Классификация систем отопления. Теплоносители

Анализ теплоносителей, характеристика систем отопления и их классификация. Условия, от которых зависит выбор теплоносителя. Разводка труб к радиаторам. Взаимное расположение основных элементов. Использование продуктов сгорания в качестве греющей среды.

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	отчет по практике
Язык	русский
Дата добавления	02.12.2018
Размер файла	31,7 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации казанский государственный архитектурно-строительный университет

газоснабжения и вентиляции

Отчет по первой производственной практике

на тему: Классификация систем отопления. Теплоносители

Выполнил: ст. группы 6ТВ04

Проверил: Кареева Ю.Р.

2. Характеристика систем отопления

3. Классификация систем отопления

4. Разводка труб к радиаторам

5. Взаимное расположение основных элементов

теплоноситель отопление радиатор сгорание

Каким бы ни было здание, большим или маленьким, чтобы в нем было уютно и тепло круглый год, необходимо надежное и удобное отопление. С развитием строительства в последние годы, наряду с поиском архитектурно — планировочных решений строений, на первый план выходят требования по обеспечению комфорта находящихся в них людей.

Одной из основных задач в этой области являются системы отопления, отвечающие современным требованиям.

Под современными требованиями подразумевается:

1. Высокая эффективность системы.

3. Возможность автоматического регулирования и создания максимально комфортных условий проживания.

4. Возможность получения необходимого количества горячей воды.

Отопительные системы разрешают одну из задач по созданию искусственного климата в помещениях. Они служат для поддержания заданной температуры воздуха во внутренних помещениях зданий в холодное время года. [5]

Системы отопления могут различаться в зависимости от разных критериев. Существуют такие основные виды систем отопления, как: воздушное отопление, электрическое отопление, водяное отопление, паровое, и другие. Классификация систем отопления включает множество видов. Рассмотрим основные из них, а также проведем сравнение видов топлива для отопления.

Рабочие среды, которые нагреваются или охлаждаются в процессе теплообмена, называются теплоносителями. Интенсивность передачи теплоты от одного теплоносителя к другому, устойчивость процесса нагревания, кипения или охлаждения и конденсации, а также надежность работы теплообменника зависят как от конструктивных особенностей аппарата, так и от параметров, физических и химических свойств теплоносителей. Физические и химические свойства теплоносителей часто предопределяют выбор типа и конструкцию теплообменника.

Важнейшими условиями, от которых зависит выбор теплоносителя, являются:

? допускаемая температура нагревания или охлаждения теплоносителя и возможность ее регулирования;

? упругость пара при принятой температуре и термическая устойчивость;

? физические свойства, влияющие на теплообмен;

? токсичность и химическая активность;

? доступность и стоимость;

? безопасность при нагревании.

В каждом конкретном случае исходя из условий процесса нагревания или охлаждения среды и конструктивных особенностей аппарата необходимо обосновать выбор теплоносителя, максимально удовлетворяющего предъявляемым к нему требованиям.

К наиболее распространенным теплоносителям относятся водяной насыщенный пар, вода, продукты сгорания топлива, воздух, дисперсные среды, высокотемпературные жидкости и их пары, жидкие металлы.

Насыщенный водяной пар часто применяется как греющая среда в стационарно установленных аппаратах различного назначения. Его можно транспортировать по трубопроводам на расстояние до нескольких сот метров. При нагревании паром в широких пределах и с достаточной степенью точности можно регулировать температурный режим путем изменения давления пара методом дросселирования без увлажнения или с увлажнением. Пар доступен, нетоксичен, относительно дешев, особенно если в теплообменных аппаратах используется пар, уже частично отработавший в каких-либо энергетических установках (в паровых турбинах, молотах, прессах, поршневых двигателях).

В большинстве случаев конденсация пара в теплообменнике происходит при постоянном давлении, постоянной температуре и высоком коэффициенте теплообмена, что часто является решающим фактором при выборе теплоносителя. В то же время с увеличением температуры нагрева необходимо повышать давление пара как греющей среды. Так, например, при температуре пара 300°С давление должно быть 90·105 Па. С увеличением давления возрастает металлоемкость и стоимость теплообменника, поэтому в промышленности и на предприятиях железнодорожного транспорта пар как теплоноситель применяется для нагревания других сред до умеренных температур 60-150 °С и сравнительно редко до 200 °С.

