Классификация отопительных приборов
Отопительные приборы можно смело назвать венцом всей любой отопительной системы. Без них любое водяное отопление теряет всякий практический смысл. В этой статье мы расскажем о том, как классифицируются и какие преимущества имеют самые распространенные типы отопительных приборов. Итак, начнем!
Первый вид классификации – по способу передачи тепла.
Различают 3 способа передачи тепла от отопительного прибора окружающей среде :
- излучением (радиационный),
- конвекцией (прямой нагрев воздуха)
- радиационно-конвективным (комбинированный) способом.
Передача тепла посредством излучения. Также называют лучистой теплопередачей. Любое нагретое тело испускает инфракрасные (радиационные) лучи, которые двигаясь перпендикулярно поверхности излучения, повышают температуру тел на которые падают, не повышая при этом температуры воздуха. Далее, тела которые принимают радиационное излучение, сами становятся теплее и начинают продуцировать инфракрасные лучи, нагревая окружающие предметы. И так происходит по кругу. При этом температура в разных точках помещения остается одинаковой. Интересен тот факт, что радиационное (инфракрасное) излучение воспринимается нашим телом как тепло и совсем не вредит нашему организму, оказывая на него, по словам медиков, даже положительные воздействия. Радиационными отопительным приборами (радиаторами) условились считать те приборы, которые предают в окружающую среду больше 50% тепла лучистым путем. К таким приборам относятся разного рода инфракрасные обогреватели, «теплые полы», секционные чугунные и трубчатые радиаторы, отдельные модели панельных радиаторов и стеновые панели.
Передача тепла конвекцией. Конвективный способ теплопередачи выглядит совершенно иначе. Воздух прогревается от соприкосновения с более горячими поверхностями конвекционных отопительных приборов (конвекторов). Нагретый объем воздуха поднимается к потолку помещения за счет того что становится легче более холодных воздушных масс. Следующий объем воздуха поднимается к потолку вслед за первым и так далее. Таким образом, мы имеем постоянную круговую циркуляцию воздушных масс «от радиатора к потолку» и «от пола к радиатору». В результате возникает чувство, знакомое обитателям помещений обогреваемых конвектором – на уровне головы воздух может быть теплым, а в ногах ощущается чувство холода. Конвективными приборами принято называть отопительные приборы, осуществляющие конвекцией не менее чем 75% тепла от общего объема. К конвекторам относят трубчатые и пластинчатые конвекторы, ребристые трубы и стальные панельные обогреватели.Радиационно-конвективный способ теплопередачи.
Радиационно-конвективный или комбинированный способ теплопередачи включает в себя оба вида передачи тепла, описанных выше. Ими обладают приборы, отдающие в окружающую среду тепло конвективным способом на 50-75% от общего количества осуществляемой теплопередачи. К радиационно-конвективным отопительным приборам причисляют панельные, а также секционные радиаторы, напольные панели, гладкотрубные приборы.
Второй вид классификации – по материалу, из которого изготовлены отопительные приборы.
Здесь мы имеем дело с 3 группами материалов :
К металлическим обогревателям относятся обогреватели из стали, чугуна, алюминия или меди, а также возможные комбинации двух из перечисленных металлов (биметаллические приборы отопления).
Неметаллические отопительные приборы – редкое явление на рынке бытовых отопительных товаров. При производстве таких приборов почти всегда используют стекло.
К классу комбинированных приборов отопления стандартно относят панельные радиаторы (состоят из внешнего бетонного или керамического изоляционного слоя и внутреннего металлического – стальных или чугунных нагревательных элементов) и конвекторы (трубы из металла с ребрами, находящиеся в дополнительном металлическом кожухе).
Третий способ разделения отопительных приборов – по степени тепловой инерционности.
В данном случае тепловой инерцией называется остаточная передача тепла помещению после отключения отопительного прибора. Тепловая инерция может быть малой или большой (в зависимости от диаметра труб и конкретных типов отопительных приборов).
Последний способ классификации тепловых приборов – по его линейным размерам (имеются в виду высота и глубина).
Поскольку размеры зачастую зависят от конкретной модели и местных требований по отоплению помещения, описывать данный способ классификации не имеет смысла.
Заключение
В настоящей статье были рассмотрены некоторые из понятий, описывающих как работает теплопередача. Помимо того, были приведены стандартные способы классификации основных типов отопительных приборов, присутствующих на отечественном рынке отопительного оборудования. Надеемся, Вы нашли в этой статье что-то интересное для себя. Рады быть полезными!
Если Вы хотите узнать больше о характеристиках основных видов отопительных приборов – настоятельно рекомендуем прочитать цикл статей «Главное об отопительных приборах» на нашем сайте!
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 | ||
| 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.
