обязательными элементами подготовки специалистов в любой отрасли.
9.4. Утилизации теплоты вытяжного воздуха
В главе 2 было показаноt что затраты теплоты на подогрев са-
санитарной нормы приточного наружного воздуха при современных
методах теплозащиты ограждающих конструкций составляют
в жилых домах до 80 % тепловой нагрузки на отопительные при-
приборы, а в обществен но-административных зданиях - более 90%.
Поэтому энергосберегающие системы отопления в современных
конструкциях здании могут быть созданы только при условии
363

утилизации теплоты вытяжного воздуха на нагрев санитарной
нормы приточного наружного жшуха.
В главе 3 рассмотрен успешный опыт применения в админис-
административном .здании в Москве установки утилизации с насосной
циркуляцией промежуточного теплоносителя - антифриза.
При расположении приточиьрг и вытяжных агрегатов на рассто-
расстоянии более 30 м друг от друга система утилизации с насосной цир-
циркуляцией антифриза является наиболее раигионалыгой и экономич-
экономичной. В случае расположения их рядом возможно еще более эффек-
эффективное решогие. Так в климатических районах с мягкими ятмами,
когда температура наружного воздуха не опускаются ниже -7 *С,
широко применяются пластинчатые теплоутилизаторы.
На рис. 9-7 показана конструктивная схема пластинчатого ре-
рекуперативного (теплоотдача осуществляется через разделительную
стенку) теплоутилизационного теплообменника. Здесь показан
(ряс. 9.7,, а) «воздухр-ноэлушный» тсплоутилнзатор, собранный из
пластинчатых каналов, которые могут изготавливаться из тонкой
листовой oi линкованной стали, алюминия и др.
Рис. 9.7. Конструктивная схема рекуперативного теплообменника из пластинча-
пластинчатых и трубчатых каналов прохождения приточного * вытяжного воздуха
а - пластинчатые каналы, в которых сверху над разделительными сгемхами кана-
каналов поступает вытяжной воздух i,, в горизонтальна-приточный наружный воздух
4_п.: 6 - трубчатые каналы, в которых с&ерху й трубках проводит вытяжной воздух
in,, е горизонтально в ме>ггрубном пространстве проходит приточный наружный
воздух !.,!„,
Пластинчатые каналы заключаются в кожух, имеющий флан-
фланцы для присоединения к приточным и вытяжным иоздуховодам.
На рис. 9-7, б показан +возпухо-гм>зду7иный* теплообменник из
трубчатых элементов, которые могут быть также изготовлены из
алюминия, ошш кован ной стали, пластмасс ьг, стекла и др. Трубы
закрепляются а верхние н нижние трубные решетки, что форми-
формирует каналы для прохода вытяжного воздуха. Боковые стенки и
трубные решетки образуют каркас теплообменника, с открытыми
364

фасадными сеченнямн, которые присоедикяются к воздуховоду
поступления приточного наружного воздуха ?д п.
Благодаря развитой поверхности каналов и устройства » них
турбулиэируюшкх воздух насадок в таких *нвэдухо-воздушных»
теплообменниках достигается высокая теплотехническая эффек*
тнвность 0m n (до 0,75), и это является главным достоинством та-
таких аппаратов.
Недостатком этих рекуператоров является необходимость пред-
подогрсва приточного наружного воздуха в электрокалориферах до
-температуры не ниже -1 "С (во избежание замерзания конденса-
конденсата на стороне влажного вытяжного воздуха).
На рис. 9.& показана конструктивная схема прнточно-вытяж-
прнточно-вытяжного агрегата с пластинчатым утилизатором теплоты вытяжного
воздуха 1у на нагрев приточного наружного воздуха ?¦„_„, Приточ-
Приточный и вытяжной агрегаты выполняются й едином корпусе. Пер-
Первыми на входе приточного наружного 1,пм и удаляемого вытяжного
Дрвоздуха устано&яены фильтры 3 и 4. Оба очищенных потока воз-
воздуха от работы приточного 5 и вытяжного б вентиляторов прохо-
прохо1
It
Рис. 9.6. Конструктиякая схема приточного и вытяжного агрегатов с
тым утилизатором, имеющим обводной воздушный кэнап по приточному наруж-
наружу дуу
1 - йоэдущн^й филыр в приточном агрегаге; 3 - пластинчатый утилизационный
теплообменник; 3 - фланац присоединения воздушного траста поступления вы-
вытяжного воздуха; л - фильтр карманный для очистки вытяжного воздуха Ц:
5 - приточный вентилятор с электродвигателем на одной раме; в - вытяжной вен-
вентилятор с злектродангатщлем на; одной раме; 7- поддон сбора из каналов провож-
провождения вытяжного воздуха оконденсированнрй влаги: 8 - трубопровод отвода кон-
конденсата; 9 - обводной воздушный, хэнап для прохода приточного! воздуха 4.Пн:
10 - аятомзть«вский привод воздушных клэпаноа в- обводном канале; J1 - калори-
калорифер догрева притонного наружного воздуха, питзвмый горячей водой
36S

дят через пластинчатый теплоутилизатор 2, где энергия отеплен-
отепленного вытяжного воздуха L перелается холодному приточному [*вц.
Как правило, вытяжной воздух имеет повышенное влагосодер-
Жание и температуру точки росы не ниже +4 *С. При поступле-
поступлении в каналы тсплоутилизатора 2 холодного наружного воздуха
с температурой ниже +4 "С на разделительньгх стенках установится
температуря, при которой на части поверхности каналов со сто-
стороны движения удаляемого вытяжного воздуха будет происходить
конденсация водяных парой.
Образовавшийся конденсат под воздействием потока воздуха
L , будет интенсивно стекать в поддон 7Ъ откуда по присоединен-
присоединенному к патрубку # трубопроводу отводится в канализаиню (или
бак- накопитель).
Для пластшгчатого утилизатора характерно следующее уравне-
уравнение теплового баланса переданной теплоты к наружному приточ-
приточному воздуху;
G- — утилизируемая приточным воздухом теплоэнергия;
^,/,|Т1( - расходы отепленного вытяжного и наружного приточного
воздуха, mV1i; ру1 рпч- удельные плотности отепленного вытяж-
вытяжного и наружного приточное воздуха, кг/м1; /у1 и /^ — начальная
и конечная этальпня отепленного вытяжного воздуха, кДж/кг;
'ni » ^н2* ср~ начальные и конечные температуры, *С, и теплоем-
теплоемкость, кДжДкг ¦ °CJj наружного приточного воздуха.
При низких начальных температурах наружного воздуха
/rr!t= ;](| на раэлелктслышх стенках каналов выпадающий из вытяж-
вытяжного воздуха конденсат не успевает стекать в поддон 7, а замерзает
на стенках, что приводит к сужению проходного сечения и увели-
увеличивает аэродинамическое сопротивление проходу вытяжного возду-
воздуха. Это увеличение аэродинамического сопротивления воспринима-
воспринимается датчиком, который передаст команду на привод /<?на откры-
открытие воздушных клапанов в обводном канале (байпасе) 9.
Испытания пластинчатых утилизаторов в климате России по-
показали, что при снижении температуры наружного воздуха л о
fn а. * \\\ * ~' ^ **-' Ь03ДУШ1гые клапаны в байпасе 9 полностью от-
открыты и весь приточный наружный воздух Z,n H проходит, минуя
пластинчатьте каналытеллоутилизатора 2.
Нафев приточного наружного воздуха Ln n от tn,№ /n ]f осуще-
осуществляется в калорифере 11, питаемом горячей водой ю централь-
центрального источника теплоснабжения. В этом режиме (?1у, вычисляе-
вычисляемое по уравнению (9.10), равно нулю, так как через присоединен-
присоединенный тсплоутилмзатор 2 проходит только вытяжной ноздух и
А1! а *yv ThC" У™-1Иэа|11ГЯ теплоты отсутствует.
366

Вторым методом предотвращения замерзания конденсата
в каналах теплообменника 2 является электрический пред подо-
подогрев приточного наружного воздуха от /(| х до rfil - —ТС В рас-
расчетных условиях холодного периода года в климате Москвы хо-
холодный приточный наружный воздух в элсктрокалорифере нуж-
нужно нагревать на ылм = (^ - Гн х = -7 + 26 = 19 'С. Нагрев при-
приточного наружного воздуха при #т н = 0,7 и /, = 24 X составит
Гпн = 0,7 ¦ B4 + 7 ) - 7 = 14,7 ЬС или Д/^ = 14.7 + 7 = 21,7 *С
Расчет показывает, что в этом режиме нагрев в теплоутилиза-
торе н в калорифере практически одинаков. Использование бай-
байпаса или электрического предподогрева аначитсльно снижает теп-
теплотехническую эффективность пластинчатых теплообменников
в системах приточи о-вытяжной вентиляции в климате России-
Для устранения эфого недостатка отечественными специалис-
специалистами разработан оригинальный метод быстрого периодического
размораживания пластинчатых тенлоутнл и заторов путем подогре-
подогрева удаляемого вытжного во.тлуха, обеспечивающий надежную
и энернеэффективную кругдогодовун? работу агрегатов.
На рис. 9-9 показана принципиальная схема установки утили-
утилизации теплоту вытяжного воздуха I на магреп приточного наруж-
Рис. 9.9. Принципиальная елвма прнмеив>1ня пластинчатого геплоугипиэатора
в хлимэте России
1 - пластинчатый теплоутилиаатдр; 2 - пластинчатые «зналы для протеда яапод-
иого гршемного наружного еоэуцуха Lr.tl и теплого вытяжного удаляемого воздуха
L: 3 - присоадинительныв ноздужоеоды прохода приточного наружного вмдука
!.„„; 4 - присоединительное ооадуховоды прохода удаляемого вытяжного возду-
воздуха i^: 5 - калорифер в потоке удаляемого воздуха Lf из вкоде е каналы ? пластин-
пластинчатого теплообменника V, S - автоматический клапан на трубопроводе подачи
порнчей волы Gw\ 7 - электрическая связь; 8 - датчик контроля сопротивления
воздушного потока я каналах 2 для прохода ннтяжн or о воздуха Ц: 9 - отвод коч-
367

кого воздуха La 1( с быстрым устранением обмерзания каналов 2 для
улучшения прохода удаляемого воздуха через пластинчатый теп-
лоутилизатор Л
Вожуховодами 3 теплоугилиэатор } соединен с трактом про-
прохождения приточного наружного воздуха Ьлм. а воздуховодами
4с трактом прохождения удаляемого иытяжного воздуха /^,
При низких температурам приточного наружного воздуха
4ii = 'м \ ~" 1 °^) через стенки пластинчатых каналов 2теплота от
вытяжного воздуха перелается полностью теплоте, отвечающей
уравнению теплового баланса Jcm. формулу (9.10I. Снижение тем-
температуры вытяжного воздуха происходит с обильной конденсацией
влаги на стенках пластинчатых каналов. Часть конденсата успе-
успевает стечь из каналов 2 и по трубопроводу 9 удаляется в канали-
канализацию (или бак-накопитель). Однако большая часть конденсата
замерзает на стенках каналов 2. 5го вызывает возрастание пере-
перепада давления &Р 'в потоке удаляемого воздуха, замеряемого дат-
датчиком 8.
При возрастании Л Я. до настроенной величины отдатчика S
через проводную связь /последует команда на открытие автома-
автоматического клапана 6 на трубопроводе подачи горячей воды Cw
в трубки калорифера 5, установленного в воздуховоде 4 поступ-
поступления удаляемого вытяжного воздуха в пластинчатый утилиза-
утилизатор }. При открытом автоматическом клапане 6 в трубки калори-
калорифера 5 поступит горячая вода СьГ, что вызовет повышение темпе-
температуры удаляемого воздуха /v, до 45-60 "С.
При прохождении по каналам ,2 удаляемого воздуха с высокой
температурой произойдет быстрое оттаивание со стенок каналов
наледей и образующийся конденсат по трубопроводу 9 стечет
в канализацию (или в бак-накопитель конденсата).
После оттайки наледей перепад давлений в каналах 5пониз(ггся
и датчик S через связь 7 подаст команду на закрытие клапана 5
и подача горячей воды в калорифер 5прекратится.
Рассмотрим процесс утилизации теплоты на I-d диаграмме,
представленный на рис. 9.10.
Проведем оценку влияния метола раэморзжт1вяния пластинча-
пластинчатых тс ппоутил и заторов (по схеме на рис. 9.9) на теплотехничес-
теплотехническую эффективность режимов утилизации теплоты вытяжного воз-
воздуха на следующем примере.
Пример 9Л. Исходные условия: В крупном московском (гпх = —76 "Q
производственно-алмнннстрзтппиом ддэнян в системе приточно-вы-
тяжной вентиляции смонтирована теллоугмлизацнонная установка
(ТУУ) на faзе рекуператипнопп пластинчатою теплообменника (с по-
кзозтелем йЛ1 н = 0,7). Объем н параметры удаляемого пкгтяжного иоз-
363

Рис. 9- Ю. Построение на f-d-диаграмме режима работы б климате Москвы уста-
установки, утилизации с-пластинчатым теплообменником и размораживанием его по
новому методу (по схеме на рис, 9.9).
У,-У,- расчетный режим извлечения теплота извьпгнжногоудаляемого воздуха;
И,- Н7 - нагрев утилизируемой теплотой приточного наружного воздуха а рас-
расчетном (мжи>/е; У, - У^^ - нагрев вытяжного воздуха а режиме размораживание
от наледей пластинчатых каналов прохождение удаляемого воздуха; ytft3 - на-
начальные параметры удаляемого воздуха после отдачи теплоты на оттаивание
налодвй на стенках пластинчатых каналов; W, - Н1ж - нагрев прточнопо наруж-
наружного воздухе в режиче размораживания пластинчатого утилизационного тепло-
теплообменника
369

духа в itpouecee осаждения состаалиюг: iy = 9000 мУч, '>., = 24 "С,
/у| = 40 кДзк/кг, /рг, = 7 °С, tfy| -6,2 г/кг (см, построение на l-d-
диаграмме на рис. 9.Ю). Расход притачного наружного воздуха
?и hl = 10 000 м*{ч. Размораживание теплиутилизатйрэ производится
нетолом периодически го повышении температуры удаляемого возду-
воздуха, как это показано на схеме рис, 9.9.
Требуется: Установить теплотехническую эффективность режимов
утилизации теплоты с использованием но кото метода периоды чес кон
оттайки пластин аппарата.
Решение; ], Вычисляем температуру Haj-ретого утилизируемой ieii-
лотой приточного наружного вощуха в расчетных условиях холодного
периода гада при tH% = tHi = -26 *С:
'n) = 0-..h(',i - '-.) + '«.. = (>>7 <24 + 26> -26-^9 *С
2, Вычисляем количество утилизируемой теплоты за первый чле
работы установки утилиза и ни, когда обмерзание пластинчатых кана-
каналов не повлияло на теплотехническую эффективность, но повысило
аэродинамическое сопротивление в каналах прохождения удаляемо-
удаляемого воздуха:
ет.пм.у^мРЯ« V
= 10 000 ¦ 1,32 ¦ J ¦ (9 + 26)/3600 = 128,3 кВт ¦ ч.
1. Через час работы ТУУ в расчетных зимннл условиях на стен-
стенках KaHwioD накопился ел ой инея, который иызвлл [говышенис яэро-
линдмичссисого сопротивления i\P, Определим bojvojkhoc количество
льда на сгенках каналов прохолэ вытяжного iwutyva черс^ пластин-
пластинчатый теЕТлоугилтзтпр, oCpajonannom в течение часа. Из >тлавнст[Ия
тс л лова го Баланса (°J0> вычислим знта;[Ы1нн> ov^si^tchinnio it нсу
ше)[ного вытяжного
Для рассматриваемого примера по формуле f9.Il) получим:
/ = 40 - 128J - 3600/9000 IГ23 = -1,7 кДж/кг.
На рис. 9.10 представлено построение на f-d-3.Huграмме режимов
нагрева приточного наружного воздуха (процесс Н\—Н$ утилизиру-
утилизируемой теплотой вытяжного иоздухн (процесс У,-У3). Построением на
/-tf-диаграмме получены остальные параметры охлажденного и осу-
осушенного вытяжного воздуха (с.ч. точку У}): 12 = -6,5 °С. d2 =2,2 г/кг.
4. Количество выпавшего из вытяжного воздуха конденсата вы-
вычисляется по формуле:
<Л0.. = 1у Ру (rfyi - ^3)/Ю00ч кг/ч. (У. 12).
По формуле (9.12) находим количество конденсата в рассматри-
паемом часовом режиме работы тсплоутилизлтора: G - 9 000 - [.25 ¦
б 45/
5. Скрытая теплота образовзт(ия льда равна гя — 93 Вт ¦ ч/кг. На
охлаждение конденсата в форме льда от 0 "С до — 6,5 'С затрачивает-
затрачивается следующее количество холола:
.Вт-Ч. 0.13)
370

По формуле (9-13) отчисляем количество голода, затраченного на
понижет г (те температуры льда: 0 = 45 4.2 ¦ 6,5/3,6 = 341 Вт - ч.
На образование льда затрачивается следующее количество холода:
Ofimec количество энергии, иду шеи на образование наледей на раз-
jKUWTCiihifoti поверхности пластинчатых те плоугил илаторов, составит:
Qr.v» = ft,,.™ + 3™ = 341 + 41SS = 4526 Вт - ч = 4.53 кВт ¦ ч.
6. Из построения на I-d-sa\ а грамме (рис. 9.1Й) видно, что при про-
тнпоточном движении по пластинчатым каналам приточного 111И
И пьггяжного L воздушных потоков на иходс и пластинчатый тепло-
теплообменник наиболее холодного наружного пшдука по дру1-уга сторону
рашел trrt л ьных стенок 1шастнн11атътх кп мало si проходит охлажденный
до отрииэтодышх температур пытяжнон uoiiys. Именно в этой час-
части пластинчатого теплообменника и наблюдаются интенсивные об-
наледей и инея, которые будут перекрывать каналы для
ьытяжнот нозлухл. Это пшъкгг поныщениг аэродннпмнчес-
кого сопротивления.
Датчик контроля при этом полает команду ни открытие автома-
автоматическою клапана поступления горячей воды п трубки теплообмен-
теплообменника, смонтированного в вытяжном впэдукоподс до пластинчатого
а, что обеспечит нагреп витя&ипго иозду.ча до темпе-
Постугтленне горячего воздуха г пластинчатые кана;[ы обеспечи-
jiD за 10 мин оттенку замерзшего конденсата, который и жил ком »илс
упалнется r канализацию (п бак-малгйпитсль). За 10 мин нагрева вы-
гмжиото воздуха затрачено следующее количество теплоты:
<?гу.„вд = J Ч"у гг < W,. " '».) ^/601/3600, кВт ¦ ч. (9.14)
или ло формуле (9.14) получим:
0ч.„ш = 1^000 1,16 ] E0-24) IU/601/3600 =12,57 кВт Ч-
7. Подвслсмная н калорифере 5 (рис, У.9) теплота частично рае-
холуется на растай на нис нал еде Л, что гто расчетам nnJ
Н
у р р ру
0т = 4,53 кВт - ч теплоты. На передачу теплоты к приточному на-
наружному воялучу на затрачекетой теплоты в калорифере J на нагрев
вытяжного вохпуда останется теплоты:
ft.™,.™ = ft.y - ft.*, и 12-57 - *& = 8.04 кВт ¦ ...
Я. Температура подогретого нк1тджного воздуха после затраты ча-
части теплоты на размораживай не вычисляется по формуле:
Для рассматриадемот примера по формуле {9.15) подучим:
'н jm3 = 24 + й>04 ' 36 Ш ' 6°/W0 ¦ 1,14 ¦ 1 ¦ Ю = 40,9 'С.
9. Подогретый п калорифере 5(см. рис. 9.9) вытяжной моздух бу-
будет спосойстийнать не только размораживанию наледей конденсата,
fio и уцслнчснию передачи it плоты к притачному вошуху чирез раз-
разделительные стенки пластинчатых кангитов Вычислим температуру
приточного наружного воздуха:
371

10. Кол interim теплоты, переданной на имрин приточного наруж-
помухн и течении 14 чин раэморзжннаиии, вычисляете» по
формуле:
РТ.ПН.Р1, ' UiM( р„,. гг <'нЛря| - /nlJ -„„/601/3600, кВт ¦ ч. (9,16)
Для расе натр и пае мого режим по формуле 19. !б) шмучим:
бинте, = МО 000 - 1,31 ¦ I ¦ B0.8 + 26J ' 10Д>й|/3?00 = 2S кВт - ч
11,Потерн теплоты нт нагрева ньгтяжно!^ hoi^ysa ня ршмпражи-
оянис ciciioK artrmpiiTii от шчедей пычи^чиютгсн \ю формуле:
Щу~в,ут1-От,^г*Ъг-ч. (9.17)
Лля paLCJuaTimпомоги режима но формуле (9-17J по;тучим:
С = 12,57-2R=-J5.43
Расчет локаэьтЕ)аст, что r рассматриваемом режиме раэиоражи-
мнии лет потерь теплоты, так как часть теплоты пологрепа из уда-
удаляемого иоздуха От , =12,57 кВт-ч поре^одит на дополнительный
дофеа притачного наружного поздуха. Ц, „До температуры t|tj =
= 20, S *С, а место tH, = +9 °С при использован mi только теплоты
вытяжного воздуха с температурой l., =* +24 "С (см. п. 1К
9.5. Состав раздела проекта «Энергоэффективность»
В проекте здания обязательно наличие раздела «Энсргоэффек-
тияносл^. R нем должны быть представлены с полные показатели
энергоэфф<:ктявности принятых решений в соотЕетстпуюшяк ча-
частях проекта здания. Сводные показатели должны быть сопостав-
сопоставлены с нормативными показателями удельного расхода тепловой
энергии дТ|О,, кВт ¦ ч/(м: год), которые yctiitioaieHbi СНнП |47|
и территориальными строительными нормами по энергосбереже-
энергосбережению. Дли Москвы — это нормы МГСН 2.01-99, а для Московской
области - ТСП НТП-99 МО |50, 511.
В пояснительной записке к раэлслу «Энергоэффективность»
должно содержаться;
— общая энергетическая характеристика .запроектированного
объекта;
— сведения о проектных решениях, направленных на повыше-
нпеэффективностннслользованияэнергип;
— описание технических решении ограждающих конструкций
с расчетом приведенных сопротивлений теплопередаче (за исклю-
исключением систолроэрачных) с приложением протоколов теплотехни-
теплотехнических испытании^ подтверждают их принятые расчетные тс пло-
фнзическис покаапепч строительных материалон, отличаюшиеся
372

от показателен СНиП 23-02-2003 [47] и сертификата соответствия
для светопрозрачнъгх конструкций;
- принятые аиды пространства под первым и над последним
этажами с указанием температуры внутреннего воздуха, принятой
в расчетах, наличие мансардных этажей, используемы л для жилья,
тамбуров входных дверей и отопления вестибюлей, остекления
лоджии;
- принятые системы отопления, вентиляции и кондициони-
кондиционирования воздуха, сведения о наличии приборов учета и регулиро-
регулирования, обеспечивающих эффективное использование энергии;
- специальные приемы повышения энергоэффективности зда-
здания: устройства по пассивному использованию солнечной энер-
энергии, системы утилизации тепла вытяжного воздуха, теплоизоля-
теплоизоляция трубопроводов отопления и горячего водоснабжения, прохо-
проходящих в холодных подвалах, применение тепловых насосов и
прочее;
- информация о выборе и размещении нсточникои для объек-
объекта, В необходимых случаях приводится тех ни ко-экономическое
обос но ванне энергоснабжения от автономных источников энер-
энергии вместо централизованных;
- сопостэвлергне проектных решений и техннко-экономичес-
техннко-экономических показателей в части энергопотребления с требованиями норм;
- заключение.
Пояснительная записка заканчивается составлением энергети-
энергетического паспорта здания.
Энергетический паспорт жилых и общественных зданий пред-
предназначен для подтверждения соответствия показателей энергети-
энергетической эффективности и теплотехнических показателей здания,
показателям установленным в нормативных документах.
Энергетический паспорт здания должен содержать:
обжую инфортиию о проекте1, расчетные условия; сведения
о функциональном назначении и типе здания; о&ьемно-планиро-
вочные и компоновочные показатели здании; расчетные энерге-
энергетические показатели здания, и том числе: показатели энергоэффек-
энергоэффективности, теплотехнические показатели; сведения о сопоставле-
сопоставлении с нормируемыми показателями; рекомендации по повышению
энергоэффективности здания; результаты измерении энерго-
энергоэффективности и уровня тепловой защиты здания после годичного
периода его эксплуатации; класс энергетической эффективности
здания.
Форму и порядок составления энергетического паспорта зда-
здания рассмотрим на следующем примере.
373

Пример 9,2. Исходны? условия: Разработан проект ясснти?гажио[о
жилого лома для строительства в Москве. OGiuec количество квар-
квартир - 4П, Стены здания изготовлены с применением трехслойны* же-
железобетонных панелей с теплоизоляцией kj минеральных плит
типа *Роквул», окна с трехслойным остеклением п деревянных раз-
раздельно - спаренных переплетах- Чердак - «теплый», покрытие - из
ксрамщтпйстонтчх панелей толщиной 250 мм. Подвал — «теплый» с
разно;! каЙ трубопроводов с изоляцией. Здание подключено к цент-
центральной системе теплоснабжения с оборудованием в подвале ИТГТ по
принципиальней симе, представлен кой на рис. 7,1. В оконных ра-
рама* имсятсч регулируемые отверстия для поступления санитарной
нормы наружного воздуха. Из кухонь, санузлов и ванной предусмот-
предусмотрена моанцческля нытчжта с расположением вытяжных агрегатов нл
чердаке.
Требуется: С использованием формализованных таблии составить
раздел проекта здания ^Энергосбережение» с рекомендациями но
повышению энергетический эффективности лроети здания, энерге-
энергетический паспорт и шкдючснИС,
Решение: Дчн решения поставлен irnfl задачи гюспялыуемся *Мс-
TODiciecKHMH указаниями но про пелен ню знсргюрссурсоаудита п жн-
лишн о-коммунальном хозяйстйса, >тЁсржлснными прикаюм Гос-
Госстроя России от 1И,04.2СЮ1 г. У° S1, и Московскими городскими стро-
>ттелъными нормами МГСН 1.(И -Щ *Э[(ергосйсрсжЕ:ннс п зданиях.
Нормативы по тет^озащнте и тсплйподопчситтюснабдснию*. утпер-
жденными Правительством Москвы гсостаноалением от 23 (]>срра-
8
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ ЗДАНИЯ
Общая информации о проекте
Адрес здании
Разработчик пробита - адрес
и телефон
Шифр проекта
Дата заполнения (число, маенц. год)
Моста, ул. ...
ПроспроекМ ПпавАПУ ..
серии эсюзл.гщ
Расчетные
п/п
1
2
4
5
Наименования расчетных
параметров
Расчетная температуря воздуха
Помещения в холодный период года
Расчетная температура наружного
воздуха в холодный перион годэ
Расчетная температура ителпапо»
чердака
Расчетная температура «гвтпогп»
подвала
П ро до лжита льноспь отопительного
периода
Обозна-
Обозначения
г.
'.«
^ ПГ
Единица
измере-
измерения
¦с
*С
*с
"С
сут.
Величина
+20
-26
-14
*Ь
213
Э74

п/п
Б
7
Наименование расчетных
параметров
Средняя температура наружного
воздуха за отопительный Период
Градуоо-сутки отопительного
периода*'
Обозна-
Обозначения
MCP.DT
псоп
Единица
измере-
измерения
'С
•Ссут
Величина
-5.6
5D27
* Вычисляется по формуле: ГСОП = (fp - '„„„] ' tni » [B0 - (-Э.6Ц '213= 5027 "С ¦ сут.
Функциональное назначение, тип и конструктивное решение
9
9
10
11
12
13
назначение
Размещение в застройке
Тип здания
Конструктивное решение здание
Оснащенность здания узлами
регулирования отопления с
указанием типа регулятора
Напишдо узлов учета расхода
тепловой и электрической
энергии, топлива и воды
Жилое
Отдельно стоящее
Многоэтажное -10 Этажей
Крупнопанельное, железобетонное
Отопительные «здвекторы
«Сэнтедпром Аато», с регуляторами
РТД-1
В ИТП имеет узел учета расхода
теплоты зданием, о каждой
коартирв - электрический счетчик.
В ИТП установлен счетчик расхода
водопроводной воры
Объемно «планировочные решения эдяння
Shi
п/п
1
и
\ь
16
17
Показа тень
2
Общая площадь наружна*
ограждающих цонгтруицлй
здания
В том числе:
стен по продольным фасадам
торцевых стен многосекцион-
ныкздйнмй
окон
покрытий
гола
Ппошадь атартпиваемыи
помещений
О&щая ппошдда
Жиган пгклцэдь
Обозна-
Обозначение.
ад, измер.
3
F,,. м}
Ft, м'
Гп гвд- М
Ггцжп,ч М
F™. м!
Fnoi. ms
Fu, м'
F..M3
Норма-
Нормативное
значение
показа-
показателя
4
I I I I I I
-
-
Расчвт-
ное
проект-
проектное)
значе-
значение
показа-
показателя
5
2673
1736
D
331
303
2392
23Э2
14№
Факти-
Фактическое
значе-
значение
показа-
показателя
375

№
tVn
1
IS
19
20
Показатель
2
Отапливаемым объем
Коэффициент остекленное™
фасада здании
Ко&Зэфицкент компактности
здания FJVu,
Обозна-
Обозначение,
вц. кзмер.
Э
VM. mj
Р
«и.
Норма-
Нормативное
значение
показа-
показателя
4
a.ie
0.23
Расчет-
Расчетное
(проект-
нм)
значе-
значений'
показа-
показателя
5
92S6
0,16
0.2Э9
Факти-
чвекое
анзче-
нив
гкноза-
ТЧГЯ
показатели
1
21
22
23
г
Приведенное сопротивление
теплопвредече наружных
ограждений:
- стен по продольным фасадам
- торцевых стен
- окон vi бапхоннык дверей
- покрытий
-покрытий 1-го этажа
Удвльное поступление
приточного наружного воздуха
в жилые помещении
Расход поступающею праточнаге
наружного воздуха в жилые
помещения здания
3
ft), mj ¦ "С/Вт
ft:.
L. *-JJfMJ ¦ ч)
4
-
3,15
-
4,71
4,16
3
4464
5
173
2,Г5
-
0,55
J.16
а
4464
Теплоэнергетические показатели
24
25
26
27
Трансмиссионные теплопотерн
через ограждающую йболочку
здания за отопительный
период
Расход теплоты за oTOnntenb-
HtHit лер*+од на нагрев
приточного наружного воздуха
Удэльнь1в 6utOHbfe
таг попы деления н адэнии
Бы-повые тепАОпостугтлечия s
здании 3S отопительный
период
ах»=р,с 1О'; 213-24 F,
^i fell Tv i
KSr-ч/от. пар.
кВт ¦ с/от.пер.
Q,tr BiV
«Вт ч/от.пер.
-
Не
менее
10
-
166 997
Ю
76 057
376

