Теплоснабжение высотных зданий. Система отопления с естественной циркуляцией воды. Квартирные системы водяного отопления. Система водяного отопления высотных зданий. Теплоснабжение многоэтажного дома

Недостатком зависимой системы присоединения со смещением воды является возможность повышения в ней гидростатического давления, непосредственно передающегося через обратный теплопровод в обратную магистраль системы до значения, опасного для целости отопительных приборов (превышающего их рабочее давление).

Смесительный насос можно применять в системе отопления со значительным гидравлическим сопротивлением, тогда как при использовании элеваторной смесительной установки гидравлическое сопротивление системы должно быть сравнительно небольшим. Все же водоструйные элеваторы получили широкое распространение благодаря безотказному и бесшумному действии.

Обратная вода из системы отопления смешивается с высокотемпературной водой из наружного подающего теплопровода при помощи смесительного насоса или водоструйного элеватора. При использовании смесительного насоса возможно не только местное качественно-количественное регулирование параметров воды, но и сохранение циркуляции воды в системе отопления при аварийном прекращении подачи ее из наружных теплопроводов.

Теплоноситель в системе насосного водяного отопления может нагреваться в местной водогрейной котельной (местное теплоснабжение) или высокотемпературной водой поступающей из TЭЦ, или центральной тепловой станции (централизованное теплоснабжение). В зависимости от источника теплоснабжения, параметров теплоносителей в тепловой сети и в системе отопления изменяется оборудование теплового пункта.

ПРИСОЕДИНЕНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ К НАРУЖНЫМ ТЕПЛОВЫМ СЕТЯМ

ЛЕКЦИЯ 12

В регуляторе косвенного действия обычно используется электрическая энергия для нагревания термобаллона уменьшенного объема, который, в свою очередь, связан со штоком регулирующего клапана. Для индивидуального ручного регулирования теплопередачи приборов служат краны и вентили и воздушные клапаны в кожухе конвекторов.

Для индивидуального автоматического регулирования применяют регулятор температуры прямого и косвенного действия. Принцип работы регулятора прямого действия основан на изменении объема среды при давлении или понижении ее температуры. Изменение объема среды термоактивного материала (например, резины) непосредственно вызывает перемещение клапана регулятора в потоке основного теплоносителя.

Эксплуатационное регулирование теплопередачи приборов может быть автоматизировано. Местное автоматическое регулирование в тепловом пункте проводят, ориентируясь на изменение температуры наружного воздуха. Индивидуальные автоматическое регулирование теплопередачи прибора происходит при отклонении температуры воздуха в помещении.

Принципиальная схема системы насосного водяного отопления при местном теплоснабжении от водогрейной котельной, находящейся в отапливаемом здании или близ него, показана на рис. 12.I, а.

Рис. 12.1 Принципиальные схемы системы насосного водяного отопления при местном теплоснабжении (а) и централизованном (б,в,г)

1-циркуляционный насос; 2- котел; 3-подача топлива; 4- расширительный бак. 5 - отопительные приборы; 6-водопровод; 7 - теплообменник? 8- подпиточны насос: 9, 1О-наружные обратный и подающий теплопроводы 11 - смесительная установка

Вода подогревается в котельной до температуры ТI(tг). Горячая вода распределяется по отопительным приборам. Движение воды создается циркуляционным насосом, включенным в общую обратную магистраль, куда собирается охлажденная до температуры Т2 (to) вода приборов. К обратной магистрали присоединен расширительный бак. Первоначальное заполнение и пополнение системы при утечке (подпитку производят холодной водой из водопровода через обратный клапан, исключающий вытекание воды из системы при понижении давления в водопроводной сети.

При централизованном теплоснабжении применяют три основные схемы присоединения системы насосного водяного отопления к наружным теплопроводам (рис. 12.1, б-г).

Независимая схема присоединения системы насосного водяного отопления к наружным теплопроводам (рис.12.1, б) близка по своим элементам к схеме при местном теплоснабжении. Заполнение и подпитку системы осуществляют деаэрированной водой из наружной тепловой сети. При этом используют давление в ней или применяют подпиточный насос, если этого давления недостаточно. В водо-водяном теплообменнике первичная высокотемпературная вода (температура TII(t1) из наружного подающего теплопровода подогревает вторичную - местную воду и, охлаждаясь, до Т2 (t2), удаляется в наружный обратный теплопровод.

Независимую схему применяют для получения обособленного тепло-гидравлического режима в системе отопления, в которую по каким-либо причинам недопустима непосредственная подача высокотемпературной води. Преимуществом независимой схемы, кроме обеспечения тепло-гидравлического режима, индивидуального для каждого здания, является возможность сохранения циркуляции с использованием теплосодержания воды в течение некоторого времени, обычно достаточного для устранения аварийного повреждения наружных теплопроводов. Система отопления по независимой схеме служит дольше, чем система с местной котельной, вследствие уменьшения коррозионной активности воды.

Зависимая схема со смешением воды для присоединения системы отопления к наружным теплопроводам (рис.12.1) в) проще по конструкции и в обслуживании. Стоимость ее ниже по стоимости независимой схемы благодаря исключению таких элементов, как теплообменник, расширительный бак и подпиточный насос, Функции которых выполняются централизованно на тепловой станции. Эту схему присоединения выбирают, когда в системе требуется температура воды TI и допускается повышение гидростатического давления до значения, под которым находится вода в наружном обратном теплопроводе.

Зависимая прямоточная схема присоединения системы водяного отопления к наружный теплопроводам наиболее проста по конструкции и в обслуживании: в системе отсутствуют такие элементы, как теплообменник или смесительная установка, циркуляционный и подпиточный насосы, расширительный бак (рис.12.1,г). Прямоточное присоединение применяют, когда в системе допускается подача высокотемпературной воды (TI=TII) и значительное гидростатическое давление, или при подаче воды, имеющей температуру ниже ЮО°С. Система отопления отличается пониженной стоимостью и уменьшенным расходом металла.

Недостатками прямоточного присоединения является невозможность местного качественного регулирования и зависимость теплового режима системы отопления (и помещений) от обезличенной температуры воды в наружном подающем теплопроводе. Высота зданий, в которых можно использовать высокотемпературную воду, ограничена вследствие необхо­димости сохранять в системе гидростатическое давление, достаточно высокое для предотвращения вскипания воды.

