Системы отопления

Размещено на http://www.allbest.ru/

Филиал ”Индустриально-педагогический колледж”

Контрольная работа №1

Системы отопления

Зайцев Антон Андреевич

Курс 1, группа 221-13

1. Привести классификацию систем отопления. Охарактеризовать требования к отопительным установкам.

1.1 Привести классификацию систем отопления

Любую систему отопления можно отнести к одному из трех типов: независимая от электричества система, зависимая и гибридная. Для каждого типа систем существует свой набор функциональных возможностей, а так же ограничений. В чем-то системы схожи, но, все же, различий больше. Давайте рассмотрим более подробно каждый из трех типов систем отопления.

Энергонезависимые системы отопления.

Основой энергонезависимой системы может быть либо твердотопливный котел, либо газовый. Если вы планируете установить такую систему, то вам придется смириться с не очень богатым набором возможных функций для регулировки системы отопления. Мало того, в процессе топки твердотопливного котла придется постоянно следить за тем, чтобы поддерживать в системе рабочую температуру и, не перегреть котел. С газовым котлом проще. Он имеет встроенный механический температурный клапан, который в случае приближения температуры к критическому значению перекроет подачу газа. Твердотопливные котлы тоже имеют возможность саморегулирования. Она основана на использовании механической пружины, изменяющей свое положение при повышении температуры. Пружина перекрывает подачу так необходимого для процесса горения воздуха в топку котла, тем самым уменьшая интенсивность горения. Но данный процесс настолько инертный, что при определенных условиях (избыточная загрузка топки дровами) может привести к перегреву котла. Так же в энергонезависимой системе отсутствует такое понятие, как «выбег насоса». Эта функция наиболее актуальна для чугунных котлов, которые даже после остановки процесса горения продолжают некоторое время нагреваться в силу своих особенностей. Все эти факторы в совокупности могут негативно отразиться на надежности системы. Но, с другой стороны, у вас не будет проблем при отключении электричества. Вам не надо думать о генераторе, источнике бесперебойного питания. Так же не обязательно заливать в систему антифриз на стадии монтажа. Вам не страшны морозы, так, как ваша система всегда будет работать.

Энергозависимые системы отопления.

С применением электричества возможности по автоматизации и регулировке систем отопления намного возрастают. Становятся возможными настройка комнатной температуры буквально за секунды, подключение датчика погодной зависимости системы отопления, регулировка температуры горячей воды. Становится возможным удаленное регулирование и мониторинг системы, а так же многие другие функции. Подобные системы могут работать на всех существующих типах топлива. Основную долю составляют системы, использующие в качестве топлива газ, дизельное топливо, а так же электричество. Использование твердотопливных котлов не совсем целесообразно, но возможно, как наиболее бюджетный вариант среди всех. Не целесообразно в связи с описанными выше ограничениями по регулировке твердотопливного котла. Именно котла, но не системы. Чтобы было понятно, рассмотрим простой пример. Если система отопления не зависит от электричества, то обустроить напольный обогрев не выйдет из-за того, что необходимо питать насос. Если система отопления имеет подключение к электричеству, то возможность напольного отопления - появляется, но, при этом, регулировка твердотопливного котла отсутствует, не смотря на наличие электричества. То есть, если есть возможность установить котел с возможностью автоматической саморегулировки и с наличием системы защиты от перегрева, то почему бы не поставить именно такой котел?

Гибридные системы отопления.

В последнее время начали появляться системы, которые работают как с электричеством, так и без него. Так как энергонезависимые системы возможны только с применением газовых и твердотопливных котлов, то в гибридных системах это ограничение тоже актуально. Смысл этих систем заключается в том, что при наличии электричества - есть какая никакая регулировка температуры, есть возможность напольного обогрева и подключения бойлера для приготовления горячей воды. То есть, в принципе, минимальный набор для комфортной системы. Если электричество отключается, то перестают работать все датчики и все насосы, но система работает. Принцип ее работы уже будет основан на естественной циркуляции. Пусть, теплые полы не будут греть, горячая вода пропадет, но, по крайней мере, дома будет тепло. Чтобы не переключать систему вручную, на подающем стояке устанавливают поплавковый клапан. Параллельно ему ставят циркуляционный насос. Когда есть электричество - насос работает и обеспечивает циркуляцию. За счет наличия противотока клапан закрывается и не дает насосу работать вхолостую. Как только электричество отключается, насос останавливается, и клапан открывается за счет естественной циркуляции.

