ВЕНТИЛЯЦИЯ ЖИЛЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

Потребности жилищно-коммунального хозяйства и промышленности в тепловой энергии обеспечиваются системами теплоснабжения от ТЭЦ, районных и местных котельных. Для централизованного теплоснабжения нужна разветвленная тепловая сеть. Внешняя тепловая сеть - один из наиболее трудоемких и дорогих элементов системы теплоснабжения, поэтому правильный выбор схемы теплоснабжения, способа прокладки и конструкции теплопроводов определяет основную стоимость строительно-монтажных работ и эксплуатационные расходы.

Вместе с тем использование горючего газа в народном хозяйстве дает возможность интенсифицировать и автоматизировать произодстенные процессы, улучшить санитарно-гигиенические условия на производстве и в быту, оздоровить воздушный бассейн городов и других населенных пунктов.

Тепловая энергия от источника к потребителю транспортируется трубопроводами тепловой сети при помощи теплоносителей. Как теплоносители применяют горячую воду и водяной пар.

В технологических процессах тепловая энергия нужна для изготовления отдельных видов продукции, осуществления производственных операций (нагревание, сушение, испарение и др.), Технологическое теплотехническое оборудование использует тепловую энергию в виде горячей воды, водяного пара, нагретого воздуха с параметрами, которые изменяются в широких пределах.

Обогреваются дома и сооружения системами отопления. Системы отопления предназначены для подачи в помещения теплоты, необходимой для компенсации теплопотерь через внешние ограждаюие конструкции и поддержания в помещении заданной температуры внутреннего воздуха.

Вентиляция предназначена для поддержания нормированных параметров воздушной среды в помещениях, которые регламентируют содержание в воздухе кислорода, углекислого газа, пыли, разных паров, запахов и ядовитых веществ, а также температуру, относительную влажность и движение воздуха в помещении. Чтобы удовлетворить эти требования, нужно из производственных, общественных и жилых помещений удалять загрязненный воздух и подавать чистый наружный. Для нагревания внешнего воздуха (в холодный период) до температуры помещения нужны расходы теплоты.

С помощью вентиляции устраняется вредное влияние на организм человека таких факторов, как избыточная теплота, которая выделяется в помещение от технологического оборудования, поступает от людей, солнечной радиации; избыточная влага, которая поступает в помещение от оборудования и людей; газы и пары химических веществ, которые выделяются в помещение от технологических установок; токсичная и нетоксичная пыль, которая является продуктом производственных процессов.

Системы комфортного и технологического кондиционирования обеспечивают заданные параметры воздуха (температуру, влажность и др.) в помещениях жилых, общественных и производственных домов.

ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ

Теплоснабжение предусматривает обеспечение тепловой энергией жилых и общественных домов, коммунально-бытовых потребителей, промышленные и сельскохозяйственные предприятия.

Системы теплоснабжения в зависимости от взаимного расположения источника и потребителей теплоты можно разделить на централизованные и децентрализованные системы. В централизованных – один источник теплоты обслуживает теплоиспользующие устройства ряда потребителей, расположенных раздельно, поэтому передача теплоты от источника до потребителей осуществляется по специальным теплопроводам – тепловым сетям.

Рис. 1.1. Принципиальная схема системы централизованного

теплоснабжения

1 – источник теплоты; 2 – тепловые сети; 3 – потребители теплоты.

В децентрализованных системах каждый потребитель имеет собственный источник теплоты.

Рис. 1.2. Принципиальная схема теплоснабжения от районной котельной

с водогрейными котлами

1 – водогрейные котлы; 2 – рециркуляционный насос; 3 – регулирующий клапан; 4, 5 – подающий и обратный теплопроводы; 6 – сетевые насосы; 7 – перемычка из обратной линии в подающую; 8 – подпиточный насос; 9 – химводоочистка: А – система отопления (зависимое присоединение); Б – система отопления (независимое присоединение); В – система горячего водоснабжения.

В качестве теплоносителя в настоящее время, как правило, используется перегретая вода. Водяной пар для целей теплоснабжения в силу его многочисленных недостатков применяется крайне редко, в основном, в производственных зданиях, где пар требуется для технологических нужд и при технико-экономическом обосновании.

Источником тепла для системы местного или децентрализованного водяного теплоснабжения служит водогрейная котельная, размещаемая непосредственно в здании или близ него. При централизованном водяном теплоснабжении высокотемпературная вода поступает в здание из отдалённого теплоисточника: теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) или районной котельной.

По подключению тепловых сетей к системам отопления различают зависимую и независимую схемы. В зависимых системах теплоноситель из тепловой сети поступает непосредственно в систему отопления потребителей, в независимых — в промежуточный теплообменник, установленный в тепловом пункте, где он нагревает вторичный теплоноситель, циркулирующий непосредственно в системе в отопления. В независимых системах установки потребителей гидравлически изолированы от тепловой сети. Такие системы применяются преимущественно в крупных городах — в целях повышения надёжности теплоснабжения, а также в тех случаях, когда режим давления в тепловой сети недопустим для теплопотребляющих установок по условиям их прочности или же когда статическое давление, создаваемое последними, неприемлемо для тепловой сети (таковы, например, системы отопления высотных зданий).

В зависимости от источника теплоснабжения различаются схемы и оборудование котельной или местного теплового пункта здания, откуда осуществляется подача теплоты к инженерным системам, их управление и контроль.

а - местное (децентрализованное) теплоснабжение от собственной водогрейной котельной. Воду, отдавшую свою теплоту в инженерных системах и остывшую до температуры t_о, нагревают в котлах (теплогенераторах) до температуры t_г и перемещают с помощью циркуляционного насоса, включённого в общую подающую или обратную магистраль, к которой присоединён также расширительный бак. Системы заполняют водой из наружного водопровода.

б - независимая схема при централизованном теплоснабжении. Близка по своим элементам к схеме при местном (децентрализованном) теплоснабжении. Лишь котлы заменяют теплообменниками и систему заполняют деаэрированной, лишённой растворенного воздуха, водой из наружной (городской) тепловой сети. Воду для заполнения инженерных систем, как правило, забирают из обратного теплопровода наружной сети, используя высокое давление в ней или специальный подпиточный насос, если этого давления недостаточно для заполнения всех инженерных систем. При независимой схеме создаётся местный теплогидравлический режим в системах при пониженной температуре греющей воды (t_г< t₁). Независимую схему присоединения применяют, когда в инженерных системах не допускается повышение гидростатического давления (по условию прочности элементов систем) до давления, под которым находится вода в наружном теплопроводе. Преимуществом независимой схемы, кроме обеспечения устойчивого теплогидравлического режима, индивидуального для каждого здания, является её высокая надёжность, в частности, возможность сохранения циркуляции с использованием теплосодержания воды в течение некоторого времени, обычно достаточного для устранения возможного аварийного повреждения наружных теплопроводов. Недостаток – потери в теплообменнике.

1 – котел (теплогенератор);

2, 6 – циркуляционный насос;

3 – расширительный бак;

4 – теплообменник;

5 – подпиточный насос;

7 – отопительные приборы;

8 – подающий и обратный теплопроводы;

9 – наружный водопровод.

Рис. 1.3. Принципиальные схемы водяного отопления зданий

в - зависимая схема со смешением воды при централизованном теплоснабжении. Проще по конструкции и в обслуживании. Стоимость её значительно ниже стоимости независимой схемы, благодаря исключению многих конструктивных элементов. Циркуляция теплоносителя в зависимой схеме осуществляется за счёт разности давления воды в точках её присоединения к наружной тепловой сети. Эту схему выбирают, когда в теплопотребляющих системах и, прежде всего, в системе отопления (по санитарно-гигиеническим соображениям) требуется температура воды t_г < t₁ и допускается повышение гидростатического давления до давления, под которым находится вода в наружном обратном теплопроводе.

Рис. 1.4. Принципиальная схема теплового пункта

г - зависимая прямоточная схема при централизованном теплоснабжении. Наиболее проста по конструкции и в обслуживании. Прямоточную схему применяют, когда допускается подача в инженерные системы высокотемпературной воды (t_г=t₁) и значительное гидростатическое давление, или при прямой подаче низкотемпературной воды. Недостатками зависимой прямоточной схемы являются невозможность местного регулирования температуры горячей воды и зависимость теплового режима здания от температуры воды в наружном подающем теплопроводе. Высота зданий, в которых используют высокотемпературную воду, ограничена, вследствие необходимости сохранить в системе гидростатическое давление, достаточно высокое для предотвращения вскипания воды в системах.

Достаточно часто схема местного теплового пункта здания при централизованном теплоснабжении может быть комбинированной, когда, например, система центрального водяного отопления подключается к наружным тепловым сетям по независимой схеме, а другие системы, например, вентиляции и кондиционирования воздуха – по зависимой схеме (рис. 1.4).

В зависимости от схемы присоединения установок горячего водоснабжения различают закрытые и открытые системы теплоснабжения. В закрытых системах на горячее водоснабжение поступает вода из водопровода, нагретая до требуемой температуры (обычно 0°С) водой из тепловой сети в теплообменниках, установленных в тепловых пунктах.

Рис. 1.5. Подключение системы ГВ к многотрубной тепловой сети при закрытой системе теплоснабжения

В открытых системах вода подаётся непосредственно из тепловой сети (непосредственный водоразбор). Утечка воды из-за неплотностей в системе, а также её расход на водоразбор компенсируются дополнительной подачей соответствующего количества воды в тепловую сеть.

Рис. 1.6. Непосредственное подключение системы ГВ к водяной тепловой сети при открытой системе теплоснабжения

Для предотвращения коррозии и образования накипи на внутренней поверхности трубопровода вода, подаваемая в тепловую сеть, проходит водоподготовку и деаэрацию. В открытых системах вода должна также удовлетворять требованиям, предъявляемым к питьевой воде. Выбор системы определяется в основном наличием достаточного количества воды питьевого качества, её коррозионными и накипеобразующими свойствами.

По числу трубопроводов, используемых для переноса теплоносителя, различают одно-, двух- и многотрубные системы теплоснабжения. Однотрубные системы применяют в тех случаях, когда теплоноситель полностью используется потребителями и обратно не возвращается (например, в паровых системах без возврата конденсата и в открытых водяных системах, где вся поступающая от источника вода разбирается на горячее водоснабжение потребителей). В двухтрубных системах теплоноситель полностью или частично возвращается к источнику тепла, где он подогревается и восполняется. Многотрубные системы устраивают при необходимости выделения отдельных видов тепловой нагрузки (например, горячего водоснабжения), что упрощает регулирование отпуска тепла, режим эксплуатации и способы присоединения потребителей к тепловым сетям.

Регулирование отпуска тепла в системах теплоснабжения (суточное, сезонное) осуществляется как в источнике тепла, так и в теплопотребляющих установках. В водяных системах обычно производится так называемое центральное качественное регулирование подачи тепла по основному виду тепловой нагрузки — отоплению или по сочетанию двух видов нагрузки — отопления и горячего водоснабжения. Оно заключается в изменении температуры теплоносителя, подаваемого от источника теплоснабжения в тепловую сеть, в соответствии с принятым температурным графиком (то есть зависимостью требуемой температуры воды в сети от температуры наружного воздуха). Центральное качественное регулирование дополняется местным количественным в тепловых пунктах; последнее наиболее распространено при горячем водоснабжении и обычно осуществляется автоматически. В паровых системах теплоснабжения в основном производится местное количественное регулирование; давление пара в источнике теплоснабжения поддерживается постоянным, расход пара регулируется потребителями.

ГАЗОСНАБЖЕНИЕ

Горючие газы делятся на две группы: природные газы и искусственные газы. Горючие газы являются топливом, используются для газоснабжения городов, населенных пунктов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий. Природные газы ценное сырье химической промышленности и топливо для автотранспорта.

