Схема однотрубная система отопления многоэтажного дома: Однотрубная система отопления многоэтажного дома

Дом

Содержание

Однотрубная система отопления многоэтажного дома

Невозможно помыслить быт человека в РФ без отопительного комплекса дома. Каждый россиянин знает, что источники тепла перманентно дорожают. Абсолютно в любом месте РФ необходимо зимой, иногда осенью и весной обогревать коттедж. Любой нормальный человек хочет получить информацию: как усовершенствовать систему дома. На интернет портале представлено много разных обогревательных систем квартиры, которые используют абсолютно уникальные приемы производства обогрева. Перечисленные комплексы обогрева рекомендуется использовать гибридно или самостоятельно.

Однотрубная система отопления — это одна из классических и самых популярных систем, применяемых при выполнении монтажа с незапамятных времен.

Если говорить о том, какие системы отопления бывают, то существует несколько классических вариантов, разработанных уже многие десятки и даже сотни лет назад, зарекомендовавших себя как лидеров — это однотрубные, двухтрубные, горизонтальные, вертикальные и системы с попутным движением воды.

Одним из лидеров, применяемых еще с прошлого столетия, стали однотрубные системы отопления. Лидерами они стали из-за простоты и удобства монтажа, минимальных затрат на используемые материалы и за простоту в дальнейшей эксплуатации.

Применяют монтаж однотрубной системы отопления в зданиях различного назначения, таких как многоэтажные жилые дома, административные здания, здания общественного питания, кафе и рестораны, гостиницы и загородные дома. Для того чтобы система работала и не огорчала Вас постоянными поломками и неисправностями необходим грамотный, комплексный подход в решении задачи в целом, а без проекта отопления здесь не обойтись.

В многоэтажных зданиях монтажные работы проводятся, как правило, из стального трубопровода, в загородных домах в зависимости от источника тепла возможно применение полимерных труб, таких как полипропилен, метало-пластик. Такие системы выглядят более эстетично, красиво и аккуратно в отличии от стального трубопровода.

В любых системах, в том числе и однотрубных системах отопления необходимо применять жесткие требования СНиП по прокладке трубопроводов, соблюдению уклонов. Правильная установка воздушных отводчиков или сборников воздуха, гарантированно спасет систему от скопления воздуха и образованию воздушных пробок. Скопившийся воздух в трубах и радиаторах образует воздушные пробки, которые закупоривают проход к отопительным приборам и снижает теплоотдачу отопительных приборов на 50-70%. а кроме этого приводит к шуму в трубах при движении теплоносителя.

Открытые участки трубопровода или участки труб, проложенные в подпольном пространстве, необходимо обязательно изолировать, во избежание замерзания и большой отдачи тепла в подпольное пространство. В случае невыполнения условий по изоляции трубопроводов теплоноситель, движущийся по трубам, значительное количество тепла будет отдавать в некуда. Значит, к радиаторам придет очень остывший теплоноситель, что снизит запланированную отдачу от радиатора.

Как видите, существует ряд необходимых требований СНиП, выполнение которых, при монтаже отопления и теплого водяного пола приведет к правильной сборке отопления, которое прослужит Вам долго верой и правдой.

Когда при обсуждении с заказчиком мы видим, что технические условия здания позволяют выполнить монтаж однотрубной системы отопления. то мы всегда советуем и рекомендуем ее заказчику. Это надежная система, проверенная в эксплуатации много лет.

Звоните, всегда готовы обсудить с заказчиком все вопросы и помочь в выборе и принятии правильного решения 8(495)787-17-43.

Дополнительно читать статьи :

Источник: http://rssrv.ru/odnotrubnaya-sistema-otopleniya—r

ГК «СВЭМ» внедряет систему отопления многоэтажного дома различного уровня сложности. По телефону +7 (495) 766-16-09 Вы можете задать вопросы, и договорится о встрече в нашем офисе со специалистом, который даст подробную консультацию, подготовит необходимые документы для заключения договора, а также сам договор.

Система отопления многоэтажного дома

Система отопления многоэтажного дома довольно сложна и её внедрение очень ответственное мероприятие, результат которого будет влиять на всех находящихся в здании людей.

Существует несколько схем отопления многоэтажных домов, каждая из которых имеет как свои плюсы, так и свои минусы:

  • Однотрубная система отопления многоэтажного дома вертикальная – надёжная система, благодаря чему пользуется популярностью. Помимо этого, на её реализацию требуется меньше материальных затрат, простота монтажа, детали могут быть унифицированы. Из недостатков можно отметить один, в отопительном сезоне бывают периоды, когда температура воздуха на улице повышается, а это значит, что в радиаторы (из-за перекрытия их), попадает меньше теплоносителя и он выходит из системы неостывшим.
  • Двухтрубная система отопления многоэтажного дома вертикальная – эта система позволяет напрямую экономить тепло. При необходимости закрывается термостат, и теплоноситель будет продолжать поступать в нерегулируемые стояки, которые располагаются на лестничных клетках здания. Из-за того, что при такой схеме в стояке возникает гравитационное давление, часто отопление организуют, применяя нижнюю прокладку разводящей магистрали.
  • Двухтрубная горизонтальная система – наиболее оптимальна как по гидродинамическим, так и по теплотехническим показателям. Эта система может применяться в домах самой разной этажности. Такая система позволяет эффективно экономить тепло, а также малоуязвима даже в тех случаях, которые не были учтены проектом. Единственный недостаток это высокая стоимость.

Прежде чем приступать к монтажным работам, необходимо спроектировать отопление. Как правило, проектирование отопительной системы многоэтажного дома выполняется на этапе проектирования самого дома. В процессе проектирования отопительной системы производятся расчеты, и разрабатывается схема отопления многоэтажного до расположения труб и отопительных приборов. В заключение работы над проектом, он проходит стадию согласования и утверждения в государственных инстанциях.

Как только проект согласован и получены все необходимые решения, начинается этап подбора оборудования и материалов, их закупки, а также осуществляется их доставка на объект. На объекте уже бригада монтажников приступает к монтажным работам.

Наши монтажники выполняют все работы с соблюдением всех нормативов, а также в чётком соответствии с проектной документацией. На заключительном этапе система отопления многоэтажного дома опрессовывается и производятся пусконаладочные работы.

Для получения коммерческого предложения, а также по вопросам заключения договора на комплекс работ связывайтесь с нашими специалистами по телефону +7 (495) 766-16-09 или присылайте запрос нам через форму обратной связи или на e-mail: [email protected] .

Источник: http://www.swem-company.ru/statyi/sistema-otopleniya-mnogoetazhnogo-doma/

Система отопления многоэтажного дома представляет особый интерес, ее можно рассмотреть на примере стандартного пятиэтажного дома. Необходимо выяснить, как в таком доме функционирует отопление и горячее водоснабжение.

Схема отопления двухэтажного дома.

В пятиэтажном доме подразумевается центральное отопление. в доме имеется ввод теплотрассы, есть водные задвижки, тепловых узлов может быть несколько.

В большинстве домов тепловой узел заперт, что делается для достижения безопасности. Несмотря на то что все это может показаться очень сложным, систему функционирования отопления можно описать доступными словами. Проще всего взять для примера пятиэтажный дом.

Схема отопления дома следующая. После водных задвижек располагаются грязевики (грязевик может быть один). Если система отопления открытая, то после грязевиков через врезки располагаются задвижки, которые стоят с обработки и подачи. Система отопления сделана таким образом, чтобы вода, в зависимости от обстоятельств, не могла браться с обратной стороны дома или с подачи. Все дело в том, что центральная система отопления многоквартирного дома функционирует на воде, которая перегрета, поступление воды осуществляется с котельной или с ТЭЦ, ее давление при этом составляет от 6 до 10 Кгс, а температура воды достигает 1500°С. Вода находится в жидком состоянии даже в очень холодную погоду благодаря повышенному давлению, поэтому она в трубопроводе не вскипает с образованием пара.

Когда такая высокая температура, то ГВС включается с обратной стороны здания, там температура воды не превышает 700°С. Если температура теплоносителя низкая (это происходит весной и осенью), то для нормального функционирования ГВС такая температура не может быть достаточной, тогда вода на ГВС идет с подачи в здание.

Теперь можно разобрать открытую систему отопления такого дома (это называется открытый водозабор), такая схема является одной из самых распространенных.

Принцип работы элеваторного узла

Схема подключения котла отопления.

Вода, которая приходит и обладает высокими температурами, поступает в элеваторный узел. Он функционирует по принципу инжектора, только вместо воздуха в нем используется вода. Через сопло элеватора проходит теплоноситель с высоким давлением и температурой, потом вода из обратки поступает на рециркуляцию в отопительной системе. Таким образом, температура смешанного потока воды получается такой, какая имеется в батареях, а что касается избытков воды, которая поступила, но уже остыла, то они уходят в обратную магистраль. По мнению специалистов, именно такая система отопления является наиболее эффективной.

В тепловом узле есть задвижки на отопление многоквартирного дома (схема бывает разной, может быть задействован только подъезд). Возможна такая система, когда установлен коллектор, на нем имеется несколько задвижек. А еще на вводе в дом возможно расположение теплосчетчика, он может быть на дом или на отдельный подъезд.

О системе отопления многоэтажного дома

Система отопления дома. как правило, является однотрубной; разлив или верхний, или нижний. Что касается обратки и подачи, то они могут быть размещены в подвале, но возможно, что обратка находится в подвале, а подача расположена на чердаке. Движение воды в стояках может быть попутным и идти сверху вниз или же встречным и идти снизу вверх (в этом плане имеет значение то, какая была использована схема отопления дома ).

Система отопления.

Есть такие стояки, которые используются со встречным теплоносителем, могут они быть и попутным. Если схема отопления дома именно такая, то в любой системе функционирует стояк полотенцесушителя (при этом система может быть как с открытым водозабором, так и с закрытым).

Очень важное значение имеет количество секций и размер радиаторов отопления. Такие параметры необходимо определить посредством расчетов, по мере того как остывает вода в теплоносителе. В связи с этим есть один хороший совет: если появится желание заменить радиаторы на более новые и современные, то пользоваться услугами знакомых не стоит, так как нужно принимать во внимание продвижение и остывание теплоносителя. В этом случае рекомендуется воспользоваться услугами компании, обслуживающей дом, и не стоит выкидывать перемычки, так как компания заинтересована в их восстановлении.

Таким образом, становится понятно, что многоэтажный дом отапливается по довольно простой, но очень эффективной системе. Тем не менее если произошли какие-то сбои, то не стоит заниматься ремонтом самостоятельно (особенно если нет соответствующей подготовки). В любом случае нужно обязательно вызвать мастеров из обслуживающей компании, которые, как правило, в самые короткие сроки устраняют все неполадки. Мастера применяют следующие инструменты:

  • трубный (газовый) ключ;
  • разводной ключ;
  • трубогиб;
  • обжимные клещи.

Источник: http://1poteply.ru/otoplenie/sxema-otopleniya-mnogoetazhnogo-doma.html

От правильного планирования и выбора системы отопления зависит комфорт жильцов в многоквартирном доме. Сложность отопления в многоэтажном доме заключается в том, чтобы прогреть каждую квартиру в доме практически одинаково с минимальной разницей в температуре. Чтобы понять каким образом работают системы отопления многоэтажных домов, давайте рассмотрим это на примере стандартного девятиэтажного дома, с центральной системой отопления.

При помощи задвижек такой дом подключен к центральной системе теплоснабжения.

Сразу же за задвижками установлены фильтры грубой очистки, так называемые грязевики. Они улавливают крупные и средние фракции грязи из подаваемой горячей воды для отопления дома. После грязевиков устанавливаются еще одни задвижки, через которые подается горячая вода для нужд жильцов дома. Получается, что в открытой системе отопления вода нагревается сразу для двух целей для отопления и подачи горячей воды (системы горячего водоснабжения ГВС). Однако для того чтобы жилец дома мог спокойно пользоваться горячей водой задвижки устанавливают с подачи и обратки системы отопления многоэтажного дома.

При нормальных условиях температура подачи горячей воды в систему отопления достигает 150 градусов. Чтобы появилась возможность использовать горячую воду ее подают жильцам после того как она прошла сквозь  отопительные приборы всех  квартир и отдала тепло .  Горячая вода вернувшаяся через обратку отопления будет не больше 60-70 градусов. Если температура горячей воды подающейся в системы отопления низкая (так бывает в начале отопительного сезона и при небольших заморозках) вода берется с подачи.

После ГВС устанавливаются еще одни задвижки при помощи, которых возможно перекрыть отопление дома, а в некоторых случаях устанавливается коллектор.

В домах больше пяти этажей  устанавливается однотрубная система отопления многоэтажного дома.

Отличаться может только подача горячей воды в систему отопления. Подача может быть с верхним (подается с чердака) либо нижним разливом (подается с подвала).

Так как давление горячей воды в системах отопления довольно высокое возможно достичь практически одного уровня прогрева  каждой квартиры в доме. Недостатком такой системы отопления является то,что при необходимости слить и заполнить воду в системе, в отопительной системе может оставаться воздух. Кран Маевского на радиаторах может помочь решить данную проблему. Альтернативным вариантом центрального может быть индивидуальное отопление квартиры.

Источник: http://stroi-x.com/santexnika/otoplenie/208-sistemy-otopleniya-mnogojetazhnyx-domov.html

Смотрите также:

08 октября 2020 года

Схемы однотрубной системы отопления | ГрейПей

Однотрубная система водяного отопления – одна из 3 главных схем построения комплекса обогрева помещений на базе жидкого теплоносителя – воды или антифриза. В советское время схема этого вида была основной конфигурацией системы централизованного и автономного отопления, популярной она остается и сейчас. Материал статьи дает обзор устройства, принципа функционирования, достоинств и недостатков однотрубной системы отопления.

Устройство и принцип работы однотрубной системы 

Главный принцип устройства схемы состоит в последовательном подключении отопительных приборов к одному трубопроводу, идущему от источника теплоты. Теплоноситель проходит через отопительный прибор, отдавая часть тепла, поступает в следующий по порядку радиатор.

Таким образом, температура теплоносителя в каждом последующем приборе отопления несколько ниже, чем в предыдущем. При различных условиях, большой протяженности ветви отопления и значительном количестве радиаторов, температура на последних приборах может иметь значение, недостаточное для обеспечения необходимой температуры в помещении.

Подобное построение пользовалось популярностью в СССР в связи с тем, что стоимость энергоресурсов была очень низкой. В централизованных системах отопления поддерживался большой массовый расход теплоносителя с высокой температурой. Кроме того, основная конфигурация однотрубной схемы требует минимального количества материалов.

Однотрубная система является основной схемой устройства отопления с естественной (гравитационной) циркуляцией. При этом комплекс отопления сооружается из труб диаметром от 32 до 50 мм, требуется соблюдение нормативного уклона.