2а
Потребность в тепловой
энергии за отопительный
период на цепи отоплении
и вентиляции
Удельяый расход теппоты
на отопление здакия по
отношению к общей площади
отапливаемых помещений
Qi rvj-.чр <
кВт ч/ог.пер.
кВт чЛ/от.гтер.
-
124.3
Сопоставление с нормативными требованиями
30
31
32
33
Категория энергетической
эффективное!* здании
(Ф ¦* - 9, * «¦} * «ГО/д. „вир
Соответствует пи проект здания
нормативному требованию
Категория энергетической
эффективности
Дорабатывать пи призегг здания?
-
±14
-
-
Нет
Пониженная
Да
Рекомендации по пояьлмнню энергетической зффегамвмостн проекта
здания
34
Рекоые-ндуетсяг
для соярвщения раоюдя теплоты не поди-рев лриточного аоздука
применить npHT0NHO-^biTfl;*Hbie ягрегйты, реслоложеиныо из чердака
с использованием в hux пп^стинчлтых кноздухо-ноздушнынл
теллоутилиззциокньи теплеюбиенннкоа с применение»! дп* устранении
о^мерадния конденсата подогрев удаляемого воздуха
Паспорт заполнен:
ОргАндеацив ...
Адрес и телефон ..
Ответственный испопнитепь ...
Заключение
Проведенные расчеты и данные заполненного «Энсргеттнчсско-
го паспорта» покл^али, чтп запроектяровакнос здгпше имеет по-
пониженную энергетическую эффективность а перерасход теплоты
за отопительный сезон на системы отопления и вентиляции по
сравнению с нормами МГСН [50J. Принято решение перерабшшт.
проект е соответствии с рекомендациями по п. J4,
Рассмотрим один нз позможных варигштов улучшения проек-
проекта на следующем
Пример 9.3. //f.ttxtahtt' условии: В проекте жилога зла ним с исход-
исходными ланньтми но примеру 9 2 ycTEiiroaneFO низкая энергетическам
3[)и[5с»ггипностъ принятых консфухтиаитчх решений н свер.хнорма-
гчниый расход теплоты за отопите лькыН сезон.
377

Требуется Привести лорчботку проекта согласно рекомендаций
п. 34 • 9 псрп:ти ясского паспорта».
Решение: I. В чердачном помещении установлен нриточно-вытяж-
нриточно-вытяжной агрегат с подачей притпчннгп воздуха Lltn = 4464 м^/ч if вытяж-
вытяжного ппдлуха Ц = 4000 ч Уч со средней температурой /у| = 24 °С.
2. R пр"точно-вытяжном ai-регате применен пластинчатый теп-
теплообменник с показателем те [^технической lk|hJh;icthbhocth Hm м =
0,7- Вычисляем температуру притачного наружного воздуха после iio-
догрсиа от теплоты имтнжного воздуха и пластинчатом теплоутили-
эаторе:
^ <9ла>
или длн рассиатривлемого примера ito формуле (9.IS) получим:
'|..и = °'7 ' ^4 + Зй) ~ 1>6 = M'7 'С
3. Приточный наружный по^дук с температурой гп и = 15,7 *С ра-
икочально подавать через приточные устрпйствв ь жильсе помеще-
помещения, что цпзййлит поглотить бытоные TefL'[OBbmwentiHh »e допустить
перегрепл помещения и соотпстстнснно перердсхола теплоты.
В тек случая к. когда d помещениях нстбытоиых тегпопьшеленнй,
iia систему отопления пожитси дополнителы*ая иагр>зкз на догреи
приточного ьоо1духп с температуры tn н = I S.7 "С до 1Я - 20 *С.
Вычисляем возможное кол№1сстно теплоты на дот рев приточно-
приточного наружного воздуха за отопительный период:
0г„.- = in.H о™ S С. ~ 'п.н)/3600 - tm 24. кВт - ч/от.нер. (9.19)
Для рассматриваемого примерз по формуле {9,19) получим:
1,23 I ¦ B0- 15,7)/3600¦ 213 ¦ 24 = J3 526 кВт ч/от.пер.
4. В И.25 вносим новое значение: 0ЪЯЛ1 = 3.1 526 кВт - ч/йт.пер.
5. Вычиолнем потребность ртстщпгюН энергии на ислч отопления
н гентклниин аа отопительный период:
О - О +0 - С? ,- = 1S6 404 + 3J 526 - 70 067 -
VT.r.T VT.H«T.Tp Vl.n И «I.np.C
= 149 863 кВт - ч/от пер.
Вносим в п. 28 энергетического паспорта полученный результат
расчета.
6. Вычисляем удельный расход на отопление здании:
tfJtrI = 149 8ЙЗ/2392 = 627 кВт - ч/(м2 ш.пер).
7, Бычнсляем кате норию энергетической эффективности здании:
F2,7 - 95)/95 = -.44 %.
Иноснм н п,30 нотчк йичисленное значелпе В м. 31 вносим из-
изменение формулировки на новую: • Проект соота^гствует норматив-
нормативным трс(мванням*.
В tT. У1 вносиv изменение формулиропки энергетической эффек-
тниности:
В п. 33 заменяем *да» на «нет*.
37Э

В п, 34 «Рекомендации» знштсыешсм: *В результате установки на
чердаке приточно-иытнжник arpcJaroi! с истшлпвднисм пластинча-
пластинчатого утнЛиАатора с периодическим нагревом вытяжного воздуха для
размерах и пан ия достигнута ¦¦ высокая» энергетическая эффектии-
ноетъ проекта».
Нормами МГСН [50| установлено, что через три года эксплу-
эксплуатации здания проводятся натурные измерения реальной энерге-
энергетической эффективности запроектированного, построенного и
эксплуатируемого ;щанин.
По результатам натурных злмерок вычисляются показатели,
которые вносятся в графу 6 «Энергетического паспорта». При
этом, если полученные показатели подтвержлэкуг высокую энер-
энергетическую эффективность построенного здания, то проводится
поощрение проектировщиков, строителей и эксплуатационного
персонала.
Если показатели по реальным расходам теплоты значительно
больше и адание попадает по реальным показателям ь классифи-
классификацию «пониженная энергетическая эффективность*, то прово-
проводится экспертиза и пыятмяклтея причины несоответствия реальных
результатов проектным расчетным показателям. Причинами мо-
могут быть ошибки п проекте, низкое качество строительства, пло-
плохая работа службы эксплуатации.
В зависимости от выпиленных причин неполучения расчетных
проектных показателей энергетической эффективности функци-
функционирования здания накладываются штрафные санкции на винов-
виновников допущенных нарушений.
Экономическое стимул Ярова я и с достижения сокращенного
расхода энергии и финансовая ответственность за нарушения норм
реализации энергосберегающих мероприятии будут способствовать
материальной заинтересованности и ответственности всех участ-
участников работы по практическому достижению энергосбережения-
9.6- Применение металлопол и мерных труб
в инженерном оборудовании зданий
Своламн правил СП 41-102-98 и СП 40-103-98 Госстрои Рос-
России разрешено проектирование и монтаж трубопроводов систем
отопления, холодного и горячего водоснабжения зданий с исполь-
использованием металлололимерных труб. Эти решение открывает но-
новую страницу в технологии строительства, экенлуатаиии и ремонта
инженерного оборудования зданий, повышения их лолговечнос-
ги и надежности.
379

Опыт применения таких труб за рубежом показал высокую эф-
эффективность и технологичность установок внутреннею и наруж-
наружного обустройства зданий с применением полимерных, металло-
пол и мерных трубопроводов и оборудования, юэ мощность их со-
сочетания с пенополиуретанопой, пенокаучуковой и другими вилами
изоляции, с иелью получения изделий с новыми товарными ка-
качествами,
В качестве исходных материалов для чзготоиленин труб из орга-
органических полимерных композиций выступают синтетические
высокомолекулярные вещества- пластмассы,способные при тер-
термической переработке в изделия приобретать заданную форму и
сохранять ее при эксплуатации. Как правило, их производят из
доступного сырья, они легко поддаются механической переработке
в самые разнообразные изделия.
В пластмассы оходят полимерная смола, являющаяся овязую-
шим элементом, и наполнители для снижения стоимости матери-
материала и улучшения механических сиойстн (древесная мука, ткани,
стекловолокно, асбестовые волокна и др.)т пластификаторы (вы-
сококипящие сложные эфиры) для повышения эластичности, ус-
устранения хрупкости: стабилизаторы (антиоксишгш, еветостаби-
лиэаторы) для сохранения свойств пластмасс в процессе их пере-
переработки и использования, красители и другие вешества.
Наибольшую известность в практике получил полиэтилен - твер-
твердая белого цвета пластмасса, хорошо размягчающаяся при нагрева-
нагревании, н его производные. Газо- и водонепроницаемые пленки, по-
полиэтиленовая тара и посуда, трубы, емкости и множество других
изделий буквально наводнили все народное хозяйство-
В зависимости от способа промыиитенного изготовления полу-
получают ло/шзтылен высокого давлении (производят его при 150-300
МПа, 200-280 'С ) и низкого давления @,2-2,5 МПя, ЯП—100 'С),
различающихся но своим техническим свойствам (табл. 9.1).
Таблица У.)
Технические свойства полиэтилена высокого и низкого давления
Свшстьэ
Степень
кристалл pwoctm. %
Плотность, г/см*
Температура
Плавления, "С
Моле*угярчач массе
Полиэтилен высокого
давлении
50-66
0,91-0,93
102-105
so ооо-еоо ооо
Полиэтилен низкого
Давпеиир
75-flO
0,92-0,97
125-137
50 000-3 000 00О
зео

Полиэтиленовые трубы изготавливают из размягченного поли-
полиэтилена методом вылаьливання (экструзии)- Их выпускают диамет-
диаметрами от 13 до 150 мм, рассчитанными на ламсние до 1.2 МШ.
Длина труб из полиэтилена высокого давления диаметром до 50 мм
не ограничена, трубы эластичны и легко свертываются в бухты.
Трубы больших диаметров поставляются длиной 3,6,8, 10, 12 м,
Длина труб, изготовляемых из полиэтилена низкого ланления и
имеющих жесткую структуру, ограничивается 1 м. Соединение и
монтаж пластмассовых Труб осушестЕшнютсд термической сварки ii
и на фланцах. Промышленность вы пускает большую номенклату-
номенклатуру ерасонтшх изделий для напорных и безнапорных трубопроводов.
Для целей применения в системах горячего водоснабжения и
в трубопроводах систем отопления промышленность освоила вы-
выпуск металлояоламерных труб.
Металл ополи мерная трубя представляет собой лятислойнуто
конструкцию (рис 9-11), состоящую из тонкостенной алюминие-
алюминиевой трубы, на которую изнутри и снаружи наносится клеевая ос-
основа, а затем - вшитый» полиэтилен.
Металлопалнмерюн труба сочетает следующие достоинства ме-
металлической н пластмассовой труб: 100%-на я к ислородо не прони-
проницаемость; коррозионная стойкость; отсутствие минеральных от-
лож&ний на стенках труб; долговечность ~г25 лет; морозоустойчи-
морозоустойчивость; надежность работы в условиях повышенной сейсмичности;
повышенная щумологлощаюшая способность; удобство транспор-
транспортирования1, технологичность монтажа - трубы легко гнутся, по-
познал я ют огибать элементы помещений, не требуется точная под-
подгонка линейных размеров; монтаж не посредствен но без сварки,
нарезки резьбы, с оборудованием я приборами из стали, латуни.
пластмасс при помощи соединительных деталей.
Пол Hitmen Ал ими нтй Полиэтилен
\ л У
Рис. 9.1 I. Структура металлопопимерной
Металлополимерные трубы разрешено применять при проек-
проектировании vi монтаже систем отоплении и горячего вдлоснабже-
ния, расчетная температура которых не превышает 90 "С при дав-
давлении н трубах не более ]tQ МЛз полянньтм нормативных доку-
документов на трубы или сертификационных иегтытаннй.
Типы, размеры и технические характеристики м ег&тд опали -
мерных труб поданным фирм-изготовителен представлены и табл
9.2 и 9.3.
381

В комплекте с металлополимсрными трубами должны постав-
поставляться латунные соединительные летали отечественного или им-
импортного пронпводства, имеющие сертификат сосгтетствиЛ- Вари-
Варианты соединительных деталей и элементов некоторых фирм пред-
представлены в табл. 9.4 v. 9.5.
Таблица 9.2
Сортамент и мясса метал лапа ли мерных труб {ь миллиметрах)
Ып
Изготовитель,
норматнвно-
поставщик
1 НИКИМТ (России>L
2
3
TV 2248 004-
07629379-97
AD й Каучук-пласт в
(Россия!
ТУ 2248-001-
29325094 -97.
ЗАО «Гекта*
(Россия)
ТОО НПП
«ВладБЭД»
(Россия)-
поставщик
Номинальный
диаметр
Внутрек-
допуском
Ю-0,2
12-0,2
14-0,2
><?
12
15
20
26
32
40
50
60
Наруж-
Наружный с
допуском
16+0,3
25+0.3
14+0.TS
16+0,15
18+0,15
20+0.15
25+0.20
1б,0±0,3
20,О±0,Э
26,0±О.Э
32.3+0,3
40.310,3
4B.0tO,3
6D.0iO,3
Г6.0±0,Э
Толщина
стенки с
допуском
2 О*0'15
2 0**!S
¦ола
2'°-0,0S
*Q2S
г«
S.25±D.2
3.00Ю.2
3,20+0,2
3,90*0,2
4,0010,3
4,ао±о,з
5,20±0,3
\
^Ъ П 1^^И Jill ¦! Ш^Ч
НЛ ЮМ^пИтЭ-
BCt< фОЛЫИ
с допуском
0,2
0,2±O.Q1
0.210,02
о,2±о,ог
о,г±о,ог
0,24*0,02
0,24 ±0.02
а,510.04
0.5*0,04
07±0.04
0,7±0,04
0,7±0,04
о,е±о,04
0,В±0,04
1,0±0,04
Теорети-
Теоретическая
масса
1 м
Длины, w
0,095
0,2
0,092
0,105
0,126
0.150
0,204
0,125
0,165
а.зоо
0,390
0,550
0,755
0.9в5
1.430
Основные физика- механически в
метвллополимерных труб
На
п/л
1
2
Покааа.тели
Коэффициент теплопроводности
Коэффициент г инейнога расширении
ВтУСм-К)
1ГС
««.•ИИ.
0,45
2,5-10"'
382

Окончание тоби. 9.S
п/п
Показатели
Единица
измерений
Значение
Коэффициент эквивалентной рэеномерно-
эерниктой шероховатости
Прочность кольцевых образцов при разрыве
а поперечном напрев пени и, не менее для труб
размерами, мм:
10-14
12-16
мм
16-20
30-25
Изменение дпн*ы после прогрева прг
температуре A20-3) *С в течение F0 *Т) мин
Стойкость при постоянном внутреннем давле-
давлении (без разрушений) прм темпера тури, "С:
20 - в течение 1 ч
95 »* 1ч
95 s» 100ч
Э5 з* 1000 ч
%. не Более
МПв
0.01
2100
240О
2400
2400
2400
1
4,5
1.8
1.6
Т.4
9.4
Соединительные детали для монтажа систем
из металлополинерных труб по ТУ 2248-001-29325094-97,
TV 2248-004-07629370-97
Наименование и эскиз детали
Размеры, дюйм, мм
Соединенна с обжимной гайкам
1/2x1216
ЗГ4Х1В20
1x2025
Соединение переходное с а?*имной
гайкой и обжимный кольцом
1/2x1014
3/4x1216
зеэ

Окончание табй. 9,4
Наименование и ас*иэ детали
Размеры, дюйм, мм
Со&диианиа с обжимной гайкой
для терморегуляторов
М22х1.
М24и1,5М2-16
Гййчй накиднач латунная
1620x3^4
2025*1
Фиксатор пгм.тмассмый
Фиксатор пгеусгчйссовый двойной

Таблица 9.5
Сортамент Соединительных деталей для металлополнмерных
труб по ТУ 2248-004-07629379-97
В МиЛГТнр.<8"ГрЗ*.
1
Наименование и эскиз
детапк
Соединение штуцерное
с нзлцдмой гейкай ц
обжимкой втулкой
16
G1/2-B
Маем, г Назначение
При меняется
в напорных
системах с темпе-
температурой воды
до 90 "С и давле-
давлением до 1 МПз
для присоединен нр
к арматуре с наруж-
наружной резьбой
лриборам
Соединение штуцерное
с наружной резьбой
м обжимной втулкой
ZU2-B
43'
То же, для присое-
присоединения v муфтовой
арматурй и стан-
стандартным фесонным
с трубной
Транспортирование и чранение метал до пол и мерных тру(), а
также применение металл ополи мерных труб ei инженерных сис-
системах и оборудовании яцаиий подробно рассмотрены п СП 41-102-
98 [64| и СП 40-I03-9R [65].
Контрольные вопросы
!. Как называется основном нормативный документ Госстроя
России для проектиропинин систем отопления, вентипишш и кон-
дшшониропания воздуха?
2. НГа,юAИте оснопчые nap<iметры микроклимата хилых, обще-
обществен ны.ч и произоллстпснных эдяниМ и допустимые ьеличины их.
3. Какие основные требования предъявляются к проектам по-
квяртнрных систем отоплошя?
4. Какиетрубоироводы применяются впроектахеистем ото -
пления?
3S 5

5, Какие скорости теплоносителей допускаются л системах во-
водяного и парового отопления?
6, В каких местах размешаются отопительные приборы в по-
помещениях различного назначения — жилых, пепомогательных,
лестничных клетках?
7, Какая запорная л регулируюшая арматура применяется
в системах отопления?
S, Какова последовательность разработки проектов отопления
зданий?
9. Какие этапы проектирований систем отопления Вы можете
назвать?
10. Как и с какой целью определяются плошали наружных
ограждения зданий?
11. Нарисуйте схемы обмеров ограждающих конструкций ада-
иий.
12. В каких документах приводятся значения термического со-
сопротивлении ограждающих конструкций?
13. Напишите и объясните формулу определения трансмисси-
трансмиссионных тсплолотерь,
14. Что означают термины «'зкефмлътрация* и * инфильтрация»
лоэлуха в помещениях?
15. Напишите и объясните формулу определении количества
те плоти на кпгрев приточного наружного во'шуха.
16. Назовите основные элементы и назначение установки ути-
утилизации теплоты вытяжного воздуха.
17. Из чего слагаются битовые тепловыделения отапливаемых
помещений, как они вычисляются и учи ты на юте и при сиетакле-
мии теплового баланса по мешен л Й?
18. Как вычисляется требуемая теплояая мощность отопитель-
отопительного прибора при неорганизованной- инфильтрации воздуха?
19. Как вычисляется требуемая теплоная мощность отопи-
отопительного прибора при применении устинпнки утилизации теп-
теплоты?
20. По какоИ формуле определяется раскол поды через отопи-
теяьный прибор и олнотр^ной системе полянпго отоллелия?
21. По какой формуле определяется раздел поды через отопи-
отопительный прибор и диухтрубной системе йолнного отопления?
22. Чем определяется выбор тупиковой и попутной схем сис-
системы отопления?
23> Как нумеруются и обозначаю гея стояки и отопительные
приборы ни схемах систем отопления?
24. Чем различаются между собой системы с верхней и ниж-
нижней разводкой магистралей?
3S6

25. Нарисуйте эскиз вариантов присоединении отопительных
приборов а однотрубной и ДнугггрубноЙ системах отоплен if я,
26. Какие обозначения наносятся на поэтажных л аксономет-
аксонометрических схемах систем отопления?
27. Как выбирается основное циркуляционное кольно при пщ-
рявлическоч расчете системы поцяного и парового отопления?
28. По каким па ра метрам ныбнрпется тип и число пир куля-
шюпных, полпиточных и конленсатных насосов?
29. Что включают л себя работы с графическими меню и под-
подменю?
30. Что включают и себя работы с расчетными меню и подме-
подменю?
3|. К я кис организации Госстроя России занимаются распрос-
распространением норматинно-технической, проектно-сметной докумен-
документами и и программных средстн для 1ггро1ггельного комплекса стра-
страны?
32. Почему специалистам строительного комплекса необходи-
необходимы знаний компьютерной техники и технологий работы с компь-
компьютерами?
33. Что такое пластинчатые теплоутил и заторы и где их приме-
применяют?
34. Нарисуйте констру-ктивные схемы ре куператн а нога тепло-
теплообменника с пластинчатыми ка|{алами.
35. Нарисуйте конструктивные схемы рекуп с рати иного тепло-
теплообменника с трубчатым и каналами.
%, Почему происходит обмерзание вытяжных каналов тепло-
теплообменника при низких тем пература-ч приточного наружного воз-
луха?
37. Каким образом устранжггея обмерзание вытяжных каналов
пластинчатого теплообменника?
Ж Как изображуюфся процессы утилизации теплоты в /-(/-ди-
/-(/-диаграмме?
39. Что иходит п с оста и раздела «Энергосбережение* проекта
здания?
40. Что такое «Энергетический паспорт» здания и какие раз-
разделы он содержит?
41. Какие методические и нормативные федеральные, регио-
региональные и местные документы Вы используете при составлении
раааела проекта «Энергосбережение»?
42. С какой целью проводятся натурные измерения реальной
энергетнчесхоЯ эффективности построенного здания?
43. Какие исходные материалы применяются для изготовления
металл опол и мерных труб?
387

44. Каковы достотгнства и недостатки мсталлополнмерных труб?
45. Нарисуйте структуру металле ггол и мерной трубы.
46. Как соединяются между собой и с металлическими метал-
лополимерные трубьт?

Глава 10. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ
ЭНЕРГОУСТАНОВОК И ТЕПЛОВЫХ
СЕТЕЙ
Основные организационные и технические требования по эк-
эксплуатации систем отопления, вентиляции, кондшшонкропания
ноцдуха, систем горячего водоснабжения, источникон С ЦТ, теп-
тепловых сетей, тепловых пунктов, а также установок технологичес-
технологического тегтлопотребления (далее — потребители) определены
» приоритетном нормативно-техническом документе нашей страны -
«Правилах технической Эксплуатации тепловых энергоустановок*
(далее — ПТЭ), утвержденных Минэнерго России приказом Лэ 115
от 24.03.03 г. и введенных в действие с 01 октября 1003 г,
ПТЭ обязательны для всех потребителей электрической энер-
энергии независимо от их подом стенной принадлежности » форм
собственности. Все действующие и выпускаемые ведомственные
и территориальные нормативно-технические документы по экс-
эксплуатации теллоных энергоустановок - правила, инструкции, по-
положения и др., должны быть приведены л соответствие с требо-
требованиями указанных ПТЭ. Надзор за соблюдением тре&ованин
ПТЭ, рациональным и мрфективным использованием топливно-
энергетических ресурсов и организациях страны возложен на ме-
местные органы Государственного энергетического надзора (Гос-
энергонадзор).
Постановлением Госстроя России от 27.09.2003 г. № 170 утвер-
утверждены и введены н действие «Правила и нормы технической экс-
эксплуатации жилищного фонда» (ПТЭжф). определяющие отрасле-
отраслевые требования и порядок технического обслуживания н ремонта
жилого фонда, в там числе инженерного оборудования (раздел V,
«Техническое обслуживание и ренант инженерного оборудования»)
D0], Контроль и надзор за соблюдением правил и норм эксплуа-
эксплуатации и содержания жилого фонда возложены tia органы Государ-
Государственной жилищной инспекции.
339

10.1. Организации эксплуатации тепловых
энергоустановок
В условиях рынка предприятие — его основное звено.
Энергояредириятие — эта обособленный хозяйствующий субъект,
использующий материальные и информационные ресурсы для про-
производства продукции или оказания услуг, ныьэующихся спросом. Оно
самостоятельно осуществляет деятельность, распоряжается сво-
своей продукцией и прибылью, оставшейся после уплаты налогов.
Основные характеристики энергопредприятия: производствен-
производственно-техническое единство (технологическая общность и единовре-
менность процесса производства, транспортирования и потребле-
потребления энергии, инновации и капитала, технологий); организацион-
организационное единство (коллектив со своей внутренней структурой и
порядком управления), экономическое единство {обшность мате-
материальных, финансовых м технических ресурсов плюс экономичес-
экономических результатов работы).
Исходи из этого, представляется целесообразной такая органи-
организационная структура управления и эксплуатации систем ЦТ
в городах, при которой обеспечивается сосредоточение теплоисточ-
теплоисточников н теплоиой сети от источников теплоснабжения до потре-
потребителей в разках единой эксплуатирующей организации -предпри-
-предприятия, находящейся в договорных отношениях на покупку тепло-
тепловой энергии с потребителями энергии. В зависимости от местных
условий эта организация может являться владельцем и абонентс-
абонентских установок теплового потребления, что Было характерно для
многих энергопредпринтий ЖКХ в советское время.
Как для обеспечения инвестиционной привлекительности, так
ir ллн более гибкой янтюагратной внутрифирменной политики
требуется достаточно быстрое преобразование предприятий геп-
лоснабжения и акционерные общества. Развитие корпоративных
форм организации производства должно совершенно четко дистан-
дистанцироваться от приватизации, которая недопустима для объектов
инженерной инфраструктуры населенных пунктов. Перспективным
вариантом является создание городских теплоснабжающих компа-
компаний, осуществляющих жизнеобеспечение населения.
В состав акционерного капитала тсплосиабжаюших предприя-
предприятий (компаний) могут иключаться ироизиодстиспиые Сазы, сис-
системы диспетчерского у< tpaaici 1ия, и нжипиринговые фирмы и т. п.
Акционерное общество (АО) - наиболее распространенная орга-
организационная форма крупных предприятий в рыночной экономике,
возникшая из необходимости финансирования крупных производ-
производственных проектов (например, строительство электростанций,
390

плотин, железных дорог, тепловых сетей), которое было не под силу
частному лицу, иногда даже государству *.
К недостаткам АО относят двойное налогообложение иладель-
пен акций (налог сначала изымается с дохода АО, потом - с дохо-
дохода акционера): строгая регламентация деятельности не только
законодательством, но и уставом корпорации; отстраненность
большинства владельцев лкшш от упраиления АО,
Акционирование теплоэнергетических предприятии может
проходить параллельно с применением концессионных механиз-
механизмов управления объектами коммунальной энергетики.
Одним из перспективных вариантов яилпется соддание город-
городских теплоснабжающий компании на базе муниципального теп-
теплоэнергетического хозяйства it тепловых сетей, принадлежа и шх
АО-энсрго. Учитывая, что совершенствование структур управления
теплоснабжением должно проходиться с уметам социальной значи-
значимости отопления, вентиляции и горячего водоснабжения для насе-
населения, контрольный пакет цкцнй должен находиться у органа чест-
честного самоуправления (муниципалитета), й взаимодействие теплоснаб-
теплоснабжающих организаций должно осуществляться под контролен
городских энергетических структур (комиссий, департаментов н т.п.)
Г591.
Поэтому ПТЭ и ПТЭжф как первоочередные нормативные
документы должны срочно войти в жизнь и стать новыми настоль-
настольными руководствами для энергопрелприятий и руководителей
ЖКК, регионов и местных администрации.
Эксплуатация — период существования тепловой энергоустанов-
энергоустановки, включая подготовку к использованию (наладка и испытания),
использование изделия (изделий) по назначению, техническое обслу-
обслуживание, ремонт и консервацию.
В организациях, осуществляющих эксплуатацию энергоустано-
энергоустановок, должен быть заведен их полный книжный учет.
* По eaoftw сущности АО - эп/о объединение мс пни. а капиталов. Оно имеет устав-
уставный фонд, под toTQptrfti выпускдтпеп лщии. Их совокупная номинальная стоимость
райна величине уставного напитала. Акционер, купивший акцию, с юридической
точки зрения собственником я поденного капитала не я пишется, он лишь имеет
право получить доход на >рн> u форме дивиденда и участвовать н управлении дела-
делами компании. Достойнстнл АО гак формы организации капитала в сраннении с
нмдшэидулльным rt голлективнмы предпрмннметепьством л г,пчдующем:
- ?>тб«тг/.т вечность аи тонеров по долгам АО ограничена воличниой вложен-
вложенного капитала:
- продв*э акций множеству инвесторов поавйля^т скпниентриронэть огром-
огромный напитал:
- АО не прекращает сваей деятельности п двнпч со сменой владельцев аи-
цийг акции свойодко пролаются и псшупаются на открытом рынке {ирпме ЛО эак-
Trtna. n которых акции tfrt up, что иное, trair пий, лродааас-мый преи(лу-
391

учета тепловых энергоустановок является единой дли
организации в целом и по подразделениям h и ведется гто следую-
следующим разделам, отражающим технологическую структуру СЦТ;
— тепл ошп; риру к>| цие jHeproy ста и овки;
— системы транспорта и распределения тепловой энергии;
— теплопотребляюшие энергоустановки.
Каждой тепловой энергоустановке собственником присваивается
учетный номер, а н графе * Примечание» указываются сведения о
смене собственника, реконструкции, утилизации и тдт. Для орга-
организации и веления учета тепловых энергоустановок назначается
ответственное лицо и его заместитель. При учете они представля-
представляют в органы Госэнергонадэора следующие данные: наименование
собственника; тип и число теплоте иерирующи к энергоустановок;
произволителъноетъ; вид топлива {основное, резервное); число по-
трсбитимей, общая подключенная нагрузка, сведения о потерянных
сооружениях.
К числу регистрационных документов следует отнести также
паспорта и технологические скалы тепловой сети, теплового пун-
пункта, некгиляционноЙ системы, технологической установки, со-
составляемых их владельцами.
Производственные кадры, требования к персоналу
Эффективность любой деятельности зависит от участвующих
в ней людей. Производственные кадры - люди, участвующие
в деятельности предприятия, соответствующим образом оформ-
оформленные и организованные. В соответствии с российским класси-
классификатором рабочих, должностей служащих и тарифных разрядов
(ОКПДТР) весь производственный персонал делят на: рабочих
(непосредственно занятые в производстве материальных ценное-
тей люди и люди, занятые обслуживанием про и родства, оказани-
оказанием материальных услуг), руководителей (работники, занимающие
должности руководителей организации и их структурных подраз-
подразделений), специалистов (работники, выполняющие технические,
экономические и другие подобные работы: администраторы, бух-
бухгалтеры и экономисты} н других служащих (работники, осуществ-
осуществляющие подготовку и оформлении документации, учет и контроль,
хозяйственное обслуживание: делопроизводители, секретари, чер-
чертежники, стенографы).
Кроме такой классификации н статистической практике суще-
существует разделение персонала по основному и неосновным и идам
деятельности предприятия (организация). К основному - про-
промы щлен но -производстве ином у персоналу относят работников
всех структурных подразделений, занятых подготовкой, осуществ-
392