Горячая вода как греющий теплоноситель получила большое распространение в системах теплоснабжения, а также для технологических потребителей предприятий железнодорожного транспорта и промышленности. Предварительно вода нагревается в водогрейных котлах, в теплофикационных установках ТЭЦ, в паровых котельных, на центральных тепловых пунктах или в теплообменных аппаратах непосредственно у потребителя. В первом случае для подогрева воды используется натуральное топливо, во втором — пар из отборов паровых турбин и непосредственно от парогенераторов. В последнее время широко внедряются методы подогрева воды при прямом или косвенном использовании вторичных энергетических ресурсов, например отходящих газов промышленных печей, парогенераторов, отработавшего пара молотов, прессов, воды из системы охлаждения металлических конструкций печей, двигателей, компрессоров. [3]

Вода доступна, дешева, не токсична, может транспортироваться на далекие расстояния. В хорошо изолированных и соответствующим образом проложенных трубопроводах температура воды будет понижаться приблизительно на 1 °С при протяженности сети в 1 км. К достоинствам воды можно отнести и сравнительно высокий коэффициент теплообмена. К недостаткам воды, по сравнению с паром, можно отнести более сложную схему приготовления ее как теплоносителя и наличие целого ряда перекачивающих устройств (насосов); усложняется способ регулирования температурного режима теплообменного аппарата и выбор схемы движения теплоносителей, устанавливаются более жесткие ограничения по начальной и конечной ее температуре. [4]

Для надежной работы теплообменного аппарата и всего контура, в который он включен, необходимо, чтобы в любой точке системы трубопроводов и теплообменника температура воды была ниже температуры ее кипения при давлении, поддерживаемом в этом сечении. Это условие в настоящее время ограничивает возможность применения воды как теплоносителя только до температуры 150 °С с увеличением верхнего предела в будущем до 200 °С.

Вода как жидкая среда часто используется для охлаждения и конденсации других теплоносителей, осушки, увлажнения и очистки газа и воздуха, охлаждения технологических продуктов, машин, двигателей и других устройств. Особые теплофизические свойства воды и в этих случаях используются достаточно эффективно. Процессы охлаждения обычно происходят при умеренной температуре воды, близкой к температуре окружающей среды. Следовательно, ограничения на температурный режим в

этих случаях исключаются. Избыточное давление в системе должно выбираться из условий преодоления сопротивления контура, по которому перекачивается вода.

Продукты сгорания топлива используются как первичный теплоноситель в парогенераторах, водогрейных котлах, теплогенераторах для нагревания высокотемпературных теплоносителей, в сушильных установках, промышленных печах разного назначения и других теплообменных устройствах. Во многих отраслях промышленности и стационарной транспортной энергетике в качестве теплоносителя могут служить уходящие газы высокотемпературных технологических процессов, например промышленных печей, газотурбинных и поршневых двигателей.

Использование продуктов сгорания в качестве греющей среды дает возможность нагреть другой теплоноситель до высокой температуры или создать большой температурный напор между греющей и нагреваемой средами. В то же время следует иметь в виду, что верхний температурный предел теплоносителей и температурный напор ограничиваются допускаемыми температурами поверхности теплообмена. Регулирование температурного уровня продуктов сгорания топлива осуществляется методом рециркуляции (возврата) отработавших газов или разбавлением атмосферным воздухом. Последний способ снижения температуры газа экономически невыгоден.

Продукты сгорания топлива имеют существенные недостатки. В процессе нагрева другого теплоносителя участвуют большие объемы газов, транспортирование которых даже на расстояние нескольких десятков метров связано с большими затратами энергии, поэтому, как правило,

теплообменники устанавливают вблизи источника получения продуктов сгорания (топки, высокотемпературного технологического агрегата). Общий коэффициент теплоотдачи (конвекцией и излучением) от газов к поверхности теплообмена значительно меньше, чем для других теплоносителей, особенно при tг

Классификация систем отопления, виды и назначение

Согласно нормативам, те помещения, в которых люди находятся более 2 часов подряд, должны в обязательном порядке отапливаться. В таких зданиях обустраиваются системы, основным назначением которых является поддержание оптимальной температуры в холодное время года. Видов отопительных сетей существует несколько.