В свое время однотрубная система (также известная как «ленинградка») была усовершенствована. Усовершенствование было направлено на снижение разницы температуры между отопительными приборами и выражалось в сооружении байпаса.

Байпас предназначался для разделения потока прямого теплоносителя – одна часть поступала в прибор обогрева, вторая по байпасу миновала его и смешивалась с остывшим теплоносителем на выходе из радиатора. Это техническое решение позволило снизить разницу температуры между отдельными соседними в ряду приборами отопления. Подобная конфигурация отопления обычно применяется в системах закрытого типа с принудительной циркуляцией.

Схемы обвязки радиатора с байпасом

Современные отопительные системы в подавляющем большинстве оборудуются по закрытому типу, с принудительной циркуляцией. В случае использования однотрубной схемы в качестве основной рабочей обвязка приборов отопления обычно производится с сооружением байпаса.

Основные способы обвязки отопительного прибора в однотрубной схеме отопления

Существует 4 типа обвязки радиаторов с байпасом. Они не зависят от пространственного расположения (вертикального или горизонтального) стояков или лежаков системы. Реализуются они посредством изменения диаметра байпаса или установкой регулирующей арматуры.

 Вариант 1.  В этом варианте обвязки диаметры подводок радиатора и трубопровода байпаса одинаковы.

Диаметр подводок и байпаса радиатора одинаковы

Регулировка температуры прибора производится регулирующим вентилем на подающем или обратном трубопроводе радиатора.

 Вариант 2.  Этот способ обвязки отличается от предыдущего тем, что на линии байпаса устанавливается регулирующий вентиль. Он позволяет осуществлять дополнительную регулировку величины расхода через байпас, направлять большее количество горячей воды через радиатор.

 Стоит отметить, что управляющие компании в централизованных системах отопления запрещают устанавливать запорно-регулирующую арматуру на перемычках, так как она ограничивает подачу теплоносителя в радиаторы, расположенные далее по ряду в помещениях других собственников.

 Вариант 3.  Эта конфигурация подключения радиаторов выполняется обычно в кольцевых системах. Основной трубопровод здесь имеет большое сечение, массовый расход теплоносителя увеличен. Разница температур между радиаторами минимальна за счет большого расхода теплоносителя в единицу времени.

Подключение радиатора к однотрубной кольцевой схеме

Работа такой системы требует установки циркуляционного насоса повышенной мощности. Кроме того, увеличивается итоговая стоимость материалов и работ за счет увеличения диаметра основного трубопровода.

 Вариант 4.  Этот тип обвязки пользуется наибольшей популярностью при строительстве однотрубных систем водяного отопления.

Диаметр перемычки (байпаса) уменьшен относительно диаметра подводок радиатора

Диаметр байпаса здесь уменьшен на 1 типоразмер по отношению к трубопроводам подключения отопительных приборов. Это решение позволяет не устанавливать на байпас (перемычку) регулирующую арматуру, расход теплоносителя снижается искусственно, за счет снижения проходного сечения трубопровода.

Отсутствие арматуры на байпасах позволяет сэкономить некоторые средства, так как стоимость сооружения байпаса сниженного диаметра ниже цены на регулирующие вентили и сопутствующие комплектующие фитинги.

Достоинства и недостатки однотрубной системы отопления

Трудно сказать, какими весомыми достоинствами обладает однотрубная схема водяного отопления. Часто заявляется об уменьшенном количестве материалов, требуемых для монтажа. Это утверждение справедливо не во всех случаях.

Экономия материалов достигается при кольцевом виде однотрубной системы отопления.

В этой схеме радиаторы располагаются по периметру помещения, подключены все к одному трубопроводу. Выход воды с последнего радиатора подключается непосредственно к котлу. В этом случае отсутствует обратный трубопровод, характерный для двухтрубной и коллекторной схем. Соответственно с количеством материала снижается объем монтажных работ.

Но кольцевая схема актуальна для отопления помещений площадью не более 100 м2, в другом случае температура последних радиаторов будет иметь слишком низкое значение. При обогреве помещений площадью более 100 м2 однотрубная система чаще всего сооружается в несколько веток, подключаемых к коллекторам.  В таком случае об экономии материала говорить не приходится, так как обратный трубопровод прокладывается обычно вдоль подающей трубы и имеет такую же длину.

Кроме возможной экономии материала часто говорится о простоте сооружения и проведения монтажных работ. Следует понимать, что монтажные работы по сборке однотрубной, двухтрубной, коллекторно-лучевой схем отопления зависят в основном от типа применяемого материала и не отличаются по содержанию.

Однотрубная система имеет следующие недостатки:

  1. Разница температуры между отдельными радиаторами;
  2. Трудность балансировки и регулирования, низкая маневренность;
  3. Остановка системы при установке радиаторов без байпаса.

Главный недостаток системы вытекает из ее принципиального устройства – температура каждого последующего радиатора будет снижаться по отношению к предыдущему. Это накладывает ограничения на количество устанавливаемых приборов – при большом их количестве температура последних может быть слишком низкой.

Разница температур частично нивелируется установкой байпаса или увеличением площади теплоотдачи последних в ряду приборов. Эти меры позволяют частично устранить дисбаланс. Но стоит отметить, что увеличение числа секций повышает величину гидравлического сопротивления и может потребоваться более мощный насос.

Трудности регулировки обусловлены, прежде всего, взаимной зависимостью приборов. При изменении расхода теплоносителя через один радиатор или конвектор изменяются расходы всех других приборов. Сбалансировать расходы, настроить необходимую температуру для конкретного помещения порой довольно сложно.

Остановка системы возможна в одном случае – при отсутствии байпаса и отключающей запорной арматуры на радиаторе. При выходе из строя прибора отопления цепь прерывается, отопление придется отключить до устранения неполадки. Наличие байпаса и кранов позволяет снять радиатор, подача теплоносителя при этом будет производиться через перемычку (байпас).

Однотрубная система водяного отопления уступает по качеству и функциональности двум другим схемам – двухтрубной и коллекторной. Тем не менее, благодаря возможной экономии материала, она по-прежнему пользуется популярностью. Кроме того, централизованные системы отопления многоэтажных жилых домов старого фонда сооружены по однотрубного принципу и их переоборудование не планируется.

(Просмотров 3 205 , 5 сегодня)

Рекомендуем прочитать:

видео-инструкция по монтажу своими руками, особенности схем с естественной циркуляцией, с верхней разводкой, гидравлический расчет, цена, фото





Выбор системы обогрева собственного коттеджа является одним из наиболее важных этапов проектирования и строительства жилища. От нее зависит не только комфорт и уют в доме, но то, какое количество денежных средств будет затрачено на оплату коммунальных услуг. Оптимальным выбором для строений небольшой площади является однотрубная система отопления с естественной циркуляцией, о правилах монтажа которой своими руками и пойдет речь ниже.

Тепло в доме напрямую зависит от выбранной системы отопления

Тепло в доме напрямую зависит от выбранной системы отопления

Разновидности

Однотрубное отопление может конструироваться по нескольким различным схемам. Выбор конкретной зависит от ваших личных предпочтений, а также особенностей возводимого объекта.

Тем не менее, любая схема однотрубной системы отопления имеет такие особенности:

  • в этой инженерной сети отсутствует разделение на подающие теплоноситель трубопроводы и отводящие остывшую воду от радиаторов ;
  • все приборы соединены в общую систему последовательно, а теплоноситель, проходя по системе, описывает кольцо;
  • закрытая однотрубная система отопления (с замкнутым кругом циркуляции горячей воды) может комбинироваться с двухтрубной — в этом случае подача воды на этажи и ее удаление происходит по двум каналам, а разводка – по одному.

Инженерами-строителями выделяются четыре разновидности однотрубных схем, которые отличаются между собой способом монтажа трубопровода, соединяющего котел с радиаторами.

  1. Однотрубная схема отопления с нижним расположением труб. В этом случае теплоноситель протекает по трубам, расположенным горизонтально и проложенным вдоль пола (или под ним), после чего поднимается к установленным панелям отопления. Достоинства этой системы состоят в легкой регулировке температуры и возможности перекрывать отдельные элементы инженерной сети в случае аварий или для профилактического ремонта.

Система с нижним расположением труб

Система с нижним расположением труб

  1. Однотрубная система отопления с верхней разводкой. Здесь теплоноситель, выходя из отопителя, сразу поднимается к самой верхней точке сети, после чего с помощью труб, уложенных горизонтально, распределяется по панелям отопления.

На фото — однотрубная система с верхним расположением труб

На фото — однотрубная система с верхним расположением труб

  1. Однотрубная вертикальная система отопления. Ее особенность состоит в том, что в комнатах отсутствуют горизонтально уложенные трубы. Здесь теплоноситель, попадая в верхнюю точку, стекает вертикально вниз, проходя по пути через установленные в комнатах радиаторы.

Однотрубная вертикальная система отопления

Однотрубная вертикальная система отопления

  1. Однотрубная горизонтальная система отопления принципиально похожа на предыдущую, но здесь трубы располагаются горизонтально. Часто такая схема используется в одноэтажных домах.

Однотрубная система обогрева с горизонтальным расположением труб и байпасами

Однотрубная система обогрева с горизонтальным расположением труб и байпасами

Кроме описанных выше разновидностей, однотрубная схема системы отопления бывает:

  • с естественной циркуляцией теплоносителя;
  • с принудительной организацией тока воды.

В первом случае перетекание жидкости обеспечивается за счет разности температур и, соответственно, плотности. Напор остывшей воды, вытекающей из радиаторов, вытесняет менее плотный и горячий теплоноситель в более высокие точки трубопровода, откуда он и разливается далее.

Чтобы такая сеть функционировала нормально, необходимо при установке труб организовать их уклон в сторону котла на 3-4 градуса. А это не всегда возможно в одноэтажных зданиях большой протяженности (более 30 метров).

Насос для принудительной циркуляции воды

Насос для принудительной циркуляции воды

Система принудительной циркуляции дополнительно оборудуется насосом, который устанавливается перед входом обратного (холодного) трубопровода в котел. В этом случае уклон можно делать меньшим (от 0,5 до 1 градуса).

Обратите внимание!
Схема с естественной циркуляцией предпочтительнее, так как является более энергонезависимым — ее работа не зависит от наличия либо отсутствия электроэнергии.

Во избежание застоя воды при отключении электричества инженеры советуют устанавливать так называемый разгонный коллектор. Это обычная вертикальная труба, которая поднимает теплоноситель в верхнюю точку системы — на высоту не менее 1,5 метра относительно радиаторов.

Монтаж

Принцип работы и элементы

Однотрубная закрытая система отопления представляет собой кольцо, в которое включены все ее составные части:

  • котел, который разогревает теплоноситель до заданной температуры;
  • трубы, по которым горячая вода доставляется к радиаторам, а после их прохождения — к котлу;
  • панели отопления;
  • расширительный бак.

Выбирая котел, обратите внимание на используемый им тип топлива. Наиболее экономичны отопители, где вода разогревается газом. Но для этого нужно, чтобы магистральный газопровод подходил к вашему участку. Кроме того, часто используют оборудование на твердом или жидком топливе, сжиженном баллонном газе или комбинированные агрегаты.

Котлы для разогрева теплоносителя

Котлы для разогрева теплоносителя

Диаметр труб зависит от протяженности сети отопления, типа радиаторов площади дома, мощности котла и так далее. В настоящее время наиболее распространены трубопроводы из различных полимеров.

Выбирая трубы и радиаторы для конструирования однотрубной отопительной системы необходимо обязательно принимать во внимание инженерные параметры (объем необходимой жидкости, ее давление, температуру, диаметр трубопроводов, площадь радиаторов и так далее), которые должны быть определены заранее.

Расчет гидравлический отопления — однотрубной системы с любым расположением магистрали, подающей теплоноситель — можно произвести самостоятельно либо поручить эту работу специалисту. Цена на подобную услугу, как правило, не очень высока.

Расширительный бак необходим для регулирования давления жидкости в системе и предупреждения ее поломки в случае его повышения. Современная система отопления предусматривает использование расширительной емкости закрытого типа. Она состоит из двух камер, разделенных гибкой перегородкой. В одну из них закачан воздух под высоким давлением, вторая подключена к отопительным трубопроводам.

Схема устройства расширительного бака

Схема устройства расширительного бака

Обратите внимание!
Расширительные баки закрытого типа могут быть установлены не только в верхней точке системы, но и в любом удобном для вас месте, например, котельной или подсобном помещении.
Еще одно его достоинство в том, что отсутствие прямого контакта с воздухом предупреждает преждевременную коррозию металлических частей системы отопления.

Выбор вариантов подключения отопительных панелей

Однотрубная схема подключения радиаторов отопления предусматривает проточное протекание теплоносителя или конструирование так называемых байпасов — участков труб, через которые может проходить горячая вода, минуя радиатор.

В первом случае не предполагается обустройство стояка для транспортировки жидкости. Вода поступает от котла и протекает через каждый радиатор: от верхних к нижним или от ближних к дальним. При этом температура воды будет постепенно понижаться и самые нижние (дальние) помещения могут обогреваться плохо.

Избежать такой ситуации можно, если в начале системы отопления монтировать радиаторы меньшей площади, чем в конце.

Схема тока воды в последовательной системе

Схема тока воды в последовательной системе

Минусом системы справедливо считается невозможность установить на трубопроводы запорную арматуру и терморегулирующие клапаны, так как перекрытие одного крана повлечет за собой неработоспособность системы в целом.

Во втором случае под радиатором отопления монтируется транзитный трубопровод — байпас — благодаря которому и обеспечивается более эффективный обогрев всех помещений.

Обратите внимание!
Байпасы должны быть изготовлены из труб меньшего диаметра, чем основной трубопровод, иначе в радиатор не будет поступать достаточное количество теплоносителя.

Радиатор с байпасом и запорной арматурой

Радиатор с байпасом и запорной арматурой

Все точки входа воды в панели отопления, а также обводные трубы должны быть оборудованы кранами. Это позволит регулировать температуру системы отопления в каждом помещении отдельно. Кроме того, при аварии можно временно отключить тот или иной участок и выполнить его ремонт или замену без полной остановки отопления.

Технология установки

Монтаж описываемой инженерной сети может производиться только после того, как выполнен гидравлический расчет однотрубной системы отопления. Именно от него зависит, какие элементы будут использоваться.

Сама же последовательность действий такова:

  1. В заранее выбранном и подготовленном месте устанавливается отопительный котел. Инструкция, описывающая этот процесс, идет в комплекте с агрегатом. Целесообразно поручить монтаж этого оборудования специалисту организации, где вы приобретали устройство. Он даст гарантию на свою работу.
  2. Конструируется трубопровод. При этом заранее необходимо смонтировать тройники в местах установки радиаторов отопления. Обязательно следите, чтобы все трубы были установлены с уклоном, иначе естественная циркуляция теплоносителя будет нарушена.

