9122

70

Т а б л и ц а 2.3 Объемное расширение воды, нагреваемой в системе отопления

(в долях первоначального объема)

Общий объем воды в системе отопления при начальной температуре Vс,

м3 (л), определяют по формуле:

где Vi - суммарный объем воды, м3 (л)/кВт, в отдельных элементах системы отопления (отопительных приборах, калориферах, трубах, котлах),

приходящийся на 1 кВт ее расчетной тепловой мощности;

Qс - расчетная тепловая мощность системы водяного отопления,

кВт.

Закрытый расширительный бак с воздушной или газовой (если используется азот или другой инертный газ, отделенный от воды мембраной) «подушкой» герметичен. Это способствует уменьшению коррозии элементов системы отопления, и может обеспечить в широком диапазоне переменное давление в системе.

На рисунке 2.31, а изображена установка в помещении теплового центра закрытого бака без мембраны с регулируемым избыточным давлением.

Давление в баке поддерживается либо сжатым воздухом от специального компрессора (вариант 1), либо инертным газом из баллона со сжатым газом

(вариант 2). Действие компрессора автоматизируется.

На рисунке 2.31, б дана установка закрытого расширительного бака с упругой мембраной, разделяющей две среды – воду и инертный газ.

Присоединение бака показано после котла, как это принято в зарубежной практике, когда циркуляционный насос включается в подающую магистраль системы отопления. Начальное давление газа в баке может быть и

71

атмосферным, и избыточным. В последнем случае мембрана до нагревания воды в системе отопления прилегает к стенкам той половины бака, которая после нагревания будет заполняться водой.

При нагревании избыток объема воды поступает в бак, сжимая воздух или газ, находящийся в нем. При этом повышается давление, как в баке, так и в системе отопления вцелом. Если объем бака или воздуха (газа) в нем окажется слишком мал, давление в низших точках системы может превысить максимально допустимое. В связи с этим потребуется во избежание аварии сбросить часть воды из системы через предохранительный клапан (рис. 2.30).

1

Рис. 2.31. Установка закрытого расширительного бака:

а– бак без мембраны; б – бак с мембраной; 1 – воздушный компрессор (вариант 1); 2 - баллон с инертным газом (вариант 2); 3 – расширительный бак; 4 - редукционный клапан; 5 – датчик давления; 6 – предохранительный клапан; 7 - водомерное стекло; 8 – соединительная труба; 9 – инертный газ; 10 – мембрана; 11 – вода; 12 – воздушный кран; 13 – водогрейный котел; 14 – штуцер для заполнения бака инертным газом; 15 – кран для слива воды

Сдругой стороны, при понижении температуры воды давление в высших точках системы может оказаться ниже минимально необходимого для предупреждения таких недопустимых явлений, как вскипание воды или подсос воздуха из атмосферы. Следовательно, объем закрытого расширительного бака

73

Максимально допустимое давление воды в баке при обычном присоединении его к обратной магистрали системы перед всасывающим патрубком циркуляционного насоса (рис. 2.32) принимают в зависимости от рабочего давления рраб, допустимого для элементов системы отопления в низшей ее точке (например, для чугунного котла), уменьшенного на сумму давления насоса рн и гидростатического давления р1, связанного с расстоянием h1 от уровня воды в баке до низшей точки системы:

2.16.Системы парового отопления

Всистемах парового отопления зданий и сооружений используется водяной пар.

Системы парового отопления обладают по сравнению с системами

водяного отопления некоторыми преимуществами, к которым относятся:

возможность быстрого нагревания помещений при подаче пара в отопительные приборы и столь же быстрого прекращения их отопления при отключении подачи пара;

сокращение капитальных вложений и расхода металла вследствие уменьшения размеров отопительных приборов и конденсатопроводов;

возможность отопления зданий любой этажности, так как столб пара не создает повышенного гидростатического давления в нижней части системы.

Видно, что системы парового отопления более пригодны, чем системы водяного отопления, для периодического обогревания помещений (например,

для дежурного отопления).

Однако эксплуатационные недостатки систем парового отопления настолько существенны, что значительно ограничивают область их применения. К недостаткам систем парового отопления можно отнести:

74

невозможность регулирования теплоотдачи отопительных приборов путем изменения температуры теплоносителя, т.е. невозможность качественного регулирования;

постоянно высокая температура (100оС и выше) поверхности теплопроводов и отопительных приборов, что вызывает разложение оседающей органической пыли, а также вынуждает устраивать перерывы в подаче пара, что приводит к колебанию температуры воздуха в помещениях, т.е. к понижению уровня теплового комфорта;

увеличение бесполезных теплопотерь паропроводами, когда они проложены в необогреваемых помещениях;

шум при действии систем, особенно при возобновлении работы после перерыва;

сокращение срока службы теплопроводов (при перерывах в подаче пара теплопроводы заполняются воздухом, что усиливает коррозию их внутренней поверхности).

Вследствие этих недостатков системы парового отопления не допускаются к применению в жилых, общественных и административно-

бытовых зданиях, а также в производственных помещениях с повышенными требованиями к чистоте воздуха.

Во всех случаях паровое отопление допускается применять при обосновании (например, при избытке пара, используемого в технологическом процессе производства). Отметим, что при реконструкции старых предприятий имеющиеся системы парового отопления, как правило, заменяются водяными.

2.17. Системы воздушного отопления

В системах воздушного отопления используется атмосферный воздух.

Воздушное отопление имеет много общего с другими видами централизованного отопления. И воздушное, и водяное отопление основаны на передаче теплоты в отапливаемые помещения от охлаждающегося

75

теплоносителя. В центральных системах воздушного отопления, как и в системах водяного и парового отопления, имеются теплогенератор

(центральная установка для нагревания воздуха) и теплопроводы (каналы или воздуховоды для перемещения теплоносителя).

Воздух для отопления обычно является вторичным теплоносителем, так как нагревается в калориферах другим, первичным теплоносителем – горячей водой или паром. Таким образом, системы воздушного отопления фактически становятся комбинированными – водовоздушными или паровоздушными. Для нагревания воздуха используют также другие отопительные приборы и иные теплоисточники. В системах воздушного отопления воздух, нагретый до температуры более высокой, чем температура воздуха в помещениях, отдает избыток теплоты и, охладившись, возвращается для повторного нагревания.

Этот процесс может осуществляться двумя способами:

нагретый воздух, попадая в обогреваемое помещение, смешивается с окружающим воздухом и охлаждается до температуры этого воздуха;

нагретый воздух не попадает в обогреваемое помещение, а

перемещается в окружающих помещение каналах, нагревая их стенки.

В настоящее время распространен первый способ (рассматриваемый в данной главе).

Известно одно из достоинств применяемой центральной системы воздушного отопления – отсутствие отопительных приборов в обогреваемых помещениях. Однако если радиус действия системы воздушного отопления сужается до одного помещения, то воздухонагреватель может устанавливаться непосредственно в этом помещении, и тогда система становится местной.

Отличие от системы водяного отопления в этом случае будет в том, что тепловая мощность воздухонагревателя значительно больше мощности одного обычного отопительного прибора, и в помещении создается интенсивная циркуляция воздуха.

Местной делают систему воздушного отопления, если в помещении отсутствует центральная система приточной вентиляции, а также при

76

незначительном объеме приточного воздуха, подаваемого в течение часа (менее половины объема помещения).

Для воздушного отопления характерно повышение санитарно-

гигиенических показателей воздушной среды помещения. Могут быть обеспечены подвижность воздуха, благоприятная для нормального самочувствия людей, равномерность температуры помещения, а также смена,

очистка и увлажнение воздуха. Кроме того, при устройстве местной системы воздушного отопления достигается экономия металла.

Вместе с тем воздушное отопление не лишено существенных недостатков. Как известно, площади поперечных сечений и поверхности воздуховодов из-за малой теплоаккумулирующей способности воздуха во много раз превышают сечения и поверхности водяных и паровых теплопроводов. В сети значительной протяженности воздух заметно охлаждается, несмотря на то, что воздуховоды покрывают тепловой изоляцией.

По этим причинам применение центральных систем воздушного отопления в сравнении с другими системами может оказываться экономически нецелесообразным.

Возможность совмещения воздушного отопления с приточной вентиляцией в холодный период, с охлаждением помещений в летний период сближает воздушное отопление с вентиляцией и кондиционированием воздуха,

и предопределяет дополнительное рассмотрение общих вопросов при изучении соответствующих дисциплин.

Схемы систем воздушного отопления

На рисунке 2.33 даны принципиальные схемы местных систем воздушного отопления. Чисто отопительные системы с полной рециркуляцией теплоносителя воздуха могут быть бесканальными (рис. 2.33, а) и канальными

(рис. 2.33, б). При бесканальной системе внутренний воздух, имеющий температуру tв, нагревается первичным теплоносителем в калорифере до температуры tг и перемещается вентилятором в обогреваемое помещение.

79

Схема на рисунке 2.34, б с частичной рециркуляцией по действию не отличается от схемы на рисунке 2.33, в. На рисунке 2.34, в изображена прямоточная схема центральной системы воздушного отопления, аналогичная схеме на рисунке 2.33, г.

В схемах на рисунках 2.33, а, б и 2.34, а теплозатраты на нагревание воздуха определяются только теплопотерями помещений. В схемах на рисунках

2.33, в и 2.34, б они возрастают в результате предварительного нагревания части воздуха от температуры наружного воздуха tн до температуры tв. В

схемах на рисунках 2.33, г и 2.34, в теплозатраты наибольшие, так как весь воздух необходимо нагреть сначала от температуры tн до tв, а потом перегреть до температуры tг (тепловая энергия расходуется и на отопление, и на полную вентиляцию помещений).

2.18. Системы панельно-лучистого отопления

Лучистым называют способ отопления, при котором радиационная температура помещения превышает температуру воздуха. Для лучистого отопления применяют греющие панели - отопительные приборы со сплошной гладкой нагревательной поверхностью. Греющие панели совместно с теплопроводами образуют систему панельно-лучистого отопления. При ис-

пользовании такой системы в помещениях создается температурная обстановка,

характерная для лучистого способа отопления.

Итак, условиями, определяющими получение лучистого отопления в помещении, служат применение панелей и выполнение неравенства:

tR > tв, (2.35)

где tR - радиационная температура (осредненная температура поверхностей всех ограждений - наружных и внутренних - и отопительных панелей,

обращенных в помещение);

tв - температура воздуха помещения.

При панельно-лучистом отоплении помещение обогревается, главным