ОПАЛЮВАЛЬНІ СИСТЕМИ

1. Парове опалення.
2. Відкриті замкнуті однотрубні системи.
3. Двотрубна парова система.
4. Системи зі зниженим тиском.
5. Водяне опалення.
6. Однотрубна горизонтальна система.
7. Однотрубна вертикальна система.
8. Двотрубні системи.
9. Тупикова двухтрубная вертикальна система.
10. Проточна двотрубна система з попутним рухом води.
11. Радіатори і конвектори.
12. Системи з тепловентиляторами.
13. Системи з теплою підлогою.
14. Повітряне опалення.
15. Централізоване теплопостачання.
16. Панельне опалення.
17. Переваги.
18. Недоліки.

ОПАЛЮВАЛЬНІ СИСТЕМИ, різні системи обігріву приміщень з метою підтримки теплового комфорту або для виробничих потреб. Цей термін зазвичай застосовується до систем, в яких спалювання палива відбувається в більш-менш віддаленому від обігрівається місці, на відміну від примітивного вогнища або печі і невеликих переносних нагрівачів.

Парове опалення.

Большінствоотопітельнихсістем, 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 пара як теплоносія є висока теплопередающей 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 теплопередающей поверхні. Інше (не таке значне в звичайних опалювальних системах) перевага - це високе значення коефіцієнта тепловіддачі при плівковій конденсації і, отже, невелика термічний опір при передачі тепла через теплопередающей поверхню. Недоліками парових систем є трудність регулювання величини підведення тепла в приміщення (це не відноситься до систем з низьким тиском і т.зв. вакуум-паровим системам) 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 в двох напрямках по одній трубі, тому її переріз повинен бути досить великим, щоб потік пара 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 переобраним вентилі. Часткове регулювання можливо за допомогою спеціальних пристроїв, проте воно рідко є економічно виправданим (рис. 1).

Двотрубна парова система.

У 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 в зворотний трубопровід через термостатирует конденсатоотводчики. Крім можливості регулювання, ця система дозволяє уникнути неприємностей, пов'язаних з шумом, який іноді становить серйозну проблему в однотрубних системах.

Системи зі зниженим тиском.

У системах цього типу регулювання теплопідводу здійснюється за рахунок зміни температури пара, що виходить з парогенератора, з відповідною зміною прихованої теплоти конденсації і питомої обсягу 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 теплопідводу радіаторів і конвекторів. Класифікація систем водяного опалення за схемою розташування 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 подає систему. Таким чином, витрата в трубопроводі, що подає постійний по його довжині, а температура падає, що пов'язано з надходженням більш холодної води з опалювальних приладів; тому при фіксованому теплопідводу площа теплоотдающей поверхні опалювального приладу повинна зростати зі збільшенням відстані від водонагрівача.

Однотрубна вертикальна система.

Для будівель, що мають більше одного поверху, зазвичай використовується різновид однотрубної системи з верхнім розведенням і прокладкою по горищі трубопроводу, що подає, від якого відходять вниз паралельні вертикальні стояки для подачі води в радіатори, що знаходяться на різних поверхах строго один над іншим. При цьому температура води в трубопроводі, що подає однакова в точці входу в будь-який спадний стояк; зміна температури відбувається тільки в самих стояках.

Двотрубні системи.

Розташування труб в цій системі аналогічно двухтрубной парової системі. Вода з водонагрівача проходить через подаючий трубопровід з розводкою на окремі радіатори, а виходить з них вода потрапляє в зворотний трубопровід, по якому вона повертається в водонагрівач. Діаметр виходу та повернення води зменшується в міру віддалення від водонагрівача. Недолік цієї схеми полягає в тому, що втрати тиску в кожному гідравлічному контурі (відповідному кожного радіатора) ростуть у міру віддалення від водонагрівача, тому для забезпечення однакового витрати через опалювальні прилади необхідно вживати спеціальних заходів.

Тупикова двухтрубная вертикальна система.

Ця система аналогічна однотрубної вертикальної системі за винятком того, що радіатори на кожному поверсі підключені паралельно між подводящим і відводить стояками.

Проточна двотрубна система з попутним рухом води.