Трубы и фитинги для обустройства системы обогрева

Трубы и фитинги для обустройства системы обогрева

  1. В случае монтажа отопления с принудительным током воды, нужно установить электрический насос. Помните, что это оборудование рассчитано на перекачку воды, температура которой не превышает 60 градусов. Потому его нужно устанавливать в конечной точке системы — перед входом остывшего теплоносителя в котел.
  2. Далее подключается расширительный бак. Как уже упоминалось, закрытая емкость с мембраной может быть смонтирована в любом месте, а открытая — только в самой высокой точке системы.
  3. По окончании предыдущего этапа можно приступать к закреплению радиаторов отопления. Они прикрепляются к стене с помощью комплектных кронштейнов. Перед разметкой и сверлением нужно ознакомиться с рекомендациями производителя, касающимися установки. Важно соблюсти предписанные расстояния от стен, подоконников, полов и других конструктивных элементов здания.
  4. Панели отопления устанавливаются исходя из выбранной вами схемы. Не забудьте подключить запорную арматуру, терморегуляторы, заглушки, краны для стравливания воздуха и так далее.

Не забудьте правильно установить радиаторы

Не забудьте правильно установить радиаторы

  1. Перед заливкой теплоносителя производится опрессовка сжатым воздухом, после чего система наполняется водой, производится ее пробный пуск и настраиваются режимы работы.

Однотрубная вертикальная система отопления с нижней разводкой труб больше подходит для многоэтажных частных домов, с горизонтальной — для одноэтажных. Но помните, что при площади дома более 200 кв. метров и протяженности труб более 30 метров нужно либо устанавливать мощные насосы, либо выбирать другую схему монтажа отопительной системы.

Вывод

Горизонтальная однотрубная система отопления является одним из наиболее эффективных способов обогрева небольших по площади жилищ. Если вы являетесь владельцем просторного жилья, целесообразно остановить свой выбор на более сложных, но эффективных схемах. Их описанию посвящено видео, размещенное ниже.

Однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией: требования, монтаж

На чтение 5 мин.

Однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией — кольцевой контур, в который заливается жидкий теплоноситель. Перемещение носителя осуществляется при помощи насосной группы, что избавляет от монтажа труб с уклоном.

Однотрубная система отопленияОднотрубная система отопления с принудительной циркуляцией

Общие требования к насосной группе

Особенностью однотрубной систем отопления считается объединение провода подачи и вывода. Она заполняется антифризом или водопроводной водой. Для воды необходимо изготовить специальный подвод. Чтобы обеспечить удаление теплоносителя, делают выводной кран с вентилем. На бачок, через который проводят заполнение, рекомендуется установить фильтр.

Технические особенности основных узлов

Жидкость при нагреве в котловом змеевике в дальнейшем поступает в трубопровод, в нем она отдает свою накопленную энергию проходя через радиаторы. Остывший теплоноситель поступает через нагнетающий насос в обратную магистраль, а затем обратно в котел. Чтобы предотвратить аварийные ситуации рекомендуется устанавливать расширительные бачки, их монтируют выше уровня прохождения первичного контура с нагретым носителем.

В системе контура отопления необходимо применять блок защиты, в конструкцию которого входят:

  • отвод воздуха;
  • специальный клапан предохранения;
  • датчики измерения температуры и давления.

При увеличении давления система защиты предотвратит возникновение неисправности и выровняет значения основных характеристик жидкости. Благодаря термометру можно устанавливать необходимую температуру. Для упрощения установки блок защиты изготавливается как единый механизм.

Гидравлический насос производит подталкивание остывшей жидкости обратно к змеевику в котле. При этом в насосной группе применяют трубы меньшего диаметра, чем в естественном контуре. Насос позволяет преодолевать возникающее сопротивление.

Подбор диаметра труб

Внутренний диаметр труб не подбирается, а рассчитывается с учетом мощности системы, сопротивления на различных участках контура отопления. При расчете рекомендуется обратить внимание на такие моменты:

  • внутренний диаметр стояковой части выполняют больше магистральной части;
  • к радиаторам необходимо подводить трубопровод меньшего размера, чем магистральные;
  • при изготовлении байпаса рекомендуют использовать самый маленький диаметр в контуре.
  • при расчете рекомендуется учитывать материал, из которого выполняют систему отопления.

Для чего нужна принудительная циркуляция

В естественных системах, чтобы носитель равномерно распределял тепло в батареях отопления, трубы монтируют с уклоном.  В одноэтажных частных домах такие условия соблюдать легко. При установке труб по большому периметру и на несколько этажей в системе могут возникать воздушные пробки. Кроме того, жидкость остывает и крайние радиаторы не получают энергии.

При воздушной пробке теплоноситель прекращает движение, что приведет к перегреву и преждевременному выходу из строя некоторых приборов нагревательного котла. Для устранения таких проблем и неисправностей необходимо применять циркуляционный насос. С его помощью можно сократить потери тепла и ускорить перемещение жидкости в системе.

Насос для циркуляцииНасос для принудительной циркуляции

Преимущества и недостатки однотрубных систем отопления

К достоинствам относят:

  • низкую цену контура;
  • легкий монтаж системы;
  • стойкость к гидравлическим режимам;
  • ускоренный нагрев контура отопления;

В систему возможно устанавливать регулирующую и запорную арматуру, а также защитные механизмы, повышающие номинальную мощность отопительного котла.

Единственным недостатком считается неравномерный нагрев частей системы, в зависимости от удаления от котла.

Отличие однотрубной и двухтрубной систем отопления

При монтаже отопления ориентируются на два способа установки контура:

  • одноконтурный;
  • двухконтурный.

Отличием этих способов считают специфику подключения теплообменника к магистральному проводу. Одноконтурные представляют собой кольцевую замкнутую систему. В трубопровод устанавливают радиаторы, а магистраль протягивается от котла и замыкается на нем.

Двухконтурный метод представляет собой две линии, устанавливаемые параллельно. По верхнему уровню теплоноситель перемещается до радиаторов и обогревает помещение. По нижнему отработанная жидкость возвращается в котел для дальнейшего нагрева. При помощи такого способа удается обеспечить равномерный нагрев батарей в помещении. Затраты энергии на обогрев одного элемента снижаются.

При выборе системы отопления следует учитывать размеры помещения и необходимую температуру в нем.

Разводка однотрубной системы отопления

При установке магистрали для помещений с двумя и более этажами выделяют два метода разводки однотрубной системы:

  • горизонтальная;
  • вертикальная.

Разводка однотрубной системы отопленияРазводка труб отопления

Горизонтальная разводка

В данном случае магистраль поднимается от котла до верхнего этажа, от нее отходят горизонтальные ответвления, которые нагревают последовательно подключенные радиаторы. После батарей трубы объединяются в один обратный стояк до нагревательного котла. Для регулировки температуры на каждом этаже устанавливают специальные краны.

Вертикальная разводка

При таком способе монтажа системы нагретый носитель поднимается по стояку до высокого уровня помещения, а затем оттуда по вертикальному проводу опускается к группам радиаторов. После отдачи им энергии жидкость поступает в общий обратный контур обратно в нагревательный агрегат. Минусом такого метода считается неравномерность прогрева батарей на разных этажах.

Особенности монтажа

Установка оборудования при соблюдении особенностей схемы однотрубной системы отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя, не является сложным. Первоначально монтируют нагревательный агрегат, их делят на несколько видов:

  • на газовом топливе;
  • на дизельном топливе;
  • с применением твердого топлива;
  • комбинированные.

Котлы подключаются к системе дымоотвода, а также к магистрали отопления. При этом в нагревательном аппарате производят два вывода. По верхнему носитель поступает в систему, а по нижнему возвращается остывшая жидкость.

Все элементы конструкции соединяются при помощи полипропиленовых, металлических или полиэтиленовых труб высокого давления.

В магистраль подключается насос принудительной циркуляции, запорная аппаратура, краны Маевского, а также блок защиты. Трубы соединяют разными способами в зависимости от материала, из которого они изготовлены.

Однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией

Сегодня наблюдается возврат интереса инженерного сообщества к такому инструменту теплоснабжения как однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией в многоэтажном и индивидуальном строительстве. В начале 90-х годов она была отвергнута отечественными инженерами-теплотехниками после трех десятков лет безальтернативного и повсеместного преобладания в зданиях любой этажности и назначения. Традиционное, принципиально неуправляемое однотрубное отопление не вписывалось в концепцию энергоэффективного жилья, и в последние два десятилетия повсеместно вытеснялось двухтрубным. Но современные однотрубные конструкции соединяют свои традиционные достоинства (гидравлическую устойчивость, экономичность) с возможностью регулирования отопительных приборов, как в двухтрубных аналогах.

Традиционная «обвязка» радиатора при однотрубном отоплении

Если вы проживаете в многоквартирном доме постройки советского периода, то взгляните на подключение батареи. Из потолка выходит вертикальная труба, отгибаемая в горизонтальное направление и заходящая в верхний коллектор отопительного прибора. Из нижнего коллектора выходит вторая горизонтальная труба, отгибаемая вертикально вниз и проходящая сквозь пол на нижний этаж. Между горизонтальными трубами приварен вертикальный замыкающий участок – байпас. Это и есть вертикальная однотрубная система с боковым подключением батарей.

 

Чугунная батарея с боковым подключением.

Особенности эксплуатации традиционного однотрубного отопления

Типовые схемы вертикальных однотрубных стояков показаны ниже

Вертикальные однотрубные стояки.

На «обвязке» батарей в советское время устройства регулирования не устанавливались. Первые по ходу течения воды приборы нагреты сильнее последних. Температурный перепад в батареях расчитывается по формуле ∆T_р=∆T⁄N, где N – число этажей. По однотрубным стоякам принудительно циркулирует в N и 2N раз больше жидкости, чем по двухтрубным, причем 80 % ее объема протекает по байпасам.

Такая нерациональная (с точки зрения затрат электроэнергии на перекачку жидкости) конструкция применялась из-за ее предельной простоты и экономичности. Низкая цена электроэнергии, удерживаемая по политическим соображениям, не стимулировала ее экономию при принудительной циркуляции избыточного объема теплоносителя.

Однотрубные теплосистемы гидравлически весьма устойчивы и малочувствительны к несанкционированным заменам радиаторов или наращиванию числа их секций. Отключение отдельных батарей почти не изменяет теплоотдачу остальных приборов. Ведь вода в основном проходит по байпасам. А вот двухтрубные теплосистемы при этом обязательно разбалансируются.

Новые однотрубные теплосистемы многоквартирных домов

Российские новостройки оборудуются однотрубными радиаторными узлами с термостатическими клапанами (термостатами). Выглядят они как показано на фото ниже.

Радиаторный узел с термостатом.

Такие теплосистемы на 30–40 % дешевле своих двухтрубных аналогов, обладают высокой гидравлической устойчивостью. Но обеспечивают ли они уровень комфортности эксплуатации двухтрубных схем, определяемый следующими составляющими:

  • автоматическим режимом стабилизации заданной температуры в каждой комнате;
  • общей экономией энергии в теплосистеме;
  • возможностью скрытой прокладки труб;
  • поквартирным учетом тепла.

Оценим однотрубный вариант отопления по этим критериям.

Местная автоматическая стабилизация температуры

Однотрубный регулируемый радиаторный узел с проходным (а) или трехходовым (б) термостатическим клапаном на верхней подводке.

Регулируемый радиаторный узел вертикального однотрубного отопления может быть выполнен с проходным (рис.а) или трехходовым (рис.б) термостатическим клапаном (термостатом). Узел обвязки разветвляет теплоноситель на два потока: через прибор и через байпас. Диаметры плунжера клапана термостата и отверстия для прохода жидкости выполняются максимальными. Термостат не засоряется при загрязненном теплоносителе и обеспечивает его свободный проток (при полном открытии). Несанкционированная замена радиатора, сопровождающаяся удалением термостата, не ведет к разбалансировке всей теплосистемы, как в двухтрубном варианте.

Если температура комнатного воздуха превысит заданную, то клапан закроется (перейдет в режим минимум), направляя жидкость по байпасу мимо радиатора. Закрытие (минимальное открытие) клапанов всех термостатов данного стояка увеличивает долю теплоносителя, проходящего по байпасам, с 80 % до 90 %, одновременно уменьшая проток через радиаторы, т.е. без изменения общего расхода.

Экономит ли однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией энергию?

В двухтрубном варианте отопления теплоэнергия напрямую экономится. При перегреве помещений термостаты уменьшают расход теплоносителя через отопительные приборы, одновременно уменьшается его проток по стоякам, т.е лишний его объем по трубам не циркулирует.

В однотрубной теплосистеме с термостатами при перегреве помещений (когда закрываются их клапаны) общая принудительная циркуляция жидкости не снижается – она просто не попадает в батареи, и, соответственно, не остывает в них. Теплоэнергия здесь не экономится, но и не расходуется понапрасну, оставаясь в стабильном объеме нагретого теплоносителя. Но его температура в «обратке» повышается, что ведет к росту потерь в трубопроводах. Впрочем, в теплопунктах многоквартирных домов от «обратки» запитан теплообменник ГВС (при его наличии), в котором вода остывает перед возвращением в котельную.

Скрытая прокладка труб при однотрубном отоплении

При скрытии труб в стенах используется теплоизоляция для труб отопления повышающая эффективность такой прокладки. Ниже показан общий вид прокладки скрытых однотрубных стояков и горизонтальных подводок от них к радиаторам в нишах.

Схема скрытой прокладки однотрубной системы.

Для устройства квартирного учета тепла при наличии в доме двухтрубных вертикальных стояков можно использовать горизонтальную однотрубную разводку квартирного отопления со скрытой прокладкой труб под полом или за декоративным плинтусом.

Комбинация двухтрубного и однотрубного вариантов

В частных двухэтажных (или большей этажности) домах могут применяться как двухтрубные, так и однотрубные вертикальные стояки, вместе с горизонтальной однотрубной разводкой по комнатам при множестве способов подключения отопительных приборов.

Схема однотрубной системы отопления 2-х этажного дома.

Температурный перепад в комнатных радиаторах в этом случае расчитывается по формуле ∆T_р=∆T⁄P, где P – число отопительных приборов, соединенных последовательно (в данном случае P=3). По горизонтальной однотрубной магистрали должно протекать жидкости в P раз больше, чем по горизонтальным трубам при двухтрубной разводке. Это потребует увеличения мощности насоса для ее принудительной циркуляции и больших затрат электроэнергии, но гидроустойчивость схемы будет высокой.

Варианты однотрубного отопления частного дома

Ниже показана простейшая схема с нижним подключением радиаторов.

Типовая однотрубная теплосистема частного дома.

