Гидравлика систем отопления и охлаждения

Присоединение приборных веток и стояков

При конструировании узлов присоединением стояков и приборных веток к магистралям решают следующие задачи: обеспечение работо­способности автоматической запорно-регулирующей арматуры, компенсация линейного удлинения трубопроводов, обслуживаемость оборудования и арматуры.

Необходимость обеспечения надежной работы терморегуляторов, автоматических регуляторов перепада давления, автоматических регу­ляторов расхода теплоносителя, перепускных клапанов вызвана тем, что автоматическое регулирование потоками теплоносителя осуществ­ляется в отверстиях, открытых на несколько миллиметров. Отбор им­пульса давления регуляторов происходит через каналы, диаметр кото­рых меньше миллиметра. Поэтому производители данной арматуры, а также насосов, расходомеров и тепломеров рекомендуют использовать теплоноситель соответствующего качества. Особенно это актуально в системах со стальными трубопроводами и чугунными радиаторами.

Доочистку теплоносителя осуществляют сетчатым фильтром, уста­навливаемым на трубном узле стояка или приборной ветки в месте при­соединения к подающей магистрали. Для очистки фильтра необходимо предусмотреть его отключение с двух сторон. Промывку сетки осущест­вляют также под напором теплоносителя при наличии крана на крыш­ке фильтра. Размещать фильтр рекомендуется до точки отбора импуль­са давления автоматическим регулятором перепада давления, т. е. до его клапана-спутника. При таком размещении фильтр не является элемен­том регулируемого участка и не ухудшает потокораспределение термо­регуляторами.

Компенсацию линейного удлинения стояка либо приборной ветки осуществляют, прежде всего, изгибами трубопроводов, обусловленными геометрией здания. Затем, при необходимости, дополнительными изги­бами специальной конфигурации (П-, Z-подобными и т. д.). В послед­нюю очередь применяют специальные компенсаторы (сальниковые, линзовые и т. д.). Возникающее удлинение труб из-за различия темпера­тур при их монтаже и эксплуатации не должно вызывать разрушитель­ных напряжений в элементах системы отопления. Особое внимание уде­ляют компенсации удлинения стояков и приборных веток, выполнен­ных из полимерных материалов, поскольку они имеют в несколько раз больший коэффициент линейного удлинения. Расчет компенсации удлинения трубопроводов производят по традиционным методикам.

Обслуживаемость оборудования и арматуры, установленных на стояке (приборной ветке), состоит в обеспечении возможности их отключения от действующей системы отопления для замены уплотни­телей, промывки... Следует заметить, что терморегуляторы Данфосс, в соответствии с EN 215 ч. 1, для замены уплотнителей не требуют отклю­чения от системы. Для такой операции используют сервисное устрой­ство шлюзового принципа действия (рис. 4.10). Отключение обеспечи­вают, чаще всего, на трубных узлах присоединения к подающей и обрат­ной магистралям. При этом обязательно создают возможность самосто­ятельного или принудительного (с помощью компрессора или ручного насоса) вытекания воды из них и попадания воздуха. В клапанах Дан­фосс для этой цели предусмотрены специальные пробки, вентильки или краники. Они имеют значительно меньшие габариты по сравнению с основной арматурой, что уменьшает металлоемкость системы отопле­ния, упрощает ее монтаж и, в целом, стоимость.

Основные принципы проектирования узлов присоединения стоя­ков и приборных веток к магистралям систем отопления показаны на рис. 9.20, 9.22, 9.23. Приведенные схемные решения могут совершен­ствоваться для конкретной системы отопления с учетом опыта проек­тировщика и предлагаемой производителями продукции, в которой указанные выше функции объединены в одном элементе системы отоп­ления, например, шаровой кран и фильтр в одном корпусе, автоматиче­ский воздухоотводчик и сливной кран в одном корпусе и т. д.

Присоединяют двухтрубные приборные ветки к магистральным стоякам систем отопления по схемам (рис. 9.20). Тепломеры или горя­чеводные расходомеры устанавливают на подающем либо обратном трубопроводе с учетом рекомендаций производителя. При дополни­тельном фильтровании теплоносителя следует устанавливать приборы учета теплопотребления за фильтрами. Для демонтажа приборов учета с целью их периодической метрологической поверки предусматривают отключение с двух сторон. Отключение следует осуществлять шаровы­ми кранами, т. к. они имеют наименьшее гидравлическое сопротивление и не влияют на внешний авторитет терморегуляторов. Лучше всего при­менять шаровые краны со встроенными вентильками. Они удобны для спуска воды и воздуха как со всей приборной ветки, так и с отключен­ного фильтра либо тепломера. Опорожнение приборных веток систем отопления может быть вызвано необходимостью промывки, отключе­ния потребителя при неуплате за пользование тепловой энергией, временного неиспользования квартиры...