леннем и обслуживанием нести цикла изготовления* транспорти-
транспортирования и реализации продукции н услуг, включая администра-
административный и технический персонал. Работников структурных подраз-
подразделений, которые совершенно не связаны с профильной деятель-
деятельностью предприятия, считают персоналом, занятым в неосновной
деятельности (здравпункты, профилактории, учреждения культу-
культуры я ЖКХ при предприятии). В каждой отрасли создастся своя
организационная и квалификационная структура персонала.
Требования к персоналу. Эксплуатации тепловых энергоустано-
энергоустановок осуществляется либо собственным подготовленным тепло-
теплоэнергетическим персоналом, либо силами привлеченных специа-
специализированных органикции. Во все* случаях приказом предприя-
предприятия из числа управленческого персонала и специалистов
назначаются ответственный и его заместитель за исправное состо-
состояние и безопасную эксплуатацию тепловых энергоустановок,
Руковоп.ител1| предприятия своим распоряжением/приказом ус-
устанавливает границы ответственности производстве! 1ных подраз-
подразделений за эксплуатацию энергоустановок, назначает ответствен-
ответственных должностных лиц структурных подразделений и слу;жб исхо-
исходя из структуры производства, транспортировки, распределения
и потребления тепловой энергии и теплоносителя, определяет
должностными инструкциями их обязанности и ответственность.
ПТЭ определяют конкретные требования к персоналу я уров-
уровню его подготовки. В соответствии с принятой структурой в орга-
организации персонал, "Жсплуатнрующнй тепловые энергоустановкиt
подразделяется на: руководящих работников; руководителей
структурного подразделения; управленческий персонал и специ-
специалистов; оператнпных руководителей, оперативный и оп е ратин но-
норе монтн ы й; рем онтн ы й.
К эксплуатации тепловых энергоустановок допускается толь-
только подготовленный персонал (имеющий удостоверения о допус-
допуске к работам): специалисты должны иметь соответствуюuice их
должности образование, а рабочие - подготовку в объеме требо-
требований квалификационных характеристик.
Дежурный персонал — лице, находящиеся на дежурстве в смене
и допущенные к управлению и переключениям оборудования.
Для всех работников составляются и реализуются программы
производственного обучения и в водно го -нелепого инструктажа
и стажировки, проводится периодическая проверил знаний, ин-
инструктажи по безопасности труда, контрольные противоаварнйные
и противопожарные тренировки.
Для работников из числа оперативного, оперативно-ремонтно-
оперативно-ремонтного персонала, oneрат>1 иных руководителей организаций должна
393

осуществляться специальная ежемесячная подготовка с выполне-
выполнением ежемесячных протийоапарийных и контрольных тренировок.
Оперативно-ремонтный персонал — персонал, специально обучен-
обученный и подготовленный для ¦женлуатационно-ремонттго обслужи-
обслуживания я утвержденном объеме закрепленного за ним оборудования.
Необходимый уровень к&щнфнкании персонала орт низании
определяет его руководитель, что отражается н утвержденных по-
положениях о структурн ых подразделениям и службах организации
и должностные инструкциях работников*.
При потреблении тепловой энергии только для отопления, вен-
вентиляции и горячего водоснабжения ответственность за исправное
состояние и безопасную эксплуатацию тепловых энергоустановок
может быть возложена на работника из числа управленческого
персонала и спепиалистов, не нмекшшк специального теплоэнер-
теплоэнергетического образования, но прошедших обучение и проверку
знаний в порядке, установленном ПТЭ.
10.2. Порядок и допуск в эксплуатацию новым
и реконструированных тепловых энергоустановок
Строитсяьстио, монтаж и реконструкция объектов теплоэнер-
теплоэнергетики выполняются по проектам, утвержденным и согласован-
согласованным в установленном порядке.
Перед приемкой в эксплуатацию тепловых з переустановок
проводятся приемосдаточные испытания оборудования и пуско-
наллд очные работы отдельных злементон тепловых энергоустано-
энергоустановок и системы а целом. В процессе строительства и монтажа зда-
зданий и сооружении проводятся промежуточные приемки узлов
оборудования и сооружений, в том числе оформление актов скры-
скрытых рпбот в установленном порядке.
Генеральный полрдажк совместно с заказчиком и эксплуатиру-
эксплуатирующей организации* после окончания всех строительных и монтаж-
монтажных работ перед пусконаладочным и работами и пробным пуском,
проперятот выполнение проектных схем, строительных норм и пра-
правил, государстненных спита pro л (включая стандарты безопаснос-
безопасности трудя), правил техник» безопасности л промышленной санита-
санитарии, прав™ вирьтЕЮ- it пожарном безопасносл!. указании здводов-
' Переход па рыночные меюды функционировании требуют повышения
тельного ценза работников все* уровней и категорий. Осайа высокие
предъяялсиьгсн к русоролнтечяр.! Энергрггидпричтий, iav как а их обязанности йуо-
дчт принятие пронаердствинмй-Араякставину* решений, ертррые касаются и
определяют не только судьбу лрелдриятия, на п первую очерпдь жизнь и
ность nae€ffi??nnft, получающих услуги
394

изготовителей, инструкций по монтажу оборудования и наличия
временного допуска к пропслеиию пусконэладочных работ.
Перед пробным пуском подготавливаются также условия для
надежной и безопасной эксплуатации объекта: укомплектован-
укомплектованность рабочих мест обученным (с проверкой знаний) персоналом;
наличие эксплуатационных инструкций, оперативных схем, ин-
етрукпнй по охране трудя, пожарной безопасности, технической
документации по учету и отчетности; обеспеченность инструмен-
инструментом, средствами защиты, запасными ¦ тетями, эксплуатационны-
эксплуатационными материалами и топливом. К этому моменту обязательно вво-
вводятся в действие средства связи, си гнал юани и и пожаротушения,
аварийного освещения и вентиля иии, провернется наличие актов
скрытых работ и испытаний, получается разрешение от налэорпых
органов.
Комплексное опробование объекта проводится заказчиком после
предъявления его местному органу Госэнс pro надзора для осмот-
осмотра и получения от него пременного разрешения. При комплекс-
комплексном опробовании проверяется сонместная работа основных агре-
агрегатов it всего вспомогательного оборудования под нагрузкой. На-
Началом его считается момент их включения.
Комплексное опробование оборудования производится только по
схемам, предусмотренным проектом, оно считается проведенным,
при условии нормальной и непрерывной работы основного оборудо-
оборудования в течение 72 н на основном топливе с номинальной нагруз-
нагрузкой н проектными параметрами теплоносителя. Комплексное оп-
опробование тенлояых сетей проводится в течение 24 ч.
При комплексном опробовании включаются преду см отреннис
проектом КИП, блокировки, устройства сигнализации и дистан-
дистанционного управления, зашиты и атггоматического регулирования.
По запершейип комплексных опробований оборудотания про-
производится допуск - оформление и инод его в постоянную эксплу-
эксплуатацию. Приемка объекта заказчиком от подрядной организации
оформляется специальным актом.
Ввод в эксплуатацию — событие, фиксирующее готовность
объекта, оборудования к использованию по назначению и докумен-
документально оформленное в установленном порядке.
Тепловые энергоустановки организаций, принятые а эксплуа-
эксплуатацию, находятся в одном нэ четырех оперативных состояний:
работе; резерве; ремонте или консервации.
395

10.3. Техническое обслуживание, контроль
за состоянием, ремонт и консервации тепловых
энергоу станов ок
Эксплуатация теплоэнергетический объектов предусмагринзст
вьшолкснис ряда специфических видов работ, которые подразде-
подразделяются на: техническое обслуживание и контроль^ ремонт; модер-
модернизацию и реконструкцию. Техническое обслуживание и ремонт —
взаимоувязанные виды работ, ны полня юте я в определенной сис-
системе и косят пл а ноьо-предупредительный характер.
В системе технического обслуживании и ремонта выполняются:
— подготовка технического обслуживания и ремонтов;
— вы иод оборудования н ремонт;
— оценка технического состояния тепловых энергоустановок
и составление дефектных ведомостей;
— проведен ис тех ничес кого обсл уж и пания и ре момта;
— прне м ка оборудова н ия из рс монта;
— ко нсернаии я тепло вых э\ icp гоуста ноиок;
— ко нтрол ъ и отчетност ь о в ы п од н е и и и тех н нч е ского обслу-
живания, ремонта и консервации теплоныхэнергоустановок.
Техничесхое обслуживание - комплекс операций или операция по
поддержанию работоспособности или исправности изделия {уста-
{установки) при использовании его (ее) по натачеиит, ожидании, хра-
храпении или транспортировании.
Основными видами ремонтов тештоных энергоустановок и теп-
тепловых сетей являются капитальный и те кути Й. Объем техничес-
технического обслужтйнин и ремонта определяется необходимостью под-
поддержания исправного, работоспособного состояния и периодичес-
периодического восстановления тепловых энергоустановок с учетом их
фактического технологического состояния.
Капитальный ремонт — ремонт, выполняемый для восстанов-
восстановления технических и экономических характеристик объекта до жа-
ченищ близких к проектным, с заменой или восстановлением лю-
любых составных частей.
На все виды тепловых энергоустановок необходимо составлять
годоиые (сезонные и месячные) планы - графики ремонтов. Го-
Годовые планы ремонтов утверждает руководитель организации, В
планах приводится расчет трудоемкости ремонта, его продолжи-
продолжительности {время простоев в ремонте), потребности в персонале,
а также и материалах, комплектующий изделиях и запасных час-
частях, создается расходный и аварийный ал пас их.
Текущий ремонт — ремонт, выполняемый для поддержания тех-
нических и экономических характеристик объекта в заданных пре*
396

делах с заменой и/или восстановлением отдельных быстроизнаши-
быстроизнашивающихся составных частей и деталей.
Периодичность и продолжительность всех видов ремонта ус-
устанавливается нормативно-техническими документа ми на ремонт
данного вида тепловых энергоустановок [ I ].
Приемка тсплопш энергоустановок т капитального ремонта
производится рабочей комиссией, назначенной распорядительным
документом по организашти.
Приемка (и текущего ремонта производится лиг сами, ответствен-
ответственными за ремонт, исправное состояние и безопасную эксплуатацию
тепловых энергоустановок.
При приемке оборудования из реионтоь производится оценка
качества ремонта, которая включает оценку: качества отремонти-
отремонтированного оборудования; качества выполненных ремонтных ра-
работ.
Оценки качества устанавливаются:
- предварительно - по окончании испытании отдельных эле-
элементов тепловой энергоустановки и в не л ом;
- окончательно - по результатам месячной подконтрольной
эксплуатации, стечение которой должна быть закончена провер-
проверка работы оборудования на псех режимах, проведены испытании
и наладка всех систем.
Работы, выполняемые при капитальном ремонте тсплопьтк
энергоустановок, принимаются по акту. К акту приемки прила-
прилагается вся техническая документация тто выполненному ремонту
(эскизы, акты промежуточных приемок по отдельным узлам
и протоколы промежуточных испытаний, исполнительная доку-
документация и др.).
Акты приемки нэ ремонта со всеми документами хранятся посто-
постоянно вместе с техническими паспортами установок. Все изменении,
выявленные и произведенные во время ремонта, вносятся в тех-
технические паспорта установок, схемы н чертежи.
Консервация тепловых энергоустановок и целях предотвращения
коррозии металла проводится как при режимных остановках (вы-
(вывод в резерв на определенный и неопределенный сроки, вывод
я теку шли и капитальный ремонт, аварийный останов), так н при
остановах в продолжительный резерв или ремонт (реконструкцию)
на срок не менее шести месяцев.
В каждой организации на основании действующих норматив-
нормативно-технических документов разрабатываются и утверждаются тех-
техническое решение и технологическая схема по проведению кон-
консервации, определяющие способы консервации при различных
видах остановов и продолжительности простоя, на основании
397

которых составляются и утверждаются инструкции по консерна-
пип и расконсервации и мерам безопасности при проведении этих
работ.
Консервация — комплекс мероприятий по обеспечению определен-
определенного технической документацией срока хранения или временного
бездействия тепловых энергоустановок и сетей (оборудования, за-
запасных частей, материалов и др.) путем предохранения от корро-
коррозии, механических и других воздействий человека и внешней среды.
Прн техническом обслуживании it обязательном порядке прово-
проводятся операции контроль лого характера - осмотр, контроль :ia со-
соблюдением эксплуатационных инструкций, испытания и оценки
технического состоя кия и некоторые технологические операции
мосста новотельного характера (регул кропание и наладка, очистка
и смазкаt замена вышедших из строя деталей без значительной
разборки, устранение мелких дефектов). Важным эксплуатацион-
эксплуатационным требованием яклнется система периодических обходов и ос-
осмотров рабочих мест, в том числе и н ночное время, с записью
результатов обхода и оперативном журнале. Цели таких щюяерок,
порядок и организацию их определяет руководитель организации,
В эксплуатационных теплоэнергетический предприятиях необ-
необходимо организоыать постоянный и периодический инструменталь-
инструментальный контроль технического состояния тепловых энергоустановок
(периодические осмотры, технические освидетельствования).
Техническое состояние я процессе эксплуатации постои if но
контролируется эксплуатационным персоналом. Объем и порядок
контроля устанавливаются местными должностными и эксплуа-
эксплуатационными инструкциями, результаты осмотров оформляются и
журнале обходов и осмотров или one рати вн ом журнале.
Периодический инструментальный контроль проводится комисси-
комиссией с целью: оценки технического состояния оборудования; установ-
установления сроков и условии их эксплуатации и определения мер, не-
обходимых для обеспечения расчетного ресурса тепловой энерго-
энергоустановки; выявления потерь ТЭР; составления тепловых балансов.
10.4. Техническая документация на тепловые
энергоустановки, требования безопасности
эксплуатации
По времени и месту создания, назначению и использованию
техническая документация условно подразделяется на: I) докумен-
документацию длительного (постоянного учета) хранения и использова-
использования, 2) производственно-технические документы служб, районов,
участков, 3) оперативную документацию, по которой организует-
398

ся технологический процесс энергоснабжения в целом, оператив-
оперативное управление, контроль и отчетность.
К первой rpyime докучентяннн, формируемой руководством
предприятия, следует отнести:
- решение директивного органа (инвестора) а необходимости
н начале строитсльетин;
- генеральный план участка (и масштабе 1:1000-1 :ЖК>) с на-
нанесенными зданиями, сооружениями и тепловыми сетями;
- утвержденная просктно-емстпня документация it исполни-
исполнительные чертеж it (пояснительные записки и др.) со нес ми после-
последующими изменениями и дополнениями;
- акты приемки скрытых работ, испытании и наладки тепло-
тепловых энергоустановок и теплопы* cereif it эксплуатацию;
- пас г торта котел ьиогохопя йства .котловыекниги;
- схемы и акты испытаний технолопггеских тру!^опроводов,
систем горячего водоснабжения, отопления, вентиляции, элект-
электроснабжения;
- акты приемочных комиссий;
- исполнительныечсртежитеггло!)ЫУОМСргоустановокитеп-
лопых сетей;
- техни'тсскийпаспорттепловойсети;
- технически и. пас п орт те п лового п у н кта;
- документы згшодов-изготовителей основного и вспомога-
вспомогательного оборудования (технические паспорта, сертификаты
и гарантийные характеристики, схемы монтажа и наладки и др.).
Ко второй группе технической документации, формируемой
в произволстяенчык службах и подразделениях, следует отнести
организмиионные документы — должностные инструкции персо-
персонала по каждому рабочему месту, инструкции по эксплуатации
тепловых энергоустановок (схемы, чертежи, характеристики
и описания), л ронзподственно-техн и чес кие документы для ПТО.
абонентских служб (тепловых инспекций) и др.
К третьей группе относится оператаоная эксплуатационная до-
документация.
В предприятиях устанавливаются м утиерхдяются перечни тех-
технической документации и списки должностей, для которых обя-
обязательно знание документов, инструкций, схем, чертежей. Переч-
Перечни документов пересматриваются не реже одного раза в 3 года.
В должностных инструкциях персоналу по каждому рабочему
месту указываются:
- перечень инструкции и другой нормативно-технической
документации, схем установок, знание которых обязательно для
работника.
399

- права, обязанности и ответственность работника;
- вза и м сюгнощен ия работнн ка с вышестоящи м. пегт птосм ным
н другим синенным л о работе персоналом.
В инструкциях по эксплуатации приводятся:
- краткое техническое описание энергоустановки;
- критерии и пределы безопасного состояния и режимов ра-
работы;
- порядок подготовки к пуску, пуск, остановки во времй экс-
эксплуатации и при устранении нарушений к работе;
- порядок технического обслуживания и переключений;
- порядок допуска к осмотру, ремонту и испытаниям;
- требования по безопасности труда, виры во- и пожаробезо-
пожаробезопасное™, специфические для данной энергоустановки.
Инструкции Пересматриваются и перс утверждаются не реже
одного раза it 2 гола.
В оперативной эксплуатационной документации регистрируют-
регистрируются в хронологическом порядке (с точностью до минуты) оператив-
оперативные действия, записи об авариях и инцидентах на оборудовании
и мерах по восстановлению нормального режима, сведения о пер-
первичных и ежедневных допусках к работам по нарядам и распоря-
распоряжениям, ведутся журналы и суточные ведомости учета режимных
параметров, состояния КИПиА, качества воды, пара, конденса-
конденсата, учета отпуска энергии, потребленных ТЭР и др.
Обеспечение безопасной эксплуатации тепловых энергоустано-
энергоустановок предусмиггршвдет проведение и поддержание комплекса мероп-
мероприятий организационного и технического характера: 1) по предот-
предотвращению возлействия на работников опасных и вредных проиэ-
подепкнных факторов (обеспеченность персонала проверенными
и испытанными, средствами зашиты, приспособлениями и инст-
инструментом, соответствующей спецодеждой), организации безопас-
безопасных и здоровых условий труда на рабочих местах, в производ-
производственных помещениях и на территории (освещение, обогрев
и вентиляция рабочих мест и др.);
2) по обеспечению пожарной безопасности помещений и обо-
оборудования, исходя из ос обе нн остей эксплуатации тепловых энер-
энергоустановок (устройстна, эксплуатация и ремонт тепловых энер-
энергоустановок и тепловых сетей должны соотвстстборять требовани-
требованиям правил пожарной безопасности, быть оборудованы сетями
противопожарного водоснабжения, уста нов к ам и обнаружения
и тушения пожара);
3) для предупреждения или ограничения вредного воздействия
на окружающую среду nwбросав загрязняющих всшести а атмос-
атмосферу и сбросов в водные обт^кты. шума» вибраций и иных вред-
400

ных физических воющей ствий, а также по сокращению безвозврат-
безвозвратных потерь и объемов потребления воды.
Общие нормативы и требования безопасности труда в строи-
строительстве и ЖКХ наложены и СНиП ] 2-ЙЗ-2О01 ^Безопасность тру-
труда в строительстве. Часть I, Обшие требования* и СНиП 12-04-
2002 «Безопасностьтруда в строительстве. Часть 2, Строительное
произролстро». Конкретные организационные мероприятия, обес-
обеспечивающие безопасность работ при эксплуатации тс пл о потреб-
потребляющих установок и тепловых сетей, представлены в «Правилах
техники безопасности при эксплуатации тсплопотреблятощих ус-
установок и тепловых сетей потребителей*, а также в СНиП 21-01-
97" «Пожарная безопасность здании и сооружений* (с изменени-
изменениями № 1 и 2).
10.5. Эксплуатация тепловых сетей
Предприятия тепловых сетей (ГТТС) при эксплуатации систем
тепловых сетей должны обеспечить надежность теплоснабжения
потребителей, подачу ему теплоносителей (волы и пара) с расхо-
расходом и параметрами в соответствии с температурным графиком
регулирования и перепадом давления на вплле. Эти функции per-
ламентируются н «Типовой инструкции по эксплуатации тепло-
тепловых сетей» (РД l53-34.0-20.5fi7-9S)t н предприятиях тепловых се-
сетей коммунальной энергетики — *Т и повой инструкцией по тех-
технической эксплуатации тепловых сетей систем комму нал иного
теплоснабжения» (утвержденной приказом Госстроя России от
13.12.2ПОП г. N> 28S), а в промышленных и сельскохозяйственных
предприятиях — соотпетствуюшими утвержденными руководством
отраслевыми инструкииями по эксплуатации тешювых сетей.
Прнсоелшгеине новых потребителей к тепловым сетам энергоенэб-
жаюшей организации допускается только при наличии у источни-
источника теплоты рмериа мощности л резерва пропускной способности
магистральной тепловой сети и оформляется «Техническими усло-
условиями на присоединение к тепловым сетям*.
После завершения строительно-монтажных работ (при новом
строительстве, модернизации, реконструкции), капитального или
текущего ремонта с заменой участков трубопроводов трубопрово-
трубопроводы тепловых сетей подвергаются не питаниям на прочность и плот-
плотность. Трубопроводы, прокладыпасмыс в нспроходных каналах
или бесканально. подлежат также предварительным испытаниям
на прочность и плотность п процессе проиэиодетъа работ до уста-
установки сальниковых (сильфомпых) компенсаторов, еекционнрую-
ишх залзижек, закрывания каналов vi засылки трубопроводов.
401

Предварительные н приемочные испытания трубопроводов про-
производят водой. При необходимости в отдельных случаях допуска-
допускается выполнение предварительных испытаний пневматическим
способом.
Выполнение пневматических испытаний нал-земнык трубопро-
трубопроводов, ii такя;е проложенных ы одном канале иди в одной тран-
траншее с действующими инженерными коммуникациями, не допус-
допускается.
Гидравлические испытания трубопроводов пол иных тепловых
сетей с целью проверки прочности и плотности следует проводить
Пробным лаатенисм с и несением результатов в паспорт.
Давление пробное — убыточное давление, при котором должно
производиться гидравлическое испытание тепловых зпергоустоно*
вок и сетей на прочность и плотность.
Минимальная величина пробного дм пиши и при гидрааличес-
ком испытании состагеитет 1,25 рабочего давления, но не менее
0,2 МПа B кгс/см2).
Давление рабочее — максимальное избыточное давление на вхо-
входе в тепловую энергоустановку или ее элемент, определяемое по
рабочему давлению трубопроводов с учетом сопротивления и гид-
гидростатического давления*
При проведении гидравлических испытании на прочность
И плотность те плоны к сетей следует отключать заглушками обору-
оборудование тепловых сетей (сальниковые, сильфончыс компенсато-
компенсаторы и др.), л также >мастки трубопроводов н присоединенные тспло-
потребляющне энергоустановки, не задействованные в испытаниях.
В процессе эксплуатации вес действующие тепловые cent дол-
должны подвергаться испытаниям на прочность и плотность дли вы-
выявления л сфектов не позже, чем через две меде л и после оконча-
окончания отопительного сезона.
Испытания на прочнпсть н плотность проводятся в следующем
порядке:
— ислытываемыи участоктрубопроводаогключитьотде^ству-
ющих сетей;
— в самой высокой точке участка испытываемого трубопровода
(после наполнения его нодой и спуск:! тюадуха) установить проб-
пробное давление (контроль по манометру);
— давление н трубопроподе следует поиылпать плавно;
— скорость подъема давлении должна быть указана в норма-
нормативно-технической документации (НТД) на трубопровод.
При значительном перепаде геодезических отметок на испы-
испытываемом участке значение максимально допустимого давления
в его нижней точке согласовывается с проектной организацией для
402

обеспечения прочности трубопроводов и устойчивости нсполпиж-
ных о пор. В противном случае испытание участка необходимо
проводить по частям.
Испытания на прочность и плотность проводятся с соблюдением
следующих основных требований: измерение давлении при выпол-
выполнении испытании следует производить по двум аттестованным
пружинным манометрам (один - контрольный) класса не ниже 1,5
с лиамстрои корпуса не менее 160 мм. Манометр должен йыон-
раться из условии, что измеряем а и величина давления находится
Fi пределах 2/3 шкалы прибора; испытательное давление должно
быть обеспечено в верхней точке (отметке) трубопроводов; тем-
температура поды должна быть не ниже 5 'С и не выше 40 (С; при
заполнении водой из трубопроводов должен быть полностью уда-
удален воздух; испытательное да влей не должно быть выдержано не
менее 10 mm и затем снижено до рабочего; при рабочем давлении
проводится тщательный осмотр трубопроводов по всей их длине.
Результаты испытаний считаются удовлетворительными, если
во время их проведения Ktr произошло падения давления и не об-
обнаружены признаки разрыва, течи или запотевания в сварных
швах, а таюке течи в основном металле, в корпусах и сальниках
арматуры, по фланцевых соединениях и других элементах трубо-
трубопроводов. Кроме того, должны отсутствовать признаки сдвига или
деформации трубопроводов и неподвилогш опор.
О результатах испытаний трубопролодов на прочность и плот-
плотность составляется акт установленной фермы.
Трубопроводы тепловых сетей до пуска их в эксплуатацию пос-
после монтажа, капитального или текущего puMOirra с здмсной участ-
koej трубопроводов подвергаются очнетке:
паропроводы - продувке со сбросом пара и атмосферу;
водяные сети в закрытых системах ЦТ и кондеисатопроводы -
гидропневматической (юлой с подачей воздуха от компрессора)
л ромы икс;
водяные сети в открытых системах ЦТ л сети горячего водо-
водоснабжения - гндрогшешатической промывке и дезинфекции
(в соответствии и инструкциями СанПиН) с последующей пои гор-
горной гтромыикои питьевой поаоЛ. Повторная промывка после де-
дезинфекции производится до достижения показателей качества
волы, соответствующих санитарным нормам на пнтьспую поду-
О проиеленнон промывке (пролуикс) трубопроводов необходимо
составить акт.
Программа пуска и испытаний. Заполнение трубопроводов теп-
ловьтх сетей, nv промывка, дезинфекция, включение циркуляции,
продувка, прогрев паропроводов и другие операции по пуску во-
403

дяных и пароьыч сетей, а также любые испытании тепловых се-
сетей или их отдельных элементов и конструкции, выполняются по
программе, утвержденной техническим руководителем ПТС н согла-
согласованной с источником теплоты, а при необходимости — с природо-
природоохранными органами.
Пуск водяных тепловых сетей состоит из следующих операций:
^пол нения трубопроводов сете пой водой;
установленип циркуляции;
проверки плотности сети;
включения потребителей и пусковой регулировки сети.
Заполнение трубопроводов теплосети произволнтся водой се-
сетевого качества температурой не выше 70 *С при отключенных
системах тештопотрсблення. Оно производится водой давлением,
не превышающим статического давления заполняемой части теп-
тепловой сети более чем ни 0,2 М Па B кгс/см*). Во нибежание гид-
гидравлических ударов и для лучшего удаления поздуха из трубопро-
трубопроводов максимальный часовой расход воды С^прн заполнении тру-
бопроволот! теплосети с условным диаметром Ду не должен
превышать величин, приведенных в таблице 10,1.
Тайлица SU. {
Допустимые расходы подпитом ной воды при заполнении
трубопроводов теплосети
Д,. мм
GH< *гУн
100
ID
150
15
250
25
300
35
50
400
65
450
85
5QO
100
есю
ISO
700
гоо
BOD
250
900
300
юоо
1100
400
1200
500
Заполнение распределительных сетей следует производить пос-
после заполнения нодои магистральным трубопроводов, у ответвле-
ответвлений к потреб и тел я и и местных систем - после заполнения рас-
распределительных сетей, тепловых пунктов и устгшовленил цирку-
циркуляции и пик.
В период пуска необходимо вести наблюдения за наполнени-
наполнением и прогревом трубопроводов, состоянием запорной арматуры,
сальниковых компенсаторов, дренажных устройств.
Примечание. Последовательность и скорость грооедения пусковых опе-
операций осуществляются так, чтобы исключить возможность значительных теп-
теплое ых деформаций
В программе по пуску теплопых сетей учитываются особен но ~
сти пуска ноля ной тепловой сети при отрицательных тем пераггу-
рах наружного воздуха (после длительного аварийного останова,
капитального ремонта или при пуске вновь построенных сетей К
404

Подогрев сетевой волы при установлении циркуляции на тепло-
теплоисточниках следует производил* со скоростью не более 30 "С и час.
В случае повреждения пусковых трубопроводов или связанно -
га с ними оборудования принимаются мери к ликвидации этих
повреждений,
При отсутствии приборов измерения расхода теплоносителя
пусковая регулировка производится по температуре в обратных
трубопровода* (до ныраннивани я температуры от всех подхл ючен-
юченных к сети потребителей).
Пуск паровых сетей состоит из следующих операций:
- прогрева и продувки паропроводов;
- janoл f ic и ия и п ром ы в ки koi tac iicaroпроводоп;
- подключения потребителей.
Перед началом прогрева асе задвижки на ответвлениях от про-
прогреваемого участка плотно закрываются. Вначале прогревается
магистраль, а затем поочередно ее ответвления. Небольшие мало-
разветвленные паропроводы можно прогревать одновременно по
Всей сети.
При возникновении гидравлических ударов подача пара немед-
немедленно сокращается, а при частых и сильных уларах — полностью
прекращается впредь до полного удаления из прогреваемого уча-
участка скопившегося в нем конденсата. Скорость прогрева паропро-
паропровода регулируется по признакам появления легких гидравличес-
гидравлических ударов (щелчков).
При проведении прогрева необходимо регулировать его ско-
скорость, не допуская при этом сползания паропровода с подвижных
опор.
Текущая эксплуатация тепловых сетей. При текущей эксплуа-
эксплуатации тепловых сетей необходимо:
- поддерживать и исправном состоянии вес оборудование,
строительные и другие конструкции тепловых сетей, проводи сво-
своевременно их осмотр и ремонт;
- наблюдать за работой компенсаторов, опор, арматуры, дре-
дренажей, воздушников, контрольно-измерительных приборов и дру-
других элементов оборудования, своевременно устраняя выявленные
дефекты и неплотности;
- выяйлятьи восстан авл и вать разрушеннуютепловуюизоля-
пию и антикоррозионное покрытие;
- удалять скапливающуюся а каналах и камерах воду и пре-
предотвращать попадание туда грунтовых и верховых вод;
- отключать неработающие участии сети;
- своевременно удалять воздух из теплопроводов через воз-
воздушники, не допускать присоса воздуха в тепловые сети, поддер-
405

кивая постоянно необходимое избыточное давление но всех точ-
точках сети и системах теплопотребления;
— поддерживать чистоту в камерах и проходных каналах, не
допускать пребывания в них посторонних лип;
— п ри ни мать меры к : i реду пре жд е н и ю, л окалшаи и и и л ик н н-
лации аварии и инцидентов а работе тепловой сети;
— осуществлять контроль за коррозией.
Инцидент — отказ или повреждение оборудования а(или) тру-
трубопроводов тепловых сетей, отклонения от гидравлического и(или)
теплового режимов, нарушение требований федеральных законов
и иных правовых актов Российской Федерации, а также норма-
нормативных технических документов, устанавливающих правила веде-
ведения работ на опасном производственном объекте.
Контроль состояния тспловы* сетей н тепловой нздлящтн* режи-
режимов их работы производится путем регулярного, по графику, об-
обхода теплопроиолов и тепловых пунктов, осуществляемых кач сле-
слесарями-обходчиками, так и мастерами.
Частота обходов устанавливается в зависимости от типа обо-
оборудования и его состояния, но не реже 1 раза а неделю в течение
отопительного сезона и одного рам в месяц в межатолгительный пе-
период, Теплоныс камеры необходимо осматривать не реже одного
раза я месяц; камеры с дренажными насосами - не реже двух раз
п неделю. Проперка работоспособности дренажных насосов и ав-
автоматики их включения обязательна при каждом обходе. Резуль-
Результаты осмотра заносятся в журнал дефектов тепловых сетей.
Дефекты, Угрожающие аварией м инцидентом, устраняются не-
немедленно, Спелся и я о дефектах, которые не прс лета пл я ют опасно-
опасности с точки зрения надежности эксплуатации тепловой сети, но
которые нельзя устранить 6cj отключения труби прополов, зано-
заносятся в журнал обхода и осмотра тепловых сетий, ;i для ликвида-
ликвидации этих дефектов при ближайшем отключении тру бог ро водов
или при ремонте - а журнал те куши х ремонтов- Контроль может
осуществляться дистанционными методами (например, ti бес ка-
канальных прокладках с системой оператиино-днстаншюнмот кон-
контроля - СОДК).
Дли контроля гидравлического и температурного режимов теп-
тепловых сетей и тепло потребляющих установок необходимо при
плановых обходах проверять давление и температуру н узловых
топках сети но манометрам и термометрам с записью результатов
й журнале обходов.
При эксплуатации тепловые сетей важной задарен является
контроль за утечками теплоносителя нэ трубопроводов и систем
406

