Системи водяного опалення - принцип роботи, основні елементи

1. Основні елементи і технологічні особливості водяних систем опалення
2. Системи опалення - принцип роботи

Серед життєзабезпечуючих інженерних систем сучасних житлових і виробничих будівель системи водяного опалення займають особливе становище. Вони відрізняються за конструктивними особливостями їх виконання, архітектурно-будівельним вимогам розміщення і експлуатації, технологічним ознаками. Крім цього, вони повинні відповідати і певним санітарно-гігієнічним вимогам. Всі разом вони формують конкретні, специфічні вимоги до пристрою, експлуатації та утримання опалювальних систем і пристроїв.

Системи водяного опалення сучасних будівель класифікують за такими ознаками.

1. За інституційним ознаками:

• за призначенням: для цивільних об'єктів (житлових і громадських будівель); виробничих (промислових, сільськогосподарських); спеціального призначення (транспортних засобів, військових та ін. об'єктів);
• за формами власності: державна, колективна, приватна;
• за способом обслуговування: комунальне обслуговування, самообслуговування, змішане обслуговування.

2. За технологічними вимогами:

• відповідність вимогам термодинаміки;
• нормам надійності і безпеки пристрою і функціонування.

3. За вимогами архітектурно-будівельних норм, правил і
стандартів:

• за методами теплових і гідравлічних розрахунків;
• за конструктивними ознаками: за способом циркуляції теплоносія (природна і примусова циркуляція); за місцем розміщення розводки (верхня і нижня розводяща магістраль); за способом підведення розводки до опалювальних стояків (з тупиковим або з попутним рухом води, колекторні); за конструктивними особливостями стояків і схемою монтажу до них опалювальних приладів (однотрубні і двотрубні системи, вертикальні, горизонтальні); за типом використовуваних трубопроводів (металеві, неметалеві); по виду теплоносіїв (вода, антифриз);
• по потужності і типу теплогенераторів і джерел теплоти, способу приєднання: місцеві теплогенератори на вуглецевому паливі і електриці (котли квартирні, будинкові, дахові, блокові) потужністю до 3,0 МВт; централізовані джерела теплоти (подають її в системи опалення від АЕС, ТЕЦ, КЕС, РТС, КТС через теплові мережі і місцеві або центральні теплові пункти) потужністю понад 3,0 МВт; теплогенератори на нетрадиційних (поновлюваних) джерелах теплоти; по гідравлічної зв'язку з централізованим джерелом теплоти (безпосереднє приєднання, гідравлічно ізольоване); за способом приєднання систем опалення в тепловому пункті (4 варіанти основних схем);
• за способом автоматизації та обліку спожитої теплоти
• за певними санітарно-гігієнічним вимогам.

Основні елементи і технологічні особливості водяних систем опалення

Головною принциповою технологічною особливістю водяних систем опалення , На відміну від однопоточних (однотрубних) систем водопроводу, газопостачання та водовідведення, є те, що відповідно до законів термодинаміки системи водяного опалення можуть бути циркуляційними, двопоточні, двотрубними.

До основних елементів системи опалення належать: теплогенератор (котел опалення), теплоносій (вода або антифриз), які подають і зворотні магістралі трубопроводів, циркуляційний насос (якщо система з примусовою циркуляцією теплоносія), група безпеки, розширювальний бак і опалювальні прилади (радіатори).

Системи опалення - принцип роботи

Принцип роботи системи опалення зводиться до того, що нагріте в теплогенераторі (опалювальному котлі) теплоносій насосом подається до опалювальних приладів будівлі по подає трубопроводах з температурою t1 ºС. У топітельних приладах відбувається віддача теплоти і охолодження теплоносія, і відповідно зниження його температурного потенціалу (теплосодержание). Охолоджений до температури t2, ° C, він надходить в зворотні трубопроводи, по яких знову повертається у вихідне положення - в теплогенератор для подальшого нагріву.

Таким чином, в системах опалення постійно відбуваються теплові цикли - круговорот теплоносія в кількості G, кг / год, і виконується корисна робота системи по опаленню приміщення на температурному перепаді t1 - t2, ° C, теплотою в кількості Q, Дж / год.

Як відомо, кожен теплоносій має свою теплоємність с, Дж / (кг - ° С). Вода має теплоємність з = 4,19 кДж / (кг - ° С), це означає, що для нагрівання 1 кг води на 1 ° С необхідно затратити 4,19 кДж теплоти. Знаючи величини G, t1, t2, з, можна визначити кількість теплоти Qnp, віддане теплоносієм в приладах опалення обігріваються приміщення за одну годину або за якийсь період часу z, ч, за формулами:

Qпр = G -з (t1 - t2), Дж / год (1)
Qпр = G -з (t1 -t2) -z, Дж. (2)

При цьому, для підтримки постійної температури повітря всередині приміщення tпомп = Const, це кількість теплоти Qпр має відповідати втрат теплоти приміщенням (будівлею) - Qпом, яка дорівнює сумі теплових втрат через зовнішні огороджувальні конструкції приміщення (зовнішні стіни, двері і вікна, підлоги і стелі) , звані трансмісійними - Qтрансм, і витрат теплоти на підігрів зовнішнього вентиляційного повітря - Qвент, а в виробничих будівлях, крім цього, і на нагрів технологічних матеріалів і виробів - Qтехн, що ввозяться з вулиці.

