Енциклопедія-Портал знань-Опалювальні системи

21.07.2015

Різні системи обігріву приміщень з метою підтримання теплового комфорту або для виробничих потреб. Цей термін зазвичай застосовується до систем, в яких спалювання палива відбувається у більш чи менш віддаленому від приміщення, що обігрівається місці, на відміну від примітивного вогнища або грубки і невеликих переносних нагрівачів.

Парове опалення. Більшість опалювальних систем, в яких в якості теплоносія використовується пар, працюють на принципі конвекції, тобто вони нагрівають повітря в приміщенні і тим самим зменшують до прийнятного рівня втрати тепла. У системах цього типу в якості нагрівальних приладів можуть використовуватися чавунні радіатори. конвектори, виготовлені, як правило, з кольорових металів, або тепловентилятори. Перевагами пари як теплоносія є висока теплопередающая здатність, порівняно невелика маса і сталість температури в процесі передачі тепла. Остання обставина має велике практичне значення, оскільки воно забезпечує однакову температуру на різних ділянках теплопередаючої поверхні. Інше (не настільки значне в звичайних опалювальних системах) перевага — це високе значення коефіцієнта тепловіддачі при плівковій конденсації і, отже, невелика термічний опір при передачі тепла через теплопередаючу поверхню. Недоліками парових систем є трудність регулювання величини підведення тепла в приміщення (це не відноситься до систем з низьким тиском і т. н. вакуум-паровим систем) і висока температура (100° С) при атмосферному тиску. Звичайні парові системи можна розділити на наступні види.

Відкриті замкнуті однотрубні системи. Це найбільш дешеві системи парового опалення. Вони складаються з одного паропроводу, що зв’язує паровий котел і опалювальні прилади. Паропровід прокладається з невеликим ухилом для повернення конденсату самопливом в джерело тепла. У системах цього типу протягом теплоносія відбувається у двох напрямках по одній трубі, тому її перетин має бути достатньо великим, щоб потік пари не захоплював за собою поточний назустріч конденсат. У верхній точці трубопроводу, що йде з котла, передбачено випускний пристрій. Серйозним недоліком однотрубної системи є неможливість регулювання теплового потоку; опалювальний прилад може функціонувати при повністю відкритому або повністю закритому приладовому вентилі. Часткове регулювання можливо з допомогою спеціальних пристроїв, проте воно рідко є економічно виправданим (рис. 1).

Енциклопедія-Портал знань-Опалювальні системи

Рис. 1. ВІДКРИТА ЗАМКНУТА ОДНОТРУБНА ПАРОВА СИСТЕМА, в якій конденсат повертається самопливом.

Двотрубна парова система. В цій системі збільшується витрата труб за рахунок використання окремого зворотного трубопроводу для відведення конденсату від опалювальних приладів. Пара подається до них через регулюючий вентиль. а конденсат потрапляє у зворотний трубопровід через термостатирующие конденсатовідвідники. Крім можливості регулювання, ця система дозволяє уникнути неприємностей, пов’язаних із шумом, який іноді становить серйозну проблему в однотрубних системах.

Системи з пониженим тиском. В системах цього типу регулювання теплоподвода здійснюється за рахунок зміни температури пари, що виходить з парогенератора, з відповідною зміною прихованої теплоти конденсації і питомого об’єму теплоносія. У цьому випадку регулювання відбувається на рівні всієї системи в парогенераторі, на відміну від регулювання окремого радіатора або конвектора в двотрубної системі високого тиску.

Водяне опалення. Перевага водяних систем перед паровими полягає головним чином в більшій простоті регулювання теплоподвода радіаторів і конвекторів. Класифікація систем водяного опалення по схемі розміщення труб стояків наводиться нижче.

Однотрубна горизонтальна система. Ця система відрізняється від однотрубної парової системи тим, що вода в трубопроводах тече в одному напрямку, а мінімальна довжина трубопроводів забезпечується за рахунок того, що вода після проходження через опалювальні прилади повертається в подаючу систему. Таким чином, витрата у подаючому трубопроводі постійний по його довжині, а температура падає, що пов’язано з надходженням більш холодної води з опалювальних приладів; тому при фіксованому теплоподводе площа поверхні тепловіддачі опалювального приладу повинна зростати зі збільшенням відстані від водонагрівача.