Система относится к открытому типу – ее расширительный бачок 3 связан с атмосферой. Патрубок переливной 2 служит для выхода воздуха и слива воды при первичном заполнении схемы. Выше показана однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией, которую обеспечивает циркуляционный насос 4, установленный на «обратке» перед котлом. Это обусловлено тем, что температура жидкости в «обратке» ниже, чем в «подаче», а работа насоса при более низкой температуре перекачиваемого теплоносителя просто увеличивает его срок службы.

Предусмотрен подвод сетевой воды через фильтр 12 и вентиль подпитки 11 (через них производится и первичное заполнение системы). Сливают воду (для ремонта и по завершении отопительного сезона) через вентиль 5 и канализационный слив 10 при закрытом вентиле 11.

Применено нижнее подключение радиаторов 7, т.е. к трубам присоединены только их нижние коллекторы, а выходы верхних заглушены. В байпасы установлены устройства (обозначены на схеме литерой «а») для регулирования расхода (игольчатые вентили), но возможна и более простая схема без них. Она показана ниже и называется «ленинградской».

Схема «ленинградской» однотрубной системы отопления с принудительной циркуляцией.

В ней замыкающие участки 14 являются байпасами в чистом виде без запорной или регулировочной арматуры с диаметром меньше основного трубопроповода. При этом часть потока через батареи увеличивается, но и остывает он быстрее, поскольку в общий поток по ходу его течения подмешивается больше остывшей воды. В частных домах на это идут, чтобы снизить общий ее расход (и соответственно потребление электроэнергии насосом 4 на принудительную циркуляцию), а также поднять теплоотдачу батарей, хотя прогреваются они весьма неравномерно.

Возможен вариант диагонального подключения отопительных приборов, как показано на схеме ниже.

Однотрубная система с диагональным подключением радиаторов.

Здесь неравномерность прогрева батарей в цепочке сохраняется (и даже становится выше), но теплоотдача каждой из них повышается на несколько процентов за счет интенсивного обтекания их водой при одновременном наличии принудительной и естественной циркуляции. Ведь температура ее на входе в верхний коллектор на несколько градусов выше, чем на выходе из нижнего, за счет охлаждения в самом приборе. Поэтому возникают условия для естественной циркуляции воды через батареи (как в соответствующих системах без насосов). Замкнуться этому потоку не даст давление в байпасе 14, но подниматься вверх до вентилей 13 он будет довольно интенсивно.

схема в одну трубу, как сделать закрытую систему


Содержание:


Одной из конструкций, предназначенных для прогрева частного дома, является однотрубная система отопления. Данная система достаточно проста, поэтому ее часто берут на вооружение владельцы частных домов. В данной статье будет рассмотрена схема однотрубного отопления частного дома и ее особенности.


Устройство однотрубной системы отопления


Ключевая особенность данной системы заключается в том, что подача и отвод теплоносителя выполняются одной трубой, к которой посредством подводок подключены все отопительные приборы, установленные последовательно. Основная магистраль подключается к источнику тепла и затем возвращается к нему же, тем самым замыкая контур. Для обеспечения необходимого давления в системе присутствует вертикальная труба, по которой вода поднимается до верхней точки, а по мере остывания перемещается дальше.


Немного иначе будет отопление в одну трубу в частном доме, имеющем два этажа. В данном случае вода из установленного вертикально стояка проходит по отопительным контурам. На первом этаже стояк опускается до уровня пола, в результате чего образуется разгонный коллектор. Далее труба проходит по всему дому, подавая воду в подключенные отопительные приборы, и уже после этого попадает в источник тепла.


Схема однотрубной системы отопления в частном доме с двумя этажами имеет свои особенности:

  • Сечение основной магистрали не меняется на участках трубопровода;
  • Вода при прохождении через отдельные отопительные приборы теряет часть температуры, и эта тенденция будет сохраняться вплоть до попадания жидкости в зону нагрева;
  • Поскольку температура жидкости падает, то количество секций в батарее должно постепенно увеличиваться по направлению движения теплоносителя.



Впрочем, описанный процесс можно скомпенсировать грамотной планировкой, которая позволит обойтись без дополнительных секций. Если разогретая жидкость будет попадать в первую очередь в жилые помещения, а потом в хозяйственные, то расширять батареи не придется.


Как правило, для нормального функционирования однотрубной отопительной системы используется принудительное движение воды, для которого требуется циркуляционный насос – в таком случае работа отопления будет стабильной, но энергозависимой.


Если имеются некоторые опасения по поводу перебоев с электричеством, то обустраивается самотечная однотрубная система отопления для дома. Она работает по описанному выше принципу: устанавливается разгонный коллектор, находящийся на высоте хотя бы 2 метров от уровня пола.



Чтобы система могла функционировать, потребуется расширительный бак, установленный выше крайней верхней точки контура трубопровода. Как правило, местом установки бачка является чердак. Подсоединенный к системе бачок обеспечивает ее работу, но эффективность самотечной системы даже при грамотном обустройстве оставляет желать лучшего – движение воды за счет разницы температур нельзя назвать достаточно интенсивным.


Гораздо лучше работает закрытая однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией, которая обеспечивается насосом. В таких конструкциях используются мембранные расширительные бачки, поскольку система имеет замкнутый контур. Впрочем, разгонный коллектор все равно потребуется – он будет поддерживать уровень воды во всех батареях и способствовать нормальному движению теплоносителя.

Классификация однотрубных отопительных систем


Существует два разных вида однотрубных систем отопления:

  1. Вертикальные. Данный вид систем используется в двухэтажных зданиях. Приборы в таком случае располагаются друг под другом (допускается лишь незначительное смещение) и соединяются общим стояком. Конструктивно эта схема больше похожа на комбинированную, поскольку в ней очень хорошо заметна разница между подающей и обратной магистралью. Насос в данной системе не обязателен, но его всегда можно установить для надежности.
  2. Горизонтальные с нижней разводкой. Такая схема отопления в одну трубу используется в одноэтажных домах, имеющих небольшую площадь. Естественной циркуляции в таком случае вполне достаточно, хотя встречаются и системы с установленным насосом.



Подключать отопительные приборы можно тремя способами:

  • Снизу;
  • Сбоку;
  • По диагонали.


Наибольшее распространение получило нижнее подключение радиаторов, которое ценится за практически незаметные трубы, что улучшает интерьер помещений. Впрочем, с точки зрения эффективности такой вариант далек от идеального – теплоотдача батарей в данном случае заметно снижается.


Оптимальным вариантом является диагональная схема подведения труб, при которой отопительные приборы прогреваются должным образом и демонстрируют максимальную эффективность. В любом случае, перед тем, как сделать однотрубную систему отопления, нужно разработать проект, отображающий мельчайшие детали будущей конструкции.

Достоинства и недостатки однотрубных систем


Однотрубная система отопления частного дома имеет несколько весомых положительных качеств:

  1. Простота. Монтаж и ремонт однотрубного отопления очень часто осуществляется самостоятельно владельцами домов – и все благодаря простоте конструкции.
  2. Дешевизна. Стоимость элементов системы достаточно низка, что в немалой степени связано с простотой такого отопления. Для обустройства требуется достаточно скромный набор материалов – например, труб потребуется всего два вида (одна для основной магистрали, вторая – для подводок). Вертикальная система, естественно, обойдется дороже, ведь ей требуется два контура трубопровода.
  3. Возможность модификации. При наличии бюджета систему можно доработать, используя радиаторные термостатические клапаны, позволяющие регулировать температуру каждого отопительного прибора по отдельности. Впрочем, остается популярной и двухтрубная система. Довольно часто схема двухтрубной системы отопления двухэтажного дома позволяет решить многие задачи, с которыми однотрубная не справилась.



Также стоит отметить и основные недостатки однотрубного отопления:

  1. Каждая последующая батарея получает меньше тепла, что особенно заметно в системах с нижней разводкой.
  2. Максимальная эффективность системы достигается только при установке циркуляционного насоса, что автоматически делает отопление энергозависимым.
  3. Эффективность однотрубного отопления снижается при увеличении площади и этажности здания, в котором установлена система.

Рекомендации по монтажу


При обустройстве однотрубной системы отопления требуется, несмотря на ее простоту, выполнять все этапы работы внимательно и грамотно, учитывая все нюансы и особенности конструкции.


Чтобы все было сделано правильно, стоит воспользоваться следующими рекомендациями:

  • Перед обустройством необходимо заранее правильно рассчитать габариты входящих в конструкцию труб;
  • Трубопроводы не должны пересекать линию дверных проемов, а стояки не должны располагаться возле окон;
  • Для работы системы с принудительной циркуляции подойдут трубы DN15, а для самотечной системы лучше использовать трубы DN20;
  • Нужно не забывать о соблюдении уклона, который составляет 5 мм на 1 м длины трубопровода в случае с самотечной системой и 3 мм – для системы с естественной циркуляцией;
  • Разгонный коллектор должен в высоту иметь не менее 2,2 м;
  • Установленный на холодном чердаке расширительный бачок нужно обязательно утеплять, а выходящую из него трубу вывести на улицу;
  • При использовании чугунного теплообменника в котле придется обойтись без холодной подпитки на обратной трубе возле теплогенератора;
  • Устанавливать слишком много батарей на один отопительный контур не стоит – это всегда становится причиной нехватки теплоотдачи последних батарей. Читайте также: «Как работает теплообменник труба в трубе – преимущества и недостатки устройства».




Заключение


В итоге можно сказать, что однотрубная система отопления при всех ее достоинствах совершенно не подходит для больших и многоэтажных домов. К тому же, несмотря на простоту и низкую стоимость, такая система вызывает немало проблем и требует внимательного подхода при обустройстве. 

Однотрубная система отопления с нижней разводкой

На чтение 9 мин.

Перед началом монтажа системы отопления в малоэтажном частном доме (от одного до двух этажей) необходимо знать, что существует несколько вариантов схем её обустройства.

Основными факторами для выбора наиболее приемлемого варианта являются доступный тип топлива и стоимость, заложенная в проект. Помимо этого учитываются конструктивные особенности здания: наличие подвала и чердака, площадь помещений, материалы из которых изготовлено здание и перегородки, наличие отдельного помещения для котла.

При составлении грамотного проекта, так же учитывающего особенности местного климата и теплопотери, отопительная система будет эффективной и служить долгое время.

Одна из самых используемых схем отопления — это однотрубная система отопления с нижней разводкой. Её характерная особенность в том, что основной трубопровод проложен в подвальном помещении или на цокольном этаже

Схема однотрубной и двухтрубной системы отопления. Схема однотрубной и двухтрубной системы отопления. Схема однотрубной и двухтрубной системы отопления.

Иногда возможна прокладка трубы под полом. Теплоноситель в данном случае идёт снизу от котла наверх в приборы нагрева (радиаторы). Смесь газов, возникшая при сгорании топлива, удаляется через специальный воздуховод, соединённый с общим стояком. Чтобы предотвратить аварии стояк подачи и обратный стояк оборудованы особыми кранами для выключения.

Однотрубная система отопления с нижней разводкой является противоположностью схемы с верхней разводкой, в которой специальный расширительный бак вмонтирован на самой высокой точке трубы отопления. Там же происходит разветвление всей сети.

Однотрубная система отопления частного дома.

Наиболее оптимальным вариантом для частных домов будет схема с одним центральным трубопроводом отопления.

В нём теплоноситель непрерывно циркулирует по магистрали от котла до отопительных приборов, отдавая тепловую энергию и тем самым нагревая помещения. В качестве источника тепла может выступать воздух, пар, вода, либо антифриз. Наиболее часто используется водяная система отопления.

В большинстве случаях стандартное отопление основано на следующих физических законах: тепловом расширении жидкости за счёт нагрева в котле, конвекционных силах гравитации.

однотрубная система отопления частного домаоднотрубная система отопления частного домаПосле нагревания теплоносителя происходит его расширение и соответственно возрастает давление в трубе. Становясь более лёгким он направляется вверх и под воздействием давления, гравитации и конвекции, распространяется по трубам в отопительные приборы. Из за этой особенности труба из котла всегда направленна строго вверх.

После передачи тепла радиаторам охлаждённый теплоноситель устремляется обратно в котёл и цикл повторяется.

Исходя из вышесказанного однотрубная система отопления частного дома — это собой замкнутый маршрут течения теплоносителя.

Однотрубная система отопления частного дома с принудительной циркуляциейОднотрубная система отопления частного дома с принудительной циркуляциейОднотрубная система отопления частного дома с принудительной циркуляцией

Радиаторы здесь подсоединяются последовательно друг за другом. Однотрубные системы отопления бывают двух видов: с принудительной циркуляцией и естественной. Но тем не менее практически все их элементы аналогичны:

  • Котёл, который бывает нескольких видов: на твёрдом топливе, электрический, на газе. Служит в качестве источника создания тепла.
  • Оборудование, осуществляющее теплоотдачу: радиаторы, тёплый пол.
  • Элемент системы, отвечающий за движение теплоносителя. У принудительной схемы — это насос, у естественной схемы — это специальный участок трубы для разгона теплоносителя.
  • Оборудование для компенсации переизбытка давления в трубе: расширительный резервуар открытого или закрытого вида. При открытом типе ёмкость бывает целиком открытой, либо частично. Она подсоединяется к трубопроводу в его высочайшей точке сразу же после котла.
  • Так же в данной системе предусмотрен отвод для слива лишнего теплоносителя в канализацию или на улицу. В данном случае теплоноситель непосредственно соприкасается с воздухом, за счёт чего происходит его испарение и насыщение кислородом.При закрытом типе резервуара он полностью герметичен. Внутри бак поделён мембраной на два отделения. В одном отделении находится воздух, другое соединено с трубопроводом. Мембрана служит демпфером. При нагреве теплоноситель, воздействует на мембрану, смещая её в сторону отделения с воздухом. В обратном случае мембрана под давлением образовавшегося сжатого воздуха выдавливает излишек жидкости снова в основной трубопровод.
  • Трубы и различная арматура.

Однотрубная система отопления частного дома.Однотрубная система отопления частного дома.Однотрубная система отопления частного дома.

Однотрубная система отопления частного дома с естественной циркуляцией не содержит сложных конструктивных элементов и происходит за счёт физических законов. Главным элементом для её работы является специальный разгонный участок, отходящий вертикально от котла.

Однотрубная система отопления с естественной циркуляциейОднотрубная система отопления с естественной циркуляциейОднотрубная система отопления с естественной циркуляцией

В самой высокой точке труба плавно разворачивается на 180 градусов и подсоединяется уже к радиаторам. Течение воды происходит за счёт гравитации. Подобная схема будет лучшим вариантом для помещений с верхней разводкой.

Для обустройства системы отопления с нижней разводкой обязательным условием является установка разгонного участка на высоте не меньше 1,5 метра от первой батареи. Помимо этого диаметр разгонного участка должен превышать диаметр основного трубопровода. (нр: D = 4 см. основной трубы, для разгонного коллектора D = 25-32 мм.)