Схему на рис. 9.20,а применяют для систем отопления, в которых увязывают гидравлические кольца лишь предварительной настройкой терморегуляторов. Такое возможно в небольших системах с напором насоса, не превышающим границу бесшумности терморегуляторов,

ASV-M

-СХН^Н-^ХЬ

MSV-C/MSV-F

И

либо в разветвленных системах с автоматическими регуляторами пере­пада давления, которые установлены в узлах присоединения стояков к магистральным трубопроводам. Недостатком данной схемы является существенное влияние сопротивления фильтра и тепломера на потоко­распределение терморегуляторов.

Схему на рис. 9.20,6 используют аналогично схеме на рис. 9.20,а. От­личие в том, что распределительную приборную ветку прокладывают под подоконниками (открыто или в штрабе), а гидравлическое увязыва­ние приборных веток осуществляют с помощью регулировочных венти­лей MSV-C с логарифмической характеристикой. Эти вентили имеют малое гидравлическое сопротивление и в меньшей степени влияют на потокораспределение терморегуляторов. Однако наличие в схеме теп­ломера либо фильтра уменьшает внешний авторитет терморегуляторов, как и в предыдущей схеме. При этом регулирование терморегуляторами будет сведено к двухпозиционной работе: открыто либо закрыто. Для перпендикулярного присоединения ветки к стояку следует учитывать влияние линейного удлинения труб.

Наилучший способ обеспечения внешних авторитетов терморегу­ляторов реализуют по схеме на рис. 9.20,в и последующим схемам с ав­томатическими регуляторами перепада давления ASV-PV/ASV-P. Дробная черта указывает на альтернативное применение этих регулято­ров в зависимости от поддерживаемого перепада давления в приборной ветке. Можно также использовать автоматические регуляторы серии ASV-PV Plus с повышенным поддерживаемым перепадом давления либо USV-PV (см. п. р. 5.2). Фильтры и приборы учета теплопотребления при­борной ветки, при их наличии, следует выносить за пределы участка с ав­томатически поддерживаемым давлением, т. е. устанавливать либо перед клапанами-спутниками ASV-M/ASV-I/USV-I, либо после автоматичес­ких регуляторов ASV-PV/ASV-P/ASV-PV Plus/USV-PV. Тогда внешние авторитеты терморегуляторов будут стремиться к единице. Шаровые кра­ны в схемах с автоматическими регуляторами должны применяться с уче­том многофункциональности этих регуляторов. Ими можно перекрывать поток теплоносителя, спускать теплоноситель и воздух.

Отличительной чертой схемы на рис. 9.20,г является наличие регу­лирующих клапанов-спутников, таких как ASV-I либо USV-I. Этими клапанами можно уменьшать внешние авторитеты терморегуляторов. В итоге ограничивают расход теплоносителя через приборную ветку, т. е. расходные характеристики терморегуляторов станут настолько выгну­тыми, что их открывание от номинального положения не приведет к увеличению потока теплоносителя. Терморегуляторы будут работать только на закрывание.

В схемах на рис. 9.20,д и 9.20,е применены коллекторы-распредели­тели. В них необходимо обеспечивать компактность размещения обору­дования и удобство обслуживания.

Для этого используют, например, шаровые краны уменьшенных габаритов. Спускные вентили на данных схемах условно показаны не на всей арматуре. При больших габаритах оборудования и арматуры используют сварные (клеенные и т. п.) коллекторы (гребенки).

Отличием схем на рис 9.20,д и рис. 9.20,е является то, что в первой схеме увязывание циркуляционных колец осуществляют регулирую­щими клапанами MSV-C, обеспечивающими большую точность по сравнению со второй схемой, где для этого используют дроссели термо­регуляторов. Кроме того, первую схему применяют для обслуживания того же этажа, на котором установлена приборная ветка. Эта схема неудобна для спуска теплоносителя и промывки приборной ветки, т. к. спускные вентильки находятся выше трубопроводов. Поэтому вытес­нять теплоноситель приходится при помощи компрессора. Такой недо­статок отсутствует во второй схеме. Узлы присоединения приборных веток размещают этажом ниже. Однако при этом несколько увеличива­ется протяженность трубопроводов.