тегишпотрсбления. Она не должна превышать норму, которая со-
составляет 0,Z5 % среднегодового объема воды в тепловой сети и при-
присоединенных к ней системах тепло потреби? пня в час, незаннелмо
от схемы их присоединения, за исключением систем Г ВС, при-
присоединенных через иодоподагреватйль.
Для контроля за плотностью оборудован и я и сточннкоп теплоты,
тепловых сетей и систем тегиюпптребыення допускается и установлен-
установленном порядке использование окрашнвдюших индикаторов утечки,
разрешенных к применению в системах теплоснабжения [ 15],
На каждом уте подпитки тепдовьтх сетей определяется расход
подпиточной ншы, соответствующий нормативной утечке, и обес-
обеспечивается приборный учет фактического расхода пол пит очной
воды. При превышающей установленные норм;пины утечки теп-
теплоносителя принимаются меры к обнаружению мест утечек и их
устранению (подробно см. раздел 10.15).
Тепловые испытания. Помимо испытаний на прочность и плот-
плотность в организациях, эксплуатирующих тепловые сети, один раз
п пять лет проводятся пелены? испытания тепловых сетей: I) на
максимальную температуру теплоносителя; 2) h;i наличие потен-
потенциалов блуждающих то кои; 3) с целью определения тепловых
и гидравлических потерь. Б сложившейся практике последние
проводятся методом «тепловой волны», предложенным Л. В. Хлу-
Хлудовым в предвоенные голы, с использованием новейших прибор-
приборных средств контроля и измерений (инфракрасные термометры,
электромагнитные и ультраэвуконые рас колом еры и др.). Все ис-
испытании тепловых сетей выполняются раздельно друг от друга
и соответствии с действующими методическими указаниями,
с предварительным уведомлением абонентов.
Шурфовкн (раскопки к вскрытие) тепловых сетей и ил и юте я од-
одним из важных элементов их эксплуатации. Они пронодятся для
контроля за состоянием подъемных теплопроводов, теплоизоля-
теплоизоляционных и строительных конструкций и подразделяются на пла-
ноные и аварийные.
Плановые шурфовки проводятся по ежегодно угвер;жлснному
руководством ПТС плану, число их устанавливается в зависимо-
зависимости от протяженности сети, способов ттрокладки и теплоизоляци-
теплоизоляционных конструкции, количества ранее выивлетгмх коррозионных
повреждений, результатов испытаний на наличие потенциала
блуждающих токов. На I км трассы предусматривается не менее
одного шурфа. На новых участках сети они проводятся itilчиная
с третьего года эксплуатации [ ] ].
При наличии заметных следов коррозии вскрытых трубопрово-
трубопроводов (размер шурфа по низу 1,5» 1,5 м при (ксканальных проклад-
407

ках. или п пределах снятой гипггы перекрытия при канальной) нс-
обходило зачистить поверхность трубы и произвести замер толши-
ны стенки трубопровода с помошью ультращуковога толщиноме-
толщиномера или дефектоскопа. При выявлении утонения ста тки на 10 % и бо-
более проектного (первоначального) значения необходимо произвести
повторный контроль в ремонтную компанию следующего года. Учнс-
тнн с утонением стенки трубопровода на 20 % и более подлежит замене.
Аварийные шурфы осу шестатиготен ц иредиарительно установлен-
установленных (выявленных) местах повреждения трубопроводов тсллосет для
выявления и устранения причин и последегиий их. Установленные
места аварийных повреждений должны быть немедленно огорожены,
выставлены дежурные во избежание гибели ирсторшшнх людей, кото-
которые часто в таких случаях происходят.
Подземные конструкции тепловых сетей после каждого осмотра
или аварийного вскрытия должны быть полностью восстановле-
восстановлены с составлением акта на выполненные работы и мероприятия.
Закрывать шурфы без восстановления строительно-изоляционной
конструкции Запрещается.
Как правило, городские тепловые сети оснащаются устройстванн
электрохимической защиты трубоггроаолой от наружной коррозии -
катодными и дренажными установками. Однажды иключенные, они
пмгтиннно содержатся в состопнпи полной работоспособности, про-
фила кти чес кое обслуживяние и план оно-предупредительный ре-
ремонт их осуществляется персоналом ЛТС в установленные плана-
планами сроки, а эффектинносп! лей сгний провернется дей рам в год
и актируется.
Контроль ia внутренней коррозией трубопро&одоя теплосети
и конденштппроволов осушсстиляется химлабораторией путем сн-
стематическизс анализов сетевой волы к конденсата, л также по
индикаторам внутренней коррозии, установленным а наиболее
характерных точках тспловьгх сетей (на иыводах от источника теп-
теплоты t на концевых участках, & нескольким промежуточных ухпах).
Проверка индикаторов внутренней коррозии осуществляется
н ремонткый период.
Бакн-аккумулнтори горячей воды и конденсата - (БЛГВ). В тех-
технологических схемах систем С ЦТ цщюко используются баки-ак-
баки-аккумуляторы горячей и холодной лоды, баки для сбора и хранения
конденсата. БЛГВ иэгогга&линаются по специально разработанным
проектам,
?ак~аккумулятор горячей воды — емкость, предназначенная dw
хранения горячей воды & целях выравнивания суточного графика
расхода воды а системах теплоснабжения, а также для создания
и хранения запаса падниточний воды на источниках теплоты*
40В

Выполняя заданные технологические функции, они вместе
с тем представляют значительную опасность для обслужи паю щего
персонала и близко расположенных строении и жилых домой. Из-
Известны случаи аварийных разрывов БАГВ и человеческими жерт-
жертвами и тяжелыми Артериальными потерями (на крупной район-
районной тсплостанции с открытым волоразборам погибло одномо-
одномоментно более 20 чел. персонала). Поэтому на всех навык и эксп-
эксплуатируемых баках-аккумуляторах устанавливаются наружные уси-
усиливающие конструкции для предотвращения разрушения баков,
производится обвалование мест размещения бакоп, установка
сплошных железобетонных заборов, разрабатываются специальные
меры jainifTU металла БЛГВ от коррозии и разрушения {Ш%-ный
контроль не разрешающим методом заводских и монтажных шпон,
применение специальных сталей, зазцитных покрытии стенок, спе-
специальных герметикой и др.)-
В Л ТС, имеющих в технологических схемах БАГВ, разрабаты-
разрабатываются регламенты по безопасной эксплуатации, содержанию
и ремонту таких устройств,
10.В. Эксплуатация тепловых пунктов (ТП, ЦТП)
Основными задачами эксплуатации ТП и ЦТП являются:
- обеспечение требуемого раскола теплоносителя лдя каждого
теплового пункта при соответствующих параметрах;
- снижениетеплопыкп отсръ и утече к те п л он осител я;
- обеспечение надежной и экономичной работы всего обору-
оборудования ТП,
При эксплуатации ТП в системах тешюпотребления осуществ-
осуществляется;
- включение и отключение систем тепло потребления, под-
подключенных ни ТП.
- контроль за работой оборудования;
- обеспечение требуемых режимными картами расходов пара
и сетевой ноды;
- обеспечение требуемых инструкциями по эксплуатации
и режимными картами параметров пнра и сетсиой иолы, поступа-
поступающих на тенлопотрейлнюшие энергоустановки, конденсата и об-
обратной сетевой воды, иозьрашаемыч ими в тепловую сеть;
- регулнроваиисотгускатспловойэнйргиннаотопятельно-
пентиляииошгыс 1гужды и зависимости от метеоусловий, а также
на ргужды ГВС в соответствии с санитарными и технологически-
технологическими нормами;
- снижение удельных расходов сетевой воды и утечек се m
с и с тем ы, сокращение те ч но л or и ч еских 11 отерь тс! uiouo й эне рг и и;
409

- обес п ечс н не нале ж и oft и э ко и ом ич н ой работы рсета оОору-
довлгшяТП;
- поддержание и работоспособном состоянии средств контро-
контроля, учета и регул кропания.
Эксплуатация ЦТГТ осуществляется оперативным или ontpa-
типно-ремонтным персоналом, В таблице 10.2 представлены тру-
трудозатраты на обслужи пан не и текущий ремонт оборудования са-
самых массовых обглктои СЦТ - тепдовых пунктов.
Таблица 10.2
Трудозатраты на обслуживание и текущий ремонт оборудовании
тепловых пунктов
Элементы оборудования
тепловых пунктов
!i
if
X m
4
Трудозатраты на
обспуживана
за
раэ.
аэ
год,
Трубопрдесщы
30
фланцевые
ia= 50 - ISO мм)
10
0.22ЛШ
0.5
Задвижки сильные
1Q
ф
fd=5Q-150 мм)
0,22/0,55
о.эз
Вентили муфтовые
= 15-25)
2,5
o,i/d,ie
Эляеаторы Стальные
30
0.22
Центробежные насосы;
тип ЦНШ
10
0,33
е.5/1 о.б
тип К
10
0,33
10
13.0Я1.2
10
Босфундэментный насос
повышенного качества
10
г,
клапаны
Флэнц&йый чугунные
10
0,5
Подогреватели секцион-
секционные с латунными труб-
трубками, 4 м:
секции
(Cf-10Q- 200
15
10
2.5
O,1/D.18
секции
(о1 =250-300 мм)
10
0.2Ю.36
Расходомеры
и водомеры
3,5
Регулятор расхода пря-
прямого действии типа РР
10
е,е/ю.б
4t0

Окончена* табл. !0.2
Элементы оборудования
тепловых пунктов
Терморепе типа ТРБ
для подогревателей
горячего водоснабжения
Регупргор ТРЖ и ТРД
Манометр технический
Термометр технический
Грязеви*
Проверка и лодрегули-
рое«л распада впды
теплового [тучкта:
индивидуапьный
с горячим
водоснабжение*
центральный
индивидуальный
после ЦТП
Переход от одного теп-
пового пункта
до Другого
2
lfe
Iе-
и о
|s
1
1
1
1
т
-
-
-
-
Si
h
2
Ю
3
2
30
-
-
-
-
и
и
С о A
1
1
1
1
Ю
1
1
ID
-
Трудозатраты нэ
сбелуживанв
эа
1 раз,
челЛинн
5
25
0.5
0,5
5
20
5
10
за
сезон/год.
чел/дней
3,5
10.6
0.22Ю.35
0.22Ю.35
0.35
10,6
Ы2
0.23
-
Я- .(Г
я 1 s
-
3
0,1
1,0
-
-
-
-
Необходим ость дежурства персонала ня ТП и его пршолжн-
тельность устанавливаются рукородстиом оршмиэации в зависи-
зависимости от местных, условий.
Периодически, не ркже I раза в неделю ЦТП и ТП осматрива-
осматриваются управленческим персоналом и специалистами организации.
Результаты осмотра отражаются н оператиином журнале.
Эксплуатация ТП, находящихся на балансе потребителя тепло-
вой энергии, осугпестштяется его персоналом. Энсргоснабжаютая
организация осутестиляст контроль за соблюдением потребителем
рож и мол теплплотребления и состоянием ^jcxa энергоносителей,
В случае возникновения аварийной ситуации потребитель тепло-
тепловой энергии навешает диспетчера иди администрацию эксплуатаци-
эксплуатационного предлрнятня дли принятия срочных мер по локализации ава-
аварии н до прнбьпкя персопллв экеплуа1Я[№а»ного предприятия ограж-
ограждает место аварнн н устанавливает посты деж^ньга.
Авария - повреждение трубопровода тепловой сети, если в пе-
период отопительного сезона зто привело к перерыву теплоснабже-
теплоснабжения объектов жилсоцкулътбыта на срок 36 ч и более.
411

Включение и выключение ТП, систем теплопотребления и ус-
такопление расхода теплоносителя лроизвод1ггся персоналом по-
потребителей тепловой энергии с разрешения диспетчера и под кон-
контролем Персонала энергоснабжающей организации.
Испытания оборудования установок и систем тепло потребле-
потребления на плотность и прочность должны производиться после их
промывки персоналом потребителя с обязательным присутстви-
присутствием представителя энергоснабжаюшей организации. Результаты
проверки оформляются актом.
Опробование работы систем отопления производится после по-
получения положительных результатов испытания систем на плот-
плотность и прочность.
Опробование систем отопления в обвод элеваторов или е со-
соплом большего диаметра, а также при завышенном расходе теп-
теплоносителя не допускается.
Давление теплоносителя в обратной трубопроводе должно быть
на 0,05 МПа @,5 кгс/см1) больше статического давления системы
теплотггреблення, присоединенной к тепло пой сети по зависимой
схеме.
Повышение давления теплоносителя сверх допустимого и сни-
снижение его менее статического даже кратковременное при отклю-
отключении и включении н работу систем теиолопотребления, подклю-
подключенных к тепловой сети по зависимой схеме, не допускается. От-
Отключение системы следует производить поочередный закрытием
задвижек, начиная с подающего трубопровода, а рключенне - от-
открытием, начиняя с обратного.
Включение ТП и систем паропотреблення осуществляется откры-
открытием пусконых дренажей, прогревом трубопровода пара, оборудо-
оборудования теплового пункта и систем паройотрсбления. Скорость про-
прогрева зависит от уел опий дренажа ска пли лающегося конденсата,
но не выше 30 °С/ч,
Распределение пара по отдельным тешюприемннкам осуществ-
осуществляется настройкой регуляторов давления пара, а у потребителей
с постоянным расходом пара — установкой дроссельных диафрагм
соответствующих дил метров.
10.7. Эксплуатация систем отопления, вентиляции
и горячего водоснабжения
Эксплуатация этих систем должна обеспечить соблюдение нор-
нормативных температурно-влажностиых параметров ьогщушной сре-
среды у потребителей, проектный воздухообмен н помещениях, бес-
бесперебойное горячее водоснабжение установленного качества [391.
412

Общие виды работ для них: промывка систем проводится после
ния отопительного периода, а также после монтажа, капи-
капитального ремонта, текущего ремонта с заменой труб (п открытых
системах до ввода в эксплуатацию системы должны Сыть также
подпер гнуты дезинфекции).
Системы промываются aonoti в количествах, превышающих
расчетный расход те л доносителя в 3—5 раз, ежегодно после ото-
отопительного периода, при этом достигается полное осветление
поды. При прояснении гцдропневматической промывки расход во-
довозлушной смеси не должен превышать 3-5-кратного расчетно-
расчетного расхода теп л ^носителя [18].
Для зашиты от внутреннй коррозии системы должны быть по-
постои н но заполнены псаориронанной водой, химически очишениой
водой или конденсатом.
Испытания на прочность н плотность оборудовании систем про-
проводятся ежегодно после окончания отопительного сезона дли пы-
явлення дефектов а также перед началом отопительного периода
после окончания ремонта-
Испытания на прочность и плотность водяных систем прово-
проводится пробным давлением, но не ниже;
- элеваторные узлы, водоподогрсвателн систем отопления, го-
горячего водоснабжения - I МПа A0 кгс/см2);
- систем отопления с чугунными отопительными приборами,
стальными штампованными радиаторами - 0,6 МЛа F кгс/см2),
а систем панельного и конверторного отопления - давлением
] МПаA0кгс/см2);
- системы ГВС - да плен нем, равным рабочему в системе, плюс
0,5 МПа E кгс/см*), но не более 1 МПа A0 кгс/см2),
-для калориферов систем отопления и иснтиляимя - в зави-
зависимости от рабочего давления, устанавливаемого техническими
условия м и за пода- изготовителя.
Паровые системы теплоптреблення испытыеиют^н пробным
давлением, величину которого выбирает предприятие-изготови-
предприятие-изготовитель (проектная организация) в пределах между минимальными
и максимальными значениями:
- минимальная величина пробного данления при гидраиличес-
ком испытании должна соста влить 1.25 рабочего давления, ионе
менее 0.2 МПа B ктс/см2);
- максимальная величина пробного давления устанавливается
расчетом на прочность по нормативной документации, согласо-
согласованной е Госгортехнадзором России;
- испытания на прочность и плотность узла управления
и системы тепло потребления производится при положительных
413

температурах наружного воздуха. Пря минусовых тем пературах
они возможны лишь в исключительных случаях, температура
внутри по мешен и я должна быть при этом не ниже +5 *С.
Испытания на прочность ц плотность систем проводятся раздель-
раздельно, п следующем порядке:
- система тепло потребления заполняется водой с температурой
не яыше 45 "С, полностью удаляется воздух через воздушники в
верхних точках;
- давление доводится до рабочего и поддерживается в течение
времени, необходимого хтн тщательного осмотра ясех сварных
и ерланцевых соединении, арматуры, оборудования и т.п., но не
менее I fJ мин;
- давление доводится до пробного, если в течение 10 мин
не выяшяются какие-либо дефекты (для пластмассовых труб время
подъема давления до пробного должно быть не менее ЗП мин).
При эти* испытаниях применяют пружинные манометры клне-
са точности не ниже !,5. с диаметром корпуса не менее 160 мм,
шкал oil на номинальное давление у измеряемого, пеной деления
0,01 МПа @,1 кгс/см3), прошедшие проверку и опломбирование
госповсрителем.
Системы считаются выдержавшими испытания, сели во время их
проведении:
- не обнаружены ^потения» сварных шпол или течи из нагре-
нагревательных приборов, трубопроводов, арматуры и прочего обору-
оборудования;
- при испытаниях на прочность и плотность водяных и паро-
паровых систем теплопотреблений ei течение 5 мин падение давления
не превысило П.О I МПа@Л кгс/смг);
- при испытаниях па прочность и плотность систем ГВС
падение давления п течение 10 мин не превысило 0,05 МПа
@,5 кгс/см?); плэстшесоных трубопрпнолон: при падении давле-
давления не более чем на 0.06 МПа @,6 кгс/см2) ti течение 30 мим и
при дальнейшем падении в течение 2 ч не более чем на 0,02 МПа
@,2 ктс/смг).
Результаты проверок О[рормлнются актом испытании на проч-
прочность и плотность.
Выявленные и процессе эксплуатации утечки к неисправнос-
неисправности устраняются немедленно, или в зависимости от характера не-
неисправности, в период текущего или капитального ремонта.
Текущий ремонт систем теплопотреблення производится не реже
1 раза в год, как правило, в летний период* и заканчиваются не
позднее, чем за 15 дней до начала отопительного сезона.
414

Ремонт вентиляционных установок, связанных с технологичес-
технологическим процессом, производится, как правило, одновременно с ре-
ремонтом технологического оборудования.
В зимний период при отрицательных температурах наружного
воздуха, в случае прекращения циркуляции коды в системах, для
предотвращения замораживания системы полностью дренируются.
Оно производится по письменному распоряжению технического ру-
руководителя в соответствии с эксплуатационной инструкцией, состав-
составленной применительно к местным условиям.
При эксплуатации систем отопления обеепеч и насте я:
— равномерный прогрев всех отопительных приборов;
— зачин верхних точек системы;
— непревышение допустимого для отопительных приборов дав-
давления воды в системе;
— поддержание расчетного коэффициента смешения на элева-
элеваторном узле или насос л ом смесительном устройстве;
— полная конденсация пара, поступающего в нагревательные
приборы, исключение его пролета;
— возврат конденcard из системы.
Для достижения этих целей требуется выполнение (соблюде-
(соблюдение) ряда эксплуатационных требований (условий):
— давление н обратном трубопроводе для водяной системы
теплопотребления устанавливается выше статического не менее
чем на A,05 МПа @,5 кпс/см2К но не превышающим максималь-
максимально допустимого давления для наименее прочного элемента сис-
системы;
— в водяных системах тегтлопотребления при температуре теп-
лоносителл выше 100 "С давление в верхних точках системы долж-
должно быть выше расчетного ис менее чем на 0,05 МПа @,5 кгс/cV)
для предотвращения вскипания иоды при расчетной температуре
ткпл оное ителя;
— заполнение и подпитку независимых систем водяного ото-
отопления производить умягченной деаэрирован но Я вояой из тепло-
тепловых сетей (скорость и порядок за пап нения согласовывается с эиер-
гос набжающей орган и за цней):
— максимальная температура поверхности отопительных при-
приборов должна соответствовать назначению отапливаемого поме-
помещения и установленным санитарным нормам и правилам.
В процессе эксплуатации отопительных систем персоналу сле-
следует выполнять следующие вилы работ:
— осматривать элементы систем, скрытых от постоянного
наблюдения (разводящих трубопроводов на чердаках, в подвалах
и каналах), не реже I раза и месяц;
415

— осматривать наиболее ответственные элементы системы
(насосы, запорную арматуру. КИПиА) не реже I раза в нелелю;
— удалять периодически воздух из системы отопления соглас-
согласно инструкции по эксплуатации;
— очищать наружную поьерхность нагревательных прибороп от
пыли и грязи не реже t раза и нелслю;
— промыпать фильтры и грнзевикк. Срок» промывки грязеви-
грязевиков устанавливаются н зависимости от степени загрязнения, ко-
которая определяется по разности показаний манометров л о и пос-
после грязевика.
Эксплуатация систем вентиляции, воздушного отопления,
конди цио иироеа нин
Перед приемкой в эксплуатацию после монтажа, реконструк-
реконструкции, а также в процессе эксплуатации при ухудшении микроюш-
мата, но не реже 1 раза в 2 года системы воздушного отопления
н приточной вентиляции подвергаются испытай нин на эффектив-
эффективность работы установок и соответствие их паспортным и проект-
проектным Данным.
В процессе испытаний определяются* производительность, пол-
полный и статический напор вентиляторов частота врлшения венти-
вентиляторов и электродвигателей; установленная мощность к фактичес-
фактическая нагрузка электродвигателей; распределение объемов воздуха
и напоры по отдельным ответил с ни ям гсоздухо йодов, а также в кон-
концевых точках всех участков; температура и относительная влажность
пр1ггачного и удаляем ого вохчуха: п рои з водится ьн ость калорифе-
ров по теплоте; температура обратной сетевой воды после калори-
калориферов при расчетном расходе и температуре сетевой йоды it nnлаю-
nnлающем трубопроводе, соотвстствуюшсй температурному графику; гид-
гидравлическое сопротивление калор1Т(рсров при расчетном расходе
теплоносителя; температура и влажность воздуха до и после унлаж-
нитедъных камер; коэффициент улавл и пан и я пыля фильтров: на-
наличие полсоса или утечки вощуха и отдельных элементах установ-
установки (воздухоЕЮдах, фланцах, камерах, фильтрах и т.п.).
Испытания производятся при расчетной нагрузке по во:цгуху
при температурах теплоносителя, слответствук>|них наружной тем-
В нроцеесс энеплуатацян агрегатов воздупгного отопления, сис-
систем приточной вентнлшшн персоналу следует выполнял, следуюпте
виды работ;
- осматривать оборудован и с систем, приборы автоматическо-
автоматического регулирования, КИП и А, ар^.^туру, конденсатоотводчикн не
реже | рзээ в
416

- проверять исправность КИПиА, приборов автоматического
регулирования по графику;
- нести ежедневный контроль ii температурой, давлением теп-
теплоносителя, воздуха до и после калорифера, температурой возду-
воздуха внутри помещений я контрольных точках с записью а опера-
оперативном журнале;
- проверять исправность ид порно-ре гул пру юше и арматуры,
замену прокладок фланцевых соединении;
- производить замену масли ч масляном фильтре, очистку
фильтрующего материала или его замену, при увеличении сопро-
тиатсния до рекомендуемого н инструкции верхнего уровни;
- производить очистку калорифера пневматический способом
(сжатым воздухом), а при слетавшейся пили - гидрогшевмати*
ческим способом или продувкой паром (периодичность продув-
ки должна быть опрслслснг1 н инструкции по эксплуатации). Очи-
егка перед отопительным сезоном обязательна.
Очистка внутренних частей ягоду доводов осуществляется не
реже двух раз в год, если по условиям эксплуатации не требуется
более частая и\ очистка.
Защитные сетки на жалюзи забора наружного воздуха перед
вентиляторами очищаются от пыли не реже I раза в квартал.
Прн эксплуатации систем ГВС необходимо:
- обеспечить качество горячей води, подаваемой на хозяй-
хозяйственно-питьевые нужды, в соответствии с установленными тре-
требованиями государственного стандарта;
- поддерживать температуру горячен иолы в местах водоразбо-
ра для систем централизованного водоснабжения: не ниже 60 *С -
к открытых системах теплоснабжения, не ниже 50 *С - в закрытых
системах теплоснабжения, и не кыше 75 (С - для обеих систем;
-обеспечить расход горячей воды в соответствии с установлен-
установленными норнами;
- не допускать раэбора сетевой воды ю закрытых систем ЦТ.
В процессе эксплуатации систем ГПС перс отиту н меняется;
- следить эл исправностью оборудования, трубопроводов, ар-
арматуры, КИПиА, устра!!ять неисправности и утечки воды:
- вести контроль за параметрами теплоносителя и его каче-
качеством н системе ГВС;
- поддерживать d режиме эксплуатации давление в системе
выше статического не менее чем на 0,05 МПа @,5 кгс/смг), за-
заполненность трубопроводов и водолодогревателей подои.
417

10.8. Эксплуатация технологических энергоустановок
промышленности и сельскохозяйственного
производства
К технологическим установкам промышленных и сельскохо-
сельскохозяйственных предприятий, наиболее часто встречающийся на
практике, следует отнести теплообмен ные аппараты, сушильные
и выпарные установки, ректификационные (перегонные) установ-
установки, устройства для термовляжностной обработки (пропарки) же-
леэобетонньгх и злели й* паровые молоты и паровые насосы и др.
Технические требования к устройству и безопасной эксплуа-
эксплуатации их устанавливают проектные и наладочные организации
в соответствии с нормативными документами Госстроя России,
Госгоргехнадзора России, отраслевых министерств и неломствн
указаниями заводов-изготовится ей или поставщиков зарубежной
продукции и др.
На осноианш1 этих штериалои промышленные и сельскохозяй-
сельскохозяйственные предприятия разрабатывают соответствующие регламен-
регламенты по эксплуатации, ремонту и содержанию.
ПТЭ регулирует также основные требования к и к устройству,
эксплуатации, оперативно-диспетчерскому управлению, порядку
расследования технологических нарушений к аварий.
10.9. Приемка подготовленных к зиме тепловых
энергоустановок, документы и журналы контроля
Приемка подготовленных к работе котельных должна производить-
производиться с оформлением акта, утверждаемою руководителем теплоснабжа-
теплоснабжающей организации, на балансе которой находится котельная.
Приемка подготовленных к работе тепловых сетей должна про-
производиться с оформлением акта, утверждаемого руководителем
теплоснабжающего предприятия, на балансе которого находятся
сети.
Приемка подготовленных систем теплопотреблення, тепловых
сетей и тепловых пунктов потребителей должна быть оформлена
двухсторонними актами с участием представителей теплоснабжа-
юшей организации и потребителя.
Допускается оформление промежуточных актов готовности к
зиме отдельно на центральные тепловые пунюы (ЦТП), кварталь-
квартальные тепловые сети и системы теплой отреОлсния,
Решение о выдаче паспортов готовности к эксплуатации в осен-
осенне-зимний период жнлипшо-коммунальных объектов принимает-
принимается после проверки объектов комиссиями, назначенными местны-
местными органами самоуправления f40|.
418

Подготовленные к эксплуатации системы теллопотребления до
начала отопительного периода должны быть заполнены химически
очищенной деаэрированной водой.
Заполнение систем теплопотрсбдения должно производиться
по графикам, разрабатываемым теплоснабжающими организаци-
организациями совместно с потребителями.
Потребители должны получить разрешение на заполнение си-
систем в теплоснабжающей организации с установлением срока за-
заполнения и оповестить ее об окончании заполнения.
В целях создания оптимальных условий для выпуска воздуха,
а также для сокращения времени заполнении систем теплопотреб-
теплопотребления. график их заполнения должен быть составлен, исходя из
условия круглосуточной работы всех организаций, связанных
с заполнением, с обязательным учетом производительности уста-
установок химической очистки и деаэрации подпиточной иолы на ис-
источниках те плоснабже н и я.
В обязанности потребителя входит заполнение систем и отве-
отведенное для него время, В случае обнаружения неплотностей
в системе заполнение необходимо немедленно прекратить, сооб-
сообщить об этом теплоснабжающей организации и принять необхо-
необходимые меры по уплотнению системы. Повторное заполнение си-
системы может быть произведено только с разрешения теплоснаб-
теплоснабжающей организации.
Теплоснабжающая организация должна осуществлять контроль
за ходом заполнения систем теплопотребления и производить ре-
регистрацию их заполнения на основании сообщений потребителей
и координацию действий различны* организаций по заполнению
систем теплопотребления.
Пробные топки. В целях проперки готовности систем отопле-
отопления зданий и системы теплоснабжения в целом к работе в еггопн-
тельном периоде, пере л его началом должны быть проведены
пробные топки.
Пробные топки должны проводиться после окончания работ по
Подготовке системы теплоснабжения к работе а осенне-зимних ус-
условиях [40}.
Начало и продолжительность пробных топок должны быть
определены теплоснабжающей организацией по согласованию
с органом местного самоуправления и доведены до сведения
потребителей не позднее чем за трое суток до начала пробной
топки.
Пробные топки должны осуществляться при температуре теп-
теплоносителя, о&еспечивающей покрытие нагрузки горячего водо-
водоснабжения потребителей.
419