Из преимуществ гравитационной системы стоит отметить её полную независимость от наличия энергии (при совокупности с котлом на твёрдом топливе).

Однотрубная система отопления частного дома построенная по схеме естественной циркуляции имеет много минусов:

1. Внутреннее сечение труб увеличено, для уменьшения гидравлического сопротивления.
2. Для уменьшения сопротивления течения теплоносителя в системе должно быть как можно меньше элементов запорной арматуры. В тоже время, если в системы не установлены байпасы, будут создаваться трудности с её тех. обслуживанием. В противном случае отопительную систему придётся полностью отключать и сливать теплоноситель.
3. Для того, что бы данная система работала бесперебойно и надёжно, на подготовительном этапе необходим её точный расчёт и балансировка. Так же нужен оптимальный выбор диаметров труб и число секций батарей. Стоит отметить, что крайние отопительные приборы должны превышать по размеру те, которые расположены ближе к выходному патрубку котла.

При установке в систему с естественной циркуляцией насоса, практически все её недостатки исчезнут.

Однотрубная система отопления частного дома с принудительной циркуляцией более предпочтительна, чем гравитационная (естественная) схема. Установка насоса может быть выполнена в любом месте трубопровода. Но лучшим вариантом будет его установка на обратной трубе , в которой теплоноситель уже охлаждён. В таком случае все резиновые прокладки и уплотнения насоса будут иметь более долгий срок службы. Так же как и в предыдущей схеме на трубопровод нужно установить байпасы, для облегчения ремонтных работ.

Из недостатков подобной системы стоит выделить:

1. Шум создаваемый насосом. Для решения проблемы насос устанавливается в не жилом помещении.
2. При отсутствии электричества система перестаёт функционировать. Возможна установка автономного генератора, либо возможность перехода на гравитационный режим
3. Цена гораздо выше, чем у естественной системы.

Однотрубная система отопления Ленинградка (схема).

Когда необходимо обогреть помещение небольшого объёма, приемлемым вариантом будет использование системы с одним кольцевым трубопроводом (в кольце не более 5 батарей). Эта схема проста при обустройстве и экономна в плане материалов. Конструкция ленинградки — это соединённые приборы обогрева единой трубой.

Источником тепла является котёл. Батареи монтируются по периметру комнаты. Возможно расположение трубопровода по верхнему и нижнему принципу. В нижнем построении обязателен насос, а в верхнем участок разгона жидкости.

Однотрубная система отопления ленинградка. Схема. Однотрубная система отопления ленинградка. Схема. Однотрубная система отопления ленинградка. Схема.

Основная труба в ленинградке располагается по двум вариантам:

  1. Чаще всего устанавливается по горизонтальному принципу. Все радиаторы монтируются вдоль стен в одной плоскости. Чаще всего циркуляция осуществляется принудительно, под действием насоса.Так же в данной системе возможно диагональное подключение.

    Диагональная схема подключения однотрубной системы отопления Диагональная схема подключения однотрубной системы отопления Диагональная схема подключения однотрубной системы отопления

  2. Однотрубная система отопления ленинградка так же может устанавливаться вертикально.

Горизонтальная схема. Однотрубная система отопления ленинградка.Горизонтальная схема. Однотрубная система отопления ленинградка.Горизонтальная схема. Однотрубная система отопления ленинградка.

Этот тип чаще всего используется в двухэтажный домах небольшой площади. Возможно применение естественной циркуляции теплоносителя и принудительной. Сделать вертикальную схему с самотёчной циркуляцией на практике достаточно непросто.

Однотрубная система отопления двухэтажного частного дома.Однотрубная система отопления двухэтажного частного дома.Однотрубная система отопления двухэтажного частного дома.

Магистраль должна быть установлена в верхней части стены под нужным углом по направлению течения теплоносителя. Для продуктивной работы данной схемы котел нужно расположить ниже уровня установленных батарей.

Рассматривая систему «Ленинградка» с принудительной и естественной циркуляцией стоит сказать, что организация гравитационной схемы гораздо сложнее для реализации.

Её применение оправдано в небольших одно-этажных зданиях, в остальных её использование может быть связано с рядом проблем.

Схема уклонов однотрубной системы отопления Схема уклонов однотрубной системы отопления Схема уклонов однотрубной системы отопления ленинградка

Помимо этого необходимо сделать точный расчёт углов наклона и подобрать трубы нужного диаметра (их диаметр всегда больше, чем при использовании принудительной циркуляции) и определённой длины. Котёл при самотёчной схеме должен располагаться ниже линии радиаторов, то есть предполагает наличие под помещением подвала. А расширительный бак должен быть установлен на утеплённом чердаке.

Из наиболее существенных проблем системы с естественной циркуляцией стоит отметить следующие:

1. Радиаторы первого этажа всегда греют сильнее, чем радиаторы второго. Проблему можно отчасти решить установкой байпасов. Так же можно установить большее количество секций на дальних батареях.
2. Подобная система не подойдёт для домов с постоянным проживанием.
3. Установка дополнительных байпасов в итоге приведёт возрастанию цены всей системы.

Схема однотрубной системы отопления.

Она представлена единым трубопроводом, установленный выше или ниже уровня пола, с подсоединёнными последовательно (друг за другом) радиаторами. Ток жидкости начинается в котле и заканчивается в нём. Процесс циркуляции происходит непрерывно. Диаметр трубы должен быть не менее 32 мм. К ней посредством труб меньшего диаметра подсоединяются приборы нагрева.

В данной системе обязательно присутствуют следующие части:

  • Котёл
  • Отопительные приборы (батареи)
  • Расширительный бак
  • Разводящие элементы

Принцип работы заключается в следующем: прогретая жидкость от котла по очереди поступает в батареи и частично передаёт им часть тепла. К концу цикла охлаждённый теплоноситель снова возвращается в котёл для нагрева.

В данной системе основной минус — это нагрев первых и крайних радиаторов в разной степени. Этот вопрос решается монтажом байпасов с регулировочными кранами, изменением количества секций у начальных и конечных радиаторов, либо установкой насоса.

Наиболее эффективная схема однотрубной системы отопления подбирается исходя из условий при которых она будет эксплуатироваться. Для обычного одноэтажного частного дома (например дача) с непостоянным проживанием лучшим вариантом станет обычная самотёчная система. При установке 2-3 радиаторов не требуется монтировать много элементов запорной арматуры. Для технического обслуживания данной схемы вылить воду из труб будет гораздо проще.

В случаях проектировки системы отопления для больших домов лучшим вариантом станет однотрубная система отопления ленинградка с диагональным подключением и установленными байпасами с регулировочными кранами.

Помимо вышеперечисленного стоит выделить 3 вида подключения:

  1. Диагональный способ — самый эффективный и лучше всего подойдёт для батарей с большим числом секций. Прибор прогревается практически полностью и почти нет теплопотерь.
  2. Боковое подключение подразумевает нагрев в равной степени каждой секции прибора.

    Боковое подключение радиатораБоковое подключение радиатораБоковое подключение радиатора

  3. Нижнее подключение не самый лучший выбор. Но устанавливается довольно часто, в случаях когда основная труба скрывается под полом.

    Нижнее подключение радиаторовНижнее подключение радиаторовНижнее подключение радиаторов

Piping Systems

Размеры труб и трубок, материалы и емкости, расчеты и графики падения давления, диаграммы изоляции и тепловых потерь

• Нормы и стандарты

Коды и стандарты трубопроводов — ASME, ANSI, ASTM, AGA, API, AWWA , BS, ISO, DIN и др ..

• Коррозия

Коррозия в трубопроводных системах — вызванная термодинамическими и электрохимическими процессами — проблемы коррозии и методы защиты и предотвращения

• Стратегия проектирования

Трубопроводные системы и стратегии проектирования — документация , P&ID, блок-схемы — пропускная способность и пределы

• Поток жидкости и падение давления

Трубопроводы — поток жидкости и потеря давления — вода, канализация, стальные трубы, трубы из ПВХ, медные трубы и др.

• Тепловые потери и изоляция

Потери тепла в трубах, трубах и резервуарах — с изоляцией и без — пенопласт, стекловолокно, минеральная вата и др.

• Номинальное давление

Номинальное давление труб и их фитингов — углеродистая сталь, нержавеющая сталь, пластик, медь и др.

• Температурное расширение

Температурное расширение труб — нержавеющая сталь, углеродистая сталь, медь, пластмассы и др.

• Размеры

Размеры и размеры труб и их фитингов — внутренний и внешний диаметр, вес и др.

• Стандарты клапанов

Международные стандарты для клапанов в трубопроводных системах

Степень сжатия — сжатый воздух vs .Свободный воздух

Степень сжатия — это отношение давления сжатого воздуха к давлению свободного воздуха

ASME / ANSI B36.10 / 19 — Трубы из углеродистой, легированной и нержавеющей стали — Размеры

Размеры труб, внутренний и внешний диаметр, стенки толщина, графики, момент инерции, поперечная площадь, вес трубы, заполненной водой — Стандартные единицы США

ASME / ANSI B36.10 / 19 — Трубы из углеродистой, легированной и нержавеющей стали — Размеры — Метрические единицы

Размеры трубы, внутренние и внешний диаметр, толщина стенки, графики, вес и вес трубы, заполненной водой — метрические единицы

Коэффициенты расхода шарового клапана — C v

Коэффициенты расхода — C v для типичных шаровых кранов — уменьшенный и полнопроходной

Кипящие жидкости — максимальная скорость всасываемого потока

Рекомендуемая максимальная скорость всасываемого потока при перекачивании кипящих жидкостей

Кипящая жидкость ds — Максимальная скорость откачки

Рекомендуемая максимальная скорость потока на стороне нагнетания (давления) при перекачке кипящих жидкостей

Бронзовые фланцы — ASME / ANSI 150 фунтов

Диаметр фланца, толщина, окружность болтов, количество и диаметры болтов для ASME / ANSI B16.15 — Резьбовые фитинги из литой бронзы — 150 фунтов Бронзовые фланцы с гладкими поверхностями

Фланцы из бронзы — ASME / ANSI 300 фунтов

Диаметр фланца, толщина, окружность болтов, количество и диаметр болтов для ASME / ANSI B16.15 — Литая бронзовая резьба Фитинги — 300 фунтов бронзовые фланцы с гладкими поверхностями

Дисковые затворы — Типичные коэффициенты потока — C v

Дисковые затворы и типичные коэффициенты потока — C v

Фланцы из углеродистой и нержавеющей стали — ASME / ANSI класс 150

ASME / ANSI B16.5-1996 Трубные фланцы и фланцевые фитинги — Фланцы класса 150 — наружный и внутренний диаметр, окружность болтов, количество и диаметры болтов

Фланцы из углеродистой и нержавеющей стали

— Класс 1500 ASME / ANSI

Труба ASME / ANSI B16.5-1996 Фланцы и фланцевые фитинги — класс 1500 Фланцы — внешний и внутренний диаметры, окружность болтов, количество и диаметры болтов

Фланцы из углеродистой и нержавеющей стали — ASME / ANSI класс 2500

ASME / ANSI B16.5-1996 Трубные фланцы и фланцевые фитинги — Фланцы класса 2500 — наружный и внутренний диаметры, окружности болтов, количество и диаметры болтов

Фланцы из углеродистой и нержавеющей стали — ASME / ANSI Class 300

ASME / ANSI B16.5-1996 Трубные фланцы и фланцевые фитинги — Фланцы класса 300 — внешний и внутренний диаметр, окружность болтов, количество и диаметры болтов

Фланцы из углеродистой и нержавеющей стали — ASME / ANSI Class 400

ASME / ANSI B16.5-1996 Труба Фланцы и фланцевые фитинги — класс 400 — внешний и внутренний диаметры, окружность болтов, количество и диаметры болтов

Фланцы из углеродистой и нержавеющей стали — ASME / ANSI класс 600

ASME / ANSI B16.5-1996 Трубные фланцы и фланцевые фитинги — Фланцы класса 600 — внешний и внутренний диаметры, окружность болтов, количество и диаметры болтов.

Фланцы из углеродистой и нержавеющей стали — ASME / ANSI Class 900

ASME / ANSI B16.5-1996 Трубные фланцы и фланцевые фитинги — Фланцы класса 900 — наружный и внутренний диаметр, окружность болтов, количество и диаметры болтов

Фланцы из углеродистой стали — номинальные значения давления и температуры

Максимальные характеристики для фланцев, соответствующих размерам и материалам стандарта ISO 2229 спецификация AST-A-105

Трубы из углеродистой стали — сравнение американских и европейских стандартов

Сравнение стандартов труб из углеродистой стали из США, Германии, Великобритании и Швеции

Чугун

Существует четыре основных типа чугуна — белый чугун , серый чугун, высокопрочный и ковкий чугун

Фланцы из чугуна — ASME / ANSI Class 125

ASME / ANSI B16.1 Трубные фланцы и фланцевые фитинги из чугуна — Фланцы класса 125 — наружный и внутренний диаметры, окружность болтов, количество и диаметры болтов

Фланцы из чугуна — ASME / ANSI, класс 25

ASME / ANSI B16.1 — 1998 — Чугун Трубные фланцы и фланцевые фитинги — Фланцы класса 25 — наружный и внутренний диаметры, окружности болтов, количество и диаметры болтов

Чугунные фланцы — ASME / ANSI класс 250

ASME / ANSI B16.1 Чугунные трубные фланцы и фланцевые фитинги — Фланцы класса 250 — наружный и внутренний диаметры, окружности болтов, количество и диаметры болтов

Сравнение американских и британских стандартов трубопроводов

Сравнение американских и британских (ASTM) и британских (BSi) стандартов трубопроводов — спецификации, марки и описания материалов

Содержание горизонтальных или наклонных цилиндрических резервуаров и труб

Объем частично заполненных горизонтальных или наклонных цилиндрических резервуаров и труб — онлайн-калькулятор 900 07

Содержимое труб и цилиндрических резервуаров

Объем жидкости в частично заполненных горизонтальных резервуарах или трубах

Трубопроводы охлаждающей воды

Расчет трубопроводов охлаждающей воды — максимально допустимый расход, скорость и перепады давления

Медные трубы — тепловые потери

Потери тепла в неизолированных медных трубках при различных перепадах температуры между трубкой и воздухом

Медные трубы — изоляция и тепловые потери

Тепловые потери в окружающий воздух из изолированных медных труб

Перекрестная ссылка на технические условия ASTM

Фитинги, фланцы, соединения и Литые и кованые клапаны

Мембранные клапаны и материалы мембраны

Типичные материалы мембраны и их основные свойства при использовании в мембранных клапанах

Загрузите ANSI, Американский национальный институт стандартов, стандарты

ANSI является частным некоммерческим членом организация n, который действует не как разработчик стандартов, а как орган, координирующий и утверждающий стандарты.

