5. Характеристика видов основных систем отопления

В настоящее время в стране применяют главным образом центральные системы водяного и парового отопления, местные и центральные системы воздушного отопления, а также печное отопление. Приведем общую характеристику этих систем (кроме печного отопления) с детальной классификацией на основании рассмотренных свойств теплоносителей.

При водяном отоплении циркулирующая нагретая вода охлаждается в отопительных приборах и возвращается в тепловой центр для последующего нагревания. Системы водяного отопления по способу создания циркуляции воды разделяются на системы с естественной циркуляцией (гравитационные) и с механическим побуждением циркуляции воды при помощи насосов (насосные).

Рис. 1.5. Принципиальные схемы водяного отопления с естественной циркуляцией

а) гравитационная, б) с механическим побуждением циркуляции воды (насосная).1-теплообменник; 2 - подающий теплопровод (Т1); 3 - расширительный бак; 4 - отопительный прибор; 5 - обратный теплопровод (Т2); 6 - циркуляционный насос; 7 - устройство для выпуска воздуха из системы.

В гравитационной (лат. gravitas - тяжесть) системе (рис. 1.5, а) используется свойство воды изменять свою плотность при различной температуре. В замкнутой вертикальной системе с неравномерным распределением плотности под действием гравитационного поля Земли возникает естественное движение воды.

В насосной системе (рис. 1.5, 6) используется насос с механическим приводом для повышения разности давления, вызывающей циркуляцию, и в системе создается вынужденное движение воды.

По температуре теплоносителя различаются системы низкотемпературные с предельной температурой горячей воды t_Г<70°С, среднетемпературные при t_Г от 70 до 100°С и высокотемпературные при t_Г> >100°С. Максимальное значение температуры воды ограничено в настоящее время 150 °С.

По положению труб, объединяющих отопительные приборы по вертикали или горизонтали, системы делятся на вертикальные и горизонтальные.

В зависимости от схемы соединения труб с отопительными приборами бывают системы однотрубные и двухтрубные. В каждом стояке или ветви однотрубной системы приборы соединяются одной трубой, и вода протекает последовательно через все приборы. Если каждый отопи тельный прибор, установленный в помещении, разделен на две равные части («а» и «б»), в которых вода движется в противоположных направлениях и теплоноситель последовательно проходит сначала через все части «а», а затем через все части «б», то такая однотрубная система носит название бифилярной (двухпоточной).

В двухтрубной системе приборы отдельно присоединяются к двум трубам - подающей и обратной, и вода протекает через каждый прибор независимо от других приборов. 2.

При паровом отоплении в приборах выделяется теплота фазового превращения в результате конденсации пара. Конденсат удаляется из приборов и возвращается в паровые котлы.

Системы парового отопления по способу возвращения конденсата в паровые котлы разделяются на замкнутые (рис. 1.6, а) с самотечным возвращением конденсата и разомкнутые (рис. 1.6, б) с перекачкой конденсата насоса ми. В замкнутой системе конденсат непрерывно поступает в котлы под действием разности давления, выраженного столбом конденсата высотой h (см. рис. 1.6, а) и давления пара рп в котлах. Поэтому отопительные приборы должны находиться достаточно высоко над паросборниками котлов (в зависимости от давления пара в них).

В разомкнутой системе парового отопления конденсат из отопительных приборов непрерывно поступает в конденсатный бак и по мере накопления периодически перекачивается конденсатным насосом в котлы на тепловой станции. В такой системе расположение бака должно обеспечивать стекание конденсата из нижнего отопительного прибора в бак, а давление пара в котлах преодолевается давлением насоса.

В зависимости от давления пара системы парового отопления подразделяются на субатмосферные, вакуум-паровые, низкого и высокого давления (табл. 1.2)

Рис. 1.6. Принципиальные схемы замкнутой (а) и разомкнутой (б) системы парового отопления.

-паровой котел с паросборником. 2 - паропровод; 3 -отопительным при бор; 4 и 6 - самотечный и напорный конденсатопроводы; 5 - воздуховыпускная труба; 7 - конденсатный бак; 8 - конденсатный насос; 9 - парораспределительный коллектор.

Таблица 1.2. Параметры (округленные) насыщенного пара в системе высокого давления.

Система	Абсолютное давление, МПа	Температура, °С	Удельная теплота конденсации, кДж/кг
Суб атмосферная Вакуум-паровая Низкого давления	<0,10 <0,11 0,105-0,17 0,17-0,27	<100 100-115 115-130	>2260 2260-2220 2220-2175

Максимальное давление пара ограничено допустимым пределом длительно поддерживаемой температуры поверхности труб и отопительных приборов в помещениях (избы -точному давлению 0,17 МПа соответствует температура пара приблизительно 130 °С).

В системах субатмосферного и вакуум-парового отопления давление в приборах меньше атмосферного и темпера тура пара ниже 100 0С. В этих системах можно, изменяя величину вакуума (разрежения), регулировать темпера туру пара.

Теплопроводы систем парового отопления делятся на паропроводы, по которым пар перемещается от теплового центра до отопительных приборов, и конденсатопроводы для отвода конденсата. По паропроводам пар перемещается под давлением рп в паросборниках котлов (см. рис. 1.6, а) или в коллекторах (см. рис. 1.6, б) к отопительным приборам.

Конденсатопроводы (см. рис. 1.6) могут быть самотечными и напорными. Самотечные трубы прокладывают ниже отопительных приборов с уклоном в сторону движения конденсата. В напорных трубах конденсат перемещается под действием разности давления, создаваемой насосом или остаточным давлением пара в приборах.

В системах парового отопления преимущественно используются двухтрубные стояки, но могут применяться и однотрубные.

. При воздушном отоплении циркулирующий нагретый воздух охлаждается, передавая теплоту при смешении с воздухом обогреваемых помещений и иногда через их внутренние ограждения. Охлажденный воздух возвращается в тепловой центр.

Системы воздушного отопления по способу создания циркуляции воздуха разделяются на системы с естественной циркуляцией (гравитационные) и с механическим побуждением движения воздуха с помощью вентилятора.

В гравитационной системе используется различие в плотности нагретого и окружающего воздуха. Как и в водяной вертикальной гравитационной системе, при различной плотности воздуха в вертикальных частях возникает, естественное движение воздуха в системе. При применении вентилятора в системе создается вынужденное движение воздуха.

Воздух, используемый в системах отопления, нагревается до температуры, обычно не превышающей 60°С, в специальных теплообменниках - калориферах. Калориферы могут обогреваться паром, водой, электричеством или горячими газами; система воздушного отопления соответственно называется водовоздушной, паровоздушной, электровоздушной, газовоздушной.

Воздушное отопление может быть местным (рис. 1.7, а) и центральным (рис. 1.7,6).

В местной системе воздух нагревается в отопительной установке с теплообменником (калорифером или другим отопительным прибором), находящимся в обогреваемом помещении.

В центральной системе теплообменник (калорифер) размещается в отдельной камере - тепловом центре. Воздух при температуре tв подводится к калориферу по обратным воздуховодам (рециркулирует), горячий воздух при температуре tv перемещается вентилятором в помещения по подающим воздуховодам.