При проведении пробных топок должно быть проверено каче-
качество работы системы теплопотрсбления путем проверки прогрева
разподящнх трубопроводов в подвальных и чердачный помещени-
помещениях, сгонкой системы отопления, а также веек нагревательных при-
борои u квартирах и помещениях здании. Расход теплоносителя
и системе отопления при пробных топках не должен превышать
расчетного. Результаты проверки должны быть оформлены актом
по каждому потребителю.
Указанные в акте недостатки должны быть устранены в уста-
установленные сроки, а результаты устранения проверены теплоснаб-
теплоснабжающей органнзан и ей,
В процессе проведения пробных топок потребителями и теп-
теплоснабжающей организацией лолжна быть осуществлена проиер-
ка состояния оборудования в соответствии с его принадлежно-
стью-
Потребнтсли должны обеспечить представителям теплоснабжа-
юшей организации возможность круглосуточного контроля за ра-
работой систем отопления исех зла и и и.
Порядок включения-отключения систем и начало отопительного
периода. Включение систем отопления потребителей должно осу-
осуществляться по графику, составлен ному теплоснабжающей орга-
организацией и утвержденному органом местного самоуправления.
Суммарное время, необходимое для начала подачи теплоты леем
под^товленньтм потребителям, не должно превышать пяти суток.
Отопительный период должен быть начат, если в течение пяти
суток средняя суточная температура наружного «оздуха составля-
составляет +S "С и ниже, и должен быть закончен, если п. течение пяти
суток средняя суточная температура наружного воздуха составля-
составляет +8 *С и выше. Конкретные сроки начала л окончании отопи-
отопительного периода устанавливаются органом местного самоуправ-
самоуправления.
В первую очередь следует включать системы отопления детских
и лечебных учреждений; во вторую очередь должны быть пключе-
пключены системы отопления жилых зданий, затем учебных заведений,
зрелищный предприятий и прочих памннистратннных зданий;
в последнюю очередь - промышленных предприятий, складов, га-
гаражей и т.п.
Отключение систем отопления зданий различного назначения по
окончании отопительного периода должно производиться в обрат-
обратной последовательности. В отдельных случая* системы отопления
детских и лечебных учреждении могут быть включены (отключе-
(отключены) по распоряжению органа местного самоуправления раньше
(позже) начала (конца) отопительного периода.
420

После выхода источника теплоснабжения на расчетный режим
теплоснабжаклцая организация сонместтго с потребителями долж-
должна осуществлять контроль за работой тепловых пунктов. Кснггроль
заключается в опрел ел еиии соответствия фактического расхода
сетевой воды требуемому.
При отклонении фактического расхода сетевой воды от требу-
требуемого более чем на 10% должна быть осушестнлена корректировка
диаметров отверстий сопел элеваторов и дроссельных лнафрагн,
а также настройка автоматических регуляторов.
Самовольное увеличение расхода сстеюй волы потребителями
не должно допускаться.
10.10. Разработка режимов теплоснабжения
и теплопогрубления в условиях дефицита
тепловых ресурсов [тепловой мощности
источников теплоты и пропускной способности
теплосети)
Потребители теплоты по надежности теплоснабжения делится
натри категории;
первая категория — потребители, не допускающие перерыров
в подаче расчетного количества теплоты и снижения температу-
температуры воздуха в помещениях ниже предусмотренных ГОСТ 30494, на-
например, больницы, родильные дома, детские дошкольные уч-
режления с круглосуточным пребыванием детей, картинные га-
галереи, химические и специальные производства, шахты и т.п.;
вторая категория — потребители, допускающие аварийное сни-
снижение температуры в отапливаемых помещениях л а период лик-
ликвидации анари и. но не более 54 ч {табл. 10,4): жилых и обществен-
общественных зданий ло 12 4С, промышленных зданий до 8 *С;
третья категория — остальные потребители.
Лрн авариях (отказах) на источнике теплоты на его выходных
коллекторах в течение всего ремонтно-восстановительного пери-
периода должна обеспечиваться:
подача 100% необходимой теплоты потребителям первой кате-
категории {если иные режимы не предусмотрены договором);
и одача теплоты на отопление и не нти ля и.ию жили шип-комму-
шип-коммунальным и промышленным потребителям второй и третьей кате-
категорий в размерах, указанных п табл. 10.3;
заданный потребителем аварийный режим расхода пара и тех-
технологической горячей воды;
заданный потребителем аварийный тепловой режим не отклю-
отключаемых вентиляционных систем;

среднесуточный расход теплоты за отопительный период на
горячее водоснабжение (при неноэмож;гости его отключения).
7'вб/шиа 10.3
Допустимое снижение подачи теплоты для потребителей сторон
и третьей категорий в % нормативной величины при яырнйных
режимах теплоснабжения
Наименование
показателя
Допустимое
снижение
подачи теплоты,
Расчетная температура наружного воздуха
для проектирования отопления, "С
минус 10
7Й
«ннус 20
84
минус 30
87
Минус АО
89
минус 50
91
е: Таблица соответстауят температуре наружного воздуха наиболее
холодной пятидневки, обеспеченностью 0.92.
Даже сниженное обеспечение теплотой потребителей в аварий-
аварийных ситуациях (для поддержания внутренней температуры воздуха
й отапливаемых помещениях не ниже 12 *С) требует на период
восстановления теплоснабжения обеспечения резервной полачи
теплоты в размерах не менвиге, указанных d табл, 10.4
В соответствии с СНиП 41-02-2003 эти нормы должны быть
заложены в проекты нового строительства или реконструируемых
тепловых сетей, но что делать в ситуациях, когда резервирования
теплосетей и источников теплоснабжения не имеется или их не-
невозможно использовать?
В таких случаях для потребителей первой категории следует
предусматривать установку местных источников теплоты (стаци-
(стационарных или передвижных) или предусматримать резервирование
подачи теплоты от других тепловых сетей.
Во многих других случаях при отказах приходится проводить
мероприятия по обеспечению живучести элементов систем С ЦТ,
находящихся в зонах возможных иоолейстаий отрицательных тем-
перзтур.
Живучесть системы (Ж) — способность системы сохранять
свою работоспособность в аварийных (экстремальных) условиях,
а также после длительных (более 54 н) остановов*
К числу таких мероприятий следует отнести: организацию ло-
локальной циркуляции сетевой воды в тепловых сетях до и после
ЦТП; спуск, сетевой воды из систем тепло использования у потре-
потребителей, распределительных тепловых сетей, транзитных л маги-
магистральных теплопроводов; прогрев и заполнение тепловых сетей
422

и систем теттлои с пользовании потребителей во время и после
окончания рем онтно-восстановительных работ; проверку прочно-
прочности элементов тепловых сетей в экстремальных условиях на дос-
достаточность запаса прочности оборудовании и компенсирующих
устройств: обеспечение величины при груза (против всплытия)
бесканально проложенных теплопроподов при возможных затоп-
затоплениях; временное использование, при возможности, перелвиж-
ных источников теплоты
Таблица \0А
Величина резервной подачи теплоты, %, а течение
рвмонтко-еосстеновительного периода после отказа
Д**эмвтр
труб
тепло-
тепловых сетей,
мм
300
500
600
700
6МЫО00
1200-1400
Время
восста-
новле-
новления
тепло-
снабже-
снабжения, ч
15
10
22
26
29
40
ДоМ
Расчетная температура наружного воздуха для
проектирования отепления, 'С
минус 1D
минус 20
¦минус 30
минус 40
минус 50
Допускаемое снижэнне подачи теппогы. %, до
32
41
49
52
59
66
71
50
66
еэ
63
7Q
7S
79
6D
65
70
7S
76
вп
33
59
63
69
73
75
79
82
64
ев
73
77
76
Й2
85
Все эти и другие мероиринтия должны быть заранее подготов-
подготовлены, просчитаны, согласованы и она и моу вязаны с муниципаль-
муниципальными органами управления и администрацией и доведены до све-
сведения эксплуатационного персонала теплоисточника, тепловых
сетей и абонентских лрисоелинении. Должны быть составлены и
утверящены должностиые инструкции для руководящего и линей-
линейного персонала, диспетчерских п аварийно-ремонтных служб по
их собственным действиям и взаимолействннм в аварийных си-
ситуациях.
До начала отопительного периода должны составл{ггы:н графики
ограничений и отключений Абонентов, обеспечивающие локализа-
локализацию аварийных ситуаций и предотвращение их развития, недопу-
недопущение длительного и глубокого нарушения гидравлического и
теплового режимов систем теплоснабжения, своевременное вве-
введение аварийных режимов.
Графики предусматривают режимы ограничения теплоснабжения
И тсплопстгребления, необходимость и которых возникает в случаях;
423

— понижения температуры наружного воздуха ниже расчетных
значений на срок более 2-3 сут;
- непредвиденного возникновения недостатка топлина на ис-
источниках теплоты;
- возникновения недостатка тепловой мощности вследствие
аварийной остановки или выхода из строя основного теплогене-
рнрующего оборудования источников теплоты (паровых и водо-
водогрейных котлов, иодоподогревятелей и другого оборудования),
требующего длительного шеста но алии ия;
— нарушения или угрозы нарушения гидравлического режима
тепло рои сети по причине сокращения расхода полгтнточной воды
из-за неисправности оборудования в схеме подпитки или хнмво-
доочнетки, а также прекращении полами води на источник теп-
теплоты от системы водоснабжения;
- нарушения гилравл ического режима тепловой «гги из-за ава-
аварийного прекращения электролитания сетевых и подтгиточных
ifacocoo на источнике теплоты и подкачивающих насосов на теп-
тепловой сети;
— повреждений тепловой сел}, требующих полного или частич-
частичного отключения нережрвируемыч магистральных и распредели-
распределите л ьиых трубопроводов.
Графики ограничении абонентов разрабатываются, как. прави-
правило, на год с начала отопительного периода.
Ограничение теплоснабжения — снижение отпуска абоненту
тепловой энергии и теплоносителей за счет сокращения расхода
теплоносителя и (ала) снижения ег/> температуры против значе-
значений, указанных а договоре; к ограничению относится также пре-
прекращение отпуска теплоносителя на нужды горячего водоснабже-
водоснабжения при снижении отпуска тепловой энергии на другие цели.
Обший размер ограничиваемой нагрузки по расходу теплоно-
теплоносителей должен определяться теплоснабжающей организацией
исходя из конкретных нарушений режима.
Перечень абонентов, не подлежащих включению в графики,
определяется нормативными правовыми актами и подлежит со-
согласованию с органом местного самоуправления.
По абонентам, подлежащим включению в графики ограниче-
ограничения, теплоснабжаюшей организацией совместно с абонентами
составляются акты аварийной и технологической брони тепло-
теплоснабжения.
Бронь аварийная — минимальный расход тепловой энергии и (или)
теплоносителей, обеспечивающий безопасное для персонала и окру-
окружающей среды состояние предприятия с пыностью остановлен-
остановленным технологическим процессом,
424

Тепловые нагрузки горячего водоснабжения, вентиляции, кон-
кондиционирования в технологическую броню не включаются, если
их отключение не влияет на безопасность людей или технологи-
технологического процесса и не высыпает аварии.
Бронь технологическая - наименьший расход тепловой энергии
и (или) теплоносителей и продолжительность времени, необходимые
потребителю дли безопасного завершения технологического происс-
са. цикла 1Троизюдства. после чего может был. произведено отклю-
отключение соответствующе го тс ллоисполь-}ую[цего оборудования.
Размеры нагрузок, включенные в график ограничений, вносятся
в договор на теплоснабжение. Абонент намечает собственные ме-
мероприятия по обеспечению заданных ограничений, устанавлива-
устанавливает порядок оповещения персонала и лип, ответственных за выпол-
выполнение ограничений потребления и отключения тепло пой энергии.
10.11. Подготовка и проведение отопительного
периода
Организационно-методические рекомендации по подготовке
к проведению отопительного периода и повышению надежности
систем коммунального теплоснабжения я городах и населенных
пунктах Российской Федерации регламонтированы для ПТС си-
системы Минэнерго России w коммунальных теплоэнергетических
предприятий, осуществляющих теплоснабжение в городах и на-
населенных пунюах, и органон управления ж или шно-коммуналь-
шно-коммунальным хозяйством при планировании и осуществлении подготовки
к проведению отопительного периода, тремя основными докумен-
документами: «Правилами технической эксплуатации тепловых энерго-
энергоустановок» {прика! Минэнерго России № 115 от 24.03.03) |39],
«Организационно-методическими рекомендациями по подготов-
подготовке к проведению отопительного периода и повышению надежно-
надежности систем коммунального теплоснабжения в городах и населен-
населенных пунктах Российской Федерации» (приказ Госстрой России
№203 от 06.09.2000), а также «Правилами и нормами технической
эксплуатации жилишного фонда», введенными в действие поста-
постановлением Госстроя России № 170 от 27.09.2003 г. [4Н].
Подготовил к отопительному сезону. Основным условием, пбес-
печиваюшим надежное теплоснабжение потребителей, является
своевременное, до начали отопительного периода, выполнение хом-
плекса мероприятий, основными из которых являются проведение;
-завершения и плановые сроки строительно-монтажных ра-
работ по вновь вводимым, капитально- ре монтируемым (реконстру-
(реконструируемым) тепловым энергоуста конкам и пуск \\к а эксплуатацию;
425

- испытаний оборудования источников те плоты, теплов ых се-
сетей, тепловых пунктов и систем теплолотребления на плотность
и прочность;
- шурфовок тепловых сетей, нырезок из трубопроводов для оп-
определения коррозионного износа металла труб;
- промывки оборудования и коммуникаций источников теп-
теплоты, трубопроводе и тепловых сетей, тепловых пунктек и систем
тспл о потребле ни я:
- испытаний тспл оных сетей на тепловые и гидравлические по-
потерн и максимадыгую температуру теплоносителя;
- разработки эксплуатационных режимов системы теплоснаб-
теплоснабжения, а также мероприятий по их внедрению и постоянному
обеспечению;
- мероприятий по распределению теплоносителя между сис-
системами теплолотребления в соогветстлич с их расчетными тепло-
тепловыми нагрузками (настройка автоматических регуляторов, уста-
установка и контрольный замер сопел элеваторов и дроссельных ди-
диафрагм . регулирование тсплошх сетей).
Пояготовка к предстоящему отопительному периоду должна быть
начата в предыдущем - систематизацией выявленных дефектов
н работе оборудования и отклонений от гилраилического я теп-
теплового режимов, состав л ением планов работ, подготовкой необ-
необходимой документации, заключением договоров с пол рядными
организациями и материально-техническим обеспечением плано-
плановых работ, а закончена не позднее срока, уста ноля е иного для дан-
данной mcctftocth с учетом ее климатической зоны.
Теплоснабжающей органиътдней и потребителями ре позднее чем
за месяц до окончания текущего отопительного периода должны быть
разработаны графики ло профилактике и ремонту источников тепло-
ты, магистральных и квартальных тепловых сетей, центральных
и индивидуальных тепловых пунктов, систем теплопотреблення.
Сроки проведения профилактических и ремонтных работ, свя-
связанных с прекращением горячего нодоснабжения, не должны пре-
превышать нормативный срок, устанавливаемый органом местного
самоуправления.
Организации, эксплуатирующие жилищный фонд, должны из-
извещать о плановых отключениях местных систем не менее чем за
сень суток до начала работ телефонограммой с обязательной ре-
гистраииеЛ в специальном журнале (дата, час, должности и фа-
фамилии передающего и принявшего телефонефамму),
Сроки ремонта магистральных и квартальных тепловых сетей,
центральных и индивидуальных тепловых пунктов, а также сис-
систем тспл о потребления, присоединенных к этим сетям, должны,
426

как правило, совпадать. Отключение потребителями сиоил уста-
установок на ремонт и сроки, не совпадающие с ремонтом тепловых
сетей, может быть произведено только по согласованию с тепло-
теплоснабжающей организацией.
Примерный перечень работ но видам ремонта тепловых сетей
и тепловых энергоустановок прелсталлен в C91,
Теплоснабжающая организация дол ж на ежегодно разрабаты-
разрабатывать и л и корректировать гндранл ячейки е и ^пловьтс режимы ра-
работы тепловых сетей с мероприятиями по их н не дрен и ю и обес-
обеспечению, включая устанонку (с опломбированием) сопел элева-
элеваторов и дроссельных лиафрагм на тепловыд пунктах потребителей.
Мероприятия, подлежащие выполнению потребителями, должны
быть сообщены им теплоснабжающей организацией it сроки, обес-
печииаюшис возможность их выполнения во время подготовки
к отопительному периоду.
10,12. Расчет допустимого времени устранения
аварии и восстановления теплоснабжения
Повышение уровня централизации теплоснабжения (что харак-
характерно для крупных городов) сопровождается двумя опасными
рисками - риском серьезного аварийного нарушения процесса
теплоснабжения и риском затнжлого (сверх допустимого) време-
времени обнаружения и устранения j пари И и неисправностей.
Опьп* э кс п л у nrdiiH и москойс к»х с истс ivf тс п л ос н абжеиия пока-
показал, что ежегодно на 100 км двухтрубных тепловых сетей прихо-
приходится от 20 до 40 сквозных повреждений труб, из них 90% случа-
случаются на подающих трубопроводах. Среднее иршя посотаноиления
поврежденного участка теплосети при этом {и за пи си мост и от
диаметра и конструкции его) составляет от 5 до 50 ч и более,
а полное восстановление повреждения может потребовать не-
несколько суток (табл. 10,5),
Таблица 10.5
Среднее время юсстановленин гр, ч, поврежденного
й с
Диаметр труб d, м
0,1-0,2
0,4-0,5
0.6
1
1,4
Расстояние между
секционирующими
задвижками!, им
-
1,5
2-3
2-3
2-3
Среднее врамн
восстановлен нн zo, ч
5
10-12
17-22
27-36
38-51
427

Время ^,ч, необходимо*; для восстановления поврежлеиного
участка магистральной тепловой сети с диаметром труб d, м,
и расстоянием между секционирующими задвижками /, км, мож-
можно рассчитать также последующей эмпирической формуле [25|:
*p*6-|t +@,5+ 1,5 0 <flJl, Ч- (J0.I)
Конечно, ждать несколько суток или ля же часов в зимних ус-
условиях и не предпринимать мер к спасению положения совершен-
совершенно недопустимо. Поэтому практика эксплуатации систем ЦТ
и жили итога фонда выработала важное правило предварительной
оценки аварийны* ситуаций с учетом теплоаккумуляпионных воз-
возможностей различных зданий при различных текущих наружных
температурах отопительного сезона. Вот jto правило:
При подготовке к отопительному периоду рекомендуется теп-
теплоснабжающим организациям с применением сабетяенниквв жи-
жилых домов или уполномоченных ими организаций-исполнителей ком-
коммунальных услуг выполнить расчеты допустимою времени устра-
устранения аварии и восстановления теплоснабжения л о методике,
приведенной в Указаниях по повышению надежжкти систем ком-
коммунального тс плоена бжен и ц, разработанных АКХ им. К. Д. Пам-
Памфилова и утвержденных ОАО «Роскоммунэнсрго» 26.06.К9. и
в рекомендациях С Ни П 41-U2 -2003.
Расчеты следует предстаиить органам управлении жилищно-
коммунальным хозяйстпом лля исполеяовэнин при подготовке
к ииме объектов жилищного фонла.
Эта методика опирается на практический опыт и исследования
эксплуатации городского фонт в условиях нарушенного (лрекра-
щення) теплоснабжения жилых строений и промышленных зданий
с оценкой темпа паленин температуры, "С/ч, а отапливаемых по-
мешсииях при различных тел(пературах наружного послуха.
Линии падения внутренней температуры отяплинаечых помеще-
помещений во времени при этом иосит экспоиашиалъныЯ (ннсполающий)
характер (рис. 10.1) и зависит в первую очередь от конструктив-
конструктивных характеристик пиний (конструкции и матери;ша стун и утеп-
утеплителей, коэффициента остекления, рас по ложе ния помещенлй
в здании и лр.). определяющих аккумуляционную еиосо5ность
строений, а также ипиматических условии размещения объектов.
Примерные кривые изменения Температуры внутреннего воз-
воздуха при включении отопления - иатопе покаэлны на рис. 10.2
Эмпирически удалось вычислить примерные коз(}>фиииенты
аккумуляции здании., темпы падения внутренней температуры
и разработать мошику расчета, осноиные положения которой рас-
рассмотрим подробнее.
428

t, *c
16
и
8
4
О ^ -f 6 Z,«
Рис- 10.1. Линии падения темг1е|№ту[)ы
нмутреннаго воэдум ( ) w внутренней
поверхности наружной ет^ны (----) яда-
нио поспе от1У1ючения отоплениз
\
ч ч
ч.
¦щ
t, 'С
12
10
if/
77
и
и
/
1
¦-" 1
_ ^ —
в 9 10»
Рис. Ю.5. Криыые изменения темпе-
температуры внутреннего воздука и внут-
внутренней повЕрккосги наружной стены
при включении отопления - нзтопе
Замораживание трубопрО1к>доь ti подвалах, лестничные
и на чердаках здании может произойти в случае прекращения
подачи теплоты при снижении температуры Rtmyxa в?|утри жи-
жилых по^ещемиО до 8 *С >i ниже. Примерный темп падений темпе-
температуры а отапливаемых помещениях (Х/ч) прн полном отключении
подами теплоты приведен в табл. 10.6, по нему определены коэф-
коэффициенты аккумуляции ллзнкн.
Таблица 1V.6
Темпы падения внутренней температуры здания при различных
темпвратурак ндружного воздуха
Коэффициент
. ч
'Темп падения температуры, 'С!ч. при температу ре наружного
воздуха. 'С
20
40
60
±0_
"о'.э
0,4
-10
-20
1.4
0.8
0.6
1,в
',1
0.8
-30
2,4
1,5
1,0
Коэффициент аккумуляиин характеризует пеличину тегиюиой
аккумуляции зданий и зависит от толщины стен, коэффициент
тешгоперелачи и коэффициента остекления. Коэффициенты ак-
аккумуляции теплоты для жилш и промышленных здании массо-
массового 1ггроительстна приведены в таСл. 10-7.
429

Таблица /0.7
Коэффициенты аккумуляции для зданий типового строитель
Характеристик здаинй
i
Помещения
' 1. Крупнопанельный дом серии Т-605А
С трехслойным* наружными стеками,
с утепленными минедоповатнымн
итами с железобетонными фактурными
слоями (топщина стены 21 см, to них
толщина утеплители
t
12 Крупнопанельный жилой дом сарки
JK7-3 (конструкции шик, Лагутенко)
с наружными стенами толщиной 16 cm,
с утепленными минераловатьыми лпитами
с железобетонными фа гтурнымн слоями
3. Дом из объемных элементов с наруж-
наружными офачщйнивмн из железобетонных
вибропрокатных элементов, утепленных
минераповатными плитами. Толщина
наружной стены 22 см, толщина слон
утеплителя в аста стывдввния с рей>ани
5 см. между ребрами 7 сч. Общая толщина
жегезо^егоннык элеменгое между ребрами
Углов ые:
верхнего этажа
среднего и
средние
Угловые:
верхнего этажа
среднего этажа
средние
Угловые верхнего
4. Кирпичные жилые эдзния
стен е 2,5 кирпича и к
остекления 0,16 - 0,25
5. Промышленные здания с незначитель-
незначительными внутренними теплоаы делениям и
[стены в 2 кирпиче, коэффициент
остекления 0.15-0.3)
Коэффициент
аккумулнцик, ч
42
77
32
40
51
40
Углоаыо
Средние
65-60
100-65
На оснонанли притледс^ных данных чожно оценить рремя, име-
имеющееся для ликвидации аварии млн принятия мер па ггрелотврагле-
нию лаиннообрашого развития аварий, т,е. замерзания теплоноси-
теплоносителя в системах отопления здании, в которые прекращена подача
теплоты.
?otu в результате аварии отключено несколько зданий, то оп-
определение времени, имеющегося в распоряжении на ликвидацию ава-
аварии или принятия мер по предотвращению развития аварии, про-
производится по зданию, имеющему наименьший коэффициент акку~
муллами.
430

Рассмотрим такой случай ни конкретном примере.
Пример 10,1, Исходные условия: В результате аварии на распредели-
распределите л ьной теплосети диаметром 300 мм отключен ЦТП с группой жил и к
зпдннй, среди которых и честен крупнопанельный жилой лом конструк-
иин инж. Лятугенко Температура наружното тюядухя - 20 "С.
Требуется: Определить допустимое время устранения аварии на
распределительной теплосети при указанной наружной темпсрапуре
и оценить сложившуюся ситуацию.
Решение; \. По табл. 10.7 по п. 2 оп реле Л рем коэффициент акку-
аккумуляции Здании по среднему угажу; он равен 40 ч.
2- Пп табл. ]l).6jfifi здпнил с коэффштентом аккумуляции 40 ч
Находич темп ладе и и и тс.чперлтуры (*С/ч) при температур* наруж-
наружного nttuiyxa -20 "С: он рапс и |,J "С/Ч-
X Определяем нремя снижения температуры н квартирах е 20 до
8 *С. при которой п поднашх К на лестничных плетках может пронэМ-
m iawcpiannc тешюииеттдпя Е труби: B0 — Я) : 1,1 — Ш,9 Ч' И ч.
4. По табл. Ш.5 нахоиитм, чтодлятсплосс-тидиамстрощ 300 мм врс-
мн устранении аварии состэплясТ от 5 ло Юч №сз учета времени об-
обнаружения места апарии),
5. Для опенки сит>гзшш можно сделать следующие пыгюды:
5.1, Время устранения а парни допустимо ло 10 ч н при хорошей
организации работы аварийной службы опорожнения системы отопле-
отопления и других систем указанного жилого лома не потребуется, так как
теплоснабжение микрорайона будет лосстпноншено.
3.2. При отсутствии аварийной службы нлн плахой оргннизлми
paficrr do обнаруж^нн» и устранению аварийного поврежлсиня тепло-
теплосети персоналу ЖКХ необходимо п ттчеинс 10 ч произнести спуск
СИСГСЛ1 отопления, горячего и холодного подоснабженин Не только
указа![НО1ч<> жилоло дома, но и исех других опстючс1[}Л11х домоп и стро-
строений, а а дальнейшем и отключенного участка теплосети. ЦТП
и ИТП, по иэбсжяниЕ; за морали он ння vfK и цепочного, ланин(н?о()раа-
ного развитии аварии, мшуших нызнать тяжелые последствии*. Для
этого должен иметься заранее тга10ггои;генр[ый н согласокэяний план
ликвидации аварий и инструкции персоналу по выполнению его.
' По сообщений^ 'Строительной газеты» (№ 49, ЗД за 5003 г.) 1 январи 2003 г.
р f]oc, Аркуль Нолннстого рэйока Кировсьой пбп, о результате падения дереоа на
высоконллыиук} лЭп произошло iiRtipniiHpe отклонение эчергосна&женич посел-
поселка, а там числе и котельных. Пи грагичцехому савиал^тлнз й гй время, когда inp*-
стани работать циркуляционные насосы в котельных v превратилась циркуляция
воды во ьсих тпппсснскилах паы-лка. т^мп&рагурд налду^д гйинэнлясь m -I "С дч
- 2Л *С. Иэ-эа отсутствия противоаеарийного плана w инструкций персоналу вода
на и&врторых учаеггеад гепплтрегс и тепланых системах зданий не &ылэ своевре-
своевременна слита, hL тому же не все абанонты котельных были оповещены ой аварии
(летсяд, аптека, общежитие, медицнискэч ядборатория и др. (. Все это привело
к замораживанию теплотрасс и теппосиетеы 14 жилых зданий. В результате была
повреждено и уничтожено инуществл, восстановление которого обошлось в 690 тыс,
рублей, а директор МП >;ю: поселка А.Г. Сорокин привлечен «, уголовной дгв^т-
ственности за преступление по статьи 168 ч.1 Уголовного вддекса - уничтожение
чужргв имуинествд а крупнрм размере, естершяннае па неосторожности, и приго-
приговоре и к выплате денежного штрафа. Аварийная ситуация с электроснабжением
была лнквидирав^нй Лишь через 20 ч 3D мин.
431

10.13. Тепловая устойчивость здании и надежность
систем коммунального теплоснабжения
Под теплоустойчивостью зданий (помещений) понимают его
свойство поддерживать относительное постоянство температу-
температуры при изменяющихся тепловых воздействиях.
Как было сказано выше, в настоящее нремя не имеется общей,
утвержденной методики опенки надежности систем коммунального
теплоснабжения по всем или большинству показателей надежности.
В спязи с этим ял л опенки надежности используются такие
эмпирические показатели как интенсивность отказе я (р) и отно-
относительный аварийный недоотпуск тепла (q), динамика изменения
которых во пременн показывает прогресс или деградацию надеж-
надежности системы коммунального теплоснабжения.
Теория надежности энергетически* систем даст следующие
определения интенсивности отказов и недоотпуека энергии ]20]:
Интенсивность отказов *;?@* представляет собой условную
плотность вероятности возникновения отказа, определяемую для
рассматриваемого момента времени при условии, что до этого
момента отказ не возник.
Средний недоотпуск энергии «д^* характеризует не только все
основные свойства надежности системы, но и режим ее загрузки,
и представляет собой математическое ожидание недоотпуска
энергии потребителям за расчетный период времени.
Определение указанных показателей для практически* целей
производится в течение всего времени эксплуатации систем ком-
мун ал ьно го тс пл ос мабже к нп.
Анализ полученных результатов используется как при долго-
долгосрочном планировании, так и при разработке конкретных меро-
мероприятий по подготовке к очерелному отопительному периоду.
Интенсивность отказов (р) определяют, как правило, та год по
следующей зав и си мости :
где Л/т - материальная характеристика участков тепло пой сети,
выключенных из работы при отказе [м3};^ -время вмнуясленно-
го выключения участков сети, вызванное отказом и его устране-
устранением (ч)\ ЕЛ/П ¦ я|р - произведение материальной характеристики
тепловой сети дани л i\ системы теплоснабжения на плановую дли-
длительность ее работы за элллшгын период времени (обычно за год).
Величина материальной характеристики тетытоп сети, состо-
состоящей из *п*-участков, представляет собой сумму произведений ди-
диаметров подводящих и отводящих трубопроводов на их длину.
432

Относительный аварийней нелоотпуск теплоты (q) определя-
определяется по формуле:
где ZQIiSi — аварийный нелоотпуск теплоты за гол, ГДж (Гкал); ZQ —
расчетный отпуск тс и лоты системой теплоснабжения за год, ГДж
(Гкал).
Для оиенки надежности систем коммунального теплоснабже-
теплоснабжения могут использоваться (и опытном порядке) частные и обшис
критерии, характериэуюшие состояние электроснабжения, водо-
водоснабжения, топливоснабжения источи и кон теплоты г соответствие
мощности теплонсточникои и пропускной способности тепловых
сетей расчетным тепловым нагрузкам, техническое состояние
и резервирование тепловых сетей.
Рассмотрим подробнее указанные критерии.
Надежность электроснабжения источи икав теплоты (К) харак-
характеризуется наличием или отсутствием резервного электропитания:
-при наличии второго ввода или автономного источника элек-
электроснабжения
А; =1.0;
- при отсутствии резервного электропитания при мощности
отопительной котельной
Ло 5.8 МВт E.0 Гкал/ч) К = О.В;
св. 5.В до 23,3 М Вт E,0 ло 20 Гкал/ч) К, = 0.7;
св. 21.3 М Вт f20 Гкал/ч) К, = 0,6.
Належность водоснабжения истории к; on теплоты (К) характери-
характеризуется наличием пли отсутствием резервного водоснабжения;
- при наличии второго независимого водовода, артезианской
скважины или емкости с запасом полы на 12 ч работы отопитель-
отопительной котельной при расчетной нагрузке
Къ = 1.0;
- при отсутствии резервного подоенабжения при мошиости
отопительной котельноII
до 5,8 М Вт E Гкал/ч) АГ = 0,Й;
св. 5,8 до 23,3 М Вт (си. 5 до 20 Гкдл/ч) К =* 0,7;
си. 23,3 М Вт (си 20 Гкал/ч) Ки =* 0,6.
Надежность топливоснабжения источников тепла (К^) характе-
характеризуется наличием нл>т отсутствием резервного топливоснабже-
топливоснабжении:
а;= i.t>;
- при наличии резервного топлива
433

— при отсутствии резервного топлива при мощности отопитель-
отопительной котельной
до 5,8 МВт E,0 Гкал/ч) К = | Д
св. 5,8 до 23,3 М Вт E,0 до 20 Гкал/ч) /С = 0,7;
св. 23,3 МВт B0 Гкал/ч) ^ = 0,5.
Одним из показателей, характеризующих надежность системы
коммунального теплоснабжения, является соответствие тепловой
мощности источников теплоты и пропускной способности тепло-
тепловых сетей расчетным тепловым нагрузкам потребителей {КГ)), т.е.
размером дефицита.
Величина этого по картеля определяется размером дефицита'
до 10% AV=U0;
св. 10 до 20% ^ = 0,8;
св. 20доЗи% ЛС = 0,6;
ев. 30 % fQ = 0,3;
Одним из яажнейших направлений повышения надежности
систем коммунального теплоснабжения является реэерлнрооянне
источников теплоты и элементов тепловой сети путем их кольце-
кольцевания или устройства перемычек.
Уровень резервирования (А^) определяется отношением резер-
резервируемой на уровне центрального теплового пункта (квартала,
микрорайона) расчетной тепловой нагрузки к сумме расчетных
тепловых нагрузок подлежащих резервированию потребителей,
подключенных к данному тепловому пункту:
Резервирование Си. 90 йа 100% iтатружи АГ = 1,0;
» 70 *
» 50 .
» 30 » *1 = 0^
менее 30 % Кр = 0,2.
Согласно СНнП \4Ц] при проектировании теагтопьп; сетей под-
подземной прокладки и не проход ныл канала* и при бесканальной
прокладке должно предусматриваться резервирование подачи теп-
тепла п зависимости от климатических условий и диаметров трубо-
трубопроводов (табл. 10,4.).
Рекомендуется предусматривать 100%-^ое резервирование
(с отнесением к потребителям теплоты первой категории) жилых
микрорайонов в городах (населенных пунктах) при расчетных тем-
температурах наружного воддуха для проектирования отопления:
ниже —40 'С - независимо от численности населения
от -40 до —31 'С - при численности св. 2,0 до 5,0 тыс, чел.
от -30 до -21 'С - при численности ии. 5,A до 10,0 тыс. чел.
от -20 до -II *С - при численности си. 10 тыс. чел.

