Классификация систем отопления: водяные, газовые, паровые и другие

Главная страница » Публикации » Классификация систем отопления: водяные, газовые, паровые и другие

Согласно нормативной документации, помещения, сооружения и здания, в которых постоянно либо в срок более 2-х часов находятся люди, необходимо поддерживать оптимальную температуру воздуха. Поэтому требуется сооружение системы центрального отопления для поддержки требуемой температуры воздуха внутри помещения на протяжении всего календарного года. В этой статье рассматривается вопрос, какая есть классификация систем отопления.

Схема отопления загородного дома.

Выбирая систему отопления, тип нагревательных приборов, параметры теплоносителя, следует придерживаться тепловой инерции конструкций, назначения и характера сооружений.

Отопительная система должна соответствовать ряду требований. Санитарно-гигиенические нормы, предъявляемые к различным отопительным устройствам, подразумевают обеспечение определенной температуры в здании и поддержку заданной температуры поверхности приборов отопления с целью предотвращения возможности получения ожогов и возгорания пыли. В соответствии с технико-эксплуатационными нормами, расходы, затраченные на монтаж и обслуживание устройства, должны быть минимально простыми. Согласно требованиям строительно-архитектурных норм, предусматривается оптимальная увязка всех деталей отопления с остальными решениями и элементами помещения с целью максимальной сохранности строительной конструкции. Суть монтажно-эксплуатационных норм в том, что отопительные системы должны обеспечивать надежное функционирование во время всего эксплуатационного срока и быть наиболее простыми в обслуживании.

Состоят системы отопления из 3-х основных компонентов: теплопровода, источника теплоты и отопительных приборов.

Классификация отопительных систем

Схема парового отопления.

Конструкции, работа которых направлена на отопление помещения, различаются в соответствии с определенными критериями. Так, их классифицируют относительно способа перемещения теплоносителя, вида применяемого теплоносителя и в зависимости от расположения источника тепла.

В зависимости от разновидности носителя различают следующие системы отопления:

паровые;
водяные;
воздушные;
радиационные;
огневоздушные (печные);
газовые;
электрические.

Оптимальным вариантом в плане соответствия большинству норм являются устройства, основанные на водяном и паровом обогреве. Основным теплоносителем в них являются вода либо горячий пар. Стоит отметить, что в их использовании присутствуют определенные ограничения. Например, категорически запрещена установка таких систем в зданиях, предназначенных для хранения различных химических веществ (натрий, калия, карбида кальция, лития и т.д.), способных к выделению взрывоопасных веществ, возгоранию при контакте с жидкостью. Также не допускается использование в таких сооружениях, в которых есть осаждение на отопительные приборы веществ, способных возгораться при контакте с горячей поверхностью. В обоих случаях t поверхности приборов, предназначенных для отопления, не должна превышать 110°С. Как известно, даже при температуре 80°С может произойти возгорание пыли, разложение, сопровождающееся запахом гари. В связи с этим, поверхность нагревательных конструкций должна быть гладкой и не препятствующей регулярному очищению.

Схема водяной системы отопления.

Максимально безопасной считается система воздушного отопления, подразумевающая нагрев воздушных масс при помощи калорифера. Теплоносителем в таких отопительных устройствах выступает пар либо горячая вода. В некоторых случаях нагрев воздуха может производиться с использованием газа в том случае, если продукты горения будут выделяться непосредственно наружу.

Обогрев торговых павильонов, квартир, офисов, коттеджей, складов и подобных помещений стало популярно производить при помощи электрокалориферов, электрокаминов, подогреваемых полов либо других электрифицированных отопительных приборов.

Перенос тепла в системах отопления может происходит при помощи газообразной либо жидкой среды. Эта среда, которая перемещается, имеет название теплоносителя. В электрических отопительных приборах перенос тепла происходит посредством твердой среды.

Вернуться к оглавлению

Классификация отопительные систем в плане расположения источника тепла

В зависимости от места размещения теплового источника, встречают системы местного и центрального типа. Местные системы отопления являются конструкцией, в которой в одной установке происходит перенос, получение и передача тепла в помещение. Среда, способная переносить тепло, нагревается при помощи горячей воды, пара либо электричества или является результатом сжигания какого-либо вида топлива. Тепло передается путем излучения вынужденной либо свободной конвекцией.

Ярким примером отопительной системы местного типа является печь. В ней тепло — результат сжигания топлива (жидкого, газообразного, твердого) — из теплообменника в виде горячего газа переносится по теплопроводу (каналу). В результате происходит передача тепла в помещение через отопительный прибор — стенки печи.

Схема воздушной системы отопления.

Местная система, работа которой основана на использовании электроэнергии, может функционировать без теплоносителя, тепло в таком случае переносится сразу же в твердую среду.

Центральные отопительные устройства используют для отопления из единого теплового центра сразу нескольких помещений. В таких системах приборы и теплообменник находятся на определенном удалении друг от друга. Так, в теплообменнике происходит нагрев теплоносителя. Все эти реакции происходят в тепловом центре. Далее тепло передается по теплопроводам в остальные помещения и по кругу возвращается обратно. Центральными бывают отопительные устройства парового, водяного и воздушного отопления.

В некоторых случаях возможно сооружение централизованного отопления в рамках районной системы. В таком случае отопление группы зданий происходит из ЦТС. Здесь происходит разделение отопительных приборов и теплообменника. Так, в теплообменнике происходит нагрев теплоносителя, расположенного на тепловой станции. Далее происходит его перемещение во теплопроводам (наружного и внутреннего типа) в группу отдельных помещений нескольких зданий. После того как тепло будет доставлено в местные отопительные приборы, происходит возвращение носителя на станцию.

Современные устройства отопления и теплоснабжения в основном применяют сразу 2 теплоносителя. Так, первичный носитель после того, как будет получено тепло на станции или теплообменнике, продолжает движение по системе наружных теплопроводов. Теплоноситель вторичного плана при этом получает тепло от вторичного и переносит уже его по системе внутренних теплопроводов. В качестве первичного носителя тепла очень часто выступает пар либо вода. Так, различают водоводяную системы, пароводяную, водовоздушную и многие другие централизованные отопительные системы.