Повинен дотримуватися тепловий баланс:

Qпом = Qпр = Qтрансм + Qвент + Отехн, Дж / год (3)

В останні роки стали враховувати також і внутрішні теплопоступления - тепловиділення: від знаходяться в приміщеннях людей, від побутових електричних і виручених приладів, від технологічних апаратів, від готової продукції і виробів, від сонячної радіації та ін. Ці тепловиділення Qтвн, Дж / год, зменшують потреба приміщення (будівлі) в теплоті, яку воно повинно отримати від системи опалення. Тепловий баланс приміщення з урахуванням внутрішніх тепловиділень буде виглядати наступним чином:

Qпом = Qпр = Qтрансм + Qвент + Отехн - Qтвн, Дж / год (4)

Для ефективного заповнення системи водяного опалення теплоносієм (зазвичай водою) і утримування циркуляційного кільця в заповненому стані, а також для спорожнення системи необхідна наявність ще трьох обов'язкових елементів - підживлювального пристрої (насоса), пристрої спуску і розширювального бака.

За допомогою пристрою підживлення вся система, що включає джерело теплопостачання, циркуляційний насос, що подають і зворотні магістралі трубопроводів (подача і обратка), все розташовані в приміщенні прилади опалення, а також розширювальний бак, повільно (через трубопровід зворотної лінії) заповнюються теплоносієм (водою). В процесі заповнення або підживлення системи теплоносій витісняє повітря з внутрішніх порожнин трубопроводів і опалювальних приладів вгору, в розширювальний бак або в спеціальні, так звані воздушники. У деяких П-образних системах опалення воздушники (крани Маєвського) встановлюють у верхніх заглушках опалювальних приладів.

Якщо повітря з системи не вдалося повністю видалити, то утворюються повітряні пробки, які розривають потік теплоносія в трубопроводах і приладах опалення і перешкоджають циркуляції його в системі. Нерідко зустрічаються випадки аварійного виходу з ладу систем через порушення режиму циркуляції (перегріву теплоносія через повітряних пробок). Для ефективного воздухоудаленія подають магістралі трубопроводів встановлюють з невеликим ухилом (i = 0,010) в напрямку від головного стояка в сторону приладів опалення, а трубопроводи виконують зворотну подачу - з тим же ухилом від приладів опалення в сторону джерела опалення (теплогенератора) до спускному крану.

При нагріванні теплоносія з нього у вигляді бульбашок виділяються розчинені в холодній воді гази - кисень, азот і вуглекислий газ, які таким же чином (через розширювальний бак або воздушники) видаляються з системи при експлуатації її.

Прокладка розвідних трубопроводів з ухилом дозволяє також швидко видаляти теплоносій у випадках випорожнення їх для ремонтних цілей, запобігає «зависання» теплоносія в трубах.

Розширювальний бак об'ємом V (м3) монтується в найвищій точці системи (як правило це горищне приміщення), і обов'язково утеплюється. Він є своєрідним буфером системи опалення, і своїм обсягом дозволяє компенсувати зміну обсягу циркулюючого теплоносія - збільшення при нагріванні і зменшення при охолодженні, а також відшкодовувати невелику втрату його за рахунок випаровування і можливих витоків через нещільності системи. Обладнаний сигнальної і переливної трубами відкритий розширювальний бак дозволяє персоналу періодично контролювати заповненість системи теплоносієм (водою), наповнювати і поповнювати її підживлювальних пристроїв при необхідності.

У невеликих будинкових і котеджних системах опалення такі наповнення і підживлення ведуть з питного водопроводу, відкриваючи кран на лінії підживлення. При відсутності водопроводу її здійснюють або за допомогою електричного, або ручного насоса, який приєднується до проміжної, періодично поповнюється водою при закачуванні ємності. У системах водяного опалення великих багатоповерхових будинків для цих цілей встановлюють спеціальні підживлювальні насоси і підживлення ведуть спеціально підготовленої пом'якшеної і деаерірованной водою для запобігання корозії і заростання металевих трубопроводів.

У найнижчій точці системи опалення на зворотній магістралі трубопроводу (обратке) встановлюється спускний кран, за допомогою якого здійснюють спуск теплоносія (води) з системи, у випадках проведення ремонтних робіт або відключення на тривалий термін, щоб уникнути заморожування в зимовий період. Щоб уникнути «зависання» теплоносія в трубопровідних магістралях і опалювальних приладах при спуску слід відкривати воздушники встановлені в верхніх точках системи.

Циркуляційний насос системи опалення встановлюється, як правило, на трубопроводі виконує зворотну подачу (обратка) перед джерелом опалення (теплогенератором). У великих розгалужених системах опалення будівель зазвичай встановлюють кілька (2-3) циркуляційні насоси (один резервний).

Всі згадані обов'язкові елементи систем водяного опалення - теплогенератор, циркуляційний насос, опалювальні прилади, розширювальний бак, воздушники і підживлювальних пристроїв, прилади КВП з'єднуються між собою трубопроводами в певній послідовності і порядку, утворюючи складну гідравлічну циркуляційних систем - систему замкнутих сполучених між собою судин і кілець , заповнених теплоносієм.

• Опалення приватного будинку
• Розширювальний бак
• Циркуляційний насос