Природные газы добываются из недр земли и представляют собой смесь углеводородов метанового ряда.

Искусственный газ получают в результате термической обработки сухих и жидких топлив:

Система газоснабжения населенного пункта является сложным комплексом сооружений, состоящих из следующих основных элементов: газовые сети низкого, среднего и высокого давления с арматурой; газораспределительные станции (ГРС); газорегуляторные пункты (ГРП) и установки (ГРУ); системы защиты стальных газопроводов от коррозии.

Система газоснабжения проектируется с учетом генерального плана развития населенного пункта и должна обеспечивать бесперебойную подачу газа, быть надежной и безопасной в эксплуатации, удобной в обслуживании и ремонте, максимально экономичной.

Газопроводы высокого давления I категории – давление 0,6 – 1,2 МПа для природного газа и газовоздушных смесей и до 1,6 МПа для сжиженных углеводородных газов (СУГ).

Газопроводы высокого давления II категории – давление 0,3 – 0,6 МПа.

Газопроводы среднего давления 0,005 – 0,3 МПа.

Газопроводы низкого давления до 0,005 МПа.

Для газопроводов природного газа применяются трубы из углеродистой стали обыкновенного качества и качественной первого сорта. Для газопроводов жидкой фазы СУГ используются только бесшовные трубы. Диаметр труб и их толщина определяются в результате гидравлического расчета. Стальные трубы соединяются сваркой. В наружных газопроводах устанавливаются фланцы для присоединения задвижек, кранов и другой арматуры. В качестве уплотнителей применяют паронит, резину, алюминий и медь. Резьбовые соединения допустимы при установке кранов, пробок, муфт на газопроводах и сборниках конденсата воды, на надземных вводах газопроводов низкого давления в местах установки отключающих устройств и контрольно-измерительных приборов.

Газопроводы из полиэтиленовых труб прокладываются только под землей, в связи с тем, что они недостаточно устойчивы к силовым деформациям. Не допускается применение полиэтиленовых труб для транспортировки СУГ. Достоинством полиэтиленовых труб является высокая коррозионная стойкость, малый вес и меньшее гидравлическое сопротивление по сравнению со стальными трубами. Полиэтиленовые трубы соединяются терморезисторной сваркой, ответвления – стандартными фасонными элементами.

Рис. 2.1. Схема городской кольцевой сети высокого (среднего) давления

ГРС – газораспределительная станция; • -ГРП промпредприятий;  - сетевой ГРП жилого массива;  - ГРП хлебозавода, бани, прачечной, котельной.

Газораспределительная станция (ГРС) связывает систему газоснабжения НП с магистральным газопроводом. На ГРС происходит понижение давления газа от магистрального до необходимого для системы газоснабжения НП и поддержание этого давления постоянным. Помимо этого, ГРС подает в систему газоснабжения необходимое количество газа. ГРС рассчитываются на высокие давления в 5,5; 7,5 МПа и характеризуют большие подачи газа в 200 тыс. м³/ч и более. Понижение давления на ГРС осуществляется на нескольких нитках, на каждой из которых устанавливается регулятор давления большой пропускной способности.

Рис. 2.2. Газорегуляторная установка

Для снижения давления газа и поддержания его на заданном уровне предусматриваются газорегуляторные пункты (ГРП) и установки (ГРУ). Они монтируются непосредственно на месте.

ГРП могут быть отдельно стоящие, пристроенными к производственным зданиям и котельным, встроенными в одноэтажные газифицируемые здания и котельные, на покрытиях с негорючим уплотнителем газифицируемых производственных зданий I, II, III степени огнестойкости. ГРУ снабжают газоиспользующие установки газом необходимого давления и располагаются в помещении, в котором размещены газоиспользующие установки, или в смежных помещениях, соединенных с ним открытым проемом.

Рис. 2.3. Схема газорегуляторного пункта

1 – термометр; 2 – манометр показывающий; 3 – манометр регестрирующий; 4 – фильтр; 5 – узел измерения расхода газа; 6 – задвижка; 7 – предохранительно – запорный клапан; 8 – регулятор давления; 9 – импульсная трубка; 10 – предохранительно – сбросной клапан; 11 – бапас; 12 – свечка для продувки.

Стальные газопроводы подвергаются коррозии. Коррозия внутренних поверхностей труб зависит от свойств газа.

Химическая коррозия определяется степенью влажности грунта и присутствием в почве солей, кислот, щелочей, органических веществ. Для предохранения используется пассивный метод защиты. Трубопровод изолируют битумно-минеральной мастикой – в битум добавляют измельченные известняки, асбест, каолин и битумно-резиновой мастикой – добавляют резиновую крошку. Для усиления изоляции применяют армирующую обертку из асбеста-целлюлозы, бризола или стекловолокна, также используют пластмассовые пленочные материалы с клеевым слоем. Снаружи трубы обертывают бумагой.

Электрохимическая коррозия является результатом взаимодействия металла, играющего роль электрода, с агрессивными растворами грунта – электролиты. Для защиты от коррозии используют катодную защиту. На газопровод накладывается отрицательный потенциал катодной станцией. Защищенный участок газопровода становится катодной зоной. В качестве анода применяют отходы черных металлов, располагаемые вблизи трубопровода.

Электрическая коррозия связана с блуждающими потоками, стекающими с рельс электрифицированного транспорта в почву. Для защиты используют электрический поляризованный дренаж. Ток, попавший на газопровод, отводится обратно к источнику блуждающего тока.

Для защиты надземных и наземных газопроводов от атмосферной коррозии на них наносят лакокрасочные покрытия.

Прокладка газопроводов осуществляется подземным и надземным способом.