Вернуться к оглавлению

Классификация систем водяного отопления

Схемы радиаторных систем отопления.

Системы, использующие принцип водяного отопления, можно условно разделить на высокотемпературные (выше 105°С) и низкотемпературные (их температура не превышает 105°С). В данный момент существуют определенные ограничения на максимальный температурный предел в 150°С.

Кроме всего прочего, водяные системы разделяют в зависимости от способа создания водной циркуляции. Так, они бывают гравитационные (с естественным процессом циркуляции) и насосные (с механическим способом побуждения циркуляции воды с применением насосов). Принцип функционирования гравитационной системы основан на различных показателях плотности воды, которая нагревается до различных температур.

В насосной системе для циркуляции воды применяют электрический насос, действие которого направлено на увеличение гидравлического давления. В результате, кроме гравитационного движения, в системе возникает и вынужденное.

В зависимости от принципа соединения труб в системе водяного отопления, различают двухтрубные и однотрубные системы.

Вернуться к оглавлению

Классификация систем парового отопления

Схема огневоздушной системы отопления.

В зависимости от высоты давления пара различают несколько разновидностей паровых отопительных систем. Так, это могут быть системы высокого давления, низкого и вакуум-паровые.

В плане максимального показателя давления пара существуют определенные ограничения. Так, допустимый предел составляет порядка 0,37 МПа или 3,8 кг/см².

Принцип работы систем парового отопления состоит в конденсации насыщенного пара на стенках в приборах отопления. Далее следует передача тепло фазового превращения непосредственно в помещение через стенки. После этого происходит удаление конденсата, и пар возвращается в котлы.

В зависимости от способа возвращения конденсата обратно в котел, различают замкнутые и разомкнутые отопительные системы. В замкнутой системе происходит непрерывная подача конденсата в котел. Стоит заметить, что их конструкция подразумевает расположение отопительных приборов значительно выше самого котла.

Разомкнутая система представляет собой непрерывное поступление пара в конденсатный бак, и передача его по мере накопления в котел. Теплопроводы в таких системах бывают конденсатопроводами и паропроводами.

Вернуться к оглавлению

Классификация систем воздушного отопления

Схема печной системы отопления.

В зависимости от способа, благодаря которому происходит циркуляция теплоносителя, различают гравитационные (работа которых основана на естественной циркуляции) и вентиляторные (работа основана на механическом побуждении движения воздуха).

Гравитационная разновидность предполагает использование воздуха различной плотности в результате нагревания до различных температур. Аналогично с водной гравитационной системой, естественное движение воздуха возникает в результате неоднородного распределения плотности.

Отопительная система вентиляторная работает с использованием электровентилятора, способного создавать вынужденное движение воздушных масс как результат повышения давления воздуха. В таких системах совмещен гравитационный и вентиляторный способы.

Основным теплоносителем в таких системах является воздух. Он нагревается до температуры максимум в 70°С при помощи калорифера — отопительного прибора. Обогрев калорифера изнутри происходит при помощи воды, электричества, пара, горячего газа. В зависимости от источника нагрева и различают воздушные отопительные системы: они могут быть газовоздушными, паровоздушными, водовоздушными, электровоздушными и паровоздушными.

В зависимости от радиуса воздействия, системы воздушного отопления классифицируются как местные либо центральные. В местной нагрев воздуха происходит непосредственно в калорифере, расположенном в том помещении, которое нужно обогреть. В центральной отопительный прибор (калорифер) располагается в тепловом центре, а нагретый воздух передвигается путем обратных воздухоотводов.

Вернуться к оглавлению

Классификация системы газового отопления

Схема газовой системы отопления.

Одним из наиболее экологически чистых видов топлива, предназначенного для отопления помещения, считается газ. Если правильно организовать процесс сжигания этого топлива, то можно добиться минимального выделения вредных веществ. Также применения газа в отопительных целях является чрезвычайно выгодным в экономическом плане. Стоит обратить внимание и на простоту эксплуатации для генерирования тепла в таких отопительных системах.

Одним из недостатков газа как вида топлива является его взрывоопасность и некоторая степень токсичности продуктов, выделяемых во время сгорания. При сооружении газовой отопительной системы следует предъявить повышенные требования к обеспечению безопасности и эксплуатации.

Газовые отопительные системы используют в большом количестве различных установок: в специализированных и обычных котлах, отопительных приборах для местного либо квартирного отопления, в различных агрегатах.

В системе отопления при помощи газов основными отопительными приборами выступают трубы, предназначенные для излучения тепла. Их необходимо расположить в верхнем участке помещения. Принцип нагрева помещения достаточно прост. Отопительная конструкция представляет собой замкнутый круг, внутри которого происходит циркуляции смеси нагретого воздуха, содержащего различные продукты сгорания. Теплоотдача происходит путем излучения.

При использовании газовоздушной системы отопления существует масса преимуществ перед воздушной системой. За счет уменьшения разницы температур по всей высоте комнаты, ликвидируется возможность уменьшения температуры воздуха непосредственно в рабочей зоне.

Основными отопительными приборами в подобной системе отопления являются горелки, источающие инфракрасное излучение. Подобное отопление максимально выгодно использовать в помещениях больших размеров, характеризующихся большой степенью теплопотерь. Наибольшее распространение газовоздушная система отопления получила при обогреве площадок открытого либо частично-открытого типа (зачастую это автомобильные стоянки, монтажные и сборочные площадки и т.д.). За счет небольшой массы и размера источников тепла (горелок) можно размещать их максимально удобно в любом помещении. Поверхность теплопередачи этих устройств практически в 10 раз меньше, чем площадь, необходимая для сооружения системы водяного отопления. Лучистое газовоздушное отопление очень часто используют в сельскохозяйственных помещениях, характеризующихся большой площадью.

Классификация систем отопления: водяные, газовые, паровые и другие

Схема отопления загородного дома.

Выбирая систему отопления, тип нагревательных приборов, параметры теплоносителя, следует придерживаться тепловой инерции конструкций, назначения и характера сооружений.

