4. Системы отопления при местном теплоснабжении. Конструктивные особенности, классификация, области применения, достоинства и недостатки.
Местное теплоснабжение – снабжение теплом одного или несколько домов. Источниками местного теплоснабжения являются печи, котлы, размещаемые в подвале, спец. помещениях, а также в пристроях.
Эксплуатацию осуществляет сам потребитель. Учитывая низкую мощность местные системы отопления получили распространение в зданиях небольшой этажности, в индивидуальны жилых домах – коттеджах.
Печное отопление:
Печным отоплением могут быть оборудованы здания высотой не более двух этажей, предназначенные под жилые дома также их применяют в общежитиях, поликлиниках, амбулаториях, аптеках, больницах, торговых и бытовых помещениях, некоторых промышленных предприятий и т.д.
Достоинства: меньшая стоимость устройства по сравнению с другими видами отопления; малая затрата металла ( на колосниковую решётку, дверцы, задвижки и каркас); возможность использования местного топлива любого вида; сравнительный высокий коэффициент полезного действия.
Недостатки печного отопления: пожарная опасность; значительная затрата труда на топку печей; большие площади для хранения топлива и затруднительная его доставка, особенно в помещения верхних этажей; необходимость периодической чистки печи от золы и шлаков с неизбежным выделением при этом пыли; значительная площадь, занимаемая печью в помещении; неравномерность температуры воздуха в отапливаемом помещении в течение суток; опасность отравления окисью углерода (угарания) при неправильном уходе за печью и преждевременном закрытии задвижек у дымовой трубы. Равномерная температура воздуха в течение суток обеспечивается правильным выбором типа печей и расположением их в плане здания или отдельной квартиры. Конструкция печи должна обеспечивать больший прогрев нижней ее части для лучшего обогревания нижней зоны отапливаемого помещения.
Печи делятся по их теплоёмкости, по схеме движения газа и способу отведения его в атмосферу, по виду топливника, по форме в плане(прямоугольные, круглые), по способу и материалам изготовления.
Рис 4.
В теплоёмких печах топливо сжигают один или два раза в сутки, продолжительностью по 1,5 – 2 часа. Нетеплоёмкие печи требуют непрерывной топки (или с небольшими перерывами).
Теплоёмкие печи устраивают кирпичные, блочные ( из бетонных, керамиковых и других элементов), снаружи оштукатуренные или покрытые изразцами, металлическими гладкими или гофрированными кожухами.
По движению газов печи делятся на однооборотные (рис.4 в), многооборотные с последовательным движением газов (рис. 4.б), многооборотные с параллельным движением газов (рис.4 г), колпаковые (рис.4 g).
По способу отведения дыма в атмосферу различают печи с дымоотводящими каналами из кирпича или стандартных блоков как в виде самостоятельных коренных стояков (участки кирпичной кладки с дымоходами), так и каналов в толще каменных стен. Устраиваемая над печью насадная труба может отводить дым в атмосферу непосредственно.
Печь работает на дровах, торфе, каменном угле. Топливник – из огнеупорного кирпича. Имеется загрузочная и поддувальная дверцы, из поддувальной дверцы осуществляется и уборка золы.
Устройство печи: 1 - шанцы; 2 - поддувало (зольник); 3 - поддувальная дверца; 4 - колосниковая решетка; 5 - топочная дверца; 6 - под (имеет скат к решетке); 7 - топочная камера; 8 - хайло, или прогар; 9 - свод топки; 10 - камера (виден душник); 11 - наружная стенка; 12 - дымооборот; 13 - перекрыша печи; 14 - дымоход (к трубе); 15 - отступка (зазор между дымоходом, и печью); 16 - канал; 17 - дымовая задвижка; 18 - внутренние тепловоспринимающие стенки.
Нетеплоёмкие печи изготавливают из листовой стали или чугуна; последний предпочтителен (отсутствие коррозии и тепловой деформации). Нетеплоёмкие печи обычно состоят из топливника и поддувала, не имея внутренних дымоходов. Температура отводимых газов высока, снижен также КПД печи. Для повышения последнего устраивают в помещении протяжённые дымоотводные трубы из кровельной стали.
На практике применяются и комбинированные печи, одновременно для отопления и хозяйственно – бытовых целей: кухонные плиты ( с обогревательными щитками – группой каналов и без них; с духовыми шкафами или водогрейными бачками), универсальные «русские печи», банные печи «каменки» и др.
Отопление с помощью котла:
Основными элементами местной системы отопления являются: отопительный котёл, система подачи воздуха и удаления продуктов сгорания, насосное оборудование, трубопроводы и арматура (запорные клапаны, фитинги и др.), а также радиаторы. Сердце системы – котел – может быть одноконтурным и двухконтурным. Одноконтурный вариант предназначен только для нагрева теплоносителя для системы отопления, но к нему может быть подключен бойлер косвенного нагрева для обеспечения горячего водоснабжения (ГВС). Двухконтурный вариант может работать одновременно и на систему отопления и снабжать обитателей дома горячей водой. Такое решение очень удобно, но следует учитывать тонкости работы котлов в режиме отопления и горячего водоснабжения. Так, все настенные двухконтурные котлы работают в режиме приоритета нагрева ГВС, то есть в режиме отопления они могут работать с частичной мощностью, а в режиме ГВС обычно всегда работают со 100% тепловой мощностью.
Выпускают нагревательные котлы следующих типов: газовые котлы с атмосферной горелкой, используемые для нагрева теплоносителя (газ), дизельные и двухтопливные котлы, применяемые для нагрева теплоносителя (дизельное топливо и газ), твёрдотопливные котлы, предназначенные для нагрева теплоносителя (твёрдое топливо), электрические.
Газовые котлы с атмосферной горелкой принято подразделять на напольные и настенные. Все напольные газовые котлы можно разделить на две основные группы – с атмосферными горелками и надувными. Газовые котлы с атмосферной горелкой имеют меньшую стоимость, так как горелка является неотъемлемой частью котла и входит в его стоимость, работает тише и обладает более широким диапазоном работы при колебаниях газа в трубопроводе. Основная опасность для котлов с атмосферными горелками – опускание пламени на колосник и достаточно быстрое его прогорание.
Котлы с надувными горелками имеют больший КПД и стоят дороже.
Настенные газовые котлы представляют собой мини – котельные. В корпусе котла находится горелка, теплообменник и устройство управления, а также один или два циркуляционных насоса, расширительный бак, манометр, термометр, система, обеспечивающая безопасную работу котла, и многие другие элементы, без которых не обходится работа нормальной котельной. Такие котлы бывают с естественное тягой, т.е. с открытой камерой сгорания, и с принудительным отводом продуктов сгорания (с закрытой камерой).
Твёрдотопливные котлы. Основное преимущество связано с доступностью и невысокой ценой твёрдого топлива (древесины, угля, кокса). Главный недостаток котлов этого типа – они не могут работать в полностью автоматическом режиме, так как требуют регулярной загрузки топлива. Некоторые компании выпускают котлы с двумя раздельными камерами сгорания – для твёрдого и газообразного (жидкого) топлива и, кроме того, оборудованные встроенным ТЭНом (ТЭН или трубчатый электронагреватель — один из самых распространенных нагревательных элементов. Он преобразует электрическую энергию в тепловую и широко используется в промышленности и быту для нагрева жидкостей и газов, например, в водонагревателях), что позволяет им работать на всех четырёх основных видах топлива.
Электрические котлы обладают такими преимуществами. Как невысокая цена, низкие затраты на монтаж, отсутствие необходимости в отдельном помещении (котельной) или в монтаже газовых подводок и организации дымохода; простота эксплуатации, безопасность, бесшумная работа благодаря наличию электронных пусковых элементов, экологичность (нет вредных выбросов и посторонних запахов). Главными факторами, ограничивающими применение котлов этого типа, являются: высокая стоимость электроэнергии, не на каждом участке есть достаточная установленная электрическая мощность, возможное отключение электроэнергии.
Также существуют Дизельные и двухтопливные котлы работают на жидком или газообразном топливе. В зависимости от используемого топлива применяют жидкотопливную или газовую горелку.(предназначены в основном для централизованного теплоснабжения).
В котельной следует предусмотреть эффективную вентиляцию. Также стоит заранее продумать расположение дымохода, который соединяется с выходным дымоотводным отверстием котла. Он, должен обеспечивать тягу для поддержания процесса горения в котле – для этого стоит установить стабилизатор тяги. Зачастую специалистами рекомендуется использование коаксиального дымохода, одновременно подающего воздух в котел и выводящего продукты сгорания. Так, важную роль в оптимальном распределении и использовании тепла, вырабатываемого котлом, играет выбор схемы разводки труб отопления. При проектировании местных систем отопления предпочтение следует отдавать 2х-трубным систем отопления с верхней разводкой. А также оптимальной например, для индивидуальных домов считается двухтрубная схема с принудительной циркуляцией. В таких системах одним из важнейших элементов является циркуляционный насос, заставляющий теплоноситель циркулировать в замкнутом контуре. Нередко котлы уже имеют встроенный насос. В прочих же случаях его нужно подбирать отдельно, выбирая необходимую модель исходя из гидравлического сопротивления системы отопления и потребности дома в тепле.
Особенность: наличие расширительного бака. Располагают его в наивысшей точке системы. Расширительный бак необходим для размещения в нем излишков воды, которая получается при нагревании теплоносителя. Дополнительно расширительный бак является воздухосборником. Во избежание остывания воды расширительном сосуде используется циркуляционная труба; переливная труба; сигнальная труба – дает информацию потребителю тепла о минимально допустимом уровне воды. В настоящее время устройство переливная и сигнальная трубы не используют, заменяя их автоматическими средствами – реле уровня, регулятор уровня и т.д. Подпитка системы отопления водой осуществляется из хозпитьевого водопровода . Другой особенностью является повышенные уклоны горизонтального трубопровода.
Достоинство:
обособленность и независимость от центральных теплоисточников.
Простота устройства и обслуживания.
Способность к саморегулированию.
Недостатки:
повышенная металлоемкость – использование труб большего диаметра.
Опасность замерзания теплоносителя в теплопроводах, проложенных через неотапливаемые помещения.