Однотрубна вертикальна система. Для будівель, що мають більш одного поверху, зазвичай використовується різновид однотрубної системи з верхньою розводкою і прокладкою по горищу подаючого трубопроводу, від якого вниз відходять паралельні вертикальні стояки для подачі води в радіатори. знаходяться на різних поверхах строго один над іншим. При цьому температура води в подаючому трубопроводі однакова в точці входу в будь-спадний стояк; зміна температури відбувається тільки в самих стояках.

Двотрубні системи. Розташування труб в цій системі аналогічно двотрубної паровій системі. Вода з водонагрівача проходить через подаючий трубопровід з розводкою на окремі радіатори, а виходить з них вода потрапляє в зворотній трубопровід, по якому вона повертається в бойлер. Діаметр подаючого і зворотного трубопроводів зменшується по мірі віддалення від водонагрівача. Недолік цієї схеми полягає в тому, що втрати тиску в кожному гідравлічному контурі (відповідному кожного радіатора) зростають у міру видалення від водонагрівача, тому для забезпечення однакового витрати через опалювальні прилади необхідно приймати спеціальні заходи.

Тупикова двотрубна вертикальна система. Ця система аналогічна вертикальної однотрубної системі за винятком того, що радіатори на кожному поверсі підключені паралельно між підвідним і відвідним стояками.

Проточна двотрубна система з попутним рухом води. гідравлічна схема володіє всіма достоїнствами двотрубних систем і в теж час позбавлена недоліку, пов’язаного з нерівністю перепадів тиску, властивим тупиковим схемами. Гаряча вода з водонагрівача проходить по подавального трубопроводу меншого розміру, від якого відходять труби до нагрівальних приладів, а від них в зворотній трубопровід, що йде паралельно подавального трубопроводу в напрямку від водонагрівача, збираючи виходить з радіаторів воду і збільшуючись у діаметрі до останнього радіатора; при цьому довжина шляху, прохідного водою, однакова для всіх радіаторів. Тупикова двотрубна система з зустрічним рухом води в подаючому і зворотному розвідних трубопроводах і двотрубна проточна система з попутним рухом води показані для порівняння на рис. 2. Водонагрівач позначений буквою H, а радіатори — цифрами.

Енциклопедія-Портал знань-Опалювальні системи

Рис. 2. РІЗНІ СХЕМИ ВОДЯНОГО ОПАЛЕННЯ. а — тупикова двотрубна; б — проточна двотрубна.

Радіатори і конвектори. В якості нагрівальних приладів в опалювальних системах конвекційного типу зазвичай використовуються чавунні радіатори або конвектори, виконані зі сталі або кольорових металів. Звичайні радіатори складаються з литих чавунних секцій, з’єднаних в батареї з допомогою патрубків з лівою і правою різьбою. Радіатори зазвичай встановлюються уздовж стін приміщення, що обігрівається. Найчастіше вони розташовуються під вікнами, щоб запобігти утворенню холодного потоку повітря від вікон до підлоги. Стандартні чавунні радіатори випускаються у вигляді секцій різної ширини і висоти. Зазвичай така секція являє собою кілька з’єднаних між собою вертикально розташованих труб, кількість яких залежить від ширини секції. Повітря входить в радіатор знизу і спереду і, нагріваючись, піднімається вгору, проходить уздовж радіатора і виходить зверху нагріте і з помітною швидкістю. Конвектори відрізняються від радіаторів тим, що мають набагато менші поверхні нагріву і розташовуються в нижній частині спеціального кожуха, який потрібен для створення ефекту «димоходу», щоб організувати рух повітря повз нагрівальної поверхні і потім розподілити потік нагрітого повітря по об’єму приміщення. Характеристики кожуха конвектора залежать від розмірів і положення отворів для входу повітря, а також від обраного способу охолодження нагрівальної поверхні.

Системи з тепловентиляторами. До систем конвективного нагріву відносяться також застосовуються у виробничих приміщеннях системи з трубчастим калорифером, через який вентилятором з великою швидкістю продувається кімнатне повітря. В умовах вимушеної конвекції у такій системі тепловіддача від нагрівальної поверхні більш інтенсивна, ніж для звичайного конвектора або радіатора, тому ефективність обігріву істотно вище в порівнянні з іншими системами. Тепловентилятори зазвичай виконуються у вигляді блоку, який встановлюється у стелі в центрі приміщення, що обігрівається. Кожух тепловентилятора має жалюзі, які дозволяють змінювати напрямок потоку нагрітого повітря, щоб забезпечити краще перемішування повітря в приміщенні і запобігти утворенню небажаних застійних зон з градієнтом температури (рис. 3).

