ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ ДЛЯ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ

Теплоносители систем отопления должны обладать возможно большей способностью аккумулировать тепло, а также подвижностью, при которой расход энергии на перемещение теплоносителя по трубам был бы незначительным. Они не должны ухудшать санитарных условий отапливаемых помещений (выделять газы, загрязнять воздух помещения) и должны быть достаточно дешевыми.

Этим требованиям в той или иной степени удовлетворяют основ­ные теплоносители: вода, пар и воздух.

От технико-экономических показателей теплоносителей зависят первоначальная и эксплуатационная стоимости систем отопления.

Рассмотрим основные параметры, характеризующие теплоносители.

Вода имеет большую плотность (1000 кг/м³) и высокую удельную теплоемкость [4,187 кДж/(кг·К)], что позволяет передавать значительное количество тепла при малых ее объемах. Энтальпию воды можно изменять в больших пределах, повышая или понижая ее температуру. Возможность изменения температуры воды в широких пределах позволяет ограничить температуру теплоотдающих поверхностей нагревательных приборов и теплопроводов в соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями, предъявляемыми к обслуживаемому помещению, и поддерживать равномерный температурный режим в течение всего отопительного сезона. В це­лях уменьшения затрат энергии скорость движения воды в системах отопления обычно ограничивают 1,5 м/с.

Пар, используемый в системах отопления, имеет малую плотность (0,6—1,6 кг/м³), но в нем заключается большое количество тепла, выделяющегося в результате фазового превращения при конденсации в нагревательных приборах (2260—2160 кДж/кг). Перемещение пара по паропроводам осуществляется со скоростью 10—80 м/с, что позволяет передавать большие количества тепла на значительные расстояния при сравнительно малых затратах энергии. Конденсация пара происходит при постоянной температуре, соответствующей принятому давлению, что исключает возможность плавного регулирования теплоотдачи приборов и вызывает необходимость периодического выключения подачи пара, а это создаёт неравномерность температурного режима в отапливаемом помещении. Высокая температура пара ограничивает область его применения помещениями, к которым не предъявляются высокие санитарно-гигиенические требования. Использование пара с температурой ниже 100°С требует поддержания в отопительных установках вакуума, что удорожает их устройство и усложняет эксплуатацию.

Воздух имеет малую плотность (1—1,2 кг/м³) и низкую удельную теплоемкость [1 кДж/(кг·К)], в связи с чем для передачи даже небольшого количества тепла требуется перемещать значительные объемы воздуха; затраты энергии при этом оказываются больше, чем при транспортировании такого же количества тепла с помощью воды или пара. Скорости движения воздуха ограничиваются 10—20 м/с, поэтому воздуховоды имеют большие сечения и занимают большие объемы, чем трубопроводы для воды или пара. Температура и энтальпия воздуха могут изменяться в широких пределах, что позволяет поддерживать в помещениях равномерный тепловой режим в течение всего отопительного периода. Обогрев помещений нагретым воздухом выгоден тогда, когда допустимо пол­ное или частичное возвращение его для повторного подогрева без устройства распределительных воздуховодов, а также при одновременном использовании установки для отопления и вентиляции помещения, когда необходимо восполнить такое же количество воздуха, какое удаляется из помещения технологическими установками.

В табл. II.2 приведено сопоставление площадей поперечных сечений теплопроводов и поверхностей нагревательных приборов в системах отопления с различным теплоносителем относительно системы отопления с теплоносителем водой, имеющей начальную температуру 95°С и конечную температуру 70°С.

Для расчета отопительных установок зданий различного назначения принято принимать параметры теплоносителей, приведенные в табл. I.I.З. Этими параметрами устанавливаются виды теплоносителей, а также определяется средняя температура теплоносителя в нагревательных приборах, площадь их поверхности и тепловой режим в помещении.