Глава I. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ОПАЛЕННЯ
Опалювальна установка для завдань, що покладаються на неї, виконується з окремих технологічно пов'язаних частин, що складають систему опалення. Система опалення - це комплекс конструктивних елементів, призначених для отримання, перенесення та передачі необхідної кількості тепла у всі приміщення, що обігріваються.
Основні конструктивні елементи системи опалення:
теплообмінник — елемент отримання тепла при спалюванні палива чи іншого джерела;
опалювальний прилад - елемент передачі тепла в приміщення;
теплопровід – елемент для перенесення тепла від теплообмінника до опалювального приладу.
Перенесення тепла може здійснюватися за допомогою рідкого або газоподібного середовища. Рідке (вода) або газоподібне (пар, повітря, газ) середовище, що переміщається в системі опалення, називається теплоносієм. Залежно від виду теплоносія системи опалення поділяються на водяні, парові, повітряні та газові.
При використанні для опалення електрики тепло може переноситися також через тверде середовище.
Системи опалення поділяються на дві групи: місцеві та центральні. У місцевих системах для опалення одного приміщення всі три основні елементи конструктивно об'єднані в одній установці, безпосередньо в якій відбуваються отримання, перенесення та передача тепла в приміщення. Теплоперенесене середовище нагрівається гарячою водою, парою, електрикою або при спалюванні будь-якого палива. Передача тепла здійснюється випромінюванням та вільною чи вимушеною конвекцією.
Характерним прикладом місцевої системи опалення є опалювальна піч. Тепло, отримане при спалюванні палива (твердого, рідкого або газоподібного) в теплообміннику - паливнику /, переноситься теплоносієм-гарячими газами потеплопроводів - каналів 3 і передається в приміщення через опалювальний прилад - 2 стінки печі.
У місцевій системі опалення з використанням електрики тепло-перенесення може здійснюватися без теплоносія безпосередньо через тверде середовище.
Центральними називаються системи, призначені для опалення кількох приміщень із єдиного теплового центру. Теплообмінник та прилади таких систем опалення відокремлені один від одного: теплоносій нагрівається в теплообміннику, що знаходиться в тепловому центрі, переміщається теплопроводами в окремі приміщення і, передавши тепло через опалювальні прилади в них, повертається в тепловий центр. До центральних належать системи водяного, парового та повітряного опалення.
Центральна система опалення може бути районною, коли група будівель опалюється з центральної теплової станціїТеплообмінник та опалювальні приладисистеми тут також розділені - теплоносій нагрівається в теплообміннику, що знаходиться на тепловій станції, переміщається зовнішніми і внутрішніми теплопроводами в окремі приміщення кожного будівлі та, передавши тепло через опалювальні прилади в них, повертається на станцію.
У сучасних системах теплопостачання та опалення використовуються два теплоносія Первинний високотемпературний теплоносій, отримуючи тепло в центральному теплообміннику / на тепловій станції, рухається у зовнішніх теплопроводах 3 і 4. Вторинний низькотемпературний теплоносій (його температура г), що отримує тепло від первинного в місцевому теплообміннику , переносить його по внутрішньому теплопроводу - трубі, що подає 6 в окремі опалювальні прилади 8 і повертається до теплообмінника по зворотній трубі .
Первинним теплоносієм зазвичай служить вода або пара Якщо, наприклад, первиннависокотемпературна вода нагріває вторинну воду, така центральна система опалення називається водо-водяною. Аналогічно можуть бути водоповітряна, пароводяна, пароповітряна та інші системи центрального опалення.
Розглянемо докладніше класифікацію кожної із систем центрального опалення1, найпоширенішого нині.
Системи водяного опалення передусім поділяються на низькотемпературні з граничною температурою гарячої води 105°С і високотемпературні - 105°С. Максимальне значення температури води обмежено нині 150 °С.
За способом створення циркуляції води розрізняються системи водяного опалення з природною циркуляцією (гравітаційні системи) та з механічним спонуканням циркуляції води за допомогою насосів (насосні системи). У гравітаційній (лат. gravitas — вага) системі використовується відмінність у щільності води, нагрітої до різної температури. У системі з неоднорідним розподілом щільності під впливом гравітаційного поля Землі виникає природне рух води.
У насосній системі використовується електричний насос підвищення гідравлічного тиску; у системі створюється вимушений рух води на додаток до гравітаційного.
Теплопроводи систем водяного опалення поділяються на магістралі, що подають гарячу воду до стояків (що подають магістралі /) і відводять охолоджену воду від стояків до теплообмінників (зворотні магістралі 2), і стояки, що подають 3 і зворотні 4, які з'єднують магістралі горизонтальними гілками 6.
Системи водяного опалення в залежності від схеми з'єднання труб з опалювальними приладами називаються однотрубними та двотрубними. У кожному стояку чи гілки однотрубної системи приладиз'єднуються однією трубою і вода протікає послідовно через усі прилади. У двотрубній системі кожен прилад окремо приєднується до двох труб — подаючої та зворотної, і вода протікає через нього незалежно від інших приладів.
