Для чего ставят шайбы в систему отопления
Дроссельная шайба: конструкция устройства, расчёты и наладка
Отправим материал на почту
Дроссельная шайба – регулировочное устройство, предназначенное для обеспечения стабильного гидравлического режима в системах отопления жилых домов и промышленных предприятий.
Для чего нужна дроссельная шайба на отопление
Без применения дроссельных шайб теплофикация большого количества объектов становится невозможной. Стандартные диаметры выпускаемых промышленностью водонапорных труб не позволяют обеспечить правильные гидравлические режимы в магистральной сети теплоснабжения. Наиболее близкие к источнику теплоты здания буду потреблять слишком много тепловой энергии, тогда как наиболее удаленные предприятия её недополучат.
Во избежание этого теплоснабжающие организации предписывают установку дроссельных шайб, ограничивающих расход теплоносителя в соответствии с размером объекта и его тепловой мощностью. Тем самым одновременно достигается несколько целей:
Кроме этого, владельцы объектов могут устанавливать повторные дроссельные шайбы, регулируя расход теплоносителя внутри предприятия.
Конструкция устройства
Дроссельная шайба представляет из себя металлический диск с отверстием в центре. Диаметр этого отверстия рассчитывается с точностью до 0.1 мм по специальным формулам, либо посредством программного обеспечения, выполняющего моделирование работы системы отопления.
Шайба находится в условиях значительного давления и высоких температур, поэтому изготавливается из высококачественной стали толщиной не менее 3 мм.
При изготовлении нерегулируемой дроссельной диафрагмы отверстие должно располагаться точно в её центре. Его размер, как правило, составляет от 3 до 10 мм. Во избежание возникновения громкого свиста, вызванного движением воды через узкое отверстие, с него снимается фаска с обеих сторон.
Регулируемая дроссельная шайба имеет более сложную форму. Сквозь уплотнительные кольца выводится регулировочный шток. Вращая его, изменяется суммарная площадь отверстия, благодаря чему меняется гидравлический режим.
Вне зависимости от устройства, шайбы снабжаются «ушками» для установки пломбы, предотвращающей её несанкционированную замену.
Место установки дроссельной шайбы
В подавляющем большинстве случаев дроссельная шайба устанавливается на втором по ходу движения теплоносителя фланце вводной задвижки подающего трубопровода. Подобная процедура актируется и фиксируется должностными лицами теплоснабжающей организации и владельца объекта.
В случае необходимости могут устанавливаться повторные шайбы в целях регулировки гидравлических режимов внутри объекта. При этом вводная дроссельная диафрагма будет строго ограничивать расход теплоносителя вне зависимости от количества шайб, установленных после неё.
В некоторых случаях для защиты радиаторов отопления от избыточного давления, шайбы устанавливаются и на подающем, и на обратном трубопроводе данного участка системы отопления.
Как правило, все шайбы устанавливаются в помещении индивидуального теплового пункта. При наличии элеватора шайба не устанавливается, так как сопло смесительного узла выполняет те же функции – ограничение расхода теплоносителя.
Расчет диаметра отверстия дроссельной шайбы
Расчет диаметра регулировочного отверстия – важная и кропотливая работа. Расчет выполняется в соответствии со сводом правил СП 41.101/95, посвященным процессу проектирования тепловых пунктов.
Формульный метод
Наиболее простая и точная формула описана в СП 41.101/95 и выглядит так:
где G — расчетный расход воды в трубопроводе, т/ч;
ΔH — напор, гасимый дроссельной диафрагмой, м.
Информация о расчетном расходе воды должна содержаться в договоре теплоснабжения. Цифру дросселируемого напора можно определить как экспериментально, так и взять из проекта, при его наличии. Как правило, он составляет 0,6-2 м. вод. ст.
Вне зависимости от поставленной задачи необходимо учитывать несколько обязательных требований:
Программный метод
При применении программного метода возможно получить более точный расчет диаметра дросселирующего отверстия.
