3. Динамика давления в системе отопления без расширительного бака

Рассмотрим динамику давления во внутренних теплопроводах здания, непосредственно соединенных с наружными теплопроводами. Проделаем это в условиях присоединения здания 1 на рис. 8.10 для системы отопления которого выше была отмечена необходимость изменения начального давления до р1 и конечного до Р2. Внутренняя система отопления изображена на рис. 8.12 двойными линиями высотой h с верхней подающей магистралью и центром охлаждения в точке В.

Отсутствие расширительного бака с атмосферным давлением над свободной поверхностью воды заставляет по-иному подойти к нахождению точки постоянного давления в системе и величины гидростатического давления в ней.

Гидростатическое давление в вертикальной системе отопления, непосредственно присоединенной к наружным теплопроводам, должно быть достаточным не только для заполнения системы водой, но и для создания в наиболее высоко расположенной точке системы некоторого избыточного давления. Это необходимо для надежного удаления воздуха из системы при температуре воды tг<100 °С и предотвращения вскипания воды при ее температуре tг>100 °С.

Для выполнения этих условий в статическом режиме (в случае полного прекращения циркуляции воды) проведем на рис. 8.12 пьезометрическую штрихпунктирную ли­нию на достаточной высоте h1 над верхней подающей магистралью системы отопления. Высота h1 должна соответствовать гидростатическому давлению при tг<100 °С не менее 0,01 МПа, т. е. h1>l м, а при tг=150 °С — 0,4 МПа. Остальные пьезометрические штрихпунктирные линии (ста­тический режим) наносим исходя из выбранного минимального избыточного давления в верхней подающей магистрали. В результате получаем необходимое гидростатическое давление P2 в точке Д обратной магистрали.

Если давление P2 поддерживается на заданном уровне (например, с помощью регулятора давления «до себя»), то точка Д становится искусственной точкой постоянного давления внутренней системы отопления. Давление р2 является исходным для построения пьезометрических линий в динамическом режиме (сплошные линии на рис. 8.12. выражающие, как и ранее, условно равномерные линейную и местные потери давления в системе отопления).

Найдем изменение гидростатического давления в трех характерных точках системы отопления (не считая точки Д, в которой давление р2 принято постоянным). Это точка Г нижней обратной магистрали, наиболее удаленная от наружного обратного теплопровода, точка В верхней подаю­щей магистрали, наиболее высоко расположенная и удаленная от ввода наружного теплопровода, и точка А в начале подающей магистрали системы.

Р ис. 8.12.Эпюра гидростатического давления в системе водяного отопления, непосредственно соединенной с наружными теплопроводами (без расширительного бака)

Д – точка постоянного давления Р2,

Гидростатическое давление в точке Г выражает наибольшее давление в нижней обратной магистрали (и в системе)

р_макс=р2+∆р_г-д (8.10)

где ∆р_г-д — потери давления при перемещении воды от точки Г до точки Д (рис. 8.12)

Наибольшее давление не должно превышать рабочего давления для каждого элемента системы. Поэтому выражение (8.10) служит для проверки выполнения этого условия. Если, например, давление р2 близко к 0,6 МПа, то с учетом потерь давления в обратной магистрали максимальное гидростатическое давление в чугунной арматуре и отопительных приборах, расположенных на уровне ввода наружных теплопроводов и ниже его, превысит рабочее, что может привести к их разрушению.

Гидростатическое давление в точке В выражает наименьшее давление в верхней подающей магистрали (и в системе) в динамическом режиме

РВ-Д=Р2+Рмин – Роgh (8.11)

где ∆РВ-Д — потери давления при движении воды от точки В до точки Д; Ро — плотность охлажденной воды; h —высота системы.

Выражение (8.11) служит для проверки условия невскипания высокотемпературной воды, если давление p2 принимают без учета температуры воды.

Покажем на примере необходимость проверки мини­мального избыточного давления в системе отопления. Если высота системы h=20 м, ∆РВ-Д=0,05 МПа, а давление р2=0,25 МПа, то минимальное давление в верхней точке при циркуляции воды в системе составит

Рмин=0,25+0,05-(977,81·9,81·20)10^-6≈0,11МПа

Это давление будет недостаточным для предотвращения вскипания воды, имеющей температуру более 120 °С,

Наконец, гидростатическое давление в точке А (если считать, что точка Л находится на одном уровне с точкой Д) выражает наибольшее давление в подающей магистрали в динамическом режиме (в точке 1 на рис. 8.10):

р1=p2+∆РА-Д — Pogh + Ргgh

или

р1=р2+∆Рс – ∆Ре (8.12)

где ∆Рс=∆РА-Д — потери давления при движении воды от точки А до точки Д, т. е. общие потери давления в системе отопления;

∆Ре=gh(Рo—Рг) — по уравнению (8.4).

Переписав выражение (8.12) в виде

р1—р2=∆Рс—∆Ре или ∆Рн=∆Рс —∆Ре (8.13а)

приходим к уравнению, которое в данном случае означает, что разность гидростатического давления в подающем и обратном наружных теплопроводах на вводе их в здание, вызывающая циркуляцию воды во внутренней системе отопления, меньше потерь давления при движении воды в системе на величину естественного циркуляционного давления.

Рассмотренная закономерность изменения давления в теплопроводах внутренней системы водяного отопления без расширительного бака относится к случаю применения смесительного насоса или водоструйного элеватора на тепловом вводе в здание.

ЛЕКЦИЯ 9