При наличии нескольких источников -теплоты должна быть
проанализирована возможность работы их и л единую тепловую
сеть, В этом случае при аварии на одном из источников теплоты
имеется возможность частичного о&еспечения потребителей теп-
тепловой энергией из единой тепловой сети за счет других источни-
источников теплоты.
Надежность системы теплоснабжения может быть повышена
путем устройства перемычек между магистральными сетями, про-
проложенными радиально от одного или разных источников теплоты,
Перемымки используются как в нормальном, тлк и в аварий-
аварийном режимах работы. Наличие перемычек позволяет обеспечить
беспрерывное теплоснабжение и значительно снизить недоотпуск
теплоты При аварки. Число и диаметры перемычек определяются
исходя из режима резервирования при сниженном расходе тепло-
теплоносителя.
Практика эксплуатации показывает, что при замене мелких
котельных крупными источниками теплоты, мелкие котельные,
находящиеся и технически исправном состоянии, целесообразно
оставлять в резерве.
Существенное влияние на надежность системы теплоснабже-
теплоснабжения имеет техническое состояние тепловых сетей, характеризуе-
характеризуемое наличием нетхих, подлежаших замене трубопроводов (А"е):
при доле ветхих сетей
до Ю % К = 1,0;
св. К) до 2Q% < = 0,8;
св. 20 до 30% < = 0.6;
св. 30% а; = 0.5.
Показатель надежности конкретной системы теплоснабжения
(Кн ) определяется как средний по частным показателям К^ А'я,
где п - число показателей, учтенных в числителе.
Общий показатель надежности системы коммунального тепло-
теплоснабжения города (населенного пункта) определяется по уравнению:
-CHCT.I , , л
где К^л ^шГ'" - значения показателей надежности систем
теплоснабжения кварталов, микрорайонов города; Qlt..., Qn — pac-
435

четные тепловые нагрузки потребителей кварталов, микрорайонов
города.
Для случая, когда система централизованного коммунального
теплоснабжения едина для всего городя (населенного пункта),
обобщенный показатель совпадает с коэффициентом, характери-
характеризующим надежность системы.
В записи мости от полученных показателей надежности отдел ь-
ных систем я системы коммунального теплоснабжения города
(населенного пункта) они с точки арен им надежности могут быть
оиснены как;
высоконадежные при Кп,л— более 0,9;
надежные при К11ЛЛ- от 0,7:5 ло Л,89;
малонадежные при КНЕДЛ - от 0,5 до 0,74;
ненадежные при ККйЛ- менее 0,5
Прн планировании подготовки теплоснабжающих организаций к
отптпггелъному период; необходимо также оценить их готовность к
проведению аварийно-восстановительных работ в системах комму-
коммунального теплоснабжения, которая базируется нд показателях;
- укомггле кто ванн ости ремонтным и оперативно-ремонтным
персоналом;
— оснащенности машинами, специальными механизмами и
оборудованием;
- наличия основных материально-технических ресурсов;
— укомплектованности передвижными автономными источника-
источниками электропитания для ведения аварийно-восстлновктслшых работ.
Показатель укомплектованности персоналом (JEJ определяйся
как отношение фактической численности к численности по дей-
ствуюншм нормативам, но не более 1,0,
Показатель оснащенности машинами, специальными механизма-
механизмами и оборудованием (А^ принимается как среднее отношение фак-
фактического наличия к количеству, определенному по нормативам,
по основной номенклатуре:
А-М^*ч *", A0.6)
где К „ + А^ - показать и, относящиеся к данному виду машин,
л — число показателей.
Показатель наличия основных материально-технических ресур-
ресурсов (/^определяется аналогично по основной номенклатуре ре-
ресурсов (трубы; компенсаторы; арматура; сварочные материалы
и т.п.}. Принимаемые для определения знаке или обшего показа-
показателя частиыс показатели не должны быть выше 1,0.
436

Показатель укомплектованности аитономнымн источниками элек-
электропитания (К^) определяется как отношение фактического на-
наличия (в единица* мощности - кВт) к потребности.
Обобщенный показатель готовности к выполнению аварняно-вос-
станоянтельных работ также поддается оценке и определяется по
уравнению:
Обшая оценка готовности ведется по следуюшим категориям;
з) *удовле1ворнтельная готовность» - при К7 = 0,Й5-1,0; при
значении любого из показателей (Кп; Кы\ К-) ниже 0,75, опенка
снижается до ограниченной готовности*;
б) «ограниченная готойнйсть» - при Кг — 0,74-0,84; при значе-
значении любого из показателей (Кп\ Ки; К^) ниже 0,5, оценка снижа-
снижается ло «неготовности*;
в) *не!чгго&настъ» - при К, ниже 0,7,
10.14. Управление тепловыми и гидравлическими
режимами
10.14.1. Тепловые режимы и их регулирование
Рассматрнмн тепловые нагрузки систем коммунального теп-
теплоснабжения (гл. 2), мы установили их непосредственную инди-
индивидуальную сиязь-зивисимость с параметрами окружающей нас
природной среды - температурой н влажностью наружного im-
Дуча, температурой воды в источниках водоснабжения, скоростью
и направлением ветра, радиационным воздействие и — солнечным
сиянием.
Любое изменение их нызьшает необходимость корректировки
теплового потреблений как на источнике теплоснабжения, так
и непосредственно у потребителя, путем уменьшения или увеличе-
увеличения подачи те плоть;, включения или выключения отдельных видов
оборудования и при борон, установления рационального режима их
работы с учетом тсплоиых потерь при транспортировании. Таким
образом возникает необходимость управления процессами отпуска
и потребления тепловой энергии, т.е. теплового регулирования нмк.
Превалирующим параметром для большинства теплоны* нагру-
нагрузок являете и температура наружного воздуха, она определяет
it температуру воды на источнике водоснабжения, и температуру
строительны* материалов и изделий, и параметры пнутреннего
климата жилых и общественных зданий и т.п. В балансовые урав-
437

иснин нагрузок нходит разность температур (' В|| - * mpzpcilM)-flt>
казывающая линейную зависимость их от текущей температуры
наружного воздуха (уравнения прямых линий).
Если построить график отопительной тепловой нагрузки н за-
зависимости от ',HepiCrHmi, то он будет выглядеть прямой наклонной
линией, аналогичные вилы примут и графики вентиляционных
нагрузок и графики зависимости нагрузки горячего водоснабже-
водоснабжения от температуры исходной воды (рис, 10.3).
-jo -a -tt>
Рис. 1D.3 Графики иэманрнив теплоры^ narpvaat; отопления, вентиляции
и горячего нояоснаСженид жилого дона в зависимости от f (к примерам 6.1
и 7.1}
В практической работе проектантов и :жсплузтаиионников
принято строить такие графи к к зависимости тепловым нагрузок
Q (функцию) от определяющего параметра / ^ WlJt (аргументаУ в
координатах <¦/ ш|1 мш - Q», где <?=Л']|ар.НО1!1)-"ри этом учитыва-
учитываш|1 мш Q», где <?Л']|ар.НО1!1)
ют их v определенном температурном диапазоне, например,
Ti интерпале начала отопительного периода и максимальной ото-
отопительной нагрузки, называемой «расчетной*, '1L[H[:4-
За расчетную температуру /„„для проектароианнн отопления
в каждой местности принимается средня и температура наружного
иозлуха, равная срелнеи температуре наиболее холодных пятидне-
пятидневок, взятых из восьми наиболее холодных зим за 50-летним период
наблюдений. Такие значения / определены для многих городов
страны, они приведены в СНиГТпо строительной климатологии, по
ним составлены карты климатолотческого районирования.
438

Были определен w к в ведены п практику также расчетные тем-
температуры для проектирования вентиляции (и |t; продолжительность
отопительного периода п. сут; средняя наружная температура ото-
отопительного периода; средняя самого холодного месяца, а также
средняя самого жаркого месяца |49|.
Для установления суммарных нагрузок строят графики сум-
суммарных тепловых нагрузок (см. рис, 10.3). они не обходимы лля
выполнения технологических, тех ни ка-эконом и чески к подсчетов
и нсследо!1аний.
В планово-экономической работе прел при ятлН (для определе-
определения расходов топлива, разработки режимов использования обору-
яовання» графиков ремонтов и т.п.) получили применение графики
расхода теплоты по месяшм года (рис. 10.4), графики продолжи-
продолжительности сезонной нагрузки (рис. 10.5), а также интегральные
графики суммарных нагрузок (рис. 10.6).
С помошью |рафикоп продолжительности и интегральных гра-
графиков суммарной нагрузки города/района легко устанавливают
экономичные режимы работы теплофикационного оборудования,
определяют необходимые параметры теплоносителя на ТЭЦ и РТС,
выполняют другие технологические и апаново-экономнческне рас-
расчеты и исследования. Например, установление режима работы н
оперативно-диспетчерское планирование конкретной системы ЦГС
производится на основании трех графиков нагрузки: суточного, го-
голового н графика изменения тепловой нагрузки по продолжительнос-
продолжительности.
Регулирование тепловых процессов производят с помошью тем-
температурных графиков отпуска теплоты. Эти графики (или табли-
таблицы) устанавливают ив язь текущих температур воды в системах
отопления г1 и i2i\ в тепловых сетах в зависимости от температу-
температуры наружного воздуха. Такал зависимость устанавливается из урав-
уравнения баланса теплоты нагревательного прибора при расчетных
и любых других температурных условиях:
где Q И G — расходы теплоты, Вт - ч, и теплоносителя, кг/ч, при
текущей и расчетной температуре наружного воздуха; А(= /, - гг -
температурный перепад в местных нагревательных приборах при
текущей и расчетной (Д/р) наружной температуре, в грид; /s н с2 —
температуря подаваемой и обратной воды в местных нагреватель-
нагревательных приборах, град; Э - (/, + 1г)/2 - Т - температурный напор
нагревательного прибора, град; &Т= Тл - 7^ — температурный
перепад воздуха внутри G*и) и снаружи помсшенин G]() при теку-
439

и1
2 4
t
ё
1 III V Vll (X Xt
Рис. 10.4. Примерный график раскола теппоты по месяцам года
Рис. 10-5- Построейме графика продолжительности сезонной ran лавой
I
S
-Щ "" Ш-
Рис. 106. Интегральный график
суммарной нвщуэкн ранена
440

150
130
110
5 E
I1
«I
SO
30
1
I
la
?
X
+10
и ±0
-j .10
-20
-30
-AC
—-•
4
2
N
0,
'J4
J
Й
1
J 0,6
/
/л
z
/^
%
A
?2
-'
+*•
/
/
/
/
/
у
0,8 1,0
s
J - fcl'=25 "С;
J-Дт-ЛО'С;
J-fit'-50'С;
j1- Й1=ео 'Q
Я- С-25 'С;
F*tic. TO.7. График температуры ноды е годающи.ч и обратиы*
теппаеой ьет>1 пои кдчестеенном регулировании отопительной нагрузки при
кн, температурные режимы тепловых сетей лтпжны удовлетиорять
запросам и учитывать особенности теплового потребления каждого
из них. Поэтому графики температур, которые строятся по ггрс-
валируюшей теплояоИ натруске (в городах - отолительно-нентм-
лнщгонной), датяснь! ^итывцть трсбоиання систем горячего во-
водоснабжения - необходимость подогрева водопроводной воды до
уровня 55-60 "С. До такого уровня нагрева яторичного теплоно-
теплоносителя первичная сетевая вода должна иметь свою температуру не
ниже 70 "С, поэтому на температурном отопительном графике
возникает так называемая весенне-летняя срезка или *излом# тем-
температуры подаюшей линии на уровне 70 *С.
В сьою очередь, поддержание такой температур и п подающей
линии теплосети в теплые периоды года приводят к нежелатель-
нежелательному явлению - п&ретопу зданий, *пго вызывает дискомфорт у
442

населения и, как следствие этого, потерю теплоты через откры-
открытые форточки и фрачущ окон. Устранить перетопы можно, регу-
регулируя пропусками подачу теплоты ? системы отопления (отклю-
(отключая системы ЦО на некоторое время). Так возникает комбиниро-
комбинированное регулирование нагрузок (рис, J0.8).
Диапазон,
Диалалан
8
а
4 Э
|
!
I
wo
ш
00
70
60
S0
40
30
го
to
о
Диапазон
переменного
|росхоЛг тепл.
Диапазон
\паС!ПОяннаго d
расхода
тепла ,
вен/nw
P9UM)Oj
20+t5 +10 +5 0 -5 -ГО -15 -20 -25
воздуха, 'С
'А
¦во
Рис. 10,8. График температуры водь в магистральных личмяк-гегглооати при кпн-
&нр4
443

Продолжительность работы системы отопления я, ч, при ре-
регул пронации пропусками определяется из выражения:
„ = 24 (Тл - TJ / {Тп - '/¦„>, ч/сут, <10.11)
где Тш ~- температура наружного воздуха в точке «излома* темпе-
температурного графика; Та и Тн — см, формулу {I0.N)
По месту проведения регулирования различают центральное (на
источнике - ТЭЦ, РТС. КТС). групповое (на ДТП. ИТП) и инди-
индивидуальное (местное), По спосо&ам — ручное и автоматическое.
Если внимательно рассмотреть уравнение Баланса между поступ-
поступлением теплоты в теплоприемник и теплоотдачей его A0.8)t то Mbi
увидим.
где Q — поцача теплоты в прибор, Вт, за время z, ч; G - подача
горнчкй поды и прибор, кг/ч; с — теплоемкость воды, Вт/(кг - трад);
;, II i1 — температура подаваемо 11г а обратной воды в нагреватель-
нагревательном приборе, Град; Тп — температура окружающей обогреваемой
среды, "С; F— поверхность нагрева тсплоприемннка, м2; к— ко-
коэффициент теплопередачи теплоприемника Вт/(м^ - ч ¦ град); г —
премят ч.
Для парового приемника имеем:
Здесь, кроме обозначении, принятых нышс:
D - расдод пара, кг/ч; Т - температура насыщения пара "С;
Д/ - теплоиспользовянис пара. кДж/кг,
В водяных системах ЦТС на количестве поступающей тепло-
теплоты Q можно воздействовать разными путями - изменением тем-
температуры входящей воды 1{ (качественное регулирование), расхо-
расходом воды G (количественное регулирование), временем подачи теп-
теплоты z (прерывистое регулирование), изменением поверхности
нагрева теплообменника F (применяется редко).
В отечественное теплоснабжении наибольшее применение
получил способ цетрального качественного регулирования теп-
тепловой нагрузки, при котором изменяется температура посту'^ю-
щей сетевой воды и остается неизменным ее расход. Этот метод
Позволяет работать с малым данлением пара в водоподогревателях
ТЭЦ и дает при теплофикации значительную экономию топлива.
Он легко осуществляется и сильно упрощает групповуто и инди-
индивидуальную регулировку местных систем.
444

Количественное регулирование поду шло широкое применение
в зарубежной практике теплоснабжения, у нас оно нашло частич-
частичное использование при групповом и местном регулировании си-
систем и отдельных приборов. В последние годы получил распрост-
распространение комбинированный метод качествен но- количестве иного
регулирования (см. рис. Ю.Н),
Регулирование временем натопа (или как его etue называют
регулирование пропусками) получило ограниченное применение
при центральном регулировании водяных елтеи в теплый период
отопительного сезона (когда сетевые насосы остановлены), так как
при этом горячее водоснабжение и работа систем вентиля и и и
прекращаются. При групповом и местком регулировании этот
способ позволяет получать существенную экономию теплоты без
указанны х ограничений.
В паровых системах прерывистое групповое и местное регули-
регулирование являются основным методом регулирования паровых ус-
установок теплоснабжения.
Центральное и групповое регулирование производится в соот-
соответствии с режимными графиками, устанавливающими режим
температуры и раскола воды в тепловых сетях и на абонентских
вводах и позволяющими контролировать правильность эксплуа-
эксплуатации и распределения теплоты между потребителями.
Для правильного регулирования большое значение имеет гид-
гидравлическая устойчивость местной системы. Пол ней понимают
способность отдельных тепло приемников системы сохранять ус-
установленный для них расход теплоносителя при изменении рас-
расхода д руги м тешюобме и и иком с исте м ы.
Гидравлическая устойчивость определяется отношением гид"
ра&лического сопротивления теплаариемника к гидравлическому со~
противлению распределительной сети: чем больше это отношение,
тем выше и гидравлическая устойчивость системы.
Для повышения гидравлической устойчивости системы необ-
необходимо стремиться к повышению гидравлического сопротивления
теплоприемников и понижению сопротивления тепловых сетей.
Системы с низкой гидравлической устойчивостью невозмож-
невозможно точно отрегулировать и трудно эксплуатировать, поэтому час-
часто гидравлическую устойчивость приходиться повышать путем
уста!гонки искусственных гидравлических сопротивлений перед
тештоприемниками (проводить дросселирование-шайбированис
систем), этому способствует также уменьшение сечений регул и-
руюших органов, правильный подбор конусов в элеваторах, пос-
последовательное, а не параллельное, включение теплоприемникоп
одного агрегата (подогревателей ГВС и др.).
445

В централизованных системах теплоснабжения (особенно в
Теплосетях ОА-энерго) сложилась определенная система разделе-
разделения труда и ответственности персонала н процессе теплового ре-
регулирования. Так персонал станции отвечает за выполнение зая-
заявочного суточного графика па температуре подаюшеЙ линии и за
поддержание заданных напоров на коллекторах era н ни и (в ларо-
вых система* - за соблюдение графика по давлению и температу-
температуре пара на выходе со станции).
Персонал района тепловых сетей, в оперативном подчинении
которого находится дежурный персонал абонентов, контролиру-
контролирует к отвечает w параметры сетевого хозяйства - расходы тепло-
теплоносителя и сети, температуру воды в обратных линиях, величину
подпитки (и закрытых система* ЦТК возврат конденсата на стан-
станцию.
10,14,2. Гидравлические режимы и их регулирование
Общие прннинпы гидравлического расчета трубопроводов систем
водяного отоплении подробно изложены в гл. 4. Они же приме-
применимы и для расчета те-плопро^одов тепловых сетей, но с учетом
некоторых их особенностей. Так в расчетах теплопроводов при-
принимаются турбулентное движение волы (скорость воды больше
0.5 м/с, пара - больше 20-30 м/с, т.е. квадратичная область рас-
расчета}, значения эквивалентной шероховатости внутренней повер-
поверхности стальньи труб больших лиаметров, мм, принимают для: па-
паропроводов - к — 0,2; водяной сети - к = 0,5; конденеэтопрово-
йоа- к = 0,5-1,0.
Расчетные расходы теплоносителя по отдельным участкам теп-
теплосети определяются как сумма расходов отдельных абонентов с
учетом схемы присоединения подогреватели ГВС (рис. 6.37), Кро-
Кроме того, необходимо знать оптимальные удельные падения дав-
давления в тру&оп поводах, которые пред паритель но определяются
технико-экономическим расчетом. Обычно их принимают равны-
равными 0,3-0,6 кПа О-Ь кгс/м:) дли магистральных тепловых сетей и
до 2 кПа {20 кгс/мг) — для ответвлений.
При гидравлическом расчете решаются следующие задачи: 1)
определение диаметров трубйпроводов; 2) определение падения
данленмя-нагтора; 3) определение действующих напоров в раз-
различных точках сети; 4) определение допустимык давлений в тру-
трубопроводах при различных режимах работы и состояниях тепло-
CCTV.
При проведении гидравлических расчетов используются схемы
и геодезический профиль теплотрассы, с указанием размещения
446

источников теплоснабжения^ потребителей теплоты и расчетных
нагрузок. Для ускорения и упрощения расчетов вместо таблиц
используются логарифмические номограммы гидравлического
расчета (рис. 10.9). а в последние годы - компьютерные расчет-
расчетные и графические программы.
Л, П.
1 1 (H 111 ID *<НЛ MM 104 а*в U00«M
Ш JOOD IMOO
Рис, TQ.9. Номограмма длв гижмвлнческопо
Пьезометрический график
При проектировании и н эксплуатационной практике для
та взаимного влияния геодезического профиля района, высоты
абонентских систем, деЯсгвующих напоров » тепловой сети ши-
широко пользуются пьезометрическими 1рафикамн. По мим нетрудно
определить напор (даиление) и располагаемое дааление п любой
точке сети и а абонентской системе для динамического и стати-
статического состояния системы. Рассмотрим построение пьезометри-
пьезометрического графика, при этом будем считать, что напор и давление,
паление давления и потеря напора связаны следующими зависи-
зависимостями: Н = р/у, м (Па/м); ДЯ= &pfy, м (Па/м); н h = R/y (Па),
где Н и ДЯ- напор и потеря напора, м (Па/м); р и Ар - да&ление
к падение давления, кгс/м: (Па); ? — массовая платность тепло-
теплоносители. кт/м1; А и Л- удельная потеря напора (безразмерная не-
личина) и удельное падение давления, кгс/м2(Па/м).
При построении пьезометрического графика в динамическом ре-
режиме за начало координат принимают ось сетевых насосов; взяв
эту точку за условный нуль, стронт профиль местности по трассе
447

оси он ной магистрали и по характерным отнсталсккям
которых otлкчаютсн от отметок основной магистрали). На про-
профиле и масштабе вычерчивают высоты присоединяемых зданий,
затем, приняв предварительно напор ла всасывающей стороне
коллектора сетевых насосов //^=10-15 м, налосится горизонталь
A;,B4 (рис. 10.10, а). Отточки А3 откладывают по оси лбеиисс дли-
длины расчетных участков теапопроподои (с нарастающим итогом),
а по оси орликат из концевых точек расчетных участков - потери
напора ?А//на этих участкзч, Сосамими верккие точки зтия от-
отрезков, получим ломаяую линию А2Бг, которая и булет пьезолтет-
3000 ЗЗООн
Рис. 10.10. Пьезометрический график
a - построение пьезометрического графика; б - пьезометрический график двук-
й тепловой сети

рнчсской линией обратной магистрали, Кажлыи вертикальный от-
отрезок от уел от юге уровни А2Б4 до пьезометрической линии А^Бг
обозначает собой потери напора п обратной магистрали от соот-
нетстпузошей точки ли циркуляционной насосной на ТЭЦ, Отточ-
Отточки Б, о масштабе откладывается о верх необходимый располагае-
располагаемый напор для абонента и коние магистрали лД,0, который при-
принимается равным 15-20 м и более. Полученный отрезок Б,Бг
характеризует напор я конце подающей магистрали. От точки Б,
отклеивается вверх потеря напора в полаюшем трубопроводе Д//л
и проводится горизонтальная линия Б3АГ,
От лшши А, Б^вню откладываются потерн напора на участке
подающей линии от источника теплоты дй копна отдельных рас-
расчетных участков и строится аналогично предыдущему пьезомет-
пьезометрическая линия Л, Б, подающей магистрали.
При закрытых системах ЦТС и равных диаметрах труб подаю-
подающей и обратной линий пьезометрическая линия А(Б, япляетсн зер-
зеркальным отображением линии АгБ,. От точки At откладывается
вверх потеря напора и бойлерной ТЭЦ или и контуре котельной
Д//я A0—20 м). Давление в подающем коллекторе будет Нп, в об-
обратном — Нк, а напор сетевых насосон - Яй и.
Важно отмстить, что при не посредственном присоединении
местных систем обратный трубопровод теплосети гидравлически
связан с местной системой, при этом давление в обратном трубо-
трубопроводе целиком передается местной системе и наоборот.
При первоначальном построении пьезометрического графика
напор на всасывающем коллекторе сетевых насосов И был при-
принят произвольно. Перемещение пьезометрическою графика парал-
параллельно самому себе вверх или вниз позволяет принять любые дав-
давления на незсывающей стороне сетешх насосов и соответствен-
соответственно и местных системах.
При выборе положения пьезометрического графика необходи-
необходимо исходить m следующих у слои ни:
1. Давление (напор) в любой точке о&ралюн магистрали не
должно быть выше допускаемого рабочего давления в местных
системах, для новых систем отопления (с коннекторами) рабочее
давление 0,1 МПа (Юм вод. ст.). дли систем с чугунными радиа-
радиаторами 0,5-0,6 МПа E0-60 м иод. ст.),
2. Давление е обратном трубопроводе должно обеспечить за-
залип водой верхних линий и приборов местных систем отопления-
3. Давдение ^обратной магистрали по избежание образования
вакуума не должно быть ниже Г),A5-0,1 МЛа E-10 м вол. ст,).
4. Давление на всасывающей стороне сетевого насоса не долж-
должно быть ниже 0,05 МПа <5 м под, ст,).
449

5- Давление в любой точке подающего трубопровода должно
быть выше давления вскипания при максимальной (расчетной)
температуре теплоносителя,
6. Располагаемый напор в конечной точке сети должен быть
равен или больше расчетной потери напора на абонентском вво-
вводе при расчетном пропуске теплоносителя.
7. В летний период давление в лодаюшей и обратной магист-
магистралях принимают больше статического да плен и я а системе Г ВС.
Статическое состояние системы ЦТ- При остановке сетевым
насосов н прекращен и и циркуляции воды в системе ЦТ она пе-
переходит Из линамического состояния в статическое. В этом слу-
случае давления н подающей и обратной линиях теплосети вы равня-
равняются, пьезометрические линии сливаются в одну - линию стати-
статического давления, к на графике она займет промежуточное
положение, определяемое давлением подпнточного устройства
источника СЦТ.
Давление подпнточного устройства устанавливается персона-
персоналом станции или по наивысшей точке трубопровода местной си-
системы, непосредствен ко присоединенной к теплосети, или подав-
подавлению паров перегретой воды р высшей точке трубопровода- Так,
например, при расчетной температуре теплоносителя Тх = 150 *С
давление в высшей точке трубопровода с перегретой водой уста-
установится равным 0,ЗЙ МПа C8 м вол- ст.), а при Г, = J30 'С - 0,1В
МПа A8 м вод. ст.).
Однако но всех случаях статическое давление в икзкорастюяо-
женных абонентских системах не должно превышать допускаемого
рабочего давления 0,5-0,6 МШ E-6 атм). При ого превышении
эти системы следует переводить на независимую схему присоеди-
присоединения. Понижение статического аавхешя в тепловых сетях мо-
может быть осуществлено путем автоматического отключения от сети
высоких зданий.
В аварийных случаях, при полной потере электроснабжения
станции (остановка сетевых и подпиточных насосов), произойдет
прекращение циркуляции и подпитки, при атом давления в обе-
обеих линиях теплосети вырони я ются по линии статического давле-
давлений, которое начнет медленно, постепенно понижаться и связи с
утечкой сетевой водьг через неплотности и о?слажленкя ее в тру-
трубопроводах. В этом случае возможно вскипание перегретой воды
й трубопроводах с образованием паровых пробок. Возобновление
циркуляции воды в таких случаях может привести к сильным гид-
гидравлическим ударам н трубопроводах с возможным повреждени-
повреждением арматуры, нагревательных приборов и др. Во избежание тако-
такого явления циркуляцию воды в системе ЦТ следует начать только
ASQ

после восстановления путем подпитки теплосети давления в тру-
бопроводах на уровне не ниже статического.
Для обеспечения надежной работы тепловых сетей и местных
систем необходимо ограничить возможные колебания давления в
тепловой сети допустимыми пределами. Для поддержания требу-
требуемого уровня давлений в тепловой сети и честных системах а од-
одной точке тепловой сети (а при сложных условиях рельефа — в
нескольких точках) искусственно сохраняют постоянное давление
при всех режимах работы сети и при статике с помощью подии-
точного устройства.
Точки, в которых давление поддерживается постоянным, назы-
называются нейтральными точками системы. Как правило, закрепление
давления осуществляется на обратной линии, В этом случае ней-
нейтральная точка располагается я месте пересечения обратного пьс-
аометра с лини ей статического давления (точка НТ на рис. 10.10,
б), поддержание постоянного давления а нейтральной точке и
восполнение утечки теплоносителя осуществляются подпиточны-
ми насосами ТЭЦ или РТС,
КТС через антоматизированное
ттодпиточное устройство. На
линии подпитки устанавлива-
устанавливаются автоматы-регуляторы, ра-
работающие по принципу регу-
регуляторов «после себя» и «до
себя» (рис, 10.] |)L
Напоры сетевых насосов
Н^н принимаются равными
сумме гидравлических потерь
напора (при максимальном -
расчетном расходе волы): в по-
подающем и обратном трубопро-
трубопроводах тепловой сета, в системе
абонента (включая вводы в зда-
здание), в бойлерной установке ТЭЦ, пиковых котлах ее или в ко-
котельной. На источниках теплоты должно быть не менее двух се-
сетевых и двух полпиточных насосов, из которых - по одному ре-
резервному.
Величина подпитки закрытых систем теплоснабжения прини-
принимается равной 0,25 % объема воды в трубопроводах тепловых се-
сетей и в абонентских системах, присоединенных к теплосети.
При схемах с непосредственным водоразбором величина под-
подпитки принимается равной сумме расчетного расхода воды на ГБС
и величины утечки в размере 0,25 % вместимости системы. Вме-
Рис. 10.11. Принципиальная Схема ав-
автоматизации подпитки тепловой сети
на теплоисточнике
f - сетевой насос; 2 - подпитанный на-
насос; 3 - подогреватель сетевой воду;
4 - клапан регулятора подпитии

слттмость теплофикационных систем определяется по фактическим
диаметрам и длинам трубопроводов или по укрупненным норма-
нормативам, м3/МВт [62]:
Разводящие и внутр и квартальные тепловые сети
го ролов (до вводов в здания) 10
Тепловые сети поселков 12
Теплооыс сети ттром ышлейных пред прияти й S
Системы отоплении жилых и обшестненнмх здании 25-33
Системы вентиляции общественнык эданий 6,5
Отопление и вентиляция цехов 9
Сложившаяся по признаку собстьенности разобщенность а
орган им ни и эксплуатации и упраыления системами теплоснабже-
теплоснабжения городов самым отрицательным образом сказывается как на
техническом уровне их функционирования, так и на их экономи-
экономической эффективности [59]. Biiiше отмечалось, что эксплуатаци-
эксплуатацией каждой конкретной системы теплоснабжения занимаете)} не-
несколько организаций (подчас «дочерних* от основной). Однако
специфика систем ЦТ, в первую очередь тепловых сетей, опреде-
определяется жесткий связью технологических процессом их функцио-
функционирования, едиными гидравлическими и тепловыми режимами.
Гидравлический режим системы теплоснабжения, являющийся
определяющим фактором функционирования системы, по своей при-
природе крайне неустойчив, что делает системы теплоснабжения
трудноуправляемыми по сравнению с другими городскими инженер-
инженерными системами (злектро-, газо-, водоснабжение).
Ни одно из звеньев систем ЦТ (источник теплоты, магистраль-
магистральные и распределительные сети, тепловые nyiисты) самостоятель-
самостоятельно не может обеспечить требуемые технологические режимы
функционирования систем и н целом, а следовательно, и конеч-
конечный результат - надежное и качественное теплоснабжение потре-
потребителей. Идеальной и этом смысле является организационная
структура, при которой источники теплоснабжения и тепловые
сети находятся в ведении одного предприятия-структуры,
10.15. Диагностирование технического состояния
теплового оборудования. Определение мест
утечек и повреждений
При эксплуатации, ремонте, новом строительстве часто при-
приходится сталкиваться с проблемами поиска или уточнения трасс
ранее проложенных коммуникаций - тепловых, водопроводиых.
газовых сетей, электрических, телефонных кабелей, а также лю-
люков, колодцев, мест утечек энергоносителей и лр.

