Принципиальная схема систем отопления

Система отопления содержит следующие функциональные части:

  • — источник получения тепловой энегии;
  • — передающие устройства полученной тепловой энергии к помещениям;
  • — отопительные приборы, передающие тепловую энергию на нагрев помещений.

По характеру связи источника получения тепловой энергии с нагреваемым помещением системы отопления подразделяются на:

  • — местные, в которых источник получения тепловой энергии и отопительные приборы расположены в отапливаемом помещении или в непосредственной близости;
  • — центральные, в которых источник получения тепловой энергии рассчитан на отопление нескольких зданий и связан передающими устройствами с отопительными приборами, установленными в отапливаемых помещениях.

К местным системам отопления относятся, например, печи для сжигания дров или каменного угля. Источником тепловой энергии здесь являются дымовые газы, получаемые при сгорании топлива. Дымовые газы имеют высокую температуру (свыше 300 °С) и прогревают кирпичную кладку многоходовых дымоходов. Значительная масса кирпичном кладки печей позволяет при одноразовой в сутки топке — трехчасовом сжигании дров до состояния превращения их в древесный уголь — обеспечить на внешней поверхности печи температуру до 40 °С, при которой нет опасности ожогов у людей. Накопившаяся в кирпичной кладке при топке печей теплота обеспечивает суточное сохранение температуры в помещении в утренние часы не ниже +18 °С.

Второй разновидностью местных систем отопления являются газовоздушные агрегаты, в которых теплота от сгорания газа передается через разделительную стенку к нагреваемой среде. На рис. 1.2 показана принципиальная схема лучистого газовоздушного отопления рабочих мест в производственном корпусе.

Принципиальная схема местного лучистого газовоздушного отопления помещения

Рис. 1.2. Принципиальная схема местного лучистого газовоздушного отопления помещения

1 - газовый теплогенератор; 2 - вентилятор; 3 - газовая горелка; 4 - воздуховоды для транспортирования нагретой смеси дымовых газов; 5 - воздуховоды для транспортирования охладившейся смеси дымовых газов; 6 - рабочее место; 7 -кожух; 8 - тепловая изоляция; 9 - трубопровод для подвода природного газа; 10 - трубопровод для выброса излишков дымовых газов в атмосферу с воздушным регулирующим клапаном

Отечественная промышленность выпускает теплогенератор 1 типа ТГЛ-0,5 на газовом топливе, поступающем по трубопроводу 9. Расход сжигаемого газа может меняться от 7,5 до 60 м3/ч, что позволяет получать тепловую энергию мощностью от 70 до 575 кВт. Приточный вентилятор 2 подает по воздуховоду 4 смесь дымовых газов после сжигания в горелке 3 газа и возвратного по воздуховоду 5 охладившегося потока.

Полученная смесь в количестве 1200 м3/ч при температуре до 250 °С после горелки 3 поступает в приточные 4 и возвратные воздуховоды 5, смонтированные под потолком в кожухе 7, открытом снизу. Сверху кожуха /предусмотрен слой тепловой изоляции 8. Это обеспечивает значительное снижение теплопотерь от нагретых стенок кожуха в верхнюю зону помещения.

От нагретых до 250 °С стенок воздуховодов 4 и 5лучистая теплота поступает на обогрев пола и рабочих мест 6 в помещение.

Для обеспечения работы представленной на схеме рис. 1.2 лучистой системы отопления требуется подведение по трубопроводу 9 газа к горелке 3 и электроэнергии к электродвигателю вентилятора 2. Отопительными приборами в этой местной системе служат воздуховоды 4 и 5. Достоинством этой системы отопления является безопасность при нарушении герметичности воздуховодов 4 и 5, так как в верхней зоне помещения имеется общеобменная вытяжка 10.

Обогрев лучистой теплотой только рабочих мест, где постоянно находятся люди, позволяет снижать температуру воздуха в объеме помещения, где нет людей и находится только оборудование, что в итоге дает большую экономию тепловой энергии. В качестве примера можно привести Волжский трубопрокатный завод, где в прокатном цехе лучистым теплом обогреваются только фиксированные рабочие места, над которыми смонтированы панели лучистого отопления.

На рис. 1.3 показан третий пример местной системы отопления на базе электроотопительного вентиляторного агрегата с теплоаккумулирующей насадкой.

Использование электрической энергии в дневные часы для обогрева помещений значительно дороже, чем использование других источников энергии для получения теплоты. Так, например, в 2002 г. в Москве тарифы на оплату электроэнергии составляли в ночное время суток (с 23:00 до 7:00) 0,22 руб. за 1 кВт-ч, в остальное время суток — 1,25 руб. за 1 кВт-ч.

Воздухонагреватель на рис. 1.3 позволяет получать теплоту в ночные часы, когда стоимость электроэнергии (в тепловом эквиваленте) даже ниже стоимости теплоты от теплоэлектроцентрали (ТЭЦ).

К щиту автоматики и защиты 20 подводится однофазный ток напряжением 220 В от розеток в жилых и общественных зданиях. Поэтому достаточно подключиться к существующей электропроводке и будет достигнуто снабжение местного отопительного прибора энергией, переходящей в теплоту в электронагревателях 7при прохождении по ним электрического тока.