При централизованном теплоснабжении с применением независимого и зависимого присоединения в системе отопления обеспечивается циркуляция деаэрированной воды (воздух удаляется на тепловой станции). Это не только упрощает сбор и удаление воздуха из системы (тактически удаление воздуха проводят только в пусковой период после монтажа и ремонта), но и увеличивает срок ее службы.

Высотные здания обычно зонируются - делятся на части - зоны определенной высоты, между которыми помещаются технические этажи. В системах водяного отопления высота зоны определяется допустимым давлением воды (рабочим давлением) в наиболее низко расположенных приборах и возможностью размещения оборудования и коммуникаций на техни­ческих этажах.

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский национальный технический университет

Факультет энергетического строительства

Кафедра "Теплогазоснабжение и вентиляция"

на тему: "Теплоснабжение и отопление высотных зданий"

Подготовил: студент гр. №11004414

Новикова К.В.

Проверил: Нестеров Л.В.

Минск – 2015

Введение

Если в помещении, здании температурная обстановка благоприятная, то специалистов по отоплению и вентиляции как-то и не вспоминают. Если же обстановка неблагоприятная, то в первую очередь критикуют специалистов в этой области.

Однако ответственность за поддержание заданных параметров в помещении лежит не только на специалистах по отоплению и вентиляции.

Принятие инженерных решений по обеспечению заданных параметров в помещении, объемы капитальных вложений на эти цели и последующие эксплуатационные расходы зависят от объемно-планировочных решений с учетом оценки ветрового режима и аэродинамических показателей, строительных решений, ориентации, коэффициента остекления здания, расчетных климатических показателей, в том числе качества, уровня загрязнения атмосферного воздуха по совокупности всех источников загрязнения. Многофункциональные высотные здания и комплексы представляют собой чрезвычайно сложное сооружение с точки зрения проектирования инженерных коммуникаций: систем отопления, общеобменной и противодымной вентиляции, общего и противопожарного водопровода, эвакуации, противопожарной автоматики и др. Это объясняется главным образом высотой здания и допустимым гидростатическим давлением, в частности, в водяных системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Все здания по высоте можно разделить на 5 категорий:

До пяти этажей, где не требуется установка лифтов – малоэтажные здания;

До 75 м (25 этажей), в пределах которых не требуется зонирование по вертикали на пожарные отсеки – многоэтажные здания;

76–150 м – здания повышенной этажности;

151–300 м – высотные здания;

Свыше 300 м – сверхвысокие здания.

Градация кратная 150 м обусловлена изменением расчетной температуры наружного воздуха для проектирования отопления и вентиляции – через каждые 150 м она понижается на 1 °С.

Особенности проектирования зданий выше 75 м связаны с тем, что их по вертикали необходимо делить на герметичные пожарные отсеки (зоны), границами которых являются ограждающие конструкции, обеспечивающие требуемые пределы огнестойкости для локализации возможного пожара и нераспространения его на смежные отсеки. Высота зон должна составлять 50–75 м, причем необязательно разделять вертикальные пожарные отсеки техническими этажами, как это принято в теплых странах, где технические этажи не имеют стен и используются для сбора людей при пожаре и последующей их эвакуации. В странах с суровым климатом необходимость технических этажей обусловлена требованиями размещения инженерного оборудования.

При установке его в подвальной части только часть этажа, расположенного на границе пожарных отсеков, может быть использована для размещения вентиляторов противодымной защиты, остальная – под рабочие помещения. При каскадной схеме подключения теплообменников, как правило, они вместе с насосными группами размещаются на технических этажах, где им требуется больше места, и занимают этаж полностью, а в сверхвысоких зданиях иногда и два этажа.

Ниже будет дан анализ проектных решений по тепловодоснабжению и отоплению перечисленных жилых зданий.

1. Теплоснабжение

Теплоснабжение внутренних систем отопления, горячего водоснабжения, вентиляции, кондиционирования высотных зданий рекомендуется предусматривать:

От сетей централизованного теплоснабжения;

от автономного источника тепла (АИТ), при условии подтверждения допустимости его воздействия на состояние окружающей среды в соответствии с действующим природоохранным законодательством и нормативно-методическими документами;

от комбинированного источника тепла (КИТ), в том числе гибридных теплонасосных систем теплоснабжения, использующих нетрадиционные возобновляемые источники энергии и вторичные энергоресурсы (грунт, вентиляционные выбросы здания и т.п.) в комбинации с тепловыми и/или электрическими сетями.

Потребители тепла высотного здания по надежности теплоснабжения делятся на две категории:

первая – системы отопления, вентиляции и кондиционирования помещений, в которых при аварии не допускаются перерывы в подаче расчетного количества тепла и снижение температуры воздуха ниже минимально допустимых по ГОСТ 30494. Перечень указанных помещений и минимально допустимые температуры воздуха в помещениях необходимо приводить в Техническом задании;

вторая – остальные потребители, для которых допускается снижение температуры в отапливаемых помещениях на период ликвидации аварии не более 54 часов, не ниже:

16С – в жилых помещениях;

12С – в общественных и административно-бытовых помещениях;

5С – в производственных помещениях.

Теплоснабжение высотного здания следует проектировать, обеспечивая бесперебойную подачу тепла при авариях (отказах) на источнике тепла или в подающих тепловых сетях в течение ремонтно-восстановительного периода от двух (основного и резервного) независимых вводов тепловых сетей. От основного ввода должна обеспечиваться подача 100 % необходимого количества тепла для высотного здания; от резервного ввода ‒ подача тепла в количестве не менее требуемого для систем отопления и вентиляции и кондиционирования потребителей первой категории, а также систем отопления второй категории для поддержания температуры в отапливаемых помещениях не ниже указанной выше. К началу рабочего цикла температура воздуха в этих помещениях должна соответствовать нормативной.

Системы внутреннего теплоснабжения следует присоединять:

при централизованном теплоснабжении ‒ по независимой схеме к тепловым сетям;

при АИТ ‒ по зависимой или независимой схеме.

Системы внутреннего теплоснабжения необходимо делить по высоте зданий на зоны (зонировать). Высоту зоны следует определять величиной допустимого гидростатического давления в нижних элементах систем теплоснабжения каждой зоны.