По каким признакам могут подразделяться

Классификация систем отопления может производиться по нескольким признакам:

месту расположения нагревательного оборудования;

виду используемого теплоносителя.

Также такие сети могут подразделяться по типу применяемого оборудования и конструкции.

Виды отопительных систем по месту расположения нагревательного агрегата

В этом плане различают сети:

Называется такая классификация систем отопления — «по радиусу действия». Первый тип сетей используется для обогрева большого количества зданий. Нагревательное оборудование в данном случае располагается в отдельно стоящих постройках. К примеру, именно такая система предусматривается для отопления квартир городских многоэтажек, цехов предприятий, офисов.

В автономных системах нагревательное оборудование устанавливается непосредственно в том здании, за создание комфортного микроклимата в котором зимой и отвечает. Котлы и другое оборудование в данном случае, конечно же, используются менее мощные и дорогие.

Классификация систем отопления и их виды: автономные сети

Инженерные коммуникации этого типа чаще всего используются для обогрева малоэтажных загородных зданий. Также их зачастую обустраивают в разного рода хозяйственных постройках, гаражах и банях.

Классификация систем отопления зданий малой этажности производится прежде всего по виду используемого нагревательного оборудования. В старых небольших загородных жилых зданиях иногда обустраивается печное отопление. Но чаще всего в жилых частных домах в наше время используются все же автономные магистральные сети, за поддержание нужной температуры теплоносителя в которых отвечают котлы.

Иногда в качестве нагревательного оборудования в частных домах также используются электрические радиаторы, калориферы или тепловые пушки. В некоторых случаях в таких зданиях могут обустраиваться и комбинированные сети с котлом и, к примеру, печью или камином.

Классификация систем центрального отопления

Сети этого типа подразделяются на:

В первом случае теплоноситель для обогрева зданий отбирается непосредственно из водовода. В закрытых системах вода сначала нагревается в теплообменнике ТЭЦ.

Виды по типу используемого теплоносителя

Чаще всего для обогрева жилых или производственных помещений используются сети:

Классификация систем отопления в данном случае производится по типу используемого теплоносителя. Помимо водяных, паровых и воздушных, в строениях иногда могут использоваться сети, к примеру, радиационные, газовые, электрические. Печное отопление по-другому называют огневоздушным.

Что представляют собой водяные системы отопления

Такие сети считаются оптимальным вариантом для обогрева жилых зданий. Как в частных домах, так и в городских многоэтажках в подавляющем большинстве случаев монтируются именно водяные системы отопления.

В производственных помещениях такие сети также используются достаточно часто. Единственное — их нельзя монтировать в зданиях, предназначенных для хранения таких химических веществ, к примеру, как:

литий и некоторые другие.

То есть такие отопительные сети не собираются там, где хранятся или используются в производственном процессе вещества, способные возгораться при контакте с водой.

В качестве нагревательного оборудования в системах этого типа чаще всего используются котлы. Вода в сетях этого типа циркулирует по трубам, протянуты по помещениям. Непосредственно же за обогрев здания отвечают радиаторы отопления, установленные в комнатах или цехах.

Основным преимуществом водяных систем является то, что батареи и трубы в данном случае не разогреваются слишком сильно. Следовательно, и исключается возможность появления ожогов при случайном контакте с ними. Также на батареях и магистралях таких сетей не горит и не спекается пыль.

Два основных типа водяных систем

В жилых зданиях, в свою очередь, могут использоваться водяные сети:

с естественным током теплоносителя;

с принудительным током.

В этом случае классификация систем отопления производится по способу передвижения теплоносителя по трубам. В сетях первого типа вода от котла и обратно к нему перемещается под действием силы гравитации. В таких коммуникациях используются трубы значительного диаметра. Магистрали же при этом собираются с небольшим уклоном.

