Теплоносители в системах отопления

Классификация систем отопления

Системы отопления по расположению основных элементовподразделяются на местные и центральные.

В местных системах для отопления одного помещения все три основных элемента конструктивно объе­диняются в одной установке, непосредственно в которой происходят получение, перенос и теплопередача в помеще­ние. Теплопереносящая рабочая среда нагревается горячей водой, паром, электричеством или при сжигании какого-либо топлива.

Примером местной системы отопления является газовоз­душный отопительный агрегат. Тепловая энергия, получаемая при сжигании газообразного топлива в горел­ке, передается в поверхностном теплообменнике теплоно­сителю воздуху, нагнетаемому вентилятором. Горячий воздух по теплопроводам — каналам выпускается в помещение после очистки в фильтре. Охладившиеся продукты сгорания газа удаля­ются через дымоход в атмосферу.

В местной системе отопления с использованием электри­ческой энергии теплопередача может осуществляться с помощью жидкого или газообразного теплоносителя либо без него непосредственно через твердую среду.

Центральными называются системы, предназначенные для отопления группы помещений из одного теплового центра. В тепловом центре находятся теплообменники или теплогенераторы (котлы). Они могут размещаться в обогре­ваемом здании (в местном тепловом пункте или котельной), а также вне здания — в центральном тепловом пункте (ЦТП), на тепловой станции (отдельно стоящей котельной) или ТЭЦ.

Теплопроводы центральных систем подразделяют на магистрали (подающие, по которым подается теплоноситель, и обратные, по которым охладившийся теплоноситель отво­дится), стояки (вертикальные трубы или каналы) и ветви (горизонтальные трубы или каналы), связывающие маги­страли с подводками к отопительным приборам (с ответвле­ниями к помещениям при теплоносителе воздухе).

Центральная система отопления называется районной, когда группа зданий отапливается из отдельно стоящей центральной тепловой станции. Теплообменники и отопи­тельные приборы системы здесь также разделены: тепло­носитель (например, вода) нагревается на тепловой станции, перемещается по наружным и внутренним (внутри зданий) теплопроводам в отдельные помещения каждого здания к отопительным приборам и, охладившись, возвращается на станцию.

В современных системах теплоснабжения гражданских зданий от ТЭЦ и крупных тепловых станций используются два теплоносителя. Первичный высокотемпературный теп­лоноситель перемещается от ТЭЦ или станции по город­ским распределительным теплопроводам к ЦТП (или к от­дельным зданиям) и обратно. Вторичный теплоноситель после нагревания в теплообменниках (или смешения с пер­вичным) поступает по наружным (внутриквартальным) и внутренним теплопроводам к отопительным приборам в каждом обогреваемом помещении и затем возвращается в ЦТП.

Первичным теплоносителем обычно служат вода, пар или газообразные продукты сгорания топлива. Если, на­пример, первичная высокотемпературная вода нагревает вторичную воду, то такую центральную систему отопления, строго говоря, следует именовать водо-водяной. Аналогич­но могут существовать водовоздушная, пароводяная, паро­воздушная, газовоздушная и другие системы центрального отопления.

По виду основного (вторичного) тепло­носителя местные и центральные системы отопления принято называть системами водяного, парового, воздуш­ного и газового отопления.

Движущаяся среда в системе отопления — теплоноси­тель — аккумулирует теплоту и затем передает ее в обогре­ваемые помещения. Теплоносителем для отопления может быть любая, достаточно подвижная и дешевая, жидкая или газообразная среда, соответствующая требованиям, пре­дъявляемым к системе отопления.

Для отопления зданий и сооружений в настоящее время преимущественно используют, как уже известно, воду, водяной пар, атмосферный воздух, нагретые газы. Органические теплоносители, температура кипения ко­торых при атмосферном давлении превышает 250 °С (напри­мер, жидкое топливо), используются в специальных высоко­температурных установках. Сопоставим основные свойства горячих га­зов, воды, пара и воздуха, характерные при использовании их в качестве теплоносителей в системах отопления.

Газы, образующиеся при сжигании твердого, жидкого или газообразного топлива, имеют сравнительно высокую температуру и применимы для отопления в тех случаях, когда в соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями удается ограничить температуру теплоотдающей поверх­ности приборов. При транспортировании горячих газов имеют место значительные попутные теплопотери (обычно бесполезные для обогревания помещений).

Высокотемпературные продукты сгорания топлива мож­но выпускать непосредственно в помещения или соору­жения, но при этом способе отопления ухудшается состоя­ние их воздушной среды, что в большинстве случаев недо­пустимо. Удаление же продуктов сгорания наружу по ка­налам усложняет и понижает КПД системы отопления.

Область использования горячих газов ограничена ото­пительными печами, газовыми калориферами и другими местными отопительными установками.

Наибольшее распространение в качестве теплоносителей в системах отопления имеют вода, пар и воздух. Они исполь­зуются многократно и без загрязнения окружающей здания среды.

Вода представляет собой практически несжимаемую жидкую среду со значительной плотностью и теплоемко­стью. Вода изменяет плотность, объем и вязкость в зависи­мости от температуры, а температуру кипения в зависимо­сти от давления.

Пар является легкоподвижной средой со сравнительно малой плотностью. Температура и плотность пара зависят от давления. Пар значительно изменяет объем и энтальпию при фазовом превращении.

Воздух также является легкоподвижной средой со срав­нительно малыми вязкостью, плотностью и теплоемкостью, изменяющей плотность и объем в зависимости от темпера­туры.

Преимущества и недостатки основных теплоносителей для отопления.

При использовании воды обеспечивается довольно рав­номерная температура помещений, можно ограничить температуру поверхности отопительных приборов, сокраща­ется по сравнению с другими теплоносителями площадь поперечного сечения труб, достигается бесшумность дви­жения в трубах. Недостатками применения воды являются значительный расход металла и большое гидростатическое давление в системах; тепловая инерция воды замедляет регулирование теплопередачи приборов.

При использовании пара сравнительно сокращается расход металла за счет уменьшения площади приборов и поперечного сечения конденсатопроводов, достигается бы­строе прогревание приборов. Гидростатическое давление пара в вертикальных трубах по сравнению с водой мини­мально. Однако пар как теплоноситель не отвечает сани­тарно-гигиеническим требованиям, его температура вы­сока и постоянна при данном давлении, что не обеспечи­вает регулирования теплопередачи приборов, 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 каналах. Недостатками являются его малая теплоаккумулирующая способность, значительные площадь поперечного сечения и расход металла на возду­ховоды, относительно большое понижение температуры по длине воздуховодов.

Дата добавления: 2014-12-16