Давление в любой точке систем теплоснабжения каждой зоны при гидродинамическом режиме (как при расчетных расходах и температуре воды, так и при возможных отклонениях от них) должно обеспечивать заполнение систем водой, предотвращать вскипание воды и не превышать значения, допустимого по прочности для оборудования (теплообменников, баков, насосов и др.), арматуры и трубопроводов.

Подача воды в каждую зону может осуществляться по последовательной (каскадной) или параллельной схеме через теплообменники с автоматическим регулированием температуры нагреваемой воды. Для потребителей тепла каждой зоны необходимо предусматривать, как правило, свой контур приготовления и распределения теплоносителя с температурой, регулируемой по индивидуальному температурному графику. При расчете температурного графика теплоносителя начало и конец отопительного периода следует принимать при среднесуточной температуре наружного воздуха +8С и усредненной расчетной температуре воздуха в отапливаемых помещениях.

Для систем теплоснабжения высотных зданий необходимо предусматривать резервирование оборудования по следующей схеме.

В каждом контуре приготовления теплоносителя следует устанавливать не менее двух теплообменников (рабочий + резервный), поверхность нагрева каждого из которых должна обеспечивать 100 % требуемого расхода тепла для систем отопления, вентиляции, кондиционирования и горячего водоснабжения.

При установке в контуре приготовления горячей воды резервных емкостных электронагревателей резервирование теплообменников систем ГВС допускается не предусматривать.

Допускается установка в контуре приготовления теплоносителя для системы вентиляции трех теплообменников (2 рабочих + 1 резервный), поверхность нагрева каждого из которых должна обеспечивать 50 % требуемого расхода тепла для систем вентиляции и кондиционирования.

При каскадной схеме теплоснабжения количество теплообменников для теплоснабжения верхних зон допускается принимать 2 рабочих + 1 резервный, причем поверхность нагрева каждого следует принимать по 50 % или по техническому заданию.

Теплообменники, насосы и другое оборудование, а также арматуру и трубопроводы следует выбирать с учетом гидростатического и рабочего давления в системе теплоснабжения, а также предельного пробного давления при гидравлическом испытании. Рабочее давление в системах следует принимать на 10 % ниже допустимого рабочего давления для всех элементов систем.

Параметры теплоносителя в системах теплоснабжения, как правило, следует принимать с учетом температуры нагреваемой воды в зональных теплообменниках контура приготовления воды соответствующей зоны по высоте здания. Температуру теплоносителя следует принимать не более 95 С в системах с трубопроводами из стальных или медных труб и не более 90 С – из полимерных труб, разрешенных к применению в системах теплоснабжения. Параметры теплоносителя в системах внутреннего теплоснабжения допускается принимать более 95 С, но не более 110 С в системах с трубопроводами из стальных труб с учетом проверки не вскипания перемещаемой воды по высоте здания. При прокладке трубопроводов с температурой теплоносителя более 95 С следует предусматривать их прокладку в самостоятельных или общих с другими трубопроводами, выгороженных шахтах с учетом соответствующих мер безопасности. Прокладка указанных трубопроводов возможна только в местах, доступных эксплуатирующей организации. Следует принимать меры, исключающие попадание пара при повреждении трубопроводов за пределы технических помещений.

Особенностью проектирования систем тепло- и водоснабжения является то, что все насосное и теплообменное оборудование рассматриваемых высотных жилых зданий расположено на уровне земли или минус первого этажа. Это обусловлено опасностью размещения трубопроводов перегретой воды на жилых этажах, неуверенностью в достаточности защиты от шума и вибрации смежных жилых помещений при работе насосного оборудования и стремлением сохранения дефицитной площади для размещения большего количества квартир.

Такое решение возможно благодаря применению высоконапорных трубопроводов, теплообменников, насосов, запорного и регулирующего оборудования, выдерживающих рабочее давление до 25 атм. Поэтому в обвязке теплообменников со стороны местной воды используют дисковые затворы с воротниковыми фланцами, насосы с U-образным элементом, регуляторы давления "до себя" прямого действия, устанавливаемые на подпиточном трубопроводе, электромагнитные клапаны, рассчитанные на давление 25 атм. в станции заполнения систем отопления.

При высоте зданий выше 220 м в связи с возникновением сверхвысокого гидростатического давления рекомендуется применять каскадную схему подключения зональных теплообменников отопления и горячего водоснабжения. Другой особенностью теплоснабжения реализованных высотных жилых зданий является то, что во всех случаях источник теплоснабжения – это городские тепловые сети. Подключение к ним производится через ЦТП, который занимает довольно большую площадь. ЦТП включает теплообменники с циркуляционными насосами систем отопления разных зон, систем тепло-снабжения калориферов вентиляции и кондиционирования воздуха, систем горячего водоснабжения, насосные станции заполнения систем отопления и системы поддержания давления с расширительными баками и оборудованием авторегулирования, аварийные электрические накопительные водонагреватели горячего водоснабжения. Оборудование и трубопроводы располагаются по вертикали, с тем чтобы в процессе эксплуатации они были легко доступны. Через все ЦТП проходит центральный проезд шириной не менее 1,7 м для возможности перемещения специальных погрузчиков, позволяющих вывезти тяжелое оборудование при его замене (рис. 1).

Такое решение обусловлено еще и тем, что высотные комплексы, как правило, являются многофункциональными по назначению с развитой стилобатной и подземной частью, на которой могут находиться несколько зданий. Поэтому в комплексе, который включает 3 высотных жилых здания в 43–48 этажей и 4 здания высотой 17–25 этажей, объединенных пятиуровневой стилобатной частью, от этого единого ЦТП отходят технические коллекторы с многочисленными трубопроводами, и для их сокращения в технической зоне высотных корпусов расположили повысительные насосные станции водоснабжения, которые осуществляют подкачку холодной и горячей воды в каждую зону высотных корпусов.

Возможно и иное решение – ЦТП служит для ввода городских тепловых сетей на объект, размещения регулятора перепада давлений "после себя", узла учета тепловой энергии и, при необходимости, установки когенерации и может быть совмещен с одним из индивидуальных локальных тепловых пунктов (ИТП), служащих для присоединения местных систем теплопотребления, близких по расположению к данному тепловому пункту. Из этого ЦТП перегретая вода по двум трубам, а не по нескольким от гребенки, как в предыдущем случае, подается в локальные ИТП, расположенные в других частях комплекса, в том числе и на верхних этажах, по принципу приближенности к тепловой нагрузке. При таком решении нет необходимости присоединения системы внутреннего теплоснабжения калориферов приточных систем по независимой схеме через теплообменник. Калорифер сам является теплообменником и подключается к трубопроводам перегретой воды напрямую с насосным подмешиванием для повышения качества регулирования нагрузки и повышения надежности защиты калориферов от замерзания.