Известно, что система отопления состоит не только из трубопроводов, но и из множества других элементов:
Формульный метод не учитывает этих особенностей, ведь каждый из элементов имеет собственное гидравлическое сопротивление. В программном обеспечении каждый элемент учитывается в виде коэффициента местного сопротивления (КМС).
Между гидравлическим сопротивлением, значением КМС и диаметром дроссельной шайбы есть зависимость. Программа проверяет вводимые данные на соотношение размера отверстия с гасимым напором и выдает вердикт о необходимости увеличения или уменьшения его диаметра.
Видео описание
Расчет дроссельных шайб и диафрагм.
Сбор данных и предварительные расчеты
Все элементы системы, начиная от источника теплоты и заканчивая батареей в доме абонента, объединены в сложную гидравлическую сеть. Ученые давно описали принципы её работы и заключили их в формулы. Но при расчете дросселирующей шайбы должно учитываться множество дополнительных факторов. Для этого специализированные организации выполняют ряд подготовительных работ:
По итогам выполнения мероприятий и расчетов производится оценка правильности действий. Фактический расход теплоносителя сравнивается с идеальной программно откалиброванной моделью тепловой сети. Коэффициент сравнительного расхода теплоносителя должен находиться в пределах 0.9-1.15, где за единицу принят идеальный расход.
Эффект от установки шайб
Установка дроссельной шайбы решает не только проблемы внешней гидравлической сети, но и внутридомовой системы:
Наладка с регулируемыми шайбами
Наладка тепловой сети посредством регулируемых дроссельных шайб значительно упрощает задачу. Регулировка производится в отопительный период по следующему плану:
Видео описание
Что такое дросселирующая шайба.
Заключение
Дроссельная шайба в системе отопления
Дроссельная шайба в системе отопления устанавливается на теплофикационных вводах жилых домов и используется для ограничения объема подаваемого теплоносителя и соответственно его входного давления. Такая конструкция дает возможность соблюдать гидравлическое сопротивление в трубах внутридомовой системы отопления на расчетном уровне, тем самым гарантируя стабильную подачу тепла в каждый отопительный прибор.
Дроссельная шайба в системе отопления – это устройство выполнено в форме металлического диска, с отверстием в центре. Размер отверстия выполняется по проекту либо по результатам наладки работы тепловых сетей. Также можно выполнить расчет самостоятельно по формулам, обозначенным в СНИП в разделе отопления, для чего понадобятся данные по расходам теплоносителя через абонентский узел, расчетные температуры прямой и обратной сетевой воды и, соответственные, давления.
Для чего нужна дроссельная шайба на отопление
Исполнительные схемы магистральных и внутриквартальных тепловых сетей имеют десятки, а порой и сотни ответвлений и абонентских узлов. В них входят источники тепловой энергии — котельная или центральный тепловой пункт, система трубопроводов, компенсаторы, отводы, запорно-регулирующая арматура и контрольно-измерительные приборы, установленные в тепловых камерах, тепловых колодцах и в абонентских узлах каждого жилого дома, подключенного к центральной тепловой сети.
На каждом элементе в теплосети подающий теплоноситель теряет часть своего напора. Чем протяженность выше, тем больше будут потери по ходу движения воды. В конце концов, если тепловая система будет рассчитана не правильно и разбалансирована, а насосное оборудование установлено с малой производительностью, может случиться так, что теплоноситель к конечному потребителю не поступит вообще.
Дроссельная шайба в системе отопления нужна для оптимального распределения нагревающей среды, между всеми потребителями тепловой энергии подключенных к одному источнику теплоснабжения. Они выполняются по предварительным расчетам, указанных в соответствующем разделе проекта теплоснабжения либо по результатам наладочных испытаний тепловых сетей. Такие испытания по требованиям директивных документов должны проводиться не меньше, чем один раз в пять лет или после реконструкции теплосетей. Традиционные шайбы изготавливаются с одним проходным отверстием и устанавливаются между фланцами на вводной задвижке элеваторного узла на вводе в дом. Такие конструкции имеют недостаток, в связи с тем, что в случае изменения режима, они требуют перерасчета и переустановки, что довольно затратное мероприятие, так как для установки потребуется сливать весь теплоноситель.
В последнее время приобрели популярность регулируемые шайбы, конструкция которая позволяет менять проход среды, а следовательно их можно использовать для разных тепловых режимов, которые устанавливаются без разгерметизации тепловой сети.
Специалисты утверждают, что впоследствии того, как в абонентский узел жилого дома были установлены расчетные шайбы, расход теплоносителя снизился в 3 раза, при этом качество теплоснабжения значительно выросло. Это действительно возможно, за счет роста скорости движения среды в межтрубном пространстве и радиаторах, после чего увеличивается общий теплосъем на объекте, то есть растет разность температур теплоносителя на входе и выходе из дома. Такая регулировка внутридомовых систем отопления приводит к повышению качества работы магистральных сетей и источников тепла, поскольку уменьшается количество работающих сетевых насосов и снижается потребление электроэнергии на передачу тепловой энергии.
Конструкция устройства
Перед установкой дроссельных шайб на систему отопления ее выполняют по чертежам в форме стального диска, вырезанного из листового металла толщиной 2-4 мм. Строго по центру просверливается расчетное отверстие. Минимальный допустимый диаметр на шайбе ограничен нормативными требованиями и должен быть не менее 3.0 мм. Толщина нерегулируемой шайбы для трубопроводов с наружным диаметром до 89 мм принимается от 2 до 3 мм, свыше – от 3 до 4 мм.
Расчетное отверстие регулируемой шайбы имеет продолговатую форму. Эта конструкция обладает двумя штоками, расположенными диаметрально противоположно в отношении друг друга. Для возможности наружного управления, их выводят сбоку через уплотнительные каналы. Вариация положений данных элементов изменяет площадь отверстия в конструкции. В том случае, когда они до конца задвинуты, то минимальный диаметр прохода равняется 5.5 мм, а при полностью открытых — диаметр прохода будет равный 18.0 мм. Подобные устройства снабжаются специальными ключами для выполнения операций по регулировке.
Кроме того, очень важно знать, что в такой конструкции существует возможность установить ограничения для передвижения штоков и его опломбирования. Это выполняется для того, чтобы потребители не смогли самостоятельно изменять проходное сечение устройства, тем самым вмешиваться в работу тепловой сети, вызывая ее разбалансировку.
Отечественная промышленность выпускает следующие виды дроссельных шайб для регулировки режимов тепловой сети:
Место установки дроссельной шайбы
Нормативные документы обязывают проводить установку дроссельных шайб на абонентском узле на трубе подающего теплоносителя после запорно-регулировочного органа — задвижки или вентиля между фланцами. Если необходимо выполнить регулировку по отдельным отопительным стоякам, в этом случае шайбы выполняются не фланцевого типа, а на сгонах. На обратке дроссельные шайбы монтируют исключительно в ситуации, если давления в нем, ниже статического, определенного по давлению пара, если в качестве теплоносителя используется перегретая вода. Поскольку при резком снижении давления на шайбах, в перегретой воде происходит процесс парообразования.
В случае, когда при установке шайбы на обратном теплоносителе система либо батареи оказываются под давлением превышающего их допустимые показатели прочности, рекомендуется ставить 2 шайбы: на обратке для повышения давления в нем по ходу движения теплоносителя со значением выше статического и на подаче для снижения имеющегося избыточного давления.
Расчет диаметра отверстия дроссельной шайбы
Расчет отверстий дроссельных шайб очень ответственное мероприятие, его выполняют согласно требованиям СП 41.101/95 по проектированию теплопунктов. Расчет не представляет сложности для инженерно-технического персонала теплосетей и выполняется на базе одной формулы. Сложность представляется в правильности получения точных данных для расчетной формулы, которые на практике очень часто не соответствуют проектным значениям, из-за чего расчетный диаметр определяется неправильно, а шайба не способна установить необходимый гидравлический и тепловой режим работы.
Дроссельная шайба в системе отопления очень часто меняется или высверливается большее проходное сечение. Эту работу обычно проводят мастера- наладчики во время наладочных режимных испытаний в магистральных теплосетях. Расчет производится или ручным способом, или с применением онлайн калькуляторов. В основе обоих методов расчета лежит одна и та же формула, и используются одни и те же вводных данных.
Формульный метод
Диаметр отверстия Д, мм, вычисляется по формуле:
Формула расчета шайбы Д=10х ∜Р/ ΔН
Согласно требованиям нормативный материалов СНИП по отоплению установлен предельный показатель диаметра отверстия шайбы, который не может быть меньше 3.0 мм. Это вызвано тем, то отверстия, которые ниже установленного предела, могут забиваться мелкими взвешенными веществами, например, кусочками ржавчины, слетевших с внутренней поверхности труб, после чего система отопления в доме работать не будет, а для замены такой шайбы придется дренировать всю воду из сети.
В данной формуле расход воды Р, т/ч принимается из соответствующего раздела проекта теплоснабжения либо по материалам наладочных режимных испытаний магистральных тепловых сетей. Потребитель может взять такие данные из договора на услуги теплоснабжения, поскольку они прописываются в соответствующих разделах такого документа.
ΔН – дросселируемый напор в шайбе измеряемого в м. в. ст. Устанавливается данный показатель, как разница между располагаемым напором либо перепадом давлений между подающим и обратным трубопроводом, установленных по манометрам в абонентском вводе потребителя и гидросопротивлением внутридомовых труб отопления. Гидравлическое сопротивление равно сумме всех потерь напора в рассматриваемой системе. Как правило, оно составляет от 0.6 до 2.0 м. в. ст. Данные гидропотерь можно взять из проекта теплоснабжения в разделе гидравлический расчет тепловых сетей.
Для того чтобы расчет выполнить правильно потребуется учесть рекомендации СНИП:
Примеры определения перепада давления для расчета дроссельной шайбы:
Программный метод
Расчеты дроссельных шайб на систему отопления, особенно если их нужно сделать в большом количестве, лучше выполнять с использованием программы «Гидравлический расчет трубопроводов» в онлайн режиме. Такой расчет выполняется более точно, поскольку учитывает КМС – коэффициент местного сопротивления. Значения присваиваются узлам, установленным в системах водо-теплоснабжения, в которых происходит гидравлическое сопротивление, вызванных деформацией потока жидкой среды. Участок, где протекает процесс деформации, имеет название местного сопротивления.
Существует связь между гидросопротивлением, диаметром и КМС:
Формула через расчет по КМС
Алгоритм выполнения расчета шайбы с применением программы:
В идеальном случае, можно рассчитать и поставить шайбу на отдельно взятый жилой дом, но, как правило, это не будет качественно работать, поскольку внутриквартальные сети, одновременно подключают десятки и даже сотни абонентов, которые влияют друг на друга. Поэтому расчет и установку шайб имеет смысл проводить только для всех и с учетом технических характеристик каждого абонентского ввода тепловой сети. Такую сложную работу могут выполнять только специализированные организации, имеющие достаточный опыт, соответствующее оборудование и программное обеспечение.
