Система водяного отопления
Система водяного отопления по принципу действия аналогична системе парового отопления, а по устройству отличается от нее. Эта система состоит из водогрейного котла, нагревательных приборов, циркуляционных насосов, трубопроводов с запорной арматурой, расширительного сосуда и воздухосборника. Вместо водогрейного котла могут применяться утилизационные парогенераторы, в которых используется теплота отработавших газов двигателей или подогреватели воды (паровые, электрические). Теплоносителем служит горячая вода с температурой 368—363 К (95—90 °С).
Системы водяного отопления могут быть нескольких разновидностей. По трубопроводам системы вода может циркулировать принудительным путем с помощью насоса либо естественным путем вследствие разности плотностей охладившейся в нагревательных приборах воды и горячей воды, поступающей к ним. Несмотря на то что система с естественной циркуляцией воды более проста из-за отсутствия в ней циркуляционных насосов, она уступает системе с принудительной циркуляцией по эффективности теплопередачи и надежности циркуляции воды. Поэтому, как правило, на морских судах применяют системы с принудительной циркуляцией воды. Системы могут быть открытые (сообщающиеся с атмосферой) и закрытые (температурные изменения объема воды воспринимаются воздушной подушкой расширительного бачка), двухтрубные и однотрубные. В однотрубной системе подвод горячей воды к отопительным приборам и отвод от них охлажденной воды осуществляются по одному и тому же трубопроводу. Системы различаются и по другим, менее существенным признакам.
На рис. 5.71 приведена схема системы с циркуляцией теплоносителя насосами.
Рис. 5.71. Система водяного отопления
Систему отопления предварительно заполняют через палубную втулку 16 и трубопровод 15 холодной водой, контролируя напор манометром 17 и оставляя незаполненной лишь верхнюю часть расширительного бачка 18, (с указателем уровня 20) воспринимающую увеличивающийся объем воды после нагревания ее в котле 6. Отсутствие в системе такого бачка могло бы привести к течи воды через соединения трубопроводов системы или их разрыву. Из котла горячая вода естественным путем поднимается по магистрали горячей воды 8 в бачок (наиболее высоко расположенный). В нем собираются пузырьки воздуха и пара из воды, заполнившей трубопроводы и отопительные радиаторы 12 системы. При отсутствии расширительного бачка скапливание пузырьков воздуха и пара может приводить к образованию в коленах и разветвлениях трубопроводов воздушных или паровых мешков, нарушающих циркуляцию воды в системе. Пузырьки воздуха и пара отводятся из расширительного бачка по трубе 19 в атмосферу, а вода по подпиточным трубопроводам 10, 13 и 14 самотеком направляется к радиаторам 12. При переполнении бачка вода переливается по трубопроводу 7 в трюм. Охлажденная вода из радиаторов стекает в магистраль 1, из которой насосом 3 вновь возвращается в котел 6 для нагревания. При отключении краном 4 циркуляционного насоса отработавшая вода поступает в котел 6 через байпасный трубопровод 5. Кранами 11 можно отключать радиаторы. Отдельные участки системы разобщаются запорными клапанами 2, 9.
В системах водяного отопления используют преимущественно стальные штампованные панельные или змеевиковые радиаторы. Трубопроводы изготовляют из стальных труб, а арматуру применяют стальную, латунную или бронзовую. Преимуществом водяного отопления по сравнению с паровым является более простое устройство из-за отсутствия конденсатоотводчиков, редукционных и предохранительных клапанов, сепараторов. Системы водяного отопления широко применяются на пассажирских и транспортных морских судах в каютах, кают-компаниях и служебных помещениях.
Система водяного отопления судна
Водный транспорт, теория и практика, все о морских и речных судах
Устройство и техническая эксплуатация судна
18.05.2015 18:55
дата обновления страницы
Судовые системы судна
1 6 / 04 /20 07
Для обогрева судовых помещений может применяться паровое, водяное, электрическое и воздушное отопление.
Паровое отопление. В грелки, расположенные в помещениях, подводится свежий пар от главного или вспомогательного котла. Перед поступлением в систему отопления в автоматически действующих редукционных клапанах давление пара понижается до 0,2-0,3 МПа. За редукционным клапаном устанавливается предохранительный, который при аварийном повышении давления стравливает лишний пар. После понижения давления пар осушается в сепараторах. Осушенный пар через распределительную клапанную коробку направляется в отопительную магистраль, из которой по приемным отросткам поступает в грелки. Образовавшийся в грелках конденсат отводится в магистраль конденсационной воды, а затем в теплый ящик, перед которым устанавливают конденсатоотводчик (конденсационный горшок), пропускающий воду и задерживающий пар до полной конденсации.
Паровое отопление может также выполняться по однопроводной системе. Эта система не имеет трубопровода конденсационной воды. При однопроводной системе уменьшается общая длина трубопроводов, а ее эффективность и равномерный нагрев всех грелок обеспечиваются применением клапанов специальной конструкции.
В качестве нагревательных приборов используются ребристые трубы и радиаторы. Ребристые трубы, имея большую площадь нагрева, обладают хорошей теплоотдачей, но недостаточно гигиеничны. Между ребрами забиваются пыль и грязь, которые при нагревании пригорают и издают запах гари. Поэтому значительно чаще применяют радиаторы. Они имеют более гладкую поверхность, с которой сравнительно легко можно удалить пыль.
Для того чтобы можно было регулировать степень нагрева грелок, на паропроводящих трубах устанавливают клапаны игольчатого типа. На отводящих отростках имеются запорные клапаны, которые служат для отключения грелки при ремонте. В однопроводной системе грелки снабжаются клапанами (кранами) специальной конструкции. В пробке крана имеются два отверстия, одно из которых служит для прохода пара, а другое — для выхода конденсата. Трубы парового отопления маркируют двумя серебристо-серыми кольцами.
Паровое отопление, как наименее гигиеничное, применяют только в хозяйственных и бытовых помещениях.
Водяное отопление. Жилые и общественные помещения оборудуют системой водяного отопления. В этом случае грелки нагреваются горячей водой, имеющей температуру 80- 90 °С. Водяное отопление может быть одно- и двухпроводным и выполняется по той же схеме, что и паровое, но в системе отсутствуют сепараторы, редукционные клапаны и конденсатоотводчики. Для обеспечения надежной циркуляции система снабжается циркуляционным насосом и расширительным баком, который компенсирует изменение объема воды при нагревании. Маркировка труб водяного отопления — зеленое и серебристо-серое кольца.
Электрическое отопление. Оно используется главным образом в помещениях, где необходимо поддерживать постоянную температуру и влажность (штурманская и рулевая рубки, радиорубка, гирокомпасная и др.). Несмотря на сравнительно низкую экономичность, электрическое отопление находит все более широкое применение ввиду его простоты и гигиеничности.
Воздушное отопление. Это одно из наиболее удобных и совершенных способов отопления судов. В этом случае в помещение подается воздух, подогретый в воздухонагревателях до температуры 40 °С. При небольших размерах помещения температура подаваемого воздуха не должна быть выше 25 °С. Подогретый воздух рекомендуется подводить в нижнюю часть помещения, чем обеспечиваются хорошая циркуляция воздуха и равномерный нагрев всего помещения.
Система отопления, установленная на судне, должна обеспечивать нормальную температуру во всех помещениях при различных условиях плавания. Для поддержания в помещениях необходимой температуры игольчатые клапаны должны быть в исправном состоянии. Соединения труб должны обеспечить полную непроницаемость. Пропуск пара или конденсата повышают влажность воздуха, в результате чего в помещении создаются ненормальные условия. Чтобы избежать неприятного запаха пригоревшей пыли, все нагревательные приборы следует содержать в чистоте. При каждой уборке помещения нагревательные приборы необходимо протирать влажной тряпкой. Нельзя пользоваться приборами отопления для сушки рукавиц, спецодежды и др.
Чистка ультразвуком 
Чистка ультразвуком 
Чистка инжектора, форсунок 
Судовая система отопления
Система отопления служит для обогревания жилых и служебных помещений судна. На современных судах применяют паровую, водяную, воздушную и электрическую системы отопления.
Система парового отопления. Систему парового отопления применяют на морских и речных судах. Основные ее преимущества — простота и сравнительно малая масса. Теплоносителем в системе служит насыщенный пар низкого давления, получаемый от главных, вспомогательных или утилизационных котлов.
Принцип действия системы парового отопления заключается в том, что пар по специальным трубопроводам поступает в грелки, установленные почти во всех жилых и служебных помещениях, кроме специальных, где отопление не предусматривается. Проходя по грелкам, пар конденсируется, отдавая теплоту парообразования воздуху помещения. Образовавшаяся в результате конденсации пара в грелках вода отводится обратно в котел для его питания. Теплоотдача пара тем выше, чем меньше он содержит влаги. Поэтому для уменьшения влаги пар до входа в грелки пропускается через специальные влагоуловители (сепараторы), действующие на основе резкого изменения направления движения пара.
На рис. 3.39, а показан проходной сепаратор. Пар, поступая в сепаратор через отверстие фланца 2, ударяется об отбойную перегородку с корытцем 4 и опускается вниз. Изменив свое направление и обойдя перегородку, пар поднимается в верхнюю полость 3 и уходит через отверстие фланца, а вода, отделившись от пара, стекает через решетку 5 в нижнюю полость 1.
В связи с тем что давление пара в паровых котлах высокое, а работа системы парового отопления осуществляется при давлении до 0,2—0,3 МПа, для понижения давления пар пропускается через редукционный клапан. При прохождении через клапан скорость пара увеличивается и соответственно уменьшается его давление. В случае повреждения редукционный клапан заменяют предохранительным, который при повышении давления в отопительной сети выше 0,2—0,3 МПа перепускает излишний пар в теплый ящик.
Проходя через грелки, пар конденсируется в них, однако эта конденсация является неполной. Чтобы сконденсировалась большая часть пара, за грелкой устанавливают конденсационный горшок, а перед теплым ящиком — специальный конденсатоотводчик. На рис. 3.39, б изображен конденсационный горшок с крышкой 8. Между корпусом 6 горшка и мембраной находится прокладка 9. Когда в горшок вместе с конденсатом поступает пар, сильфон 7 под действием высокой температуры удлиняется и закрывает выход пару в конденсатный трубопровод. Задержанный пар конденсируется, и сильфон по мере снижения температуры пара укорачивается, поднимая при этом игольчатый клапан 10 и пропуская конденсат по трубопроводу в питательную цистерну и теплый ящик или возвращая конденсат в парогенератор. В настоящее время разработаны малогабаритные конденсационные горшки, которые для повышения эффективности системы можно устанавливать на выходе за каждой грелкой.
Площадь нагревательной поверхности грелок и их количество определяются тепловым расчетом. Грелки изготовляют из меди, чугуна и стали. Ребра грелок бывают круглые и прямоугольные. На рис. 3.40 изображены применяемые на судах грелки и радиаторы. Ребристые грелки с малым шагом ребер хорошо передают теплоту, но недостаточно гигиеничны, так как между ребрами забивается пыль, которая пригорает и дает неприятный запах. Этот недостаток менее присущ стальным вертикальным грелкам и радиаторам.
Конструктивно система парового отопления может выполняться по групповому или централизованному вариантам. На судах малого водоизмещения обычно, применяется централизованный вариант построения, во всех остальных случаях — групповой. При групповом варианте вся система разбивается на отдельные участки, обслуживающие палубы, платформы, надстройки и т. д.
В зависимости от способа подвода пара к грелкам и отвода от них конденсата системы парового отопления выполняются однопроводными (рис. 3.41) и двухпроводными (рис. 3.42). Из рисунков видно, что при двухпроводной системе все грелки данной группы помещений включаются между трубопроводом свежего пара и магистралью отработавшего пара параллельно, а при однопроводной системе — последовательно.
При однопроводной системе отопления не нужен трубопровод отработавшего пара (конденсат), благодаря чему при его монтаже требуется значительно меньшее количество труб, чем при двухпроводной системе. Конструктивно однопроводная система проще, однако клапаны у нее более сложной конструкции, чем обычные клапаны, устанавливаемые перед грелками и предназначенные для впуска пара в грелку и выпуска из нее конденсата.
Система водяного отопления. Если в системе парового отопления теплоносителем является пар, то в системе водяного отопления — горячая вода с температурой 80—95 °С. Нагретая до этой температуры вода циркуляционными насосами или вследствие разницы в плотности до и после прохождения нагревательных приборов циркулирует по системе. Системе водяного отопления не нужны сепараторы, редукционные клапаны, конденсационные горшки и предохранительные клапаны. Характерным для этой системы является наличие расширительных бачков, которые устанавливают в наиболее высоких точках системы. На рис. 3.43 приведена схема водяного отопления. Вода, нагреваясь в котле, поступает по трубе 9 в расширительный бак 8. Этот бак принимает часть воды и обеспечивает отвод пара при нагреве через атмосферную трубу 7, предотвращая образование в системе паровых мешков. Из расширительного бака вода поступает к клапанной коробке 6 и грелкам 5, откуда направляется по трубопроводу 3 к насосу 2, который подает воду обратно в котел 1.
Для естественной циркуляции воды при выключенном насосе, возникающей вследствие разности температур нагретой в котле и охлажденной в грелках воды, предусмотрен обводной канал. Вода пополняется из запасных цистерн насосом 13, подающим ее в бак 11. Из бака вода поступает в котел через клапан 10, автоматически действующий от поплавка расширительной цистерны. В случае необходимости вода может отбираться из расширительного бака на хозяйственные нужды по трубопроводу 12. Излишек воды в расширительном баке отводится по трубе 4.
К преимуществам водяного отопления по сравнению с паровым относятся: долговечность и гигиеничность, бесшумность работы, невысокое давление теплоносителя и простота устройства. Наряду с этим имеются и недостатки: большая масса системы, опасность замерзания воды в трубах вследствие невысокой температуры теплоносителя и медленного перемещения его по трубам (до 0,3 м/с), медленное нагревание помещений.
Система воздушного отопления. При подогреве воздуха, подаваемого в судовые помещения системой общесудовой вентиляции, системы парового и водяного отопления можно заменить воздушным отоплением. В холодное время система используется для отопления и вентиляции, в теплое — только для вентиляции и охлаждения.
Совмещение вентиляции и отопления в одной системе позволяет изменять температуру в помещениях в широких пределах. Система воздушного отопления проще, чем системы парового и водяного отопления. Конструктивно ее выполняют по автономному или групповому варианту в зависимости от количества, назначения и расположения обслуживаемых помещений. Воздух в системе подогревается в воздухоподогревателях, а охлаждается в воздухоохладителях.
На рис. 3.44 показана схема высоконапорной системы воздушного отопления для группы помещений. Схема позволяет применять для отопления наружный, а также рециркуляционный воздух или их смесь. Первичный подогрев воздуха производится в групповом воздухоподогревателе, а вторичный до требуемой температуры — в самих помещениях, где установлены регулируемые вручную воздухоподогреватели. Из группового воздухоподогревателя воздух поступает по магистрали в каютные отопительно-воздухораспределительные шкафчики с эжекционными головками и нагревательными элементами, регулируемыми клапанами.
Эжекционная головка за счет энергии выходящего из нее воздуха, поступающего под большим напором от вентилятора, подсасывает воздух помещения в шкафчик. Регулируя работу нагревательного элемента, можно регулировать температуру воздуха в помещениях. С помощью таких шкафчиков можно также регулировать и количество засасываемого рециркуляционного воздуха. При использовании воздухораспределительного шкафчика без нагревательного (вторичного) элемента регулировать температуру воздуха в помещении можно только путем изменения количества воздуха, эжектируемого из помещения и подаваемого от центрального воздухоподогревателя. Такой шкафчик фактически является воздухосмесительным прибором.
В отдельных помещениях по условиям обитаемости предпочтительно иметь шкафчики с нагревательными элементами, так как в летний период они могут быть использованы для вторичного охлаждения воздуха в помещениях. Для этого к шкафчику дополнительно подводят трубу для удаления влаги, скапливающейся на охлаждаемом воздухоэлементе. Каютные воздухонагреватели размещают с учетом санитарно-гигиенических требований, а также в соответствии с архитектурой помещения. Регулирование нагревательных приборов-шкафчиков можно производить дистанционно.
Система электрического отопления. Электрическое отопление применяется сравнительно редко, главным образом для отопления тех помещений, где установлены приборы, которые надо защищать от влажности. К числу таких помещений относятся штурманская и ходовая рубки, помещения судовых телефонных станций и др. Принцип действия электрической системы отопления заключается в преобразовании электрической энергии в тепловую. Для получения большого количества теплоты в электроприборы (грелки) вводят нихромовые сопротивления. Грелки устанавливают обычно на переборках, а иногда, чтобы не загромождать помещения, и на подволоке. Система электрического отопления проста по устройству и допускает свободное перемещение грелок с одного места на другое; однако стоимость такой системы высока.
Литература
Судовые системы и трубопроводы — Овчинников И.Н., Овчинников Е.И. [1988]