EN 10255 — Трубы из нелегированной стали, пригодные для сварки и нарезания резьбы — Размеры

Размеры и вес стальных труб в соответствии с BS EN 10255

Противопожарная вода

Объемный расход воды для пожаротушения

Коэффициент расхода C v в зависимости от коэффициента расхода K v

Сравнение коэффициента расхода C v и коэффициента расхода K v

Характеристики прокладки

Прокладки используются для создания водонепроницаемого или газонепроницаемого уплотнения между двумя поверхностями

Расстояние между опорами подвески — размеры штанг Горизонтальные трубы

Рекомендуемый максимальный интервал опоры между подвесками и размеры штоков для прямых горизонтальных труб

Схема ОВКВ — онлайн Чертеж

Нарисуйте схемы HVAC — Онлайн с помощью инструмента для рисования Google Drive

Трубопроводы, нагруженные льдом

Вес ледяных покровов на горизонтальных трубопроводах

Калькулятор расхода в несжимаемой среде

Характеристики трубы для однофазного несжимаемого потока

Скорость перекачки легкой нефти

Максимальная скорость потока легкой нефти на нагнетательной стороне насоса

Скорость всасываемого потока светлого топлива

Рекомендуемая скорость всасываемого потока при перекачке светлого масла

НК — неразрушающий контроль

Неразрушающий контроль конструкций

NPS — «Номинальный размер трубы» и DN — «Диаметр» Номинальный ‘

Размер труб, фитингов, фланцев и клапанов часто указывается в дюймах как NPS — номинальный размер трубы или в метрических единицах как DN — номинальный диаметр

P&ID Diagram — Online Drawing Tool

Построение диаграмм P&ID онлайн в браузере с помощью Google Docs

Pipe Fractional Equivalen ts

Сравнение долей трубы и десятичных дюймов

Трубы и трубки — температурное расширение

Трубы расширяются при нагревании и сжимаются при охлаждении, и расширение может быть выражено формулой расширения

Относительная пропускная способность труб

Относительная пропускная способность между большим и трубы меньшего размера

Пневматические системы транспортировки порошков и твердых веществ

Пневматические транспортные системы используются для перемещения порошка и других твердых продуктов

Пневматический транспорт и транспортировка — скорость транспортировки

Рекомендуемая скорость воздуха для пневматической транспортировки таких продуктов, как цемент, уголь, мука и др.

Пневматика — Транспортировка твердых частиц и типы сепараторов

Сепараторы, используемые в пневматических системах транспортировки твердых частиц — минимальный размер частиц

Пневматика — Транспортировка твердых частиц и размеров частиц

Типичные размеры частиц для обычных продуктов, например e уголь, песок, зола и др.

Потеря давления в стальных трубах, таблица 40

Расход воды и потеря давления в стальных трубах категории 40 — британские единицы и единицы СИ — галлоны в минуту, литры в секунду и кубические метры в час

Пропилен Теплоносители на основе гликоля

Точки замерзания теплоносителей на основе пропиленгликоля — подходят для пищевой промышленности

Число Рейнольдса

Введение и определение безразмерного числа Рейнольдса — онлайн-калькуляторы

Транспортировка жидкого навоза — минимальная скорость потока

Избегайте осаждения твердых частиц в системах транспортировки жидкого навоза со скоростью потока выше определенных уровней

Трубы из нержавеющей стали — сравнение американских и европейских стандартов

Сравнение американских — американских — и европейских — немецких, британских (Великобритания) и шведских — стандартов труб из нержавеющей стали

Трубы из нержавеющей стали — размеры и вес hts ANSI / ASME 36.19

Размеры, толщина стенок и вес труб из нержавеющей стали в соответствии с ASME B36.19 — Труба из нержавеющей стали

Размеры стальных труб — Таблица ANSI 40

Внутренние и внешние диаметры, площади, вес, объемы и количество резьбы для ANSI Стальные трубы сортамента 40

Размеры стальных труб — Приложение 80 ANSI

Внутренние и внешние диаметры, площади, вес, объемы и количество резьбы для стальных труб сортамента 80

Стальные трубы — Диаграмма тепловых потерь

Потери тепла от стальных труб и трубы — размеры в диапазоне 1/2 — 12 дюймов

Стальные трубы и температурное расширение

Температурное расширение труб из углеродистой стали

Прямоточные мембранные клапаны — коэффициенты потока — C v — и коэффициенты потока — K v

Типичные коэффициенты расхода — C v — и коэффициенты текучести — K v — для проходных мембранных клапанов

Коэффициенты температурного расширения материалов трубопроводов

Коэффициенты расширения для обычных материалов, используемых в трубах и трубах — алюминия, углеродистой стали, чугуна, ПВХ, HDPE и др.

Термопластические трубы — температура и расстояние между опорами

Максимальное расстояние между опорами для труб из ПВХ, ХПВХ, ПВДФ и ПП

Фитинги с резьбой и раструбом — классы и спецификации давления

Классы давления, графики и вес труб для резьбовых соединений и муфт сварные фитинги

Типы клапанов

Классификация клапанов

Клапаны — типовые рабочие диапазоны

Типы клапанов и их типичные рабочие размеры

Клапаны — типичные рабочие температуры

Рабочие температуры для типичных типов клапанов — шаровые краны, дисковые затворы и более

Клапаны для специальных услуг

В случае особых услуг выбор клапана может быть упрощен, следуя установленной практике

Руководство по выбору клапанов

Руководство по применению для выбора клапанов

Вязкие жидкости — Рекомендуемая скорость всасываемого потока

Рекомендуемая скорость всасываемого потока насоса для вязких жидкостей

Вязкие жидкости — Рекомендуемая скорость нагнетания

Скорости потока на нагнетательной стороне насосов в вязких системах

Вода — скорость всасываемого потока

Рекомендуемые скорости потока воды на всасывающей стороне насосов

Расход воды — скорость подачи

Требуемая максимальная скорость потока в водных системах — сторона нагнетания насоса

Мембранные клапаны Weir — коэффициенты потока — C v — и коэффициенты потока — K v

Типичный расход коэффициент nts — C v — и коэффициенты потока — K v — для водосливных мембранных клапанов

.

Система водяного отопления — Процедура проектирования

Проектирование системы водяного отопления может осуществляться в соответствии с процедурой, указанной ниже:

  1. Рассчитать теплопотери в помещениях
  2. Рассчитать мощность котла
  3. Выбрать нагревательные элементы
  4. Выбрать тип, размер и режим работы циркуляционного насоса
  5. Составить схему трубопровода и рассчитать размеры труб
  6. Расчет расширительного бака
  7. Расчет предохранительных клапанов

1.Расчет потерь тепла

Рассчитайте потери тепла при передаче через стены, окна, двери, потолки, полы и т. Д. Кроме того, необходимо рассчитать потери тепла, вызванные вентиляцией и проникновением наружного воздуха.

2. Мощность котла

Мощность котла может быть выражена как

B = H (1 + x) (1)

, где

B = мощность котла (кВт)

H = общие тепловые потери (кВт)

x = запас на нагрев — обычно используются значения в диапазоне 0.1 до 0,2

Подходящий котел необходимо выбрать из производственной документации.

3. Выбор комнатных обогревателей

Номинальные характеристики радиаторов и комнатных обогревателей можно рассчитать как

R = H (1 + x) (2)

, где

R = рейтинг обогреватели в помещении (Вт)

H = потери тепла из помещения (Вт)

x = запас для обогрева помещения — общие значения в диапазоне 0.От 1 до 0,2

Нагреватели с правильными характеристиками должны выбираться из производственной документации.

4. Калибровка насосов

Производительность циркуляционных насосов может быть рассчитана как

Q = H / (h 1 — h 2 ) ρ (3)

где

Q = объем воды (м 3 / с)

H = общие тепловые потери (кВт)

ч 1 = энтальпия потока воды (кДж / кг) (4 .204 кДж / кг. o C при 5 o C, 4,219 кДж / кг. o C при 100 o C )

h 2 = энтальпия возвратной воды (кДж / кг)

ρ = плотность воды в насосе (кг / м 3 ) (1000 кг / м 3 при 5 o C, 958 кг / м 3 при 100 o C)

Для циркуляционных систем низкого давления — LPHW ( 3) можно приблизить к

Q = H / 4.185 (t 1 -t 2 ) (3b)

где

t 1 = температура подачи ( o C)

t 2 = температура возврата ( o C)

Для циркуляционных систем с низким давлением — LPHW напор от 10 до 60 кН / м 2 и сопротивление трению основной трубы от 80 до 250 Н / м 2 на метр труба обычная.

Для насосных циркуляционных систем высокого давления — HPHW напор от 60 до 250 кН / м 2 и сопротивление трению основной трубы от 100 до 300 Н / м 2 на метр трубы является обычным явлением.

Циркуляционная сила в гравитационной системе может быть рассчитана как

p = hg (ρ 1 — ρ 2 ) (4)

, где

p = давление циркуляции в наличии (Н / м 2 )

h = высота между центром котла и центром радиатора (м)

g = ускорение свободного падения = 9.81 (м / с 2 )

ρ 1 = плотность воды при температуре подачи (кг / м 3 )

ρ 2 = плотность воды при температуре возврата (кг / м 3 )

5. Определение размеров труб

Полная потеря давления в системе трубопроводов горячей воды может быть выражена как

p t = p 1 + p 2 (5)

где

p t = общая потеря давления в системе (Н / м 2 )

p 1 = основная потеря давления из-за трения (Н / м 2 )

p 2 = незначительная потеря давления из-за фитингов (Н / м 2 )

м В качестве альтернативы основная потеря давления из-за трения может быть выражена как

p 1 = il (6)

, где

i = основное сопротивление трению трубы на длину трубы (Н / м 2 на метр трубы)

л = длина трубы (м)

Значения сопротивления трению для фактических труб и объемных расходов можно получить из специальных таблиц, составленных для труб или трубок.

Незначительные потери давления из-за фитингов, таких как отводы, колена, клапаны и т.п., можно рассчитать как:

p 2 = ξ 1/2 ρ v 2 (7)

или как выражается как «напор»

h потери = ξ v 2 /2 g (7b)

где

ξ = коэффициент малых потерь

p убыток = потеря давления (Па (Н / м 2 ), фунт / дюйм (фунт / фут 2 ))

ρ = плотность (кг / м 3 , снарядов / фут 3 )

v = скорость потока (м / с, фут / с)

h потеря = потеря напора (м, фут)

g = ускорение свободного падения ( 9.81 м / с 2 , 32,17 фут / с 2 )

6. Расширительный бак

Когда жидкость нагревается, она расширяется. Расширение воды, нагретой от 7 o C до 100 o C , составляет примерно 4% . Чтобы избежать расширения, создающего давление в системе, превышающее расчетное давление, обычно расширяющуюся жидкость направляют в резервуар — открытый или закрытый.

Открытый расширительный бак

Открытый расширительный бак применим только для систем горячего водоснабжения низкого давления — LPHW.Давление ограничено самым высоким расположением бака.

Объем открытого расширительного бачка должен быть вдвое больше предполагаемого объема расширения в системе. Приведенная ниже формула может использоваться для системы горячего водоснабжения с нагревом от 7 o C до 100 o C (4%):

V t = 2 0,04 V w (8 )

где

V т = объем расширительного бака (м 3 )

V w = объем воды в системе (м 3 )

Закрытый расширительный бак

В закрытом расширительном баке давление в системе частично поддерживается сжатым воздухом.Объем расширительного бака может быть выражен как:

V t = V e p w / (p w — p i ) (8b)

где

V т = объем расширительного бака (м 3 )

V e = объем, на который увеличивается объем воды (м 3 )

p w = абсолютное давление резервуара при рабочей температуре — рабочая система (кН / м 2 )

p i = абсолютное давление холодного резервуара при заполнении — нерабочая система ( кН / м 2 )

Расширяющийся объем может быть выражен как:

V e = V w i — ρ w ) / ρ w (8c)

где

V w = объем воды в системе (м 3 )

ρ i = плотность холодной воды при температуре наполнения (кг / м 3 )

ρ w = плотность воды при рабочей температуре (кг / м 3 )

Рабочее давление системы — p w — должно быть таким, чтобы рабочее давление в наивысшей точке системы соответствовало температуре кипения на 10 o C выше рабочей температуры.

p w = рабочее давление в наивысшей точке

+ разница статического давления между наивысшей точкой и резервуаром

+/- давление насоса (+/- в зависимости от положения насоса)

7. Выбор предохранительных клапанов

Предохранительные клапаны для систем с принудительной циркуляцией (насос)

Настройки предохранительного клапана = давление на выходной стороне насоса + 70 кН / м 2

Предохранительные клапаны для систем самотечной циркуляции

Настройки предохранительного клапана = давление в системе + 15 кН / м 2

Чтобы предотвратить утечку из-за ударов в системе, обычно настройка составляет не менее 240 кН / м 2 .

.

Строительство тепловых трубок своими руками

Когда-то секретный инструмент проектирования для аэрокосмических дизайнеров, тепловая трубка теперь стала обычным приспособлением благодаря требованиям охлаждения ЦП ПК. Тепловые трубки могут передавать много энергии с горячей стороны на холодную и полезны, когда вам нужно что-то охладить, когда по какой-то причине невозможно установить вентилятор рядом с горячей частью. В отличие от активного охлаждения, тепловая трубка также не требует внешнего питания или насосов.

[Джеймс Биггар] строит свои собственные тепловые трубы из медных труб.Вы можете посмотреть видео, как создается один из них, ниже. В этом нет ничего особенного, просто медная труба с небольшим количеством воды. Однако [Джеймс] доводит воду до кипения, чтобы снизить давление в трубке, прежде чем запечатать ее, что является интересной уловкой.

Одно из ограничений его техники — отсутствие внутреннего фитиля. Это означает, что трубку можно устанавливать только вертикально. Если вы раньше не смотрели на тепловые трубки, у большинства из них есть фитиль. По идее, в трубе находится какая-то рабочая жидкость. Вы выбираете эту жидкость так, чтобы она кипела при температуре, с которой вы хотите работать, или ниже.Горячий пар устремляется к холодной стороне трубы (переносящей тепло), где у вас есть большой радиатор, который может иметь вентилятор или активную систему охлаждения. Пар конденсируется и — в этом случае — падает обратно на дно трубки. Однако, если есть фитиль, капиллярное действие вернет жидкость к горячему концу трубки.

Вы можете подумать, что использование воды в качестве рабочей жидкости ограничит вас до 100 ° C, но помните, что техника [Джеймса] снижает давление в трубке. При более низком давлении вода закипит при более низкой температуре.

Мы уже видели тепловые трубки и охладители вина, используемые для охлаждения ПК. Фактически, мы даже видели их в сборках ПК без вентилятора.