Подземные газопроводы. Трассировка газопроводов по территории населенных пунктов, внутри кварталов или дворов должна обеспечивать наименьшую протяженность газопроводов и ответвлений от них к жилым зданиям, а также максимальное удаление от надземных строений (в особенности имеющих подвалы) и ненапорных подземных коммуникаций (канализационных труб, каналов для теплопроводов и других емкостей, по которым может распространиться газ). Трассировка газопроводов по незастроенным территориям должна производиться с учетом планировки будущей их застройки.

При прокладке газопроводов между зданиями и под арками зданий, а также на отдельных участках трассы, где приведенные расстояния не могут быть выдержаны, допускается их уменьшать до значений, обеспечивающих сохранность всех подземных сооружений при строительстве и ремонте каждого из них. При необходимости уменьшения расстояния применяются длинномерные бесшовные трубы с увеличенной толщиной стенок; используются гнутые отводы; сварные стыки проверяются физическими методами контроля; трубы защищаются от коррозии весьма усиленной изоляцией.

Укладка двух и более газопроводов в одной траншее допускается на одном или разных уровнях (ступенями). Расстояния между газопроводами должны быть достаточными для проведения монтажа и ремонта трубопроводов, но не менее 0,4 м для труб диаметром до 300 мм. Уменьшение расстояния между газопроводом и электрокабелем или бронированным кабелем связи возможно при условии прокладки их в футлярах.

Надземные газопроводы. Эти газопроводы в большей степени доступны надзору обслуживающего персонала, меньше подвержены деформациям, позволяют быстро устранять возможные неполадки и выполнять ремонтные работы без отключения потребителей. Газопроводы низкого и среднего давления допускается прокладывать по наружным стенам жилых и общественных зданий не ниже IV степени огнестойкости и отдельно стоящим несгораемым опорам, а газопроводы низкого давления с условным диаметром труб до 50 мм — по стенам жилых домов.

Надземные газопроводы следует проектировать с учетом компенсации продольных деформаций и при необходимости, когда не обеспечивается самокомпенсация, предусматривать установку компенсаторов (не сальниковых). Высота прокладки газопровода должна выбираться с учетом обеспечения его осмотра и ремонта. Под оконными проемами и балконами зданий не следует предусматривать фланцевые или резьбовые соединения на газопроводах. Газопроводы, прокладываемые по наружным стенам зданий, эстакадам, опорам, а также стояки на выходе из земли при необходимости должны быть защищены от механических повреждений. Газопроводы должны иметь уклон не менее 0.003, в низших точках необходимо устанавливать устройства для удаления конденсата. Для указанных газопроводов должна предусматриваться теплоизоляция.

Рис. 2.4. Схема дворового газопровода

а – распределительный газопровод; б – отключающее устройство в колодце; в – дворовой газопровод; для участка трубопровода числитель – расчетный расход (м³/ч), знаменатель – длина (м), d_н х S (мм х мм).

Минимальные расстояния по горизонтали в свету от надземных газопроводов, проложенных на опорах, до жилых и общественных зданий должны быть не менее 2 м. Расстояния в свету между совместно проложенными и пересекающимися надземными газопроводами и трубопроводами другого назначения должны приниматься при диаметре газопровода до 300 мм не менее диаметра газопровода, но не менее 100 мм. Расстояния между опорами надземных газопроводов следует определять в соответствии с требованиями действующих «Указаний по расчету стальных трубопроводов различного назначения».

Отключающие устройства. На газопроводах предусматривается установка отключающих устройств на вводах газопроводов в отдельные здания или их группы (два смежных здания и более), а также перед наружными (открытыми) газопотребляющими установками. На подземных газопроводах их следует устанавливать в колодцах мелкого заложения с компенсаторами. На газопроводах с условным проходом менее 100 мм следует применять преимущественно П-образные компенсаторы. При стальной арматуре, присоединяемой к газопроводам с помощью сварки, компенсаторы не устанавливаются. При прокладке в одной траншее двух и более газопровод устанавливаемая запорная арматура должна быть смещена относительно друг друга на расстояние, обеспечивающее удобство обслуживания и ремонта.

Газопроводы внутри помещений. Внутри помещений газопроводы прокладываются открыто по стенам, параллельно полу (потолку). Протяженность газопроводов СУГ от стояков до газовых приборов минимальна. Не допускаются пересечения трубами жилых комнат, а при проходе через стены — дымовых и вентиляционных каналов. При креплении газопроводов к стенам необходимо соблюдать расстояния, обеспечивающие возможность осмотра и ремонта газопроводов и установленной на них запорной арматуры. Установка кранов упорной гайкой в сторону стены недопустима.

Прокладку газопроводов внутри зданий и сооружений следует предусматривать открытой. В помещениях предприятий бытового обслуживания, общественного питания и лабораторий допускается прокладывать подводящие газопроводы к отдельным агрегатам, газовым приборам в бетонном полу с последующей заделкой труб цементным раствором. При этом для труб должна предусматриваться противокоррозионная изоляция. В местах входа газопровода в пол и выхода из него должны предусматриваться футляры, выступающие над ними не менее чем на 3 см.

ОТОПЛЕНИЕ

Система отопления представляет собой комплекс элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи необходимого количества теплоты в обогреваемые помещения.

Каждая система отопления (рис. 3.1) включает в себя три основних злемента: теплогенератор 1, служащий для получения теплоты и передачи ее теплоносителю, системы теплопроводов 2для транспортировки по ним теплоносителя от теплогенератора к отопительным приборам и отопительных приборов 3, передающих теплоту от теплоносителя воздуху и ограждениям помещения.

Рис. 3.1. Принципиальная схема системы отопления

В качестве теплогенератора для системы отопления может служить отопительный котельный агрегат, в котором сжигается топливо, а выделяющаяся теплота передается теплоносителю, или любой другой теплообменный аппарат, использующий иной, чем в системе отопления, теплоноситель.

Системы отопления различаются:

1) по месту размещения генератора тепла относительно отапливаемых помещений — на местные и центральные.

