Системы пароводяного отопления

 

Системы пароводяного отопления выполняют по любой схеме водяного отопления, но нагрев циркулирующей в них воды осуществляется паром в теплообменных аппаратах. Такие системы целесообразно применять, когда система централизованного теплоснабжения паровая. Чаще всего применение пароводяных систем характерно для промышленных предприятий. Для жилых зданий пароводяные системы отопления применяются в верхней части высотных зданий.

Многоэтажные здания для уменьшения гидростатического давления на приборы нижних этажей здание разделяют по высоте на несколько зон и в каждой зоне устраивают отдельную систему отопления (рис. 11). Число зон по высоте здания и высота каждой зоны определяются допустимым гидростатическим давлением отопительных приборов и оборудования теплового пункта. Система каждой зоны гидравлически независима от других зон, а также от давления наружных тепловых сетей. При теплоснабжении от ТЭЦ зональные системы отопления присоединяют по независимой схеме к водоводяным теплообменникам, размещаемым в подвале здания.

В зданиях высотой более 160 м в верхней зоне устраивают пароводяное отопление. Теплоноситель пар, отличающийся незначительным гидростатическим давлением, подаётся на технический этаж верхней зоны в тепловой пункт с пароводяным подогревателем. В нижней зоне таких зданий устраиваются водо-водяные системы отопления.

Рис. 11 – Принципиальная схема комбинированного отопления многоэтажного здания:

1 – водо-водяной теплообменный аппарат; 2 – циркуляционный насос;

3 – пароводяной теплообменный аппарат; 4 – расширительный бак;

Т1, Т2 – подающая и обратная магистрали водяной системы теплоснабжения;

Т7, Т8 –подающая и обратная магистрали паровой системы теплоснабжения;

Т11, Т12 – подающая и обратная магистрали системы отопления зоны А;

Т21, Т22 – подающая и обратная магистрали системы отопления зоны Б;

Т31, Т32 – подающая и обратная магистрали системы отопления зоны В.

 

В зданиях высотой более 250 м пароводяные системы могут быть в двух верхних зонах и более.

 

 

Системы парового отопления

 

В системах парового отопления используется свойство пара при конденсации выделять скрытую теплоту фазового превращения. При конденсации в нагревательном приборе 1 кг пара помещение получает около 2260 кДж теплоты.

По сравнению с системами водяного отопления системы парового отопления имеют следующие преимущества:

1. благодаря малой плотности пара он перемещается с большими скоростями, вследствие чего требуются меньшие диаметры теплопроводов, чем при водяном отоплении, поэтому стоимость теплопроводов в системах парового отопления ниже, чем в системах водяного отопления;

2. больший коэффициент теплоотдачи от пара к стенкам отопительного прибора (за счёт высокой величины скрытой теплоты фазового превращения), благодаря этому и высокой температуре пара площадь поверхности отопительных приборов в системах парового отопления приблизительно на 25-30 % меньше, чем и системах водяного отопления;

3. быстрый прогрев помещений и выключение системы из работы;

4. возможность использования систем отопления в зданиях повышенной этажности вследствие малой плотности пара.

Недостатки парового отопления:

1. невозможность регулирования теплоотдачи отопительных приборов путём изменения температуры теплоносителя, то есть невозможность качественного регулирования;

2. постоянно высокая температура (100  и более) поверхности теплопроводов и отопительных приборов, что вызывает разложение оседающей органической пыли, а также вынуждает устраивать перерывы в подаче пара; перерывы в подаче пара приводят к колебанию температуры воздуха в помещениях, то есть к понижению уровня теплового комфорта;

3. увеличение бесполезных теплопотерь паропроводами, когда они проложены в необогреваемых помещениях;

4. шум при действии систем, особенно при возобновлении работы после перерыва;

5. сокращение срока службы теплопроводов; при перерывах в подаче пара теплопроводы заполняются воздухом, что усиливает коррозию их внутренней поверхности.

Вследствие этих недостатков система парового отопления не допускается к применению в жилых, общественных и административнобытовых зданиях, а также в производственных помещениях с повышенными требованиями к чистоте воздуха.

Паровое отопление может устраиваться в производственных помещениях без выделения пыли и аэрозолей или о выделением негорючей и неядовитой пыли, негорючих и не поддерживающих горение газов и паров, со значительными влаговыделениями, а также для обогрева лестничных клеток, пешеходных переходов, вестибюлей зданий.

Классификация систем парового отопления выполняется по нескольким признакам.