1.2 Охарактеризовать требования к отопительным установкам

К отопительной установке, как одной из строительно-технологических установок здания, предъявляются разнообразные требования. Все требования, наиболее полно выражающиеся применительно к помещениям постоянного или длительного пребывания людей, можно разделить на пять групп:

1 -- санитарно-гигиенические -- поддержание определенной и равномерной температуры во времени, в плане и по высоте помещения без усиленной подвижности воздуха, а также ограничение температуры поверхности отопительных приборов;

2 -- экономические -- ограничение первоначальной стоимости и стоимости эксплуатации, уменьшение расхода металла;

3 -- строительные -- соблюдение соответствия архитектурно-планировочному решению помещения, размещение отопительных элементов в увязке, а иногда совмещение со строительными конструкциями, ограничение срока выполнения монтажных работ, осуществление ремонта без повреждения основных конструкций здания;

4 -- монтажные -- изготовление минимального числа унифицированных и обезличенных деталей и узлов в заводских условиях, сокращение затрат ручного труда при сборке в целях повышения производительности труда;

5 -- эксплуатационные -- обеспечение долговечности, простоты и удобства управления и ремонта, бесшумности и безопасности действия, тепловой надежности.

Понятие тепловая надежность выражает требование выполнения отопительной установкой своего назначения в течение всего отопительного сезона. Установка должна обладать способностью передавать в каждое отапливаемое помещение изменяющееся количество тепла в соответствии с теплопотребностью.

Деление требований на пять групп является до некоторой степени условным, так как в эти группы входят требования, относящиеся как к периоду строительства, так и эксплуатации зданий.

Каждое требование по-своему важно, и все их необходимо учитывать при сопоставлении и выборе той или иной отопительной установки, но все же основным следует считать требование обеспечения надлежащих санитарно-гигиенических условий при тепловой надежности действия в течение срока эксплуатации здания.

2. Объяснить и вычертить принципиальные схемы системы насосного водяного отопления при местном и централизованном теплоснабжении

Теплоисточником для системы водяного отопления до середины XX в. являлась главным образом местная водогрейная котельная (местное теплоснабжение), размещаемая в отапливаемом здании или близ него. Встречалось также, чаще на территории промышленных предприятий, паровое теплоснабжение с применением пароводяного теплообменника в системе водяного отопления.

Во второй половине XX в. распространилось централизованное водяное теплоснабжение, при котором используется высокотемпературная вода, поступающая в здание из отдаленного теплоисточника - ТЭЦ или центральной тепловой станции (см. рис. 1).

В зависимости от источника теплоснабжения изменяются оборудование местного теплового пункта системы отопления и ее принципиальная схема (рис. 1).

Принципиальная схема системы насосного водяного отопления при местном теплоснабжении от собственной водогрейной котельной в отапливаемом здании показана на рис. 1, а. Воду, нагреваемую в котлах, перемещает циркуляционный насос, включенный в общую подающую или обратную магистраль, к которой, как изображено на схеме, присоединен также расширительный бак. Систему заполняют водой из водопровода.

При централизованном водяном теплоснабжении применяют три способа присоединения системы насосного водяного отопления к наружным теплопроводам.

Рис. 1 Схемы системы насосного водяного отопления: а - при местном теплоснабжении; б - с присоединением к наружным теплопроводам централизованного теплоснабжения по независимой схеме; в - то же по зависимой схеме со смешением воды; г - то же по зависимой прямоточной схеме; 1 - циркуляционный насос; 2 - теплогенератор (водогрейный котел); 3 -подача топлива; 4 - расширительный бак;5 - отопительные приборы; 6 - водопровод; 7 - теплообменник; 8 - подпиточный насос; 9,10 - наружные, соответственно, подающий и обратный теплопроводы; 11 - смесительная установка

Независимая схема присоединения системы насосного водяного отопления (см. рис. 1, б) близка по своим элементам к схеме при местном теплоснабжении (см. рис. 1, а). Лишь котлы заменяют теплообменниками и систему заполняют деаэрированной водой (лишенной растворенного воздуха) из наружной тепловой сети, используя высокое давление в ней или специальный подпиточный насос, если это давление недостаточно высоко. Воду для заполнения системы, как правило, забирают из обратного теплопровода (показано на рисунке). