Классификация систем отопления

Характеристика систем отопления

Общие положения

Система отопления – это совокупность взаимосвязанных конструктивных элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи теплоты в обогреваемые помещения здания.

Основные конструктивные элементы системы отопления: теплоисточник (теплогенератор при местном или теплообменник при централизованном теплоснабжении), предназначенный для получения теплоты; теплопроводы (элементы для переноса теплоты от теплоисточника к отопительным приборам); отопительные приборы (элементы для передачи теплоты в помещение).

Перенос по теплопроводам может осуществляться с помощью жидкой или газообразной среды. Жидкая (вода или специальная незамерзающая жидкость – антифриз) или газообразная (пар, воздух) среда, перемещающаяся в системе отопления, называется теплоносителем.

Расчетная тепловая система отопления выявляется в результате сопоставления теплового баланса в обогреваемых помещениях при расчетной температуре наружного воздуха – средней температуре наиболее холодной пятидневки t_н.р с обеспеченностью k_об = 0,92 (рис. 1.1). Расчетная тепловая мощность в течение отопительного сезона, продолжительностью D z_о.с, должна использоваться частично при текущей температуре наружного воздуха t_н.i и только при t_н.р – полностью.

Требования, предъявляемые к системам отопления:

— санитарно-гигиенические: поддержание заданной температуры воздуха и внутренних поверхностей ограждений помещений во времени при допустимой подвижности воздуха; ограничение температуры поверхности отопительных приборов;

— экономические: минимальные капитальные вложения, экономный расход тепловой энергии при эксплуатации;

— архитектурно-строительные: компактность; увязка со строительными конструкциями;

— производственно-монтажные: минимальное количество унифицирован-ных узлов и деталей; механизация их изготовления; сокращение ручного труда при монтаже;

— эксплуатационные: эффективность действия в течение всего периода работы; долговечность, ремонтнопригодность, безотказность; безопасность и бесшумность действия.

Наиболее важны санитарно-гигиенические и эксплуатационные требования, от которых зависит поддержание заданной температуры в помещениях в течение отопительного сезона.

Рис. 1.1. Изменение среднесуточной температуры наружного воздуха в течение года в Москве:

t_п – температура помещения; t_н1 – минимальная среднесуточная температура наружного воздуха

Классификация систем отопления

Системы отопления подразделяются на местные и центральные.

В местных системах для отопления, как правило, одного помещения все три элемента конструктивно объединяются в одной установке, непосредственно в которой происходит получение, перенос и передача теплоты в помещение. Примером местной системы отопления являются отопительные печи, конструкции и расчет которых будут рассмотрены далее, а также системы отопления с использованием электрической энергии.

Центральными называются системы, предназначенные для отопления группы помещений из единого теплового центра. Котлы или теплообменники могут размещаться непосредственно в обогреваемом здании (в котельной или местном тепловом пункте) либо вне здания – в центральном тепловом пункте (ЦТП), на тепловой станции (отдельно стоящая котельная) или ТЭЦ.

Теплопроводы центральных систем подразделяются на магистрали (подающие, по которым подается теплоноситель, и обратные, по которым отводится охладившийся теплоноситель), стояки (вертикальные трубы) и ветви (горизонтальные трубы), связывающие магистрали с подводками к отопительным приборам.

Центральная система отопления называется районной, когда группа зданий отапливается из отдельно стоящей центральной тепловой станции. Теплоноситель (как правило, вода) нагревается на тепловой станции, перемещается по наружным (t₁) и внутренним (внутри здания t_г

Дата добавления: 2016-01-07 ; просмотров: 4712 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Системы отопления зданий

Система отопления это: комплекс элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи тепла в обогреваемые помещения. Система отопления состоит из:

1. Генератора тепла.

Генератор тепла служит для получения теплоты и передачи ее теплоносителю.

Генераторами тепла могут служить:

1. Котельные установки на ТЭС, КЭС.

Теплопроводы – для транспортировки теплоносителя от генератора тепла к отопительным приборам. Теплопроводы системы отопления подразделяют на магистрали, стояки и подводки (лежаки) к приборам.

Отопительные приборы – служат для передачи тепла от теплоносителя воздуху отапливаемых помещений.

Основные требования, предъявляемые к системе отопления:

1. Санитарно-гигиенические – обеспечение СНиПами температур во всех точках помещения и поддержание температур внутренних поверхностей наружных ограждений и отопительных приборов на определенном уровне.

2. Экономические – обеспечение минимальных затрат на изготовление и эксплуатацию системы (возможность унифицирования узлов, деталей).

3. Строительные – обеспечение соответствия архитектурно-планировочным и конструктивным решениям. Увязка размещения отопительных приборов со строительными конструкциями.

4. Монтажные – обеспечение монтажа индустриальными методами с максимальным использованием унифицированных узлов, при минимальном количестве типоразмеров.

