Л е к ц і я 1.10. Цикли холодильних машин

Г

Г

Т2

Т1

Рис 11.1 - Принципиальная схема ИТП с водоструйным элеватором:

1 - задвижка; 2 - грязевик; 3 -регулятор давления; 4 - обратный клапан;

5 - водоструйный элеватор; 6 -расходомер; 7 - регулятор давления.

На сегодняшний день существующая система расчетов населения за ис­пользуемую тепловую энергию, теплоносители и бытовую воду далека от со­вершенства. Главные ее недостатки заключаются в том, что население вынуж­дено оплачивать непроизводительные потери при транспортировке тепла и во­ды, и не заинтересовано в сокращении их потребления. Эксплуатационный пер­сонал также не видит стимулов к снижению непроизводительных потерь и под­держанию в исправном состоянии оборудования, в обеспечении оптимального режима работы систем автоматического регулирования подачи тепла на ото­пление и горячее водоснабжение. При отсутствии единства в системе расчетов и приборного учета потребленных энергоносителей, потребитель, даже выпол­нив энергосберегающие мероприятия, например, дополнительно утеплив зда­ние, все равно не смог бы компенсировать свои затраты за счет снижения опла-

ты за тепло. Ведь по существующей системе он платит не столько, сколько по­требил, а столько, сколько ему рассчитали. Эту проблему можно решить путем установки узла учета и вести расчет, отталкиваясь от потребления, а не от ис­точника энергии. Потребитель, в этом случае, не будет оплачивать из своего кармана бесхозяйственность теплоснабжающих и эксплуатирующих организа­ций. Это позволит организации, эксплуатирующей инженерные системы зда­ния, фиксировать потребление зданием тепловой энергии и воды и управлять этим потреблением на оптимальном уровне, а проводя энергосберегающие ме­роприятия, отслеживать их эффективность. В результате появится реальная возможность экономии. Учет тепловой энергии может быть осуществлен путем установки прибора учета в тепловом пункте.

Лекция 13 Электрические отопительные приборы

Электрические сети позволяют с минимальными потерями транспортиро­вать экологически чистый вид энергии на любые расстояния. В большинстве развитых стран электроэнергия стоит дешевле, нежели природное топливо, сжигаемое в сельских и городских котельных. Это особенно актуально для ре­гионов, доставка в которые угля, нефти и газа требует значительных матери­альных затрат. К тому же, сжигание органического топлива с целью получения электроэнергии вдали от мегаполисов с высокой плотностью населения, пожа­луй, является на сегодняшний день единственным условием обеспечения отно­сительной экологической чистоты.

Бытовые электроотопительные приборы просты и безопасны в эксплуата­ции, компактны и гигиеничны, совместимы с системами автоматического управления микроклиматом помещения. Они не сжигают кислород в воздухе и не выделяют продукты сгорания.

В Украине системы электрического отопления не получили, широкого распространения. Этот вид отопления нашел применение в районах с дорогим привозным топливом, на юге страны, в курортных зонах и местах, расположен­ных рядом с гидроэлектростанциями. В городах, где исторически сооружались системы водяного отопления, электрические отопительные приборы в домах использовались лишь для частичного отопления. Значительно реже там, где по­зволяла мощность трансформаторной подстанции, электрическое отопление целенаправленно делалось основным.

Реконструкция и создание новых электрических сетей для сооружения систем электрического отопления и в индивидуальных, и в многоквартирных домах требует значительно меньше средств, чем ремонт, реконструкция и строительство новых систем водяного отопления, работающих от котельных, где сжигается твердое или жидкое топливо.

Чтобы выбрать вид электрического отопления, следует учесть площадь дома, а также выяснить, достаточную ли мощность имеет местная трансформа­торная подстанция для подключения электроустановки. Отопительные приборы

66

будут различными в зависимости от того, живете ли вы в доме круглый год или используете его как дачу, в период с весны по осень. Но наиболее важное усло­вие - состояние теплоизоляции дома. Даже самая совершенная система не нато­пит жилище, если теплоизоляция несовершенна или находится в аварийном со­стоянии. Будем считать, что в вашем доме теплоизоляция соответствует Изме­нениям N 3, введенным в СНиП П-3-79 "Строительная теплотехника" с 1.01.1996 г., которые предусматривают повышение термического сопротивле­ния ограждающих конструкций в 1,7 раза, а с 2000 года - в 3,5 раза. Иными словами, правила регламентируют использование высокоэффективных тепло­изоляционных материалов, преимущественно волокнистых и пенопластов. По виду теплопередачи отопительные электроприборы делятся на:

конвекционные;

излучающие;

— комбинированные.
По способу передачи тепла:

непосредственно преобразующие электроэнергию в тепло;

— аккумуляционные.