По вертикальному або горизонтальному положенню труб, що з'єднують опалювальні прилади, системи поділяються на вертикальні зі стояками та горизонтальні з гілками 6
Залежно від місця прокладки магістралей розрізняються системи з верхнім розведенням, коли магістраль, що подає / розташовується вище опалювальних приладів 5; з нижньою розведенням, коли подає J і зворотна магістралі 2 прокладаються нижче приладів 5; з «перекинутою» циркуляцією води, коли подає магістраль / знаходиться нижче, а зворотна 2 вище за прилади 5.
Рух води в магістралі, що подає і зворотній, може збігатися в напрямку і бути зустрічним. Залежно від цього системи називаються системами з глухим (зустрічним) і з попутним рухом води в магістралях.
У двотрубному стояку кожен опалювальний прилад 7 приєднують окремо до труби, що подає 5 і зворотної труби 6. По трубі, що подає, підводиться гаряча вода, по зворотній - відводиться охолоджена вода від приладів.
Системи парового опалення залежно від тиску пари поділяються на вакуум-парові, низького та високого тиску.
Максимальний тиск пари обмежений, як і в системах водяного опалення, допустимою межею температури поверхні опалювальних приладів (температурі 150 °С відповідає надлишковий тиск пари, що дорівнює приблизно 0,37 МПа або 3,8 кгс/см2).
У системах парового опалення насичена пара конденсується на стінках опалювальних приладів, тепло фазового перетворення через стінки передається в приміщення, конденсат видаляється з приладів іповертається до котлів.
За способом повернення конденсату парові котли системи парового опалення поділяються на замкнуті з самопливним поверненням і розімкнені з насосним поверненням конденсату. У замкнутій системі конденсат безперервно надходить у котел / під дією різниці тиску, вираженого на 1.9, а стовпом конденсату заввишки h, та тиску пари в котлі. Тому опалювальні прилади 3 повинні бути достатньо високо над котлом 1 (залежно від тиску пари в котлі).
У розімкнутій системі парового опалення конденсат безперервно надходить у конденсатний бак 6 і в міру накопичення періодично подається конденсатним насосом 7 котел /. У такій системі положення нижнього опалювального приладу обумовлене забезпеченням самопливного стікання конденсату тільки в бак, а тиск пари в котлі долається тиском насоса.
Теплопроводи систем парового опалення поділяються на паропроводи 2, якими пар переміщається від теплового центру (котла /) до опалювальних приладів 3, і конденсатопроводи 4 для відведення конденсату. Розведення паропроводів в залежності від місця їх прокладки по відношенню до опалювальних приладів може бути верхнім, нижнім та середнім, коли паропровід розміщується між опалювальними приладами на різних поверхах будівлі. Пара в паропроводах рухається за рахунок різниці тиску пари в тепловому центрі та в приладах.
Конденсатопроводи можуть бути самопливними та напірними: самопливні 4 прокладають нижче опалювальних приладів з ухилом у бік руху конденсату; в напірних 5 конденсат переміщається під дією тиску насоса або залишкового тиску пари в приладах.
Залежно від напрямку руху теплоносія в магістралях розрізняються системи парового опалення, як і водяного, з попутним ітупиковим (зустрічним) рухом пари та конденсату
З двох вже відомих конструкцій стояків у системах парового опалення переважно використовують двотрубні стояки, зображені на 1.8 г, але можна застосовувати і однотрубні.
Системи повітряного опалення за способом створення циркуляції теплоносія – повітря поділяються на системи з природною циркуляцією (гравітаційні системи) та системи з механічним спонуканням руху повітря за допомогою вентиляторів (вентиляторні системи).
У гравітаційній системі використовується відмінність у щільності повітря, нагрітого до різної температури. Як і у водяній гравітаційній системі, при неоднорідному розподілі густини виникає природний рух повітря.
У вентиляторній системі використовується електровентилятор для підвищення тиску повітря та створюється вимушений рух повітря на додаток до гравітаційного.
Нагрівання повітря, що служить теплоносієм, від температури приміщення до температури, яка зазвичай не перевищує 70 ° С, відбувається у спеціальних опалювальних приладах - калориферах. Калорифери зсередини можуть обігріватись парою, водою, електрикою або гарячими газами; система повітряного опалення відповідно називається водоповітряною, пароповітряною, електроповітряною, газоповітряною.
По радіусу дії повітряне опалення може відноситися до місцевих та центральних систем. У місцевій системі повітря нагрівається в калорифері /, що знаходиться в опалювальному приміщенні. У центральній системі калорифер / розміщується в окремій камері - тепловому центрі, повітря з температурою підводиться до калорифера по зворотним повітроводам 2, гаряче повітря з температурою £г переміщається в приміщення по повітроводів, що подають 3.