ПАРОВОЕ ОТОПЛЕНИЕ

Обогревание здания или сооружения с помощью системы отопления, в которой теплоносителем является пар водяной. Паровое отопление зародилось в XVIII в. с появлением на производстве паровых машин: отработавший в них (мятый) пар стали использовать для отопления помещений. В России первая установка парового отопления была сооружена в Петербурге в 1816. Впоследствии возникли и развивались различные виды парового отопления, которым теперь оборудуются здания и сооружения, впрочем только при наличии источников производственного пароснабжения. Пар используется также в системах воздушного отопления и вентиляции, в которых применяются паровые калориферы. В паровом отоплении используется сухой насыщенный пар. В зависимости от его абсолютного давления паровое отопление подразделяется на: вакуум-паровое (при абсолютном давлении пара менее 0,1 МПа, т.е. ниже атмосферного); низкого (0,1—0,12 МПа); повышенного (0,12—0,17 МПа); высокого давления (при давлении пара свыше 0,17 МПа). Вакуум-паровое отопление в России не применяется. Предельное давление пара при паровом отоплении ограничивается прочностными характеристиками отопительного оборудования и материалов или давлением, соответствующим максимально допустимой температуре пара (130°С).
Системы парового отопления состоят из: источников теплоты, паропроводов, отопительных приборов, конденсатопроводов и в зависимости от вида и особенностей систем специального оборудования (арматуры, баков, насосов и т.д.). Системы парового отопления применимы в зданиях любой этажности, обеспечивают быстрое прогревание помещений и прекращение теплоподачи при выключении систем, имеют меньшую площадь отопительных приборов и менее подвержены замерзанию в них воды. По сравнению с водяным отоплением системы парового отопления имеют существенные недостатки: невозможность плавно регулировать теплоотдачу отопительных приборов, постоянно повышенная температуpa их поверхности, короче срок службы, шум при движении пара и сложность эксплуатации. В системе парового отопления низкого давления теплота, сообщенная пару в процессе его получения, переносится по паропроводу к отопительным приборам, где выделяется при конденсации пара. Образовавшийся в отопительных приборах конденсат возвращается по конденсатопроводу в паровой котел для последующего получения пара.
По способу возвращения конденсата системы парового отопления бывают замкнутыми и разомкнутыми. Замкнутой называется система, в которой конденсат возвращается в паровой котел самотеком за счет гидростатического давления столба конденсата в конденсатопроводе (высотой h), преодолевающего сопротивление движению конденсата и давление пара в котлах (избыточное давление пара в котлах, равное 0,01 МПа, уравновешивается давлением столба конденсата высотой 1 м). Замкнутая схема используется в основном в системах парового отопления низкого давления, когда возможное заглубление котлов по отношению к нижним отопительным приборам обеспечивает достаточную высоту столба конденсата. Разомкнутой называется система со сбором конденсата в бак конденсатный и перекачкой оттуда конденсата в котлы конденсатным насосом. Такая схема в системах парового отопления применяется при невозможности возвращения конденсата самотеком. В зависимости от конструктивных особенностей и трассировки теплопроводов системы парового отопления подразделяются на двухтрубные вертикальные с параллельным присоединением отопительных приборов к вертикальным паро- и конденсатопроводам и однотрубные вертикальные и горизонтальные, в которых пар и образующийся конденсат проходят последовательно через ряд отопительных приборов, соединенных между собой соответственно вертикальным или горизонтальным теплопроводом. Схемы магистральных теплопроводов могут обеспечивать тупиковое или попутное движение пара и конденсата по паро- и конденсатопроводам. Системы парового отопления сооружают открытыми, сообщающимися с атмосферой, и закрытыми, находящимися во всех частях под избыточным давлением. Обычно открытыми выполняются системы парового отопления низкого давления. При этом в замкнутых системах с атмосферой сообщаются "сухие" конденсатопроводы через воздушную трубу, в разомкнутых — через конденсатный бак. Системы парового отопления высокого давления сооружаются по закрытой схеме для исключения выхода в атмосферу пролетного пара и пара вторичного вскипания. Наиболее распространены как при низком, так и высоком давлении пара двухтрубные вертикальные системы с верхней разводкой паропроводов, которые прокладываются в верхней части здания. При отсутствии такой возможности, а также для экономии труб используется средняя или нижняя разводка паропроводов. В этих случаях во избежание гидравлических ударов высота стояков, по которым попутный конденсат стекает против направления движения пара, ограничивается; предусматривается осушка паропроводов, например, с помощью гидравлического затвора. Однотрубные вертикальные и горизонтальные системы парового отопления могут применятся в системах низкого давления. Однако однотрубная вертикальная система не распространена из-за отсутствия отопительных приборов особой конструкции и значительного шумообразования. Однотрубная горизонтальная система используется редко, обычно для нерегулируемого отопления помещений большого объема. Системы парового отопления низкого давления сооружаются, как правило, тупиковыми. При повышенном и высоком давлении пара в системах парового отопления предусматривается попутное движение в магистралях пара и конденсата. В зданиях, отапливаемых системами парового отопления высокого давления, пар часто подается под чрезмерно высоким давлением. В таком случае в тепловом пункте предусматривается понижение давления с помощью редукционного клапана или регулятора давления и расхода. При подаче в систему парового отопления перегретого пара для снижения его давления и температуры используется редукционно-охладительная установка. Конденсат после отопительных приборов в системе парового отопления высокого давления имеет температуру выше 100 С. При быстром понижении давления из него выделяется пар вторичного вскипания, который в дальнейшем используется в системах парового отопления низкого давления. Для получения достаточного количества пара вторичного вскипания применяются специальные баки-сепараторы.