Одним из решений по резервированию централизованного тепло- и электроснабжения высотных зданий может быть устройство автономных мини-ТЭЦ на базе газотурбинной (ГТУ) или газопоршневой (ГПУ) установок, одновременно вырабатывающих оба вида энергии. Современные средства защиты от шума и вибрации позволяют размещать их непосредственно в здании, в том числе и на верхних этажах. Как правило, мощность этих установок не превышает 30–40 % максимальной потребной мощности объекта и в штатном режиме эти установки работают, дополняя централизованные системы энерго-снабжения. При большей мощности когенерационных установок возникают проблемы передачи избытков того или иного энергоносителя в сеть.

Существует литература, в которой приводится алгоритм расчета и подбора мини-ТЭЦ при энергоснабжении объекта в автономном режиме и анализ оптимизации выбора мини-ТЭЦ на примере конкретного проекта. При дефиците только тепловой энергии для рассматриваемого объекта в качестве источника тепло-снабжения может быть принят автономный источник теплоснабжения (АИТ) в виде котельной с водогрейными котлами. Могут использоваться пристроенные, расположенные на крыше или выступающих частях здания либо отдельно стоящие котельные, проектируемые согласно СП 41–104–2000. Возможность и место размещения АИТ следует увязывать со всем комплексом его воздействия на окружающую среду, в том числе и на жилое высотное здание.

На температурную обстановку в помещении оказывает существенное влияние площадь и теплотехнические показатели остекленной поверхности. Известно, нормативное приведенное сопротивление теплопередаче окон почти в 6 раз меньше приведенного сопротивления теплопередаче наружных стен. Кроме того, через них в час поступает, если отсутствуют солнцезащитные устройства, до 300 - 400 Вт/м2 тепла за счет солнечной радиации. К сожалению, при проектировании административных и общественных зданий коэффициент остекления допускается превышать на 50% при наличии соответствующего обоснования (при сопротивлении теплопередаче не менее 0,65 м2°С /Вт). В действительности не исключено использование этого допущения без соответствующего обоснования.

2. Отопление

В высотных зданиях могут использоваться следующие системы отопления:

водяные двухтрубные с горизонтальной разводкой по этажам или вертикальные;

воздушные с отопительно-рециркуляционными агрегатами в пределах одного помещения или совмещенные с системой механической приточной вентиляции;

электрические по заданию на проектирование и при получении технических условий от энергоснабжающей организации.

Допускается применять напольное (водяное или электрическое) отопление для обогрева ванных комнат, раздевалок, помещений бассейнов и т.п.

Параметры теплоносителя в системах отопления соответствующей зоны следует по принимать по СП 60.13330 не более 95С в системах с трубопроводами из стальных или медных труб и не более 90С ‒ из полимерных труб, разрешенных к применению в строительстве.

Высоту зоны системы отопления следует определять величиной допустимого гидростатического давления в нижних элементах системы. Давление в любой точке системы отопления каждой зоны при гидродинамическом режиме должно обеспечивать заполнение систем водой и не превышать значения, допустимого по прочности для оборудования, арматуры и трубопроводов.

Приборы, арматуру и трубопроводы систем отопления следует выбирать с учетом гидростатического и рабочего давления в системе отопления зоны, а также предельного пробного давления при гидравлическом испытании. Рабочее давление в системах следует принимать на 10 % ниже допустимого рабочего давления для всех элементов систем.

Воздушно-тепловой режим высотного здания

При расчете воздушного режима здания в зависимости от конфигурации здания оценивают влияние скорости ветра по вертикали на фасадах, на уровне кровли, а так же перепад давлений между наветренной и заветренным фасадом здания.

Расчетные параметры наружного воздуха для систем отопления, вентиляции, кондиционирования, тепло- и холодоснабжения высотного здания следует принимать по техническому заданию, но не ниже, чем по параметрам Б согласно СП 60.13330 и СП 131.13330.

Расчеты потерь тепла наружными ограждающими конструкциями, воздушного режима высотных зданий, параметров наружного воздуха в местах размещения воздухозаборных устройств и др. следует выполнять с учетом изменения скорости и температуры наружного воздуха по высоте зданий по приложению А и СП 131.13330.

Параметры наружного воздуха следует принимать с учетом следующих факторов:

понижения температуры воздуха по высоте на 1 °С на каждые 100 м;

повышения скорости ветра в холодный период года;

появления мощных конвективных потоков на фасадах здания, облучаемых солнцем;

размещения воздухозаборных устройств в высотной части здания.

При размещении приемных устройств для наружного воздуха на юго-восточном, южном или юго-западном фасадах температуру наружного воздуха в теплый период года следует принимать на 3-5 С выше расчетной.

Расчетные параметры микроклимата внутреннего воздуха (температура, скорость движения и относительная влажность) в жилых, гостиничных и общественных помещениях высотных зданий следует принимать в пределах оптимальных норм по ГОСТ 30494

В холодный период года в жилых, общественных, административно-бытовых и производственных помещениях (холодильные установки, машинные отделения лифтов, венткамеры, насосныеи др.), когда они не используются и в нерабочее время, допускается снижение температуры воздуха ниже нормируемой, но не менее:

16С ‒ в жилых помещениях;

12С ‒ в общественных и административно-бытовых помещениях;

5С ‒ в производственных помещениях.

К началу рабочего времени температура воздуха в этих помещениях должна соответствовать нормативной.

На входных тамбурах высотных зданий, как правило, следует предусматривать двойное шлюзование холла или вестибюля. В качестве входных дверей рекомендуется применять воздухонепроницаемые устройства кругового или радиусного типа.

Следует предусматривать мероприятия по снижению давления воздуха в вертикальных лифтовых шахтах, формирующегося по высоте здания за счет гравитационного перепада, а так же по исключению неорганизованных потоков внутреннего воздуха между отдельными функциональными зонами здания.