Сокращения протяженности трубопроводов достигают разноэтаж­ным присоединением приборных веток, которые показаны на рис. 9.20,ж. Подключение ветки к распределительному стояку осущест­вляют на том же этаже, где и ветка, а к сборному стояку — этажом ниже. При этом отключающие клапаны приборных веток разных этажей рас­полагают в общем шкафу на лестничной площадке. Кроме того, в этой схеме с целью удешевления применен не коллектор, а отводы от стояков (см. также рис. 9.12). На них размещают фильтры, приборы учета тепло - потребления и автоматические регуляторы перепада давления. Далее металлопластиковыми трубопроводами в защитных гофрированных трубах разного цвета (для подающих труб — красного цвета, обрат­ных — синего) осуществляют ввод в каждую квартиру. Затем от квар­тирного коллектора-распределителя присоединяют отопительные при­боры по лучевой схеме (см. рис. 9.16).

Компактное присоединение систем отопления в полу реализуют при помощи коллекторов CFD (рис. 9.20,з). Внутри распределитель­ного коллектора предусмотрены регулировочные клапаны для увязы­вания циркуляционных колец. Внутри сборного коллектора размеще­ны термостатические клапаны. В торцах коллекторов установлены комплекты CFE (см. также рис. 4.7), состоящие из дренажного крана и автоматического воздухоотводчика. Т. к. терморегуляторы расположе­ны вне пределов обслуживаемых помещений, то управление ими
осуществляют электрическими термоприводами ABNR(NC) от регу­лятора CFM, который воспринимает электроволновые сигналы от комнатных терморегуляторов CFR. Программирует работу системы пользователь на зональном регуляторе CFZ (см. также табл. 4.1). Ука­занную схему присоединения применяют при допустимой для пола температуре теплоносителя.

Если температура теплоносителя выше необходимой для обогрева пола, то используют схемы с подмешиванием теплоносителя из обрат­ного трубопровода. Пример такой схемы показан на рис. 9.20,и. Темпе­ратуру теплоносителя, подаваемого в систему обогрева пола, устанав­ливают на регуляторе FTS с выносным датчиком температуры теплоно­сителя, который управляет термостатическим клапаном RA-N/RA-C. Датчик прикрепляют непосредственно на поверхность подающего тру­бопровода. Если происходит повышение температуры теплоносителя, то этот терморегулятор прикрывается. В циркуляционном кольце уве­личивается перепад давления и открывается обратный клапан, пропус­кая для подмешивания теплоноситель из обратного трубопровода. Регулирование потока теплоносителя, подаваемого в змеевик, а также выпуск воздуха осуществляют термостатическим клапаном FHV-A.

Для этого одну из петель змеевика выводят на стен­ку, на которой размещают внутреннюю коробку с тер­морегулятором (рис. 9.21). С целью обеспечения ми­нимальной циркуляции через насос при закрыва­нии терморегуляторов ус­танавливают перепускной клапан AVDO на перемыч­ке между коллекторами.

Отсутствие необходимости учета теплопотребления приборных ве­ток, например, в общественных и административно-бытовых зданиях, а также хорошее качество теплоносителя значительно упрощают выше­приведенные схемы. Размещение узлов присоединения приборных ве­ток в специальных шкафах повышает эстетичный вид помещений и способствует сохранности оборудования (при размещении его на лест­ничных клетках или в коридорах).

Шкафчики для оборудования устанавливают также во вспомо­гательных помещениях квартир, особенно при совмещении при­борных веток с теплым полом, когда не совпадают у них параметры