В конвекционных приборах холодный воздух естественным либо при­нудительным путем поднимается вверх, проходит через нагревательный эле­мент и посредством циркуляции в помещении передает полученное тепло на­ходящимся в нем предметам и людям. Разница температур между полом и по­толком в конвекторах с вертикальным выходом теплого воздуха составляет 9 °С, в конвекторах с фронтальным выходом - 4 °С. Наибольшее распростране­ние в нашей стране получили электроконвекторы.

Отечественная промышленность выпускает десятки видов таких прибо­ров, в которых нагревательным элементом являются нихромовые спирали или ТЭНы. В электротепловентиляторах функция вентилятора совмещена с нагре­вом воздуха принудительной конвекцией. В отечественных изделиях стоят ана­логичные электроконвекторам нагревательные элементы. Управление работой конвекционных приборов происходит с помощью электромеханических или электронных регуляторов температуры (термостатов) и термоограничителей.

В области создания стационарных систем электрического отопления, применимого в коттедже, показательны достижения французской и норвежской промышленности. Экологически безопасные стационарные и переносные ото­пительные приборы практически не требуют никакого технического обслужи­вания и освобождают пользователя от ограничений, свойственных традицион­ным типам отопления.

Стационарные конвекторы снабжены трубчатыми электронагревателями с алюминиевыми пластинами, увеличивающими площадь соприкосновения с на­греваемым воздухом и защищенными снаружи цельнометаллической панелью. Их мощность составляет от 500 до 3000 Вт. Управление осуществляется посредством электромеханического или электронного регулятора температуры, имеется термо-

ограничитель с автоматическим повторным включением. Программирование ра­боты производится как через управляющий провод, так и по радио. Возможны различные варианты программирования: комфортный режим, ночной режим, ре­жим подогрева помещения при отсутствии в нем людей (температура опускается до 7°С), режим работы заданное время под управлением контроллера.

Интересны конвекторы-теплонакопители, в которых конвективный прин­цип сочетается с аккумуляцией тепла. Аккумулятором, являются камни из маг­нетита, удерживающие тепло в течение 6 часов с момента прекращения заряд­ки. Такие приборы особенно удобны в жилищах, где установлены двухтариф-ные счетчики электроэнергии. Зарядка производится ночью по льготному та­рифу, днем же конвектор равномерно отдает тепло, не потребляя электроэнер­гию. Мощность конвекторов-теплонакопителей от 850 до 1100 Вт.

К обогревателям нового поколения можно по праву отнести электриче­ские конвекторы. Оборудованные электронными терморегуляторами, они чув­ствительны к колебаниям температуры в 0,1 °С. Каждый градус погрешности обходится в 5 % от общей стоимости электроэнергии, потребляемой обогрева­телем, вот почему такие конвекторы очень экономичны. Они также могут быть дополнительно укомплектованы программируемыми контроллерами, с помо­щью которых конвекторы подключаются к автоматической системе учета и контроля энергосбережения в доме.

Работа электрических излучающих панелей основана на принципе ин­фракрасного длинноволнового теплового излучения, аналогичного энергии Солн­ца. Они нагревают находящиеся в помещении предметы, равномерно излучая теп­ло. Излучающие панели могут быть установлены как на стенах, так и на потолке.

Излучающие потолочные панели предназначены для отопления жилых помещений любого класса и объема. Низкотемпературные панели мощностью до 750 Вт могут быть установлены на невысоких потолках, их излучающая по­верхность имеет температуру от 80 до 100 °С. Высокотемпературные панели мощностью 1800, 2400 и 3500 Вт с температурой излучающей поверхности около 300°С монтируются на потолках высотой 3 м и выше. Установленные на потолке излучающие панели обеспечивают экономию 20-25 % электроэнергии и комфортные условия за счет более равномерного распределения температуры по высоте, с их помощью возможно создание локальных зон повышенного теп­лового комфорта.

Интересная переносная излучающая панель мощностью 800 Вт. Нагрева­тельным элементом в ней служат галогеновые лампы. Электроприбор укреплен на штативе, приводимом в движение электромотором. Медленно поворачиваясь, ис­точник тепла успевает за один отрезок времени прогреть в помещении значитель­но более обширную зону, нежели обогреватель, установленный в одной позиции.