Электронагреватели /расположены как непосредственно у каналов 6 прохождения нагреваемого воздуха, так и между блоками теплонакапливающей насадки 16. Биметаллическая тяга в = 20 °С. При снижении /в ниже настроенного значения биметаллическая тяга Принципиальная схема местного электроотопительного агрегата с теплоаккумулирующей насадкой

Рис. 1.3. Принципиальная схема местного электроотопительного агрегата с теплоаккумулирующей насадкой

1 - декоративная крышка кожуха; 2 - тепловая изоляция крышки; 3 - передняя съемная декоративная панель; 4 - тепловая изоляция передней панели; 5 - внутренняя теплонакапливающая изоляция; 6 - каналы для прохода нагреваемого воздуха; 7 - электрические нагреватели; 8 - биметаллическая тяга; 9 - приточная решетка для выхода нагретого воздуха; 10 - решетка поступления внутреннего воздуха из отапливаемого помещения; 11 - направляющие всасываемого потока воздуха; 12 - внутренняя изоляция; 13 - насадка из микропористого теплонакапливающего материала; 14 - задняя стенка кожуха; 15 - тепловая изоляция задней стенки; 16 - блоки теплонакапливающей насадки; 17 - теплонакапливающая изоляция; 18 - привод воздушного клапана; 19 - вентилятор; 20 - электрическая автоматика и защита; 21 - воздушный клапан

воздушный клапан 21 на поступление большей части нагреваемого воздуха после вентилятора в каналы 6, расположенные в блоках насадки 13 и 16. При повышении /в выше настроенного значения клапан 21 автоматически перемещается и увеличивается проход воздуха после вентилятора 19, минуя каналы 6. Нагреваемый в каналах 6 и проходящий мимо клапана 21 воздух смешиваются и полученная смесь поступает в помещение.

Электронагреватели 7 потребляют электроэнергию только в ночное время и прогревают блоки теплоемкой насадки 13 и 16. Мощность электронагревателя 7выбирается для условий компенсации теплопотерь помещением в течение суток.

В дневные часы нагреваемый воздух проходит по каналам 6 и воспринимает теплоту насадок 13 и 16, накопленную от работы электронагревателей 7 в ночные часы при дешевой стоимости электроэнергии.

Местные аккумуляционные электронагреватели по схеме на рис. 1.3 получили за последние годы широкое применение в странах Западной Европы. Этому способствовало увеличившееся число применяемых для электроснабжения зданиий электроветроагре-гатов.

В нашей стране наибольшее применение, начиная с 30-х годов прошлого века, получили центральные отопительные системы. Прежде всего это объясняется развитием централизованного теплоснабжения зданий горячей водой.

На рис. 1.4 представлены принципиальные схемы центральных систем отопления со снабжением горячей водой от крупного центрального источника — теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), районной тепловой станции (РТС) или котельной установки (КУ).

Принципиальная схема центрального отопления здания от крупного источника теплоснабжения

Рис. 1.4. Принципиальная схема центрального отопления здания от крупного источника теплоснабжения

1 - теплообменник «жидкость-жидкость»; 2 - подающий трубопровод; 3 - распределительный трубопровод; 4 - вертикальный стояк; 5 - ручные краны; 6 -отопительный прибор; 7 - обратный трубопровод; 8- циркуляционный насос; 9-расширительный сосуд с гибкой перегородкой; 10 - автоматический воздухо-отводчик; 11 - подающий трубопровод от центрального источника теплоснабжения; 12 - обратный трубопровод к центральному источнику теплоснабжения

Горячая вода по трубопроводу 11 с температурой Тт[ поступает в теплообменник /, в котором через разделительную стенку теплота передается на нагрев воды системы отопления здания до После отдачи теплоты в теплообменнике 1 вода от центрального источника теплоснабжения понижает свою температуру до Тш2 и по обратному трубопроводу 12 возращается на тепловую станцию для повторного нагрева.

Нагретая вода по подающему трубопроводу 2 направляется к горизонтальному распределительному трубопроводу 3, к которому присоединены вертикальные стояки 4. Для ремонтного отключения стояков служат краны 5.

К вертикальному стояку 4 присоединены отводы к отопительному прибору 6 в помещении. Вертикальный стояк 4 в нижней части присоединяется к горизонтальному обратному трубопроводу 7, на котором смонтирован насос 8.

На всасывающей стороне насоса 8 смонтирован герметичный расширительный сосуд 9, имеющий гибкую внутреннюю перегородку — мембрану. Нагнетательная сторона насоса 2.

Для удаления воздуха из трубопроводов циркуляции воды служит автоматический воздухоотводчик 10, установленный в верхней точке горизонтального распределительного трубопровода 3.

Из схемы на рис. 1.4 следует, что теплообменник /, к которому подведены трубопроводы 11 и 12 от центрального источника теплоснабжения, выполняет функции местного источника тепловой энергии для системы отопления здания.

Подающий 2, распределительный 3, вертикальные стояки 4 и обратный 7 трубопроводы с насосом 6, от которых тепловая энергия передается на нагрев обслуживаемого помещения.