Классификация отопительных систем

Схема парового отопления.

В зависимости от разновидности носителя различают следующие системы отопления:

паровые;
водяные;
воздушные;
радиационные;
огневоздушные (печные);
газовые;
электрические.

Схема водяной системы отопления.

Классификация отопительные систем в плане расположения источника тепла

Схема воздушной системы отопления.

Классификация систем водяного отопления

Схемы радиаторных систем отопления.

Классификация систем парового отопления

Схема огневоздушной системы отопления.

Классификация систем воздушного отопления

Схема печной системы отопления.

Классификация системы газового отопления

Схема газовой системы отопления.

Классификация систем отопления

Отопительная установка для осуществления возлагаемых на нее задач выполняется из отдельных технологически связанных частей, составляющих систему отопления. Система отопления – это комплекс конструктивных элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи необходимого количества тепла во все обогреваемые помещения.

Основные конструктивные элементы системы отопления (рисунок):

теплообменник 1 – элемент для получения тепла при сжигании топлива или от другого источника 4;
отопительный прибор 2 – элемент для передачи тепла в помещение;
теплопровод 3 – элемент для переноса тепла от теплообменника к отопительному прибору.

Перенос тепла может осуществляться при помощи жидкой или газообразной среды. Жидкая (вода) или газообразная (пар, воздух, газ) среда, перемещающаяся в системе отопления, называется теплоносителем. В зависимости от вида теплоносителя системы отопления подразделяются на водяные, паровые, воздушные и газовые.

При использовании для отопления электричества тепло может переноситься также через твердую среду.

Системы отопления подразделяются на две группы: местные и центральные. В местных-системах для отопления одного помещения все три основных элемента конструктивно объединены в одной установке, непосредственно в которой происходят получение, перенос и передача тепла в помещение. Теплопереносящая среда нагревается горячей водой, паром, электричеством или при сжигании какого-либо топлива. Передача тепла осуществляется излучением и свободной или вынужденной конвекцией.

Характерным примером местной системы отопления является отопительная печь (рисунок). Тепло, полученное при сжигании топлива (твердого, жидкого или газообразного) в теплообменнике – топливнике 1, переносится теплоносителем -горячими газами по теплопроводам – каналам 3 и передается в помещение через отопительный прибор – стенки 2 печи.

В местной системе отопления с использованием электричества тепло-перенос может осуществляться без теплоносителя – непосредственно через твердую среду.

Центральными называются системы, предназначенные для отопления нескольких помещений из единого теплового центра. Теплообменник и приборы таких систем отопления отделены друг от друга: теплоноситель нагревается в теплообменнике, находящемся в тепловом центре, перемещается по теплопроводам в отдельные помещения и, передав тепло через отопительные приборы в них, возвращается в тепловой центр. К центральным относятся системы водяного, парового и воздушного отопления.

Характерным примером центральной системы отопления является система водяного отопления здания с собственной котельной, принципиальная схема которой не будет отличаться от схемы на рисунок, если отопительные приборы размещены во всех помещениях здания.

Принципиальная схема которой не будет отличаться от схемы на рисунке, если отопительные приборы размещены во всех помещениях здания/

Центральная система отопления может быть районной, когда группа зданий отапливается из центральной тепловой станции Теплообменник и отопительные приборы системы здесь также разделены – теплоноситель нагревается в теплообменнике, находящемся на тепловой станции, перемещается по наружным и внутренним теплопроводам в отдельные помещения каждого здания и, передав тепло через отопительные приборы в них, возвращается на станцию.

В современных системах теплоснабжения и отопления (рисунок) используются два теплоносителя Первичный высокотемпературный теплоноситель (температура его tf), получая тепло в центральном теплообменнике 1 на тепловой станции, движется в наружных теплопроводах 3 и 4. Вторичный низкотемпературный теплоноситель (его температура tг), получающий тепло от первичного в местном теплообменнике 2 каждого здания, переносит его по внутреннему теплопроводу — подающей трубе 6 в отдельные отопительные приборы 8 и возвращается к теплообменнику по обратной трубе 7.

Первичным теплоносителем обычно служит вода или пар. Если, например, первичная высокотемпературная вода нагревает вторичную воду, то такая центральная система отопления называется водо-водяной. Аналогично могут существовать водовоздушная, пароводяная, паровоздушная и другие системы центрального отопления.

Рассмотрим более подробно классификацию каждой из систем центрального отопления, наиболее распространенного в настоящее время.

Системы водяного отопления прежде всего разделяются на низкотемпературные с предельной температурой горячей воды tr = 105°С и высокотемпературные – tг > 105 °С. Максимальное значение температуры воды ограничено в настоящее время 150 °С.

По способу создания циркуляции воды различаются системы водяного отопления с естественной циркуляцией (гравитационные системы) и с механическим побуждением циркуляции воды при помощи насосов (насосные системы). В гравитационной (лат. gravitas — тяжесть) системе используется различие в плотности воды, нагретой до различной температуры. В системе с неоднородным распределением плотности под действием гравитационного поля Земли возникает естественное движение воды.

В насосной системе используется электрический насос для повышения гидравлического давления; в системе создается вынужденное движение воды в дополнение к гравитационному.

Теплопроводы систем водяного отопления (рисунок) подразделяются на магистрали, подающие горячую воду к стоякам (подающие магистрали 1) и отводящие охлажденную воду от стояков к теплообменникам (обратные магистрали 2), и стояки, подающие 3 и обратные 4, которые соединяют магистрали с отопительными приборами 5 или с горизонтальными ветвями 6.

Системы водяного отопления в зависимости от схемы соединения труб с отопительными приборами называются однотрубными и двухтрубными. В каждом стояке или ветви однотрубной системы приборы соединяются одной трубой и вода протекает последовательно через все приборы. В двухтрубной системе каждый прибор отдельно присоединяется к двум трубам – подающей и обратной, и вода протекает через него независимо от других приборов.