5. Эксплуатационные – простота и удобство обслуживания, управления, ремонта, надежность, безопасность, бесшумность действия.

6. Эстетические – минимальная площадь, сочетаемость с архитектурными решениями.

Все перечисленные требования важны, и их необходимо учитывать при выборе и проектировании системы отопления. Но наиболее важными требованиями все же остаются санитарно-гигиенические требования.

Теплоносители системы отопления

Теплоносителем для системы отопления 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.

Наиболее широко в системе отопления используют: воду, водяной пар, воздух, отвечающие всем перечисленным требованиям.

Свойства теплоносителей

Вода – обладает высокой теплоемкостью, большой плотностью (950 кг/м3), несжимаема, при нагревании расширяется.

Пар – малая плотность, высокая подвижность.

Воздух — малая плотность и теплоемкость, большая подвижность.

Классификация систем отопления

Системы отопления различаются по трем основным классификационным признакам: Центральными называют системы отопления, предназначенные для отопления нескольких помещений (зданий) из одного теплового пункта, расположенного вне отапливаемых помещений (зданий) (котельная, ТЭЦ).

В таких системах теплота вырабатывается за пределами помещений, а затем с помощью теплоносителя по теплопроводам транспортируется в отдельное помещение здания.

Например: система отопления здания с собственной местной котельной.

Центральными могут быть: система парового отопления; система водяного отопления; система воздушного отопления.

Местными называют такие системы отопления, где все три основных конструктивных элемента (генератор, теплопроводы). Системы отопления объединены в одном устройстве, установленном непосредственно в отапливаемом помещении.

Например: местная система отопления – отопительная печь, где теплогенератором является топка, теплопроводы – газоходы, отопительная печь – стенки печи.

К местному отоплению относят отопление газовыми и электрическими приборами, воздушно-отопительными агрегатами.

Классификация систем отопления зданий

По способу циркуляции теплоносителя

Система с естественной циркуляцией – циркуляция теплоносителя осуществляется за счет разности плотностей холодного и горячего теплоносителя

Система с искусственной циркуляцией – где циркуляция теплоносителя осуществляется при помощи циркуляционных насосов.

Центральные паровые системы отопления имеют искусственную циркуляцию за счет давления пара (т.е. насосов нет в паровых системах с искусственной циркуляцией).

По виду теплоносителя центральные на:

— водяные (для жилья, школ, домов, больниц и т.д.);

— паровые (для жилья, школ, домов, больниц, спортивных сооружений, бассейнов, залов);

— воздушные (спортивные сооружения, бассейны, залы);

Классификация систем отопления

По месту выработки теплоты (от внешнего источника) системы отопления делят на центральные и местные.

В центральных системах отопления теплота от внешнего источника передается теплоносителю вне отапливаемых помещений в каком-то центре (например, тепловом пункте, расположенном В данном или специальном здании), а затем теплоноситель по теплопроводам поступает в несколько помещений и переносит туда полученную теплоту.

В местных системах отопления отопительный прибор и узел подготовки теплоты обычно совмещают в одном агрегате, размещаемом в отапливаемом помещении, а теплопроводы как Отдельные части систем в таких устройствах обычно отсутствуют.

В нашей стране для отопления жилых и общественных многоэтажных зданий в городах и крупных поселках в основном применяют центральные системы отопления, преимущественно водяные. В сельской местности используют главным образом местные системы отопления — отопительные печи, работающие на твердом, жидком или газообразном топливе. На промышленных предприятиях применяют как центральные, так и местные системы отопления. Из местных систем воздушного отопления наибольшее распространение получили отопительно-вентиляционные агрегаты.

По виду энергоносителя системы отопления подразделяют на геотермальные, солнечные, работающие на твердом, жидком и газообразном топливе, атомные, а также электрические. Если в солнечных, электрических и газовых системах установлены трансформаторы теплоты, то мы имеем дело с теплонасосными системами отопления.

Системы местного отопления зданий

Определение местного отопления согласно ГОСТ предполагает, что таковыми принято считать те системы, где все составляющие инженерную конструкцию элементы объединены и являются целостным устройством. Его достоинством является возможность устанавливать необходимую температуру в помещении вне зависимости от остальных, автономно. Однако и обслуживание каждой установки требуется производить индивидуально.

Оглавление:

Описание популярных разновидностей систем местного отопления

Местное отопление необходимо в тех случаях, когда централизованное недоступно (для частных домов, дач) или недостаточно. В этом случае распространено применение следующих его разновидностей:

• печное;
• газовое;
• альтернативное: солнечное, геотермальное и так далее;
• электрическое.

Электрическое отопление

Электричество является дорогостоящим ресурсом, поэтому системы местного отопления на его основе реализуются только при отсутствии других вариантов или как вспомогательные. Существует немало возможностей организовать обогрев помещения этим способом.

1. Конвекторы и радиаторы служат наиболее востребованными вариантами электрического местного отопления. Масляные обогреватели могут быть очень мощными и быстро нагревать помещение, однако их функционирование требует большого расхода электроэнергии, а разогретый корпус нередко становится причиной бытовых травм. Конвекторы имеют другой принцип работы и при отсутствии иных вариантов могут использоваться как основная система отопления.
2. Система теплого пола может применяться для дополнительного обогрева. Она монтируется под напольное покрытие, управление производится с помощью терморегулятора, вынесенного на стену.
3. Варианты оборудования, работающие как источники инфракрасного излучения наиболее экономичны. Некоторые из них имеют КПД свыше 90%. В то же время стоимость таких приборов достаточно высока, а особенности функционирования комфортны не каждому: они осуществляют нагрев предметов в помещении, а не его атмосферу.
4. Электрическое водяное отопление предполагает использование котлов с ТЭНами, электродами или индукционных и воды как теплоносителя. Этот вариант – один из наиболее эффективных при организации системы обогрева здания с применением электроэнергии. Индукционные котлы дороги, однако отличаются повышенными параметрами безопасности и долговечны. Но установка отдельного электрического водяного отопления в части или комнате здания экономически нецелесообразна.

Газовое отопление

Природный газ является одним из самых недорогих источников тепла при наличии доступа к нему (магистрали). Конструкция на его основе чаще всего собирается из газового котла, тип которого можно выбрать по своему вкусу и потребностям, и водяной системы отопления.
При эксплуатации местного газового отопления следует учитывать некоторые нюансы.

• Выключение газового отопления в холодное время года недопустимо, поскольку при замерзании вода может разорвать стенки труб. В то же время оставлять работающий котел без присмотра нельзя, поэтому такой вариант не подходит для загородных домов и дач, где хозяева не проживают постоянно.
• К воде, как теплоносителю, предъявляются строгие требования по составу и содержанию солей и примесей.
• Элементы системы теплоснабжения нуждаются в постоянном техническом обслуживании, поскольку склонны к коррозии и поломкам.
• Водяное отопление не обеспечивает быстрого нагрева атмосферы помещения сразу после включения. Радиаторы необходимо также регулярно освобождать от пыли и грязи, иначе их эффективность будет снижаться.

Печное отопление

Если газовая магистраль недоступна, то наиболее востребованным видом местного отопления домов в сельской местности и даже квартир остается печное. Это рациональный и относительно недорогой способ обогрева с использованием различных типов топлива: дров или угля.
Печь является особенным элементом интерьера и относительно недорога в возведении и обслуживании. Она способна создать неповторимую атмосферу в доме, наполняя его теплом и уютом. Однако существуют и минусы в использовании такого обогревательного прибора.

• Русская печь требует выделения большой площади для своего возведения.
• Тепло от печей распространяется неравномерно, что может приводить к отсыреванию углов и подоконников, дискомфорту жильцов.
• Коэффициент полезного действия печного отопления крайне низок по сравнению с иными его видами и составляет всего 25%.
• Процесс топки ежедневно отнимает время, при этом требует строгого и постоянного контроля. Прогрев холодного помещения также происходит не сразу.

Совмещение печи с водяным контуром способно компенсировать ряд негативных моментов в ее эксплуатации, но нуждается в учете характерных для него особенностей (недопущение замерзания воды в трубах и регулярное техническое обслуживание для предотвращения коррозии и поломок).

Организация автономного местного отопления с привлечением солнечной энергии

Из альтернативных вариантов организации местного отопления зданий использование солнечной энергии является наиболее доступным. Она привлекает к себе все больше внимания владельцев загородного жилья, частных домов, поскольку предполагает отсутствие дальнейших затрат на оплату ресурсов.

1. Грамотно выбранные гелиопанели способны служить более 25 лет, а средний срок их окупаемости при постоянной эксплуатации составляет около 3 лет. Существует два основных варианта оборудования для подобной системы обогрева: солнечные батареи и воздушные коллекторы.
2. В солнечных батареях свет солнца преобразуется в электрический ток напрямую. Такой вариант наиболее востребован для обеспечения дома электроэнергией, которая затем уже может расходоваться по усмотрению хозяев, в том числе, для работы электрической системы местного отопления.

Местное воздушное отопление на базе солнечного коллектора не требует использования дополнительных приборов: энергия солнца напрямую преобразуется в нем в тепловую.
Накопление электроэнергии для использования в пасмурные дни, когда эффективность выработки тепла оборудованием снижается, производится с помощью специальных аккумуляторов. Приборы не требуют постоянного контроля своей работы, могут использоваться в отсутствие хозяев и не нуждаются в оформлении разрешительной документации для монтажа и ввода в эксплуатацию.