Ця гідравлічна схема має всі переваги двотрубних систем і в той же час позбавлена ​​нестачі, пов'язаного з нерівністю перепадів тиску, властивим тупиковим схемами. Гаряча вода з водонагрівача проходить по подаючому трубопроводі зменшується розміру, від якого відходять труби до нагрівальних приладів, а від них в зворотний трубопровід, який йде паралельно подає трубопроводу в напрямку від водонагрівача, збираючи виходить з радіаторів воду і збільшуючись в діаметрі до останнього радіатора; при цьому довжина шляху, що проходить водою, однакова для всіх радіаторів.

Тупикова двотрубна система з зустрічним рухом води в що подає й зворотному розвідних трубопроводах і двухтрубная проточна система з попутним рухом води показані для порівняння на рис. 2. Водонагрівач позначений буквою H, а радіатори - цифрами.

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 за допомогою патрубків з лівого і правого різьбленням. 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 нагрівання 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 за обсягом приміщення. Характеристики кожуха конвектора залежать від розмірів і положення отворів для входу повітря, а також від обраного способу обдування нагрівальних поверхонь.

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 в такій системі тепловіддача від нагрівальної поверхні інтенсивніша, ніж для звичайного конвектора або радіатора, тому ефективність обігріву істотно вище в порівнянні з іншими системами.

Тепловентилятори зазвичай виконуються у вигляді блоку, який встановлюється під стелею в центрі приміщення, що обігрівається. Кожух тепловентілятора 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).

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

Системи з теплою підлогою.

У 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 підігрівачів повітря, проходить повз його зовнішніх нагрівальних 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 нагріву поверхні підлоги і труднощі забезпечення рівномірного обігріву всього житлового простору. Зазвичай газові агрегати розташовуються під центральним холом або вітальнею біля дверей, що ведуть у інші кімнати.

Повітряне опалення.

Цей термін відноситься до систем опалення, в яких підігріте повітря подається по прокладених в будівлі спеціальних каналах в опалювальні приміщення. Якщо кімнатне повітря повертається назад для повторного нагріву, система називається рециркуляционной; 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. У системах з природною циркуляцією переміщення повітря відбувається за рахунок різниці температур і щільності повітря, тому важливою вимогою при проектуванні повітропроводів є трохи втрат на тертя, щоб забезпечити необхідну інтенсивність циркуляції повітря. У 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 жаркі літні місяці.

Централізоване теплопостачання.

У 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 було 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 велика 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 всіх оточуючих поверхонь, однак на практиці регулюється температура тільки невеликої частини повної поверхні; так, зміна на 6 ° С температури поверхні одного боку кубічного приміщення дає той же ефект, що і зміна на 1 ° С усіх шести сторін. Методи підведення тепла до поверхонь нагріву можуть бути самими різними, проте незалежно від того, який теплоносій використовується - повітря, вода або електрику, - в більшості панельних систем для обігріву служать плоскі поверхні конструкції приміщення, тобто стелю, підлогу або стіни. Панелі в 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 допустимої для звичайних висот приміщень (рис. 4).

Переваги.

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 залежить в основному від швидкості циркуляції повітря в приміщенні; при великій інтенсивності 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 нагрів до кімнатної температури приходить зовні повітря, 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 всередині огороджувальних конструкцій приміщення), економія корисного простору, чистота, більш рівномірний обігрів і більш комфортні умови через відсутність ефекту холодних стін, як в разі конвективного опалення.

Недоліки.

До недоліків опалювальних панелей відносяться повільна реакція на зміну навантаження, погана ремонтопридатність і обмеженість площі при повній тепловим навантаженням. У деяких місцевостях через нестачу досвіду також висока вартість виготовлення, встановлення та налагодження цих систем.

При проектуванні системи панельного опалення основним і, ймовірно, найбільш важливим фактором є вибір місця розташування опалювальних панелей. В Європі вважають за краще стельові панелі, а в США ширше застосовується розміщення опалювальних панелей в підлогах. З будівельною точки зору, опалювальні панелі в підлогах можна дуже просто встановити в будинках без підвальних поверхів з бетонними підлогами, з чим, очевидно, пов'язано їх широке поширення в США. З теплової точки зору, панелі в 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 складається в тому, що велика частина тепла в них передається випромінюванням, отже, така система ближче до більш ефективної променевої, ніж до конвективного системі опалення.