Основные характеристики теплоносителей

При выборе теплоносителя необходимо учитывать санитарно-гигиенические, технико-экономические и эксплуатационные показатели.

Газы образуются при сгорании топлива, они имеют высокие температуры и энтальпию. Однако транспортировка газов усложняет систему отопления и приводит к значительным тепловым потерям. С санитарно-гигиенической точки зрения газы малоприемлемы вследствие трудности обеспечения допустимых температур нагревательных приборов, впуск газов непосредственно в помещение ухудшает состояние воздушной среды.

Вода обладает большой теплоемкостью и плотностью, что позволяет передавать большие количеств теплоты при малом объеме теплоносителя. Это обеспечивает малые размеры трубопроводов и относительно невысокие потери тепла. Допускаемая по санитарно-гигиеническим нормам температура нагревательных приборов легко достигается, однако на перемещение воды требуется затрата энергии.

Пар при конденсации в нагревательных приборах отдает значительное количество теплоты за счет скрытой теплоты парообразования. Вследствие этого масса пара при данной тепловой нагрузке уменьшается по сравнению с другими теплоносителями. Однако пар как теплоноситель в системах отопления уступает воде, так как температура приборов будет выше 100 °С, что приводит к разложению органической пыли, оседающей на приборах, и к выделению в помещение вредных веществ и неприятных запахов, кроме того следует также учесть, что паровые системы могут быть источниками шума, пар при низких давлениях (применяемых в системах отопления) имеет значительный удельный объём, что ведет к увеличению сечений трубопроводов.

Воздух - легко подвижный теплоноситель - безопасен в пожарном отношении, в воздушных системах возможно простое регулирование постоянства температуры в помещении. Однако вследствие малой теплоемкости воздуха для удовлетворения заданной тепловой нагрузки масса воздуха должна быть значительной, что приводит к наличию каналов с большим сечением для его перемещения и дополнительному расходу энергии. К тому же воздушное отопление в некоторых случаях может спровоцировать развитие вредоносных бактерий, легионел. Поэтому воздушное отопление применяют только на промышленных предприятиях и совмещая его с системами принудительной вентиляции или путем установки в цехах отопительных агрегатов.

Водяное отопление получило в настоящее время наибольшее распространение в силу своих преимуществ перед другими системами отопления. Опыт эксплуатации водяных систем показал их наилучшие гигиенические и эксплуатационные показатели. Системы водяного отопления обладают наибольшей надежностью, бесшумны, просты и удобны в эксплуатации, могут иметь значительный радиус действия по горизонтали. По вертикали радиус действия системы определяется гидростатическим давлением.

Водяные системы отопления- наиболее распространенные системы отопления, применяемые в современных жилых, общественных и промышленных зданиях.
При водяном отоплении циркулирующая нагретая вода охлаждается в отопительных приборах и возвращается к теплоисточнику для последующего нагревания. Система отопления состоит из теплового пункта, магистралей, отдельных стояков и ветвей с приборными узлами.

Системы водяного отопления по способу создания циркуляции воды разделяются на системы:

Ø с естественной циркуляцией (гравитационные)

Ø с механическим побуждением циркуляции воды при помощи насоса (насосные).

В гравитационной (лат. gravitas - тяжесть) системе используется свойство воды изменять свою плотность при изменении температуры. В замкнутой вертикальной системе с неравномерным распределением плотности под действием гравитационного поля Земли возникает естественное движение воды. Для удаления воздуха из системы отопления магистральные трубопроводы горячей воды прокладывают с подъемом 0,005—0,01 в сторону расширительного бака Благодаря малым скоростям движения воды в системах с естественной циркуляцией удаление воздуха осуществляется в направлении, противоположном движению воды.

По температуре теплоносителя различаются системы:

ü низкотемпературные с предельной температурой горячей воды tг<70 °C;

ü среднетемпературные при tг от 70 до 100 °С;

ü высокотемпературные при tг>100 °C.

Максимальное значение температуры воды ограничено в настоящее время 150°С.

По положению труб, объединяющих отопительные приборы по вертикали или горизонтали, системы делятся на:

· вертикальные;

· горизонтальные.

В зависимости от схемы соединения труб с отопительными приборами системы бывают:

ü однотрубные с последовательным соединением приборов;

ü двухтрубные с параллельным соединением приборов;

ü бифилярные с последовательным соединением сначала всех первых половин приборов, затем для течения воды в обратном направлении всех вторых половин.