По величине начального давления пара, подаваемого в систему отопления, различают системы отопления высокого (р_изб > 0,07 МПа), низкого (р_изб < 0,07 МПа) давления и вакуум-паровые (р_абс< 0,1 МПа).

По способу возврата конденсата системы парового отопления подразделяют на замкнутые (конденсат благодаря наклону трубопроводов самотёком возвращается из отопительных приборов в котёл или в тепловую сеть) и разомкнутые (конденсат поступает сначала в конденсаторный бак, а затем перекачивается насосом в котёл или в тепловую сеть).

По месту расположения паропроводов и схеме стояков системы парового отопления могут выполняться с верхним, нижним и промежуточным распределением пара при однотрубной и двухтрубной схемах обслуживания отопительных приборов.

На рис. 12 показана схема замкнутой системы парового отопления низкого давления с промежуточным распределением пара. Пар из котла по главному стояку 1, вследствие разностей давлений в котле и отопительных приборах, поднимается в магистральный паропровод 2 и далее по паровым стоякам 5 подаётся в отопительный прибор. Здесь пар конденсируется, отдавая в отапливаемое помещение скрытую теплоту парообразования. Образующийся при этом конденсат по конденсатным стоякам 3 и сборному конденсатопроводу 6, прокладываемому с уклоном не менее 0,005 в направлении его движения, самотёком возвращается в котёл. Для нормального удаления воздуха из системы диаметр конденсатопровода в рассматриваемой схеме должен быть таким, чтобы стекающий конденсат заполнял не больше половины диаметра трубы. Соблюдение этого условия позволяет воздушному пространству конденсатопровода сообщаться с атмосферой с помощью воздушной трубки 8. Место присоединения воздушной трубки к конденсатопроводу должно быть выше уровня воды в трубе 7, питающей котёл конденсатом. При этом условии магистральный конденсатопровод никогда не будет заполняться полностью водой, то есть будет так называемым «сухим» конденсатопроводом. Такой конденсатопровод прокладывают либо под потолком подвала, либо под полом первого этажа. При большой протяжённости паропровода в замкнутых системах для уменьшения заглубления котельных конденсатопровод прокладывается ниже уровня воды в котле. Такой конденсатопровод называется «мокрым», он полностью заполняется конденсатом.

На подводках к отопительному прибору устанавливается тройник с пробкой 4 для проверки наличия пара в конденсационной подводке, пара в нём быть не должно.

Рис. 12 – Система парового отопления низкого давления

с промежуточным распределением пара

 

Система парового отопления низкого давления с нижним распределением пара отличается от других систем с распределением расположением магистрального паропровода, при котором устраивают специальный гидравлический затвор или устанавливают водоотводчик у дальнего стояка для отвода конденсата из стояков и магистрального паропровода (рис. 13)

Рис. 13 – Схема системы осушки пара при нижней разводке паропроводов

1 – паропровод; 2 – гидравлический затвор; 3 – конденсатопровод

 

Узел управления и схему парового отопления высокого давления с верхним распределением пара приведён на рис. 14. Пар из котельной по паропроводу 1 поступает в узел управления с давлением р_изб = 0,6 МПа. Для системы отопления здания пар может быть использован с давлением не выше 0,3 МПа, поэтому для понижения давления устанавливается редукционный клапан 2 с обводной линией 3. После этого устанавливают предохранительный клапан 4, отрегулированный на давление р_изб = 0,3 МПа. Затем пар поступает по паропроводу 5 и отопительным стоякам 6 в нагревательные приборы, после которых по конденсационным стоякам 7 и конденсатопроводу 8 конденсат поступает обратно в котельную. Для предотвращения прорыва пара в конденсатопровод и отвода попутного конденсата устанавливаются конденсатоотводчики 9.

Рис. 14 – Система парового отопления высокого давления с верхним распределением пара

 

В отличие от систем водяного отопления гидравлический расчёт систем парового отопления предусматривает отдельные расчёты паропроводов и конденсатопроводов, а не расчёт общего кольца, как в системах водяного отопления. Однако методы расчёта обеих систем аналогичны.

Располагаемым давлением на преодоление сопротивлений трения и местных сопротивлений в паропроводе системы отопления является разность давлений пара в котле (или в тепловом пункте после редуктора) и перед вентилем наиболее удалённого от котла (от теплового пункта) прибора. Давление пара в котле р изб для систем парового отопления низкого давления принимают в зависимости от протяжённости паропровода, соединяющего котёл с наиболее удалённым отопительным прибором