ОТОПЛЕНИЕ

Назначение системы отопления состоит в поддержании в помещениях определенной положительной температуры. Следовательно, система отопления должна компенсировать потери тепла помещениями. При этом следует учитывать возможные выделения тепла в помещениях. Описанный процесс выражается следующей формулой:

Тепло в помещениях может выделяться работающим оборудованием, электродвигателями, машинами, протекающими химическими процессами, поддержанием открытого огня, присутствующими людьми, различными генераторами тепла и т. п. В случаях, если величина QTB переменная и неопределенная (например, появляющаяся несколько часов в сутки, несколько дней в неделю), ею пренебрегают и принимают Q тв—0, т. е. Qo—Q п.

Отопительные установки подразделяются на местные и центральные. В местных установках источник тепла выполняется в виде печей, газовых калориферов (когда сжигание газа происходит непосредственно в нагревательном приборе) или электрокалориферов. Пространство, в котором действует местная отопительная установка, ограничивается обычно одним помещением. Печи иногда обогревают два смежных помещения.

В системах центрального отопления источником тепла служат водогрейные или паровые котлы, расположенные вне отапливаемых помещений. Из котлов теплоноситель поступает к нагревательным приборам помещений по системе трубопроводов. В зависимости от вида теплоносителя системы центрального отопления подразделяются на водяные, паровые, воздушные и комбинированные (пароводяные, паровоздушные и др.).

Водяные системы отопления подразделяются в зависимости от температуры теплоносителя на системы отопления горячей водой низких параметров (с температурой воды Ю0°С) и системы отопления горячей водой повышенных параметров (с температурой воды 100°С).

Системы парового отопления в зависимости от начального давления пара подразделяются на системы низкого давления с параметрами пара р=0,105-- 0,17 МПа (примерно 1,05—1,7 кгс/см2) и системы высокого давления с параметрами пара р>0,17 МПа (1,7 кгс/см2).

Обычно система отопления выбирается в зависимости от назначения здания, а в промышленности — от технологии производства с учетом действующих санитарных и противопожарных норм. При выборе системы отопления необходимо также учитывать экономические соображения.

Водяное отопление. В настоящее время наиболее распространенной системой отопления является система водяного отопления, отлично себя зарекомендовавшая для большинства типов зданий. При выборе систем водяного отопления следует учитывать возможность последующего включения рассматриваемого здания в систему централизованного теплоснабжения. В соответствии с этим ниже приводятся характеристики наиболее распространенных систем центрального водяного отопления зданий различной этажности. Конструктивно эти системы подразделяются следующим образом:

1. Классификация систем водяного отопления по схеме расположения труб стояков:

а) двухтрубная вертикальная система (рис. 1-2). В прошлом в многоэтажных зданиях применялась только двухтрубная система водяного отопления. Она хорошо регулируется, допускает по сравнению с другими системами несколько меньшие поверхности нагревательных приборов, но расход труб в этой системе в 1,3—1,7 раз превышает расход труб при однотрубной системе. В последние десятилетия двухтрубная система уже редко применяется, обычно лишь для зданий не выше двух-трех этажей;

б) однотрубная вертикальная система с верхней разводкой с осевыми замыкающими участками (рис. 13,с) или без них (рис. 1-3,6).

За последние дестятилетия однотрубная вертикальная система отоплении стала широко применяться в строительстве многоэтажных зданий, так как она требует значительно меньшего расхода труб, фасонных частей, арматуры и рабочей силы для монтажа по сравнению с двухтрубной системой. Однако однотрубные вертикальные системы хуже поддаются регулированию. Действительно, регулирование нагревательных приборов, расположенных в верхних этажах, частично нарушает отрегулированный режим нагревательных приборов, расположенных в нижних этажах;

в) однотрубная горизонтальная система (рис. 1-4). Эта система применяется в случаях, когда недопустимо или нежелательно появление отверстий в перекрытиях помещений для пропуска вертикальных стояков, а также при разной конфигурации отдельных этажей здания. Горизонтальная система позволяет поэтажное устройство и регулирование отопления. Удаление воздуха из горизонтальной системы отопления несколько осложняется.

2. Классификация систем водяного отопления по расположению подающего (разводящего) трубопровода:

а) система с верхней разводкой с прокладкой подающего (разводящего) трубопровода по чердаку или под потолком верхнего этажа;

б) система с нижней разводкой (рис. 1-5) с прокладкой подающего (разводящего) трубопровода по подвалу или над полом первого этажа.

Система с нижней разводкой применяется для зданий, не имеющих чердака, или (в случае его труднодоступности) при наличии удобно расположенного подвала или при возможности укладки труб вдоль стен первого этажа, между полом и окнами. В этой системе по. сравнению с однотрубной вертикальной системой с верхней разводкой усложняется удаление воздуха.

3. Классификация систем водяного отопления по направлению движения воды в подающем и обратном разводящих трубопроводах:

а) тупиковая система (рис. 1-6) с встречным движением воды в подающем и обратном разводящих трубопроводах;

б) проточная система с попутным движением воды в подающем и обратном разводящих трубопроводах (рис. 1-7).

Однотрубные и в особенности двухтрубные проточные системы отопления с попутным движением воды лучше и удобнее регулируются как по системе в целом, так и по отдельным нагревательным приборам и участкам системы. Возможность лучшего регулирования этих систем по сравнению с тупиковыми является их крупным преимуществом, вот почему эти, пока еще довольно редко применяемые системы заслуживают серьезного вниманий при создании систем централизованного теплоснабжения.

Возможность лучшего регулирования проточных систем объяснятся тем, что путь движения теплоносителя через любой стояк системы отопления одинаков, в то время как путь движения теплоносителя при тупиковой системе для разных стояков сильно различается. Однако в каждой налаженной системе отопления потери давления при прохождении теплоносителя через любой стояк должны быть равнозначными.

4. Классификация водяных систем отопления по характеру циркуляции воды в системе:

а) системы с естественной циркуляцией воды, осуществляемой за счет гравитационных сил, возникающих в связи с разностью плотностей охлажденной и горячей воды.

Эти системы широко применялись до появления насосов с электроприводом. В настоящее время системы отопления с естественной циркуляцией применяются только в небольших жилых домах, оборудованных индивидуальными котельными;

б) системы Ь принудительной циркуляцией, осуществляемой насосами.

Кроме описанных существуют еще другие, менее распространенные системы отопления.

В системах водяного отопления применяются различного рода нагревательные приборы. Чаще всего встречаются радиаторы, ребристые трубы, конвекторы, отопительные агрегаты (оборудованные калорифером и вентилятором), отопительные панели.

За последние десятилетия для отопления жилых зданий все чаще применяются отопительные панели. Они представляют собой собранную из стальных труб конструкцию, замоноличенную в бетонной плите.

Отопительные панели подключаются к стоякам системы отопления без установки регулирующих вентилей.

Отдача тепла помещению регулируется при помощи устроенного в его стене открываемого и закрываемого воздушного конвекционного люка.

Для противоположных фасадов здания предусматривают отдельные отопительные системы, теплоотдача которых регулируется централизованно, из общего домового теплового пункта в зависимости от температуры воздуха в помещениях (пофасадное регулирование). Такая система дает возможность при регулировании теплоотдачи отопительных панелей учитывать влияние погоды на температуру воздуха в помещениях.

Применение отопительных панелей из стальных труб вместо чугунных радиаторов увеличивает надежность системы отопления, так как отопительные панели выдерживают большие давления, чем обычные радиаторы.

Паровое отопление. Системы парового отопления были ранее весьма широко распространены. В настоящее время в Советском Союзе паровое отопление еще применяется для многих промышленных зданий и коммунально-бытовых предприятий. Однако для нового строительства паровое отопление вытесняется водяным. За рубежом также наблюдается некоторая тенденция к переходу на водяное отопление, хотя, все еще широко применяется и паровое, допускаемое к применению строительными нормами многих стран для гораздо более широкого круга зданий, чем в Советском Союзе, в том числе и для жилых домов.

Системы парового отопления классифицируются следующим образом:

1) по давлению пара:

а) низкого давления (р0,17 МПа —примерно 1,7 кг/см2). В соответствии с действующими строительными нормами и правилами эта система допускается к устройству в различного рода зданиях производственного назначения, в банях, прачечных, небольших театрах, клубах;

б) высокого давления (р>0,17 МПа). Эта система допускается нормами к устройству только в зданиях производственного назначения при отсутствии в них выделений воспламеняющихся или взрывоопасных ве- . ществ (пыли, паров, газов);

2) по сообщаемости систем с атмосферой:

а) открытые системы, сообщающиеся с атмосферой (рис. 1-8); .

б) закрытые системы, не сообщающиеся с атмосферой (рис. 1-9);

3) по замкнутости:

а) замкнутые системы, в которых конденсат возвращается самотеком в источник тепла, не проходя через конденсатный бак и без перекачки насосом;

б) разомкнутые системы, в которых конденсат первоначально поступает самотеком в промежуточную емкость — конденсатный бак и только затем при помощи насоса перекачивается в котельную.

Подобно водяным системы парового отопления могут быть с верхней, нижней и средней разводкой, с вертикальным или горизонтальным расположением стояков. Движение пара и конденсата может осуществляться по тупиковой или проточной схеме.

Электрическое отопление. Этот вид отопления применяется в следующих случаях:

1. В виде исключения в районах, обеспеченных электроэнергией от ГЭС или АЭС при отсутствии местных топливных ресурсов и при дорогостоящей доставке топлива из других районов страны.

2. Для небльших отдельно стоящих зданий с малыми расходами тепла, удаленных от районных источников тепла и тепловых сетей, для которых строительство и эксплуатация собственной котельной экономически нецелесообразно. К таким зданиям относятся насосные станции для перекачки воды и канализационных стоков, электроподстанции, разные сторожевые посты и объекты, расположенные вне городской застройки.

Решение об использовании электрической энергии для отопления помещений в каждом отдельном случае должно приниматься на основании технико-экономических расчетов.

В электрическом отоплении применяются различного типа нагревательные приборы, электрокалориферы и электрорадиаторы промышленного производства; они могут быть стационарными или переносными.

Отопление, а также горячее водоснабжение зданий и сооружений при использовании электрической энергии возможно осуществить также с применением теплового насоса, который дает возможность получить несколько (1,5—2) единиц тепловой энергии низкого потенциала при затрате только одной единицы электрической энергии.

Тепловой насос — это установка, которая понижает температуру холодного тела и отнятое у этого тела тепло передает (как бы перекачивает) более нагретому телу — нагреваемому объекту.

В качестве низкотемпературного источника тепла могут служить атмосферный воздух, вода, различные газы, жидкости и твердые вещества.

Газовое отопление. Открытие в послевоенные годы в Советском Союзе богатых месторождений природного газа сделало возможным его применение во многих отраслях народного хозяйства, в том числе и для нужд теплоснабжения.

В нашей стране проверены на практике следующие способы сжигания газа:

1) в существующих отопительных печах жилых зданий без значительной реконструкции печей (в Киеве, Львове и других городах). Этот способ оказался неэкономичным и опасным. Его применение часто приводит к взрывам, так как в дымоходах печей, не приспособленных для этого топлива, скапливается взрывоопасная газовоздушная смесь;

2) в специально для этого вида топлива сконструированных печах, радиаторах, конвекторах, обогревателях и т. п. (рис. 1-10). Этот способ сжигания газа оказался надежным, но малоэкономичным. Продукты сгорания обязательно должны выводиться в атмосферу по специальным герметическим дымоходам. Поскольку температура выводимых дымовых газов весьма высока (200—250°С) и коэффициент использования тепла топлива низок, этот способ сжигания газа также нерационален, а устройство специальных дымоходов значительно его удорожает;

3)сжигание природного газа в районных источниках тепла, в которых достигается наиболее низкая температура отходящих дымовых газов и наиболее высокий коэффициент использования тепла топлива. В результате изучения и сравнения разных способов сжигания природного газа можно считать, что этот способ наиболее правильный и эффективный;

4)за последние годы с успехом применялось непосредственное сжигание газа в помещении для отопления теплиц. Продукты сгорания газа необходимы растениям и усваиваются ими, а процесс горения хорошо поддается автоматическому регулированию.

Шираке 3. Э. Теплоснабжение: пер. с латыш. — М.: Энергия, 1979.