К местным системам относятся печное, газовое и электрическое отопление. Центральными называют системы, в которых генераторы тепла расположены вне отапливаемых помещений;

2) по виду теплоносителя, передающего тепло отапливаемым помещениям, — на водяные, паровые и воздушные;

3) по способу циркуляции теплоносителя — на системы с естественной и искусственной (механической) циркуляцией;

4) по параметрам теплоносителя — на водяные системы и паровые системы низкого и высокого давления;

5) по конструктивным особенностям, например по месту прокладки магистральных трубопроводов. В системах с верхней разводкой подающие магистрали прокладываются на чердаке или под потолком верхнего этажа, в системах с нижней разводкой — ниже наиболее низко установленных нагревательных приборов. По способу подводки теплоносителя к нагревательным приборам и отвода его — двухтрубные системы, однотрубные и т. д.

Системы водяного отопления подразделяются по следующим показателям:

1. По схеме подачи теплоносителя в отопительные приборы - двухтрубные (рис. 3.2), в которых горячая вода подается в приборы одними трубопроводами (стояками), а охлажденная вода отводится от приборов другими, все отопительные приборы присоединены по теплоносителю параллельно, и однотрубные (рис. 3.3), в которых горячая вода подается последовательно в отопительные приборы и отводится от них одним и тем самым трубопроводом, то есть приборы присоединены к стояку последовательно. В однотрубных системах стояки могут быть проточными регулируемыми (рис. 3.4) и нерегулируемыми; с осевыми или смещенными замыкающими участками.

2. По направлению объединения отопительных приборов двухтрубные и однотрубные системы могут быть вертикальными, в которых отопительные приборы, размещенные на разных этажах, присоединяются к вертикально размещенному трубопроводу (стояку) и горизонтальными, когда приборы присоединяются к общей горизонтальной ветви трубопроводов и прокладываются на одном этаже дома (рис. 3.5).

Рис. 3.2. Схема двухтрубной системы водяного отопления с верхней разводкой и естественной циркуляцией

1 – главный стояк; 2 – подающая магистраль; 3 – сигнальная труба; 4 – расширительный бак; 5 – переливная труба; 6 – циркуляционная труба; 7, 14 – запорная арматура; 8 – тройник с пробкой; 9 – подающий стояк; 10 – отопительный прибор; 11 – обратный стояк; 12 – регулирующая арматура; 13 – обратная магистраль.

Рис. 3.3. Схема насосной однотрубной системы водяного отопления с верхней разводкой

1 – расширительный бак; 2 – воздухосборник; 3 – отопительные приборы; 4 – трехходовой кран; 5 – циркуляционный насос.

Рис. 3.4. Схема насосной однотрубной системы водяного отопления с нижней разводкой

1 – расширительный бак; 2, 3, 4, 5 – переливная, циркуляционная, сигнальная и соединительная трубы расширительного бака; 6 – оздушный кран; 7 – отопительный прибор; 8 – регулирующий кран; 9 – подающая магистраль; 10 – котел; 11 – насос; 12 – обратная магистраль.

3. По размещению подающих магистралей могут быть системы с верхней разводкой (при прокладке магистралей по чердаку или под потолком верхнего этажа) и системы с нижней разводкой (подающие магистрали прокладываются с обратными под потолком подвала или над полом первого этажа или в подвальных каналах) (рис. 3.4).

Рис. 3.5. Схема однотрубной горизонтальной системы водяного отопления с замыкающими участками

4. По взаимному направлению движения воды в подающих и обратных магистралях системы разделяют на тупиковые (встречное движение воды) и с попутным движением воды в обеих магистралях (рис. 3.6).

Рис. 3.6. Схема насосной двухтрубной системы водяного отопления с верхней разводкой и попутным движением воды в подающей и обратной магистралях

Система водяного отопления гидравлически замкнута и имеет некоторую определенную емкость трубопроводов, отопительных приборов, то есть постоянный объем, заполненный водой. При нагревании воды ее объем увеличивается и потому может увеличиться и давление в системе. Для предотвращения увеличения давления в системе предусматривается расширительный бак, который компенсирует увеличение объема воды при нагревании, а при верхнем размещении магистральных трубопроводов также способствует удалению воздуха в атмосферу.

В генераторе теплоты теплоноситель (вода) нагревается до расчетной температуры, по главному стояку поднимается к подающим магистралям и дальше поступает в стояки, а от них – к отопительным приборам. Перед отопительными приборами на трубопроводе устанавливается регулирующая арматура (трехходовые краны, краны двойного регулирования, терморегуляторы), которая предназначена для регулирования количества теплоносителя, который поступает в прибор. Охлажденная вода из отопительных приборов поступает в обратные магистральные трубопроводы и опять в теплогенератор, замкнув таким образом циркуляционное кольцо. Отдельные ответвления системы также оборудуются запорной арматурой и тройниками с пробками для слива воды и для выпуска воздуха при отключении этих частей системы на случай ремонта.

Использование современных двухтрубных и однотрубных систем отопления с автоматическими регуляторами теплового потока отопительными приборами и поквартирным учетом потребляемой тепловой энергии является одним из путей энергосбережения. В таких системах подающий и обратный стояки размещают во вспомогательном помещении квартиры (коридор, санузел, кухня), а поквартирные горизонтальные подающие и обратные трубопроводы прокладывают по периметру квартиры в специальных каналах в стене, в плинтусах или над полом. На всех отопительных приборах устанавливают воздуховыпускные краны.

Системы парового отопления разделяются по величине начального давления на вакуум – паровые (Р_абс<0,1 МПа), низкого давления (Р_абс=0,1-0,17 МПа) и высокого давления (Р_абс>0,07МПа). Системы низкого и высокого давления, различают:

• по связи с атмосферой - на открытые, (соединенные с атмосферой) и закрытые (не соединенные с атмосферой);

• по способу возвращения конденсата в котел - на замкнутые с непосредственным возвращением конденсата в котел и разомкнутые с возвращением конденсата в конденсатный бак и последующим перекачиванием его из бака в котел; по месту расположения магистрального паропровода - с верхним, нижним и промежуточным (средним) распределение пара;

• по степени заполнения конденсатопроводов водой - с сухим конденсатопроводом, то есть не полностью заполненным водой при работе системы и мокрым конденсатопроводом, то есть всегда заполненный водой.