По вертикальному или горизонтальному положению труб, соединяющих отопительные приборы, системы делятся на вертикальные со стояками и горизонтальные с ветвями 6 (рисунок).

В зависимости от места прокладки магистралей различаются системы с верхней разводкой (рисунок), когда подающая магистраль 1 располагается выше отопительных приборов 5; с нижней разводкой (рисунок), когда подающая 1 и обратная 2 магистрали прокладываются ниже приборов 5; с «опрокинутой» циркуляцией воды, когда подающая магистраль 1 находится ниже, а обратная 2 выше приборов 5.

Движение воды в подающей и обратной магистралях может совпадать по направлению и быть встречным. В зависимости от этого системы именуются системами с тупиковым (встречным) и с попутным движением воды в магистралях. На рисунке (а) стрелками на линиях, изображающих магистрали, показано попутное движение воды: вода и в подающей и в обратной магистралях движется в одном и том же направлении; на рисунке (б, в) – тупиковое движение воды: вода в подающей магистрали течет в одном, а в обратной – в противоположном направлении.

При встречном движении воды в последовательно соединенных трубами двух частях каждого отопительного прибора система носит название бифилярной (двухпоточной). На рисунке (д) показаны две ветви 6 горизонтальной бифилярной системы. Бифилярной может быть и вертикальная система с нижней разводкой по рисунке (б).

На рисунке изображены основные приборные узлы трех типов однотрубных стояков 1 вертикальных систем водяного отопления. Все три типа однотрубных стояков используются и в вертикальных, и в горизонтальных системах. В однотрубном проточном стояке первого типа (рисунок) отсутствуют краны для регулирования теплопередачи отопительных приборов 7. В однотрубном стояке второго типа с постоянно действующими (проточными) замыкающими участками 2 (рисунок) устанавливают регулирующие краны 3 у приборов. В однотрубном проточно-регулируемом стояке третьего типа (рисунок) имеются обходные участки 8 для пропуска воды при регулировании теплопередачи приборов трехходовыми кранами 4.

В двухтрубном стояке каждый отопительный прибор 7 присоединяют отдельно к подающей трубе 5 и обратной трубе 6 (рисунок). По подающей трубе подводится горячая вода, по обратной — отводится охлажденная вода от приборов.

Системы парового отопления в зависимости от давления пара разделяются на вакуум-паровые, низкого и высокого давления. (Таблица).

Параметры (округленные) насыщенного пара в системах парового отопления

Система	Абсолютное давление		Температура	Удельное тепло конденсации
Система	МПа	кгс/см 3	0 C	кДж/кг	ккал/кг
Вакуум-паровая	2260	>540
Низкого давления	0,1-0,17	1—1,7	100—115	2260—2220	540—530
Высокого давления	0,17—0,47	1,7—4,8	115—150	2220—2120	530—506

Максимальное давление пара ограничено, как и в системах водяного отопления, допустимым пределом температуры поверхности отопительных приборов (температуре 150 °С соответствует избыточное давление пара, равное приблизительно 0,37 МПа или 3,8 кгс/см2).

В системах парового отопления насыщенный пар конденсируется на стенках отопительных приборов, тепло фазового превращения через стенки передается в помещения, конденсат удаляется из приборов и возвращается в котлы.

По способу возвращения конденсата в паровые котлы системы парового отопления подразделяются на замкнутые (рисунок) с самотечным возвращением и разомкнутые (рисунок) с насосным возвращением конденсата. В замкнутой системе конденсат непрерывно поступает в котел 1 под действием разности давления, выраженного на рисунке столбом конденсата высотой h, и давления пара в котле. Поэтому отопительные приборы 3 должны находиться достаточно высоко над котлом 1 (в зависимости от давления пара в котле).

В разомкнутой системе парового отопления конденсат непрерывно поступает в конденсатный бак 6 и по мере накопления периодически подается конденсатным насосом 7 в котел 1. В такой системе положение нижнего отопительного прибора обусловлено обеспечением самотечного стекания конденсата только в бак, а давление пара в котле преодолевается давлением насоса.

Теплопроводы систем парового отопления разделяются на паропроводы 2, по которым пар перемещается от теплового центра (котла 1) до отопительных приборов 3, и конденсатопроводы 4 для отвода конденсата. Разводка паропроводов в зависимости от места их прокладки по отношению к отопительным приборам может быть верхней, нижней и средней, когда паропровод размещается между отопительными приборами на различных этажах здания. Пар в паропроводах движется за счет разности давления пара в тепловом центре и в приборах.

Конденсатопроводы могут быть самотечными и напорными: самотечные 4 прокладывают ниже отопительных приборов с уклоном в сторону движения конденсата; в напорных 5 конденсат перемещается под действием давления насоса или остаточного давления пара в приборах.

В зависимости от направления движения теплоносителя в магистралях различаются системы парового отопления, как и водяного, с попутным и тупиковым (встречным) движением пара и конденсата (см. стрелки на линиях, изображающих магистрали на рисунке).

Из двух уже известных конструкций стояков в системах парового отопления преимущественно используют двухтрубные стояки, изображенные на рисунке, но можно применять и однотрубные.

Системы воздушного отопления по способу создания циркуляции теплоносителя — воздуха разделяются на системы с естественной циркуляцией (гравитационные системы) и системы с механическим побуждением движения воздуха при помощи вентиляторов (вентиляторные системы).

В гравитационной системе используется различие в плотности воздуха, нагретого до различной температуры. Как и в водяной гравитационной системе, при неоднородном распределении плотности возникает естественное движение воздуха.

В вентиляторной системе используется электровентилятор для повышения давления воздуха и создается вынужденное движение воздуха в дополнение к гравитационному.

Нагревание воздуха, служащего теплоносителем, от температуры помещения до температуры, обычно не превышающей 70 °С, происходит в специальных отопительных приборах – калориферах. Калориферы изнутри могут обогреваться паром, водой, электричеством или горячими газами; система воздушного отопления соответственно называется водовоздушной, паровоздушной, электровоздушной, газовоздушной.

По радиусу действия воздушное отопление может относиться к местным и центральным системам. В местной системе воздух нагревается в калорифере 1, находящемся в отапливаемом помещении. В центральной системе калорифер 1 размещается в отдельной камере — тепловом центре, воздух с температурой tB подводится к калориферу по обратным воздуховодам 2, горячий воздух с температурой tr перемещается в помещения по подающим воздуховодам 3.

Назначение и классификация систем отопления зданий

В помещениях с постоянным или длительным пребыванием людей и в помещениях, где по условиям производства требуется поддержание положительных температур в холодный период года, устраивается система отопления.

Отоплением называется искусственное обогревание помещений здания с возмещением теплопотерь для поддержания в них температуры на заданном уровне, определяемом условиями теплового комфорта для находящихся в них людей и требованиями протекающего технологического процесса. Известно три вида отопления: водяное, паровое и воздушное.

Системы отопления включают три основных элемента: источник теплоты (генератор тепла), теплопроводы (каналы или трубопроводы) и отопительные (нагревательные) приборы.

В генераторе тепла происходит сжатие тепла, а выделяемое при этом тепло передается теплоносителю, т.е. среде, переносящей тепло от генератора к нагревательным приборам. Нагревательные приборы передают полученное от генератора тепло воздуху помещений. По теплопроводам теплоноситель перемещается от генератора тепла к нагревательным приборам.

Система отопления является одной из строительно-технологических установок здания, которая должна отвечать следующим основным требованиям:

1) санитарно-гигиеническим – обеспечивать необходимые внутренние температуры, регламентируемые соответствующими СНиП, без ухудшения состояния воздушной среды;

2) экономическим – обеспечивать наименьшие приведенные затраты при уменьшении расхода металла;

3) строительным – предусматривать размещение отопительных элементов в уровне с архитектурно-планировочным и конструктивным решениями здания без нарушения прочности основных конструкций при монтаже и ремонте систем отопления.

4) монтажным – предусматривать возможность монтажа индустриальными методами с максимальным использованием унифицированных узлов заводского изготовления при минимальном количестве типоразмеров и ограничением применения узлов и деталей индивидуального изготовления;

5) эксплуатационным – характеризоваться простотой и удобством управления и ремонта, бесшумностью и безопасностью действия;

6) эстетическим – хорошо гармонировать с внутренней отделкой помещения и не занимать излишних площадей.

В практике строительства нашли применение разнообразные системы отопления, в основе выбора которых лежит использование тех или иных особенностей систем.

Системы отопления классифицируют по следующим основным признакам (рисунок 5): по виду использованного теплоносителя; по способу перемещения теплоносителя; по месту расположения источника теплоты.

По виду использованного теплоносителя системы отопления делятся на водяные, паровые, воздушные, огневоздушные.

По способу перемещения теплоносителя системы отопления делятся на системы с естественным (гравитационным) побуждением движения теплоносителя и системы с принудительным побуждением.

По месту расположения источника теплоты системы отопления разделяют на центральные и местные.

Водяные системы отопления	С принудительным побуждением	Центральные Местные	Двухтрубные Однотрубные
С естественным побуждением	Местные
Паровые системы отопления	Низкого давления Высокого давления	С самотечным возвратом конденсата С конденсационным баком и питательным насосом
Печное отопление	С нетеплоемкими печами С теплоемкими печами
Воздушное отопление	Совмещенное с вентиляцией (прямоточное) Рециркуляционное
Электрическое отопление	С промежуточными теплоносителями (вода, пар, воздух) С непосредственным обогревом помещения

Рисунок – 5 Классификация систем отопления

В местной системе отоплениягенератор тепла, нагревательные приборы и теплоотдающие поверхности конструктивно объединены в одном устройстве. Примером местного отопления может служить комнатная печь. В ней генератором тепла является топливник, в котором происходит сгорание топлива, теплопроводом служат дымообороты, прогревающие стенки печи и отводящие продукты сгорания из топки, а воздух помещений нагревается при его непосредственном соприкосновении с горячими поверхностями стенок печи. К местным системам отопления относятся также газовое отопление (при сжигании газа в нагревательных приборах, находящихся в отапливаемом помещении) и электрическое, если электрическая энергия переходит в тепловую непосредственно в самих нагревательных приборах. Радиус действия местных систем отопления невелик и ограничивается одной или двумя-тремя смежными комнатами.

Центральными системами отопления называются системы, в которых генератор тепла (например, котел) находится вне отапливаемых помещений, а теплоноситель к местам потребления подается по трубопроводам.

В центральных системах отопления одним генератором тепла, состоящим из одного котла или группы котлов, могут отапливаться не только отдельное здание, но и группы зданий. Система отопления, которая обслуживает целую группу зданий от одной котельной, называется районной.

В зависимости от вида теплоносителя центральные системы отопления подразделяются на системы водяного, парового, воздушного и комбинированного отопления.

Если в системе водяного отопления циркуляция воды в трубопроводах и нагревательных приборах происходит под действием разности объемных весов охлажденной и нагретой воды, то она называется системой с естественной циркуляцией.

В системах большой протяженности применять естественную циркуляцию воды экономически нецелесообразно, так как это привело бы к необходимости установки труб слишком больших диаметров. Поэтому в этих случаях устраивают системы водяного отопления с искусственной циркуляцией воды при помощи насосов (или насосные). Эти системы отопления в качестве теплоносителя могут использовать воду с температурой до 100 0 С или высокотемпературную воду (с температурой более 100 0 С).

В системах парового отопления пар из котла по трубопроводам поступает в нагревательные приборы, где конденсируется и, выделяя скрытую теплоту парообразования, нагревает эти приборы. Конденсат же возвращается в котел и вновь превращается в пар.

Системы парового отопления различаются по величине первоначального давления и бывают вакуум-паровыми (с давлением пара до 1 кгс/см 2 ), низкого давления (от 1,0 до 1,7 кгс/см 2 ) и высокого давления (более 1,7 кгс/см 2 ). В системах парового отопления пар перемещается под действием разности давлений на выходе из котла и перед нагревательным прибором.

Система воздушного отопления в зависимости от вида первичного теплоносителя подразделяются на водовоздушные, паровоздушные, огневоздушные, электровоздушные и газовоздушные. По способу передвижения воздуха воздушные системы могут быть с естественным и механическим побуждением. Во втором случае используются вентиляторы.

Комбинированной системой отопления называют систему, в которой применены либо два различных теплоносителя, либо один теплоноситель, но с разными параметрами. К ней относятся пароводяные, водоводяные и все воздушные системы отопления.

Системы водяного и парового отопления различаются также по способу разводки магистральных трубопроводов (с верхней, нижней и средней разводкой), по способу присоединения нагревательных приборов к стоякам (двухтрубные и однотрубные), по способу теплоотдачи нагревательных приборов (конвекционные и лучистые) и по типу применяемых нагревательных приборов (радиаторные, конвекторные, панельные, из гладких труб и др.).

Требования, предъявляемые к теплоносителям систем отопления.Основные требования, предъявляемые к теплоносителям, это способность аккумулировать тепло, подвижность и незначительное потребление электроэнергии на их перемещение. Применяемые в качестве теплоносителя горячая вода, пар и воздух наиболее близко соответствует этим требованиям.

К тому же температура теплоносителя (при воздействии ее на нагревательные приборы) не должна ухудшать гигиенические условия воздуха помещения.

Вода, пар и воздух обладают различными физическими свойствами. Вода характеризуется большой теплоемкостью, значительным объемным весом и большой подвижностью, что дает возможность передавать на большие расстояния значительное количество тепла при сравнительно небольшом объеме воды. При использовании в качестве теплоносителя горячей воды температуры поверхности нагревательных приборов (а следовательно, и их теплоотдачу) можно регулировать из одного общего центра (например, котельной), что позволяет экономней расходовать топливо.

Таблица 2 – Свойства водяного пара

Давление в кгс/см 2	Темпера тура в С 0	Объем 1 кг пара в м 3	Вес 1 м 3 пара в кг	Теплота испарения 1 кг пара в ккал	Полное теплосодержа ние 1 кг пара в ккал
99,1	1,722	0,5807	539,7	639,3
1,2	104,2	1,4521	0,6887	539,5	641,3
1,6	112,7	1,1096	0,9013	531,2	644,7
119,6	0,9006	1,1104	526,8	647,2
132,8	0,6163	1,6224
142,8	0,4708	2,1239	511,2	655,4
0,382	2,6177	505,9	658,1

При паровом отоплении большое количество тепла, выделяющегося при конденсации пара, и малый объемный вес последнего позволяют передавать на большие расстояния значительное количество тепла с минимальными затратами электроэнергии на перемещение теплоносителя. Кроме того, при использовании в качестве теплоносителя пара существенно сокращается количество нагревательных приборов, так как температура последних значительно выше, чем при теплоносителе – горячей воде. К недостаткам пара, как теплоносителя, следует отнести невозможность центрального регулирования теплоотдачи нагревательных приборов, высокую температуру на поверхности последних и возможность пригорания на них органической пыли, что ухудшает санитарно-гигиенические условия отапливаемых помещений. Кроме того, потери тепла паропроводами и конденсатопроводами значительно превышают потери тепла трубопроводами водяных систем отопления.

Воздушное отопление с использованием в качестве теплоносителя нагретого воздуха, имеющего сравнительно небольшие температуру (50 0 -70 0 С), теплоемкость и объемный вес, потребляет много электроэнергии на перемещение больших количеств воздуха. К недостаткам его можно отнести также шум, возникающий при работе вентиляторов.

По экономическим соображениям воздушное отопление предпочтительнее водяного и парового, так как не требует установки нагревательных приборов, стоимость которых составляет около 60% стоимости всей системы отопления.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Классификация систем водяного отопления

Классификация систем водяного отопления проводится по следующим основным признакам [11].

1. По способу создания циркуляции водяные системы отопления подразделяются на системы с естественной циркуляцией (гравитационные) и с искусственной циркуляцией (насосные). В системах с естественной циркуляцией (рис. 4.3) движение воды осуществляется под действием разности плотностей охлажденной воды после отопительных приборов и горячей воды, поступающей в систему отопления. В системах с искусственной циркуляцией движение воды происходит под действием насоса.

2. По схеме включения отопительных приборов в стояк или ветвь системы водяного отопления подразделяются на двухтрубные в соответствии с
рис. 4.3 (приборы присоединены по теплоносителю параллельно) и однотрубные (приборы присоединены по теплоносителю последовательно).

3. По направлению объединения отопительных приборов как двухтрубные, так и однотрубные системы отопления могут быть вертикальными в соответствии с рис. 4.3 (последовательно присоединяются к общему вертикальному стояку отопительные приборы на разных этажах) и горизонтальными(последовательно присоединяются к общей горизонтальной ветви отопительные приборы на одном этаже).

4. По месту расположения подающих и обратных магистралей системы водяного отопления подразделяются на системы с верхним расположением подающих магистралей в соответствии с рис. 4.3 (по чердаку или под потолком верхнего этажа, а обратных магистралей – по подвалу) и с нижним расположением обеих магистралей(по подвалу или над полом первого этажа).

5. По направлению движения воды в подающих и обратных магистралях системы водяного отопления подразделяются на тупиковые в соответствии с рис. 4.3 (горячая и охлажденная вода в магистралях движется в противоположных направлениях) и с попутным движением(горячая и охлажденная вода в магистралях движется в одном направление).

Для уяснения устройства и принципа действия системы водяного отопления рассмотрим схему системы [11], представленную на рис. 4.3.

Вода, нагретая в теплогенераторе (котле) К до температуры t_г поступает через теплопровод – главный стояк 1 в подающие магистральные теплопроводы 2. По подающим магистральным теплопроводам горячая вода поступает
в подающие стояки 9. Затем по подающим подводкам 13 горячая вода поступает в отопительные приборы 10, через стенки которых теплота передается воздуху помещения. Из отопительных приборов охлажденная вода с температурой t_о по обратным подводкам 14, обратным стоякам 11 и обратным магистральным теплопроводам 15 возвращается в теплогенератор К, где она снова подогревается до температуры t_г, и далее циркуляция происходит по замкнутому кольцу.

