Отопление высотных жилых зданий. Теплоснабжение высотных зданий. Типы радиаторов для обогрева многоквартирных домов

Особенностью проектирования систем тепло- и водоснабжения является то, что все насосное и теплообменное оборудование рассматриваемых высотных жилых зданий расположено на уровне земли или минус первого этажа. Это обусловлено опасностью размещения трубопроводов перегретой воды на жилых этажах, неуверенностью в достаточности защиты от шума и вибрации смежных жилых помещений при работе насосного оборудования и стремлением сохранения дефицитной площади для размещения большего количества квартир.

Такое решение возможно благодаря применению высоконапорных трубопроводов, теплообменников, насосов, запорного и регулирующего оборудования, выдерживающих рабочее давление до 25 атм. Поэтому в обвязке теплообменников со стороны местной воды используют дисковые затворы с воротниковыми фланцами, насосы с U-образным элементом, регуляторы давления «до себя» прямого действия, устанавливаемые на подпиточном трубопроводе, электромагнитные клапаны, рассчитанные на давление 25 атм. в станции заполнения систем отопления.

При высоте зданий выше 220 м в связи с возникновением сверхвысокого гидростатического давления рекомендуется применять каскадную схему подключения зональных теплообменников отопления и горячего водоснабжения, пример такого решения приводится в книге.

Другой особенностью теплоснабжения реализованных высотных жилых зданий является то, что во всех случаях источник теплоснабжения – это городские тепловые сети. Подключение к ним производится через ЦТП, который занимает довольно большую площадь, например, в комплексе «Воробьевы Горы» он занимает 1 200 м 2 с высотой помещения 6 м (расчетная мощность 34 МВт).

ЦТП включает теплообменники с циркуляционными насосами систем отопления разных зон, систем тепло-снабжения калориферов вентиляции и кондиционирования воздуха, систем горячего водоснабжения, насосные станции заполнения систем отопления и системы поддержания давления с расширительными баками и оборудованием авторегулирования, аварийные электрические накопительные водонагреватели горячего водоснабжения. Оборудование и трубопроводы располагаются по вертикали, с тем чтобы в процессе эксплуатации они были легко доступны. Через все ЦТП проходит центральный проезд шириной не менее 1,7 м для возможности перемещения специальных погрузчиков, позволяющих вывезти тяжелое оборудование при его замене.

Достоинства и недостатки таких систем отмечены в и других источниках. Среди основных недостатков следует отметить следующие:

невозможно проводить учет расхода теплоты на отопление каждой квартиры;
невозможно осуществлять оплату расхода теплоты за фактически потребленную тепловую энергию;
очень сложно поддерживать требуемую температуру воздуха в каждой квартире.

Поэтому можно сделать вывод о том, что необходимо отказаться от использования вертикальных систем для отопления жилых многоэтажных зданий и применять поквартирные системы отопления, как это рекомендует . При этом в каждой квартире необходимо устанавливать счетчик тепловой энергии.

Поквартирные системы отопления в многоэтажных зданиях — это такие системы, которые могут обслуживаться жителями квартиры без изменения гидравлического и теплового режимов соседних квартир и обеспечивать поквартирный учет расхода теплоты. При этом повышается тепловой комфорт в жилых помещениях и экономия теплоты на отопление.

На первый взгляд это две противоречивые задачи. Однако никакого противоречия здесь нет, т.к. устраняется перегрев помещений за счет отсутствия гидравлической и тепловой разрегулировки системы отопления. Кроме того, на сто процентов используются теплота солнечной радиации и бытовые теплопоступления в каждую квартиру.

Актуальность решения этой проблемы осознают строители и службы эксплуатации. Существующие системы поквартирного отопления в нашей стране для отопления многоэтажных зданий применяются редко по разным причинам и, в том числе, из-за их невысокой гидравлической и тепловой устойчивости.

Система поквартирного отопления, защищенная действующим патентом РФ №2148755 F24D 3/02, по мнению авторов, отвечает всем требованиям .На рис. 1 представлена схема системы отопления для жилых зданий, имеющих небольшое количество этажей. Система отопления содержит подающий 1 и обратный 2 теплопроводы сетевой воды, сообщенные с индивидуальным тепловым пунктом 3, и соединенным, в свою очередь, с подающим теплопроводом 4 системы отопления.

К подающему теплопроводу 4 присоединен вертикальный подающий стояк 5, соединенный с поэтажной горизонтальной веткой 6. Кветке 6 присоединены отопительные приборы 7. В тех же квартирах, где установлен вертикальный подающий стояк 5, установлен обратный стояк 8, который присоединен к обратному теплопроводу системы отопления 9 и горизонтальной поэтажной ветке 6.

Вертикальные стояки 5 и 8 ограничивают длину поэтажных веток 6 одной квартирой. На каждой поэтажной ветке 6 установлен квартирный тепловой пункт 10, который служит для обеспечения подачи требуемого расхода теплоносителя и учета расхода теплоты на отопление каждой квартиры и регулирования температуры воздуха внутри помещения в зависимости от температуры наружного воздуха, поступления теплоты от солнечной радиации, тепловыделений в каждой квартире, скорости и направления ветра.

Для отключения каждой горизонтальной ветки предусмотрены вентили 11 и 12.Воздушные краны 13 служат для удаления воздуха из отопительных приборов и веток 6.У отопительных приборов 7 могут устанавливаться краны 14 для регулирования расхода воды, проходящей через отопительные приборы 7.

