Características de la calefacción de edificios residenciales de gran altura. Características de los sistemas de calefacción de un edificio de varios pisos: una descripción general de los esquemas de tuberías, los parámetros del refrigerante, el suministro de calor autónomo y centralizado. Tipos de radiadores para calentar edificios de apartamentos.

Los edificios de gran altura y las instalaciones sanitarias en ellos están zonificados: se dividen en partes, zonas de cierta altura, separadas por pisos técnicos. Los equipos y comunicaciones se ubican en pisos técnicos. En los sistemas de calefacción, ventilación y suministro de agua, la altura de la zona permitida está determinada por el valor de la presión hidrostática del agua en los aparatos de calefacción inferiores u otros elementos y la posibilidad de colocar equipos, conductos de aire, tuberías y otras comunicaciones en pisos técnicos.

Para un sistema de calentamiento de agua, la altura de la zona, dependiendo de la presión hidrostática admitida como de trabajo para ciertos tipos de aparatos de calefacción (de 0,6 a 1,0 MPa), no debe exceder (con algún margen) 55 m, cuando se utiliza fundición electrodomésticos de hierro y acero (con radiadores tipo MS - 80 m) y 90 m para aparatos con conductos de calefacción de acero.

Dentro de una zona, se organiza un sistema de calentamiento de agua con suministro de calor de agua de acuerdo con un esquema con conexión independiente a tuberías de calor externas, es decir. aislado hidráulicamente de la red de calefacción externa y de otros sistemas de calefacción. Dicho sistema tiene su propio intercambiador de calor agua a agua, bombas de circulación y de reposición y un tanque de expansión.

El número de zonas a lo largo de la altura del edificio, así como la altura de una zona separada, está determinado por la presión hidrostática permitida, pero no para dispositivos de calefacción, sino para equipos en puntos de calefacción ubicados con calentamiento de agua, generalmente en el sótano. . El equipamiento principal de estos puntos de calefacción, es decir, el tipo habitual de intercambiadores de calor agua-agua y bombas, incluso fabricados por encargo, puede soportar una presión de trabajo de no más de 1,6 MPa. Esto significa que con dicho equipo, la altura del edificio con calentamiento de agua por agua mediante sistemas aislados hidráulicamente tiene un límite de 150 ... 160 m. En dicho edificio, dos (75 ... 80 m de altura) o tres ( 50 ... 55 m de altura) ) sistemas de calefacción zonal. En este caso, la presión hidrostática en el equipo del sistema de calefacción de la zona superior, ubicado en el sótano, alcanzará el límite calculado.

Arroz. 5.8. Esquema de calentamiento de agua de un edificio de gran altura:

I y II - zonas de construcción con calentamiento de agua-agua; III - zona del edificio con calentamiento de agua a vapor; 1 - Tanque de expansión; 2 - bomba de circulación; 3 – intercambiador de calor vapor-agua; 4 – intercambiador de calor agua-agua

En edificios con una altura de 160 a 250 m, el calentamiento de agua por agua se puede utilizar mediante equipos especiales diseñados para una presión de trabajo de 2,5 MPa. También se puede realizar, si se dispone de vapor, calentamiento combinado (Fig. 5.8): además del calentamiento de agua-agua en áreas por debajo de 160 m, se dispone calentamiento de vapor-agua en el área por encima de 160 m.

El vapor refrigerante, caracterizado por una ligera presión hidrostática, se suministra al piso técnico debajo de la zona superior, donde se equipa otro punto de calefacción. Instala intercambiador de calor vapor-agua, bomba de circulación y vaso de expansión propios, dispositivos de regulación cualitativa-cuantitativa.

Arroz. 5.9. Esquema de un sistema unificado de calentamiento de agua y agua para un edificio de gran altura:

1 – intercambiador de calor agua-agua; 2 - bomba de circulación; 3 – bomba de refuerzo de circulación zonal; 4 – depósito de expansión abierto; 5 - regulador de presión "a ti mismo"

El complejo de calefacción combinada opera en la parte central del edificio principal de la Universidad Estatal de Moscú: el calentamiento de agua y agua con radiadores de hierro fundido se instala en las tres zonas inferiores y el calentamiento de agua por vapor se instala en la cuarta zona superior. En edificios con una altura de más de 250 m, se prevén nuevas zonas de calentamiento de agua a vapor o se recurre al calentamiento de agua eléctrico.

Para reducir el costo y simplificar el diseño, es posible reemplazar la calefacción combinada de un edificio de gran altura con un sistema de calentamiento de agua, que no requiere un segundo refrigerante primario. En la fig. 5.10 muestra que un sistema hidráulicamente común con un intercambiador de calor agua-agua, una bomba de circulación común y un tanque de expansión se puede instalar en el edificio. El sistema por altura del edificio todavía se divide en partes zonales de acuerdo con las reglas anteriores. El agua se suministra a la zona II y las zonas subsiguientes mediante bombas de refuerzo de circulación de zona y regresa de cada zona a un tanque de expansión común. La presión hidrostática necesaria en la tubería principal de retorno de cada parte de la zona es mantenida por un regulador de presión del tipo “aguas arriba”. La presión hidrostática en el equipo del punto de calor, incluidas las bombas de refuerzo, está limitada por la altura de instalación del tanque de expansión abierto y no supera la presión de funcionamiento estándar de 1 MPa.

Los sistemas de calefacción de edificios de gran altura se caracterizan por su división dentro de cada zona a lo largo de los lados del horizonte (a lo largo de las fachadas) y la automatización del control de temperatura del refrigerante.

Ministerio de Educación de la República de Bielorrusia

Universidad Técnica Nacional de Bielorrusia

Facultad de Construcción Energética

Departamento "Suministro y ventilación de calor y gas"

sobre el tema: "Suministro de calor y calefacción de edificios de gran altura"

Preparado por: estudiante gr. №11004414

Novikova KV

Comprobado por: Nesterov L.V.

Minsk - 2015

Introducción

Si la situación de la temperatura en la habitación o el edificio es favorable, de alguna manera no se recuerda a los especialistas en calefacción y ventilación. Si la situación es desfavorable, los expertos en este campo son criticados en primer lugar.

Sin embargo, la responsabilidad de mantener los parámetros establecidos en la habitación no recae solo en los especialistas en calefacción y ventilación.

La adopción de soluciones de ingeniería para garantizar los parámetros especificados en la sala, el volumen de inversiones de capital para estos fines y los costos operativos posteriores dependen de las decisiones de planificación del espacio, teniendo en cuenta la evaluación del régimen del viento y los indicadores aerodinámicos, decisiones de construcción, orientación , coeficiente de acristalamiento del edificio, indicadores climáticos calculados, incluida la calidad, nivel de contaminación del aire atmosférico en el agregado de todas las fuentes de contaminación. Los edificios y complejos multifuncionales de gran altura son una estructura extremadamente compleja en términos de diseño de comunicaciones de ingeniería: sistemas de calefacción, intercambio general y ventilación de humo, suministro general y de agua contra incendios, evacuación, automatización contra incendios, etc. Esto se debe principalmente a la altura de la edificio y la presión hidrostática admisible, en particular, en los sistemas de agua de calefacción, ventilación y aire acondicionado.

Todos los edificios por altura se pueden dividir en 5 categorías:

Hasta cinco pisos donde no se requiere la instalación de ascensores - edificios de poca altura;

Hasta 75 m (25 pisos), dentro de los cuales no se requiere zonificación vertical para compartimentos contra incendios: edificios de varios pisos;

76–150 m - edificios de gran altura;

151–300 m - edificios de gran altura;

Más de 300 m - edificios ultra altos.

La gradación es un múltiplo de 150 m debido a un cambio en la temperatura exterior calculada para el diseño de calefacción y ventilación; cada 150 m disminuye 1 °C.

Cuando se instala en el sótano, solo una parte del piso ubicado en el borde de los compartimentos contra incendios se puede usar para colocar ventiladores de protección contra humo, el resto, para salas de trabajo. Con un esquema de conexión en cascada para intercambiadores de calor, por regla general, estos, junto con los grupos de bombeo, se colocan en pisos técnicos, donde necesitan más espacio, y ocupan todo el piso y, a veces, dos pisos en edificios ultra altos.

A continuación, se brindará un análisis de las soluciones de diseño para el suministro de calor y agua y la calefacción de los edificios residenciales enumerados.

1. Suministro de calor

Se recomienda el suministro de calor de los sistemas de calefacción internos, suministro de agua caliente, ventilación, aire acondicionado de edificios de gran altura para proporcionar:

De las redes de calefacción urbana;

de una fuente de calor autónoma (AHS), sujeto a la confirmación de la admisibilidad de su impacto en el estado del medio ambiente de acuerdo con la legislación ambiental vigente y los documentos normativos y metodológicos;

a partir de una fuente de calor combinada (CHS), incluidos los sistemas híbridos de suministro de calor con bombas de calor que utilizan fuentes de energía renovables no tradicionales y recursos energéticos secundarios (suelo, emisiones de ventilación de edificios, etc.) en combinación con redes de calor y/o eléctricas.