В вакуум – парових системах отопления с помощью вакуумного насоса создается необходимое разряжение, температура кипение воды уменьшается, соответственно уменьшается температура водяного пара, которая составляет и t<100°С. Это позволяет применять такие системы для отопления общественных и жилых домов. Основной предпосылкой нормальной работы вакуум – паровых систем отопления является герметичность, поэтому для избежания подсоса воздуха монтаж системы должен осуществляться очень тщательным образом. Вакуум – паровые системы в нашей стране практически не применяются.

Системы парового отопления низкого давления применяют по открытой схеме. На рис. 3.7 приведенная схема двухтрубной замкнутой системы парового отопления низкого давления с верхней разводкой и сухим конденсатопроводом.

Перед пуском системы вода под давлением поступает в котел 1 и заполняет его до уровня I – I в сухопарнике 2. При нагревании воды в котле ее температура повышается, вода закипает и пар по главному стояку 3 в результате разницы давления в котле и отопительных приборах поднимается в магистральный паропровод 4 и дальше по паровым стоякам 5 и ответвлениям 6 поступает к отопительным приборам 7, где конденсируется, отдает в помещение скрытую теплоту конденсации. Конденсат по трубам 8 из отопительных приборов поступает в магистральный конденсатопровод 9, который прокладывается с уклоном 0,01-0,005 в направлении движения конденсата, и по нему самотеком поступает в котел. Воздух удаляется из системы отопления через трубку 10, установленную в нижней точке конденсатопровода (плотность воздух больше, чем плотность водяного пара). Перед отопительными приборами устанавливаются вентили 11.

Рис. 3.7. Схема двухтрубной системы парового отопления низкого давления с возвратом конденсата в котел

Давление пара в котле уравновешивается со стороны конденсатной линии столбом воды высотой h, поэтому котел должен быть установлен ниже отопительных приборов. Предохранительное устройство 12 предназначено для поддержания в системе максимально допустимого давления пара. До начала работы системы уровень воды в трубах а, б, в в одинаковый (устанавливается краном). При поступлении пара из системы отопления уровень воды в трубе а снижается, а в трубах б и в повышается, разница уровней соответствует расчетному давлению пара за котлом. При повышении давления вода по трубе в переливается в верхний бак и часть пара выбрасывается в атмосферу, а по трубе б вода переливается в нижний коллектор и в трубу в.

На рис. 3.8 приведена схема двухтрубной замкнутой системы парового отопления низкого давления с нижней разводкой и сухим конденсатопроводом. Эта система работает аналогично системе с верхней разводкой. Пар из паровой распределительной магистрали поступает к стоякам и далее – к отопительным приборам. Конденсат по конденсатным стоякам и сборной конденсатной магистрали стекает в котел.

Рис. 3.8. Схема двухтрубной замкнутой системы парового отопления низкого давления с сухим конденсатопроводом

1 – котел; 2 – паросборник; 3 – паровая магистраль; 4 – паровой стояк; 5 – отопительный прибор; 6 – конденсатный стояк; 7 – гидравлический затвор; 8 – конденсатопровод; 9 – конечная точка.

Чтобы предотвратить возникновение шума в результате встречного движения пара и конденсата паровая магистраль прокладывается с уклоном 0,01...0,005 в сторону движения пара. Для предотвращения проникновения пара в конденсатопровод применяют гидравлический затвор.

Скорость движения пара в стояках не должна превышать 10...14 м/с, при больших скоростях пар будет подхватывать конденсат, который накапливается в стояках, создавая гидравлические удары и шум.

Разомкнутая система парового отопления (рис. 3.9) применяется тогда, когда давление пара более 0,02 МПа. В отличие от замкнутой системы, конденсат стекает не в котел, а в конденсационный бак, оттуда насосом подается в котел. Отопительные приборы могут быть установлены на одном уровне с котлом и даже ниже его. Воздух удаляется в атмосферу из конденсационного бака. Чтобы предотвратить выход пара в атмосферу перед баком устанавливается гидравлический затвор или конденсатоотводник.

Рис. 3.9. Схема разомкнутой системы парового отопления низкого давления

1 – котел; 2 – паросборник; 3 - паровая магистраль; 4 - паровой стояк; 5 - отопительный прибор; 6 — конденсационная магистраль 7 - конденсатоотводник; 8 - конденсационный бак; 9 - насос; 10 - обратный клапан; 11- воздушная трубка

Системы парового отопления высокого давления применяются только разомкнутые, то есть с конденсатным баком и насосом для перекачки конденсата в котел.

Панельно – лучистое отопление. Принципиальная разница между системами панельно-лучистого отопления и системами водяного и парового отопления, в которых отопительные приборы размещены под окнами или около стен, заключается в том, что помещения обогреваются теплом, которое излучается от нагретых поверхностей ограждающих конструкций или тепловых панелей.

Панельно – лучистое отопление в основном удовлетворяет санитарно-гигиенические требования: создает более равномерную температуру в помещении и оптимальный теплообмен человека с окружающей средой и имеет такие преимущества:

• совмещение обогревательных элементов со строительными конструкциями;

• уменьшение трудовых расходов на монтаж системы отопления;

• улучшение интерьера помещений;

• снижение металлоемкости систем;

• возможность охлаждения помещений в теплый период года;

• возможность применения полимерных материалов для теплопроводов.

Панельно – лучистое отопление имеет и недостатки, например перегревает голову человека если потолок является греющим элементом, имеет большие потери теплоты при устройстве обогревательных элементов в стеновых панелях, лучистый обогрев приводит к рассыханию мебели и древесины пола. Есть трудности в эксплуатации этих систем: срок службы ограждающих конструкций домов больше, чем совмещенных с ними обогревательных элементов, в то время как ремонт последних сложен, а иногда - невозможен.