теплоносителя (рис. 9.22,а). Для смешивания теплоносителя, который подают в трубопроводы теплого пола, до температуры 55 °С применен трехходовой клапан VMV, управляемый термоприводом ABV(NO) от накладного термодатчика ATF. Этот привод не трехпозиционный, но, имея длительный период запирания (около 9 мин.), реализует функцию подмешивания. Термодатчик является промежуточным контактом меж­ду термоприводом и комнатным регулятором, например, TR75. При температуре теплоносителя ниже 55 °С контакты ATF замыкаются. Ес­ли также замкнуты контакты в комнатном терморегуляторе (при пони­жении температуры воздуха в помещении относительно установленно­го значения), то на термопривод подается напряжение, и он устанавли­вается на пропуск горячего теплоносителя с подмешиванием охлажден­ного до тех пор, пока не разомкнется контакт датчика температуры теп­лоносителя, либо комнатного терморегулятора. Тогда пропадает напря­жение на термоприводе и возвратная пружина трехходового клапана устанавливает полную циркуляцию теплоносителя из обратного трубо­провода теплого пола. Для избежания опрокидывания циркуляций теплоносителя в приборной ветке и теплом поле их разграничивают обратными клапанами.

Гораздо проще работает приборная ветка с теплым полом при совпа­дающей температуре теплоносителя. Тогда их подключают параллельно (рис. 9.22,6). Для регулирования теплого пола в обратном трубопрово­де устанавливают термостатический клапан FHV-R и выводят его на плоскость стены помещения аналогично рис. 9.21.

Присоединение к стоякам двухтрубных приборных веток с попут­ным движением теплоносителя подобно рассмотренным схемам на рис. 9.20. При этом сборный трубопровод приборной ветки возвращают к месту присоединения распределительного трубопровода по так назы­ваемой трехтрубной схеме укладки. Для сокращения протяженности трубопроводов, то есть уменьшения длины последнего сборного участ­ка приборной ветки, распределительный и сборный стояки могут раз­мещаться в разных частях помещения (здания). В этом случае затрудне­но использование автоматического регулятора перепада давления из-за ограниченной длины его капиллярной трубки.

Отдаленное расположение между собой распределительного и сборного стояков характерно для однотрубных приборных веток. Схемы их присоединения показаны на рис. 9.23. По данным схемам возможны варианты подключения нескольких веток к общему распре­делительному и нескольким сборным стоякам. Однако, в таких схемах технически усложняется учет теплопотребления, т. к. необходимы тепломеры с удаленным датчиком температуры обратной воды.

Присоединение по схеме (рис. 9.23,а) применяют для приборных веток с одинаковым гидравлическим сопротивлением. В стояке при этом должна быть реализована гидравлическая сбалансированность (см. уравнение (7.1)). Увязывание циркуляционных колец осуществля­ют регулирующими клапанами MSV-C в узлах присоединения стояков к магистральным трубопроводам, либо устанавливают вместо них авто­матические регуляторы расхода ASV-Q. На данной схеме применен

£*<Ь

t

фильтр с конструктивно предусмотренным промывным краником. Его используют для прочистки фильтра, опорожнения всей ветки или ее ча­сти при демонтаже прибора учета теплопотребления. Если в фильтре нет такого краника, то его предусматривают в первом по ходу теплоно­сителя шаровом кране приборной ветки. Попадание воздуха в ветку при спуске теплоносителя осуществляют через воздуховыпускные краны отопительных приборов. В том случае, когда приборная ветка обслужи­вает квартиру, а узлы присоединения расположены за ее пределами, целесообразно установить в конце ветки шаровой кран со спускным вентильком. Через него компрессором вытесняют теплоноситель при опорожнении ветки.

Схему с общим стояком для нескольких приборных веток (рис. 9.23,6) используют при большой протяженности веток. Распола­гая фильтры в наивысшей точке приборной ветки, упрощают узел присоединения за счет отказа от одного шарового крана. Допускается установка общего фильтра, а за ним разветвление трубопроводов на ветки. В схеме с общим подающим и раздельными сборными стояками усложнен учет теплопотребления, т. к. для тепломеров необходимо по­казание температуры теплоносителя на выходе из приборной ветки. Гидравлическое увязывание циркуляционных колец осуществляют регулировочными клапанами MSV-C, укомплектованными спускны­ми краниками.

Наилучшей работоспособности терморегуляторы достигают при стабилизации давления на регулируемом участке. В системах с посто­янным гидравлическим режимом для этого используют регуляторы расхода ASV-Q (рис. 9.23,в). Автоматический клапан ASV-Q допускает­ся устанавливать в начале приборной ветки, например, после прибора учета теплопотребления. При этом необходимо на клапане ASV-Q по­менять местами пробку и спускной краник. Такое размещение предпо­чтительно лишь с эксплуатационной точки зрения, т. к. клапан установ­лен сразу после фильтра. Взаимное расположение автоматического кла­пана и тепломера в этой схеме не влияет на работу терморегуляторов.

