Отопление помещений может быть конвективным и лучистым.
К конвективному относят отопление, при котором температура воздухаподдерживается на более высоком уровне, чем радиационная температура помещения, понимая под радиационной усредненную температуру поверхностей, обращенных в помещение, вычисленную относительно человека, находящегося в середине помещения. Это широко распространенный способ отопления.
Лучистым считают отопление, при котором радиационная температура помещения превышает температуру воздуха. Лучистое отопление при несколько пониженной температуре воздуха (по сравнению с конвективным отоплением) более благоприятно для самочувствия людей в помещениях (например, до 18-20вместо 20-22 в помещениях гражданских зданий).
Конвективное или лучистое отопление помещений осуществляется специальной технической установкой, называемой системой отопления. Система отопления — это совокупность конструктивных элементов со связями между ними, предназначенных для получения, переноса и передачи необходимого количества теплоты в обогреваемые помещения.
- теплоисточник (теплообменник при централизованном теплоснабжении) — элемент для получения теплоты;
- теплопроводы — элемент для переноса теплоты от теплоисточника к отопительным приборам;
- отопительные приборы — элемент для теплопередачи в помещения.
Перенос по теплопроводам может осуществляться с помощью жидкой или газообразной рабочей среды. Жидкая (вода и другие жидкости) или газообразная (пар, воздух, газ) среда, перемещающаяся в системе отопления, называется теплоносителем.
Система отопления для выполнения возложенной на нее задачи должна обладать определенной тепловой мощностью. Расчетная тепловая мощность системы выявляется в результате составления теплового баланса в обогреваемых помещениях при температуре наружного воздуха, называемой расчетной. Расчетная тепловая мощность в течение отопительного сезона должна использоваться частично в зависимости от изменения теплопотерь помещений при текущем значении температуры наружного воздуха.
К системе отопления предъявляются разнообразные требования. Все требования можно разделить на пять групп:
1.санитарно-гигиенические — поддержание заданной температуры воздуха и внутренней поверхности ограждении во времени, в плане и по высоте помещений при допустимой подвижности воздуха; ограничение температуры поверхности отопительных приборов;
БЖД. 5fan_ru_Вентиляция, отопление и кондиционирование воздуха ...
... помещение воздуха объему помещения, показывает, сколько раз в течение часа полностью заменяется воздух в помещении, то есть характеризует интенсивность вентиляции. Естественная вентиляция ... воздуха (преимущества для применения воздухонагревателя в приточных системах вентиляции воздушном отоплении ... воздуха. Электрокалорифер состоит из кожуха и нагревательных элементов. Нагревательные элементы: ...
2.экономические — невысокие капитальные вложения с минимальным расходом металла; экономный расход тепловой энергии при эксплуатации;
3.архитектурно-строительные — соответствие интерьеру помещений, компактность, увязка со строительными конструкциями; согласование со сроком строительства зданий;
4.производственно-монтажные — минимальное число унифицированных узлов и деталей, механизация их изготовления; сокращение трудовых затрат при монтаже; теплоснабжение отопление жилой конвективный
5.эксплуатационные — эффективность действия в течение всего периода работы, связанная с надежностью и техническим совершенством системы.
Деление требований на пять групп условно, так как в них входят требования, относящиеся как к периоду проектирования и строительства, так и эксплуатации зданий.
Наиболее важны санитарно-гигиенические и эксплуатационные требования, которые обусловливаются необходимостью поддерживать заданную температуру в помещениях в течение отопительного сезона и всего срока службы системы.
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).
— вгравитационной системе 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 используется насос с механическим приводом для повышения разности давления, вызывающей циркуляцию, и в системе создается вынужденное движение воды.
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.
В двухтрубной системе приборы отдельно присоединяются к двум трубам — подающей и обратной, и вода протекает через каждый прибор независимо от других приборов.
При паровом отоплении в приборах выделяется теплота фазового превращения в результате конденсации пара. Конденсат удаляется из приборов и возвращается в паровые котлы.
В зависимости от давления пара системы парового отопления подразделяются на субатмосферные, вакуум-паровые, низкого и высокого давления.
Системы отопления по расположению основных элементов подразделяются на местные и центральные.
В местных системах для отопления одного помещения все три основных элемента конструктивно объединяются в одной установке, непосредственно в которой происходят получение, перенос и теплопередача в помещение. Теплопереносящая рабочая среда нагревается горячей водой, паром, электричеством или при сжигании какого-либо топлива.