Отопительные приборы комбинированного типа - это маслонаполнен-ные электрорадиаторы с тепловой отдачей за счет конвекции масла и излучения от нагретой поверхности корпуса. Нагреватель в нижней части радиатора на-

гревает масло, которое всплывает наверх, а по стенкам вниз стекает холодное масло, уже отдавшее свое тепло. Переносные маслонаполненные электрорадиа­торы, как средства вспомогательного обогрева жилищ и офисов, пользуются спросом в силу их невысокой стоимости и длительного срока службы (не менее 3000 часов). В большинстве этих устройств автоматическая регулировка осу­ществляется с помощью не очень точных электромеханических терморегулято­ров, в результате чего разброс температур достигает 7°С, а это влечет за собой потери энергии до 15-17 % по сравнению с конвекторами, оснащенными преци­зионными электронными регуляторами температуры.

Передвижные маслонаполненные электрорадиаторы по экономичности уступают конвекторам. Качественные и сравнительно недорогие радиаторы мощностью от 1000 до 2500 Вт производят некоторые фирмы, дающие этим из­делиям пятилетнюю гарантию. Маслонаполненные электрорадиаторы рассчи­таны на обогрев помещений объемом от 20 до 60 м³. Они состоят из 5-11 сек­ций, снабжены электронным термореле, ступенчатым переключателем мощно­сти, термоограничителем и защищены от замерзания. Некоторые модели обо­рудованы радиальным турбовентилятором.

Следует знать, однако, что в отличие от стационарных приборов, масло­наполненные электрорадиаторы нельзя оставлять включенными на длительный срок без присмотра.

Разнообразие моделей позволяет легко выбрать нужный аппарат для лю­бого типа жилья. Стилистически нейтральные и эстетичные, они легко адапти­руются к любому интерьеру и позволяют значительно экономить полезную площадь. Все электроаппараты имеют двойную защиту токоведущих частей. Точные и надежные в работе терморегуляторы с электромеханическим или электронным управлением, возможность дистанционного (по управляющему проводу и по радио) управления системой с помощью контроллера (програм­мируемого устройства управления стационарными электрообогревающими приборами) делают эти электроотопительные приборы источником идеального комфорта и здорового образа жизни в незагрязненной окружающей среде.

Без сертификата эксплуатация нестандартных электроустановок в жилье любого типа категорически запрещена.

Типового решения проблемы в системах отопления не существует. Поэтому в каждом конкретном случае принимать индивидуальное решение может только инженер-теплотехник и специалист по системам электроотопле­ния. Использовать конвекционный либо радиационный способы электроото­пления, делать его полным или частичным, комбинировать ли систему с элек­троподогревом полов, установить отечественные либо импортные электроаппа­раты. Нестандартные электроустановки в жилье любого типа с 1995 г. обяза­тельно должны быть сертифицированы. Без сертификата их эксплуатация за­прещена. Стало быть, выполнение всех работ "под ключ" проще и надежнее поручить профессионалам, имеющим лицензию, обладающим опытом проекти-

рования систем электроотопления и ведения электромонтажных работ.

Если мощный вентилятор способен посылать в нужном направлении мас­сы холодного воздуха, то почему бы ему не управлять потоком воздуха, подог­ретого до нужной температуры? Эта инженерная идея воплощена в жизнь уже без малого столетие назад, однако массовое использование вентилятора в соче­тании с электронагревательными приборами для отопления дома началось лишь в послевоенные годы. В технике различные модификации приборов дан­ного типа получили название электрокалориферов.

13.1 Отапливающие плинтусы

Еще одно необычное отопительное устройство - отапливающий плинтус. Это нечто среднее между обычным электрическим радиатором и электрическим теплым полом. К его достоинствам, по сравнению с другими электрическими приборами, можно отнести равномерный прогрев помещения и незаметность. От электрических теплых полов отапливающий плинтус отличается не только простотой монтажа и доступностью нагревательных элементов для замены, но и тем, что нагревается до достаточно высокой температуры 70°С.

Отопительный плинтус представляет собой напольный плинтус из поли­рованного известняка высотой 10-13 сантиметров, толщиной 2,5 сантиметра и длиной 65 сантиметров с вмонтированным в него электрическим нагреватель­ным элементом мощностью 80-100 Вт. Известняк хорошо прогревается и акку­мулирует тепло, благодаря этому не требуется высокая мощность нагреватель­ных элементов. Чтобы прогреть воздух в комнате с высотой потолков до 3-х метров до температуры +20+22°С требуется одна секция электроплинтуса на 2,5-3 квадратных метра помещения. Отопительные элементы чередуют с не-обогревающими участками плинтуса из того же камня, что позволяет сделать непрерывное обрамление помещения с равномерным обогревом со всех сторон.

