Уклоны труб и удаление воздуха и других газов из систем

Отопления

Трубопроводы систем водяного отопления, как правило, прокладываются с уклоном для удаления газов и слива воды из системы при необходимости ее опорожнения. В соответствии с ГОСТ 21.602-79 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха» [6] уклон трубопровода показывается на чертежах (рис.8.5) в виде знака, напоминающего знак, применяемый в математике для обозначения угла, причем вершина угла показывает падение линии трубопровода.

Рис.8.5. Обозначение уклона трубопровода на чертежах

Указывается и величина уклона. Минимальная величина уклона трубопровода в системах водяного отопления равна 0,002.

Воздух попадает в систему отопления следующими путями: остается в некоторых точках системы при первоначальном заполнении ее водой, воздух выделяется из воды при ее нагревании, возможен подсос воздуха в систему через неплотности в стыковых соединениях и даже через воздухоудаляющее устройство. Воздух скапливается в трубопроводах, образует воздушные пробки, затрудняющие и даже прекращающие циркуляцию воды. Воздушные скопления в отопительных приборах приводят к выключению из работы части или всей поверхности нагрева. Кроме того в воздухе содержится кислород (примерно 33 %), вызывающий коррозию металлов, из которых выполнены элементы отопительных установок.

При эксплуатации систем отопления с деаэрированной водой в течении отопительного сезона при сравнительно малой коррозии металла могут появиться значительные скопления водорода. В воде происходит медленная химическая реакция с образованием гидрита закиси железа

Fe + H₂O + ½ O₂ = Fe(OH)₂. (8.6)

В горячей воде гидрат закиси железа превращается в окалину-магнетит (осадок, имеющий вид черных частичек) с выделением водорода

3Fe(OH)₂ = 3FeO₄ + 2H₂O + H₂. (8.7)

Для правильного решения вопросов удаления газов из системы следует иметь ввиду, что газы имеют плотность значительно меньшую плотности воды и, следовательно, газовые пузырьки стремятся занять верхние точки системы и принципиальным решением удаления газов из систем водяного отопления является удаление их из верхних точек системы. Растворимость газов в воде уменьшается с возрастанием температуры и понижением давления. Газовые пузырьки захватываются и уносятся потоком воды по горизонтальным (проложенным с уклоном) трубопроводам при скорости движения потока от 0,1 до 0,15 м/с, по вертикальным трубопроводам даже в направлении сверху вниз 0,25 м/с и более. Конструировать систему отопления следует таким образом, чтобы направление движения воды и газовых пузырьков совпадало бы на большей части пути движения до устройств для удаления газов.

В системах гравитационных с верхней разводкой воздух обычно удаляется через открытый расширительный сосуд при соответствующих уклонах трубопроводов, в системах с нижней разводкой – через воздушные краны устанавливаемые в верхних точках системы. В системах с искусственной циркуляцией при верхней разводке наиболее частным решением является установка проточных горизонтальных воздухосборников на концевых участках магистралей (рис.8.6).

Рис. 8.6. Схема установки горизонтального проточного воздухосборника на концевом участке магистрали: – воздушная трубка с краном для выпуска воздуха

Воздухосборник называется горизонтальным потому что размер его пот горизонтали (L) больше размера по вертикали (D), а называется проточным так как поток воды с воздушными пузырьками через него протекает. Вследствие увеличения площади сечения потока в воздухосборнике скорость потока резко уменьшается, воздушные пузырьки всплывают и собираются в верхней части воздухосборника откуда периодически (при ручном обслуживании) удаляются через воздушную трубку. В системах с нижней разводкой магистралей наиболее часто применяемым решением является установка кранов для выпуска воздуха в верхних точках (например, в верхних пробках радиаторов верхних этажей) кранов для выпуска возуха. Наиболее известным и часто применяемым краном для выпуска воздуха является кран конструкции инженера И.Б. Маевского. Другим решением (в настоящее время используемым редко) является, так называемая воздушная линия (рис.8.7).

Рис. 8.7. Схеме воздушной линии: 1-воздушная линия; 2- трубопроводы к стоякам системы отопления; 3- петля из труб; 4- непроточный вертикальный воздухосборник

Воздушная линия прокладывается без уклона под потолком отапливаемого верхнего этажа здания из стальных оцинкованных труб. Для предотвращения циркуляции воды через воздушную линию на ней предусматриваются петли. Воздух, выходящий из системы, заполняет верхнюю часть петли и образует в ней воздушную трубку, препятствующую проходу воды. Высота петли принимается равной 500мм.

Воздухосборник 4 является вертикальным непроточным. Вертикальным он называется потому, что размер его по вертикали H больше размера по горизонтали D, а непроточным, так как вода через него не протекает. При удалении воздуха из систем с нижней разводкой через воздушную линию, в случае установки запорной арматуры на стояках, на каждой воздушной трубке, идущей от подающих стояков к горизонтальным воздушным линиям под потолком, следует устанавливать запорную арматуру.

В системах с опрокинутой циркуляцией газы удаляются обычно через воздухосборники для централизованного их удаления. (рис.8.8).

Воздухосборник 1 является проточным вертикальным. В случае автоматического отведения газов вентиль 3 закрыт, а вентиль 4 открыт.

Большинство автоматических воздухоотводчиков по своей конструкции являются поплавковыми (рис. 8.9).

Известны автоматические воздухоотводчики, в которых применяются фильтрующие материалы, пропускающие воздух, но не пропускающие воду. Впервые воздухосборник подобной конструкции предложен в 1953 г. А.Н. Каневским. В качестве фильтрующего материала был применен технический брезент. Воздух скапливается в верхней части воздухосборника и постепенно проникает через технический брезент, но ввиду его несмачиваемости вода сквозь брезент не проходит. Однако опыт применения воздухоотводчиков решенных на основе технического брезента оказался неудачным, поскольку при смачиваемости брезента конденсатом он лишался фильтрующих свойств.

Рис. 8.8. Схема установки воздухосборника для централизованного удаления газов: 1-воздухосборник; 2-главный обратный стояк; 3,4 –вентили; 5-автоматический воздухоотводчик	Рис. 8.9. Принципиальная схема автоматического воздухоотводчика поплавкового типа: 1- поплавок; 2 – отверстие для выпуска воздуха; 3 – корпус

Проточные воздухосборники обычно подбираются по скорости движения потока в них, которая принимается равной 0,05 м/с. Размер L (см. рис.8.6) принимается равным (2÷2,5)D. При скорости движения воды в трубопроводе менее 0,1 м/с воздухосборник может быть непроточным. Воздухосборники следует устанавливать на расстоянии 5-6 диаметров трубопровода от ближайшего местного сопротивления, чтобы завихрения потока не мешали бы спокойному выделению воздушных пузырьков. Воздухосборники следует устанавливать на 200÷300 мм ниже днища открытого расширительного бака для их нормальной работы, воздухоотводящие трубки от воздухосборников допускается отводить в канализационную раковину в узле управления системой. Воздухоотводящие трубки от воздухосборников рекомендуется прокладывать в пределах холодных помещений под слоем общей тепловой изоляции рядом с отопительной магистралью и выводить в обогреваемые помещения, как правило, в ближайшую отапливаемую лестничную клетку. На конце трубы на высоте 2 м от уровня верхней площадки лестничной клетки следует устанавливать запорную арматуру.