Решение их позволяет избежать повреждений дебетующих или
резервных труб, кабелей, снизить затраты на раскопки, ускорить
обнаружение и устранение аварии.
Для проведения таких работ ь первую очередь используются
личные органы чувств чело Емка - прение, слух, обоняние, осяза-
осязание, обостренные внимательность и иаблгодстельность, затем про-
простые, подчас примитивные средства и приборы, а также хорошо
оснащенные, дорогостоящие переднпжные лаборатории.
В числе доступных «наро/игых* средств следует упомянуть при-
емы лозохолстла, часто применяемые для определения местона-
местонахождения трасс метрических кабелей, тепловых сетей и других
крупных конструкций. Для этого готовят простейшее приспособ-
приспособление и йиде двух стальных электродов диаметром 4 мм, согну-
согнутых под углом 9П* с плечами 8 и 20 см. Короткой стороной они
вставляются в легковратающисся деревянные ручки.
Оператор, удержим я электроды о руках параллельно земле и
друг к другу (рис. 10.12, а), перемещается с ними в направлении
перпендикулярно предполагаемому размещению искомой трассы
(кабеля, теплосети и др). Над кабелем (трассой) электроды поиер-
нутся параллельно трассе (рис. 10.12, б).
а) 6}-
НйПраНЛЕННЁ ж м -¦- ¦ ¦*--.-.-¦ | рщм^лчстп: » *
Движении ¦* ^ —^ —*— "°°
Рис. 10.12. Работа оператора с |}учными зле юродами
Для грубого определения в зоне раскопок электрического ка-
кабеля можно использовать простой датчнк-трассонскэтелъ с науш-
наушником типа «Амплитуда* (диаметром 3 см, длиной 20 ем), кото-
который соединяется с датчиком проводами.
Удерживая прибор it руках параллельно земле и перпендику-
перпендикулярно трассе, оператор энергично перемешает его вперед- назад
в направлении трассы и проел уши паст наушником сигналы дат-
датчика. В месте пересечения датчика и трассы слышно заметное из-
изменение силы и частоты сигнала (максимальный сигнал - над
трассой).
Более совершенными, точными и помехоустойчивыми являются при-
приборы — зрйссоигкяттЕлн, Позниказощсс вокруг проложенного в земле
электрического кабеля, металлической трубы, провода электромаг-
электромагнитное поле, взаимодействуя с электромагнитным пат см датчика
(антенны) трассоискателя, передаст ни его приемник, наушники
453

оператора и стрелочный индикатор определенный сигнал, который
усиливается ло мере приближения к искомой трассе и ослабевает при
удалении от него. Несмотря на некоторые отличия в конструкциях,
мощностях и схемах приборов, принцип их работы примерно оди-
одинаков (рис, ]ОЛЗ). Такие приборы могут работать в пасеинном и ак-
активном режимах. Рассмотрим подробнее работу с ними.
Рис. 10.13. Опрвделение места утечки воды с помощью граесоискателп
т - трзесоискатель; 2 - наушники: 3 - измерительный прибор: 4 - -шаемлитель;
5- генератор; 6 - аккумулятор: 7 - подае**ый б
В пассивном режиме сигнал о месте нахождения искомой трас-
трассы оператор получает, лепильзуя датчик, приемник с индикато-
индикатором и наушники. Этот режим используется ятя работы с действу-
действующими электрическими кабелями, теплопыми сетями, мноюпар-
мноюпарными телефонными остями на частотах 50, 100 и 1000 Гц.
В сложных случаях: при болы ном количестве коммуникаций,
лежа щи к близко друг к Л ругу, при большой глубине прокладок,
при поиске не задействованных или тонких электрических или
телефонных кабелей, коммутационных ли кий, при необходимо-
необходимости идентификации какого-либо кабеля а лучке кабелей, поиска
обрыва кабеля — необходимо нсполкэопать активный режим по-
поиска, В этом случае к искомой трубе, оболочке или проводу не-
недействующего кабеля подключается генератор специальных сиг-
сигналов <е частотой модуляции * 1000 - 10 000 Гц) и с определен-
определенной периодичностью воспроизведений их. Мощность генератора
может быть от 3 до 200 Вт и более. Чем выше мощность - тем
дальше (до 5 км У и глубже будет слышен сигнал генератора.
454

Для поиска трубопроводов и кабеле и мелкого заложения (до 2 м)
можно использовать бесконтактный метод передачи сигнала генера-
генератора п искомую трассу путем установки над ней рамки-антенны
(круглой или прямоугольной формы), подсоединенной двумя про-
проводами к генератору. Поиск в активном режиме ведется на частотах
ВДОО—1ОО00 Гц (частях частотах достигается максимально возмож-
возможное подавление помех, дальность и точность нахождения).
Поиск трассы иногда затрудняется или становится невозмож-
невозможным из-за наличия в зоне поиска кабелей катодной защиты газо-
газопроводов, из-за воздействия высоковольтных воздушных НЭП,
близости рельсоп трамвая, железной дороги, при работе электро-
электросварочных аппаратов на тепловых сетях или вблизи них, а также
при наличии сильных помех от крупных подземных сооружении
типа метро, насосных станций и др.
Сигналы генератора легко наводятся и передаются на все пе-
пересекающие трассу металлические конструкции: трубы, кабели и
даже заборы, что может увести неопытного оператора в сторону
от искомой трассы.
В чугунных водопроводных трубах с резиновыми кольцами
сигнал генератора не передается и трасса такого водопровода не
слышна.
Газопроводы с катодной защитой лучше прослушивать в пас-
пассивном режиме на частоте 100 Гц, а высокоиольтньге кабели — на
частоте 1000 Гц.
Поиск трассы и глубикы се заложении ведется следующим об-
образом.
При пассивном режиме поиск коммуникаций и определение глу-
глубины залегания производятся без подключения генератора на ча-
частоте приемника 50 Г и.. Удерживая датчик (антенну) за нггангу
параллельно земле на уровне 5—7 см от поверхности и перпенди-
перпендикулярно вероятному прохождению трассы, оператор с приемником
на ретине и с наушниками энергично перемешается на участке
обследования. Увеличение цгума-ситнзла в наушниках свидетель-
свидетельствует о приближении к искомой трассе. Определять местополо-
местоположение коммуникации можно двумя методами: по минимуму и мак-
максимуму сигнала.
При поиске по максимуму звукового сигнала антенна располага-
располагается горизонтально и перпендикулярно от коммуникации, как
показано на рис. 10,14.
Для определения оси коммуникации антенну плавно переме-
перемешают по горизонтали вправо и влево. С приближением антенны
к искомой коммуникации сила звукового сигнала увеличивается.
Кривая изменения уровня сигнала при прослушивании на макси-
455

I
кривая уровня слышимости
сигнала а телефонах
i
Рис. 10.1-4. Схема поиска коммуникации по максимуму звукового сигнала
мум намсняется плавно, поэтому ширина зоны слышимости сиг-
сигнала достигает величины 2 м. Дли определения направления трас-
трассы в месте, где прослушивается максимальный сигнал, антенну
устанавливают в горизонтальной плоскости до получения мини-
минимума сигнала, тогда направление оси антенны будет указывать
направление трассы.
Поиск по минимуму звукового сигнала применяют для уточне-
уточнения оси коммуникации после того, как г.юна возможного положе-
положения се определена по максимуму- При поиске по минимуму сиг-
сигнала антенна располагается вертикально согласно рис, 10J5 и
плавно перемешается параллельно поверхности исмли. Положение
коммуникации относительно кривой елышимости показано на
рис. 10.15.
Радиус действия искателя при определении местоположения
коммуникации зависит от проводимости материала, из которого
выполнена коммуникации, характера соединения элементов ком-
коммуникации, водонасышенности грунта, количества ответвлений
коммуникации.
Определение глубины залегания подземных коммуникаций пылал-
нямт после установления точного положения ее осн. Для этого ан-
антенну располагают под углом 45' к поверхности земли, затем ула-
ляютсе п направлении, перпенднкулнррюм направлению комму-
коммуникации до первого минимума слышимости сигнала (рис. 10.16).
Расстояние от оси коммуникации до положения антенны, при
котором слышимость сигнала минимальна, соответствует глуби-
глубине залегания коммуникации. Определение глубины xticranw ком-
коммуникации повторяют, перемещая антенн у в другом направлении
456

коммуникация
Рис. Ю-Т5. Схема поиска коммуникации по минимуму эеуиоеого сигнала
I min
Рис, 10,16. Схема определили* глубины заложении коммуникации
от оси коммуникации до первого минимума слышимости сигна-
сигнала. Глубину залегания определяют по формуле:
где h{ - рясстояние от оси коммуникации до леиогс минимума, м;
h2 - расстояние от оси коммуникации до правого минимума, и.
При раэниис расстояний Л, и h2 более чем на 10 % измерения
повторяют.
457

Активный режим работы искателя Местом подключения генера-
генератора мотут быть смотровые холодны коммуникаций, гидранты и
колонки. Включают его по схеме рис. Ш,17, Коммуникация в месте
установки магнита выходного шнура генератора должна быть очи-
шена от ржавчины и грязи до металлического блеска и затем к ней
подсоединяют выходной шнур. Штырь масмления забивают в грунт
на расстоянии 5-10 м в направлении, перпендикулярном предпола-
предполагаемому направлению коммуникации. Все операции по подключе-
подключению к коммуникации проводятся при выключенном генераторе с со-
соблюдением мер безопасности. В качестве зяэсмлителя можно также
использовать любой металлический предмет, лмеюший надежный
контакте землей (металлические столбы, гидранты и т.п.).
После выполнения подсоединений включают генератор и руч-
ручкой «Согласование» добиваются согласования нагрузки к генера-
генератора по инструкции к прибору. При этом антенну раслолагают
перпенаикулярно к предполагаемому направлению коммуникации
и включают приемник, переключатель рола работ устанавливают
в положение #1000 Гц». Б процессе поиска положение коммуии-
гвнератор
Ш1~ырь заземления
\
\*
X
vxxxxxxxxxxxxxxxxx
/
РЫКОДНОГО
<: магнитен*
PiiC.iO.t7. Скема подключения генератора
458

каин и определяется по кривым слышимости сигнала, как это по-
показано на рис. 10.14 11 10.15.
Для определения трассы отключенного кабеля необходимо под-
подключить генератор либо по схеме рис. IQJH, а (возвратный про-
проводник - земля), либо по схеме рис. 10.1#. б {возвратный путь —
броня кабеля), либо по схеме рис. 10.18, в.
Рис. 10.18. Схемы подключений генератора при поиске отключенного кабеля
Бесконтактный поиск трасс с помощью индуктивной передающей
рамнн
Индуктивная передающая рамка для бесконтактного подклю-
подключения к искомым трасс EiM иепольнуется совместное генератора-
генераторами трубокабеле искателей.
Поиск трасс с помощью индуктивной передающей рамки воз-
возможен при неглубоком жчеганни трассы —до 2 м и при неболь-
небольшой се дальности до 200-300 м {при болы пей дальности трассы
необходимо периодически переносить генератор с рамкой вдоль
искомой трассы).
Для поиска индуктивная рамка подключается к выходным за-
вдмам генератора прилагаемым двухпроводным присоединитель-
присоединительным кабелем. При этом, поскольку рамки обеспечивает согласо-
согласование 1ВД Ом только на частоте Ш кГц, переключатель *Нагрузкао
генератора должен быть установлен в положение, соотвстствуюшсе
выходному сопрот»влению 100 Ом, селектор приемника должен
бытьнключен на частоту 10 кГц.
459

Рамка при поиске уста наминается на местности тяким обра-
образом, чтоб ы ее плеч; кость была перпендикулярна плоскости зе мл и
и одновременно параллельна искомой трассе.
Для обеспечения максимальной дальности и глубины поиска
рамку рис пол am ют нал осью трассы так, чтобы ее наибольший
размер был направлен плоль земли.
Отдельные трас соискатели при работе и активном режиме мо-
могут указывать глубину заложении на лисил со и i ю знал я нут опре-
определять конкретный кабель и пучке кабелей. Например, прибор
«Абрис - 24 М* (ФЦЭ ЛКХ); прибор -Метротсх FM-9800». Себа-
Динатроник; прибор *RD-Nov* фирмы Псргнм.
При работе с бола? простыми приборами выбор кабеля и по-
положения кабельных муфт гтрошйошггси следующим образом.
Идентификация кабеля. Выбор к лбе ля в связке кабелей произ-
производится при подключении генератора к двум жилам кабеля, ко-
которые отсоединены от снабжения и короткозамкнуты на дальнем
конце. Приемнике датчиком перемещается вдоль кабели. Через
определенные ннтеркалы регистрируются максимум л минимум
сигнала. В местах, где кабель находится снаружи, антенна датчи-
датчика должна быть обнесена вокруг кабеля. Поело 90°-иого измене-
изменении полижинин датчика наблюдается изменение сигнала от мак-
максимума до минимума.
Определение положения кабельных муфт. Генератор присоеди-
присоединяется к л пум короткозамкнутым на дал i> и см к он не жилам кйбе-
ля. Приемник с датчиком перемещаются вдоль предварительно
о предел силой трассы. Антенна датчика может располагаться вер-
вертикально или горизонтально. Блодь кабеля через определенные
интервалы регистрируются максимум и минимум сигнала. Изме-
Изменение интервала указывает на расположение муфты. Периодичес-
Периодический характер сигнала появляется сразу после муфты (рис. 10.19).
Приемники генератор трассоис кате лей поставляются л отдель-
отдельных корпусах, питаются от аккумуляторов (или сменных батаре-
батареек) на 6—12 В. Время работы приемника после зпрада аккумуля-
аккумулятора состанляет порядка 36 ч, генератор;! на мощности 5 Вт -
15 ч, а на мощности 27 Вт - 5 ч. Время Japrttti аккумуляторов -
до 18 ч.
Приемник и гс пери тор оснащены ручками включения ре гули-
ропки усиления мощности, стрелочными индикаторами сигнала
за ряда-разряда батарей, штеккерами дли подключения тедс^нок,
рамки или проиодои потребителя, а также ручками или автома-
автоматом согласующего устройства (при изменении сопротивления н
пепи генератор:! - потребителе) и переключателем частоты пене-
р'лтора или приемника.
460

Рис. 10.19. Характер изменения сигналив датчика при поиске к&Сольнык муфт
Приемник, генератор, рамка (прямоугольная или круглая),
датчик со гитангой и наушниками размешаются а наплечной сумке
и легко переносятся оператором.
В московских предприятиях тепловых сетей и абонентских
присоединений наибольшее распространение нашли следующие
типы транс оке кате лей и рекомендуются к применению: «Абрис-
I2M»; «Успех АГ-12-2ОЯ»; «Альтернатива АГ-20К «Успех КБИ-
20бо; «Поиск -ТР»; аАмттлнтуда-СИ*; *Акустнк-ТП*>; «FERRLUX
FL-I0SET* фирмы Seba-Spektrum.
Поиски утечек теплоносителей. Начиная с 1994 г. В России про-
прослеживается тенденция роста расхода поды на городское населе-
население с 235 л горячей и 100 л холодной воды в [994 г. по 400/1 fiO л н
последние годы, тогда как и высокоразвитых странах расход иолы
составляет 120-200 л/суг. Причинами столь большой равнины в
расходе роды и России и в других странах можно считать несо-
несовершенство водопотрсбляющих приборов и арматуры, отсутствие
необходимых приборов учета, невысокую пока стоимость недо-
недопотребления и значительные (свыше 20 %) потерн полы в систе-
системах водоснабжения (из-за утечек в сетях).
Потерн воды нз мест утечкн. Ниже приводимая табл, 10.6 ука-
указывает на возникающие потерн воды в местах утечки разных раз-
размеров при рабочей давлении и 5 ати. Размер потерь, указанных в
таблице с рабочим давлением в 5 ати, уменьшается при рабочем
давлении и 4 атн - на S9 %\ в 3 атн - на 77 %; в 1 ати - на 63 %;
A I ати - на 45 %.
При рабочем давлении в 6 ати они возрастают на N0 %;
в 7 ати - на ! 18 %\ в S ати - на 127 %; р 9 ати - на 134 %;
в 10 ати - на J41 %.
Снижать потери воды при транспортировке ее к потребителю
можно И необходимо за счет замены стальных труб сроком служ-
службы 7-10 лет на трубы е внутренним покрытием, трубы нержавеш-
шие, низколегированные, трубы из пластмасс со сроком службы
461

Td&tUM /06
Количество вытекающей воды из отверстий
трубопроводов разных размеров
Отверстие, мм3
D.5
1.0
1.5
2.Q
2,5
3 5
4.0
4,5
5,0
5.S
б.а
6,5
7,0
Пнтры
За минуту
0.33
0,97
т,аэ
3.15
е,15
11,3
и,е
1S.2
32,3
26
30
34
39,3
Эячас
20
58
ПО
190
490
680
690
1100
1340
1560
1В0О
2050
2360
Кубические метры
За день
0.4Э
1,39
2.С4
4.56
11,75
16.3
27
26,4
32
37.4
43.2
49,1
56,5
За месяц
14.4
41,6
79.0
136
351
490
640
730
960
1120
1Э0О
147в
1700
3fl—50 лет, я также своевременно выявляя утечки на действующих
сетях. Диагностика состояния труб и использование современных
технологий выявлении, поиска мест утечек, их устранение - по-
позволяют снизить потерн воды, ускорить устранение авариН, обес-
обеспечить и снизить нормативно-расчетные показатели водоснабже-
водоснабжение жителей.
О методике поиска утечек. Возникающие и местах утечки юды
создают акустические шумы, которые распространяются в трубо-
трубопроводах, каналах и в земле и виде сферических иолн-колебаний.
Применяя еоотиетствугащие средства, можно при приборном про-
проел ушивании дефектных трубопроводов определить точное распо-
расположение мест утечки.
Возникновение шума утечки происходит от трений вытекаю-
вытекающей воды о стенки труб и сопротииленин струе окружающего тру-
трубу материала.
Более плотные грунты обеспеч ива ют большую скорость распро-
распространения и радиус слышимости звука, меньше заглушаются сиг-
сигналы высоких частот (более I0G0 Гц),
Менее плотные грунты передают звук на меньшие расстояния
и заглушают высокие частоты. Рыхлый грунт, мнгкая поверхность
{снег, трава) усиливают заглутпаюшии эффект.
Поиск утечек может производиться несколькими способами.
Наиболее простой - акустическое прослушивание поверхности
462

трасс, концов труб просто ухом человека или с использованием
геомнкрофона, и так называемый корреляционный метол (корре-
(корреляция — совмещение).
Использование приборов акустического контроля (шумомеров)
позволяет быстро прослушать подозрительные места на утечку
трассы. Поиск повреждений следует начинать с уточнения райо-
района поиска, так как место утечки и ели а воды от него могут разде-
разделяться сотнями и даже тысячами метров.
Парение камер, дренажей, проталины фунта и сукой асфальт
зимой, сильные шумы на вводах труб в здания, камеры, падение
давления и» отдельных участках трасс - укажут район поиска.
Поэтому lie обходима повышенная внимательность и обученность
персонала, велушего поиск-
Прослушивание трасс с помощью геомикрофонов необходимо
проводить точно по оси канала с шагом 0,8—1 м межлу точками
замера. Места установки irx должны быть очищены от снега, льда
и грунта. Работа должна проводиться при давлении в трубопрово-
трубопроводе не менее 3,5—5 ати и более. Величина утечки должна составлять
не менее М-10 л/мин (П,5 мУч). Сильный потер (более 5 м/с), по-
посторонние шумы (от автомашин, пешеходов, строительных ма-
машин, вентиляторов и др.), атмосферные осадки не дадут возмож-
возможности услышать шумы утечки, т.е. полезный сигнал прибора. Так-
Также не лалут результатов поиска наличие воды л канале, малая
утечка, низкое давлении в трубопроводе. Не следует прослуши-
прослушивать трассы в неустоявшемся режиме, по деревянным покрыти-
покрытиям. Углы поворота трасс, местные сужения, неподвижные опоры,
обрушения каналов - могут дать ложный сигнал о наличии по-
повреждения.
Внимательно нужно работать у стен здании — наличие шума у
стены может давать неподвижная опора или шум бытовых аппа-
аппаратов из квартир. В зимнее время при наружных температурах
-20...-30 "С вскипающая воща в каналах тепловых сетей может так-
также давать ложные сигналы повреждений по всей трассе (или в от-
отдельных водных линзах), Сильное парение трассы требует от опе-
оператора особой осторожности при проведении обследований — есть
опасность провалиться п кипящую жижу или промоину и полу-
получить сильные ожоги тела.
Защиту от ветра при прослушивании можно обеспечить уста-
установкой переносного экрана (лист фанеры, палатка ил р.) > умень-
уменьшить шум от людей или машин можно путем перекрытия движе-
движения пли прослушивать утечку ночью, давление в трубе можно
поднимать, подключая дополнительные насосы или малошумн-
шнй компрессор, баллон со сжатым воздухом,
463

Перед прослушиванием мл итого но л о it канала необходимо
произвести ее отказу. Подачу волы н трубу при прослушивании
необходимо проводить через полное сечение ее. так как при дыре
в трубопроводе размером с кулик подпитка через кислородный
шланг 12 мм ничего не даст - давление в трубе не поднимет.
Как правило, течепонекошн комплект прибора состоит иi дат-
датчика (гео микрофона} со штангой, усилителя сигналов на плече-
плечевом ремне и наушникон, льчко переносится одним оператором,
позволяет с высокой точностью до 0,3 м при глубине до 5 м обна-
обнаруживать утечки. Прибор даст возможности работать в различны*
(до 10) диапазонах частот, с фильтрацией полезного сигнала и
Пола плен нем паразитных шумов. Приборы работают от аккумуля-
аккумуляторов (батареек) Длительное время без пол зарядки. Наиболее упот-
употребительная частота поиска 250-301) Гп.
Часто течепоисковые комплекты функционально сов мешают-
мешаются с трассоискателями. В этом случае имеете с геомикрофопом и
усилителем в комплект добавляется генератор си гнал он, датчик
(антенна) приемника и рамка щт и бесконтактного поиска трасс.
Поиск мест повреждений н мягких грунтам (или под снегом)
может проводиться с использованием специального штыревого
датчика-микрофона или штыря со стальной плошал коп.
Для прослушивания шумов утечки рекомендуются и исполь-
используются следующие прпборы-течеискатели: TA-I2M; АТГ-209;
ПОИСК-Т4 (Россия); Hydmlux ML-4OO Set, HL-40(K> seT фирмы
Seba-Spcktrum (Германия), а также совмещенные тече- и трас-
соискатели в комплекте TA-I2M+ Абрис-12 М, Поиск 1МК,
Успех АТГ-2П9.
В условия к сильных шумов, больших глубин залегания комму-
коммуникаций, при золитоИ водой трассе бллее эффективно использовать
корреляционный метод поиска мест утечек. Принцип работы при-
прибора основан на корреляционном анализе акусгаческих сигналов,
принимаемых двумя датчиками в доступных лля оператора точ-
точка л трубо про пода, и заключается в измерении разности времени
прихода по трубе к датчикам шумов утечки и вычисления рассто-
расстояния от датчиков до места повреждения.
Корреляционный тсченскатель состоит из коррелятора, предназ-
предназначенного для приема, фильтрации и преобразования электричес-
электрических сигналов, и двух датчиков с магнитными держателями. Дат-
Датчики устанавливаются на трубопровод по обе стороны от предпо-
предполагаемого места утечки {например, в ЦТП, камере теплосети,
месте раскопа и др.) подключаются к коррелятору с помощью ка-
кабелей связи (на двух катушках по 100-150 м) или с помошью ра-
радиоканала. После введен и я в коррелятор исхол if ых данных « ма-
464

териали трубопровода, расстояния между датчиками - на экране
дисплея выдается расстояние до места повреждения. Указанное
коррелятором место понреждения рекомендуется прослушать аку-
акустическим течеискателем для повышения вероятности обнаруже-
обнаружения течи.
Из практики работы с прибором установлено — точность об-
обнаружения течи II сложных условия* с помощью совмещенного
акустического метода и коррелятора достигает порядка 75-90%
случаен. Рекомендуется исподьзопать для работы выпускаемые в
настоящее прсмя корреляционные течечекатели «Коршун-9*
(ФЦЭ АКХ), * Вектор 2001» < Н ГГ К Вектор): «Соггс]цх-Р1 -Standard
(Scba-Spektrum).
В последнее нремя рял ф(фм предлагают услуги и приборы для
диагностики тепловых и других сетей на наличие и местоположе-
местоположение коррозионных дефектов труб, утонений стенок от ннутреннеЙ
и наружной коррозии, расчета остаточного ресурса службы, вос-
становления утерянной исполнительной документации, уточнения
Места расположения трассы и профиля трубопровода, определе-
определения несанкционированных врезок и трубопровод, определения
габаритен объекта, диагностики материала конструкции и соору-
сооружений и др. Предлагаемые технологии, как правило, не вмеши-
вмешиваются в основной технологический процесс объекта, т.е. не тре-
требуют его остановки или изменения.
Уточнению мест утечек ira теплотрассах и расположения их в
натуре может помочь использование инфракрасных приборов — теп-
тепловизоров, выполняемых как в стационарно-перевоэ»ом вариан-
варианте, так vi в виде легки* ручных переносных прибороп - пиромет-
пирометров (измерителей температуры). Первые ст<шионгфно установлен-
установленные на самолете тепловизоры были опробованы в советское время
для сканирования теплоеых сетей Киева. Уже первые съемки дали
обнадеживают не результаты и с помошью экспресс-диагностики
помогли Киенской Тсплочети сущестиенно скорректировать гра-
графики перекладки ветхих тегшоных сетей, обнаружить места скры-
скрытых по.тгоплений трубопроводов, места несанкционированных
врезок, утерянные коммуникации.
Разработанные киенскимл теплофнкаторими совместно со спе-
специалистами ФГУ НПП «Аэрогеофизики» методики легли и осно-
основу нового направления в диагностировании тепловых сетей с по-
помошью воздушной аэротепло вили он ной съемки и успешно прн-
мене?гы я ряде городов страны, и том числе Москве, Волгограде,
Липецке, Тюмени, Сургуте, Королеве и др.
С учетом накопленного опыта была разработана программа теп-
тепловой ннфр&краенон съемки инженерных сетей городов - ТИКАС
465

Важнейшее достоинство этой программы — высокая оперативность
и производительность (но пака — дороговизна услуги). Так в
2003 г. по инициативе «Мосгоргеотреста* тепловая аэросъемка
был л включена в программу правительства Москвы и выполнена
на площади 1300 км2 с выдачей результатов леем заинтересован-
заинтересованным потребителям.
ГУЛ «Мостеплоэнерго* с 1991 г. дважды в год заказывает спе-
специалистам *Аэро геофизики* такие работы, что в совокупности с
наземным акустическим методом диагностирования даст предпри-
предприятию экономию порядка 20 млн. руб. за один никл съемки благо-
благодаря совершенствованию технологий ремонта и эксплуатации.
Ручные переносные пирометры (рис. 10.20) работают в двух кон-
конструктивных вариантах: с контактным (погружным) зондом или
с оптическим, или механическим целеуказзтелем. Приборы на
расстоянии до 30 м позволяют замерить температуру поверхности
объекта с точностью до 0,1 -1 *С Они рекоменду ются лдя поиска
утечек теплоносителя в дополнение ктечеиекатслям, так как срав-
сравнительно высокая температура поверхности теплотрассы иожет
быть вызвана парообразованием от залитых внешней водой труб,
а вовсе не от наличия течи.
oiu-мпл
Рис. 10.20, Внешний вид пирометров
Бесконтактные пирометры очень хорошо себя зарекямендова-
лн также при проведении тепловых наладок систем отопления и
вентиляции, тепловых пунктов, обследования строительных кон-
конструкций в жилых и общественных зданиях, на промышленных
предприятиях. Они выпускаются рядом фирм.
Тепловизоры промышленного назначения выпускаются фир-
фирмами ГУП НПП «Элешрон-олтроник» (камера TVC - 200 ML);
ЗАО «Матричные технологии* - прибор Л ИК-2; ООО «ТЕХНО-
АС * и др.
Поиск запиленных, заасфальтированных крышек люков, других
металлических предметов можно в*сти, не пользу я внхретоковые
металлоискатели, которые в зависимости от их сложности могут
обнаруживать металл на глубине от 0,5 до 2 м.
466