Система отопления в зданиях и сооружениях
... расчетная температура внутреннего воздуха отапливаемых производственных зданий 16 °С. При отсутствии у приемников теплоты в системах отопления и вентиляции автоматических индивидуальных устройств регулирования ... регулировании отпуска теплоты для подогрева воды в системах горячего водоснабжения потребителей температура воды в подающем трубопроводе должна быть: для закрытых систем теплоснабжения - не ...
Центральными называются системы, предназначенные для отопления группы помещений из одного теплового центра. В тепловом центре находятся теплообменники или теплогенераторы (котлы).
Они могут размещаться в обогреваемом здании (в местном тепловом пункте или котельной), а также вне здания — в центральном тепловом пункте (ЦТП), на тепловой станции (отдельно стоящей котельной) или ТЭЦ.
В современных системах теплоснабжения гражданских зданий от ТЭЦ и крупных тепловых станций используются два теплоносителя. Первичный высокотемпературный теплоноситель перемещается от ТЭЦ или станции по городским распределительным теплопроводам к ЦТП (или к отдельным зданиям) и обратно. Вторичный теплоноситель после нагревания в теплообменниках (или смешения с первичным) поступает по наружным (внутриквартальным) и внутренним теплопроводам к отопительным приборам в каждом обогреваемом помещении и затем возвращается в ЦТП.
2. Теплоснобжение зданий
Системы теплоснабжения больших жилых массивов, городов, поселков и промышленных предприятий. Источниками теплоты у них служат теплоэлектроцентрали или крупные котельные, имеющие высокие кпд, транспортирующие и распределяющие теплоноситель по тепловым сетям протяженностью 10—15 км, с максимальным диаметром труб 1000—1400 мм, обеспечивающим подачу потребителям теплоносителя в требуемых количествах и с требуемыми параметрами. Мощность ТЭЦ составляет 1000—3000 МВт, котельных 100—500 МВт. Крупные централизованные системы снабжения имеют несколько источников теплоты, связанных резервными тепломагистралями, обеспечивающими маневренность и надежность их функционирования. В централизованные системы снабжения входят и системы теплоснабжения зданий, связанные с ней единым гидравлическим и тепловым режимами и общей системой управления. Однако ввиду многообразия технических решений теплоснабжения зданий их выделяют в самостоятельную техническую систему, называемую системой отопления. Поэтому централизованные системы снабжения начинается источником теплоты и заканчивается абонентским вводом в здание. Централизованные системы снабжения бывают водяные и паровые. Основное преимущество воды как теплоносителя в значительно меньшем расходе энергии на транспортирование единицы теплоты в виде горячей воды, чем в виде пара, что обусловливается большей плотностью воды. Снижение расхода энергии дает возможность транспортировать воду на большие расстояния без существенной потери энергетического потенциала. В крупных системах температуpa воды понижается примерно на 1° на пути в 1 км, тогда как давление пара (его энергетический потенциал) на том же расстоянии примерно на 0,1—0,15 МПа, что соответствует 5—10°С.
Поэтому давление пара в отборах турбины у водяных систем ниже, чем у паровых, что приводит к сокращению расхода топлива на ТЭЦ. К другим достоинствам водяных систем относятся возможность центрального регулирования подачи теплоты потребителям путем изменения температуры теплоносителя и более простая эксплуатация системы (отсутствие конденсатоотводчиков, конденсатопроводов, конденсатных насосов).
Система теплоснабжения
... неизменной температурой поступает к технологическим аппаратам и к теплообменникам горячего водоснабжения, по другой вода с переменной температурой идет на нужды отопления и вентиляции. Охлажденная вода от всех местных систем возвращается к ...
К достоинствам пара следует отнести возможность удовлетворения и отопительных и технологических нагрузок, а также малое гидростатическое давление. Учитывая достоинства и недостатки теплоносителей, водяные системы используют для теплоснабжения жилых массивов, общественных и коммунальных зданий, предприятий, использующих горячую воду, а паровые — для промышленных потребителей, которым необходим водяной пар. Водяные централизованные системы снабжения — основные системы, обеспечивающие теплоснабжение городов. Централизация теплоснабжения городов составляет 70—80%. В крупных городах с преимущественно современной застройкой уровень использования ТЭЦ в качестве источников теплоты для жилищно-коммунального сектора достигает 50—60%. В теплофикационных системах пар высоких параметров (давление 13, 24 МПа, температура 565°С), вырабатываемый в энергетических котлах, подается в турбины, где, проходя через лопатки, отдает часть своей энергии для получения электроэнергии. Основная часть пара проходит через отборы и поступает в теплофикационные теплообменники, в которых он нагревает теплоноситель системы теплоснабжения.
