Гигиенические исследования микроклимата помещений и того, как влияют изменения его отдельных компонентов на организм человека, позволили выработать требования к системам отопления.
Основные из них:
санитарно-гигиенические — обеспечение требуемых соответствующими строительными нормами и правилами температур во всех точках помещения и поддержание температур внутренних поверхностей наружных ограждений и отопительных приборов на определенном уровне;
экономические — обеспечение минимума приведенных затрат по сооружению и эксплуатации, определяемого технико-экономическим сравнением вариантов различных систем, небольшого расхода металла;
строительные — обеспечение соответствия архитектурно-планировочным и инструктивным решениям здания, увязка размещения отопительных элементов со строительными конструкциями;
монтажные — обеспечение монтажа индустриальными методами с максимальным использованием унифицированных узлов заводского изготовления при минимальном количестве типоразмеров;
эксплуатационные — простота и удобство обслуживания, управления и ремонта, надежность, безопасность и бесшумность действия;
эстетические — хорошая сочетаемость с внутренней архитектурной отделкой помещения, минимальная площадь, занимаемая системой отопления.
Рис. 6.1. Принципиальная схема системы отопления
Все перечисленные требования важны и их необходимо учитывать при выборе системы отопления. Однако среди них можно выделить главное требование — это надежное обеспечение требуемых санитарно-гигиенических условий в течение всего срока эксплуатации зданий.
Система отопления представляет собой комплекс элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи необходимого количества теплоты в обогреваемые помещения. Каждая система отопления (рис. 6.1) включает в себя три основных элемента: теплогенератор 1, служащий для получения теплоты и передачи ее теплоносителю, системы теплопроводов 2 для транспортировки по ним теплоносителя от теплогенератора к отопительным приборам и отопительных приборов 3, передающих теплоту от теплоносителя воздуху и ограждениям помещения.
В качестве теплогенератора для системы отопления может служить отопительный котельный агрегат, в котором сжигается топливо, а выделяющаяся теплота передается теплоносителю, или любой другой теплообменный аппарат, использующий иной, чем и системе отопления, теплоноситель.
Классификацию систем отопления проводят по ряду признаков:
1. По взаимному расположению основных элементов системы отопления подразделяются на центральные и местные.
Центральными называют системы отопления, предназначенные для отопления нескольких помещений из одного теплового пункта, где находится теплогенератор (котельная, ТЭЦ). В таких системах теплота вырабатывается за пределами отапливаемых помещений, а затем с помощью теплоносителя по теплопроводам транспортируется в отдельные помещения здания. Теплота при этом через отопительные приборы передается воздуху отапливаемых помещений, а теплоноситель возвращается в тепловой пункт. Центральными могут быть системы водяного, парового и воздушного отопления. Примером центральной системы отопления может служить система водяного отопления здания с собственной (местной) котельной.
Местными системами отопления называют такой вид отопления, при котором все три основных элемента конструктивно объединены в одном устройстве, установленном в обогреваемом помещении. Примером местной системы отопления является отопительная печь, имеющая теплогенератор (топливник), теплопроводы (газоходы внутри печи) и отопительные приборы (стенки печи). Кроме того, к местному отоплению относят отопление газовыми и электрическими приборами, а также воздушно-отопительными агрегатами.
2. По виду теплоносителя, передающего теплоту отопительными приборами в помещения, центральные системы отопления подразделяются на водяные, паровые, воздушные и комбинированные (например, пароводяные, паровоздушные и др.).
3. По способу циркуляции теплоносителя центральные и местные системы водяного и воздушного отопления подразделяются на системы с естественной циркуляцией
за счет разности плотностей холодного и горячего теплоносителя н системы с искусственной циркуляцией за счет работы насоса. Центральные паровые системы имеют искусственную циркуляцию за счет давления пара.
4. По параметрам теплоносителя центральные водяные и паровые системы подразделяются на водяные низкотемпературные с водой, нагретой до 100°С и высокотемпературные с температурой воды более 100°С; на паровые системы низкого (р=0,1 — 0,17 МПа), высокого (р=0,17—0,3 МПа) давления и вакуум-паровые с давлением р<0,1 МПа.
Теплоносителем для системы отопления, в принципе, может быть любая среда, обладающая хорошей способностью аккумулировать тепловую энергию и изменять теплотехнические свойства, подвижная, дешевая, не ухудшающая санитарные условия в помещениях, позволяющая регулировать отпуск теплоты, в том числе автоматически. Кроме того, теплоноситель должен способствовать выполнению требований, предъявляемых к системе отопления.
Как уже было сказано, наиболее широко в системах отопления используют воду, водяной пар и воздух, поскольку эти теплоносители в наибольшей степени отвечают перечисленным требованиям. Рассмотрим основные физические свойства каждого из теплоносителей, которые оказывают влияние на конструкцию и действие системы отопления.
Свойства воды: высокая теплоемкость и большая плотность, несжимаемость, расширение при нагревании с уменьшением плотности, повышение температуры кипения при увеличении давления, выделение абсорбированных газов при повышении температуры и понижении давления.
Свойства пара: малая плотность, высокая подвижность, высокая энтальпия за счет скрытой теплоты фазового превращения (табл. 6.1), повышение температуры и плотности с возрастанием давления.
Свойства воздуха: низкая теплоемкость и плотность, высокая подвижность, уменьшение плотности при нагревании.
Краткая характеристика параметров теплоносителей для систем отопления приведена в табл. 6.1.
Таблица 6.1. Параметры основных теплоносителей для отопления
К.В. Тихомиров, Э.С. Сергеенко
«Теплотехника. Теплоснабжение и вентиляция»