Для этих целей нож ко рекомендовать металл оискател и типа
ВМ-901, ЛЮК-101, Сармат 7240; металлодстектор типа Минск
АН-7210.
Перспективным, но пока малоосвоенным направлением иссле-
исследования подземных грунтов, сооружений и коммуникаций на
больших глубинах яьллется метод зондирования поверхности зем-
земли н расположенных ниже ее сооружений георадарями.
Во многих организациях теплоснабжения для целей диагнос-
диагностирования, поиска трасс и определения мест утечек теплоносите-
теплоносителя создаются бригады специально обученных, практически под-
подготовленных и хорошо оснащеннш приборами специалистов-опе-
специалистов-операторов. Затраты на это с лихвой окупаются высокой надежностью
и сохранностью объектов энергетики и городского хозяйства.
10,16. Опвратии но-ди сп етч е рское упра вл е ние
системами теплоснабжения и объектами ЖКК
В современном сложном производственном процессе СЦТ не-
необходим ьтм эксплуатационным элементом - звеном, является орга-
организация круглосуточного оперативно-диспетчерского управления
им (ОДУ). В соответствии с ЛТЭоно организуется в системах СЦТ
с мощностью от 10 МВт A0 Гкал/ч) и выше, основными задачами
которого являются: I) ведение-упранление требуемым режимом
работы; 2) управление оборудованием, производство переключе-
переключений, пусков и оста новой; 3) предупреждение, локализация аварий
к восстановление режима работы технологического оборудования;
4) подготовка к производству ремонтных работ.
Услуги по оперативно-диспетчерскому управлению в электро-
электроэнергетике - комплекс мер по централизованному управлению тех-
технологическими режимами работы технических устройств элект-
электростанций, электрических и тепловых сетей и энергопринимающега
оборудований потребителей энергии с упрааляемои нагрузкой, осу-
осуществляемых в целях обеспечения надежного энергоснабжения и
качества электрической и тепловой энергии, соответствующих
техническим регламентам и иным обязательным требованиям.
ОДУ особенно необходимо, если оборудования систем ЦТ эксп-
эксплуатируется различными организациями и между ними должны быть
установлены согласованные действия диспетчерского упрапленин,
оформленные распорядительными документами и инструкциями.
ОДУ систем ЦТ многих городов и поселков строится по опре-
определенной иерархической схеме, с распределением функций и зон
оперативного контроля и уттранлення по принципу подчиненно-
подчиненности нижестоящего уровня управления вышестоящему.
467

Тс плов hit сети небольших городс-й имеют одноступенчатую
структуру диспетчере кой службы, о крупных городов с разветвлен-
разветвленной тепло пой сетью и несколькими теплоисточниками - двухсту-
двухступенчатую схему: районные ОДУ и центральный диспетчерский
пункт (ЦОДУ) (рис. 10.21). Последние по иерархической схеме
замыкаются на ре л тональные диспетчерские службы АО-энерго,
которые в свою очередь тнеодят в «Систему оперативно-диспетчер-
оперативно-диспетчерского управления и электроэнергетике».
тс
ТЭЦ Nf2
Рис. Ю,?1. Схема оперэтинно-диспетчерского управления крупной теплоснаб-
теплоснабжающей системой
f, 2, 3, 4 - номера магистралей; НПС - насосно-перетачивавшая станция; НПП -
насосно-подпнточный пункт, УРП - коитролыно-распрлделитепьный пункт; ОДУ -
оперативно-диспетчерское управление района; ЦОДУ - центральный оператив-
оперативно-диспетчерский пункт управление цдп - региональное объединенное диспет-
диспетчерское управление АО-знерга: ОДС - обьедипаннар диспетчерскэ* служба ХКУ
Главные cyfiiiCKTOM оперятипно-диспетчерскога управления а
tripane яплястсн Системный опсрптор Единой энергетической си-
систем м России я лице Гллиного системного оператора и его замес-
замести теле й.дежурнтихпосменно.
Системный оператор является открытым акционерным обще-
обществом, с высокой лап ей участия Правительства Российской Фе-
468

легши и н уставном капитали (изначально, в период реформиро-
реформирования мсктроанергетикн - 52 %, с доведением затем до 75 %).
Системный оператор осуществляет единоличное управление тех-
технологическими режимами работы объектов электроэнергетики н
уполномочен на им дач у оперативных диспетчерских команд и
распоряжении, обязательных к исполнению для ысех субъектов
оператии ко-диспетчерского управления, субгьсктол электроэнер-
электроэнергетики и потребителе ii электрической энергии с управляемой на-
нагрузкой \Щ.
При этом для каждого диспетчерского уровни устанавливают-
устанавливаются две категории управлении оборудование*! и сооружениями — опе-
оперативное управление и оперативное веление.
Установленная генерирующая мощность — мощность объектов
по производству электрической и тепловой энергии ни момент вве-
введения в эксплуатацию соответствующего генерирующего объекта.
В оперативном управлении диспетчера находятся оборудование,
теплопроводы, устройства релейной зашиты, аппаратура систем
ПротивоавариНной и режимной автоматики, средства диспетчер-
диспетчерского и технологического управления, операции с которыми тре-
требуют координации действии оперативно-диспетчерского персона-
персонала и согласованных изменений на нескольких объектах разного
оперативного подчинения. Операции с указанным оборудовани-
оборудованием и устройствами производятся под руководством диспетчера
(рис. 10.22).
Максимально доступная генерирующая мощность — часть ус*
тановленнвй мощности объектов на производству электрической
и тепловой энергии, за исключением мощности, не используемой для
производства электрической и тепловой энергии по причине тех-
технической неисправности таких объектов.
В оперативном ведении диспетчера находятся: оборудование,
теплопроводы, устройства релейной зашиты, аппаратура систем
протипшвярийнои и режимной автоматики, средства диспетчер-
диспетчерского и технологического управлении, оперативно-информацион-
оперативно-информационные комплексы, состояние и режим которых или и ют на распола-
располагаемую мощность и резера тепловых энергоустановок и системы
теплоснабжения и целом, режим и надежность тепловых сетей, а
также настройка нротнвоа пари иной автоматики. Операции с ука-
указанным оборудованием и устройствами производятся с разреше-
разрешения диспетчера (рис. 10.22),
Перечни теплопроводов, оборудования и устройств, находя-
находящихся в оперативном управлстши или оперативном велении дис-
диспетчеров, составляются с учетом решений вышестоящего органа
ОДУ и утверждаются руководством организации.
469

IV
'„.
Рис. 10.22. Диспетчерсний графики регулирована» температур [а] и расхода се-
сетевой вады (б) {пря цен-грйль>Юм качественном регулирование со имущим мой
нагрузки отопления vi горячего водоснабжении при за^оыгой систем^ ЦТ)
Рабочая генерирующая мощность — чае/пъ максимально доступ-
доступной мощности объектов по itpouj6Oik/tt«y глектричеымй и тепло-
вой энергии, за исключением мощности объектов электроэнергети-
электроэнергетики, выведенных в установленном rtvpjtdxe в ремонт и hj тсплуа-
тации.
В ЗаИ М ООТНО ШС Н И Я ПС рСО i! LUI EL pit J,ii И Ч11 bJ X V рО 111 [СИ ОД У рс J Jtil -
менпфуются cooTDcrcTHyioimtM» tiuiouljmh положениями к мест-
местными инструкциями.
Управление осущестляется сднспснсрскич цункгаи и щптон
упраолепия. ооорудовумных ^рслстиими диспетчерского и течно-
vioni4CL-KOiTO ytipiiiLififv^ и системами контгюля. а т;1кже укпмплек-
тоьанных оперативными схемами (рис. 10.23). Комплексная схе-
схема учета, телемеханики и локальной cei'it показана нд рис. 10.24.
В организации х С ЦТ разрабатываются инструкции по ОДУ.
велению оперативных переговорен и записей, мроюнодстиу titpe-
ключеиий и лпкцил<1Ци|] LiiiiipnHiibi4 режимов сучетим месгиыч
специфики и С1руктур|?ых особенностей энергоустановок, состав-
составляется и утиерждиетсн cttiico^-ftnuj имеющих праыо неденин опе-
оперативных перегйворои с знергоснаб^аюшпми организаинпмн.
Резервная мощность энергоустановки - разность между рабо-
рабочей мощностью генерирующей энергоуститтки и мощнистш, ге-
генерируемой «г уститн/денный момент времени.
470

I
I
О
и
ж
3
Q
о
с;
О
о.
471

-*-Jt——^~ ^ijB
Рис. IQ.24. Комплексная cxewa учета, тепамзданики н легальной сети МП -Екате-
рмнйургэнарго*
Все оперативные переговоры, оперативно-диспетчерская доку-
документации на всех уровнях ОДУ ведутся с применением единой
общепринятой терминологии, диспетчерских наименований, ти-
типовых распоряжений, сообщений и записей.
Диспетчеризация s жилищно-коммунальном хозяйстве. В сопод-
соподчиненном ОДУ положении находятся диспетчерские службы
ЖКХ, создаваемые п соотнесший с ПТЭжф двух типоя. Для уп-
управления и контроля за техническим состоянием жилого фонда орга-
организуются: I) объединенные диспетчерские службы (ОДС) или бо-
более крупные структуры; 2) районные дист*тчерскн* службы (РДС)
на несколько микрорайонов или группы жилых домов.
Диспетчерское управление тепловыми сетями с небольшими
тепловыми нагруками {mchz^ 100 МВт) определяется структурой
управления городских коммунальных служб и. как правило, яв-
является частью ОДС города или района.
Внояь строящиеся ОДУ разрабатывают с учетом перспектив-
перспективного развития тепловых сетей города и располагать их рекомен-
рекомендуется в помещения* ремонтно-эксплуатационной базы предпри-
предприятия.
Для каждой ОДС устанавливается перечень объектов диспет-
диспетчеризации и контролируемых параметров инженерного оборудо-
оборудования. Диспетчеры ведут п специальных журналах учет заявок на
оперативное устранение неисправностей и повреждений инженер-
инженерного оборулования в квартирах, строительных конструкниях и
472

других элементах зданий, контролируют по срокам и качеству их
и ы полпенни.
Служба ОДС вслет круглосуточный непрерывный контроль за
работой инженерного оборудования, регистрирует его работу н
сосгветегыуюшнх журналах и немедленно устраняет мелкие неисп-
неисправности и аварии: обо всех авариях или перерывах в работе сне-
тем тепло-, электро-, водоснабжения и канализпцни, работе лиф-
лифтов срочно сообщает в аварийную службу организации по обслу-
обслуживанию жилншного фонда, а также в специализированные
организации, обслуживающие лифты, газовое оборудование, во-
водопровод но-канализационное и др.
Для обеспечения рациональной работы в ОДС формируется
комплект рабочей документации на все объектыt сети и сооруже-
сооружения, схемы всех отключающих и запорных узлов систем оборудо-
оборудования, планы подземных коммуникаций, комплекты ключей от
всех рабочих, подвальных и чердачных помещений жилых ломов
н объе ктов обслужи нан ия,
Для оперативного устранения крупных повреждений, отказов,
аыарий конструкций и инженерного оборудования жилых зданий,
сетей и объектов в системе ЖКК создаются аварийно-ремонтные
службы - АРС, Объектами их обслуживания являются жилые дома
и ебшестлешше зияния, расположенные на территории района
(города), вне зависимости от форм собственности. Состан и ос-
оснащенность Л PC комплектуются исходя из объема и техническо-
технического состояния обслуживаемого жилищного фонда.
ПТЭжф устанавливают подробные функциональные обязанно-
обязанности и права АРС (также и а случаях угроз стихийных бедствии}.
Персонал A PC и материальная часть должны находиться в пол-
полной готовности, обеспечииаюшей немедленный выезд бригад к
месту аварий в любое время суток.
Во многих областных центрах, крупных городах и промыпшен-
промыпшенных площадках под руководством структур МЧС и местных ад-
администраций воссоздаются one рати и мыс штабы и объединения
протиноаварийных сил и средств {регионального масштаба! для
устранения крупных аварий, техногенных и природных катастроф,
нередко возникающих в зимнее время.
Например, в январе 1972 г. в Москтзе для устранения продоль-
продольного разрыва трубопровода крупной транзитной магистрали
от ТЭЦ-22 потребовалось объединение усилий диух аварийных
служб - Теплосети Мосэнерго и УТЭХ Мое гор исполкома, двух
монтажных организаций Глав моей нлестроя, иосстаноыленис про-
продолжалось в течение IГ суток; в феврале 19S6 г. при сильном ветре
и морозе (—35 "С) в результате перегрузки и обрушен:ия кровли
473

на Хабароиской ТЭЦ-2 возникла чрезвычайная ситуация полно-
полного аварн иного останова станин if, Только оперативное вмешатель-
вмешательство руководства и штаба Хабаровского края еттасло положение
(счет времени шс.ч на часы и ми куш), были объединены усилия
аварийных служб Хабаровскэнсрго, строительно-монтажных орга-
организаций Минвостокстроя, Минобороны и лр,. последующая за-
замена кровли заняла 18 суток.
По сообщению о Строительной газеты» (№ 47 от 21.11,03) ре-
решением Правительства Российской Федерации восстановлено
Центральное оперативное диспетчерское управление отрасли
(ЦОДУ ЖКК) и вновь создана Главная государственная жилищ-
жилищная инспекция Российской Федерации.
Контрольные вопросы
1. Как изменилась структура управления коммунальной энер-
энергетикой в связи с развитием рыночной экономики в России?
2. Какие документы регулируют вопросы эксплуатации тепло-
тепловых энергоустановок?
3. Как организуется учет энергоустановок л ре приятии ЖКХ?
4. Какие основные требования предъявляются к персоналу
энергтопредпрмятий и ЖКХ?
5. Как и для чего организуется комплексное опробование энер-
энергетического оборудования?
it. Что такое техническое обслуживание энергоустановок?
7. Какие и иды ремонтов производятся в энергопредпрннтинх?
8. Какая документация вед стен в эн ер го пред приятия л?
Э. Какими документами разрешается присоединение новых
потребителей теплоты ктеплойым сетям?
10. Как организуются испытания построенных и реконструи-
реконструируемых участков тепловых сетей?
11. Как осуществляется пуск водяных и паровых сетей?
12. Какие цели и задачи решаются в процессе текущей эксплу-
эксплуатации тепловых сетей?
13. С какой целью производятся шурфовки тепловых сетей?
14. Перечислите виды работ при эксплуатации тепловых пун-
пунктов.
15. Как выполняются испытания на прочность и плотность обо-
оборудования тепловых энергоустановок?
16. Перечислите виды работ при эксплуатации водяных и па-
ровш систем отопления.
17. Перечислите виды работ при эксплуатации систем венти-
вентиля им и.
18. Перечислите виды рабог при эксплуатации систем ГВС.
474

19. Каковы особенности эксплуатации технологических энер-
энергоустановок?
20. Перечислите основные пилы работ по подготовке систем ЦТ
к работе в зимний период?
21. Как оргпниэутся пробные топки, какие основные докумен-
документы подтверждают готовность тепловых энергоустановок и объек-
объектов ЖКХ к работе в зимних условиях?
22. Как изменяется температура жилых помещений в случае
п ре крашения подачи теплоты и при натопе?
23. Как определяется надежность жилых здании и микрорайонов?
24. Как оценивается надежность и готовность здании к работе
в условиях дефицита теплоных ресурсов?
25. Что такое аварийная и технологическая брони, как они оп-
определяются, кем устанэшшваются и с кем согласовываются?
26. Какие графики используются в процессе планирования и
управления процессами С ЦТ?
27. Что такое температурный график отпуска теплоты, как он
строится и какие характерные точки он имеет?
28. Назовите удельные расходы сетевой воды в теплосетях при
различных Аг сетевой воды.
29. Что такое пьезометрический график, как он строится и для
чего предназначен?
3U. Перечислите методы регулирования теплового потребления
и чем они отличаются друг от друга.
31. Какими методами пользуются при определении мест рас-
расположения инженерных коммуникаций?
32. Какие приборы применяются для поиска коммуникаций и
глубины их залегания?
33. По какому признаку определяют место утечки теплоноси-
теплоносителя в тепловых сетях?
34. Когда применяются и по какому принципу работают кор-
корреляционные течеискатели?
35. Какие приборы используются в процессе реализации про-
программы ТИКЛС?
36. Как и где организуется учет потребляемой тепловой энер-
энергии?
37. Какими документами регулируются взаимоотношения по-
поста вшика и потребителя тепловой энергии?
38. Какие производственные функции выполняют ОДУ?
39. Какие категории управления осуществляют диспетчеры
ОДУ?
40. Как организуются диспетчерские службы ЖКХ?
41. Назовите функциональные обязанности A PC ЖКХ,
475

Таблица переводных коаффнцнанттм различных видая энергии
энергии
Электри-
Электрическая
Тепловая
Механи-
Механическая
Единицу
уСЛйбнЯГО
топпи&э
Э
Q
L
0
3^ 11
г а.
11
кВт ч
нал
г.су
w
Эквивалент перевода
в электро-
энергию,
«Вт ¦ ч
1
U63 ¦ Ю3
0,735
S.141
в тепловую,
ккэп
ВВО
1
632,3
7000
в иекэпи-
чв&<увч л.су
1.36
1,58- Юэ
1
п.ое
е единицы
успониощ
тотлива, мгу.т.
0.123
143 ¦ 10*
90,Л ¦ 1(У!
1
т-тсра Ю12
Г- run) 10»
М - мега Ю6
Примеры:
*= 10*
I МВт- 10й
Соотношения
к- кило 101
г- гскто Ю1
да-дека Ш1
кал = \0ь ккал;
Вт= |0jkBt.
I гкал - 4,1S7 гДж I Дж - 0.239 кал
I гхал - !,16 МВт I МВт-0,86 гкал/ч
I ar-0hl МПа
476

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Авдолинои Е.М. Реконструкция водяных тепловых сетей —
М.: Стройн^ДЕ1т, 1990.
2. Алексеев ГН. Общая теплотехника: Учебное пособие для
втупоп. -M,j Высший школа, I9S0.
3. Бобров ЮЛ., Ончарснко Е.Г., Шойхет Б,М. и др. Тепло-
Теплоизоляционные материалы и конструкции: Учебник для
техникумов -Мл ИНФРА-М, 2003,
4. Боп>словский В.Н. Строительная теплофизика: Учебник для
вузов. -2-е итп, -М.: Высшая школа, 1982.
5. Богуславский Л. Д., Лив^ак В.И.. Титов В.Л. и др Энерго-
Энергосбережение в системах теплоснабжения, вентиляции и кондици-
олироианин воздуха: Справочное пособие. — М.: Строй излат, 199ft.
6. Братенкон В.Н., Хаванон П,А., В эекер Л. Я. Теплоснабжение
малых населенных пунктов, -М-: Стройиздат, [988.
7. ВарнавскиИ Б. П., Колесников А.И., Федором М.Н, Энерго-
аудит промышленных и коммунальных предприятий: Учебное по-
пособие. -2-е над, -М.: Издано ассоциацией ^нергомснеджеров.
1999.
Й. Варфоломсева А.П. Надежность систем водяного отопления:
Учебное пособие. -М.: ЦМИПКС, 19KS.
9- Вар([юломссв Ю.М. и др. Теплофикация Москвы. - М.:
Энергия, ]9Я0.
Ш, Витальев В,П. и др. Эксплуатация тепловых пунктов сис-
систем теплоснабжении. -М.' Строииэдат, 1985
11. Громов Н.К. Городские тепло1|>икационные системы. —Ы/.
Энергия, 1974.
12. Громов Н.К, Абонентские устройства водяных тепловых
сетей. -М.: Энергия, 1979.
13. Грудзинския М.М., Ливчак В,И., Поз М.Я. Отопитсльно-
венти.чя циониые системы попышенноft этажности. -М.: СтройгтЭ'
дат. I9S2.
И. Егиаэаров А.Г Отопление и вентиляция зданий и сооруже-
сооружений се л ьскохо зя Йстве нны^комплексоп.-М,: Строи н здат, 1981.
15, Зингер Н,М., Бсстолчснко НГ.Ъ Жидков А. А. Повышение
эффективности работы тепловых пунктов, —М,: Стройиздат, 1990.
16, Ибрагимов М.Х. и др. Тепловое оборудование и тепловые
сети: Учебник для вузов. -М.' Энергоатомиздат, 19S8.
17, Инженерное оборудование зданий и сооружений: Энцик-
Энциклопедия. -М.: Стройиздат. 1994,
477

18. Инструкция по эксплуатации тепловых сетей. -М.: Энер-
гин,1972.
19. Ионии А,А., Хлыбов Б.М„ Братенков В.Н. и др. Теплоснаб-
Теплоснабжение: Учебник для вузов. -M.: Стройиздат, 1982.
20. Ионин А.А. Надежность систем тепловых сетей. -М.:
Строй из дат, 1989,
21. Каменея П.Н., Сканави А.Н., Богословский В.Н. и др. Ото-
Отопление и вентиляция: Учебник для ну зон в 2-х частях, Ч. I, Ото-
Отопление, -3-е изд. —М.: СтроЙиздат, 1975.
22. Каймаков А.А., Кувшинон Ю,Я., Романова С.С, и др. Ав-
Автоматика и автоматизация систем теплогазоснабжения и вентиля-
чии: Учебник для иузов. —М.г Стройиздат, 1986.
23. Кокорин О.Я. Энергосберегаюшис технологии функциони-
функционирования систем вентиляции, отопления, кондииион>гронания воз-
воздуха (систем ВО К).-М,: Проспект. 1999.
24. Колесников АН,, Федоров М .Н.. Варфоломеев Ю.М. Энер-
Энергосбережение в промышленных и коммунальных предприятиях:
Учебник для техникумов, —М.: ИНФРА-М, 2004.
25. Кононоьич Ю.В. Теплоно!^ режим дданий массовой застрой-
застройки. -М,: Стройлздпт, 198E.
26. Константинова В.Е. Надежность систем центрального во-
водяного отопления в зданиях повышенной этажности. -М.: Строй-
издат,19^6.
27. КопьсвСФ. ТеллоснаСжение: Учебник для вузов. -М.: Го-
Государственное издательеттю литературы по строительству и архи-
архитектуре, 1953-
28. Козин В.Е и лр. Теплоснабжение: Учебное пособие для ву-
вузов, -М,: Высш. школа, 19Й0.
29. Кострикин Ю.М., Мегаерский Н.А., КоровшЕа О,В, Водо-
п од готовка и водный режим энергоо&ьектов низкого и среднего
давления: Справочник. -М.: Энергоатомиздат, 1990.
30. Лебедев В.И., Пермяков Б,А., Хаванов ПА. Расчет и про-
проектирование теилогемерирукших установок систем теплоснабже-
теплоснабжения- Уче&ное пособие для вузов. -М.: Стройиздат, 1992,
31 Ливчак И.Ф. Квартирное отопление, -2-е изд. -М.: Строй-
излат, 1Ш.
32. Мачкацш А., Банхидн Л. Лучистое отопление (пер. с вен-
венгерского). -М.: Стройизяат, 1985.
33. Минин В.Е., Аверьянов В.К. и др. Эффективные системы
отоплен ия элани М. —Л.: Строй издат, 1988.
34. Нанасов П.С, Варежкин В.А. Управление проектно-смет-
ным процессом: Учебник для среднего профессионального обра-
образования. -М,: Мастерство, 200Z
47в

35 Новые кожухотрубные подогреватели дли котельных, про-
промышленных энергоустановок и тепловых сетей. -Санкт-Петер-
-Санкт-Петербург: ОАО «НПО ЦКТИ», 2003,
36. Об электроэнергетике: Сборник документы. - Санкт- Пе-
Петербург: ДЕЛИ, 2003.
37. Павлов И.П., Федоров М.Н Котельные установки и теп-
тепловые сети: У чебн и к для техникумов. —М,' Стройизлат, 1977.
38. Правила технической эксплуатации электрических станций
и сется Российской Федерации. 16-е изд. -Санкт-Петербург:
ДЕАН. 2003
1Э. Правила технической эксплуатации тепловых энергоуста-
энергоустановок. —М: Энергосервис, 2003.
40. Правила и нормы технической эксплуатации жилиш-
ного фонда//Стронтельная газета. № 43 от 24.10.2003, приложе-
приложение.
41. Правила технической эксплуатации коммунальных отопи-
отопительных котельных. - Санкт-Петербург: ДЕАН, 20OI.
42. Сканави А.Н- Отопление: Учебник для техникумов. -2-е
иад. -М.: Стройиздат, 1988.
43. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: Учебник для
нудой. -М.: Издательство МЭИ. 1999,
44. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-тех-
санитарно-технические устройства. В трех частях. Часть 1- Отопление- Часть 2.
Водопровод и канал и за ни я/Под ре л. И Г. Староверова л
Ю.И. Шиллера. 4-е иэд, -М.: Стройиздат, 1990.
45. СНиП 10-01-2003. Система нормативных документов в
строительстве. -М,: ФГУП ЦПП, 2004.
46. СНиП 41-01- 2003. Отопление, вентиляциям кондициони-
кондиционирование. -М.: ФГУП ЦПП, 2004.
47. СНиП 23-02-2003. Тепловая зашита :даний. -М.: ФГУП ЦПП,
2004.
4S. СНиП 41-02-2003. Тепловые сети. -М,: ФГУП ЦПП,
2004.
49- СНиП 23-01-99". Строительная климатология (с изменени-
изменением Ш). -М.: ГУП ЦПП, 2003.
50. М ГСН 2.Ш-99. Энергосбережение в зданиях. Нормативы по
теплозащите и тепловодоэлектроснабжению. -М.: Правительство
Москвы, 1999.
51. ТСН НТП-99 МО, Нормы теплотехнического проектиро-
проектирования гражданских зданий с учетом энергосбережения, -М-: Ад-
Администрация Московской области, 2001.
52. ГОСТ 30494-96. Здания жилые и общественные- Парамет-
Параметры микроклимата в помещениях, —М.: ГУП ЦПП, 1996.
479

51 ГОСТ 21.602-2003. Привила выполнения рабочей докумен-
документации отопления, вентиляции и кони и и пикирования -М.; П'П
ЦП П. 2U03
54. МДК4-02.20П1, Типовая инструкция по технической экс-
эксплуатации тепловых сетей систем коммунального теплоснабжения.
55. МДК 4-03,2001. Методика олречеленни нормативных зна-
значений показателей функционирования под я ныл тепловых сетей
систем коммунальною теплоснабжения
56. Руководство по применению труб с индустриальной изоля-
изоляцией ит ППУ производства ЗАО *МосФлоулайн*. -М.: МосФпоу-
лайн, 2002.
57 Туркин В П , Туркин П-В., Тыщенко Ю,Д. Автоматичес-
Автоматическое управление отоплением жилы* здании, -М " Строй изаат, 1%7.
58. Фслороп М Н,„ Павлов Н,Н, Эксплуатация, диагностика,
ремонт и реконструкция систем теплоснабжения" Учебное посо-
пособие для bvjod. -M.: МИКХИС, 2000
5^ Хиж Э.Б., Скпльник ГМ, О концепции развития сисгеч
коммунального теплоенабженик//ЖКХ' журн.ш руководителя н
главного бухгалтера -2003, -№ 5. -С Я, № 6 -С. 18, № 7. - С. 12
60 Ч истон ич С.Л . Аверьянов В. К , Тем пел ь Ю Л. Лптомати-
зированные системы теплоснабжения и отопления. - Л , Строи-
илдат, 1987-
61. Шумов В В, Компенсаторы для трубопроводов тепловых
сетей. -Л ¦ Энергоатомищат, 1990.
62. Щскик Р В. и лр Справочник по теплоснабжению и пен-
тиляции в гражданском сгроительстве. 2-е им - Киев: Государств.
Издательство по строительству и архитектуре УССР, 1%2.
63. СШ 1-1A1-95. Проектирование тепловых пунктов.
64 СП41-Ш2-9Н. Проектирование и монтаж трубопроводом
систем отопления с использованием металлотгол и мерных труб
61 СП40-ЮЗ-9Я Проектирование и монтаж трубопроводов
систем холодного и горячего внутреннего водоснабжения с ис-
использованием мсталлополимерных труб.
Ьв РДШ-249-98 Правила устройства и безопасной эксгитуата-
иии трубопроводов пара и горячей воды
67, РД]0-40О-О1 Кормы расчета на прочность трубопроводов
тепловых сетей.
460

УДК 697@75.32)
ББК 31.3.я7
В 18
Рецензенты:
Декан факультета теплогазоснабжения и вентиляции, зав. кафедрой
теплофикации и газоснабжения Московского государственного
строительного университета, к.т.н., профессор ВЛ. Жила
Главный инженер ЗАО «Роскоммунэнерго», заслуженный энергетик
Российской Федерации, почетный работник жилищно-коммунального
хозяйства России Г.М. Скольник
В 18 Варфоломеев Ю.М., Кокорин О.Я. Отопление и тепловые сети: Учеб-
Учебник. - М.: ИНФРА-М, 2006. - 480 с. - (Среднее профессиональное
образование).
ISBN 5-16-002270-8
В учебнике рассмотрено назначение систем отопления и тепло-
тепловых сетей, приводится теплотехнический расчет режимов отопления
помещений здания, излагаются конструктивные особенности нагрева-
нагревательных приборов для различных методов отопления. Дано описание
разновидностей и устройства систем водяного, парового и панельно-
лучистого отопления, а также тепловых и гидравлических режимов
тепловых сетей. Изложены методы автоматизации систем отопления и
учета тепла. Приводятся методы энергосбережения и экономии тепло-
тепловой энергии. Содержится материал по основам проетирования и экс-
эксплуатации центральных систем отопления и тепловых сетей.
Соответствует государственному образовательному стандарту сред-
среднего профессионального образования по специальности 2914 «Монтаж
и эксплуатация внутренних сантехнических устройств и вентиляции».
Учебник может быть также использован для повышения квалификации
инженерно-технических работников и рабочих строительной отрасли и
жилищно-коммунального комплекса.
УДК 697@75.32)
ББК31.3.я7
ISBN 5-16-002270-8 © Варфоломеев Ю.М., Кокорин О.Я., 2005
Редактор Л.М. Кузнецова
Корректор Н.Д. Фадеева
Компьютерная верстка О.Г. Горюнова
Оформление серии А.Н. Антонов
ЛР№070824от21.01.93
Сдановнабор 10.02.2004. Подписановпечать25.12.2004.
Формат60х90/к>. Печатьофсетная. Бумагатипографская№ 2.
ГарнитураЛ'еи'й)/1.Усл.печ.л.30,00.Уч.-изд.л.30,08.
ТиражЮООООэкз. C001-6000экз.).Заказ№ 8091.
Издательский Дом «ИНФРА-М»
127282, Москва, ул. Полярная, д. 31в
Тел.: @95) 380-05-40, 380-05-43. Факс: @95) 363-92-12
E-mail:books@infra-m.ru http.y/www.infra-m.ru
Отдел «Книга — почтой»:
@95) 363-42-60 (доб. 246, 247)
ОАО "Тверской полиграфический комбинат"
170024, г. Тверь, пр-т Ленина, 5. Телефон: @822) 44-42-15
ИнгернетУНоте page- www.tverpk.in Элаароншя почта (Е -mail) -sales@tveipk.ru
*