Присоединение двухтрубных стояков к магистральным трубопро­водам системы отопления показано на рис. 9.24.

Схему на рис. 9.24,а применяют в небольших системах для двух-, трехэтажных зданий при гидравлическом увязывании циркуляцион­ных колец настройкой терморегуляторов. Такое же подключение имеют стояки с приборными ветками, в которых автоматически поддержива­ется перепад давления, например, по схеме на рис. 9.20,в.

При необходимости гидравлического уравновешивания стояков применяют регулирующие клапаны MSV-C с логарифмической либо

MSV-F с логарифмическо-линейной расходной характеристикой (рис. 9.24,6).

С увеличением этажности зданий применяют узлы присоединения с Z-подобным компенсатором линейного удлинения труб. Кроме того, ус­танавливают автоматические регуляторы перепада давления для созда­ния условий эффективной работы терморегуляторов (рис. 9.24,в). В та­ких узлах при необходимости применяют комплекты ASV-I + ASV-PV либо USV-PV+USV-I.

Более дешевый по сравнению с предыдущим, но менее эффектив­ный вариант узла присоединения стояка показан на рис. 9.24,г. Увязы­вание стояка осуществляют регулирующим клапаном MSV-C/MSV-F, а бесшумность терморегуляторов обеспечивают перепускным клапаном AVDO. При этом не в полной мере обеспечивается эффективная работа терморегуляторов (см. п. р. 5.1) и происходит перетекание теплоносите­ля из подающего в обратный трубопровод, что не всегда приемлемо для эффективной работы генератора теплоты.

Если эксплуатационными требованиями генератора теплоты допу­скается перетекание теплоносителя из подающего в обратный трубо­провод, то наилучшим проектным решением является узел на рис. 9.24,д. Автоматический регулятор перепада давления способству­ет эффективной работе терморегуляторов, а перепускной клапан, ус­танавливаемый в верхней части стояка, создает циркуляцию теплоно­сителя в стояке при полностью закрытых терморегуляторах. Этим обеспечивается подача неостывшего в стояке теплоносителя в тепло - обменные приборы при открывании терморегуляторов после их одно­временного закрытия.

Схемы на рис. 9.24,е и рис. 9.24,ж являются наиболее дешевым решением при смешанной разводке магистралей. Такое присоединение допустимо при возможности увязывания циркуляционных колец лишь терморегуляторами и обеспечении их эффективной работы. Применя­ют эти узлы в небольших системах двух-, трехэтажных зданий. При необходимости фильтрования теплоносителя на стояках предусматри­вают двухстороннее отключение фильтров.

Для гидравлического увязывания стояков применяют регулирую­щие клапаны MSV-C либо MSV-F (рис. 9.24,з). Спускают воду со стоя­ка вентильком клапана MSV-C. При использовании клапана MSV-F предусматривают специальный отвод от стояка с дренажным краном. Попадание воздуха в стояк при спуске воды реализуют отвинчиванием крышки фильтра.

В системах со смешанной разводкой магистралей и переменным ги­дравлическим режимом для защиты терморегуляторов от чрезмерного перепада давления устанавливают перепускной клапан AVDO на байпа­се регулирующего клапана (рис. 9.24,и). Для обеспечения эффективной работы терморегуляторов применение перепускных клапанов не явля­ется лучшим решением. Но в таких системах оно будет, пожалуй, един­ственно возможным из-за ограниченной длины импульсной трубки автоматического регулятора перепада давления до 5 м.

В системах с постоянным гидравлическим режимом (двухтрубных и однотрубных) применяют узлы на рис. 9.24,а, 9.24,6, 9.24,е...9.24,ж. Наилучших показателей работоспособности терморегуляторов в от­дельности и системы в целом достигают при использовании автомати­ческих регуляторов расхода ASV-Q (рис. 9.24,й). При нижней разводке магистральных трубопроводов регулятор ASV-Q устанавливают на место регулирующего клапана по схеме на рис. 9.24,6. Допускается располагать регулятор ASV-Q на подающем стояке при замене на нем местами спускного краника и пробки.

Для систем с верхней разводкой магистральных трубопроводов применяют узлы присоединения стояков, показанные в верхней части рис. 9.24, только развернутые вниз.