Для правильной эксплуатации системы водяного отопления важно, чтобы из неё был удалён воздух. С этой целью, а также для полного опорожнения системы все трубопроводы прокладываются вертикально или с уклоном, причём в верхней точке системы делаются специальные устройства - воздухоотводчики.

По расположению магистралей:

Ø с верхней разводкой при прокладке подающей магистрали выше отопительных приборов;

Ø с нижней разводкой при расположении подающей и обратной магистралей ниже приборов;

Ø с "опрокинутой" циркуляцией воды при прокладке обратной магистрали выше приборов.

По направлению движения воды в подающей и обратной магистралях:

· с тупиковым (встречным) движением воды в магистралях;

· с попутным (в одном направлении) движением воды в магистралях.

Двухтрубная система отопления с естественной циркуляцией и нижней разводкой. Принцип действия: При нагревании, вода из котла попадает в подающий магистральный трубопровод, расположенный или в подвале или полу первого этажа, после чего распределяется по подающим стоякам и дальше попадает в отопительные приборы. После охлаждения вода по обратным стоякам направляется в обратные магистральные трубопроводы, расположенные там же, де и подающие. Удаление воздуха осуществляется либо через воздушные краны (краны Маевского) установленные на радиаторах отопления верхнего этажа, либо через воздушную трубу, соединяющую подающие стояки с расширительным баком. Для более эффективного удаления воздуха, магистральные трубопроводы прокладывают с уклоном по ходу движения воды. Воздушную трубу монтируют в виде петли, что бы за счет воздушной пробки предотвратить циркуляцию воды в ней. Преимущества нижней разводки отопления перед верхней разводкой: Меньшие потери теплоты, так как магистральные трубопроводы не прокладываются на чердаке. При строительстве можно запускать систему отопления при недостроенных верхних этажах. При ремонте на верхних этажах, нет необходимости отключать отопление на нижних этажах. Вся запорная арматура подающих и обратных стояков сосредоточена в узле управления в подвале. Двухтрубная система отопления с естественной циркуляцией и верхней разводкой. В такой системе подающие магистральные трубопроводы расположены выше отопительных приборов, на чердаке или под потолком верхнего этажа. Из котла вода подается по главной подающей магистрали вверх, где она разделяется между подающими стояками и поступает вниз к отопительным приборам. После охлаждения, вода стекает в обратную магистраль, которая расположена в подвале, а иногда и над полом первого этажа, если это позволяет выдержать необходимый уклон трубы. Воздух из такой системы удаляется через расширительный бак. Преимущества: Давление воды в подающих стояках больше чем в системе с нижней разводкой. Удаление воздуха производится без вмешательства ручного труда. Отсутствует воздушная труба, что уменьшает стоимость работ и упрощает обслуживание. Однотрубная система отопления с естественной циркуляцией и замыкающими участками. При таком устройстве отопления нагретая вода из котла поднимается через главный подающий стояк в магистральные подающие трубопроводы, а затем поступает в стояки и отопительные приборы верхнего этажа. Охлажденная вода из нагревательных приборов смешивается с горячей водой прошедшей по замыкающему участку и поступает на этаж ниже и т.д. Преимущества однотрубной схемы по сравнению с двухтрубной: Более эстетичный вид, т.к. используется меньшее количество труб. Меньшая стоимость материалов и монтажных работ. Системы с естественной циркуляцией применяют для небольших зданий, т.к. циркуляционное давление в них небольшое и поэтому чем обширнее система, тем больший диаметр труб необходимо использовать, а это влияет на стоимость. Двухтрубные вертикальные системы отопления с искусственной циркуляцией.   C нижней разводкой С верхней разводкой Двухтрубные вертикальные системы отопления с искусственной циркуляцией могут быть с нижней и верхней разводкой магистральных трубопроводов. Их устройство и принцип действия не имеет существенных различий по сравнению с такими же системами с естественной циркуляцией. Они отличаются лишь наличием циркуляционного насоса., который обычно устанавливают на обратном трубопроводе перед котлом. Расширительный бак в таких системах отопления присоединяется к обратному трубопроводу перед всасывающим патрубком насоса. Большое давление, создаваемое циркуляционным насосом, позволяет использовать трубы меньшего диаметра, чем в системах с естественной циркуляцией.