Los consumidores de calor de un edificio de gran altura se dividen en dos categorías según la confiabilidad del suministro de calor:

el primero: sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado en los que, en caso de accidente, no se permiten interrupciones en el suministro de la cantidad calculada de calor y una disminución de la temperatura del aire por debajo del mínimo permitido de acuerdo con GOST 30494. El la lista de estas instalaciones y las temperaturas mínimas permitidas del aire en las instalaciones deben proporcionarse en los Términos de Referencia;

el segundo: los consumidores restantes, para los cuales se permite que la temperatura en las instalaciones calentadas disminuya durante el período de eliminación del accidente no más de 54 horas, no menos de:

16С - en locales residenciales;

12С - en locales públicos y administrativos;

5С - en locales industriales.

El suministro de calor de un edificio de gran altura debe diseñarse para garantizar un suministro de calor ininterrumpido en caso de accidentes (fallas) en la fuente de calor o en las redes de suministro de calor durante el período de reparación y restauración desde dos entradas independientes (principal y de respaldo) de Redes de calor. Desde la entrada principal, se debe suministrar el 100% de la cantidad de calor requerida para un edificio de gran altura; de la entrada de reserva: el suministro de calor en una cantidad no inferior a la requerida para los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado de los consumidores de la primera categoría, así como los sistemas de calefacción de la segunda categoría para mantener la temperatura en habitaciones con calefacción no inferior de lo especificado anteriormente. Al comienzo del ciclo de trabajo, la temperatura del aire en estas habitaciones debe cumplir con el estándar.

Los sistemas de calefacción internos deben conectarse:

en caso de suministro de calor centralizado, según un esquema independiente para calentar redes;

con AIT, según un esquema dependiente o independiente.

Los sistemas de calefacción internos deben dividirse en zonas según la altura de los edificios (zonificación). La altura de la zona debe determinarse por el valor de la presión hidrostática permitida en los elementos inferiores de los sistemas de suministro de calor de cada zona.

La presión en cualquier punto de los sistemas de suministro de calor de cada zona en modo hidrodinámico (tanto a los caudales calculados como a la temperatura del agua, y con posibles desviaciones de los mismos) debe asegurar que los sistemas se llenen de agua, evitar que el agua hierva y no exceda el valor permitido por la resistencia de los equipos (intercambiadores de calor, tanques, bombas, etc.), accesorios y tuberías.

El suministro de agua a cada zona se puede realizar en serie (cascada) o esquema paralelo a través de intercambiadores de calor con control automático de temperatura del agua calentada. Para los consumidores de calor de cada zona, es necesario proporcionar, por regla general, su propio circuito para la preparación y distribución del portador de calor con una temperatura controlada de acuerdo con un programa de temperatura individual. Al calcular el gráfico de temperatura del refrigerante, el comienzo y el final del período de calefacción deben tomarse a una temperatura exterior diaria promedio de + 8С y una temperatura del aire de diseño promedio en las habitaciones con calefacción.

Para los sistemas de suministro de calor de edificios de gran altura, es necesario prever la redundancia del equipo de acuerdo con el siguiente esquema.

Se deben instalar al menos dos intercambiadores de calor (funcionamiento + respaldo) en cada circuito de preparación de portadores de calor, la superficie de calentamiento de cada uno de los cuales debe proporcionar el 100% del consumo de calor requerido para los sistemas de calefacción, ventilación, aire acondicionado y suministro de agua caliente.

Al instalar calentadores eléctricos capacitivos de respaldo en el circuito de preparación de agua caliente, es posible que no se proporcione la redundancia de los intercambiadores de calor de los sistemas de ACS.

Se permite la instalación de tres intercambiadores de calor (2 de trabajo + 1 de reserva) en el circuito de preparación del medio de calefacción para el sistema de ventilación, la superficie de calentamiento de cada uno de los cuales debe proporcionar el 50% del consumo de calor requerido para los sistemas de ventilación y aire acondicionado.

Con un esquema de suministro de calor en cascada, se permite que la cantidad de intercambiadores de calor para el suministro de calor de las zonas superiores sea de 2 en funcionamiento + 1 de reserva, y la superficie de calentamiento de cada uno debe tomarse al 50% o de acuerdo con los términos de referencia.

Los intercambiadores de calor, las bombas y otros equipos, así como los accesorios y las tuberías, deben seleccionarse teniendo en cuenta la presión hidrostática y de funcionamiento en el sistema de suministro de calor, así como la presión de prueba máxima durante las pruebas hidráulicas. La presión de trabajo en los sistemas debe tomarse un 10% por debajo de la presión de trabajo permitida para todos los elementos de los sistemas.

Los parámetros del portador de calor en los sistemas de suministro de calor, por regla general, deben tener en cuenta la temperatura del agua calentada en los intercambiadores de calor de la zona del circuito de preparación de agua de la zona correspondiente a lo largo de la altura del edificio. La temperatura del refrigerante debe tomarse no más de 95 С en sistemas con tuberías de acero o cobre y no más de 90 С - de tuberías de polímero aprobadas para su uso en sistemas de suministro de calor. Se permite que los parámetros del portador de calor en los sistemas internos de suministro de calor sean más de 95 С, pero no más de 110 С en sistemas con tuberías de acero, teniendo en cuenta la verificación de que el agua transportada no hierva. la altura del edificio. Al tender tuberías con una temperatura de refrigerante de más de 95 С, deben colocarse en minas cerradas independientes o comunes con otras tuberías, teniendo en cuenta las medidas de seguridad apropiadas. La colocación de estas tuberías solo es posible en lugares accesibles para la organización operadora. Deben tomarse medidas para evitar la entrada de vapor en caso de daños en las tuberías fuera de las instalaciones técnicas.

Una característica del diseño de los sistemas de suministro de agua y calor es que todo el equipo de bombeo e intercambio de calor de los edificios residenciales de gran altura considerados está ubicado a nivel del suelo o menos el primer piso. Esto se debe al peligro de colocar tuberías de agua sobrecalentadas en los pisos residenciales, la falta de confianza en la suficiencia de la protección contra el ruido y las vibraciones de los locales residenciales adyacentes durante la operación de los equipos de bombeo y el deseo de salvar un área escasa para acomodar más apartamentos

Esta solución es posible gracias al uso de tuberías de alta presión, intercambiadores de calor, bombas, equipos de cierre y control que pueden soportar presiones de funcionamiento de hasta 25 atm. Por lo tanto, en la tubería de los intercambiadores de calor del lado del agua local, válvulas de mariposa con bridas de collar, bombas con un elemento en forma de U, reguladores de presión de acción directa "a sí mismos" instalados en la tubería de compensación y válvulas electromagnéticas clasificadas para una presión de 25 atm. en la estación de servicio para sistemas de calefacción.

Con una altura de construcción superior a 220 m, debido a la presencia de una presión hidrostática ultra alta, se recomienda utilizar un esquema de conexión en cascada para intercambiadores de calor de zona para calefacción y suministro de agua caliente. Otra característica del suministro de calor de los edificios residenciales de gran altura implementados es que, en todos los casos, la fuente de suministro de calor son las redes de calor de la ciudad. La conexión a ellos se realiza a través de la estación de calefacción central, que ocupa un área bastante grande. El CHP incluye intercambiadores de calor con bombas de circulación para sistemas de calefacción de diferentes zonas, sistemas de suministro de calor para calentadores de ventilación y aire acondicionado, sistemas de suministro de agua caliente, estaciones de bombeo para llenar sistemas de calefacción y sistemas de mantenimiento de presión con tanques de expansión y equipos de control automático, emergencia eléctrica calentadores de agua de almacenamiento de agua caliente. Los equipos y las tuberías están dispuestos verticalmente para que sean fácilmente accesibles durante la operación. Un pasaje central con un ancho de al menos 1,7 m pasa a través de todas las estaciones de calefacción central para la posibilidad de mover cargadores especiales, que permiten retirar equipos pesados durante su reemplazo (Fig. 1).

Esta decisión también se debe al hecho de que los complejos de gran altura, por regla general, tienen un propósito multifuncional con un estilóbato desarrollado y una parte subterránea, en la que se pueden ubicar varios edificios. Por lo tanto, en el complejo, que incluye 3 edificios residenciales de gran altura de 43-48 pisos y 4 edificios de 17-25 pisos, unidos por una parte estilóbata de cinco niveles, colectores técnicos con numerosas tuberías parten de esta única estación de calefacción central, y para reducirlos, se colocaron colectores técnicos en la zona técnica de los edificios de gran altura, estaciones de bombeo para el suministro de agua, que bombean agua fría y caliente a cada zona de los edificios de gran altura.

También es posible otra solución: la estación de calefacción central se utiliza para introducir redes de calefacción urbana en la instalación, para colocar un regulador de caída de presión "después de sí mismo", una unidad de medición de energía térmica y, si es necesario, una unidad de cogeneración y se puede combinar con uno de los puntos de calefacción locales individuales (ITP), que sirven para conectar los sistemas locales de consumo de calor próximos a este punto de calefacción. Desde esta cogeneración se suministra agua sobrecalentada a través de dos conducciones, y no de varias de peine, como en el caso anterior, a las ITP locales ubicadas en otros puntos del conjunto, incluso en las plantas superiores, según el principio de proximidad a la carga de calor Con esta solución, no es necesario conectar el sistema de suministro de calor interno de los calentadores de aire de suministro según un circuito independiente a través de un intercambiador de calor. El calentador en sí es un intercambiador de calor y está conectado directamente a las tuberías de agua sobrecalentada con bombeo para mejorar la calidad del control de la carga y aumentar la confiabilidad de la protección de los calentadores contra la congelación.