.

Frontiers | Обзор систем централизованного теплоснабжения: моделирование и оптимизация

Введение

К 2050 году численность населения мира превысит 9,7 миллиарда человек (United Nations, 2013), что приведет к увеличению примерно на 70% количества домашних хозяйств с 1,9 миллиарда в 2010 году до 3,2 миллиарда в 2050 году (I.E. Agency, 2012). На жилые и коммерческие здания приходится около 40% и 26% соответственно от общего потребления энергии в домохозяйствах США и Европы (Mertens, 2013; I.E. Агентство, 2012). Около 38% и 36% выбросов углекислого газа в США и ЕС (CO 2 ) также связаны с этими зданиями. Более того, несколько нежелательных побочных эффектов, таких как городской остров тепла, связаны с резким ростом урбанизации (Mirzaei, 2015; Mirzaei et al., 2015). Таким образом, эти статистические данные подчеркивают необходимость глобальной цели по сокращению выбросов CO 2 вдвое к 2050 году, что описывается как цель дорожной карты «Перспективы энергетических технологий на 2012 год» (EIA, 2011).Это требует активизации усилий и рыночного поглощения со стороны строительного сектора для достижения амбициозной цели строительства зданий с нулевым потреблением энергии (NZEB) к 2050 году, учитывая 50% рост спроса на энергию, прогнозируемый текущей траекторией потребления. Другой пример — обязательство Европейского Союза по сокращению энергопотребления на 9% к 2016 году в соответствии с директивой 2006/32 / EC (Европейский парламент, 2006). Европейские страны также намерены увеличить долю возобновляемых источников энергии до 20% к 2020 году (Комитет P.H.A.F.S. по окружающей среде, 2011).

Для экономии энергии в строительном секторе были предложены различные стратегии производства, преобразования и потребления энергии, т. Е. Повышения энергоэффективности зданий с помощью таких технологий ремонта, как теплоизоляция, двойное и тройное остекление, солнечные затенения, полость стены, окна с отражающим покрытием, повышение эффективности, функциональные характеристики оборудования HVAC, интеграция стратегий использования возобновляемых источников энергии, таких как BIPV и солнечные коллекторы, использование естественной вентиляции.В дополнение к этим технологиям одним из жизнеспособных решений является повышение энергоэффективности в зданиях, чего можно достичь с помощью системы централизованного теплоснабжения (DHS) (Международная ассоциация районной энергетики, 2014 г .; http://www.districtenergy.org/ что такое районная энергия).

Традиционные системы DHS обычно используются для отопления жилых помещений и горячего водоснабжения, на которые приходится наибольшая доля энергопотребления в зданиях (International District Energy Association, 2014; http: // www.districtenergy.org/what-is-district-energy). Другие преимущества ЦО известны как улучшение управления ресурсами и энергией, а также сокращение затрат на стороне пользователя, включая расходы на эксплуатацию, техническое обслуживание и безопасность (Rezaie and Rosen, 2012). Более того, гибкость и безопасность при выборе источника энергии, такого как биомасса и геотермальная энергия, вместо ископаемого топлива, которое доминирует на текущем рынке тепла, является еще одним привлекательным вариантом для DHS (Hepbasli, 2010; Akhtari et al., 2014).

Несмотря на хорошо известные преимущества DHS, его рыночная доля во всем мире все еще очень мала, в то время как в Европейском Союзе существует всего около 6000 DHS с долей рынка около 13% (Рисунок 1). Помимо многих социальных, экономических и технологических проблем, связанных с внедрением DHS во всем мире, преобладающей причиной пренебрежения такими системами является отсутствие подходящих инструментов для их разработки, анализа и оптимизации (Connolly et al., 2014).

www.frontiersin.org

Рисунок 1.(Слева) ТЭЦ% производства валовой электроэнергии (EUStat) .

Помимо этих проблем, одним из основных ограничений DHS является более низкий тепловой комфорт, особенно в старых DHS, где жильцы имеют очень слабый контроль над температурой воды (International District Energy Association, 2014; http://www.districtenergy.org/ что такое районная энергия). В более плотных городских районах, где расширение распределительной сети DHS должно соответствовать правилам муниципалитета, существующая инфраструктура, такая как дороги, водопроводные / канализационные сети, а также городская планировка в некоторых случаях являются общими препятствиями на пути оптимального расширения DHS.

Обсуждаемые преимущества и ограничения в DHS убедили сообщества перейти к реализации новых идей и стратегий в области распределения энергии и управления DHS. Новые стратегии в основном сосредоточены на сочетании возобновляемых источников энергии, использовании технологий хранения и налаживании связи между системами отопления и электроснабжения, чтобы значительно снизить зависимость от ископаемых топливных ресурсов (Международная ассоциация районной энергетики, 2014 г .; http://www.districtenergy). .org / what-is-District-energy). Одна из основных проблем при разработке таких систем связана с отсутствием доступных инструментов, которые могут эффективно моделировать и оптимизировать DHS.

Чтобы пролить больше света на последние достижения в моделировании и оптимизации DHS, эта статья призвана обобщить текущее состояние дел. Таким образом, сначала представлены различные определения DHS, а затем методы формования, используемые для исследования производительности этих систем. В конце концов, моделирование и оптимизация исследований DHS, основанные на различных климатических условиях, масштабах, источниках энергии и реализованных инструментах, далее резюмируются в этой статье.

Уровень сложности систем централизованного теплоснабжения

Обычно DHS состоит из источника тепла, сети пользователей и распределительной сети. Сложность DHS варьируется в зависимости от различных параметров, как указано ниже (Sakawa et al., 2002; Weber et al., 2007):

(a) Количество используемых технологий : одна из сложностей проектирования и оптимизации DHS — это количество технологий, доступных для использования в дополнение к типу системы источника тепла.Например, в DHS с геотермальным источником энергии система может работать с органической жидкостью вместо воды (Weber et al., 2007), в то время как в случае наличия радиатора рядом с DHS, тепловой насос более предпочтителен. Более того, комбинация источников может использоваться в DHS, в то время как другие возобновляемые источники энергии могут быть интегрированы в систему (Sakawa et al., 2002; Weber et al., 2007).

(b) Количество конечных пользователей : одной из основных проблем при проектировании централизованного теплоснабжения является количество и разнообразие пользователей, подключенных к системе.DHS, расположенное в муниципальном районе, обслуживает множество жилых, коммерческих и промышленных зданий с разным уровнем спроса (Pirouti et al., 2013).

(c) Временной профиль : разные типы пользователей, подключенных к системе, требуют своей собственной рабочей температуры и профилей (Weber et al., 2007). Например, профиль спроса на тепло для промышленных потребителей будет меньше зависеть от сезонных изменений в течение года, а это означает, что их требуемая температура конечного потребления выше по сравнению с бытовыми пользователями (Buoro et al., 2014).

(d) Пространственные проблемы : в дополнение к координатам всех пользователей, планировка города, в котором планируется DHS, играет ключевую роль в проектировании распределительной сети. Например, при проектировании сети следует избегать перехвата с муниципальной инфраструктурой. Другие факторы, такие как качество почвы, топология региона и тип пользователей, могут аналогичным образом повлиять на дизайн DHS (Weber et al., 2007; Ben Hassine and Eicker, 2013).

Классификация систем централизованного теплоснабжения

В целом, DHS можно разделить на категории на основе пяти основных параметров, включая географические условия, масштаб DHS, тепловую плотность DHS, уровень потребностей конечных пользователей и тип источников тепла.

Географические условия

Географические соображения, а именно климатические условия и доступность источников энергии, повлияют на общую конструкцию DHS. В частности, DHS вблизи северных широт с более холодным климатом требует более высокой скорости передачи тепла на единицу площади по сравнению с DHS ближе к экваториальной линии с более теплым климатом для подобных типов зданий (Dalla Rosa and Christensen, 2011). Такой более высокий уровень теплопередачи в DHS может быть достигнут либо за счет увеличения массового расхода жидкости, либо за счет повышения рабочей температуры системы, что, следовательно, увеличивает потери тепла при распределении системы из-за более высокой рабочей температуры жидкости (Hassine и Эйкер, 2011).

Доступность источников энергии является функцией географических и геологических различий и, следовательно, влияет на конструктивные особенности DHS. Изучение распределения различных энергоресурсов в разных географических точках определяет доступность по крайней мере одного из основных источников возобновляемой энергии в любом регионе. Например, сравнение солнечной (Huld and Pinedo-Pascua, 2012) и ветровой карты Европы (см. Текстовую сноску 1) показывает, что в регионах с более низкой солнечной интенсивностью скорость ветра выше, и наоборот (Рисунок 2).В частности, в скандинавском регионе одна из самых низких интенсивностей солнечной активности, в то время как здесь действует самая высокая скорость ветра в Европе.

Масштаб

Масштаб DHS играет важную роль в производительности таких систем, так как влиятельный параметр на стадии проектирования изменяется в соответствии с масштабом. С пространственной точки зрения DHS может быть спроектирован как малая, средняя или большая система (Рисунок 3).

www.frontiersin.org

Рис. 3. Схематический план ДВЗ с учетом расстояния от источника тепла .

Маломасштабное DHS относится к сети пользователей, в которой расстояние от источника тепла составляет порядка нескольких сотен метров (Weber et al., 2007). Фактически, связанные с этим перепады температуры и давления относительно низки из-за небольшой длины трубопроводов в распределительной системе (Hurtig, 2010). DHS на уровне многоквартирных домов, скорее всего, известны как небольшие системы с относительно низким перепадом температуры.

Расстояние между источником тепла и потребителями в среднем составляет от 200 до 300 м (Weber et al., 2007; Далла Роза и Кристенсен, 2011 г .; Ancona et al., 2014). Как правило, эти системы образуют замкнутую сеть зданий, соединенных вместе с помощью системы трубопроводов. Подобно маломасштабным DHS, падение давления является важным элементом при проектировании таких систем, тогда как для систем старого поколения или систем с более высокими температурами рабочей жидкости потери тепла значительны и должны учитываться на стадии проектирования (Hassine and Eicker, 2011 ; Nuytten et al., 2013).

Крупномасштабное DHS, в основном известное как DHS на уровне сообщества, состоит из множества пользователей и более протяженной сети трубопроводов по сравнению с последними группами.Из-за большей длины труб в распределительной сети тепловые потери значительно значительны и составляют до 15% от общей энергии, поставляемой системой (Hassine and Eicker, 2011; Xing et al., 2012).

Плотность тепла

Линейная плотность нагрева сети (LHD) определяется на основе отношения ее общей годовой потребности в тепле к длине траншеи (Reidhav and Werner, 2008):

, где Q итого — это общая годовая потребность в отоплении DHS, а L — общая длина траншеи распределительной сети.

Исходя из этого определения, более высокий LHD означает более высокую тепловую плотность сети или пользователей с более высокой годовой потребностью. В системах с более высокой плотностью тепла важность тепловых потерь менее значительна (Nuytten et al., 2013), и поэтому система проектируется только на основе гидравлического равновесия. Экономический и экологический порог для LHD различных сетей варьируется от 1 МВтч / м для ЦТС с источником тепла из биомассы до 0,2 МВтч / м для систем на базе комбинированного производства тепла и электроэнергии (Reidhav and Werner, 2008; Nuytten et al ., 2013).

Потребность конечного пользователя

В жилых зданиях для отопления используются более низкие конечные температуры, в то время как промышленным пользователям требуются более высокие температуры жидкости. Это означает, что уровень спроса пользователей в сети приводит к различному расположению DHS (Buoro et al., 2014). Один из вариантов заключается в проектировании сети на основе максимальной требуемой температуры (Pirouti et al., 2013), а другой вариант — в использовании многоконтурной сети с разными рабочими температурами, связанными с каждой из них.Многоконтурные сети дополнительно взаимодействуют друг с другом через наборы теплообменников (рисунок 4). Это означает, что основной контур работает с максимальной температурой, а вторичный контур работает при более низких температурах, чтобы удовлетворить температурные требования всех пользователей (Hassine and Eicker, 2011; Ben Hassine and Eicker, 2013).

www.frontiersin.org

Рисунок 4. Схематический план DHS с первичным и вторичным контурами .

Источник тепла Тип

В целом источники тепла делятся на постоянные и непостоянные.В постоянных источниках тепла выработка тепла постоянно превышает потребность в тепле в сети, тогда как в непостоянных источниках профиль выработки колеблется во времени. В последних сценариях генерация в основном не соответствует профилю спроса пользователя, и поэтому другой источник энергии в основном интегрируется для удовлетворения пикового спроса системы.

Комбинированные источники тепла и электроэнергии, геотермальной энергии и биомассы известны как постоянные источники (Hlebnikov and Siirde, 2009; Noussan et al., 2014; Sartor et al., 2014). С другой стороны, преобразуемые возобновляемые источники в тепловую энергию, такие как энергия ветра и солнца с высокой скоростью колебаний, относятся к категории непостоянных источников. Более того, системы аккумулирования тепла могут быть интегрированы в DHS для хранения излишков произведенного тепла в непиковые периоды для последующего использования в пиковые периоды DHS (Avila-Marin et al., 2013; Nuytten et al., 2013 ).

Моделирование компонентов системы централизованного теплоснабжения

Точное моделирование и проектирование каждого компонента DHS играет важную роль в его эффективности и действенности.В этом разделе исследуются различные методы, используемые для моделирования компонентов DHS.

Источник тепла

Как правило, источники тепла в ЦТС моделируются на основе их эффективности и мощности по выработке тепла. В зависимости от типа источника тепла определен минимальный показатель эффективности. Например, индекс энергосбережения первичной энергии (PES) был определен для оценки эффективности источника тепла ТЭЦ (Noussan et al., 2014):

ППЭ = 1−1CHPHηRefHη + CHPEηRefHη × 100% (2)

, где CHP H η — тепловой КПД при когенерационном производстве, Ref H η — КПД при раздельном производстве тепла, CHP E η — КПД электроэнергии при когенерационном производстве, Ref H η — КПД в раздельном производстве электроэнергии.

Минимальное значение PES для источников тепла ТЭЦ с номинальной мощностью менее 1 МВт должно быть положительным значением, в то время как это значение больше 0,1 для источников мощностью более 1 МВт (Noussan et al., 2014). Такие же типы показателей были определены для других типов источников тепла (Hepbasli, 2005).

Профиль конечного пользователя

Точное прогнозирование профиля энергопотребления пользователей в меньшем временном интервале, например на почасовой основе, может повлиять на эффективность сети, а также на процедуру ее оптимизации (Ortiga et al., 2007). Моделирование DHS сети пользователей состоит из двух уровней: понимание профилей потребности пользователей в отоплении для определения общей нагрузки, необходимой для сети, и расчет теплообменника для каждого пользователя.