Сбор данных и предварительные расчеты
Выполнение расчета дросселирующих шайб для группы потребителей по вариантам присоединенной тепловой мощности подразумевает сбор более подробной информации о каждом абонентском вводе, чем при обычном гидравлическом расчете. Кроме того должна быть выполнена корректировка по прогнозируемым расчетам на предстоящие 5 лет. Практически трудно найти одинаковые элеваторные узлы у потребителей, а значить каждый из них будет иметь свои гидравлические потери напора. Таким образом, даже при одинаковых теоретических расходах теплоносителя и скорости потока, внутренние расчетные дроссельные диаметры будут отличаться для каждого дома. Поэтому чтобы качественно выполнить расчет потребуется серьезная база данных потребителей тепла.
Этапы сбора информации для расчета дроссельных шайб:
Расчет ограничительных устройств выполняется на гидравлической модели участка теплосети, откалиброванной в рабочем тепловом режиме. В конечном итоге такого расчета подготавливаются аналитические материалы, которые содержат все нужные сведения о гидравлических параметрах абонентских ввода потребителей и показателях магистральных тепловых сетей от котельной или центрального теплового пункта. На базе этих данных готовится итоговый документ с расчетными конструктивными характеристиками ограничивающих устройств — основных и подпорных диафрагм по видам присоединенной тепловой нагрузки. Также разрабатываются рекомендаций по нормализации работоспособности абонентского ввода.
Этапы выполнения работ
После завершению всех расчетов и разработки рекомендаций по установке ограничительных шайб непосредственно приступают к монтажу дроссельных устройств. На внутридомовых системах отопления ограничительные устройства допускается устанавливать как в отопительный период, так и в теплое время года. Это объясняется тем, что нормально функционирующие внутридомовые тепловые сети можно отключить вводными задвижками на подающем/отбратном трубопроводе от магистральной сети. Установка шайб на внутриквартальных тепловых сетях выполняется только в летний период, до заполнения их теплоносителем. Работоспособность установленных устройств проверяется в начале отопительного периода, во время пусконаладочных работ.
Ключевыми показателями точности расчета ограничительных устройств в системе отопления считаются:
Эффект от установки шайб
Дроссельная шайба в системе отопления требуется не только лишь для регулировки внешних теплосетей, но и для внутридомовой системы отопления. Если предварительное обследование теплового объекта выполнено качественно, все параметры учтены при расчете дроссельных шайб, то процесс шайбирования принесет огромное преимущество всей системы теплоснабжения в целом, поскольку:
Наладка с регулируемыми шайбами
Перед наладкой тепловых сетей с регулируемыми шайбами также предварительно выполняется гидравлический расчет. Для реализации этого процесса пользователи тепловой энергии могут выбрать несколько доступных для себя вариантов:
На следующем этапе требуется установить, готовность тепловой сети к проведению пусконаладочных мероприятий с установкой дроссельных шайб. В случае, когда для установки выбрана дроссельная шайба в системе отопления с возможностью регулировки, то технологический процесс такой наладки не будет превышать двух-трех дней, а результат, обязательно будет положительным. Настройка осуществляется на действующей тепловой сети, находящейся в рабочем режиме. Путем нескольких замеров устанавливаются различные положения регулировочных винтов шайбы, и замеряется температурный режим. Вариантов не должно быть много, если правильно выполнен предварительный расчет.
Видео: Расчет дроссельных шайб и диафрагм
Таким образом, можно подвести итог, что шайбирование тепловых сетей — это обязательное мероприятие, прописанное государственными нормами и правилами, и должно быть проведено в каждом абонентском тепловом узле перед началом отопительного периода. Самовольный снятие шайб или увеличение расчетных диаметров — административно наказуемое деяние, поскольку его приравнивают к хищению тепловой энергии. Дроссельная шайба в системе отопления по указаниям теплоснабжающей организации — это не право, а обязанность каждого потребителя тепловой энергии. Расчет диаметра дроссельной шайбы выполняется для отдельного объекта теплоснабжения в зависимости от необходимого объема тепловой энергии. Позитивный эффект от шайбирования теплосетей возможно получить только при 100% охвате всех объектов, подключенных к общему источнику тепловой энергии.