Системы водяного отопления высотных зданий зонируются по высоте и, как уже было сказано, если пожарные отсеки разделяются техническими этажами, то зонирование систем отопления, как правило, совпадает с пожарными отсекам, т. к. технические этажи удобны для прокладки разводящих трубопроводов. При отсутствии технических этажей зонирование систем отопления может не совпадать с разделением здания на пожарные отсеки. Органами пожарного надзора допускается пересечение границ пожарных отсеков трубопроводами водонаполненных систем, и высота зоны определяется значением допустимого гидростатического давления для нижних отопительных приборов и их обвязки.

Первоначально проектирование зональных систем отопления проводилось, как для обычных многоэтажных зданий. Применялись, как правило, двухтрубные системы отопления с вертикальными стояками и нижней разводкой подающей и обратной магистралей, проходящих по техническому этажу, что позволяло включать систему отопления, не дожидаясь возведения всех этажей зоны. Такие системы отопления были реализованы, на пример, в жилых комплексах "Алые Паруса", "Воробьевы Горы", "Триумф Палас"(г.Москва) . Каждый стояк оборудуется автоматическими балансировочными клапанами для обеспечения автоматического распределения теплоносителя по стоякам, а каждый отопительный прибор – автоматическим терморегулятором с повышенным гидравлическим сопротивлением для предоставления жильцу возможности установления нужной ему температуры воздуха в помещении и сведения к минимуму влияния гравитационной составляющей циркуляционного напора и включения/выключения термостатов на других отопительных приборах, подключенных к данному стояку.

Далее, во избежание разбалансировки системы отопления, связанной с несанкционированным изъятием термостатов в отдельных квартирах, что неоднократно имело место на практике, было предложено переходить на систему отопления с верхней разводкой подающей магистрали с попутным движением теплоносителя по стоякам. Это выравнивает потери давления циркуляционных колец через отопительные приборы независимо от того, на каком этаже они расположены, повышает гидравлическую устойчивость системы, гарантирует удаление воздуха из системы и облегчает настройку терморегуляторов.

Однако впоследствии, в результате анализа различных решений, проектировщики пришли к выводу, что наилучшей системой отопления, особенно для зданий без технических этажей, являются системы с поквартирной горизонтальной разводкой, подключаемые к вертикальным стоякам, проходящим, как правило, по лестничной клетке, и выполненным по двухтрубной схеме с нижней разводкой магистралей. Например,такая система запроектирована в венчающей части (9 этажей третьей зоны) высотного комплекса "Триумф Палас" и в строящемся 50-этажном доме без промежуточных технических этажей.

Поквартирные системы отопления оборудуются узлом с запорной, регулирующей с помощью балансировочных клапанов и спускной арматурой, фильтрами и прибором учета тепловой энергии. Этот узел должен располагаться вне квартиры на лестничной клетке для беспрепятственного доступа службы эксплуатации. В квартирах более 100 м2 подключение производится не петлей, периметрально проложенной по квартире (поскольку при увеличении нагрузки возрастает диаметр трубопровода, а вследствие этого усложняется монтаж и повышается стоимость из-за применения дорогих фитингов большого размера), а через промежуточный квартирный распределительный шкаф, в котором устанавливается гребенка, и от нее теплоноситель по лучевой схеме трубопроводами меньшего диаметра направляется к отопительным приборам по двухтрубной схеме.

Трубопроводы применяют из термостойких полимерных материалов, как правило, из сшитого полиэтилена РЕХ, прокладка выполняется в подготовке пола. Расчетные параметры теплоносителя, исходя из технических условий на такие трубопроводы, 90–70 (65) °Сиз опасения, что дальнейшее понижение температуры приводит к значительному росту поверхности нагрева отопительных приборов, что не приветствуется инвесторами из-за роста стоимости системы. Опыт применения металлопластиковых труб в системе отопления комплексов был признан неудачным. В процессе эксплуатации в результате старения разрушается клеевой слой и внутренний слой трубы "схлопывается", вследствие чего сужается проходное сечение и система отопления перестает нормально работать.

Некоторые специалисты считают, что при поквартирной разводке оптимальным решением является применение автоматических балансировочных клапанов ASV-P (PV) на обратном трубопроводе и запорно-измерительных клапанов ASV-М (ASV-1) на подающем. Использование этой пары клапанов дает возможность не только компенсировать влияние гравитационной составляющей, но и ограничивать расход на каждую квартиру в соответствии с параметрами. Клапаны, как правило, подбираются по диаметру трубопроводов и настраиваются на поддержание перепада давлений на уровне 10 кПа. Такая величина настройки клапанов выбирается исходя из значения требуемых потерь давления на радиаторных терморегуляторах для обеспечения их оптимальной работы. Ограничение расхода на квартиру задается настройкой на клапанах ASV-1, причем учитывается, что в этом случае потери давления на данных клапанах необходимо включить в перепад давлений, поддерживаемый регулятором ASV-РV. теплоснабжение температурный водяной отопление

Применение поквартирных горизонтальных систем отопления по сравнению с системой c вертикальными стояками приводит к уменьшению протяженности магистральных трубопроводов (они подходят только к лестничному стояку, а не к самому удаленному стояку в угловой комнате), снижению потерь теплоты трубопроводами, упрощению поэтажного ввода здания в эксплуатацию и повышению гидравлической устойчивости системы. Стоимость устройства поквартирной системы ненамного отличается от стандартных с вертикальными стояками, однако срок службы выше за счет применения труб из термостойких полимерных материалов.

В поквартирных системах отопления значительно проще и с абсолютной наглядностью для жильцов можно осуществить учет тепловой энергии. Надо согласиться с мнением авторов, что хотя установка теплосчетчиков не относится к энергосберегающим мероприятиям, однако, оплата за фактически потребленную тепловую энергию является мощным стимулом, заставляющим жителей бережно относиться к ее расходованию. Естественно, достигается это, в первую очередь, обязательным применением термостатов на отопительных приборах. Опыт их эксплуатации показал, что во избежание влияния на тепловой режим смежных квартир в алгоритм управления термостатом должно быть введено ограничение снижения температуры в обслуживаемой ими комнаты не ниже 15–16 °С, а отопительные приборы следует подбирать с запасом мощности не менее 15%.

