В зависимости от конструкции и дизайнерских решений конкретного здания, функционального назначения отдельных помещений, типов потребителей тепла, требований к уровню комфорта и просто от желания заказчика в одной общей системе отопления здания с индивидуальной котельной или тепловым пунктом может возникнуть необходимость совмещения независимых контуров отопления с различных конструкций.
Рис. 2.4.1. Схема обвязки котельной с несколькими контурами отопления и двумя котлами.
Необходимость разделения системы отопления на отдельные контура с индивидуальными насосами и автоматикой управления может возникнуть по следующим причинам: различия функционального назначения и принципов управления сильные различия в гидравлических параметрах этих контуров необходимости индивидуально поддерживать температуру теплоносителя, сохранять в работе отдельного контура при полном отключении другого
Необходимость создания дополнительного контура может определятся тем, что в отдельных помещения при выбранной конструкции отопления всего здания невозможно добиться либо необходимого уровня комфорта, либо сохранить тепловой баланс помещения, либо нормируемую температуру внутренних поверхностей наружных тепловых ограждений. Подобные ситуации часто определяют совмещение в одном помещении отопления полом и отопление радиаторами.
Как было описано в предыдущих главах, отопление полом является наиболее предпочтительным во всех отношениях видом отопления помещений. Однако, не во всех случаях конкретные помещения возможно отопить только полами отопления.
Необходимость создания дополнительного контура отопления радиаторами определяется тем, что в отдельных помещениях при отоплении полом невозможно сохранить тепловой баланс помещения, либо нормируемую температуру внутренних поверхностей наружных тепловых ограждений.
В некоторых помещениях полезная площадь может быть настолько мала, что даже при максимально допустимой температуре поверхности пола невозможно перекрыть теплопотери этих помещений. Такая ситуация может возникнуть в бассейнах, в помещениях сильно заставленных стационарной мебелью, в помещениях с очень большой высотой потолка, в помещениях со сплошным остеклением и т.п.
Другой случай, когда отопление полом изначально предназначено только для поддержания необходимой комфортной температуры поверхности пола. При этом отопление полом является дежурным видом отопления и предназначено для круглогодичного использования, а радиаторное отопление является основным. При этом полы управляются по температуре стяжки, а радиаторы по температуре воздуха в контрольной точке. Подобным образом отопление может быть сделано в ванных комнатах, кухнях, детских комнатах, опять же в бассейнах и т.п.
Особый случай, когда необходимо создать систему отопления помещений с очень высокой высотой потолка, например, двухсветных залов в жилых зданиях. Ни радиаторами, ни полом невозможно обеспечить необходимые температурные условия. Если применить только радиаторы теплый воздух будет уходить вверх и возвращаться сильно охлажденным, при этом у пола будет недопустимо низкая температура. Если применить полы отопления, то в рабочей зоне помещения, безусловно, можно обеспечить комфортные условия, но при этом температура внутренних поверхностей наружных стен под потолком может оказаться ниже допустимой. На холодных поверхностях не допустима конденсация влаги, т.е. температура поверхности должна быть выше температуры точки росы.
2.4.3.Особенности подбора насосного оборудования
В системе отопления с несколькими независимыми отопительными контурами циркуляционные помпы подбираются согласно гидравлического расчета для каждого отопительного контура по отдельности.
Внутри каждого отдельного отопительного контура, ветвь имеющая максимальное падение давления Армах [Ра], является определяющей при выборе насоса. Напор Н, создаваемый насосом, должен покрывать полное падение давления в этом контуре (с учетом падения давления в подводящих магистралях, регулировочных клапанах и т.д., самом насосе, и гравитационную составляющую падения давления тех участков, где она выступает в роли сопротивления). Максимальное падение давления в системе и суммарный объемный расход контура определяют рабочую точку насоса (напор и подачу соответственно). Насос выбран правильно, если рабочая точка лежит на характеристике насоса при его максимальной частоте вращения в области максимального КПД насоса (наилучшей подачи), или близка к этой точке.