Una de las soluciones para el suministro centralizado redundante de calor y energía de edificios de gran altura puede ser la instalación de mini-CHP autónomas basadas en plantas de turbina de gas (GTP) o pistón de gas (GPU) que producen simultáneamente ambos tipos de energía. Los modernos medios de protección contra el ruido y las vibraciones permiten colocarlos directamente en el edificio, incluso en los pisos superiores. Por regla general, la potencia de estas unidades no supera el 30-40% de la potencia máxima requerida de la instalación, y en el modo normal estas unidades funcionan, complementando los sistemas de suministro de energía centralizados. Con una mayor capacidad de las plantas de cogeneración surgen problemas a la hora de trasladar los excesos de uno u otro vector energético a la red.

Hay literatura que proporciona un algoritmo para calcular y seleccionar un mini-CHP cuando se suministra un objeto en modo autónomo y un análisis de optimización de la elección de un mini-CHP usando el ejemplo de un proyecto específico. Con una escasez de energía térmica solo para el objeto en cuestión, una fuente de suministro de calor autónoma (AHS) en forma de una sala de calderas con calderas de agua caliente puede tomarse como fuente de suministro de calor. Se pueden utilizar salas de calderas adosadas, ubicadas en el techo o en partes sobresalientes del edificio, o independientes diseñadas de acuerdo con SP 41-104-2000. La posibilidad y la ubicación de AIT deben estar vinculadas a todo el complejo de su impacto en el medio ambiente, incluso en un edificio residencial de gran altura.

La situación de la temperatura en la habitación se ve significativamente afectada por el área y el rendimiento térmico de la superficie acristalada. Se sabe que la resistencia reducida normativa a la transferencia de calor de las ventanas es casi 6 veces menor que la resistencia reducida a la transferencia de calor de las paredes exteriores. Además, a través de ellos por hora, si no hay dispositivos de protección solar, hasta 300 - 400 W/m2 de calor debido a la radiación solar. Lamentablemente, al diseñar edificios administrativos y públicos, el coeficiente de acristalamiento puede superarse en un 50 % si existe una justificación adecuada (con una resistencia a la transferencia de calor de al menos 0,65 m2 °C/W). De hecho, no se descarta el uso de este supuesto sin la debida justificación.

2. Calefacción

Los siguientes sistemas de calefacción se pueden utilizar en edificios de gran altura:

agua bitubo con cableado horizontal por pisos o vertical;

aire con unidades de calefacción y recirculación dentro de la misma habitación o combinado con un sistema de ventilación de suministro mecánico;

eléctrico en la asignación de diseño y al recibir las condiciones técnicas de la organización de suministro de energía.

Está permitido el uso de suelo radiante (agua o eléctrico) para calentar baños, vestuarios, piscinas, etc.

Los parámetros del portador de calor en los sistemas de calefacción de la zona correspondiente deben tomarse de acuerdo con SP 60.13330 no más de 95С en sistemas con tuberías de acero o cobre y no más de 90С - de tuberías de polímero aprobadas para uso en la construcción.

La altura de la zona del sistema de calefacción debe determinarse por la presión hidrostática permitida en los elementos inferiores del sistema. La presión en cualquier punto del sistema de calefacción de cada zona en el modo hidrodinámico debe garantizar que los sistemas estén llenos de agua y no exceda el valor permitido por resistencia para equipos, accesorios y tuberías.

Los dispositivos, accesorios y tuberías de los sistemas de calefacción deben seleccionarse teniendo en cuenta la presión hidrostática y de funcionamiento en el sistema de calefacción de la zona, así como la presión de prueba máxima durante una prueba hidráulica. La presión de trabajo en los sistemas debe tomarse un 10% por debajo de la presión de trabajo permitida para todos los elementos de los sistemas.

Régimen aerotérmico de un edificio de gran altura

Al calcular el régimen de aire de un edificio, dependiendo de la configuración del edificio, se evalúa el efecto de la velocidad vertical del viento en las fachadas, a nivel del techo, así como la diferencia de presión entre las fachadas de barlovento y barlovento del edificio.

Los parámetros de diseño del aire exterior para calefacción, ventilación, aire acondicionado, sistemas de suministro de calor y frío de un edificio de gran altura deben tomarse de acuerdo con los términos de referencia, pero no inferiores a los parámetros B de acuerdo con SP 60.13330 y SP 131.13330.

Los cálculos de pérdidas de calor por estructuras de cerramiento externas, el régimen de aire de edificios de gran altura, los parámetros del aire exterior en las ubicaciones de las tomas de aire, etc. deben realizarse teniendo en cuenta los cambios en la velocidad y la temperatura del aire exterior a lo largo de la altura de edificios de acuerdo con el Apéndice A y SP 131.13330.

Los parámetros del aire exterior deben tenerse en cuenta los siguientes factores:

disminución de la temperatura del aire en altura en 1 °C por cada 100 m;

aumento de la velocidad del viento durante el período frío del año;

la aparición de poderosas corrientes convectivas en las fachadas del edificio, irradiadas por el sol;

colocación de dispositivos de toma de aire en la parte alta del edificio.

Al colocar dispositivos receptores para el aire exterior en las fachadas sureste, sur o suroeste, la temperatura del aire exterior en la estación cálida debe tomarse 3-5 С más alta que la calculada.

Los parámetros de diseño del microclima del aire interior (temperatura, velocidad y humedad relativa) en locales residenciales, hoteleros y públicos de edificios de gran altura deben tomarse dentro de las normas óptimas según GOST 30494

Durante la temporada de frío en locales residenciales, públicos, administrativos e industriales (unidades frigoríficas, cuartos de máquinas de ascensores, cámaras de ventilación, cuartos de bombas, etc.), cuando no se utilicen y fuera del horario laboral, se permite bajar el temperatura del aire por debajo del estándar, pero no menos de:

16С - en locales residenciales;

12С - en locales públicos y administrativos;

5С - en locales industriales.

Al comienzo de las horas de trabajo, la temperatura del aire en estas habitaciones debe cumplir con el estándar.

En los vestíbulos de entrada de edificios de gran altura, por regla general, se debe proporcionar un cierre doble de la sala o vestíbulo. Como puertas de entrada, se recomienda utilizar dispositivos herméticos de tipo circular o radial.

Se deben tomar medidas para reducir la presión del aire en los huecos de los ascensores verticales, que se forma a lo largo de la altura del edificio debido a la diferencia gravitacional, así como para excluir los flujos desorganizados de aire interno entre las áreas funcionales individuales del edificio.

Los sistemas de calentamiento de agua de edificios de gran altura están zonificados en altura y, como ya se mencionó, si los compartimentos contra incendios están separados por pisos técnicos, entonces la zonificación de los sistemas de calefacción, por regla general, coincide con los compartimentos contra incendios, ya que los pisos técnicos son convenientes para la colocación. tuberías de distribución. En ausencia de suelos técnicos, la zonificación de los sistemas de calefacción puede no coincidir con la división del edificio en compartimentos contra incendios. Las autoridades contra incendios permiten cruzar los límites de los compartimentos de incendios con tuberías de sistemas llenos de agua, y la altura de la zona está determinada por el valor de la presión hidrostática permitida para los calentadores inferiores y sus tuberías.

Inicialmente, el diseño de los sistemas de calefacción zonal se llevó a cabo como para edificios ordinarios de varios pisos. Como regla general, se utilizaron sistemas de calefacción de dos tubos con elevadores verticales y cableado inferior de las líneas de suministro y retorno que pasan por el piso técnico, lo que permitió encender el sistema de calefacción sin esperar la construcción de todos los pisos de la zona. . Dichos sistemas de calefacción se implementaron, por ejemplo, en los complejos residenciales "Scarlet Sails", "Vorobyovy Gory", "Triumph Palace" (Moscú). Cada tubo ascendente está equipado con válvulas de equilibrio automático para garantizar la distribución automática del refrigerante entre los conductos ascendentes, y cada calentador está equipado con un termostato automático con mayor resistencia hidráulica para brindarle al inquilino la oportunidad de establecer la temperatura del aire deseada en la habitación y minimizar la influencia del componente gravitacional de la presión de circulación y los termostatos de encendido/apagado en otros calentadores conectados a este elevador.

Además, para evitar el desequilibrio del sistema de calefacción asociado con la extracción no autorizada de termostatos en apartamentos individuales, lo que ha ocurrido repetidamente en la práctica, se propuso cambiar a un sistema de calefacción con una distribución superior de la línea de suministro con un movimiento asociado de el refrigerante a lo largo de los elevadores. Esto iguala las pérdidas de presión de los anillos de circulación a través de los dispositivos de calefacción, independientemente del piso en el que se encuentren, aumenta la estabilidad hidráulica del sistema, garantiza la eliminación de aire del sistema y facilita el ajuste de los termostatos.

Sin embargo, más tarde, como resultado del análisis de varias soluciones, los diseñadores llegaron a la conclusión de que el mejor sistema de calefacción, especialmente para edificios sin pisos técnicos, son los sistemas con cableado horizontal piso por apartamento conectado a montantes verticales, que, como regla, pasan por el hueco de la escalera y están hechos de acuerdo con el esquema de dos tubos con cableado inferior. Por ejemplo, un sistema de este tipo está diseñado en la parte de coronación (9 plantas de la tercera zona) del complejo de gran altura Triumph Palace y en un edificio de 50 plantas en construcción sin plantas técnicas intermedias.

Los sistemas de calefacción de apartamentos están equipados con una unidad con válvulas de cierre, equilibrado y accesorios de drenaje, filtros y un medidor de energía térmica. Este nodo debe ubicarse fuera del apartamento en el hueco de la escalera para el acceso sin obstáculos al servicio de mantenimiento. En apartamentos de más de 100 m2, la conexión no se realiza mediante un bucle colocado a lo largo del perímetro del apartamento (porque con un aumento en la carga, aumenta el diámetro de la tubería y, como resultado, la instalación se vuelve más complicada y el costo aumenta debido al uso de accesorios grandes y costosos), pero a través de un gabinete de distribución de apartamentos intermedios, en el que se instala un peine, y desde allí, el refrigerante se dirige a través de tuberías de menor diámetro a los calentadores según el esquema de haz según el haz esquema, según el esquema de dos tubos.

Las tuberías se utilizan a partir de materiales poliméricos resistentes al calor, por regla general, de polietileno reticulado PEX, la colocación se lleva a cabo en la preparación del piso. Los parámetros de diseño del refrigerante, según las especificaciones técnicas para tales tuberías, son 90–70 (65) °С por temor a que una mayor disminución de la temperatura provoque un aumento significativo en la superficie de calentamiento de los dispositivos de calefacción, lo que no es bienvenido. por parte de los inversionistas debido al aumento en el costo del sistema. La experiencia de usar tuberías de metal y plástico en el sistema de calefacción de complejos se consideró infructuosa. Durante la operación, como resultado del envejecimiento, la capa adhesiva se destruye y la capa interna de la tubería se "colapsa", como resultado de lo cual el área de flujo se estrecha y el sistema de calefacción deja de funcionar normalmente.

Algunos expertos creen que para el cableado apartamento por apartamento, la mejor solución es utilizar válvulas de equilibrado automático ASV-P (PV) en la tubería de retorno y válvulas de corte y medición ASV-M (ASV-1) en la tubería de suministro. . El uso de este par de válvulas permite no solo compensar la influencia de la componente gravitacional, sino también limitar el flujo a cada apartamento de acuerdo con los parámetros. Las válvulas generalmente se seleccionan de acuerdo con el diámetro de las tuberías y se ajustan para mantener una caída de presión de 10 kPa. Este ajuste de la válvula se selecciona en función de la pérdida de presión necesaria en los termostatos de los radiadores para garantizar su funcionamiento óptimo. El límite de caudal por vivienda lo establece el ajuste de las válvulas ASV-1, teniendo en cuenta que en este caso las pérdidas de carga de estas válvulas deben incluirse en la presión diferencial mantenida por el regulador ASV-PV. temperatura de suministro de calor calentamiento de agua

El uso de sistemas de calefacción horizontales para apartamentos en comparación con un sistema con elevadores verticales conduce a una reducción en la longitud de las tuberías principales (solo se ajustan al elevador de la escalera y no al elevador más remoto en la habitación de la esquina), reduce las pérdidas de calor de tuberías, simplificar la puesta en servicio piso por piso del edificio y aumentar la estabilidad hidráulica del sistema. El costo de instalar un sistema de apartamentos no es muy diferente de los estándar con elevadores verticales, sin embargo, la vida útil es mayor debido al uso de tuberías hechas de materiales poliméricos resistentes al calor.

En los sistemas de calefacción de apartamentos, es mucho más fácil y con absoluta visibilidad para los residentes realizar la medición de la energía térmica. Debemos estar de acuerdo con la opinión de los autores de que si bien la instalación de contadores de calor no es una medida de ahorro energético, sin embargo, el pago por la energía térmica realmente consumida es un poderoso incentivo que hace que los vecinos cuiden su gasto. Naturalmente, esto se logra, en primer lugar, mediante el uso obligatorio de termostatos en los aparatos de calefacción. La experiencia de su operación ha demostrado que para evitar afectar el régimen térmico de los apartamentos adyacentes, el algoritmo de control del termostato debe limitarse a bajar la temperatura en la habitación a la que sirven al menos 15-16 ° C, y los calentadores deben seleccionarse con un margen de poder de al menos el 15%.

Estas son las soluciones para los sistemas de suministro de calor y calefacción de los edificios residenciales más altos construidos hasta la fecha. Son claros, lógicos y no difieren fundamentalmente de las soluciones utilizadas en el diseño de edificios convencionales de varios pisos con una altura de menos de 75 m, con la excepción de la división de los sistemas de calefacción y suministro de agua en zonas. Pero dentro de cada zona, quedan enfoques estándar para la implementación de estos sistemas. Se presta mayor atención a las instalaciones para llenar los sistemas de calefacción y mantener la presión en los mismos, así como en las líneas de circulación de las diferentes zonas antes de conectarlas a un peine común, control automático del suministro de calor y distribución del refrigerante para implementar de forma cómoda y económica. modos, la redundancia de la operación del equipo para garantizar el suministro ininterrumpido de calor a los consumidores.

Al diseñar sistemas de calefacción a gran escala (en particular, cálculos para ajustar el sistema de calefacción de un edificio de apartamentos y su pleno funcionamiento), se presta especial atención a los factores externos e internos en el funcionamiento del equipo. Se han desarrollado y aplicado con éxito en la práctica varios esquemas de calefacción para calefacción central, que difieren entre sí en estructura, parámetros del fluido de trabajo y esquemas de tuberías en edificios de apartamentos.

¿Cuáles son los tipos de sistemas de calefacción en un edificio de apartamentos?

Según la instalación del generador de calor o la ubicación de la sala de calderas:

Esquemas de calentamiento según los parámetros del fluido de trabajo:

Basado en el diagrama de tuberías:

Funcionamiento del sistema de calefacción de un edificio de apartamentos.

Los sistemas de calefacción autónomos de un edificio residencial de varios pisos realizan una función: el transporte oportuno del refrigerante calentado y su ajuste para cada consumidor. Para garantizar la posibilidad de control general del circuito, se monta en la casa una única unidad de distribución con elementos para ajustar los parámetros del refrigerante, combinada con un generador de calor.

El sistema de calefacción autónomo de un edificio de varias plantas incluye necesariamente los siguientes componentes y componentes:

La ruta de la tubería a través de la cual se entrega el fluido de trabajo a los apartamentos y locales. Como ya se mencionó, el esquema de tuberías en edificios de varios pisos puede ser de circuito simple o doble;
KPiA: dispositivos y equipos de control que reflejan los parámetros del refrigerante, regulan sus características y tienen en cuenta todas sus propiedades cambiantes (tasa de flujo, presión, tasa de entrada, composición química);
Una unidad de distribución que distribuye refrigerante calentado a través de tuberías.

Un esquema práctico para calentar un edificio residencial de varios pisos incluye un conjunto de documentación: un proyecto, dibujos, cálculos. Toda la documentación para calefacción en un edificio de apartamentos es compilada por servicios ejecutivos responsables (oficinas de diseño) en estricta conformidad con GOST y SNiP. La responsabilidad de garantizar el correcto funcionamiento del sistema de calefacción central centralizado recae en la empresa gestora, así como su reparación o sustitución completa del sistema de calefacción en un edificio de varias viviendas.

¿Cómo funciona el sistema de calefacción en un edificio de apartamentos?

El funcionamiento normal de la calefacción de un edificio de apartamentos depende del cumplimiento de los parámetros básicos del equipo y del refrigerante: presión, temperatura, diagrama de cableado. De acuerdo con los estándares aceptados, los parámetros principales deben observarse dentro de los siguientes límites:

Para un edificio de apartamentos con una altura de no más de 5 pisos, la presión en las tuberías no debe exceder de 2 a 4,0 atm;
Para un edificio de apartamentos con una altura de 9 pisos, la presión en las tuberías no debe exceder las 5-7 atm;
La dispersión de los valores de temperatura para todos los circuitos de calefacción que operan en locales residenciales es de +18 0 C / +22 0 C. La temperatura en los radiadores en los rellanos y en las salas técnicas es de +15 0 C.

La elección de tuberías en un edificio de cinco o varios pisos depende de la cantidad de pisos, el área total del edificio y la producción de calor del sistema de calefacción, teniendo en cuenta la calidad o disponibilidad de Aislamiento térmico de todas las superficies. En este caso, la diferencia de presión entre el primer y el noveno piso no debe ser superior al 10%.

Cableado de tubería única

La variante más económica del cableado de tuberías es según un esquema de bucle único. Un circuito de tubería única funciona de manera más eficiente en edificios de baja altura y con un área de calefacción pequeña. Como sistema de calefacción de agua (y no de vapor), el cableado de un solo tubo se ha utilizado desde principios de los años 50 del siglo pasado, en el llamado "Khrushchev". El refrigerante en un cableado de este tipo fluye a través de varios elevadores a los que están conectados los apartamentos, mientras que la entrada para todos los elevadores es una, lo que hace que la instalación de la ruta sea simple y rápida, pero antieconómica debido a las pérdidas de calor al final del circuito.

Dado que la línea de retorno está físicamente ausente y su papel lo desempeña la tubería de suministro de fluido de trabajo, esto da lugar a una serie de puntos negativos en el funcionamiento del sistema:

La habitación se calienta de manera desigual, y la temperatura en cada habitación individual depende de la distancia del radiador al punto de entrada del fluido de trabajo. Con tal dependencia, la temperatura de las baterías distantes siempre será más baja;
No es posible el control de temperatura manual o automático en los calentadores, pero se pueden instalar derivaciones en el circuito de Leningradka, lo que le permite conectar o desconectar radiadores adicionales;
Es difícil equilibrar un esquema de calefacción de tubería única, ya que esto solo es posible cuando se incluyen válvulas de cierre y válvulas térmicas en el circuito que, si los parámetros del refrigerante cambian, pueden hacer que todo el sistema de calefacción de un edificio de tres pisos. o casa superior para fallar.

En edificios nuevos, no se ha implementado un esquema de tubería única durante mucho tiempo, ya que es casi imposible controlar y contabilizar de manera efectiva el flujo de refrigerante para cada apartamento. La dificultad radica precisamente en el hecho de que para cada apartamento en el "Khrushchev" puede haber hasta 5-6 elevadores, lo que significa que debe incrustar la misma cantidad de medidores de agua o medidores de agua caliente.

Una estimación correctamente elaborada para calentar un edificio de varios pisos con un sistema de tubería única debe incluir no solo los costos de mantenimiento, sino también la modernización de las tuberías: el reemplazo de componentes individuales por otros más eficientes.

cableado de dos tubos

Este esquema de calentamiento es más eficiente, ya que en él el fluido de trabajo enfriado se toma a través de una tubería separada: la tubería de retorno. El diámetro nominal de las tuberías de retorno del portador de calor se elige igual que para la calefacción principal de suministro.

El sistema de calefacción de doble circuito está diseñado para que el agua que ha cedido calor al local de la vivienda se realimente a la caldera a través de un conducto independiente, por lo que no se mezcla con la de impulsión y no le quita temperatura al el refrigerante entregado a los radiadores. En la caldera, el fluido de trabajo enfriado se calienta nuevamente y se envía a la tubería de suministro del sistema. Al elaborar un proyecto y durante la operación de calefacción, se debe tener en cuenta la siguiente cantidad de características:

Puede regular la temperatura y la presión en la red de calefacción de cualquier apartamento individual o en una red de calefacción común. Para ajustar los parámetros del sistema, las unidades de mezcla chocan contra la tubería;
Al realizar trabajos de reparación o mantenimiento, no es necesario apagar el sistema: las secciones necesarias se cortan con válvulas de cierre y el circuito defectuoso se repara, mientras que las secciones restantes funcionan y mueven el calor por la casa. Este es el principio de funcionamiento y la ventaja de un sistema de dos tubos sobre los demás.

Los parámetros de presión en las tuberías de calefacción en un edificio de apartamentos dependen de la cantidad de pisos, pero se encuentran en el rango de 3 a 5 atm, lo que debería garantizar el suministro de agua caliente a todos los pisos sin excepción. En edificios de gran altura, se pueden utilizar estaciones de bombeo intermedias para elevar el refrigerante hasta los últimos pisos. Los radiadores para cualquier sistema de calefacción se seleccionan de acuerdo con los cálculos de diseño y deben soportar la presión requerida y mantener un régimen de temperatura determinado.

Sistema de calefacción

El diseño de las tuberías de calefacción en un edificio de varios pisos juega un papel importante en el mantenimiento de los parámetros especificados del equipo y el fluido de trabajo. Por lo tanto, el cableado superior del sistema de calefacción se usa con mayor frecuencia en edificios de poca altura, el inferior, en edificios de gran altura. El método de entrega del refrigerante, centralizado o autónomo, también puede afectar el funcionamiento confiable de la calefacción en la casa.

En casos abrumadores, se conectan al sistema de calefacción central. Esto le permite reducir los costos actuales en la estimación para calentar un edificio de varios pisos. Pero en la práctica, el nivel de calidad de dichos servicios sigue siendo extremadamente bajo. Por lo tanto, si hay una opción, se da preferencia a la calefacción autónoma de un edificio de varias plantas.

Los nuevos edificios modernos están conectados a salas de mini calderas o a calefacción centralizada, y estos esquemas funcionan de manera tan eficiente que no tiene sentido cambiar el método de conexión a uno u otro autónomo (casa o departamento común). Pero el esquema autónomo da preferencia a la distribución de calor en apartamentos o en toda la casa. Al instalar calefacción en cada apartamento, se realiza una tubería autónoma (independiente), se instala una caldera separada en el apartamento, los dispositivos de control y medición también se instalan por separado para cada apartamento.

Al organizar el cableado de una casa común, es necesario construir o instalar una sala de calderas común con sus propios requisitos específicos:

Se deben instalar varias calderas, a gas o eléctricas, de modo que en caso de accidente sea posible duplicar el funcionamiento del sistema;
Solo se lleva a cabo una ruta de tubería de doble circuito, cuyo plan se elabora en el proceso de diseño. Dicho sistema está regulado para cada apartamento por separado, ya que la configuración puede ser individual;
Se requiere un cronograma de actividades preventivas y de reparación planificadas.

En un sistema de calefacción de edificio común, el control y la contabilidad del consumo de calor se llevan a cabo apartamento por apartamento. En la práctica, esto significa que se instala un medidor en cada tubería de suministro de refrigerante desde el tubo ascendente principal.

Calefacción centralizada para un edificio de apartamentos.

Si conecta las tuberías al sistema de calefacción central, ¿cuál será la diferencia en el diagrama de cableado? La unidad de trabajo principal del circuito de suministro de calor es el elevador, que estabiliza los parámetros del líquido dentro de los valores especificados. Esto es necesario debido a la gran longitud de la red de calefacción en la que se pierde el calor. La unidad del elevador normaliza la temperatura y la presión: para esto, la presión del agua en el punto de calor aumenta a 20 atm, lo que aumenta automáticamente la temperatura del refrigerante a +120 0 C. Pero, dado que tales características del medio líquido para tuberías son inaceptables, el ascensor los normaliza a valores aceptables.

El punto de calefacción (unidad de ascensor) funciona tanto en un esquema de calefacción de dos circuitos como en un sistema de calefacción de un solo tubo de un edificio de apartamentos de gran altura. Las funciones que realizará con esta conexión: Reducir la presión de trabajo del líquido mediante un elevador. La válvula de cono cambia el flujo de fluido en el sistema de distribución.

Conclusión

Al elaborar un proyecto de calefacción, no olvide que el presupuesto para la instalación y conexión de calefacción centralizada a un edificio de apartamentos difiere del costo de organizar un sistema autónomo hacia abajo.

La desventaja de un sistema de conexión dependiente con desplazamiento de agua es la posibilidad de aumentar la presión hidrostática en él, que se transmite directamente a través de la tubería de calor de retorno a la línea de retorno del sistema a un valor que es peligroso para la integridad de los dispositivos de calefacción. (excediendo su presión de operación).

La bomba mezcladora se puede usar en un sistema de calefacción con una resistencia hidráulica significativa, mientras que cuando se usa una planta mezcladora con elevador, la resistencia hidráulica del sistema debe ser relativamente pequeña. Sin embargo, los ascensores de chorro de agua son ampliamente utilizados debido a su funcionamiento silencioso y sin problemas.

El agua de retorno del sistema de calefacción se mezcla con el agua a alta temperatura del suministro de calor exterior mediante una bomba mezcladora o un elevador de chorro de agua. Cuando se usa una bomba mezcladora, no solo es posible la regulación cualitativa y cuantitativa local de los parámetros del agua, sino también la preservación de la circulación del agua en el sistema de calefacción en caso de una parada de emergencia de su suministro desde tuberías de calor externas.

El portador de calor en el sistema de calefacción de agua bombeada se puede calentar en una sala de calderas de agua caliente local (suministro de calefacción local) o agua a alta temperatura suministrada desde una planta CHP o una planta de calefacción central (suministro de calefacción de distrito). Dependiendo de la fuente de suministro de calor, los parámetros de los portadores de calor en la red de calefacción y en el sistema de calefacción, cambia el equipo del punto de calor.

CONEXIÓN DE SISTEMAS DE CALEFACCIÓN A REDES DE CALOR EXTERNAS

LECCION 12

Un regulador indirecto generalmente usa energía eléctrica para calentar un bulbo de volumen reducido, que a su vez está conectado a un vástago de válvula de control. Para el control manual individual de la transferencia de calor de los dispositivos, se utilizan grifos y válvulas y válvulas de aire en la carcasa del convector.

Para el control automático individual se utiliza un controlador de temperatura de acción directa e indirecta. El principio de funcionamiento de un regulador de acción directa se basa en un cambio en el volumen de un medio con presión o una disminución de su temperatura. Un cambio en el volumen del medio del material termoactivo (por ejemplo, caucho) provoca directamente el movimiento de la válvula reguladora en el flujo del refrigerante principal.

La regulación operativa de los dispositivos de transferencia de calor se puede automatizar. Se realiza un control automático local en el punto de calefacción, centrándose en los cambios de temperatura del aire exterior. La regulación automática individual de la transferencia de calor del dispositivo ocurre cuando la temperatura del aire en la habitación se desvía.

En la fig. 12.I, a.

Arroz. 12.1 Diagramas esquemáticos del sistema de calentamiento de agua bombeada para suministro de calor local (a) y centralizado (b, c, d)

1 bomba de circulación; 2- caldera; suministro de 3 combustibles; 4- tanque de expansión. 5 - dispositivos de calefacción; 6 fontanería; 7 - intercambiador de calor? 8- bomba de reposición: 9, 1O-tubos de calor de retorno y suministro externos 11 - planta mezcladora

El agua se calienta en la sala de calderas a una temperatura de TI(tg). El agua caliente se distribuye a los dispositivos de calefacción. El movimiento de agua es creado por una bomba de circulación incluida en la línea de retorno común, donde se recolecta el agua de los dispositivos enfriada a una temperatura de T2 (to). Un tanque de expansión está conectado a la línea de retorno. Llenado inicial y reposición del sistema en caso de fuga (la alimentación se realiza con agua fría del suministro de agua a través de una válvula de retención que evita que el agua salga del sistema cuando la presión en el sistema de suministro de agua disminuye.

Con la calefacción urbana, se utilizan tres esquemas principales para conectar un sistema de calefacción de agua bombeada a tuberías de calor externas (Fig. 12.1, b-d).

Un esquema independiente para conectar un sistema de calentamiento de agua bombeado a tuberías de calor externas (Fig. 12.1, b) está cerca en sus elementos del esquema para el suministro de calor local. El llenado y reposición del sistema se realiza con agua desgasificada procedente de una red de calefacción externa. En este caso, se utiliza la presión que contiene o se utiliza una bomba de reposición si esta presión no es suficiente. En un intercambiador de calor agua-agua, el agua primaria a alta temperatura (temperatura TII(t1) del tubo de calor de suministro externo calienta el agua local secundaria y, enfriándose hasta T2 (t2), se retira al retorno externo tubo de calor.

Se utiliza un circuito independiente para obtener un modo termohidráulico separado en un sistema de calefacción en el que, por alguna razón, el suministro directo de agua a alta temperatura es inaceptable. La ventaja de un esquema independiente, además de proporcionar un régimen termo-hidráulico, individual para cada edificio, es la posibilidad de mantener la circulación utilizando el contenido de calor del agua durante algún tiempo, generalmente suficiente para eliminar daños de emergencia a las tuberías de calor externas. Un sistema de calefacción con un esquema independiente dura más que un sistema con una sala de calderas local, debido a la reducción de la corrosividad del agua.

Un esquema dependiente con mezcla de agua para conectar el sistema de calefacción a tuberías de calor externas (Fig. 12.1) c) es más simple en diseño y mantenimiento. Su costo es inferior al costo de un circuito independiente debido a la exclusión de elementos tales como intercambiador de calor, tanque de expansión y bomba de reposición, cuyas funciones se realizan centralmente en la planta térmica. Este esquema de conexión se selecciona cuando el sistema requiere temperatura del agua TI y se permite aumentar la presión hidrostática al valor por debajo del cual hay agua en el tubo de calor de retorno externo.

El esquema de un solo paso dependiente para conectar un sistema de calentamiento de agua a tuberías de calor externas es el más simple en diseño y mantenimiento: el sistema no tiene elementos tales como un intercambiador de calor o una planta mezcladora, bombas de circulación y compensación y un tanque de expansión. (Fig. 12.1, d). La conexión de flujo directo se usa cuando se permite el suministro de agua a alta temperatura (TI=TII) y una presión hidrostática significativa en el sistema, o cuando el agua se suministra a una temperatura inferior a 100 °C. El sistema de calefacción se caracteriza por un coste reducido y un consumo de metal reducido.

Las desventajas de una conexión de flujo directo son la imposibilidad de regular la calidad local y la dependencia del régimen térmico del sistema de calefacción (y las habitaciones) de la temperatura impersonal del agua en la tubería de calor de suministro externo. La altura de los edificios en los que se puede utilizar agua a alta temperatura está limitada debido a la necesidad de mantener la presión hidrostática en el sistema lo suficientemente alta para evitar que el agua hierva.

Con la calefacción urbana que utiliza una conexión independiente y dependiente en el sistema de calefacción, el agua desaireada circula (el aire se elimina en la estación térmica). Esto no solo simplifica la recolección y eliminación de aire del sistema (tácticamente, el aire se elimina solo durante el período de puesta en marcha después de la instalación y reparación), sino que también aumenta su vida útil.

Los edificios de gran altura generalmente se dividen en zonas, divididos en partes, zonas de cierta altura, entre las cuales se colocan pisos técnicos. En los sistemas de calentamiento de agua, la altura de la zona está determinada por la presión de agua permitida (presión de trabajo) en los dispositivos más bajos y la posibilidad de colocar equipos y comunicaciones en pisos técnicos.

Descripción:

Los edificios considerados en el libro se pueden clasificar como edificios de gran altura. Esperamos que en el futuro haya un libro sobre la experiencia doméstica en el diseño de equipos de ingeniería para edificios ultra altos, en sentido figurado llamados rascacielos.

Suministro de calor y calefacción de edificios residenciales de gran altura.

A la publicación del libro.

VI Livchak, Vicepresidente de NP AVOK, Responsable de Eficiencia Energética en la Construcción de Mosgosexpertiza

En Moscú, medio siglo después de la construcción de siete rascacielos "estalinistas", se reanudó la construcción de edificios de gran altura. Ahora se han construido edificios de más de 40 pisos: en 2003 - "Edelweiss" en la calle Davydkovskaya, vl. 3 (altura 176 m, 43 pisos), edificio "Scarlet Sails" 4 (179 m, 48 pisos) en Aviation Street, vl. 77–79; en 2004 - "Vorobyovy Gory" (188 m, 49 pisos) en la calle Mosfilmovskaya, vl. 4-6, "Triumph Palace": el edificio residencial más alto de Europa (225 m, 59 pisos, con una aguja - 264 m), Chapaevsky lane, vl. 2.

Se planea construir varias docenas de edificios con una altura de 30 a 50 pisos bajo el programa de inversión de la ciudad "El Nuevo Anillo de Moscú". En el centro de negocios de la ciudad de Moscú se están construyendo una serie de rascacielos de más de 300 metros de altura, y la apoteosis de todo es la construcción de la Torre Rossiya, de 600 metros de altura, diseñada por el arquitecto inglés Norman Foster, cuyo diseño se inició en 2006 .

El proyecto del edificio residencial "Edelweiss" fue realizado por TsNIIEPzhilischa, la parte de ingeniería de los otros edificios residenciales de gran altura que figuran en la lista construidos por la empresa "DON-stroy" fue el fruto de la creatividad de la empresa de diseño y producción "Alexander Kolubkov" bajo la dirección de A. N. Kolubkov y que lleva su nombre. También es interesante que DON-Stroy mismo opera las casas que construye y, por lo tanto, las soluciones aplicadas son confirmadas por la práctica de su trabajo.

La experiencia adquirida en el diseño de estos edificios y su funcionamiento fue la base del libro "Equipos de ingeniería de edificios de gran altura", publicado por "ABOK-PRESS" en 2007 bajo la dirección general del prof. Instituto de Arquitectura de Moscú M. M. Brodach.

En nuestra opinión, todos los edificios por altura se pueden dividir en 5 categorías:

Hasta cinco pisos donde no se requiere la instalación de ascensores - edificios de poca altura;

Hasta 75 m (25 pisos), dentro de los cuales no se requiere zonificación vertical para compartimentos contra incendios: edificios de varios pisos;

76–150 m - edificios de gran altura;

151–300 m - edificios de gran altura;

Más de 300 m - edificios ultra altos.

La gradación es un múltiplo de 150 m debido a un cambio en la temperatura exterior calculada para el diseño de calefacción y ventilación; cada 150 m disminuye 1 °C.

Las características de diseño de los edificios de más de 75 m se deben a que deben dividirse verticalmente en compartimentos (zonas) de incendio estancos, cuyos límites son estructuras de cerramiento que proporcionan los límites de resistencia al fuego necesarios para localizar un posible incendio y evitar que se produzca. extendiéndose a compartimentos adyacentes. La altura de las zonas debe ser de 50 a 75 m, y no es necesario separar los compartimentos de incendios verticales con suelos técnicos, como es habitual en los países cálidos, donde los suelos técnicos no tienen paredes y se utilizan para recoger personas en caso de incendio. y su posterior evacuación. En países con un clima riguroso, la necesidad de pisos técnicos se debe a los requisitos para la colocación de equipos de ingeniería. Cuando se instala en el sótano, solo una parte del piso ubicado en el borde de los compartimentos contra incendios se puede usar para colocar ventiladores de protección contra humo, el resto, para salas de trabajo. Con un esquema de conexión en cascada para intercambiadores de calor, por regla general, estos, junto con los grupos de bombeo, se colocan en pisos técnicos, donde necesitan más espacio, y ocupan todo el piso y, a veces, dos pisos en edificios ultra altos.