Енциклопедія-Портал знань-Опалювальні системи

Рис. 3. ТЕПЛОВЕНТИЛЯТОР. 1 — стеля; 2 — елементи кріплення; 3 — електродвигун; 4 — підведення повітря; 5 — жалюзі; 6 — вентилятор; 7 — відведення повітря.

Трубчасті калорифери з розвиненою поверхнею нагріву іноді використовуються в подаючих каналах повітряних опалювальних систем замість безпосереднього огневоздушного нагріву. Проблема вибору потрібного тепловентилятора і його раціонального розміщення представляє відомі труднощі, тому що ефективність роботи обігрівача залежить від багатьох факторів, зокрема, від його розташування в приміщенні і напрямків повітряного потоку на вході і виході.

Системи з теплою підлогою. В місцевостях, де клімат м’який і тому втрати тепла з приміщення невеликі, часто використовуються дешеві опалювальні системи з газовим воздухоподогревателем, розташованим в підвальному приміщенні. При цьому прохолодний кімнатне повітря, опускаючись до воздухоподогревателю, проходить повз його зовнішніх нагрітих поверхонь і повертається в кімнату через вбудовані в підлогу решітки. Обігрівачі цього типу повністю автономні, мають невелику вартість і можуть бути легко встановлені. Однак вони не вільні від недоліків, до числа яких відносяться небезпека надмірного нагрівання поверхні підлоги і труднощі забезпечення рівномірного обігріву всього житлового простору. Зазвичай газові агрегати розташовуються під центральним холом або вітальні біля дверей, що ведуть в інші кімнати.

Повітряне опалення. Цей термін відноситься до систем опалення, в яких підігріте повітря подається по прокладеним в будівлі спеціальних каналах в опалювальні приміщення. Якщо кімнатне повітря повертається назад для повторного нагріву, система називається рециркуляційної; в тих випадках, коли повернення повітря не передбачений і в кімнату надходить тільки підігрітий зовнішнє повітря, система називається вентиляційної. Ця остання система неекономічна і використовується тільки в тих приміщеннях, де рециркуляція повітря неприпустима. Повітряне опалення може бути природним або примусовим. В системах з природною циркуляцією переміщення повітря відбувається за рахунок різниці температур і густин повітря, тому важливою вимогою при проектуванні повітроводів є малість втрат на тертя, щоб забезпечити необхідну інтенсивність циркуляції повітря. В системах з примусовою циркуляцією використовується зовнішнє джерело енергії для забезпечення необхідної інтенсивності циркуляції. Оскільки швидкості переміщення повітря в системах з примусовою циркуляцією значно вище, проблема перемішування повітря спрощується, проте виникає проблема шуму в повітроводах і розподільних решітках. У зв’язку з поширенням систем кондиціонування повітря системи з примусовою циркуляцією стали більш поширеними, оскільки повітроводи опалювальної системи можна легко пристосувати для подачі в приміщення охолодженого повітря в спекотні літні місяці.

Централізоване теплопостачання. В ділових, житлових і промислових районах міст помірного і холодного клімату економічно вигідно використовувати тепло від централізованого джерела тепла (ТЕЦ). В таких районах прокладається мережа трубопроводів (теплова мережа) і встановлюються забезпечені лічильниками розподільні теплові пункти, які постачають індивідуальних споживачів парою або гарячою водою. Централізовані системи більш економічні і мають ту перевагу, що звільняють місце для виробничих цілей, яке в іншому випадку знадобилося б для розміщення власної котельні і зберігання палива; для невеликих будівель центральне опалення має додаткову перевагу стабільного теплопостачання без необхідності постійного контролю за роботою власної опалювальної системи.