Еще один способ отопления - это некабельный рулонный модуль. Он представляет собой уже готовый нагревательный элемент, монтаж которого чрезвычайно прост: нужно раскатать рулон, прикрепить края к полу или стене и можно включать в розетку 220 В. Поверх нагревательного элемента можно монтировать паркет, стеновые панели и тому подобные отделочные материалы, не боясь пожара или деформации отделочных материалов от перегрева. Модуль нагревается не более чем до 35°С и не требует сложных регулировочных уст­ройств. К достоинствам этого рулонного модуля можно отнести также и то, что работает он при напряжении 220 В.

До тех пор, пока у нас в квартирах не будут установлены счетчики, ото­пление горячей водой будет наиболее экономичным. Хотя с точки зрения рав­номерности обогрева помещения, комфортности и дизайна альтернативные системы отопления будут приобретать все большее распространение.

Лекция 14 Местные децентрализованные системы отопление

Доля многоквартирных домов становится меньше, удельный вес коттед­жей возрастает. Владелец индивидуального дома сразу же сталкивается с трудностями в инженерном обеспечении. В средней полосе затраты на инже­нерное обустройство распределяются следующим образом: водоснабжение — 15-20 %, канализация — 20-25 %, отопление — не менее 40 %.

Эксплуатация собственной мини-котельной в нынешних экономических ус­ловиях оказывается даже дешевле использования тепла централизованных систем.

В настоящее время при применении собственного котла себестоимость 1 кВт тепловой энергии в 2 раза ниже, чем выработанного укрупненной районной котельной. Чаще всего жители частных домов приобретают котлы мощностью до 20 кВт— 40 %, и от 20 до 35 кВт-- 35 %, котлы мощностью 35-60 кВт ус­танавливаются в 15 %, а более мощные, от 60 кВт и более— в 10 % возводи­мых коттеджей.

Тяга к автономным системам отопления не обошла и города. Крышные и блочные котельные используются для отопления одного или нескольких много­квартирных зданий. Это не только оправданно, но и является порой единственно возможным из-за постепенного ветшания систем централизованного обеспечения.

Нормативных документов, касающихся устройства систем автономного отопления, хватает. К ним относятся СНиП П-35-76 "Котельные установки", СНиП 2.04.05-91 *У "Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха", а также ДНАОП 0.00-1.26-96 "Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов с давлением пара не более 0,07 МПа (0,7 кгс/кв.см), водогрей­ных котлов и подогревателей с температурой нагрева воды не выше 115°С" и ДНАОП 0.00-1.08-94 "Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов". Первый из упомянутых ДНАОПов имеет отношение к большинству отопительных котлов, тогда как под действие второго "попадает" относительно небольшое их количество. По этой причине первоочередное вни­мание будем уделять требованиям ДНАОП 0.00-1.26-96. К сожалению, назван­ные выше нормативные документы разработаны в расчете на использование котлов давно устаревших конструкций, которые требуют особым образом обу­строенных помещений и соблюдения жестких мер безопасности при работе. Кроме того, в них довольно часто вносятся изменения. Многие из этих требо­ваний просто излишни при устройстве систем отопления, использующих со­временные котлы.

Одним из способов создания автономного отопления является использо­вание котлов мощностью до 100 кВт, которые называют бытовыми. В этом слу­чае помещение, в котором будет находиться котел, будет именоваться не ко­тельной, а топочной. Котлы мощностью менее 100 кВт, а также электрические котлы, не подвержены власти упомянутых ДНАОПов. Другими словами, при необходимости устройства системы отопления мощностью, скажем, 150 кВт, вместо одного котла такой мощности можно установить два котла мощностью по 75 кВт каждый, или котлы мощность 90 кВт и 60 кВт. Такой подход хорош

еще и тем, что не дает возможности замерзнуть людям и трубам отопления: ес­ли один из отопительных приборов сломается, второй сможет обогревать про­изводство до тех пор, пока другой котёл не будет починен. По словам специа­листов, на такие меры идут очень многие, невзирая на увеличение разовых за­трат на создание системы отопления. Следует отметить, что позволительно эксплуатировать только те отопительные приборы, которые удостоились укра­инского сертификата соответствия.

В абсолютном большинстве случаев отопительные котлы допускается уста­навливать непосредственно в производственном помещении при условии их отде­ления негорючими перегородками высотой не менее 2 м и не ниже высоты котла. Если установка в производственном помещении невозможна, придется устраивать котельную. Котельные должны располагаться в таких местах, чтобы над ними не было других помещений. Допускается устройство котельных на плоских крышах и в чердачных помещениях жилых и общественных зданиях высотой не более 9 этажей при условии использования котлов, работающих за счет сжигания при­родного газа. Вода в котельных нагревается до температуры не выше 115 С. Соз­дание таких котельных не допускается в тех случаях, когда непосредственно под ними могут быть расположены помещения с массовым пребыванием людей или наличием пожароопасных и взрывоопасных материалов.

Разрешается пристройка помещений для размещения отопительных кот­лов ко вспомогательным зданиям промышленных предприятий, жилым и обще­ственным зданиям, кроме случаев, когда в топке сжигается газ или жидкое топ­ливо с температурой вспышки ниже 45°С либо когда температура подогревае­мой воды превышает 115°С или давление пара -1,7 атм. Расстояние от фронта котла до противоположной стены котельной не должно быть менее 2 м при ра­боте на газообразном или жидком топливе и менее 3 м при работе на твердом топливе. Боковой проход, при наличии необходимости обслуживания котла сбоку, не может быть меньше 1,5 м, а при отсутствии такой необходимости -меньше 1 м. Разрыв от верхней части котла до перекрытия и от пола до низа площадок обслуживания, равно как высота боковых проходов, не должны быть меньше 2 м. В случае установки нескольких котлов, расстояние между их фронтальными частями не должно быть менее 4 м, если они используют жид­кое или газообразное топливо. Полы котельных должны выполняться из него­рючих материалов с негладкой и нескользкой поверхностью, они обязаны быть ровными и оснащенными устройствами для отвода воды в канализацию. В слу­чае если котел работает на твердом топливе, необходимо предусматривать площадку для выгреба золы и создавать дополнительные устройства для очист­ки от нее дымовых газов.

Котельные и все вспомогательные помещения, имеющие отношение к системе отопления, должны оснащаться естественной и искусственной венти­ляцией, рабочим и аварийным освещением, а также средствами связи, пожаро­тушения, сигнализации, а при необходимости и отоплением. При работе котла на газообразном топливе осветительное оборудование должно иметь взрывоза-щищенное исполнение.

Воздушное отопление. Немалое распространение и развитие имеет также воздушное отопление. Воздух помещения нагревается при помощи калорифе­ров, тепловентиляторов и т.п., либо за счет использования избыточного тепла, выделяющегося при проведении каких-либо технологических процессов. Этот вид отопления, конечно, наименее гигиеничный из всех упомянутых до сих пор. Пользоваться им может быть целесообразно при малых объемах помеще­ний или наличии избытка "отработанного" тепла. Но чаще воздушное отопле­ние используется в комплексе с другими его видами. Традиционно тепло для подогрева воздуха получают при помощи его подогрева током, горячей водой или используя иные "вторичные" источники энергии. Получили распростране­ние газовые тепловоз душные агрегаты. Нагрев воздуха достигается за счет теп­лоты, выделяющейся при сгорании природного газа, а продукты сгорания по­следнего выбрасываются наружу через дымоход.

Отметим, что воздушное отопление можно осуществлять и при помощи центральных кондиционеров, оснащенных газовыми горелками для подогрева воздуха, подаваемого снаружи. В теплое время года горелка отключается, кон­диционер охлаждает воздух. Комбинированные системы водяного отопления и кондиционирования воздуха можно создавать, используя центральные конди­ционеры других типов. Когда на улице слишком жарко, по трубам течёт вода, охлаждаемая при помощи чиллера (холодильной машины), когда же становится слишком холодно, вместо холодильной машины включают котел и пускают в трубы горячую воду.

В отличие от системы водяного отопления, в которой для доставки тепла из котельной в отапливаемые помещения используется промежуточный тепло­носитель, воздушное отопление в "посредниках" не нуждается. В воздушной системе нет отопительных приборов, она не боится "размораживания" и проте­чек. Потоки теплого воздуха очень быстро повышают температуру в доме до оптимального значения. Если же дополнить систему воздушного отопления оборудованием для вентиляции и кондиционирования, она будет круглый год поддерживать в здании комфортный микроклимат. Принудительная система вентиляции обеспечивает в помещении небольшое избыточное давление (в от­личие от традиционных систем отопления, не компенсирующих недостаток воздуха), благодаря чему в здание не проникает пыль с улицы и не снижается количество кислорода.

Оборудование для воздушного отопления устанавливают в зданиях лю­бой конструкции, как в новых, так и в реконструируемых. Его задействуют да­же в том случае, если в доме изначально существовала система водяного ото­пления. В состав устройства для воздушного отопления входит различная аппа­ратура, причем конфигурацию системы можно совершенствовать поэтапно, до­бавляя новые модули.

Чтобы относительная влажность воздуха в отапливаемых помещениях со­ставляла 30-60% (этот уровень оптимален для самочувствия человека), в ком­плекте с газовым воздухонагревателем необходимо использовать увлажнитель. Систему воздушного отопления следует дополнять воздушным фильтром, очи­щающим воздух от табачного дыма, мелкодисперсной пыли и других частиц.

Рост популярности систем воздушного отопления коттеджей во многом обусловлен их экономичностью. Например, для небольшого жилого дома (пло­щадью 100 м), имеющего хорошую теплоизоляцию, для работы газового возду­хонагревателя в течение полугода при наружной расчетной температуре -24°С потребуется приблизительно 2200-3000 м³ природного газа. За весь отопитель­ный период при нынешних ценах указанный объем газа обойдется домовладель­цу в крупную сумму (в зависимости от вида газа). Если зимой в доме живут два-три дня в неделю, а в остальные дни отопление работает в экономичном режиме, поддерживая в помещениях температуру 4-6°С, то количество потребляемого га­за, а следовательно, и затраты на него уменьшатся почти вдвое.

Однако всем видам конвективного отопления (воздушному, водяному и паровому) присущ один общий недостаток - они не способны обеспечить рав­номерное распределение тепла по всему объему отапливаемого помещения. Как известно, теплый воздух поднимается вверх, и под потолком помещения за­мерзнуть сложнее, чем в нижней его части. Разница температур не особенно существенна, если помещение имеет высоту, скажем, 2,5 м или 3,5 м. А вот ис­пользование "традиционных" систем отопления для обогрева помещений высо­той от 5-6 м и выше уже далеко не так эффективно. Раньше в таких случаях устраивали различные комбинированные системы отопления, например, воз­душно-водяные. Этим решалась задача поддержания требуемой температуры, но не обеспечивалась экономия топлива и электроэнергии.

Лекция 15 Системы инфракрасного отопления

Как известно самый эффективный и естественный обогреватель на Земле - это наше Солнце, которое инфракрасными лучами обогревает Землю. От про­гретой Земли в свою очередь прогревается воздух, и мы получаем комфортные условия для нашей жизнедеятельности.

Проблема обогрева помещений большой высоты успешно решается пу­тем создания систем лучистого отопления, т.е. отопления при помощи инфра­красных лучей. Это способ известен давно, но не получал доселе распростране­ния по причине низкой эффективности и дороговизны такого способа. Было время, применяли и "светлые" инфракрасные излучатели, работа которых со­провождалась рядом сложностей. "Светлые" газовые излучатели (горелки ин­фракрасного излучения) можно отыскать и сейчас, но следует иметь в виду, что они генерируют коротковолновое инфракрасное излучение, и разрешение на их использование для обогрева помещений с постоянным пребыванием людей можно и не получить.

На Западе уж лет тридцать пользуются "темными" инфракрасными излу­чателями, испускающими "мягкое" длинноволновое излучение, которое поло­жительно влияет на людей и животных. Инфракрасные лучи называют "лучами жизни". Они необходимы для жизнедеятельности человека, т.к. дают энергию атомам, из которых состоит человеческое тело.

Установлено, что уже при высоте помещения 6 м за счет применения лу­чистого отопления текущие затраты на обогрев можно снизить вдвое. С увели­чением высоты потолков экономия становится все более впечатляющей. Суще­ственный плюс лучистого обогрева состоит в том, что существует возможность отопления отдельных участков помещения, если нет необходимости отапливать его целиком. Рассчитать требуемую мощность приборов инфракрасного обог­рева сложнее, чем мощность обычного водогрейного-котла, поскольку очень многое зависит от конфигурации помещений. Кроме того, необходимо прини­мать во внимание все вышеупомянутые факторы. 1 кВт мощности "лучистой" системы дает возможность обогреть не менее 11-12 кв. м.

При использовании конвективного отопления в первую очередь нагревается воздух помещения, а затем уже предметы и живые существа, пребывающие в нем. При использовании лучистого отопления все наоборот: нагретые предметы отда­ют тепло окружающему воздуху. Имеет место эффект "горного солнца", когда даже при низких температурах человек испытывает тепловой комфорт.

Для лучистого отопления можно использовать приборы, работающие на природном или сжиженном газе, либо приборы, питающиеся от электрической сети. Их обычно подвешивают под потолком помещения, реже где-то между потолком и полом, иногда на верхних частях стен.

15.1 Газовые инфракрасные обогреватели представляют собой трубы, выполненные из жаростойкой стали, и покрытые снаружи специальным покры­тием с высокой степенью черноты. С одной стороны трубы находится горелка, а с другой - вытяжной вентилятор, приводящий в движение продукты сгорания газа. Горячие газы движутся внутри излучающей трубы, отдавая ей тепло, а за­тем выбрасываются наружу. Снаружи происходит забор воздуха, необходимого для сжигания топлива. Частью таких приборов являются рефлекторы, отра­жающие тепло, поступающее от излучающей трубы, и направляющие его в нужные точки отапливаемого помещения. Газовые лучистые обогреватели уст­роены так, что 30-35 % испускаемого ими тепла как бы задерживается в верх­нем пространстве помещения, компенсируя теплопотери через него. Как и кот­лы, инфракрасные обогреватели оснащаются автоматикой, которая управляет их работой. Приятно, что их можно в случае необходимости отключать вне за­висимости от температуры воздуха, тогда как системы водяного отопления приходится "гонять" все время, чтобы заполненные водой трубы не полопались вследствие замерзания их содержимого. С другой стороны, доселе не придума­но бойлеров, которые бы давали возможность получать горячую воду за счет тепла, поступающего из системы газового лучистого обогрева.

Газовые обогреватели предназначены для отопления помещений высотой более 4-х метров: промышленных помещений, цехов, складов, рынков, ангаров, гаражей, в том числе и открытых, где возможен подвод газа.

Газовый обогреватель, используя инфракрасное излучение, позволяет снизить эксплуатационные затраты на отопление в 3-4 раза, в сравнении с тра­диционным- конвективным способом. Имеет КПД использования тепла 92%.

Кроме того, он имеет возможность регулировать обогрев, т.е. может работать в экономичном режиме или обогревать только необходимые участки помещения. Имея низкую тепловую инерционность, значительно снижает время прогрева помещения. В холодное время года не боится разморозки. Легко монтируется под потолком или на стенах. Кроме того, обогреватель практически не имеет вредных выбросов и абсолютно безвреден для человека.

За счет уменьшения средней температуры воздуха в помещении, работы в экономичном режиме, направленного обогрева, увеличенного КПД экономия энергии может достигать до 70 %.

15.2 Электрические инфракрасные обогреватели (электроотопительные панели) используются в основном для отопления бытовых и общественных зданий, но существуют и такие их модификации, которые пригодны для обог­рева промышленных объектов, в том числе с "экстремальными" условиями ра­боты, к примеру, помещений с повышенной влажностью. Они представляют собой нагревательные элементы, "одетые" в электроизоляционный материал и покрытые специальным кремнистым покрытием.

Как показывает практика инфракрасные обогреватели и электроотопитель­ные панели наиболее эффективны при расположении на высоте от 8 до 12 м. Наи­более целесообразным считается их применение для обогрева цехов, ангаров, вес­тибюлей, спортивных залов и прочих помещений, имеющих большую высоту.

Принцип работы обогревателя заключается в том, что керамическая на­садка излучает лучи в длинноволновом инфракрасном спектре, используя ис­точник переменного тока. Прибор чрезвычайно экономичен. При затрате 0.8 кВт, он достигает таких же результатов, что и другие обогреватели, тре­бующие значительно больше энергии (1.5 - 2.0 кВт). В случае падения прибора возможность возгорания исключена, т.к. он автоматически отключается.

К сожалению, в Украине пока мало фирм, занимающихся монтажом, техни­ческим обслуживанием и ремонтом систем инфракрасного отопления. На стадии принятия решения о создании такой системы нужно учитывать, что она потребует ежегодного профилактического осмотра, для проведения которого может понадо­биться вызов специалиста. С электроотопительными панелями дело обстоит проще: они требуют нормальной эксплуатации и периодического удаления пыли.

Традиционное отопление, к которому мы все привыкли, действует наобо­рот и с точки зрения законов природы неправильно. Сначала в помещении на­гревается воздух, от которого, в дальнейшем получают тепло люди и находя­щиеся внутри предметы. Это достаточно длительный процесс, так как нагретый воздух (особенно в высоких помещениях), поднимается к потолку, и вызывает приток холодного воздуха у пола. Происходит расслоение воздуха, когда тем­пература наверху повышается, а внизу, где находятся люди, воздух остаётся холодным. Данное явление вызывает нежелательный сквозняк, и увеличивает теплопотери через крышу и стены помещения. Поэтому, отапливая тёплым воз­духом помещение (долго нагревая весь его объём), мы тратим больше энергии, чем это было бы необходимо в природных условиях. Из этого следует, что

обогрев большого помещения (производственный цех, склад, спортивный ком­плекс и т. п.) традиционным образом недостаточно эффективен и экономичен. Некоторое исключение составляют административно-бытовые помещения с не­большой высотой потолка от 2 до 4 метров. В них нагретый воздух достаточно быстро заполняет весь объём, и в нижней части устанавливается комфортная температура, что вполне приемлемо при относительно небольшой площади и высоте. Значительно повысить эффективность и экономичность отопления больших помещений с высотой потолка от 3 до 15 м и выше, позволяют под­весные инфракрасные обогреватели. Принцип их работы максимально прибли­жен к естественным условиям. Они устанавливаются сверху и прогревают ин­фракрасными лучами пол помещения, людей, находящихся в нём и оборудова­ние, от которых, в свою очередь, прогревается окружающий их воздух. Созда­ётся комфортная зона высотой 2 - 3 м в районе пола, вверху же воздух остаётся прохладным. Следовательно, отпадает необходимость прогревать весь объём помещения. Для инфракрасных лучей воздух абсолютно прозрачен, и тепло, которое он получает - вторично, то есть в первую очередь прогревается то, ради чего отопление вообще необходимо. Такой подход значительно сокращает вре­мя, необходимое для получения комфортных условий в помещении, и, самое главное, экономит энергоресурсы.

15.3 Основные недостатки конвективных систем отопления

1 Большие потери энергии при их передачи от источника до потребителя (15-25 %);

2 Теплый воздух поднимается верх и прежде греет потолок, а там обычно
вытяжная вентиляция и получается, что мы греем улицу;

3 Инерционность конвективной системы (длительное время прогрева);

4 Большая трудоемкость при монтаже и ремонте;

5. В случае аварии может разрушиться вся система отопления (разморозиться);

Эти проблемы легко решаются с помощью систем инфракрасного ото­пления. Лучистые обогреватели размещаются под потолком или на верхнем уровне стен, и обогрев помещения осуществляется по принципу солнечных лу­чей: излучатель направляет тепловое инфракрасное излучение непосредственно в рабочую зону, обогревая персонал, поверхности, от которых в свою очередь нагревается воздух в помещении. В зоне действия нагревателя создается прият­ное ощущение тепла.

15.4 Основные достоинства инфракрасного отопления

1 Система отопления не требует теплотрасс, радиаторов отопления, нет про­
блем размораживания;

2 Не требует дополнительных площадей, бесшумна в работе, безопасна и на­
дежна благодаря многоступенчатой автоматике защиты;

3 Система отопления работает в автоматическом режиме под управлением
компьютерной системы управления;

4 Компьютерная система обеспечивает возможность контроля, записи и со­
хранения основных параметров работы системы отопления;

5 Инфракрасное отопление обеспечивает возможность зонального обогрева
площадей по заданным температурным режимам (рабочий и дежурный, выход­
ные и праздничные дни);

6 Быстро прогревает помещение и поддерживает оптимальную температуру в
зоне пребывания людей;

7 Инфракрасное отопление обеспечивает возможность снижения температу­
ры в помещении без потери ощущения комфорта;

8 Обеспечивает значительное снижение потребления энергоресурсов (от 40
до 70%), в 8 -10 раз снижаются прямые затраты на отопление;

9 Инфракрасное отопление отличает простота в монтаже, надежность и безо­
пасность в работе;

10 Работает от сети 220 В, имеет широкий выбор мощностей горелок и дли­
ны обогревателя.

Предприятие с односменным режимом работы только за счёт перевода системы в режим дежурного обогрева во внерабочее время сэкономит за год до 44% газа. Общая экономия затрат тепла на обогрев может достигать 70 % по сравнению с традиционной системой отопления.

Лекция 16 Монтаж, испытания и эксплуатация систем отопления

16.1 Основные методы организации монтажных работ

На сегодняшний день весьма сложным и противоречивым становится во­прос о том, из каких материалов следует устраивать трубопроводы отопления согласно выбранной схеме. Из металлических (стальных, медных, латунных), из полимерных (из сшитого полиэтилена, поливинилхлорида, полипропилена и т. п.) или из какого-либо другого материала.

Оптимальный выбор схем и соответствующих им труб из конкретного материала является основной проблемой. Только ее правильное решение спо­собно удовлетворить как технические, так и экономические требования, кото­рые предъявляются к внутренним сантехническим системам.

При монтаже систем центрального отопления широко применяется инду­стриализация работ. При индустриализации монтажа заготовительные работы отделяются от сборочных работ.

Заготовительные работы (отдельные узлы трубопроводов, подводка к на­гревательным приборам и пр.) выполняются на заводах монтажных заготовок и в центральных заготовительных мастерских. Непосредственно же на объектах устанавливаются приборы, собираются уже изготовленные трубные узлы и пр. При таком методе производства работ сокращаются сроки и уменьшается стои­мость монтажных работ.

При подготовке к производству монтажных работ выбирается метод про­изводства работ, составляется проект, выдаются заказы на материалы, оборудо­вание, монтажные заготовки, механизмы и необходимый инструмент.

Монтажные работы могут выполняться последовательным методом (после общестроительных работ) или параллельным, при котором работы по монтажу

Дата добавления: 2014-01-04