A continuación, se brindará un análisis de las soluciones de diseño para el suministro de calor y agua y la calefacción de los edificios residenciales enumerados. Y esto es solo una parte del tema al que está dedicado este libro, más allá del alcance de este artículo está el análisis de soluciones avanzadas implementadas en una serie de edificios extranjeros de gran altura, y las características de la influencia del clima exterior, experiencia en el diseño de sistemas de ventilación y aire acondicionado para edificios residenciales y públicos, sistemas de seguridad contra incendios, eliminación de agua y eliminación de desechos, automatización y despacho, también incluida en el libro "Equipos de ingeniería para edificios de gran altura".

Suministro de calor

Esta solución es posible gracias al uso de tuberías de alta presión, intercambiadores de calor, bombas, equipos de cierre y control que pueden soportar presiones de funcionamiento de hasta 25 atm. Por lo tanto, en la tubería de los intercambiadores de calor del lado del agua local, válvulas de mariposa con bridas de collar, bombas con un elemento en forma de U, reguladores de presión "a sí mismos" de acción directa instalados en la tubería de relleno, válvulas electromagnéticas clasificadas para se utiliza una presión de 25 atm. en la estación de servicio para sistemas de calefacción.

Otra característica del suministro de calor de los edificios residenciales de gran altura implementados es que, en todos los casos, la fuente de suministro de calor son las redes de calor de la ciudad. La conexión a ellos se realiza a través de la estación de calefacción central, que ocupa un área bastante grande, por ejemplo, en el complejo Vorobyovy Gory, ocupa 1200 m 2 con una altura de habitación de 6 m (potencia nominal 34 MW).

El CHP incluye intercambiadores de calor con bombas de circulación para sistemas de calefacción de diferentes zonas, sistemas de suministro de calor para calentadores de ventilación y aire acondicionado, sistemas de suministro de agua caliente, estaciones de bombeo para llenar sistemas de calefacción y sistemas de mantenimiento de presión con tanques de expansión y equipos de control automático, emergencia eléctrica calentadores de agua de almacenamiento de agua caliente. Los equipos y las tuberías están dispuestos verticalmente para que sean fácilmente accesibles durante la operación. Un pasaje central con un ancho de al menos 1,7 m pasa a través de todas las estaciones de calefacción central para la posibilidad de mover cargadores especiales, que permiten retirar equipos pesados cuando se reemplazan (Fig. 1).

Foto 1.

Esta decisión también se debe al hecho de que los complejos de gran altura, por regla general, tienen un propósito multifuncional con un estilóbato desarrollado y una parte subterránea, en la que se pueden ubicar varios edificios. Por lo tanto, en el complejo Vorobyovy Gory, que incluye 3 edificios residenciales de gran altura de 43-48 pisos y 4 edificios de 17-25 pisos, unidos por una parte estilóbata de cinco niveles, colectores técnicos con numerosas tuberías salen de esta única calefacción central. estación, y para reducirlos en la técnica En la zona de edificios de gran altura, se ubicaron estaciones de bombeo de refuerzo para el suministro de agua, que bombean agua fría y caliente en cada zona de edificios de gran altura.

También es posible otra solución: la estación de calefacción central se utiliza para introducir redes de calor urbanas en la instalación, colocar un regulador de caída de presión "después de sí mismo", una unidad de medición de energía térmica y, si es necesario, una unidad de cogeneración y se puede combinar con una de los puntos de calefacción locales (ITP) individuales, que sirven para conectar los sistemas de consumo de calor locales próximos a este punto de calefacción. Desde esta cogeneración se suministra agua sobrecalentada a través de dos conducciones, y no de varias de peine, como en el caso anterior, a las ITP locales ubicadas en otros puntos del conjunto, incluso en las plantas superiores, según el principio de proximidad a la carga de calor Con esta solución, no es necesario conectar el sistema de suministro de calor interno para los calentadores de aire de los sistemas de suministro de acuerdo con un esquema independiente a través de un intercambiador de calor. El calentador en sí es un intercambiador de calor y está conectado directamente a las tuberías de agua sobrecalentada con bombeo para mejorar la calidad del control de la carga y aumentar la confiabilidad de la protección de los calentadores contra la congelación.

El libro proporciona un algoritmo para calcular y seleccionar una mini-CHP cuando el objeto recibe energía fuera de línea y un análisis para optimizar la elección de una mini-CHP utilizando el ejemplo de un proyecto específico. Con una escasez de energía térmica solo para el objeto en cuestión, una fuente de suministro de calor autónoma (AHS) en forma de una sala de calderas con calderas de agua caliente puede tomarse como fuente de suministro de calor. Se pueden utilizar salas de calderas adosadas, ubicadas en el techo o en partes sobresalientes del edificio, o independientes diseñadas de acuerdo con SP 41-104-2000. La posibilidad y la ubicación de AIT deben estar vinculadas a todo el complejo de su impacto en el medio ambiente, incluso en un edificio residencial de gran altura.

Calefacción

Inicialmente, el diseño de los sistemas de calefacción zonal se llevó a cabo como para edificios ordinarios de varios pisos. Como regla general, se utilizaron sistemas de calefacción de dos tubos con elevadores verticales y cableado inferior de las líneas de suministro y retorno que pasan por el piso técnico, lo que permitió encender el sistema de calefacción sin esperar la construcción de todos los pisos de la zona. . Dichos sistemas de calefacción se implementaron en los complejos residenciales "Scarlet Sails", "Vorobyovy Gory", "Triumph Palace". Cada tubo ascendente está equipado con válvulas de equilibrio automático para garantizar la distribución automática del refrigerante entre los conductos ascendentes, y cada calentador está equipado con un termostato automático con mayor resistencia hidráulica para brindarle al inquilino la oportunidad de establecer la temperatura del aire deseada en la habitación y minimizar la influencia del componente gravitacional de la presión de circulación y los termostatos de encendido/apagado en otros calentadores conectados a este elevador.

Sin embargo, más tarde, como resultado del análisis de varias soluciones, los diseñadores llegaron a la conclusión de que el mejor sistema de calefacción, especialmente para edificios sin pisos técnicos, son los sistemas con cableado horizontal piso por apartamento conectado a montantes verticales, que, como regla, pasan por el hueco de la escalera y están hechos de acuerdo con el esquema de dos tubos con cableado inferior. Dicho sistema se diseñó en la parte de coronamiento (9 plantas de la tercera zona) del conjunto de altura Triumph Palace y en un edificio en construcción de 50 plantas sin plantas técnicas intermedias a pie de calle. Pireva, 2.

Los sistemas de calefacción de apartamentos están equipados con una unidad con válvulas de cierre, equilibrado y accesorios de drenaje, filtros y un medidor de energía térmica. Este nodo debe ubicarse fuera del apartamento en el hueco de la escalera para el acceso sin obstáculos al servicio de mantenimiento. En apartamentos de más de 100 m 2, la conexión no se realiza mediante un bucle colocado a lo largo del perímetro del apartamento (ya que el diámetro de la tubería aumenta con el aumento de la carga y, como resultado, la instalación se vuelve más complicada y el costo aumenta debido a la uso de accesorios grandes y costosos), pero a través de un gabinete de distribución de apartamentos intermedios, en el que se instala el peine, y desde allí, el refrigerante se dirige a través de tuberías de menor diámetro a los calentadores de acuerdo con el esquema de haz de acuerdo con el esquema radiante de acuerdo con el esquema de dos tubos.

Las tuberías se utilizan a partir de materiales poliméricos resistentes al calor, por regla general, a partir de polietileno PEX reticulado (la justificación de su uso se da en el libro), la colocación se lleva a cabo en la preparación del piso. Los parámetros de diseño del refrigerante, según las especificaciones técnicas para tales tuberías, son 90–70 (65) ° С por temor a que una mayor disminución de la temperatura provoque un aumento significativo en la superficie de calentamiento de los dispositivos de calefacción, lo que no es bienvenido. por parte de los inversionistas debido al aumento en el costo del sistema. La experiencia de usar tuberías de metal y plástico en el sistema de calefacción del complejo Triumph Palace se consideró infructuosa. Durante la operación, como resultado del envejecimiento, la capa adhesiva se destruye y la capa interna de la tubería se "colapsa", como resultado de lo cual el área de flujo se estrecha y el sistema de calefacción deja de funcionar normalmente.

Los autores del libro creen que para el cableado apartamento por apartamento, la mejor solución es utilizar válvulas de equilibrado automático ASV-P (PV) en la tubería de retorno y válvulas de corte y medición ASV-M (ASV-1) en la tubería de suministro. El uso de este par de válvulas permite no solo compensar la influencia de la componente gravitacional, sino también limitar el flujo a cada apartamento de acuerdo con los parámetros. Las válvulas generalmente se seleccionan de acuerdo con el diámetro de las tuberías y se ajustan para mantener una caída de presión de 10 kPa. Este ajuste de la válvula se selecciona en función de la pérdida de presión necesaria en los termostatos de los radiadores para garantizar su funcionamiento óptimo. El límite de caudal por vivienda lo establece el ajuste de las válvulas ASV-1, teniendo en cuenta que en este caso las pérdidas de carga de estas válvulas deben incluirse en la presión diferencial mantenida por el regulador ASV-PV.