Таковы решения систем теплоснабжения и отопления самых высоких жилых зданий, построенных к настоящему времени. Они понятны, логичны и принципиально не отличаются от решений, применяемых при проектировании обычных многоэтажных зданий высотой менее 75 м, за исключением разделения систем отопления и водоснабжения на зоны. Но внутри каждой зоны сохраняются стандартные подходы выполнения этих систем. Обращается большее внимание к установкам заполнения систем отопления и поддержания давления в них, а также в циркуляционных линиях от разных зон перед подключением их к общей гребенке, автоматическому регулированию подачи тепла и распределению теплоносителя для реализации комфортного и экономичного режимов, резервированию работы оборудования для обеспечения бесперебойного снабжения потребителей теплом.

Особенностью проектирования систем тепло- и водоснабжения является то, что все насосное и теплообменное оборудование рассматриваемых высотных жилых зданий расположено на уровне земли или минус первого этажа. Это обусловлено опасностью размещения трубопроводов перегретой воды на жилых этажах, неуверенностью в достаточности защиты от шума и вибрации смежных жилых помещений при работе насосного оборудования и стремлением сохранения дефицитной площади для размещения большего количества квартир.

Такое решение возможно благодаря применению высоконапорных трубопроводов, теплообменников, насосов, запорного и регулирующего оборудования, выдерживающих рабочее давление до 25 атм. Поэтому в обвязке теплообменников со стороны местной воды используют дисковые затворы с воротниковыми фланцами, насосы с U-образным элементом, регуляторы давления «до себя» прямого действия, устанавливаемые на подпиточном трубопроводе, электромагнитные клапаны, рассчитанные на давление 25 атм. в станции заполнения систем отопления.

При высоте зданий выше 220 м в связи с возникновением сверхвысокого гидростатического давления рекомендуется применять каскадную схему подключения зональных теплообменников отопления и горячего водоснабжения, пример такого решения приводится в книге.

Другой особенностью теплоснабжения реализованных высотных жилых зданий является то, что во всех случаях источник теплоснабжения – это городские тепловые сети. Подключение к ним производится через ЦТП, который занимает довольно большую площадь, например, в комплексе «Воробьевы Горы» он занимает 1 200 м 2 с высотой помещения 6 м (расчетная мощность 34 МВт).

ЦТП включает теплообменники с циркуляционными насосами систем отопления разных зон, систем тепло-снабжения калориферов вентиляции и кондиционирования воздуха, систем горячего водоснабжения, насосные станции заполнения систем отопления и системы поддержания давления с расширительными баками и оборудованием авторегулирования, аварийные электрические накопительные водонагреватели горячего водоснабжения. Оборудование и трубопроводы располагаются по вертикали, с тем чтобы в процессе эксплуатации они были легко доступны. Через все ЦТП проходит центральный проезд шириной не менее 1,7 м для возможности перемещения специальных погрузчиков, позволяющих вывезти тяжелое оборудование при его замене.

1.
2.
3.
4.
5.

Квартира в многоэтажном доме – это городская альтернатива частным домам, и в квартирах проживает очень большое количество людей. Популярность городских квартир не является странной, ведь в них есть все, что требуется человеку для комфортного проживания: отопление, канализация и горячее водоснабжение. И если два последних пункта не нуждаются в особом представлении, то схема отопления многоэтажного дома требует детального рассмотрения. С точки зрения конструктивных особенностей, централизованная имеет ряд отличий от автономных конструкций, что позволяет ей обеспечить дом тепловой энергией в холодную пору года.

Особенности отопительной системы многоквартирных домов

При оборудовании отопления в многоэтажных домах необходимо в обязательном порядке соблюдать требования, устанавливаемые нормативной документацией, к которой относятся СниП и ГОСТ. В этих документах указано, что отопительная конструкция должна обеспечивать в квартирах постоянную температуру в пределах 20-22 градусов, а влажность должна варьироваться от 30 до 45 процентов.

Несмотря на наличие норм, многие дома, особенно из числа старых, не соответствуют данным показателям. Если это так, то в первую очередь нужно заняться установкой теплоизоляции и поменять отопительные приборы, а уже потом обращаться в теплоснабжающую компанию. Отопление трехэтажного дома, схема которого изображена на фото, можно приводит в качестве примера хорошей отопительной схемы.

Чтобы достичь необходимых параметров, используется сложная конструкция, требующая качественного оборудования. При создании проекта отопительной системы многоквартирного дома специалисты используют все свои знания, чтобы достичь равномерного распределения тепла на всех участках теплотрассы и создать сопоставимое давление на каждом ярусе здания. Одним из неотъемлемых элементов работы такой конструкции является работа на перегретом теплоносителе, что предусматривает схема отопления трехэтажного дома или других высоток.

Как это работает? Вода поступает прямо с ТЭЦ и разогрета до 130-150 градусов. Кроме того, давление увеличено до 6-10 атмосфер, поэтому образование пара невозможно – высокое давление будет прогонять воду по всем этажам дома без потерь. Температура жидкости в обратном трубопроводе в таком случае может достигать 60-70 градусов. Конечно, в разное время года температурный режим может меняться, поскольку он напрямую завязан на температуру окружающей среды.

Назначение и принцип действия элеваторного узла

Выше было сказано, что вода в отопительной системе многоэтажного здания разогревается до 130 градусов. Но такая температура не нужна потребителям, и нагревать батареи до такого значения абсолютно бессмысленно, независимо от этажности: система отопления девятиэтажного дома в данном случае не будет отличаться от любой другой. Объясняется все довольно просто: подача отопления в многоэтажных домах завершается устройством, переходящим в обратный контур, которое называется элеваторным узлом. В чем смысл этого узла, и какие функции на него возложены?

Разогретый до высокой температуры теплоноситель попадает в , который по принципу своего действия похож на инжектор-дозатор. Именно после этого процесса жидкость осуществляет теплообмен. Выходя через элеваторное сопло, теплоноситель под высоким давлением выходит через обратную магистраль.

Кроме того, через этот же канал жидкость поступает на рециркуляцию в отопительную систему. Все эти процессы в совокупности позволяют смешивать теплоноситель, подводя его к оптимальной температуре, которой достаточно для обогрева всех квартир. Использование элеваторного узла в схеме позволяет обеспечить наиболее качественное отопление в высотных домах, независимо от этажности.

Конструктивные особенности схемы отопления

В цепи отопления за элеваторным узлом находятся разные задвижки. Их роль нельзя недооценивать, поскольку они дают возможность регулировать отопление в отдельных подъездах или в целом доме. Чаще всего регулировка задвижек осуществляется вручную сотрудниками теплоснабжающей компании, если возникает такая необходимость.

В современных зданиях нередко используются дополнительные элементы, вроде коллекторов, тепловых и другого оборудования. В последние годы почти каждая система отопления высотных зданий оснащается автоматикой, чтобы минимизировать вмешательство человека в работу конструкции (прочитайте: " "). Все описанные детали позволяют добиться лучшей производительности, повышают КПД и дают возможность более равномерно распределять тепловую энергию по всем квартирам.

Разводка трубопровода в многоэтажном доме

Как правило, в многоэтажных домах используется однотрубная схема разводки с верхним или нижним розливом. Расположение прямой и обратной трубы может варьироваться в зависимости от множества факторов, включая даже регион, где расположено здание. Например, схема отопления в пятиэтажном доме будет конструктивно отличаться от отопления в трехэтажных зданиях.

При проектировании отопительной системы учитываются все эти факторы, и создается наиболее удачная схема, позволяющая довести все параметры до максимума. Проект может предполагать различные варианты розлива теплоносителя: снизу вверх или наоборот. В отдельных домах устанавливаются универсальные стояки, которые обеспечивают поочередность движения теплоносителя.

Типы радиаторов для обогрева многоквартирных домов

В многоэтажных домах нет единого правила, позволяющего использовать конкретный вид радиатора, поэтому выбор особо не ограничивается. Схема отопления многоэтажного дома довольно универсальна и имеет хороший баланс между температурой и давлением.

К основным моделям радиаторов, используемых в квартирах, можно отнести следующие устройства:

1. Чугунные батареи . Нередко используются даже в самых современных зданиях. Дешево стоят и очень легко монтируются: как правило, установкой данного типа радиаторов владельцы квартир занимаются самостоятельно.
2. Стальные отопители . Этот вариант является логичным продолжением разработок новых отопительных приборов. Будучи более современными, стальные панели отопления демонстрируют хорошие эстетические качества, довольно надежны и практичны. Очень хорошо сочетаются с регулирующими элементами отопительной системы. Специалисты сходятся во мнении, что именно стальные батареи можно назвать оптимальными при использовании в квартирах.
3. Алюминиевые и биметаллические батареи . Изделия, изготовленные из алюминия, очень ценятся владельцами частных домов и квартир. Алюминиевые батареи имеют самые лучшие показатели, если сравнивать с предыдущими вариантами: отличные внешние данные, небольшой вес и компактность отлично сочетаются с высокими эксплуатационными характеристиками. Единственный минус этих устройств, который нередко отпугивает покупателей – высокая стоимость. Тем не менее, специалисты не рекомендуют экономить на отоплении и считают, что такое вложение окупится довольно быстро.

Заключение

Выполнять ремонтные работы в отопительной системе многоквартирного дома самостоятельно также не рекомендуется, особенно в том случае, если это отопление в стенах панельного дома: практика показывает, что жильцы домов, не имея соответствующих знаний, способны выбросить важный элемент системы, посчитав его ненужным.

Централизованные системы отопления демонстрируют хорошие качества, но их нужно постоянно поддерживать в рабочем состоянии, а для этого нужно следить за многими показателями, включая теплоизоляцию, износ оборудования и регулярной замены отработавших свое элементов.

Во время проектирования профессиональных систем отопления необходимо учитывать все факторы – как внешние, так и внутренние. В особенности это касается схем теплоснабжения для многоквартирных зданий. Чем особенна система отопления многоэтажного дома: давление, схемы, трубы. Сначала нужно разобраться со спецификой ее обустройства.

Особенности теплоснабжения многоэтажных домов

Автономное отопление многоэтажного дома должно выполнять одну функцию – своевременную доставку теплоносителя каждому потребителю с сохранением его технических качеств (температуры и давления). Для этого в здании должен быть предусмотрен единый распределительный узел с возможностью регулирования. В автономных системах он совмещен с устройствами нагрева воды – котлами.

Характерные особенности системы отопления многоэтажного дома заключаются в его организации. Она должна состоять из следующих обязательных компонентов:

• Распределительный узел . С его помощью происходит подача горячей воды по магистралям;
• Трубопроводы . Они предназначены для транспортировки теплоносителя в отдельные комнаты и помещения дома. В зависимости от способа организации бывает однотрубная или двухтрубная система отопления многоэтажного дома;
• Контрольно-регулирующая аппаратура . Ее функция – изменение характеристик теплоносителя в зависимости от внешних и внутренних факторов, а также его качественный и количественный учет.

На практике схема отопления жилого многоэтажного дома состоит из нескольких документов, включающих в себя помимо чертежей расчетную часть. Она составляется специальными проектными бюро и должна соответствовать текущим нормативным требованиям.

Отопительная система является неотъемлемой частью многоэтажного дома. Ее качество проверяется при сдаче объекта или во время осуществления плановых проверок. Ответственность за это лежит на управляющей компании.

Разводка труб в многоэтажном доме

Для нормальной работы теплоснабжения здания необходимо знать его основные параметры. Какое давление в системе отопления многоэтажного дома, а также температурный режим будут оптимальными? Согласно нормативам эти характеристики должны иметь следующие значения:

• Давление . Для зданий до 5-ти этажей – 2-4 атм. Если же количество этажей девять – 5-7 атм. Разница заключается в напоре горячей воды для ее транспортировки на верхние уровни дома;
• Температура . Она может варьироваться от +18°С до +22°С. Это относится только к жилым помещениям. На лестничных площадках и нежилых комнатах допускается снижение до +15°С.

Определив оптимальные значения параметров можно приступать к выбору разводки отопления в многоэтажном доме.

Она во многом зависит от этажности здания, его площади и мощности всей системы. Также учитывается степень теплоизоляции дома.

Разница давления в трубах на 1-м и 9-м этажах может составлять до 10% от нормативного. Это нормальная ситуация для многоэтажного дома.

Однотрубная разводка отопления

Это один из экономных вариантов организации теплового снабжения в здании с относительно большой площадью. Впервые массово однотрубная система отопления многоэтажного дома стала применяться для «хрущевок». Принцип ее работы заключается в наличии нескольких распределительных стояков, к которым происходит подключение потребителей.