В системах отопления принудительного типа за передвижение теплоносителя отвечает циркуляционный насос. Такие сети, хотя и являются энергозависимыми, обустраиваются в жилых, офисах и производственных зданиях чаще всего. Трубы в таких коммуникациях обычно имеют не слишком большое сечение и не портят внешнего вида помещений. Преимуществом систем с принудительной циркуляцией воды, по сравнению с гравитационными, является, помимо всего прочего, и то, что их можно обустраивать в зданиях значительной площади и этажности.

Иногда вместо воды в системах отопления в качестве теплоносителя используется антифриз — вещество, не замерзающее при температуре внешней среды ниже нуля. Такие сети монтируются в тех зданиях, которые посещаются людьми лишь время от времени. При использовании антифриза в качестве теплоносителя при отключении котла зимой исключается возможность размораживания труб и другого оборудования системы.

Типы по конструкции

Помимо всего прочего, в зданиях могут обустраиваться сети:

В этом случае классификация систем водяного отопления производится по типу разводки контура в помещениях. В сетях первого типа теплоноситель подается от котла и возвращается к нему по одной закольцованной магистрали. Радиаторы в таких коммуникациях подключаются последовательно. Основным недостатком систем этого типа является неравномерный нагрев помещений. Ведь последние батареи при использовании такой схемы нагреваются хуже расположенных ближе к котлу. Для компенсации этого недостатка при монтаже однотрубных систем приходится использовать специальную регулирующую и запорную арматуру.

В двухтрубных системах вода в контур отопления поступает по одной трубе, а возвращается — по другой. Все радиаторы в сетях этого типа разогреваются до одинаковой температуры. Но монтировать такие системы сложнее, чем однотрубные. К тому же и обходится их сборка дороже.

Коллекторные системы водяного отопления обычно монтируются в домах выше одного этажа. Магистраль от котла в данном случае подводится сначала к распределительной гребенке. Далее уже от такого коллектора монтируются отдельные контуры на каждый радиатор и другие потребители.

Виды используемого оборудования

Классификация систем водяного отопления, таким образом, может производиться по разным признакам. Но и само оборудование в такие сети может включаться разное. В большинстве случаев при обустройстве систем отопления в жилых и производственных зданиях в качестве основного нагревательного оборудования используются котлы. Такие агрегаты, в свою очередь, могут быть паровыми или водяными.

По виду используемого топлива же котлы подразделяются на:

Также в зданиях могут устанавливаться электрические агрегаты этого типа.

В конструкцию любой водяной системы отопления в обязательном порядке включается расширительный бак. Вода при перепадах температур, как известно, способна увеличиваться в объеме. В результате в магистрали системы отопления создается слишком большое давление, что может привести к порче оборудования и разрыву труб.

Для компенсации давления в водяных системах отопления и используются расширительные баки. По виду такого оборудования сети этого типа классифицируются на:

В первом случае расширительные баки устанавливают обычно на значительной высоте от уровня котла. Представляют они собой открытые устройства.

В закрытых системах отопления используются герметичные расширительные баки. Устанавливается оборудование этого типа рядом с котлом. В обоих случаях бачки чаще всего монтируются на трубе обратки, то есть на той магистрали, по которой уже остывший теплоноситель возвращается в нагревательный агрегат.

Классификация циркуляционных насосов систем отопления выглядит примерно следующим образом:

оборудование с «сухим» ротором;

приборы с «мокрым» ротором.

Второй тип насосов обычно используется для перекачки небольших объемов теплоносителей. Основным преимуществом такого оборудования является простота в установке и использовании.

Насосы с «сухим» ротором отличаются высоким КПД и нетребовательностью к качеству теплоносителя. Но такое оборудование является довольно-таки шумным.

Классификация приборов систем отопления может производиться и по особенностям их конструкции. В этом плане различают насосы:

консольные, монтируемые на фундаменте;

блочные, комплектуемые двигателями с воздушным охлаждением;

inline, с патрубками, находящимися на единой оси.

Радиаторы в системах отопления могут использоваться чугунные, алюминиевые или биметаллические.

Что представляет собой паровая система отопления

Такие системы по принципу работы сходны с водяными. Единственное, в сетях этого типа по контуру разводки циркулирует не вода, а пар. Основным преимуществом таких сетей является практически стопроцентный КПД. Недостатками же паровых систем считаются:

невозможность регулировки температуры нагрева радиаторов;

слишком сильный нагрев батарей и труб;

сравнительно недолгий срок службы оборудования.

Паровые сети

Классификация паровых систем отопления производится по показателям давления пара в магистралях. Различают сети этого типа:

Инженерные коммуникации первого типа используются для отопления зданий большой площади. Также такие системы монтируются в том случае, если теплоноситель приходится подавать на значительные расстояния. Системы низкого давления монтируются в домах малой площади. Вакуумные сети могут использоваться для автономного обогрева как жилых зданий, так и производственных.

Виды воздушных сетей

Такие сети также иногда используются для обогрева офисных, производственных и жилых помещений. Классификация систем воздушного отопления производится:

по способу передачи нагретого воздуха;

В первом случае различают:

системы с естественной циркуляцией;

По принципу работы воздушные сети могут быть:

с полной рециркуляцией;

с частичной рециркуляцией.

В качестве основного нагревательного оборудования в таких сетях используются калориферы. В системах с полной рециркуляцией воздух по каналам направляется в помещения, а затем возвращается обратно в калорифер. В прямоточных сетях после прохождения через комнаты и отдачи тепла он удаляется на улицу. Далее снаружи забирается новая порция воздуха. В системах с частичной рециркуляцией через калорифер одновременно проходят воздух, поступающий и из помещений, и с улицы.

Конвекторные и радиационные системы

Производиться классификация систем отопления зданий может и по типу используемых для обогрева радиаторов. Батареи, устанавливаемые непосредственно в помещениях, бывают:

Чаще всего в жилых домах монтируется первый тип радиаторов. Тепло окружающей среде такие батареи передают путем конвекции. Соприкасаясь с поверхностью радиатора этого типа, воздух нагревается и начинает подниматься вверх. Отдавая тепло окружающим предметам, воздух снова опускается вниз. Здесь он снова соприкасается с поверхностью радиатора.

Радиационные батареи работают по другому принципу. Такие приборы излучают в окружающее пространство инфракрасные лучи. В результате происходит нагрев не воздуха, а непосредственно расположенных в зоне действия радиатора предметов.

Обогрев теплиц

Классификация систем отопления теплиц может производиться по следующим признакам:

типу используемого теплоносителя;

виду применяемого оборудования.

По типу теплоносителя все отопительные сети, используемые в таких сооружениях, подразделяются на:

По виду применяемого оборудования они бывают:

Работают системы отопления теплиц примерно по тому же принципу, что и сети жилых зданий.

Какое оборудование может использоваться в теплицах

Обуславливается выбор конкретного типа системы отопления для теплицы в первую очередь ее размерами. Водяные и воздушные сети с котлами, к примеру, монтируются, конечно же, только в значительных по площади производственных сооружениях этого типа.

Небольшие частные теплицы чаще всего отапливаются электрическими или газовыми обогревателями.

При этом в первом случае могут использоваться приборы как конвекторного типа, так и инфракрасные. Второй тип обогревателей для таких сооружений считается более предпочтительным. Инфракрасное излучение имеет ту же природу, что и солнечный свет.

Иногда в теплицах, обустраиваемых на загородных участках, может устанавливаться и огневоздушное отопительное оборудование — то есть небольшие печи. В данном случае обогрев производится или с использованием дров, или же угля.

Вместо заключения

Подразделяться сети, отвечающие за обогрев зданий, таким образом, могут по таким признакам, как вид используемого оборудования, способы разводки контура, тип теплоносителя, назначение. О классификации систем отопления представление иметь стоит в том числе и владельцам загородных жилых домов. В случае необходимости это поможет выбрать для своего дома наиболее оптимальный вариант сети.