Suministro de agua

Para mejorar la confiabilidad del suministro de agua en edificios de hasta 250 m, se proporcionan al menos dos entradas de suministros de agua independientes (líneas separadas de la red de suministro de agua del anillo externo), con una altura mayor, cada entrada se coloca en dos líneas, cada una de los cuales debe estar destinado a un pase de al menos el 50% del gasto calculado.

Para aumentar la confiabilidad y garantizar el funcionamiento ininterrumpido del suministro de agua caliente en todos los edificios residenciales de gran altura, además de los calentadores de agua de alta velocidad, se proporciona la instalación de calentadores de agua eléctricos capacitivos, que se encienden durante un apagado del red de calefacción para mantenimiento programado o accidentes. El volumen de estos calentadores de agua de respaldo se selecciona en función del consumo máximo de agua caliente de una hora y media. La potencia del elemento calefactor se asigna de tal manera que el tiempo de calentamiento para un volumen dado de agua es de 8 horas; este es el intervalo entre las tomas máximas de agua de la mañana y la tarde.

Como regla general, hay muchos calentadores de agua eléctricos de respaldo (hay objetos donde su número alcanza las 13 unidades), y para la estabilidad de su funcionamiento, los calentadores de agua deben encenderse de acuerdo con el esquema con el movimiento de agua asociado. Si el calentador de agua es el primero en conectar agua caliente, debe ser el último en suministrar agua caliente. La presión de funcionamiento de los calentadores de agua eléctricos no supera las 7 atm. Esto determina la altura de la zona de los sistemas de suministro de agua. Por lo tanto, no es necesario que el número de zonas en los sistemas de suministro de agua coincida con la calefacción. Entonces, en un edificio residencial de 50 pisos en la calle. Pyriev, hay 3 zonas verticales para el sistema de calefacción y 4 para el suministro de agua fría y caliente (Fig. 2). Para estos últimos sistemas, el número de zonas es el mismo para permitir la redundancia entre ellas.

Figura 2 ()

Zonificación de sistemas de ingeniería.

Otra característica del sistema de suministro de agua caliente de los edificios de gran altura enumerados es que, independientemente de la cantidad de zonas, se instala un solo intercambiador de calor para todo el sistema y luego se bombea agua caliente a la zona correspondiente mediante un bombeo de refuerzo separado. estaciones Además, para el agua fría, existen estaciones de bombeo de refuerzo propias para cada zona, lo que aumenta la confiabilidad del sistema de suministro de agua, permitiendo en situaciones de emergencia suministrar agua a través de tuberías de agua caliente.

Las tuberías de circulación de las distintas zonas se conectan a un peine común a través de un equipo que incluye, además de válvulas de cierre y una válvula de retención, un regulador de presión aguas abajo y un regulador de caudal. Este esquema fue adoptado después de mucho ensayo y error. Primero se instalaron válvulas de control eléctrico. Durante el funcionamiento, resultó que su velocidad de respuesta no es suficiente para el funcionamiento normal. Era necesario encontrar equipos capaces de responder más rápidamente a los cambios de presión en la tubería de circulación. Como resultado, se eligieron reguladores de presión de acción directa. Inicialmente se entregaron sin reguladores de caudal, pero como las bombas de circulación contribuyen a la aireación, estos reguladores de presión empezaron a funcionar como estranguladores con un ruido inaceptable. Para eliminar este defecto, intentaron ajustar el sistema con más cuidado, pero luego instalaron reguladores de flujo, después de lo cual desapareció el efecto descrito.

Para que un cambio en la presión en el suministro de agua de la ciudad no afecte la estabilidad del mantenimiento de la presión en las estaciones de bombeo, se instala un regulador de presión "después de sí mismo" en la entrada del suministro de agua. Si antes de la instalación de este regulador, la presión diferencial era de 0,6 a 0,9 atm. Luego de la instalación, se estabilizó en el nivel de 0,2 a 0,4 atm. En la entrada de suministro de agua caliente (después de los intercambiadores de calor, antes de la estación de bombeo de cada zona), también se instalan sus propios reguladores de presión "después de ellos mismos", gracias a los cuales el funcionamiento falso de las válvulas de retención y la inclusión de bombas de reserva sin especial se excluye la necesidad.

El sistema de suministro de agua, por regla general, está organizado con cableado de apartamento horizontal. Tal solución se ha implementado con éxito en los complejos residenciales de gran altura "Vorobyovy Gory", "Triumph Palace" y en la calle. Pyriev. En este caso, las tuberías ascendentes del sistema de suministro de agua se colocan en la sala de la silla salvaescaleras, desde donde se suministran tuberías de agua fría y caliente al apartamento. El sistema está equipado con contadores de agua fría y caliente que, junto con filtros y reguladores de presión, se instalan en armarios de distribución en la sala del salvaescaleras. Para evitar el desbordamiento de agua (de una red principal fría a una caliente y viceversa) como resultado del funcionamiento inadecuado de los equipos de plomería, se instalan válvulas de retención en las entradas a los apartamentos en las tuberías de suministro de agua fría y caliente.

Las tuberías desde los elevadores hasta los apartamentos y dentro de los apartamentos están hechas de tuberías de polietileno reticulado (tuberías PEX). En los apartamentos, es recomendable usar cableado de colector, cuando el agua se suministra a cada grifo de agua desde el colector a través de una tubería separada, esto minimiza la influencia de los dispositivos vecinos entre sí (cuando se enciende un mezclador, la temperatura del surtidor en el otros cambios). Los conductos ascendentes se colocan a partir de tuberías de acero y, al igual que en el sistema de calefacción, los conductos ascendentes de agua caliente están equipados con compensadores y soportes fijos. La circulación estimada en la cantidad del 40% de la entrada de agua calculada se establece mediante válvulas de control y equilibrio.

Con el cableado horizontal del sistema de suministro de agua caliente, puede negarse a instalar toalleros con calefacción. La experiencia operativa ha demostrado que incluso en edificios equipados con radiadores toalleros, hasta el 70 % de los propietarios de apartamentos no los utilizan. O dejan el baño sin calentador de toallas o usan toalleros eléctricos. El uso de toalleros eléctricos con calefacción, desde el punto de vista del propietario del apartamento, es más conveniente, ya que se enciende solo cuando es necesario.

Estas son las soluciones para los sistemas de suministro de calor y calefacción de los edificios residenciales más altos construidos hasta la fecha en Moscú. Son claros, lógicos y no difieren fundamentalmente de las soluciones utilizadas en el diseño de edificios convencionales de varios pisos con una altura de menos de 75 m, con la excepción de la división de los sistemas de calefacción y suministro de agua en zonas. Pero dentro de cada zona, quedan enfoques estándar para la implementación de estos sistemas. Se presta mayor atención a las instalaciones para llenar los sistemas de calefacción y mantener la presión en ellos y en cada piso de los sistemas de suministro de agua, así como en las líneas de circulación de diferentes zonas antes de conectarlas a un peine común, control automático del suministro de calor y distribución de el refrigerante para implementar modos cómodos y económicos, funcionamiento redundante de los equipos para garantizar el suministro ininterrumpido de los consumidores con calor y agua.

Una característica distintiva es el uso de calentadores de agua eléctricos capacitivos de emergencia para un suministro de agua de una hora y media con el fin de proporcionar un suministro ininterrumpido de agua caliente. Pero parece que su potencial no se está aprovechando al máximo. Además de encenderlos en caso de accidente o de mantenimiento preventivo programado de las redes de calefacción, podrían vincularse de tal manera que su capacidad se utilice para aliviar las cargas máximas de calor en el sistema de suministro de calor.

Este ingenioso esquema, propuesto por A. V. Khludov, el progenitor de la tecnología de suministro de agua caliente, incluye un calentador de agua, un tanque de almacenamiento y una bomba que realiza la función de cargar el tanque con agua caliente (Fig. 3). Cuando el acumulador está cargado, el agua fría fluye en paralelo hacia el calentador de agua y hacia el tanque del acumulador, desplazando el agua caliente del acumulador hacia arriba al sistema de consumo. Por lo tanto, con una gran reducción, el consumidor recibe agua caliente del calentador de agua y el acumulador en su sistema. Con una disminución en la entrada de agua, la bomba exprime el exceso de agua calentada en el calentador de agua hacia el tanque de almacenamiento, desplazando así el agua fría desde la parte inferior de la batería hacia el calentador de agua, es decir, la batería se está cargando. Esto le permite igualar la carga en el calentador de agua y reducir su superficie de calentamiento.

Las desventajas de las soluciones adoptadas incluyen ignorar el uso de soluciones de ahorro de energía, como la sustitución parcial de la demanda de energía mediante el uso de turbinas de gas autónomas productoras de energía o unidades de pistón de gas, paneles solares fotovoltaicos o elementos de calentamiento de agua, bombas de calor que utilizan energía potencial del suelo, emisiones de ventilación. También se debe tener en cuenta el uso insuficiente de refrigeración centralizada para aumentar la comodidad de vivir en apartamentos y eliminar el impacto negativo en la arquitectura del edificio de los bloques externos de sistemas divididos colgados al azar en la fachada. Los edificios de gran altura, al ser avanzados en términos de soluciones arquitectónicas y estructurales, deberían ser un ejemplo para la implementación de tecnologías prometedoras en sistemas de ingeniería.