Таким образом, на ТЭЦ теплота высокого потенциала используется для выработки электроэнергии, а теплота низкого потенциала — для теплоснабжения. Комбинировнная выработка теплоты и электроэнергии обеспечивает высокую эффективность использования топлива, позволяет сократить его расход. В большинстве централизованных систем снабжения максимальная температура горячей воды принимается 150°С. Температура пара в теплофикационных отборах турбины не превышает 127°С. Следовательно, при низких температуpax наружного воздуха в теплофикационных теплообменных аппаратах подогреть воду до требуемого уровня нельзя. Для этого используют пиковые котлы, которые работают только при низких наружных температуpax, т.е. снимают пиковую нагрузку. Т.к. отопительная нагрузка меняется с изменением наружной температуры, меняется и количество пара, отбираемого из турбины для теплоснабжения. Неотработанный пар проходит через цилиндры низкого давления турбины, отдает свою энергию и поступает в конденсатор, где поддерживается вакуум (давление 0,004—0,006 МПа), которому соответствуют низкие температуры конденсации 30—35°С, а охлаждающая вода имеет еще более низкую температуру, поэтому не используется для теплоснабжения. Таким образом, для теплоснабжения используется только часть пара, проходящая через отборы турбины, что снижает экономический эффект теплофикации. Однако расход топлива на выработку электроэнергии и теплоты для теплоснабжения в среднем за год сокращается примерно на 1/4 — 1/3. Экономический эффект дает и использование в качестве источников теплоты крупных районных котельных установок (тепловых станций), имеющих высокий кпд. Теплоноситель от источников теплоты транспортируется и распределяется между потребителями по развитым тепловым сетям.
В результате тепловые сети охватывают все городские территории, а их сооружение вызывает наибольшие градостроительные и эксплуатаионные трудности. В процессе эксплуатации они подвергаются коррозии и разрушениям. Аварийные повреждения приводят к отказам теплоснабжения, социальному и экономическому ущербам. В результате тепловые сети, являясь основным элементом крупных систем теплоснабжения, становятся и наиболее слабой составляющей их частью, что снижает экономический эффект от централизации теплоснабжения, ограничивает максимальная мощность систем. В зависимости от способа приготовления горячей воды централизованные системы снабжения разделяют на закрытые и открытые. В закрытой системе циркулирующая в ней вода используется только как теплоноситель. Вода нагревается на источнике теплоты, несет свою энтальпию к потребителям и отдает ее на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Вода для горячего водоснабжения берегся из городского водопровода и подогревается в поверхностных теплообменных аппаратах циркулирующим теплоносителем до требуемой темературы. Система закрыта по отношению к атмосферному воздуху. В открытых системах горячая вода, которую использует потребитель, отбирается из тепловой сети. Следовательно, горячая вода в системе используется не только как теплоноситель, но и непосредственно как вещество. Поэтому система теплоснабжения является частично циркуляционной, а частично прямоточной. Вода горячего водоснабжения приготовляется на источнике теплоты, прямоточно движется к потребителям и изливается через водоразборные краны в атмосферу. Для крупных городов централизация теплоснабжения — перспективное направление. Централизованные системы, особенно теплофикационные, расходуют меньше топлива. Сокращение и укрупнение источников теплоты улучшают условия для градостроительства и экологию крупных городов.
Система регенерации на тепловой электростанции
... восстанавливается, регенерируется. Тепловая экономичность и энергетическая эффективность регенеративного подогрева воды определяется, следовательно, уменьшением потери тепла в конденсаторе турбины (по сравнению с простейшей конденсационной электростанцией без регенеративного подогрева воды) вследствие отбора ...
Меньшее количество источников теплоты позволяет резко сократить число дымовых труб, через которые в окружающую среду выбрасываются продукты сгорания. Исключается необходимость создания множества мелких топливных складов для хранения твердого топлива, откуда при децентрализованных системах теплоснабжения приходится развозить топливо, а из разбросанных по всему городу небольших котельных увозить золу и шлаки. Кроме того, при централизации источников теплоты легче очищать дымовые газы от токсичных компонентов. Централизованные системы снабжения рационально строить по иерархическому принципу. Для повышения надежности теплоснабжения ТЭЦ состоит из нескольких энергетических котлов и паровых турбин: основные элементы ТЭЦ имеют резервы. Водяной пар из котлов через пароперегреватель поступает в турбины, где отдает часть своей тепловой энергии, которая превращается в механическую и далее, в электрогенераторе, в электрическую. Пар из отборов турбины поступает в теплофикационные подогреватели, в которых нагревает циркулирующий в системе теплоноситель до 120°С. Неотработанный пар поступает в конденсатор, где поддерживаются параметры: 0,005 МПа и 32°С, при которых он конденсируется и отдает свою теплоту охлаждающей воде. Конденсат из конденсатора с помощью конденсатного насоса поступает в деаэратор. На пути к нему он проходит регенеративные подогреватели. В деаэратор поступают подпиточная вода из химиодоочистки и пар из отбора турбины для поддержания требуемой температуры. В деаэраторе из воды выделяются кислород и углекислый газ, которые вызывают коррозию металла. Питательная вода из деаэратора питательными насосами подается в паровые энергетические котлы (парогенераторы).
На пути вода подогревается в регенеративных подогревателях высокого давления. Этот подогрев повышает терминальный кпд цикла. Теплофикационная вода, циркулирующая в системе, нагревается в теплофикацонных подогревателях в теплоприготовительной установке ТЭЦ. Нагрев осуществляется паром, который отбирается из турбины и конденсируется в подогревателях. В нижний подогреватель пар поступает более низкого давления (до 0,2 МПа), чем в верхний (до 0,25 МПа).
Современные системы теплоснабжения
... децентрализованных системах теплоснабжения каждый потребитель имеет собственный источник теплоты. Теплоносителями в системах центрального отопления могут быть вода, пар и воздух; соответствующие системы называют системами водяного, ... радиаторов, установленных на верхнем этаже здания. Системы отопления с нижней разводкой в эксплуатации более удобны, чем системы с верхней разводкой. Через подающую ...
Конденсат из верхнего подогревателя через конденсатоотводчик поступает в нижний подогреватель и далее конденсатным насосом направляется в питательную линию. В теплофикационных подогревателях вода может нагреться примерно до 120°С (при 0,25 МПа температуpa насыщения 127°С).
При низких температуpax наружного воздуха догрев воды до 150°С осуществляется в пиковых котлах. Циркуляцию воды обеспечивают циркуляционные насосы, перед которыми в трубопровод поступает подпиточная вода.
Тепловые сети проектируют в виде двух уровней: магистральные теплопроводы — второй иерархии, уровень и разводящие сети микрорайонов и кварталов — третий иерархический уровень. Магистральные тепловые сети резервируют. При больших диаметрах тепломагистралей ответвления от них присоединяют дублированным способом с двух сторон секционной задвижки. При отказе участка справа от задвижки теплоноситель движется по ответвлению слева и наоборот. Такое присоединение исключает влияние отказов магистральных теплопроводов на надежность теплоснабжения. Вблизи узла присоединения ответвления к магистральному теплопроводу целесообразно устанавливать районный тепловой пункт — основное сооружение системы теплоснабжения микрорайона, которое обеспечивает автоматическое управление эксплуатациоными и аварийными гидравлическими и тепловыми режимами. Управление осуществляется из диспетчерского пункта с помощью телесистемы. К тепловым сетям микрорайонов и кварталов здания присоединяют через индивидуальные тепловые пункты, группы зданий — через центральные тепловые пункты. Эти сети не резервируют и выполняют тупиковыми, поэтому их диаметры ограничивают величиной в 300—350 мм. В индивидуальных тепловых пунктах устанавливают теплообменники горячего водоснабжения и узел присоединения системы отопления и вентиляции, в центральных также устанавливают подогреватели горячего водоснабжения, но узлы присоединения систем отопления и вентиляции располагают в зданиях. Поэтому от централизованных систем теплоснабжения к зданиям идет четырехтрубная система: две трубы с расчетными температурами 150—70°С на отопление и вентиляцию, одна с температурой 60°С и циркуляционная для горячего водоснабжения. Надежность функционирования системы тепловых сетей проверяют расчетом. Нормативы надежности в конечном счете определяют долю нерезервированных сетей, степень секционирования и дублирования отдельных элементов системы.