Панельне опалення. На відміну від конвективних систем опалення, які обговорювалися в попередніх розділах, в панельних системах більша частина тепла передається випромінюванням. При цьому комфортні температурні умови в житлових приміщеннях створюються за рахунок регулювання середньої температури внутрішніх поверхонь в приміщенні, а не температури повітря. В ідеалі при панельному опаленні повинна регулюватися середня температура оточуючих поверхонь, однак на практиці регулюється температура тільки невеликій частині повної поверхні; так, зміна на 6° С температури поверхні одного боку кубічного приміщення дає той же ефект, що і зміна на 1° З усіх шести сторін. Методи підведення тепла до поверхонь нагріву можуть бути самими різними, проте незалежно від того, який теплоносій використовується — повітря, вода або електрика, — в більшості панельних систем для обігріву служать плоскі поверхні конструкції приміщення, тобто стелю, підлогу або стіни. Панелі у підлогах не повинні бути нагріті вище 40° С, а краще 30° С, оскільки в іншому випадку вони будуть дуже гарячими, щоб на них стояти. Максимальна допустима температура поверхні стелі залежить від висоти приміщення, однак величину 50° С можна вважати максимально допустимою для звичайних висот приміщень (рис. 4).

Енциклопедія-Портал знань-Опалювальні системи

Рис. 4. СИСТЕМА ПАНЕЛЬНОГО ОПАЛЕННЯ. 1 — подають трубопроводи; 2 — трубчасті нагрівачі, сховані в стіні.

Гідності. Основною перевагою панельного опалення є зниження оптимальної температури повітря всередині приміщення поряд зі зниженням відчуттів млявості і сонливості, які часто пов’язують з комфортними температурними умовами. Величина можливого зниження температури повітря в основному залежить від швидкості циркуляції повітря в приміщенні; при великих інтенсивностях вентиляції оптимальна, комфортна температура повітря може бути на 5° С нижче значень, звичайних для конвективних систем опалення, однак для приміщень, в яких інтенсивність вентиляції мала, що характерно для житлових приміщень або невеликих будинків з природною вентиляцією, можливе зниження температури повітря становить лише 1-2° С. Додаткова перевага зниженої температури повітря полягає в зниженні теплових витрат на нагрівання до кімнатної температури припливного повітря зовні, тому використання панельного опалення в добре вентильованих приміщеннях, дає, як правило, від 10 до 20% економії в порівнянні з опалювальними системами конвективного типу. Однак, якщо повітрообмін в приміщенні відбувається через фільтри, економії не виходить, так як інтенсивність вентиляції в такій системі дуже мала. Додатковими перевагами панельного опалення є його скритність (тепловиділяючі елементи знаходяться в межах огороджувальних конструкцій приміщення), економія корисного простору, чистота, більш рівномірний обігрів і більш комфортні умови з-за відсутності ефекту холодних стін, як у випадку конвективного опалення.

Недоліки. До недоліків опалювальних панелей відносяться повільна реакція на зміну навантаження, погана ремонтопридатність і обмеженість площі при повній теплової навантаженні. В деяких місцевостях через нестачу досвіду також висока вартість виготовлення, встановлення та налагодження цих систем. При проектуванні системи панельного опалення основним і, мабуть. найбільш важливим фактором є вибір місця розташування опалювальних панелей. В Європі воліють стельові панелі, а в США ширше застосовується розміщення опалювальних панелей в підлогах. З будівельної точки зору, опалювальні панелі у підлогах можна дуже просто встановити в будинках без підвальних поверхів з бетонними підлогами, з чим, очевидно, пов’язано з їх широке поширення в США. З теплової точки зору, панелі у підлогах менш ефективні, ніж стельові, оскільки обмеження на максимальну температуру (30° С) знижує тепловиділення опалювальної панелі приблизно до половини від його величини для такої ж стельової панелі при температурі 50° С. Інша перевага стельових панелей полягає в тому, що більша частина тепла в них передається випромінюванням, отже, така система ближче до більш ефективної променистої, ніж до конвективної системи опалення .

ЛІТЕРАТУРА

Дроздов В. Ф. Опалення і вентиляція. М. 1984 Богословський Ст. Н. Сканаві А. Н. Опалення. М. 1991 Соснін Ю. П. Бухаркин Е. Н. Опалення та гаряче водопостачання індивідуального будинку. М. 1991

Короткий опис статті: системи опалення

Джерело: Енциклопедія-Портал знань-Опалювальні системи

Також ви можете прочитати