В случае реализации системы отопления многоэтажного здания (рис. 2) подающий вертикальный стояк 5 выполнен в виде группы стояков— 5, 15 и 16, а вертикальный обратный стояк 8 выполнен в виде группы стояков 8, 17 и 18.

В этой системе отопления подающий стояк 5 и обратный стояк 8, сообщенные соответственно с теплопроводами 4 и 9, объединяют в блок А горизонтальные поэтажные ветки 6 нескольких (в данном конкретном случае трех веток) верхних этажей здания.Подающий стояк 15 и обратный стояк 17 также соединены с теплопроводами 4 и 9 и объединяют в блок В горизонтальные поэтажные ветки следующих трех этажей.

Вертикальные подающий стояк 16 и обратный стояк 18 объединяют поэтажные ветки 6 трех нижних этажей в блок С (количество веток в блоках А,В и С может быть больше или меньше трех).На каждой горизонтальной поэтажной ветке 6, расположенной в одной квартире, установлен квартирный тепловой пункт 10.

Он включает, в зависимости от параметров теплоносителя и местных условий, запорно-регулирующую и контрольно-измерительную арматуру, регулятор давления (расхода) и устройство для учета расхода теплоты (теплосчетчик). Для отключения горизонтальных веток предусмотрены вентили 11 и 12.

Краны 14 служат для регулирования теплоотдачи отопительного прибора (в случае необходимости). Воздух удаляется через краны 13. Количество горизонтальных веток в каждом блоке определяется расчетом и может быть больше или меньше трех.

Следует отметить, что вертикальные подающие стояки 5, 15, 16 и обратные 8, 17, 18 проложены в одной квартире, т.е. также, как и на рис. 1, а это обеспечивает высокую гидравлическую и тепловую устойчивость системы отопления многоэтажного здания и, следовательно, эффективную работу системы отопления.

Изменяя количество блоков, на которые по высоте делится система отопления, можно практически полностью исключить влияние естественного давления на гидравлическую и тепловую устойчивость системы водяного отопления многоэтажного здания.

Другими словами, можно сказать, что при количестве блоков, равном числу этажей в здании, получим систему водяного отопления, в которой естественное давление, возникающее от остывания воды в отопительных приборах, присоединенных к поэтажным веткам, не будет влиять на гидравлическую и тепловую устойчивость системы отопления.

Рассмотренная система отопления обеспечивает высокие санитарно-гигиенические показатели в отапливаемых помещениях, экономию теплоты на отопление, эффективное регулирование температуры воздуха в помещении.

Осуществить пуск системы отопления можно по желанию жителя (при наличии теплоносителя в тепловом пункте 3) в любое время, не дожидаясь пуска системы отопления в других квартирах или во всем доме. Учитывая, что тепловая мощность и длина горизонтальных веток приблизительно одинакова, то при изготовлении трубной заготовки достигается максимальная унификация узлов, а это снижает расходы на изготовление и монтаж системы отопления.

Разработанная система поквартирного отопления для многоэтажных жилых зданий универсальна, т.е. ее можно использовать при теплоснабжении:

от центрального источника теплоты (от тепловых сетей);
от автономного источника теплоты (в т.ч. крышной котельной).

Такая система обладает гидравлической и тепловой устойчивостью, может быть одно- и двухтрубной и использовать отопительные приборы любого типа, удовлетворяющие требованиям .Схема подачи теплоносителя в отопительный прибор может быть различна , при установке крана у отопительного прибора можно регулировать тепловую мощность отопительного прибора.

Такая система отопления может применяться не только для отопления жилых зданий, но и общественных, и производственных зданий. В этом случае горизонтальная ветка прокладывается у пола (или в углублении пола) вдоль плинтуса. Такую систему отопления можно ремонтировать и реконструировать, если возникла необходимость в перепланировке здания.

Для устройства такой системы требуется меньший расход металла. Монтаж таких систем отопления можно осуществлять из стальных, медных, латунных и полимерных труб, разрешенных к применению в строительстве .

Теплоотдача теплопроводов должна учитываться при расчете отопительных приборов. Применение поквартирных систем отопления обеспечивает снижение расхода теплоты на 10-20%.

Описание:

Рассматриваемые в книге здания можно отнести к категории высотных зданий. Надеемся, что в будущем появится книга об отечественном опыте проектирования инженерного оборудования сверхвысоких зданий, образно называемых небоскребами.

Тепловодоснабжение и отопление высотных жилых зданий

К выходу в свет книги

В. И. Ливчак , вице-президент НП «АВОК», начальник отдела энергоэффективности строительства Мосгосэкспертизы

В Москве спустя полвека после сооружения семи «сталинских» высоток возобновилось строительство высотных зданий. Ныне построены здания выше 40 этажей: в 2003 году – «Эдельвейс» на Давыдковской ул., вл. 3 (высота 176 м, 43 этажа), «Алые Паруса» корпус 4 (179 м, 48 этажей) на Авиационной ул., вл. 77–79; в 2004 году – «Воробьевы Горы» (188 м, 49 этажей) на Мосфильмовской ул., вл. 4–6, «Триумф Палас» – самое высокое жилое здание в Европе (225 м, 59 этажей, со шпилем – 264 м), Чапаевский пер., вл. 2.

Намечаются к строительству не-сколько десятков зданий высотой 30–50 этажей по городской инвестиционной программе «Новое кольцо Москвы». В деловом центре «Москва-Сити» строится ряд небоскребов высотой более 300 м, и апофеозом всего предполагается сооружение башни «Россия» высотой 600 м по проекту английского архитектора Нормана Фостера, к проектированию которой приступили в 2006 году.

Проект жилого дома «Эдельвейс» выполнен ЦНИИЭПжилища, инженерная часть остальных перечисленных высотных жилых зданий, построенных компанией «ДОН-строй», явилась плодом творчества проектно-производственной фирмы «Александр Колубков» под руководством А. Н. Колубкова и носящей его имя. Интересно и то, что «ДОН-строй» сам и эксплуатирует сооружаемые им дома, а потому примененные решения подтверждены практикой их работы.

Опыт, накопленный при проектировании этих зданий и их эксплуатации, был положен в основу книги «Инженерное оборудование высотных зданий», изданной «АВОК-ПРЕСС» в 2007 году под общей редакцией проф. МАрхИ М. М. Бродач.

На наш взгляд, все здания по высоте можно разделить на 5 категорий:

До пяти этажей, где не требуется установка лифтов – малоэтажные здания;

До 75 м (25 этажей), в пределах которых не требуется зонирование по вертикали на пожарные отсеки – многоэтажные здания;

76–150 м – здания повышенной этажности;

151–300 м – высотные здания;

Свыше 300 м – сверхвысокие здания.

Градация кратная 150 м обусловлена изменением расчетной температуры наружного воздуха для проектирования отопления и вентиляции – через каждые 150 м она понижается на 1 °С.

Особенности проектирования зданий выше 75 м связаны с тем, что их по вертикали необходимо делить на герметичные пожарные отсеки (зоны), границами которых являются ограждающие конструкции, обеспечивающие требуемые пределы огнестойкости для локализации возможного пожара и нераспространения его на смежные отсеки. Высота зон должна составлять 50–75 м, причем необязательно разделять вертикальные пожарные отсеки техническими этажами, как это принято в теплых странах, где технические этажи не имеют стен и используются для сбора людей при пожаре и последующей их эвакуации. В странах с суровым климатом необходимость технических этажей обусловлена требованиями размещения инженерного оборудования. При установке его в подвальной части только часть этажа, расположенного на границе пожарных отсеков, может быть использована для размещения вентиляторов противодымной защиты, остальная – под рабочие помещения. При каскадной схеме подключения теплообменников, как правило, они вместе с насосными группами размещаются на технических этажах, где им требуется больше места, и занимают этаж полностью, а в сверхвысоких зданиях иногда и два этажа.

Ниже будет дан анализ проектных решений по тепловодоснабжению и отоплению перечисленных жилых зданий. И это только часть тематики, которой посвящена рассматриваемая книга, за рамками данной статьи остается анализ передовых решений, реализованных в ряде зарубежных высотных зданий, и особенностей влияния наружного климата, опыт проектирования систем вентиляции и кондиционирования воздуха жилых и общественных зданий, систем пожаробезопасности, водоотведения и мусороудаления, автоматизации и диспетчеризации, также приведенных в книге «Инженерное оборудование высотных зданий».

Теплоснабжение

Рисунок 1.

Такое решение обусловлено еще и тем, что высотные комплексы, как правило, являются многофункциональными по назначению с развитой стилобатной и подземной частью, на которой могут находиться несколько зданий. Поэтому в комплексе «Воробьевы Горы», который включает 3 высотных жилых здания в 43–48 этажей и 4 здания высотой 17–25 этажей, объединенных пятиуровневой стилобатной частью, от этого единого ЦТП отходят технические коллекторы с многочисленными трубопроводами, и для их сокращения в технической зоне высотных корпусов расположили повысительные насосные станции водоснабжения, которые осуществляют подкачку холодной и горячей воды в каждую зону высотных корпусов.

Возможно и иное решение – ЦТП служит для ввода городских тепловых сетей на объект, размещения регулятора перепада давлений «после себя», узла учета тепловой энергии и, при необходимости, установки когенерации и может быть совмещен с одним из индивидуальных локальных тепловых пунктов (ИТП), служащих для присоединения местных систем теплопотребления, близких по расположению к данному тепловому пункту. Из этого ЦТП перегретая вода по двум трубам, а не по нескольким от гребенки, как в предыдущем случае, подается в локальные ИТП, расположенные в других частях комплекса, в том числе и на верхних этажах, по принципу приближенности к тепловой нагрузке. При таком решении нет необходимости присоединения системы внутреннего теплоснабжения калориферов приточных систем по независимой схеме через теплообменник. Калорифер сам является теплообменником и подключается к трубопроводам перегретой воды напрямую с насосным подмешиванием для повышения качества регулирования нагрузки и повышения надежности защиты калориферов от замерзания.

Одним из решений по резервированию централизованного тепло- и электроснабжения высотных зданий может быть устройство автономных мини-ТЭЦ на базе газотурбинной (ГТУ) или газопоршневой (ГПУ) установок, одновременно вырабатывающих оба вида энергии. Современные средства защиты от шума и вибрации позволяют размещать их непосредственно в здании, в том числе и на верхних этажах. Как правило, мощность этих установок не превышает 30–40 % максимальной потребной мощности объекта и в штатном режиме эти установки работают, дополняя централизованные системы энерго-снабжения. При большей мощности когенерационных установок возникают проблемы передачи избытков того или иного энергоносителя в сеть.

В книге приводится алгоритм расчета и подбора мини-ТЭЦ при энергоснабжении объекта в автономном режиме и анализ оптимизации выбора мини-ТЭЦ на примере конкретного проекта. При дефиците только тепловой энергии для рассматриваемого объекта в качестве источника тепло-снабжения может быть принят автономный источник теплоснабжения (АИТ) в виде котельной с водогрейными котлами. Могут использоваться пристроенные, расположенные на крыше или выступающих частях здания либо отдельно стоящие котельные, проектируемые согласно СП 41–104–2000. Возможность и место размещения АИТ следует увязывать со всем комплексом его воздействия на окружающую среду, в том числе и на жилое высотное здание.

Отопление

Системы водяного отопления высотных зданий зонируются по высоте и, как уже было сказано, если пожарные отсеки разделяются техническими этажами, то зонирование систем отопления, как правило, совпадает с пожарными отсекам, т. к. технические этажи удобны для прокладки разводящих трубопроводов. При отсутствии технических этажей зонирование систем отопления может не совпадать с разделением здания на пожарные отсеки. Органами пожарного надзора допускается пересечение границ пожарных отсеков трубопроводами водонаполненных систем, и высота зоны определяется значением допустимого гидростатического давления для нижних отопительных приборов и их обвязки.

Первоначально проектирование зональных систем отопления проводилось, как для обычных многоэтажных зданий. Применялись, как правило, двухтрубные системы отопления с вертикальными стояками и нижней разводкой подающей и обратной магистралей, проходящих по техническому этажу, что позволяло включать систему отопления, не дожидаясь возведения всех этажей зоны. Такие системы отопления были реализованы в жилых комплексах «Алые Паруса», «Воробьевы Горы», «Триумф Палас». Каждый стояк оборудуется автоматическими балансировочными клапанами для обеспечения автоматического распределения теплоносителя по стоякам, а каждый отопительный прибор – автоматическим терморегулятором с повышенным гидравлическим сопротивлением для предоставления жильцу возможности установления нужной ему температуры воздуха в помещении и сведения к минимуму влияния гравитационной составляющей циркуляционного напора и включения/выключения термостатов на других отопительных приборах, подключенных к данному стояку.

Далее, во избежание разбалансировки системы отопления, связанной с несанкционированным изъятием термостатов в отдельных квартирах, что неоднократно имело место на практике, было предложено переходить на систему отопления с верхней разводкой подающей магистрали с попутным движением теплоносителя по стоякам. Это выравнивает потери давления циркуляционных колец через отопительные приборы независимо от того, на каком этаже они расположены, повышает гидравлическую устойчивость системы, гарантирует удаление воздуха из системы и облегчает настройку терморегуляторов.

Однако впоследствии, в результате анализа различных решений, проектировщики пришли к выводу, что наилучшей системой отопления, особенно для зданий без технических этажей, являются системы с поквартирной горизонтальной разводкой, подключаемые к вертикальным стоякам, проходящим, как правило, по лестничной клетке, и выполненным по двухтрубной схеме с нижней разводкой магистралей. Такая система запроектирована в венчающей части (9 этажей третьей зоны) высотного комплекса «Триумф Палас» и в строящемся 50-этажном доме без промежуточных технических этажей на ул. Пырьева, д. 2.

Поквартирные системы отопления оборудуются узлом с запорной, регулирующей с помощью балансировочных клапанов и спускной арматурой, фильтрами и прибором учета тепловой энергии. Этот узел должен располагаться вне квартиры на лестничной клетке для беспрепятственного доступа службы эксплуатации. В квартирах более 100 м 2 подключение производится не петлей, периметрально проложенной по квартире (поскольку при увеличении нагрузки возрастает диаметр трубопровода, а вследствие этого усложняется монтаж и повышается стоимость из-за применения дорогих фитингов большого размера), а через промежуточный квартирный распределительный шкаф, в котором устанавливается гребенка, и от нее теплоноситель по лучевой схеме трубопроводами меньшего диаметра направляется к отопительным приборам по двухтрубной схеме.

Трубопроводы применяют из термостойких полимерных материалов, как правило, из сшитого полиэтилена РЕХ (обоснование его использования приводится в книге), прокладка выполняется в подготовке пола. Расчетные параметры теплоносителя, исходя из технических условий на такие трубопроводы, 90–70 (65) °С из опасения, что дальнейшее понижение температуры приводит к значительному росту поверхности нагрева отопительных приборов, что не приветствуется инвесторами из-за роста стоимости системы. Опыт применения металлопластиковых труб в системе отопления комплекса «Триумф Палас» был признан неудачным. В процессе эксплуатации в результате старения разрушается клеевой слой и внутренний слой трубы «схлопывается», вследствие чего сужается проходное сечение и система отопления перестает нормально работать.

Авторы книги считают, что при поквартирной разводке оптимальным решением является применение автоматических балансировочных клапанов ASV-P (PV) на обратном трубопроводе и запорно-измерительных клапанов ASV-М (ASV-1) на подающем. Использование этой пары клапанов дает возможность не только компенсировать влияние гравитационной составляющей, но и ограничивать расход на каждую квартиру в соответствии с параметрами. Клапаны, как правило, подбираются по диаметру трубопроводов и настраиваются на поддержание перепада давлений на уровне 10 кПа. Такая величина настройки клапанов выбирается исходя из значения требуемых потерь давления на радиаторных терморегуляторах для обеспечения их оптимальной работы. Ограничение расхода на квартиру задается настройкой на клапанах ASV-1, причем учитывается, что в этом случае потери давления на данных клапанах необходимо включить в перепад давлений, поддерживаемый регулятором ASV-РV.

Применение поквартирных горизонтальных систем отопления по сравнению с системой c вертикальными стояками приводит к уменьшению протяженности магистральных трубопроводов (они подходят только к лестничному стояку, а не к самому удаленному стояку в угловой комнате), снижению потерь теплоты трубопроводами, упрощению поэтажного ввода здания в эксплуатацию и повышению гидравлической устойчивости системы. Стоимость устройства поквартирной системы ненамного отличается от стандартных с вертикальными стояками, однако срок службы выше за счет применения труб из термостойких полимерных материалов.

В поквартирных системах отопления значительно проще и с абсолютной наглядностью для жильцов можно осуществить учет тепловой энергии. Надо согласиться с мнением авторов, что хотя установка теплосчетчиков не относится к энергосберегающим мероприятиям, однако, оплата за фактически потребленную тепловую энергию является мощным стимулом, заставляющим жителей бережно относиться к ее расходованию. Естественно, достигается это, в первую очередь, обязательным применением термостатов на отопительных приборах. Опыт их эксплуатации показал, что во избежание влияния на тепловой режим смежных квартир в алгоритм управления термостатом должно быть введено ограничение снижения температуры в обслуживаемой ими комнаты не ниже 15–16 °С, а отопительные приборы следует подбирать с запасом мощности не менее 15 %.

Водоснабжение

Для повышения надежности водо-снабжения в зданиях до 250 м преду-сматривают не менее двух вводов от независимых водопитателей (отдельных линий наружной кольцевой водопроводной сети), при большей высоте каждый ввод прокладывается в две линии, каждая из которых должна быть рассчитана на пропуск не менее 50 % расчетного расхода.

С целью повышения надежности и обеспечения бесперебойности в работе горячего водоснабжения во всех высотных жилых домах предусматривают дополнительно к скоростным водоводяным водонагревателям установку емкостных электроводонагревателей, включающихся во время отключения теплосети на плановые профилактические работы или аварии. Объем этих резервных водонагревателей подбирается из расчета полуторачасового пикового расхода горячей воды. Мощность нагревательного элемента назначается таким образом, чтобы время нагрева данного объема воды составляло 8 часов – это промежуток между пиковыми утренним и вечерним водозаборами.

Как правило, резервных электроводонагревателей много (есть объекты, где их количество достигает 13 шт.), и для стабильности их работы следует включение водонагревателей осуществлять по схеме с попутным движением воды. Если по подключении горячей воды водонагреватель стоит первым, по подводу нагреваемой воды он должен быть последним. Рабочее давление электроводонагревателей не превышает 7 атм. Этим обуславливается высота зоны систем водоснабжения. Поэтому и необязательно, чтобы количество зон в системах водоснабжения совпадало с отоплением. Так, в 50-этажном жилом доме по ул. Пырьева предусматривается по вертикали 3 зоны для системы отопления и 4 – для горячего и холодного водоснабжения (рис. 2). У последних систем количество зон совпадает для возможности осуществления резервирования между ними.

Рисунок 2 ()

Зонирование инженерных систем

Другой особенностью системы горячего водоснабжения перечисленных высотных зданий является то, что независимо от числа зон устанавливается единый теплообменник на всю систему, и затем отдельными повысительными насосными станциями горячая вода закачивается в соответствующую зону. Также и по холодной воде рядом находятся свои повысительные насосные станции на каждую зону, что повышает надежность системы водо-снабжения, позволяя в нештатных ситуациях осуществлять водоснабжение по трубопроводам горячей воды.

Подключение циркуляционных трубопроводов разных зон к общей гребенке происходит через узел, включающий в себя, кроме запорной арматуры и обратного клапана, регулятор давления «после себя» и регулятор расхода. Такая схема была принята после множества проб и ошибок. Сначала устанавливались регулирующие клапаны с электрическим управлением. В процессе эксплуатации выяснилось, что их скорости срабатывания не хватает для нормальной работы. Требовалось найти оборудование, способное более оперативно а реагировать на изменение давления в циркуляционном трубопроводе. В результате были выбраны регуляторы давления прямого действия. Первоначально их поставили без регуляторов расхода, но поскольку циркуляционные насосы способствуют завоздушиванию, данные регуляторы давления начали работать как дроссели с недопустимыми шумами. Для устранения этого дефекта систему пытались отрегулировать более тщательно, но затем поставили регуляторы расхода, после чего описанный эффект исчез.

Чтобы изменение давления в городском водопроводе не влияло на стабильность поддержания давления насосными станциями, на вводе водопровода установлен регулятор давления «после себя». Если до установки этого регулятора разброс давлений составил 0,6–0,9 атм., то после установки он стабилизировался на уровне 0,2–0,4 атм. На вводе горячего водо-снабжения (после теплообменников, перед насосной станцией каждой зоны) также установлены свои регуляторы давления «после себя», благодаря которым исключаются ложные срабатывания обратных клапанов и включение резервных насосов без особой на то необходимости.

Система водоснабжения, как правило, организуется с горизонтальной поквартирной разводкой. Такое решение успешно реализовано в высотных жилых комплексах «Воробьевы Горы», «Триумф Палас» и на ул. Пырьева. В этом случае стояки системы водо-снабжения проложены в лестнично-лифтовом холле, откуда обеспечивается ввод в квартиру трубопроводов горячей и холодной воды. Система оснащена счетчиками холодной и горячей воды, которые вместе с фильтрами и регуляторами давления установлены в распределительных шкафах в лестнично-лифтовом холле. Во избежание перетока воды (из холодной магистрали в горячую и наоборот), возникающего в результате неправильной эксплуатации сантехнического оборудования, на вводах в квартиры на подающих трубопроводах холодной и горячей воды устанавливаются обратные клапаны.

Разводка трубопроводов от стояков до квартир и в квартирах выполняется из труб сшитого полиэтилена (РЕХ-труб). В квартирах целесообразно применять коллекторную разводку, когда к каждому водоразборному прибору вода подается от коллектора по отдельной трубе, это сводит к минимуму влияние соседних приборов друг на друга (при включении одного смесителя меняется температура излива на другом). Стояки прокладываются из стальных труб, и так же, как в системе отопления, стояки горячего водоснабжения оборудуются компенсаторами и неподвижными опорами. Расчетная циркуляция в объем 40 % от расчетного водоразбора выставляется при помощи регулирующей и балансировочной арматуры.

При горизонтальной разводке системы горячего водоснабжения можно отказаться от установки полотенцесушителей. Опыт эксплуатации показал, что даже в зданиях, оборудованных полотенцесушителями, до 70 % владельцев квартир не пользуются ими. Они либо оставляют ванную комнату вообще без полотенцесушителей, либо пользуются электрическими полотенцесушителями. Использование электрических полотенцесушителей, с точки зрения владельца квартиры, более удобно, поскольку он включается только по мере необходимости.

Таковы решения систем тепловодоснабжения и отопления самых высоких жилых зданий, построенных к настоящему времени в Москве. Они понятны, логичны и принципиально не отличаются от решений, применяемых при проектировании обычных многоэтажных зданий высотой менее 75 м, за исключением разделения систем отопления и водоснабжения на зоны. Но внутри каждой зоны сохраняются стандартные подходы выполнения этих систем. Обращается большее внимание к установкам заполнения систем отопления и поддержания давления в них и на каждом этаже систем водоснабжения, а также в циркуляционных линиях от разных зон перед подключением их к общей гребенке, автоматическому регулированию подачи тепла и распределению теплоносителя для реализации комфортного и экономичного режимов, резервированию работы оборудования для обеспечения бесперебойного снабжения потребителей теплом и водой.

Отличительной особенностью является применение для целей бесперебойного снабжения горячей водой аварийных емкостных электроводонагревателей на полуторачасовой запас воды. Но представляется, что их возможности используются не в полной мере. Помимо включения их при аварии или планово-предупредительном ремонте тепловых сетей, они могли бы быть обвязаны таким образом, чтобы их емкость использовалась для снятия пиковых тепловых нагрузок на систему теплоснабжения.

Эта остроумная схема, предложенная прародителем техники горячего водоснабжения А. В. Хлудовым, включает водонагреватель, бак-аккумулятор и насос, выполняющий функцию зарядки бака горячей водой (рис. 3). При заряженном аккумуляторе холодная вода параллельными потоками поступает в водонагреватель и в бак-аккумулятор, вытесняя снизу вверх горячую воду из аккумулятора в систему потребителя. Таким образом, при большом водоразборе потребитель получает в свою систему горячую воду из водонагревателя и аккумулятора. При уменьшении водоразбора насос выдавливает избыток нагретой в водонагревателе воды в бак-аккумулятор, вытесняя тем самым из нижней части аккумулятора холодную воду в водонагреватель, т. е. происходит зарядка аккумулятора. Это позволяет выравнить нагрузку на водонагреватель и снизить его поверхность нагрева.

К недостаткам принимаемых решений следует отнести игнорирование использования энергосберегающих решений, таких как частичное замещение энергопотребности за счет применения автономных энергопроизводящих газотурбинных или газопоршневых установок, солнечных фотоэлектрических или водонагревающих элементов, тепловых насосов, использующих низкопотенциальную энергию грунта, вентиляционных выбросов. Также следует отметить недостаточное использование централизованного холодоснабжения для повышения комфорта проживания в квартирах и устранения негативного влияния на архитектуру здания бессистемно развешанных на фасаде внешних блоков сплит-систем. Высотные здания, будучи передовыми в части архитектурно-конструктивных решений, должны быть примером по реализации перспективных технологий в инженерных системах.

2017-03-15

В последнее время в проектах отопления общественных зданий начали предусматривать горизонтальные системы водяного отопления с разводкой поэтажных магистралей над плинтусом или в конструкции пола, с параллельной (двухтрубной) или последовательной (однотрубной) подачей воды к прибору. Причём в помещениях большой площади, имеющих на одном фасаде несколько окон, в качестве отопительных приборов устанавливают радиаторы, присоединяемые к магистрали по схеме «сверху-вниз» и «снизувверх». На рис. 1, 2 и 3 представлены возможные схемы горизонтальных систем отопления с применением запорно-регулирующей и термостатической арматуры «ГЕРЦ» .

Такие системы имеют ряд серьёзных недостатков. Во-первых, число радиаторов соответствует числу окон, что приводит к удорожанию системы отопления, так как каждый радиатор должен быть снабжён воздухоотводчиком (например, краном Маевского) для удаления воздуха и дорогостоящей запорно-регулирующей и термостатической арматурой.

Во-вторых, при скорости воды в коллекторе радиатора меньше 0,20-0,25 м/с неизбежно скопление воздуха в радиаторе, особенно в начале отопительного сезона, что вызывает необходимость систематического удаления воздуха из радиатора. Скорость воды больше указанной может быть при тепловой нагрузке радиатора не менее 9 кВт.

В-третьих, длина радиатора в ряде случаев меньше 50-75 % ширины оконного проёма, что не отвечает требованиям СП 60.13330.2013 . В-четвертых, монтаж системы с плинтусной прокладкой магистралей и тем более с прокладкой их в полу в теплоизоляции сложнее.

Кроме того, при последовательной, однотрубной подаче воды к радиатору число секций разборного радиатора или тип неразборного радиатора под окнами должны быть разными. Это, собственно, дополнительно усложняет подбор отопительного прибора.

К преимуществу горизонтальных систем водяного отопления с прокладкой магистралей в теплоизоляции в конструкции пола можно отнести лишь снижение попутных тепловых потерь в магистрали, позволяющее осуществлять подачу воды к приборам с приблизительно одинаковой температурой. Теплоотдача одного погонного метра изолированной трубы, например, ∅ 20 мм при разности средней температуры воды в отопительном приборе и температуры воздуха в помещении, равной 60 °C, составляет не более 20 Вт, то есть почти в четыре раза меньше теплоотдачи неизолированной, открыто проложенной трубы в горизонтальном положении .

С целью сокращения стоимости систем отопления в помещениях с числом окон двумя и более на одном фасаде предлагается в качестве отопительных приборов устанавливать конвекторы, присоединяемые по воде последовательно, как это показано на рис. 4.

Во-первых, в этом случае запорно-регулирующую и термостатическую арматору достаточно устанавливать только в единственном числе. Во-вторых, требуется меньше труб, необходимых для соединения конвекторов. К тому же длина конвекторов малой высоты больше длины радиаторов строительной высоты 500 мм одинаковой тепловой мощности.

При расчётной температуре воды в системе отопления 95-70 °C и скорости воды 0,4 м/с количество теплоты, проходящей через трубу ∅ 20 мм, составит около 15,4 кВт, при скорости 0,2 м/с — 7,7 кВт.

При этом потери давления на трение составят около 145 и 39 Па на один погонный метр, соответственно.

Журнал СОК №10/2019. Программа лояльности NAVIEN PRO
Журнал СОК №11/2019. Viessmann вывела на рынок энергоэффективный электрический котёл Vitotron
Журнал СОК №11/2019. Электрические кабельные тёплые полы: современные решения и рыночные тенденции
Настольная книга проектировщика. - Вена: «Герц Арматурен ГмбХ», 2008.
СП 60.13330.2013. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха.
Внутренние санитарно-технические устройства: Справ. проект-ка. Ч. 1. Отопление / В.Н. Богословский, Б.А. Крупнов, А.Н. Сканави и др. - М.: Стройиздат, 1990.
Крупнов Б.А., Крупнов Д.Б. Отопительные приборы, производимые в России и ближнем зарубежье: Науч.-поп. изд. Изд. 4-е, доп. и испр. - М.: Изд-во «АСВ», 2015.

1.
2.
3.
4.
5.

Квартира в многоэтажном доме – это городская альтернатива частным домам, и в квартирах проживает очень большое количество людей. Популярность городских квартир не является странной, ведь в них есть все, что требуется человеку для комфортного проживания: отопление, канализация и горячее водоснабжение. И если два последних пункта не нуждаются в особом представлении, то схема отопления многоэтажного дома требует детального рассмотрения. С точки зрения конструктивных особенностей, централизованная имеет ряд отличий от автономных конструкций, что позволяет ей обеспечить дом тепловой энергией в холодную пору года.

Особенности отопительной системы многоквартирных домов

При оборудовании отопления в многоэтажных домах необходимо в обязательном порядке соблюдать требования, устанавливаемые нормативной документацией, к которой относятся СниП и ГОСТ. В этих документах указано, что отопительная конструкция должна обеспечивать в квартирах постоянную температуру в пределах 20-22 градусов, а влажность должна варьироваться от 30 до 45 процентов.

Несмотря на наличие норм, многие дома, особенно из числа старых, не соответствуют данным показателям. Если это так, то в первую очередь нужно заняться установкой теплоизоляции и поменять отопительные приборы, а уже потом обращаться в теплоснабжающую компанию. Отопление трехэтажного дома, схема которого изображена на фото, можно приводит в качестве примера хорошей отопительной схемы.

Чтобы достичь необходимых параметров, используется сложная конструкция, требующая качественного оборудования. При создании проекта отопительной системы многоквартирного дома специалисты используют все свои знания, чтобы достичь равномерного распределения тепла на всех участках теплотрассы и создать сопоставимое давление на каждом ярусе здания. Одним из неотъемлемых элементов работы такой конструкции является работа на перегретом теплоносителе, что предусматривает схема отопления трехэтажного дома или других высоток.

Как это работает? Вода поступает прямо с ТЭЦ и разогрета до 130-150 градусов. Кроме того, давление увеличено до 6-10 атмосфер, поэтому образование пара невозможно – высокое давление будет прогонять воду по всем этажам дома без потерь. Температура жидкости в обратном трубопроводе в таком случае может достигать 60-70 градусов. Конечно, в разное время года температурный режим может меняться, поскольку он напрямую завязан на температуру окружающей среды.

Назначение и принцип действия элеваторного узла

Выше было сказано, что вода в отопительной системе многоэтажного здания разогревается до 130 градусов. Но такая температура не нужна потребителям, и нагревать батареи до такого значения абсолютно бессмысленно, независимо от этажности: система отопления девятиэтажного дома в данном случае не будет отличаться от любой другой. Объясняется все довольно просто: подача отопления в многоэтажных домах завершается устройством, переходящим в обратный контур, которое называется элеваторным узлом. В чем смысл этого узла, и какие функции на него возложены?

Разогретый до высокой температуры теплоноситель попадает в , который по принципу своего действия похож на инжектор-дозатор. Именно после этого процесса жидкость осуществляет теплообмен. Выходя через элеваторное сопло, теплоноситель под высоким давлением выходит через обратную магистраль.

Кроме того, через этот же канал жидкость поступает на рециркуляцию в отопительную систему. Все эти процессы в совокупности позволяют смешивать теплоноситель, подводя его к оптимальной температуре, которой достаточно для обогрева всех квартир. Использование элеваторного узла в схеме позволяет обеспечить наиболее качественное отопление в высотных домах, независимо от этажности.

Конструктивные особенности схемы отопления

В цепи отопления за элеваторным узлом находятся разные задвижки. Их роль нельзя недооценивать, поскольку они дают возможность регулировать отопление в отдельных подъездах или в целом доме. Чаще всего регулировка задвижек осуществляется вручную сотрудниками теплоснабжающей компании, если возникает такая необходимость.

В современных зданиях нередко используются дополнительные элементы, вроде коллекторов, тепловых и другого оборудования. В последние годы почти каждая система отопления высотных зданий оснащается автоматикой, чтобы минимизировать вмешательство человека в работу конструкции (прочитайте: " "). Все описанные детали позволяют добиться лучшей производительности, повышают КПД и дают возможность более равномерно распределять тепловую энергию по всем квартирам.

Разводка трубопровода в многоэтажном доме

Как правило, в многоэтажных домах используется однотрубная схема разводки с верхним или нижним розливом. Расположение прямой и обратной трубы может варьироваться в зависимости от множества факторов, включая даже регион, где расположено здание. Например, схема отопления в пятиэтажном доме будет конструктивно отличаться от отопления в трехэтажных зданиях.

При проектировании отопительной системы учитываются все эти факторы, и создается наиболее удачная схема, позволяющая довести все параметры до максимума. Проект может предполагать различные варианты розлива теплоносителя: снизу вверх или наоборот. В отдельных домах устанавливаются универсальные стояки, которые обеспечивают поочередность движения теплоносителя.

Типы радиаторов для обогрева многоквартирных домов

В многоэтажных домах нет единого правила, позволяющего использовать конкретный вид радиатора, поэтому выбор особо не ограничивается. Схема отопления многоэтажного дома довольно универсальна и имеет хороший баланс между температурой и давлением.

К основным моделям радиаторов, используемых в квартирах, можно отнести следующие устройства:

Чугунные батареи . Нередко используются даже в самых современных зданиях. Дешево стоят и очень легко монтируются: как правило, установкой данного типа радиаторов владельцы квартир занимаются самостоятельно.
Стальные отопители . Этот вариант является логичным продолжением разработок новых отопительных приборов. Будучи более современными, стальные панели отопления демонстрируют хорошие эстетические качества, довольно надежны и практичны. Очень хорошо сочетаются с регулирующими элементами отопительной системы. Специалисты сходятся во мнении, что именно стальные батареи можно назвать оптимальными при использовании в квартирах.
Алюминиевые и биметаллические батареи . Изделия, изготовленные из алюминия, очень ценятся владельцами частных домов и квартир. Алюминиевые батареи имеют самые лучшие показатели, если сравнивать с предыдущими вариантами: отличные внешние данные, небольшой вес и компактность отлично сочетаются с высокими эксплуатационными характеристиками. Единственный минус этих устройств, который нередко отпугивает покупателей – высокая стоимость. Тем не менее, специалисты не рекомендуют экономить на отоплении и считают, что такое вложение окупится довольно быстро.

Заключение

Выполнять ремонтные работы в отопительной системе многоквартирного дома самостоятельно также не рекомендуется, особенно в том случае, если это отопление в стенах панельного дома: практика показывает, что жильцы домов, не имея соответствующих знаний, способны выбросить важный элемент системы, посчитав его ненужным.

Централизованные системы отопления демонстрируют хорошие качества, но их нужно постоянно поддерживать в рабочем состоянии, а для этого нужно следить за многими показателями, включая теплоизоляцию, износ оборудования и регулярной замены отработавших свое элементов.