Подача теплоносителя происходит по одному контуру труб. Отсутствие обратной магистрали значительно упрощает монтаж системы, уменьшая при этом затратную часть. Однако при этом ленинградская система отопления многоэтажного дома имеет ряд недостатков:

• Неравномерный нагрев помещения в зависимости от удаленности точки забора горячей воды (котла или коллекторного узла). Т.е. возможны варианты, когда у потребителя подключенного раньше по схеме, батареи будут горячее, чем у следующих по цепочке;
• Проблемы с регулировкой степени нагрева радиаторов. Для этого на каждом радиаторе нужно делать байпас;
• Сложная балансировка однотрубной системы отопления многоэтажного дома. Она осуществляется с помощью терморегуляторов и запорной арматуры. При этом сбой системы возможен даже при незначительном изменении входных параметров – температуры или давления.

В настоящее время установка однотрубной системы отопления многоэтажного дома новой постройки встречается крайне редко. Это объясняется трудностью индивидуального учета теплоносителя в отдельной квартире. Так, в жилых зданиях хрущевского проекта количество распределительных стояков в одной квартире может доходить до 5-ти. Т.е. на каждый из них необходимо устанавливать счетчик учета потребления энергоносителя.

Правильно составленная смета на отопление многоэтажного дома с однотрубной системой должна включать в себя не только затраты на техническое обслуживание, но и модернизацию трубопроводов – замену отдельных компонентов на более эффективные.

Двухтрубная разводка отопления

Для повышения эффективности работы лучше всего устанавливать двухтрубную систему отопления многоэтажного дома. Она также состоит из распределительных стояков, но после прохождения теплоносителя через радиатор он попадает в обратную трубу.

Ее главным отличием является наличие второго контура, выполняющего функцию обратной магистрали. Он необходим для сбора остывшей воды и ее транспортировки к котлу или в тепловую станцию для дальнейшего нагрева. Во время проектирования и эксплуатации необходимо учитывать ряд особенностей системы отопления многоэтажного дома подобного типа:

• Возможность регулировки уровня температуры в отдельных квартирах и во всей магистрали в целом. Для этого необходимо установить смесительные узлы;
• Для выполнения ремонта или профилактических работ не нужно отключать всю систему, как в ленинградской схеме отопления многоэтажного дома. Достаточно с помощью запорной арматуры перекрыть поступление в отдельный контур отопления;
• Низкая инерционность. Даже при хорошей балансировке однотрубной системы отопления многоэтажного дома потребителю нужно ждать 20-30 секунд, пока горячая вода по трубопроводам дойдет до радиаторов.

Какое оптимальное давление в системе отопления многоэтажного дома? Все зависит от его этажности. Оно должно обеспечить поднятие теплоносителя на нужную высоту. В некоторых случаях эффективнее установить промежуточные насосные станции, чтобы уменьшить нагрузку на всю систему. При этом оптимальное значение давления должно быть от 3 до 5 атм.

Перед приобретением радиаторов нужно узнать по схеме отопления жилого многоэтажного дома ее характеристики – давление и температурный режим. Основываясь на этих данных выбираются батареи.

Теплоснабжение многоэтажного дома

Разводка отопления в многоэтажном доме имеет важное значение для эксплуатационных параметров системы. Однако помимо этого следует учитывать характеристики теплоснабжения. Важным из них является способ подачи горячей воды – централизованный или автономный.

В подавляющих случаях делают подключение к центральной отопительной системе. Это позволяет уменьшить текущие затраты в смете на отопление многоэтажного дома. Но практически уровень качества подобных услуг остается крайне низким. Поэтому при возможности выбора предпочтение отдается автономному отоплению многоэтажного дома.

Автономное отопление многоэтажного дома

В современных многоэтажных жилых зданиях существует возможность организации независимой системы теплоснабжения. Она может быть двух типов – поквартирное или общедомовое. В первом случае автономная отопительная система многоэтажного дома осуществляется в каждой квартире отдельно. Для этого делают независимую разводку трубопроводов и устанавливают котел (чаще всего – газовый). Общедомовая подразумевает монтаж котельной, к которой предъявляются особые требования.

Принцип ее организации ничем не отличается от аналогичной схемы для частного загородного дома. Однако есть ряд важных моментов, которые необходимо учесть:

• Установка нескольких котлов отопления. Обязательно один или несколько из них должны выполнять дублирующую функцию. В случае выхода из строя одного котла – другой должен заменить его;
• Монтаж двухтрубной отопительной системы многоэтажного дома, как наиболее эффективной;
• Составление графика проведения плановых ремонтных и профилактических работ. В особенности это актуально для отопительного нагревательного оборудования и групп безопасности.

Учитывая особенности отопительной схемы конкретного многоэтажного дома нужно организовать поквартирную систему учета тепла. Для этого на каждый входящий патрубок от центрального стояка нужно установить счетчики учета энергии. Именно поэтому ленинградская отопительная система многоэтажного дома не подходит для уменьшения текущих затрат.

Централизованное отопление многоэтажного дома

Как может измениться разводка отопления в многоквартирном доме при подключении его к центральному теплоснабжению? Основным элементом этой системы является элеваторный узел, который выполняет функции нормализации параметров теплоносителя до приемлемых значений.

Общая протяженность центральных тепловых магистралей достаточно велика. Поэтому в тепловом пункте создают такие параметры теплоносителя, чтобы потери тепла были минимальны. Для этого повышают давление до 20 атм., что приводит к возрастанию температуры горячей воды до +120°С. Однако учитывая особенности системы отопления в многоквартирном доме, подача горячей воды с такими характеристиками к потребителям не разрешена. Для нормализации параметров теплоносителя устанавливают элеваторный узел.

Он может быть рассчитан как для двухтрубной, так и для однотрубной отопительной системы многоэтажного дома. Его основными функциями являются:

• Уменьшение давления с помощью элеватора. Специальная конусная задвижка регулирует объем притока теплоносителя в распределительную систему;
• Снижение уровня температуры до +90-85°С. Для этого предназначен узел смешивания горячей и остывшей воды;
• Фильтрация теплоносителя и уменьшение содержания кислорода.

Помимо этого элеваторный узел выполняет основную балансировку однотрубной системы отопления в доме. Для этого в нем предусмотрена запорная и регулирующая арматура, которая в автоматическом или полуавтоматическом режиме осуществляет регулировку давления и температуры.