К – котел; 1 – главный стояк; 2 – подающий магистральный теплопровод (горячей воды);
3 – сигнальная трубка; 4 – расширительный бак; 5 – переливная труба; 6– циркуляционная труба; 7 – вентили; 8 – тройники с пробкой, верхние – для впуска воздуха в отключенный стояк, нижние – для спуска воды; 9 – подающие стояки (горячей воды); 10 – отопительные приборы; 11 – обратные стояки (охлажденной воды); 12 – регулировочные краны у отопительных приборов; 13 – подающие подводки; 14 – обратные подводки; 15 – обратный магистральный теплопровод (охлажденной воды); 16 – запорные вентили для регулирования и отключения отдельных веток системы; 17 – труба для заполнения системы водой из водопровода;
18 – спускная труба

Рис. 4.3. Схема двухтрубной системы водяного отопления
с верхней разводкой и естественной циркуляцией

В системе водяного отопления имеется расширительный бак 4, предназначенный для вмещения прироста объёма воды при её нагревании, а также для удаления через него воздуха в атмосферу как при заполнении системы водой, так и в период её эксплуатации (в случае открытого расширительного бака). Для регулирования теплоотдачи отопительных приборов на подводках к ним устанавливают регулировочные краны 12.

Перед пуском в действие каждая система заполнятся водой из водопровода 17 через обратную линию до сигнальной трубы 3 в расширительном баке 4. Когда уровень воды в системе повысится до сигнальной трубы и вода будет вытекать из трубы в раковину, находящуюся в котельной, кран на сигнальной трубе закрывают и прекращают заполнение системы водой.

При недостаточном прогреве приборов вследствие засорения трубопровода или арматуры, а также в случае появления утечки вода из отдельных стояков может быть спущена без опорожнения и прекращения работы других участков системы. Для этого закрывают вентили 7 на стояках. Из тройника 8, установленного в нижней части стояка, вывёртывают пробку и к штуцеру тройника присоединяют гибкий шланг, по которому вода из теплопровода и отопительных приборов стекает в канализацию. Чтобы вода быстрее стекала, из верхнего тройника 8 вывёртывают пробку.

Область применения и преимущества различных систем водяного отопления представлены в табл. 4.2 [11].

Таблица 4.2 – Область применения и преимущества различных систем водяного отопления

Системы водяного отопления	Преимущества	Область применения
Вертикальные двухтрубные системы с верхним расположением подающей магистрали с естественной циркуляцией воды.	1. Большое естественное циркуляционное давление. 2. Проще удалять воздух из системы. 3. Выше теплоотдача отопительных приборов. 4. Поступление воды с наивысшей температурой к каждому отопительному прибору. 5. Минимальная площадь отопительных приборов.	В зданиях с числом этажей до 3-х включительно.
Вертикальные двухтрубные системы с нижним расположением обеих магистралей с естественной циркуляцией воды.	1. Меньше теплопотери. 2. Монтаж и пуск системы могут производиться поэтажно. 3. Удобнее эксплуатация системы. 4. Большая гидравлическая и тепловая надёжность системы. 5. Поступление воды с наивысшей температурой к каждому отопительному прибору. 6. Минимальная площадь отопительных приборов.	В малоэтажных зданиях с кранами двойной регулировки у отопительных приборов.

Продолжение таблицы 4.2

Вертикальные однотрубные системы с замыкающими участками на стояках и естественной циркуляцией воды.	1. Меньшая стоимость. 2. Простой монтаж и меньшая длина теплопроводов. 3. Красивый внешний вид.	В многоэтажных производственных зданиях.
Однотрубные горизонтальные система с естественной циркуляцией воды.	1. Меньший расход труб. 2. Возможность поэтажного включения системы. 3. Стандартность узлов. 4. Проще осуществляется монтаж	В производственных помещениях.
Вертикальная двухтрубная система отопления с искусственной циркуляцией и тупиковой системой.	1. Большая разница в потере давления в отдельных циркуляционных кольцах. 2. Равномерный прогрев всех отопительных приборов.	В производственных помещениях.
Однотрубная система с нижней прокладкой магистралей с искусственной циркуляцией.	1. Меньший диаметр труб. 2. Большой радиус действия. 3. Простой монтаж. 4. Устойчивый тепловой и гидравлический режим работы.	В производственных помещениях.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ – конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Классификация, схемы, область применения и оборудование систем парового отопления.

В системах парового отопления используется свойство пара при конденсации выделять скрытую теплоту фазового превращения. При конденсации в нагревательном приборе 1 кг пара помещение получает около 2260 кДж теплоты.

По сравнению с системами водяного отопления системы парового отопления имеют следующие преимущества:

1) благодаря малой плотности пара он перемещается с большими скоростями, вследствие чего требуются меньшие диаметры теплопроводов, чем при водяном отоплении, поэтому стоимость теплопроводов в системах парового отопления ниже, чем в системах водяного отопления;

2) больший коэффициент теплоотдачи от пара к стенкам отопительного прибора (за счет высокой величины скрытой теплоты фазового превращения), благодаря этому и высокой температуре пара площадь поверхности отопительных приборов в системах парового отопления приблизительно на 25—30% меньше, чем в системах водяного отопления;

3) быстрый прогрев помещений и выключение системы из работы;

4) возможность использования систем отопления в зданиях повышенной этажности вследствие малой плотности пара.

Однако наряду со всеми перечисленными положительными свойствами, пар имеет ряд существенных недостатков:

1) невозможность центрального качественного регулирования (изменения температуры теплоносителя) подачи теплоты, вследствие чего в помещении трудно поддерживать постоянную и равномерную температуру; обеспечение постоянной температуры достигается путем периодического выключения системы (регулирование «пропусками»), что неудобно в эксплуатации;

2) загрязнение воздуха продуктами сухой возгонки (разложения) органической пыли, оседающей на поверхность отопительных приборов;

3) большие теплопотери паропроводов;

4) сокращение срока службы паропроводов в результате попадания воздуха в систему при периодическом ее отключении, вызывающего интенсификацию коррозии, особенно конденсатопроводов.

Недостатки пара как теплоносителя не позволяют использовать его для отопления жилых домов, общежитий, детских и лечебных учреждений, библиотек, музеев и ряда других.

В соответствии со СНиП 2.04.05—86 системы парового отопления рекомендуется устраивать в производственных помещениях (согласно обязательному прил. 10), а также в лестничных клетках, пешеходных переходах, вестибюлях и тепловых пунктах.

Классификация, схемы и оборудование систем парового отопления

Системы парового отопления подразделяют:

– по наличию связи с атмосферой,

– по величине начального давления пара,

– способу возврата конденсата в котел или в тепловую сеть,

– месту расположения паропровода и схеме стояков.

В настоящее время применяют открытые (сообщающиеся с атмосферой) системы отопления.

По величине давления, подаваемого в систему отопления, различают системы отопления:

На рис. 9.1 показана схема замкнутой системы парового отопления низкого давления с верхним распределением пара. Пар из котла по главному стояку 1, вследствие разности давлений в котле и в отопительных приборах, поднимается в магистральный паропровод 2 и далее по паровым стоякам 3 и ответвлениям 4, снабженным вентилями, доходит до отопительных приборов. Здесь пар конденсируется, отдавая в отапливаемое помещение через стенки приборов скрытую теплоту парообразования. Образующийся при этом конденсат по конденсатным стоякам 5 и сборному конденсатопроводу б, прокладываемому с уклоном (не меньше 0,005) в направлении его движения, самотеком возвращается в котел, находящийся значительно ниже отопительных приборов, с тем, чтобы столб конденсата h уравновешивал давление пара в котле. Например, при давлении пара в котле р_изб= 0,02 МПа столб конденсата hдолжен быть не менее 2 м.

Для нормального удаления воздуха из системы диаметр конденсатопровода в рассматриваемой схеме должен быть таким, чтобы стекающий конденсат заполнял не больше половины диаметра трубы. Соблюдение этого условия позволяет воздушное пространство конденсатопровода с помощью трубы 7 сообщить с атмосферой 9. Место присоединения трубы 7 к конденсатопроводу должно быть выше уровня воды //—// (см. рис. 9.1) не менее чем на 250мм; запорную арматуру на ней не устанавливают. При этом условии магистральный конденсатопровод никогда полностью не будет заполняться водой. Такие системы называются системами парового отопления с «сухим» конденсатопроводом.

При большой протяженности паропровода в замкнутых системах для уменьшения заглубления котельных конденсатопровод прокладывают ниже уровня воды в котле. Такой конденсатопровод называют «мокрым», так как он весь заполняется конденсатом. Воздух удаляется из системы отопления с «мокрым» конденсато-проводом через специальную воздушную сеть из труб диаметром 15—20 мм, присоединяемую к конденсатным стоякам выше возможного уровня конденсата в них на 250 мм.

Рис.9.1. Схема парового отопления с верхним распределением пара.

Рис.9.2. Система парового отопления с нижним распределением пара.

Система парового отопления низкого давления с нижним распределением пара отличается от системы с верхним распределением главным образом расположением магистрального паропровода, при котором устраивают специальный гидравлический затвор или устанавливают водоотводчик у дальнего стояка для отвода конденсата из стояков и магистрального паропровода (рис. 9.2).

Разомкнутые системы парового отопления (рис. 9.3) применяют при давлении пара Р_изб = 30 кПа и выше. В отличие от замкнутой системы конденсат в ней стекает не в котел 1,а в конденсатный бак 3, откуда насосом 2, включаемым автоматически или вручную, подается в котел. В этих системах парового отопления отопительные приборы могут быть расположены на произвольной высоте по отношению к котлу.

Находит применение горизонтальная однотрубная проточная система, экономичная и вполне приемлемая для отопления больших помещений зданий в 1—2 этажа, в которых не требуется индивидуальная регулировка теплоотдачи приборов. Паровое отопление высокого давления Р_абс>0,17 МПа обычно принимают в тех случаях, когда пар вырабатывается в заводских котельных и основным потребителем его является производство.

Рассмотрим узел управления и схему парового отопления высокого давления с верхним распределением пара (рис. 9.4). Пар из котельной поступает в узел управления с давлением Ризб=0,6 МПа, которое необходимо производству. Для распределения пара установлен парораспределительный коллектор 2 с двумя ответвлениями.

Так как для системы отопления здания пар может быть использован с давлением р_изб не выше 0,3 МПа, то для понижения давления с 0,6 до 0,3 МПа перед вторым парораспределительным коллектором установлен редукционный клапан 3 с обводной линией 4(на случай ремонта). После редукционного клапана установлен предохранительный клапан рычажного типа 5, отрегулированный на р_;!3б = 0,3 МПа. Для наблюдения за давлением на .торах имеются манометры 1. Из второго парораспределительного коллектора пар поступает по главным стоякам и паропроводам 6 и отопительным стоякам 7 в нагревательные приборы. У приборов на паровой и конденсационной подводках установлены вентили 9; они необходимы для того, чтобы уменьшить пропуск пара в конденсатопровод и выключить приборы. В системе парового отопления высокого давления возникают значительные термические удлинения трубопроводов (до 1,5—2 мм на 1 м). Для компенсации удлинений используют повороты трубопровода и на прямолинейных магистральных трубопроводах устанавливают компенсаторы 8.

Системы парового отопления высокого давления применяют только разомкнутые. Для предотвращения прорыва пара из отопительных приборов в конденсатопровод и конденсационный бак устанавливают конденсатоотводчики 10 или подпорные шайбы, которые пропускают конденсат и задерживают пар.

Рис.9.3. Схема горизонтальной однотрубной проточной разомкнутой системы парового отопления низкого давления с перекачкой конденсата.

1 – котел, 2 – насос для перекачки конденсата, 3 – конденсатный бак

Рис.9.4 Схема системы парового отопления высокого давления с верхним распределением пара.