Теплоносителем для обогревательных элементов систем панельно-лучистого отопление может быть горячая вода, водяной пар, горячий воздух.

К центральным системам панельно-лучистого отопления относят отопительные панели, расположенные в стенах, потолке или полу (рис. 3.10).

Наибольшего распространения в общественном и жилом строительстве получили стеновые совмещенные панели, в которых теплопроводы проложены по однотрубной, двухтрубной или бифилярной схеме присоединения стояков (рис. 3.11) и приставные панели подоконников с односторонней и двусторонней теплоотдачей (рис. 3.12).

Приставные панели плинтусного типа (рис. 3.12, в) применяют в основном для отопления детских заведений.

В системах лучистого отопления очень часто помещения обогреваются за счет теплоотдачи от поверхности потолка. При этом конвективнии тепловой поток значительно уменьшается, а теплообмен излучениям увеличивается и составляет 70...80 % от общей теплоотдачи.

Рис. 3.10. Схемы расположения нагревательных элементов в конструкциях домов

1 - панель подоконника; 2 - панель во внешней стене; 3 - плинтусная панель; 4 - нагревательный элемент в полу; 5 - нагревательный элемент в потолке

Рис. 3.11. Схемы прокладки трубопроводов в бетонных панелях:

а - однотрубная; б - двухтрубная; в - бифилярная

Рис. 3.12. Бетонные приставные панели с односторонней теплоотдачей (а); с двусторонней теплоотдачей (б); плинтусного типа (в)

1 - отопительная панель; 2 - стальные трубы с теплоносителем; 3 - тепловая изоляция; 4 - конвекционный канал

Совмещенная с междуэтажным перекрытием отопительная панель изображена на рис. 3.13. Греющие трубы вмонтированы в бетон несущей части перекрытия.

Рис. 3.13. Принципиальная схема греющей панели

1 - покрытие; 2 - цементная стяжка; 3 - звуковая и тепловая изоляция; 4 - слой бетона; 5 - обогревательные трубы; 6 - арматурная сталь; 7-штукатурка

Системы отопления с теплым полом наиболее целесообразны для помещений большого объема (вокзалы, ангары, павильоны, спортивные залы). При этом помещение может полностью отапливаться полом, но, в большинстве случаев, используются также другие теплоотдающие поверхности (потолок, стены, радиаторы, конвекторы). Такой способ отопления рекомендован и для жилых и общественных домов (детских, лечебных заведений и др.).

ВЕНТИЛЯЦИЯ ЖИЛЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ

Под вентиляцией понимается обеспечение микроклимата и чистоты воздуха, которое отвечает санитарно-гигиеническим и технологическим требованиям, а также создание необходимого воздухообмена. Это внутренняя задача вентиляции.

Внешняя задача вентиляции состоит в решении вопроса защиты воздушного бассейна от загрязнения вредными выбросами с использованием при этом новых эффективных технических средств.

Системы вентиляции классифицируются:

По назначению на:

Приточные системы. Подают чистый, свежий воздух в помещения.

Вытяжные системы. Удаляют загрязнённый, отработанный воздух.

Cовместно устраивают обе системы, т. е. создают приточную и-вытяжную вентиляционную систему.

Общеобменные системы. Вентилируются (проветриваются) все помещения при наличии рассредоточенных источников вредных выделений равномерно по площади помещения.

Местные системы. Удаляется воздух непосредственно от оборудования или подается воздух в какую-либо определенную часть помещения, или на фиксированное рабочее место.

По способу перемещения воздуха вентиляционные системы делятся на:

Гравитационные системы (Естественная вентиляция). Перемещение воздуха в гравитационных системах происходит за счёт разности плотностей наружного и внутреннего воздуха.

Механические системы. Перемещение воздуха в механической системе вентиляции происходит при помощи вентилятора.

Обе разновидности систем вентиляции могут использовать и давление ветра.

С учетом конструктивного выполнения: канальная вентиляция (рис. 4.1, 4.2) и бесканальная вентиляция, которая не имеет каналов или воздуховодов (например, аэрация промышленных зданий).

Основные принципы организации систем вентиляции воздуха:

Приточная система должна в достаточном количестве подавать в обслуживаемую рабочую зону чистый воздух. Температура и скорость поступающего воздуха должна соответствовать нормативным документам.

Общая вентиляция должна обеспечивать поддержание в обслуживаемой зоне нормируемые значения температуры, влажности, скорости движения воздуха и концентрации вредных веществ.

Схемы организации приточно-вытяжной вентиляции воздуха должны исключать поступление грязного воздуха из помещений с выделением вредных веществ в другие помещения.

Местная вытяжная вентиляция должна удалять вредные выделения непосредственно в местах их образования, препятствовать их попаданию в обслуживаемое помещение.

Организация систем подачи и удаления воздуха зависит от конкретных условий. Схемы вентиляции необходимо выбирать в соответствии с требованиями действующих норм и рекомендаций по проектированию конкретных видов зданий и производств.

Конструктивные элементы систем вентиляции можно разделить на следующие группы:

Устройства для подачи и удаления воздуха (решётки, диффузоры и т. п.).

Вентиляторы, приточные и вытяжные камеры, агрегаты, установки.

Воздуховоды и воздухораспределительные системы.

Запорные и регулирующие устройства (клапаны, шиберы, заслонки).

Рис. 4.1. Круглый канал

Рис. 4.2. Прямоугольный канал

Естественная вентиляция воздуха.Системы естественной вентиляции характеризуются малым значением скорости и располагаемым давлением воздуха. Основное отличие от механической системы вентиляции состоит в том, что естественная система не содержит какого либо электрического оборудования (вентиляторов, двигателей, приводов и т. п.). Воздух по каналам перемещается за счёт разности плотностей внутреннего (тёплого) и наружного (холодного) воздуха, а также за счёт ветрового давления. Такие системы обычно применяются в жилых и общественных зданиях.