К отопительным приборам относятся чугунные радиаторы секционные, трубы отопительные и регистры, изготовляемые из стальных труб. Кроме того, предусматривается различная запорно-регулирующая арматура на трубопроводах. У местных отопительных приборов систем парового отопления устанавливаются: при низком давлении — вентиль на паровой подводке и тройник с регулировочной пробкой на конденсатной подводке, которая препятствует проходу несконденсировавшегося пара в конденсатопровод; при высоком давлении — вентиль на паровой подводке к отопительному прибору и термостатический конденсатоотводчик на конденсатной подводке. При установке общего конденсатоотводчика на группу отопительных приборов на конденсатной подводке добавляется вентиль. Запорная арматура предусматривается также для отключения стояков при числе этажей в здании более трех, горизонтальных ветвей и отдельных частей системы парового отопления.
В системах парового теплоснабжения вентиляционных установок на паровых подводках к каждому ряду паровых калориферов (кроме первого ряда по ходу холодного воздуха) устанавливают вентиль и кран для выпуска воздуха, а также общий вентиль для отключения каждой установки в целом. На общем конденсатопроводе после калориферов помещаются конденсатоотводчик с вентилями для отключения, краны для выпуска воздуха и аварийного спуска конденсата. Иногда вместо конденсатоотводчиков используются подпорные шайбы.
Теплогидравлический расчет системы парового отопления включает тепловой расчет паровых отопительных приборов, гидравлический расчет паропроводов и конденсатопроводов, подбор оборудования (теплообменников, конденсатоотводчиков, конденсатных баков и насосов, редукционных и других клапанов). Размер отопительного прибора выбирается в зависимости от поступающего от него теплового потока, который должен соответствовать потоку, равному потерям теплоты в помещении при расчетных условиях. Тепловой поток от каждого отопительного прибора при теплоносителе определяется по величине номинального теплового потока для конкретного типа прибора с коррекцией по темературе используемого в нем пара. Паро- и конденсатопроводы систем изготовляются из стальных труб, имеющих несколько большую толщину стенок, чем у труб того же условного диаметра в системах водяного отопления. При этом учитывается повышенная коррозия труб в системах парового отопления. Трубы соединяются сваркой, фланцами с резьбой (при наружном диаметре до 60 мм). В качестве уплотнителя фланцевых соединений применяется паронит или фторопласт, а для уплотнения резьбовых соединений — лента из фторопластового употнительного материала или асбестовая прядь вместе с льняной прядью, пропитанные графитом, замешанным на олифе. Трубы систем парового отопления прокладываются с уклоном; паропроводы — 0,002 в направлении движения пара или 0,006 против направления его движения, конденсатопроводы — 0,003 в сторону теплового пункта.
Магистральные паро- и конденсатопроводы покрывают тепловой изоляцией. Виды ее, средства крепления труб, способы компенсации их тепловых удлинений — тe же, что для теплопроводов водяного отопления. Смонтированные системы парового отопления подвергают гидростатическому испытанию путем заполнения водой: низкого давления — под избыточным давлением в нижней точке системы 0,25 МПа, высокого давления — не менее 0,3 МПа в верхней точке системы. Система признается выдержавшей испытание, если в течение 5 минут при отсутствии утечки воды падение давления в ней не превысит 0,02 МПа, а при последующем пуске в систему пара под рабочим давлением не наблюдается его утечек. Перед пуском системы парового отопления в эксплуатацию производят ее монтажное регулирование, в результате которого обеспечивается равномерное поступление пара в отопительные приборы и исключается его пропуск в конденсатопровод. Монтажное регулирование осуществляется в основном регулировочными вентилями, установленными перед отопительными приборами. Основное требование, предъявляемое к системам парового отопления в период их эксплуатации — поддержание постоянной температуры воздуха в помещениях при любой наружной температуре за счет регулирования подачи теплоты к отопительным приборам. Центральное и индивидуальное регулирование систем парового отопления путем изменения давления и, следовательно, количества подаваемого в систему или отопительные приборы пара, не дает удовлетворительных результатов, поэтому при эксплуатации систем парового отопления прибегают к центральному регулированию "пропусками", подавая пар поочередно в отдельные ветви системы.