Рисунок 2.7.5. Расчетная точка
Если расчетная точка попадает в промежуток между линиями характеристик двух ближайших по параметрам насосов, следует выбирать насос меньшей мощности.
Поток теплоносителя через магистраль контура равен сумме потоков теплоносителя всех ее ветвей. Циркуляционный насос подбирается таким образом, чтобы при требуемом напоре его подача обеспечивала необходимый поток теплоносителя в магистрали. Объемный расход теплоносителя: V
SI=7,7xQzx3600/(cxp x?t) ,где:
Q£- суммарная тепловая мощность всех контуров магистрали, Вт; Vs£ - объемный расход теплоносителя через магистраль, м3/ч; с- теплоемкость теплоносителя при данной температуре кДж / (кг? K); р - плотность теплоносителя при данной температуре, кг/м3 ; ?t- допустимое падение температуры теплоносителя в контурах магистрали, К.
Напор насосов
Напор насоса должен превосходить сумму всех потерь в трубопроводе, то есть потери напора. Они рассчитываются оп формуле:
Ар = R*L+?f*pV/2
где
Ар - потери напора, Па;
R - линейная потеря давления на 1 м длинны, Па/м
L - общая длинна трубопровода до самого удаленного нагревательного элемента, м; Z- падение давления при преодолении местных сопротивлений на фитингах и арматуре, Па; ?£ - сумма коэффициентов местных сопротивлений на рассчитываемом участке трубопровода
V - скорость теплоносителя в трубопроводе, м/с р - плотность воды, кг/м3
Гидравлические характеристики элементов отопительной системы (труб, отопительных приборов, вентилей, клапанов, включая термостатические) представлены в справочных изданиях фирм-изготовителей и разработчиков нормативной документации.
Потеря давления может быть переведена в метры водяного столба:
Н = Ар/р*д
Где
Н - потеря напора, м
д -ускорение свободного падения, 9,81 м/с2
К сведению: 1 бар = 1 * 105 Па (0.1 МПа)
Совместная работа нескольких насосов
Но на практике возникают ситуации, при которых одинарный насос не может выполнять поставленные задачи. В таких случаях устанавливаются или два насоса или один большей мощности. В зависимости от оставленных задач насосы устанавливают или в последовательном (рис2.7.7.) или в параллельном включении (рис 2.7.8.)
Рисунок 2.7.7. Два одинаковых насоса при последовательном режиме работы. Только при нулевой подаче происходит удвоение напора.
Рисунок 2.7.8. Два одинаковых насоса при параллельном режиме работы. Только при нулевом напоре происходит удвоение напора.
В виду того, что каждый независимый контур отопления имеет собственный насос, регулировка ветвей внутри контура осуществляется согласно принципам, соответствующим конструкции этих контуров. При этом может возникнуть необходимость, в случае заметной разницы в гидравлических параметрах контуров, предварительной настройки. Для этой цели в конструкции должны быть предусмотрены балансировочные вентиля или устройства регулировки перепада давления и расхода. Если гидравлические параметры контуров отличаются слишком сильно целесообразно применять системы отопления с гидравлическим разделением. В этом случае предварительная регулировка контуров не требуется.
На контурах где возможно полное перекрытие всех ветвей при работающем циркуляционном насосе, например, радиаторное отопление, снабженное термостатическими регуляторами, должны быть предусмотрены байпасные линии
Применение выделенной байпасной линии является обязательным условием в тех случаях, когда в конструкции системы отсутствуют ветви с применением четырехходовых клапанов или клапанов для однотрубных систем или ветви полотенцесушителей. Необходимо предварительно отрегулировать расход на тех ветвях системы, которые не могут быть перекрыты термостатами полностью. К ним относятся ветви с термоклапанами, имеющими встроенные байпасные линии (четырехходовые термоклапаны и клапаны для однотрубной системы), ветви полотенцесушителей и собственно байпасные линии. Каждая такая ветка обязательно снабжается запорно-регулировочным краном, который в рабочем положении на 70...80% закрыт.