Поскольку неоднородность зданий в каждой районной системе повышена, особенно в городских условиях, и каждое здание имеет свои собственные свойства и соответствующий профиль спроса, важно определить модель, которая могла бы прогнозировать профиль спроса всего района с приемлемой точностью.В целом, существуют разные методы моделирования и прогнозирования этого спроса. Многие из этих методов предсказывают потребность здания в энергии с точки зрения его максимальной потребности в энергии, в то время как другие предсказывают фактический профиль здания с меньшими интервалами, например на почасовой основе.

Независимо от используемого метода профиль потребности в отоплении каждого пользователя состоит из трех основных частей, включая физические и экологические характеристики здания (т. Е. Значение R , степень инфильтрации, температуру окружающего воздуха, солнечное излучение и влажность). , человеческие факторы или социальное поведение жильцов, а также случайные факторы, определяющие неопределенности.В литературе предлагались различные методы для прогнозирования профиля спроса пользователей с учетом одного или всех вышеперечисленных факторов, включая исторические подходы (Dotzauer, 2002; Ortiga et al., 2007), детерминированные методы и методы прогнозирования временных рядов ( Эрикссон, 2012).

Исторические методы

Эти методы используют исторические данные, полученные как со стороны спроса, так и со стороны предложения, для моделирования профиля спроса в системе.

Градус нагрева День

Потери тепла в зданиях пропорциональны разнице между внутренней и внешней температурой окружающей среды.Эта концепция используется при разработке метода измерения температуры в день (HDD) (Day, 2006):

Тепловые потери (кВт) = Общий коэффициент тепловых потерь, кВт · K − 1 × HDD (K) (3)

Здесь общий коэффициент теплопотерь определяется на основе скорости инфильтрации и суммы значений UA для всех различных сборок ограждающих конструкций здания. Скорость инфильтрации можно определить как среднюю или почасовую (Day, 2006).

Онлайн и бесплатные исторические данные о погоде в основном считаются надежными источниками для получения метода HDD (Verda et al., 2012; Pirouti et al., 2013). Этот метод широко используется для моделирования небольших зданий, в которых основной источник теплопотерь неясен. Аль-Хомуд (2001) сравнивает этот метод с другим историческим методом, известным как метод Бина. В отличие от метода градусных дней, метод ячеек в основном используется для больших зданий, в которых создание внутренней нагрузки имеет более высокий эффект, что делает метод градусного дня невозможным. В обоих случаях основной проблемой при моделировании является состояние наружного воздуха в зданиях и среднее тепловое сопротивление оболочки.Тот факт, что такие факторы, как социальное поведение жителей и тепловая масса зданий не были приняты во внимание, приводит к преимущественно неточным выводам (Dotzauer, 2002). Кроме того, низкая частота доступных данных приводит к неточным результатам.

Интенсивность использования энергии и коэффициент нагрузки

Интенсивность использования энергии (EUI) и коэффициент нагрузки (LF) — это еще один метод оценки профиля спроса пользователей, посредством которого предоставляются исторические данные о поставках.EUI — это коэффициент использования энергии на единицу площади (Sharp, 1996), а LF — это отношение потребления энергии к максимально возможному производству энергии на стороне предложения (Dalla Rosa and Christensen, 2011; Dalla Rosa et al., 2012) :

LF = Потребление (кВтч) / Пиковая потребность (кВт) × Время (ч) (4)

Зная EUI и LF разных пользователей, можно рассчитать общую энергию и пиковую потребность в тепле, необходимую для каждого потребителя. Спрос на энергоснабжение рассчитывает среднегодовой LF на площадь различных пользователей.В основном значения доступны на основе региона или эталонного архетипа (см. Текстовые сноски 3 и 4). Барнаби и Спитлер (2005) использовали этот метод для прогнозирования нагрузки на основе различных секторов пользователей DHS и сложили их вместе для прогнозирования профиля потребности пользователей в отоплении. Одна из основных проблем этого метода связана с отсутствием отдельных факторов для условий окружающей среды.

Измерения

Кампании по измерениям могут предоставить надежные исходные данные, которые можно будет вставить в профиль спроса конечных пользователей DHS (Sanaei and Nakata, 2012; Nuytten et al., 2013; Wang et al., 2013; Noussan et al., 2014). Однако получение высокочастотного набора данных не всегда является возможным вариантом из-за высокой стоимости оборудования и длительных процедур.

Архетип здания

Другой тип широко используемых исторических методов — это прототипы или архетипы зданий. В этом методе здания с одинаковым типом размещения делятся на подкатегории, а для каждого здания определяется эталонное здание.Профиль спроса на другие здания, расположенные в каждой категории, позже определяется на основе эталонного здания с некоторой корректировкой. Количество категорий зданий, используемых в этом методе, и количество корректировок, необходимых для моделирования профилей спроса, являются ключевыми параметрами метода-прототипа. Чаще всего используется метод регрессии. Лара и др. (2015) использовали метод линейной регрессии, чтобы определить полезный параметр, который можно использовать в качестве входных данных для моделирования школьных зданий, тогда как Filippin et al.(2013) использовали метод многомерной регрессии для оценки профиля спроса на отопление в жилом секторе.

Детерминированные методы

Детерминированные методы, также называемые моделями на основе моделирования, используют математическое представление физического поведения зданий. В зависимости от объема используемой информации детерминированные методы можно разделить на два основных подразделения, такие как сложные или программные имитационные модели, которые используют различное программное обеспечение для моделирования, которое учитывает все различные параметры, влияющие на профиль спроса здания и упрощенные модели, которые в основном упрощают учитываемый уровень расчетов.

Сложные модели

Программное обеспечение для моделирования энергии, такое как Energy Plus (Crawley et al., 2001) и TRNSYS (Университет Висконсина — Мэдисон, Лаборатория солнечной энергии и Кляйн, 1979), широко используется для моделирования различных типов зданий. Хотя они позволяют получить высокоточные профили спроса, основным недостатком этих моделей является их зависимость от количества данных и высокая стоимость вычислений для моделирования каждого здания (Ortiga et al., 2007; de Guadalfajara et al., 2012; Guadalfajara et al., 2014). Для небольших систем, состоящих из ограниченного числа зданий, использование комплексного метода может повысить точность моделирования. Тем не менее, предоставление данных и времени, необходимых для моделирования многих зданий в масштабах города, является очень обширным. Примером сложного моделирования является работа Zhang et al. (2015, 2014), где был использован комплексный метод для моделирования профиля спроса 95 817 зданий в Вестминстере, Великобритания.

Упрощенные модели

Упрощенные методы адаптируются, когда адаптация комплексного метода относительно обширна для крупномасштабного сообщества.Эти методы упрощают физические характеристики зданий, чтобы предсказать профиль их спроса. Например, Kim et al. (2014) рассмотрели параметры, включая форму, ориентацию и тип занятости, при моделировании профиля конечных пользователей. Они использовали среднюю энергию, требуемую на квадратный метр жилой площади здания, исходя из месячной / годовой расчетной температуры наружного воздуха. Для учета формы и ориентации здания были введены новые наборы коэффициентов: (1) отношение наружной поверхности к объему здания (коэффициент формы) и (2) ориентация относительно юга. (фактор ориентации) (de Guadalfajara et al., 2012). Ван и Сюй (2006) использовали упрощенный физический метод для прогнозирования нагрузки профиля спроса, в который они также включили влияние тепловой массы на прогнозирование нагрузки с помощью генетического алгоритма. Результаты, полученные в результате их моделирования, показывают хорошую корреляцию с фактическими данными для жилого дома, который имеет более низкую внутреннюю плотность поступления тепла. И наоборот, этот метод не подходит для больших зданий с более высокой внутренней плотностью поступления тепла.

Методы прогнозирования временных рядов

Методы прогнозирования временных рядов полагаются на отношения аппроксимации математической кривой, чтобы предсказать профиль спроса пользователей.

Прогнозные модели

Были предложены различные прогностические модели для моделирования профиля спроса, включая классические подходы [например, модели ARMA временных рядов, регрессия (Lei and Hu, 2009; Yun and Steemers, 2011; Guadalfajara et al., 2014), фильтр Калмана] и методы искусственного интеллекта (AI) [то есть алгоритмы искусственной нейронной сети (ANN) (Hippert et al., 2001) и нечеткая нейронная сеть (FNN)] (Gross and Galiana, 1987).

ARMA Тип .Временные ряды ARMA предсказывают профиль конечного пользователя путем реализации линейной комбинации между предыдущим значением спроса вместе с предыдущими и текущими значениями шума (Гросс и Галиана, 1987):

, где Y p ( t ) представляет день и нормальные погодные условия для расчетного дня, а Y ( t ) указывает эффект отклонения от нормальной погодной картины.

С небольшими отличиями от общей формы могут быть разработаны различные типы моделей типа ARMA, например.g., Box-Jenkins (Tang et al., 1991), временные ряды (Amjady, 2001) и ARIMA (Lee and Ko, 2011).

Фильтр Калмана . Подобно другим методам прогнозирования, этот метод оценивает значение переменных для будущих временных шагов ( t + Δ t ) на основе значений переменных на текущем временном шаге ( t ). Чтобы сделать наилучшую оценку, фильтр Калмана определяет лучший набор переменных, который минимизирует функцию источника с использованием метода остаточной последовательности.На каждом этапе фильтр Калмана проверяет разницу между измерениями и выходными данными модели и выбирает набор переменных, чтобы минимизировать разницу. Поскольку отклонение от измерения может быть положительным или отрицательным, для системы могут быть приняты два разных набора остаточных последовательностей, например, остаточная для горячей стороны и невязка для холодной стороны профиля (Palsson, 1993).

Искусственный интеллект

Использование методов прогнозирования, таких как искусственный интеллект, — еще один подход к прогнозированию профилей спроса в здании.Наиболее распространенными методами искусственного интеллекта, используемыми в области прогнозирования нагрузки, являются ИНС, FNN и машина опорных векторов (SVM). ИНС широко используется в исследованиях для прогнозирования нагрузки, особенно при прогнозировании потребления электроэнергии в зданиях (Zhang et al., 1998). В большинстве случаев ИНС показывает более высокую производительность прогнозирования по сравнению с другими методами, основанными на моделировании. Эта более высокая точность метода ИНС обычно связана с его более высокой адаптируемостью, поскольку он учитывает социальные параметры при прогнозировании нагрузки из-за интеграции данных реального случая в систему обучения (Zhang et al., 1998; Hippert et al., 2001). Несмотря на высокую точность методов прогнозирования, их основными недостатками являются проблема чрезмерной подгонки, а также требования к данным для обучающих предложений. Предоставление точных, полных архивов данных для ИНС — один из основных недостатков этого метода. В случаях, когда для обучения системы используется небольшой архив данных, использование методов SVM (Chen et al., 2004) показывает лучшую производительность. Однако за последние несколько лет с использованием SVM было проведено лишь небольшое количество исследований; следовательно, информация об использовании этой модели ограничена.

Ограничения текущих моделей

Основные ограничения методов, использованных при прогнозировании профиля спроса DHS, могут быть рассмотрены следующим образом:

• Возможность распространения одной модели на весь районный уровень: первое ограничение представленных методов связано с ограничением этих моделей при прогнозировании общего энергопотребления всего района. В частности, в случае более крупной районной системы, в которой неоднородность зданий повышена, эта проблема становится еще более серьезной.Например, HDD следует использовать только для прогнозирования небольших жилых домов, в то время как метод Bin больше подходит для больших зданий с гораздо более высокой плотностью внутреннего тепловыделения. В результате для прогнозирования общей энергетической нагрузки всей сети следует использовать метод архетипа с комбинацией этих методов.

• Тип прогноза: еще одним ограничением представленных работ является тип прогноза. Большинство представленных методов адаптированы для прогнозирования общего потребления энергии.Несмотря на то, что на стадии проектирования DHS проектируются на основе общего энергопотребления и максимального пикового спроса системы, подробный профиль сети дополнительно требуется для повышения эффективности системы и улучшения управления распределением энергии. В таблице 1 приведены различные методы прогнозирования, которые использовались для прогнозирования потребительской нагрузки DHS.

www.frontiersin.org

Таблица 1. Краткое изложение метода, использованного для прогнозирования нагрузки в DHS и типа строительных фондов .

Как показано в Таблице 1, большая часть выполненных работ была сосредоточена только на общем потреблении энергии в сетях, а не на подробном профиле.

• Точность: точность прогноза является следующим ограничением предыдущих моделей. В случае прогнозирования нагрузки для районных систем можно определить два разных типа ошибок; первый тип — это ошибка, связанная со всей моделью района, а второй — с моделированием на уровне здания.Как показано в Таблице 2, ошибка моделирования в основном намного ниже на районном уровне по сравнению с уровнем здания 1, что в основном связано с поведением пользователей.

• Время вычислений: время вычислений моделирования запасов является одним из основных ограничений текущих моделей DHS.

www.frontiersin.org

Таблица 2. Сводка уровня точности предыдущих работ .

Сеть распределения энергии

Распределительная сеть DHS в основном спроектирована в соответствии с масштабом системы, географическими соображениями, типом пользователей и используемыми источниками генерации тепла.Помимо роли распределительной сети в связывании стороны генерации со стороной спроса в цикле и определения взаимодействия между различными компонентами системы, распределительная сеть также влияет на энергопотребление системы. В целом, общая энергия, необходимая для подачи в систему, равна:

, где Q — общее энергопотребление DHS, Q i — это профиль спроса каждого пользователя, а Q потери — тепловые потери системы.Поскольку большинство распределительных сетей работают в определенном диапазоне температур, потери тепла в системе можно рассматривать как функцию размера сети, а не как функцию времени. В результате общая потребность системы в энергии равна сумме профилей различных пользователей в дополнение к потерям тепла на длину сети. Поскольку DHS является типом гидравлической системы, метод моделирования для проектирования распределительной системы может быть основан на гидравлическом или тепловом равновесии.

Гидравлическое равновесие

Распределительная система в DHS работает на основе передачи тепла через нагретую жидкость, и поэтому она должна быть спроектирована с учетом требований гидравлической системы, независимо от расхода и уровня энергии жидкости.

Массовый расходомер

Баланс массового расхода можно записать для каждой точки системы следующим образом (Ben Hassine and Eicker, 2013; Kuosa et al., 2014):

∑inQin − ∑outQout − ∑userQuser = 0 (7)

, где Q в — массовый расход на входе в точку, Q на выходе — массовый расход на выходе из точки, а Q пользователь — массовый расход, необходимый для коммунального предприятия.В зависимости от типа системы, например, с открытым или закрытым контуром, Q пользователь может рассматриваться как 0. Важно отметить, что система и сеть считаются герметичными без каких-либо потерь текучей среды. масса.

Энергетический баланс

В методах баланса массового расхода баланс энергии может быть записан между любыми двумя точками системы, как показано ниже (Ancona et al., 2014):

где Δ H

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *