Рейтинг
Порталус

Оценка теплоснабжения в квартирах разноэтажного дома и трехподъездного равноэтажного

Дата публикации: 26 декабря 2013
Автор(ы): Король Владимир Федорович
Публикатор: Король Владимир Федорович
Рубрика: ТЕХНОЛОГИИ ТЕХНОЛОГИИ →
Источник: (c) http://portalus.ru
Номер публикации: №1388008800


Король Владимир Федорович, (c)

Оценка теплоснабжения в квартирах разноэтажного дома и трехподъездного равноэтажного

 

 

 

В.Ф. Король

 

 

 

1.     Разноэтажный дом с двумя подъездами

    

Проектирование и строительство многоквартирного дома на наклонном участке земли в известных случаях производится разноэтажным. Здесь не всегда удается получить удовлетворительный эффект равномерного распределения тепла в квартирах при централизованном теплоснабжении. Неудовлетворительный эффект теплообеспечения показан ниже на существующем в действительности доме. Теоретически это подтверждено и на построенной здесь экспериментальной модели, названы предложения для рационального улучшения условий обогрева такого или ему подобного дома.

Так, дом на 36 квартир, построенный на косогоре острова Хортица в Запорожской области, имеет 2 подъезда, в одном из которых (первом) 4 этажа, а в другом – 5. Теплоснабжение дома осуществляется нагретой водой от централизованной котельной, обеспечивающей теплом и другие многоквартирные дома острова. Причем теплоноситель и потерявшая тепло его вода на обогрев дома вводятся и выводятся из первого четырехэтажного подъезда. При этом, если жители первого подъезда зимой из-за избытка тепла держат открытыми форточки, то жители второго подъезда, особенно нижних этажей, буквально мерзнут.

Система отопления в доме однотрубная, то есть одна труба названная ниже «стояк» вертикально проходит от помещения, например, комнаты верхнего этажа, через помещения этажей, находящихся ниже. К стояку входным и выходным патрубками на каждом этаже присоединяются теплоотдающие радиаторы, поверхность теплоотдачи которых увеличена с понижением этажности. К каждому из стояков первого подъезда присоединены по четыре радиатора, а во втором – по пять. У потолка через все квартиры верхнего этажа проходит труба, к которой присоединены верхние концы всех стояков дома. Эта труба представляет собой входной распределительный теплоноситель по стоякам – коллектор. В него от входной трубы центрального теплоснабжения вводится нагретая вода рабочего теплоносителя. Нижние концы стояков также присоединены к общей трубе – коллектору, проходящему ниже пола квартир нижних этажей. От нижнего коллектора, потерявший на обогрев квартир теплоноситель, отработанной водой отводится из дома к возвратной трубе центрального теплоснабжения для подачи обратно в котельную.

Таким образом, для более обоснованной оценки теплораспределения, однотрубную систему теплообеспечения названного разноэтажного дома эвристически здесь условно разделена на межквартирные и межэтажные участки гидравлических сопротивлений теплоносителя. На этой основе представляется возможным определить сравнительные скорости течения потоков теплоносителя в системе, а соответственно и потери тепла от входного коллектора в стояках системы отопления. Поскольку все участки труб системы практически одного внутреннего сечения, то без большой погрешности принято, что каждый из участков гидравлического сопротивления равны между собой. Также принято, что существует некое подобие значений прохождения электрического тока по проводам и резисторам со скоростью потока, например, воды через гидравлические сопротивления трубопроводов. На этой основе построена экспериментальная модель системы отопления рассматриваемого дома. Каждый участок гидросопротивления замещен электротехническим резистором, сопротивление каждого из которых имеет сопротивление 100 Ом. Схема такой модели построена и приведена на рисунке 1.

 

 

Рис. 1. Модель схемы замещения гидравлических сопротивлений системы отопления разноэтажного дома.

 

В этой схеме замещения системы отопления введены следующие обозначения: ВК – резисторы верхнего коллектора; НК – резисторы нижнего коллектора; S1, S2, …, S14 - номера стояков, к каждому из которых присоединены входными и выходными патрубками теплоотдающие радиаторы. Резисторы, моделирующие поэтажные и поквартирные участки гидравлических сопротивлений стояков, имеют цифровые и буквенные обозначения. Так, буквы С, Г, К и П соответственно обозначают: спальня, горница, кухня и подъезд. Цифра, стоящая перед буквой, именует номер квартиры или подъезда. Для более объемного исследования сравнительных оценок скоростей потоков теплоносителей в стояках, подключение модели к источнику электропитания (ИЭП) предусмотрены 4 клеммы: РТ1, РТ2, ОТ1 и ОТ2 (рис.1). Первые две клеммы имитируют вход рабочего теплоносителя для первого и второго подъездов соответственно, а вторые две – выход из системы отопления отработанного теплоносителя этих же подъездов. С помощью клемм при различных подключениях к ним ИЭП представляется возможным исследовать и оценить 4 варианта функционирования модели системы отопления. Так, при подключении ИЭП к клеммам РТ1-ОТ1 (вариант 1) имитируются скорости потока теплоносителя в стояках при существующей системе отопления. То есть этим имитируются, что трубопроводы от централизованной системы отопления введены в первый четырехэтажный подъезд. К другим трем парам клемм РТ1-ОТ2,  РТ2-ОТ2 и РТ2-ОТ1 (варианты 2, 3 и 4) поочередно подключается источник электропитания, имитируя ввод и вывод теплоносителя из разных подъездов, обеспечивая этим получение сравнительных оценок скорости потоков по стоякам.

Оценка скорости потоков теплоносителя по стоякам производится путем измерения в них электрического тока Is. Его значения, согласно моделированию, эвристически пропорциональны скорости потока теплоносителя Vs~Is в соответствующем стояке. Для наглядности, измеренные в стояках значения токов, преобразованы в процентные показатели при 100-процентной сумме токов I всех 14 стояков.

 

 

где S – номер стояка. Процентная скорость потока в стояке Vs имеет выражение:

 

Vs = 100 Is /I, %.                                                 (2)

В ходе эксперимента на модели (рис.1) выявлено, что диапазон значений тока Is в стояках чрезмерно широк. Он по кратности от максимального до минимального, при подключении ИЭП как к клеммам РТ1-ОТ1, так и к РТ2-ОТ2, изменяется на три порядка, то есть до более чем в 300 раз. Поэтому для более наглядной иллюстрации графического представления Is в зависимости от его прохождения по S-ному стояку, он преобразован по выражению (2) в проценты. Результаты всех четырех вариантов эксперимента по Vs представлены на рисунке 2 логарифмическими характеристиками в виде скоростей потоков V4-4, V4-11, V11-11 и V11-4. Индексами здесь обозначены номера стояков, вблизи которых подключены клеммы от источника электропитания. Причем первые цифры индексов относятся к клеммам РТ, а вторые – к ОТ.

Из представленных на рисунке 2 характеристик видно, что при первом варианте исследований экспериментальной модели гидросопротивлений системы отопления скорость потока V4-4 теплоносителя в первом подъезде в стояках от S1 до S7 от максимального значения в стояке S4 снижается не более чем в 7,8 раз. Однако при этом реальное теплоснабжение квартир первого четырехэтажного подъезда, как показано выше оказывается даже избыточным.

 

Рис. 2. Характеристики скорости потоков теплоносителя в стояках.

Во втором подъезде, особенно в стояках S12, S13 и S14 снижение скорости теплоносителя, в сравнении с четвертым стояком первого подъезда, снижается по кратности от 200 до 480 раз. Поэтому здесь у теплоносителя при движении по стоякам S12, S13 и S14 со сверхнизкой скоростью к нижнему коллектору, резко снижается температура до недопустимо низкой и радиаторы для обогрева помещения в нижних этажах остаются холодными.

Это подтверждается в действительности при эксплуатации зимой названного выше дома.

Второй вариант экспериментальных исследований модели (рис.1) представлен тем, что вход теплоносителя имитирован вводом его в первый подъезд к верхнему коллектору у стояка S4, а отработанная теплоносителя вода выводится из нижнего коллектора у стояка S11 второго подъезда. То есть ИЭП в модели подключается к клеммам РТ1 и ОТ2. Полученные при этом сравнительные значения распределения скоростей потоков теплоносителя по стоякам, приведенные на рисунке 2 логарифмической характеристикой V4-11. Она свидетельствует, что общая сравнительная скорость потока теплоносителя в стояках по кратности не снижается более чем в 5,2 раза. Этим удостоверяется практическая возможность равномерного теплоснабжения всех квартир подобного разноэтажного дома.

В третьем варианте исследование модели произведено подключением ИЭП к клеммам РТ2-ОТ2. То есть в этом случае имитация ввода рабочего и вывод отработанного теплоносителей произведен во втором подъезде пятиэтажной части дома. Полученная при этом характеристика V11-11 (рис.2) практически зеркально отображает характеристику V4-4 с той лишь разницей, что ее кратность в отличии от первого варианта исследований не превышает значения 250. Четвертый вариант исследований модели выполнен при ее подключении ИЭП к клеммам РТ2-ОТ1. Этим имитируется ввод рабочего теплоносителя во второй подъезд пятиэтажного участка дома, вывод отработанной части из первого четырехэтажного подъезда. Приведенная на рисунке 2 характеристика V11-4 этого варианта исследований показывает, что здесь, в отличии от варианта два, кратность снижения скорости потоков теплоносителя по стоякам не превышает значения 4,7 раза.

Кстати, следует отметить, что приведенные здесь результаты исследования модели (рис.1) выполнены лишь на примере одной стороны разноэтажного дома с его номерами квартир. Вторая сторона, имеющая номера квартир: 2, 3, 6, 7, 10, 11, 14 и 15 для первого подъезда и для второго соответственно: 18, 19, 22, 23, 26, 27, 30, 31, 34 и 35 имеют аналогичную схему системы отопления, представленную на рисунке 1. Поэтому все нижесделанные выводы являются аналогичными и для второй стороны отопительной системы дома.

 

2. Равноэтажный дом с тремя подъездами.

 

Здесь проанализированы три варианта кратностей снижений скоростей потока теплоносителей по стоякам в трехподъездном пятиэтажном доме. Такие дома с однотрубными стояками системы отопления имеются и на острове Хортица. Иллюстрация скоростей потоков теплоносителей по стоякам произведена на реконструируемой модели, представленной на рисунке 1. Это сделано путем дополнительного подключения электротехнических резисторов имитирующих гидравлические сопротивления в стояках и коллекторах системы отопления. Так, в первом подъезде стояки S1, …, S7 (рис.1) добавлено по одному резистору. В результате этого условно получена экспериментальная модель системы отопления квартир пятиэтажного дома первого подъезда.

Модель третьего подъезда построена также на резисторах сопротивления 100 Ом, что и в первом теперь уже пятиэтажном подъезде. Она содержит 7 стояков, а также верхний и нижний коллекторы, которыми сделано подключение к коллекторам второго подъезда модели, представленной на рисунке 1. Таким образом, получена трехподъездная экспериментальная модель системы отопления пятиэтажного дома, план-схема которого представлена на рисунке 3. Общими в модели (рис.3) являются верхний и нижний коллекторы, к которым для экспериментальных исследований по подъездно сделаны входные и выходные электрические выводы, имитирующие трубы теплоносителя, и они оконцованы клеммами РТ1-ОТ1, РТ2-ОТ2, РТ3-ОТ3. К ним в различных вариантах предусмотрено подключение ИЭП. При этом в стояках S1, S2, …, S21 также производится измерение электрического тока, отображающего относительные скорости потоков теплоносителя в стояках пятиэтажного дома.

 

Рис. 3. План-схема модели трехподъездного равноэтажного дома с 21 стояками.

Экспериментальным исследованиям модели (рис.3) подвергнуты три варианта подключения ИЭП, которыми имитированы ввод и вывод теплоносителя только во второй подъезд и два других варианта по подъездно. Полученные при этом показатели прокомментированы фрагментами результатов, представленных в таблицах для каждого из трех вариантов сделанных испытаний.

В реальном трехподъездном доме на острове Хортица теплоноситель подводится через трубопроводы второго подъезда. Эксперимент по определению относительной скорости потоков теплоносителя в каждом из стояков при таком подключении теплоносителя в дом, исследован на модели (рис.3) при подключении ИЭП к клеммам РТ2-ОТ2. Основные показатели этого опыта представлены фрагментно в таблице 1.

 

 

Представленные скорости потоков теплоносителя в стояках в таблице 1 и в последующих двух других определены по выражению (2), но с верхним пределом 21.  

 

Экспериментальные показатели таблицы 1 удостоверяют, что если в среднем подъезде у стояка S11 на относительную скорость потока приходится 30%, то она у стояков S1 первого подъезда и S21 третьего подъезда снижается до 0,09%. То есть оцениваемые потоки по кратности снижаются более чем в 330 раз. Теоретическое свидетельствование проявляется и на практическом теплообеспечении квартир нижних этажей со стояками S1, S2, S3 и S19, S20, S21. Здесь в отопительный сезон радиаторы системы отопления остаются практически холодными, а температура в квартирах не повышается более чем до 15ºС.

Во втором варианте исследований экспериментальной модели (рис.3) определены скорости потоков теплоносителя по стоякам путем имитации его подачи первый подъезд, а выход из третьего подъезда. Для этого ИЭП был подключен к клеммам РТ1 и ОТ3. Полученные при этом процентные значения зависимостей относительных скоростей потока теплоносителей от номера стояка приведены в таблице 2.  

 

Анализ показателей таблицы 2 второго эксперимента удостоверяет, что наибольшего значения относительных скоростей потоков теплоносителя имеют стояки S4 и S18. На их часть приходится до 15% (V4=V18=15%). Более низкий процент относительной скорости потока имеет стояк S10. Здесь      V10 = 0,18%. То есть, снижение относительной скорости потока в среднем подъезде оценивается кратностью показателя в 83 раза. Таким образом, в квартирах среднего подъезда удовлетворительное теплообеспечение в рассмотренном варианте получить невозможно.

В третьем варианте экспериментальных исследований на модели (рис.3) показано распределение относительных скоростей теплоносителя по стоякам при имитации его входа в верхний коллектор во втором подъезде, отработанная на тепло квартир охлажденная вода одновременно отводится из нижнего коллектора первого и третьего подъездов. Для выполнения этого эксперимента ИЭП одним выводом подключается к клемме РТ2 (рис.3), а вторым выводом одновременно к клеммам ОТ1 и ОТ3. Цифровые показатели этого эксперимента приведены фрагментно в таблице 3.  

 

Показатели таблицы 3 свидетельствуют, что при реальном осуществлении ввода теплоносителя во второй подъезд, а вывода отработанной воды одновременно из первого и третьего подъезда, то отношение кратностей снижения скоростей потока теплоносителя от максимальной, стояк S11: V11 = 15,2%, к наименьшей (стояки S1 и              S21: V1=V21=1,83%) не превышает значения 8,3 раза. Следовательно при схеме, представленной вариантом три системе отопления в трехподъездном доме теплообеспечение будет удовлетворительным во всех помещениях такого дома.

 

 

Выводы:

 

1. Исследования построенной экспериментальной модели на этапе первого варианта разноэтажного дома с двумя подъездами свидетельствуют, что она вполне адекватна действующей системы отопления реального многоквартирного дома. Адекватность модели удостоверяется и на равноэтажном доме с тремя подъездами.

2. Ввод рабочего теплоносителя и вывод его отработанного содержания из одного любого двухподъездного дома или из среднего подъезда трехподъездного дома исключает возможность получить удовлетворительное теплообеспечение многих квартир в таких домах.

3. Для удовлетворительного теплообеспечения всех квартир разноэтажного дома, необходимо ввод рабочего теплоносителя осуществлять в один подъезд, а вывод отработанного его содержания производить из другого подъезда. При этом предпочтение ввода рабочего теплоносителя рациональнее выполнять в пятиэтажном подъезде.

4. Удовлетворительное теплообеспечение квартир равноэтажного трехподъездного дома обеспечится, если рабочий теплоноситель вводить в верхний коллектор среднего подъезда, а вывод отработанного в квартирах теплоносителя и возвращение его в котельную необходимо осуществлять из нижнего коллектора первого и третьего подъездов одновременно.

 

Король Владимир Федорович

 

Опубликовано на Порталусе 26 декабря 2013 года

Новинки на Порталусе:

Сегодня в трендах top-5


Ваше мнение?


КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА (нажмите для поиска): система отопления, отопление, стояк, подогрев воды, многоэтажный дом, равноэтажный дом, разноэтажный дом



Искали что-то другое? Поиск по Порталусу: