Инженерные системы

Классификация систем отопления

Различают местные и центральные системы отопления.

К местным системам относятся системы" в которых все элементы объединены в одном устройстве и система предназначена для обогрева одного помещения. К местным системам относятся печное отопление" газовое (при сжигании топлива в местном устройстве - газовый конвектор" инфракрасный излучатель) и электрическое.

Центральные системы обогревают ряд помещений из центра (теплогенераторная" котельная" ТЭЦ)" в котором вырабатывается теплота" передаваемая теплоносителем к нагревательным приборам отапливаемых помещений.

По виду теплоносителя системы отопления делятся на системы водяного" газового" парового" воздушного и электрического отопления.

В водяных и паровых системах теплоноситель -вода или пар -нагреваются в генераторе теплоты и передаются по трубопроводам к нагревательным приборам. В воздушных системах нагретый воздух поступает непосредственно в помещение из системы вентиляции.

По способу перемещения теплоносителя центральные системы отопления подразделяются на системы с естественной циркуляцией и системы с механическим побуждением (принудительная циркуляция).

Отопление помещений может быть конвективным или лучистым в зависимости от преобладающего способа теплопередачи. Лучистым называют отопление" при котором радиационная температура помещения превышает температуру воздуха (tR>tв). Лучистое отопление при несколько пониженной температуре воздуха tв (по сравнению с конвективным отоплением) более благоприятно для самочувствия человека в помещении (например" до 18…20°C вместо 20…22°C в помещениях гражданских зданий). К конвективному относят отопление" при котором температура внутреннего воздуха tв поддерживается на более высоком уровне" чем радиационная температура помещения tR (tв>tR)" понимая под радиационной усредненную температуру поверхностей" обращённых в помещение" вычисленную относительно человека" находящегося в середине этого помещения.

Для отопления зданий и сооружений в настоящее время преимущественно используют воду или атмосферный воздух" гораздо реже водяной пар или нагретые газы. В зависимости от вида используемого в системе отопления теплоносителя их принято называть системами водяного" парового" воздушного или газового отопления.

Применение в системах отопления горячей воды также позволяет поддерживать равномерную температуру помещений" что достигается регулированием температуры подаваемой в отопительные приборы воды. При таком регулировании температура помещений все же может несколько отклоняться от заданной (на 1…2°C) вследствие тепловой инерции масс воды" труб и приборов.

При использовании пара температура помещений неравномерна" что противоречит гигиеническим требованиям. Неравномерность температуры возникает из-за несоответствия теплопередачи приборов при неизменной температуре пара (при постоянном давлении) изменяющимся теплопотерям помещения в течение отопительного сезона. В связи с этим приходится уменьшать количество подаваемого в приборы пара и даже периодически отключать их во избежание перегревания помещений при уменьшении их теплопотерь.

Другое санитарно-гигиеническое требование - ограничение температуры наружной поверхности отопительных приборов - вызвано явлением разложения и сухой возгонки органической пыли на нагретой поверхности" сопровождающимся выделением вредных веществ" в частности" окиси углерода. Разложение пыли начинается при температуре 65…70°C и интенсивно протекает на поверхности" имеющей температуру более 80°C.

При использовании пара в качестве теплоносителя температура поверхности большинства отопительных приборов и труб постоянна и близка или выше 100°C" т. е. превышает гигиенический предел. При отоплении горячей водой средняя температура нагретых поверхностей" как правило" ниже" чем при применении пара. Кроме того" температуру воды в системе отопления понижают для снижения теплопередачи приборов при уменьшении теплопотерь помещений. Поэтому при теплоносителе воде средняя температура поверхности приборов в течение отопительного сезона практически не превышает гигиенического предела.

Следует отметить" что из-за высокой плотности воды (больше плотности пара в 600…1500 раз и воздуха в 900 раз) в системах водяного отопления многоэтажных зданий может возникать разрушающее гидростатическое давление.

Воздух и вода до определённой скорости движения могут перемещаться в теплопроводах бесшумно. Частичная конденсация пара вследствие попутных теплопотерь через стенки паропроводов и появления попутного конденсата вызывает шум (щелчки" стуки и удары) при движении пара.

В суровых условиях российской зимы в некоторых случаях рекомендуется использовать в системе отопления специальный незамерзающий теплоноситель - антифриз. Антифризами являются водные растворы этиленгликоля и других гликолей" а также растворы некоторых неорганических солей. Любой антифриз является достаточно токсичным веществом" требующим особого с ним обращения. Его использование в системе отопления может привести к некоторым негативным последствиям (ускорение коррозионных процессов" снижение теплообмена" изменение гидравлических характеристик" завоздушивание и др.). В связи с этим" применение антифриза в качестве теплоносителя в каждом конкретном случае должно быть достаточно обоснованным.

Перечислим преимущества и недостатки основных теплоносителей для отопления.

При использовании воды обеспечивается достаточно равномерная температура помещений" можно ограничить температуру поверхности отопительных приборов" достигается бесшумность движения в теплопроводах. Недостатком является большое гидростатическое давление в системах. Тепловая инерция воды замедляет регулирование теплопередачи отопительных приборов.

При использовании пара достигается быстрое прогревание приборов и отапливаемых помещений. Гидростатическое давление пара в вертикальных трубах по сравнению с водой минимально. Однако пар как теплоноситель не отвечает санитарно-гигиеническим требованиям" движение его в трубах сопровождается шумом.

При использовании воздуха можно обеспечить быстрое изменение или равномерность температуры помещений" избежать установки отопительных приборов" совмещать отопление с вентиляцией помещений" достигать бесшумности его движения в воздуховодах и каналах. Недостатками являются его малая теплоаккумулирующая способность" значительные площадь поперечного сечения и расход металла на воздуховоды" относительно большое понижение температуры по их длине.

В настоящее время в России применяют центральные системы в основном водяного и" значительно реже" парового отопления" местные и центральные системы воздушного отопления" а также печное отопление в сельской местности. Принципы конструирования и расчета воздушного отопления. В связи с практически повсеместным применением в России водяного отопления именно ему и будет посвящен дальнейший обзор конструктивных особенностей этого вида инженерного оборудования зданий.

По температуре теплоносителя различаются водяные системы низкотемпературные с предельной температурой горячей воды tг< 70°C" среднетемпературные при tг 70-100°C и высокотемпературные при tг > 100°C. Максимальное значение температуры воды ограничено 150°C.

По способу создания циркуляции воды системы разделяются на системы с механическим побуждением циркуляции воды при помощи насоса (насосные) и с естественной циркуляцией (гравитационные)" в которых используется свойство воды изменять свою плотность при изменении температуры. Насосные системы используются практически повсеместно. Область применения гравитационных систем в настоящее время ограничена их использованием для отопления жилых домов в сельской местности.

По положению труб" объединяющих отопительные приборы" системы делятся на вертикальные и горизонтальные.

В зависимости от схемы соединения труб с отопительными приборами системы бывают однотрубные и двухтрубные.

В каждом стояке или ветви однотрубной системы отопительные приборы соединяются одной трубой" и вода протекает последовательно через все приборы. Если прибор разделен условно по вертикали на две части" в которых вода движется в противоположных направлениях и теплоноситель последовательно проходит сначала через все верхние части" а затем через все нижние части" то такая система носит название бифилярной.

В двухтрубной системе каждый отопительный прибор присоединяется отдельно к двум трубам - подающей и обратной" и вода протекает через каждый прибор независимо от других приборов.

За последнее время достаточно широко стала применяться коллекторная (веерная) схема соединения отопительных приборов. В этой схеме каждый из группы приборов присоединяется к общему коллектору.

Подвод теплоносителя к коллекторам" а также к отопительным приборам бифилярной системы" осуществляется" как правило" с помощью двухтрубного стояка.

Систему водяного отопления применяют с верхним и нижним расположением магистралей" с тупиковым или попутным движением воды в них.

При разработке систем отопления конкретного здания составляют схемы систем. В схеме устанавливается взаимное расположение теплообменников (котлов)" циркуляционных насосов" теплопроводов" отопительных приборов и других элементов в зависимости от размещения их в здании" т. е. закрепляется топология или структура системы.

Расчет системы отопления заключается в определении её расчётной тепловой мощности" выбора диаметров всех трубных элементов (гидравлический расчёт)" определении размеров отопительных приборов (тепловой расчёт) и подбора оборудования" используемого в данной системе.

www.sibstro.ru   ЭИ "Строительство в Сибири. Недвижимость"