Классификация, структурная схема, технические требования и область применения систем отопления.

Отопление помещений может быть конвективным и лучистым.

К конвективному относят отопление, при котором температура воздуха t_B поддерживается на более высоком уровне, чем радиационная температура помещения t_R (t_B>t_R), понимая под радиационной усредненную температуру поверхностей, обращенных в помещение, вычисленную относительно человека, находящегося в середине помещения. Это широко распространенный способ отопления.

Лучистымсчитают отопление, при котором радиационная температура помещения превышает температуру воздуха (t_B<t_R ). Лучистое отопление при несколько пониженной температуре воздуха (по сравнению с конвективным отоплением) более благоприятно для самочувствия людей в помещениях (например, до 18—20 ⁰С вместо 20—22 °С в помещениях гражданских зданий).

Конвективное или лучистое отопление помещений осуществляется специальной технической установкой, называемой системой отопления. Система отопления — это совокупность конструктивных элементов со связями между ними, предназначенных для получения, переноса и передачи необходимого количества теплоты в обогреваемые помещения.

Основные конструктивные элементы системы отопления (рис. 1.1):

1 —теплоисточник(теплообменник при централизованном теплоснабжении)—элемент для получения теплоты;

2—теплопроводы — элемент для переноса теплоты от теплоисточника к отопительным приборам;

3—отопительные приборы — элемент для теплопередачи в помещения.

Рис. 1.1. Принципиальная схема системы отопления

1 - теплообменник (теплогенератор); 2 — подвод первичного теплоносителя (топлива); 3 — подающий теплопровод; 4 — отопительный прибор; 5 — обратный теплопровод

Перенос по теплопроводам может осуществляться с помощью жидкой или газообразной рабочей среды. Жидкая (вода и другие жидкости) или газообразная (пар, воздух, газ) среда, перемещающаяся в системе отопления, называется теплоносителем.

К системе отопления предъявляются разнообразные требования. Все требования можно разделить на пять групп:

— санитарно-гигиенические — поддержание заданной температуры воздуха и внутренней поверхности ограждений во времени, в плане и по высоте помещений при допустимой подвижности воздуха, ограничение температуры поверхности отопительных приборов;

— экономические— невысокие капитальные вложения с минимальным расходом металла, экономный расход тепловой энергии при эксплуатации;

— архитектурно-строительные — соответствие интерьеру помещений, компактность, увязка со строительными конструкциями, согласование со сроком строительства зданий;

— производственно-монтажные — минимальное число унифицированных узлов и деталей, механизация их изготовления; сокращение трудовых затрат при монтаже;

— эксплуатационные— эффективность действия в течение всего периода работы, связанная с надежностью и техническим совершенством системы.

Деление требований на пять групп условно, так как в них входят требования, относящиеся как к периоду проектирования и строительства, так и эксплуатации зданий.

Наиболее важны санитарно-гигиенические и эксплуатационные требования, которые обусловливаются необходимостью поддерживать заданную температуру в помещениях в течение отопительного сезона и всего срока службы системы.

Классификацию систем отопления проводят по ряду признаков:

1. По взаимному расположению основных элементов системы отопления подразделяются на центральные и местные.

Центральными называют системы отопления, пред­назначенные для отопления нескольких помещений из од­ного теплового пункта, где находится теплогенератор (котельная, ТЭЦ). В таких системах теплота вырабаты­вается за пределами отапливаемых помещений, а затем с помощью теплоносителя по теплопроводам транспор­тируется в отдельные помещения здания. Теплота при этом через отопительные приборы передается воздуху отапливаемых помещений, а теплоноситель возвращает­ся в тепловой пункт. Центральными могут быть системы водяного, парового и воздушного отопления. Примером центральной системы отопления может служить система водяного отопления здания с собственной (местной) ко­тельной.

Местными системами отопления называют такой вид отопления, при котором все три основных элемента кон­структивно объединены в одном устройстве, установлен­ном в обогреваемом помещении. Примером местной си­стемы отопления является отопительная печь, имеющая теплогенератор (топливник), теплопроводы (газоходы внутри печи) и отопительные приборы (стенки печи). Кроме того, . отоплению относят отопление

газовыми и электрическими приборами, а также воздуш­но-отопительными агрегатами.

2. По виду теплоносителя, передающего теплоту ото­пительными приборами в помещения, центральные систе­мы отопления подразделяются на водяные, паровые, воз­душные и комбинированные(например, пароводяные, паровоздушные и др.).

3. По способу циркуляции теплоносителя центральные и местные системы водяного и воздушного отопления подразделяются на системы с естественной циркуляцией за счет разности плотностей холодного и горячего тепло­носителя и системы с искусственной циркуляциейза счет работы насоса. Центральные паровые системы имеют искусственную циркуляцию за счет давления пара.

4. По параметрам теплоносителя центральные водя­ные и паровые системы подразделяются на водяные низ­котемпературные с водой, нагретой до 100 °С и высоко­температурные с температурой воды более 100 °С; на па­ровые системы низкого (р=0,1—0,17 МПа), высокого (р = 0,17—0,3 МПа) давления и вакуум-паровые с дав­лением р<0,1 МПа.

Теплоносителем для системы отопления, в принципе, может быть любая среда, обладающая хорошей способ­ностью аккумулировать тепловую энергию и изменять теплотехнические свойства, подвижная, дешевая, не ухудшающая санитарные условия в помещениях, позво­ляющая регулировать отпуск теплоты, в том числе ав­томатически. Кроме того, теплоноситель должен способствовать выполнению требований, предъявляемых к си­стеме отопления.

Как уже было сказано, наиболее широко в системах отопления используют воду, водяной пар и воздух, по­скольку эти теплоносители в наибольшей степени отве­чают перечисленным требованиям. Рассмотрим основные физические свойства каждого из теплоносителей, кото­рые оказывают влияние на конструкцию и действие си­стемы отопления.

Свойства воды: высокая теплоемкость и большая плотность, несжимаемость, расширение при нагревании с уменьшением плотности, повышение температуры ки­пения при увеличении давления, выделение абсорбиро­ванных газов при повышении температуры и понижении давления.

Свойства пара: малая плотность, высокая подвиж­ность, высокая энтальпия за счет скрытой теплоты фазо­вого превращения, повышение температуры и плотности с возрастанием давления.

Свойства воздуха: низкая теплоемкость и плотность, высокая подвижность, уменьшение плотности при нагре­вании.