Естественная вентиляция применяется достаточно широко. Во многих высотных домах имеется система вертикальных воздушных каналов с выходами на кухнях и в санитарных узлах. Каналы выходят на кровлю, там на них могут дополнительно устанавливаться специальные насадки — дефлекторы, которые усиливают тягу за счёт использования силы ветра.

Рис. 4.3. Схема механической приточно-вытяжной вентиляции

Рис. 4.4. Схема естественной вентиляции

Приток свежего воздуха осуществляется через не плотности в дверях и оконных проёмах, через открытые форточки. Эффективность работы естественной вентиляции не большая, она сильно зависит от случайных факторов — направления и силы ветра, температуры воздуха. Кроме того, вытяжные вентиляционные каналы со временем загрязняются. Приток свежего воздуха значительно уменьшается после установки в квартирах герметичных пластиковых окон.

На сегодняшний день системы естественной вентиляции применяются в качестве бюджетного варианта. Они не достигают того уровня комфорта, который предоставляет пользователю механическая вентиляционная система.

Построение системы вентиляции на основе естественной схемы предполагает, что циркуляция воздуха происходит без каких-либо дополнительных систем (активных систем). Например, на основе разности температур воздуха или ветрового давления. К достоинствам данного вида систем следует отнести низкую стоимость, простоту установки и надежность такой схемы систем вентиляции. Именно по этим причинам данный вид систем получил широкое распространение при строительстве типового жилья. Чаще всего такие системы проектируются на основе вентиляционных коробов, располагающихся на территории кухни и сантехнического узла.

Однако кроме очевидных преимуществ у данного типа систем существуют также и недостатки: зависимость от факторов внешней среды, ветровых параметров и так далее. Также имеется и тот недостаток, что подобные системы практически нерегулируемы, что сужает круг решаемых ими задач.

Механические системы вентиляции.Механическая вентиляция применяется, когда внедрение систем на основе естественной циркуляции не представляется возможным. Механические системы проектируются с применение активного оборудования, такого как вентиляторы, фильтры или воздухонагнетатели. Активное оборудование позволяет выполнять принудительную циркуляцию воздушного потока внутри системы. Преимуществом данных систем является их независимость от внешних факторов окружающей среды, значительно расширяя сферу применения таких систем по сравнению с системами на основе естественной циркуляции.

Вытяжные и приточные вентиляционные системы.Назначение приточной системы является нагнетание воздуха в помещение. Также возможна дополнительная обработка подаваемого воздуха, например, его нагрев или очистка от примесей. Наоборот работает вытяжная система – она служит для удаления воздушных масс. Чаще всего в помещениях устанавливаются обе эти системы вентиляции, которые взаимно дополняют друг друга. Также следует при проектировании систем вентиляции учитывать тот факт, что установка и подборка мощностей обеих систем должна быть сбалансированной, иначе возможны дополнительные эффекты, которые приведут к снижению комфорта находящихся в помещении людей.

Местные и общеобменные вентиляционные системы.Назначением местной вентиляционной системы является подача или отбор воздуха строго в определенные места, так называемая локальная подача. Местные системы вентиляции находят применение, когда объект нагнетания-отбора расположен в определенном месте, и необходимо предупредить его распространение по другим зонам помещения. Чаще всего объектами применения местной вентиляции являются производственные помещения. На бытовом уровне чаще применяются общеобменные системы. Как и у всех правил, здесь существуют исключения – это вытяжка на кухне, которая представляет собой типичную местную вентиляционную систему.

Общеобменную систему приточного типа обычно выполняют с нагревом и фильтрацией поступающего в нее воздуха, поэтому данный подвид систем вентиляции обычно компонуют активным оборудованием (фильтром и нагревателем). Систему же вытяжного типа обычно реализуют с помощью простого вентилятора, вмонтированного в оконную раму или в стену, так как отбираемый им воздух не требует дополнительной обработки. В том случае, если размеры помещения не большие – рациональней использовать естественную вытяжную вентиляцию, которая практически не требует никаких затрат, и не использует никакого дополнительного оборудования.

Наборная и моноблочная система вентиляции.Наборная система получила свое название из-за технологических особенностей компоновки. Эта система собирается из отдельных блоков: вентилятора, фильтров и так далее. Такие наборные системы чаще всего размещают в отдельных помещениях. Это помещение принято называть вентиляционной камерой. Также существует вариант размещения системы за подвесным потолком, однако такое расположение возможно лишь при незначительной мощности самой системы. Из достоинств наборных систем следует отметить возможность обслуживания помещений любых площадей, от маленькой квартиры до огромных производственных помещений. К недостаткам наборных систем следует отнести необходимость наличия квалифицированного персонала для расчетов и проектирования компонентов системы, а также значительные размеры системы данного типа, по сравнению с другими разновидностями вентиляционных систем.

Рис. 4.5. Моноблочная система вентиляции

Системы вентиляции, основанные на моноблочном принципе, характеризуются размещением всех компонентов в одном корпусе. Этот вид систем также может быть приточным или вытяжным. Иногда моноблочные установки дополнительно снабжаются рекуператором, что позволяет экономить электроэнергию при эксплуатации таких систем. Еще одним преимуществом моноблочных систем является низкий уровень шума при работе системы, так как чаще всего при изготовлении таких систем используют шумоизолирующие материалы корпуса. Эта особенность моноблоков позволяет монтировать их непосредственно в жилых помещениях, в то время как наборные системы требуют себе отдельного помещения из-за производимого ими шума.

Функциональная законченность и сбалансированность моноблочных систем. На этапе производства нагнетательной вентиляционной установки моноблочного типа все ее элементы подбираются и тестируются на совместимость, поэтому моноблочный вариант вентиляционных систем обладает наибольшей эффективностью, по сравнению с другими типами вентиляций. Небольшие габариты. Монтаж системы прост и дешев. Установка системы занимает всего несколько часов и производится с применением минимального количества расходных материалов.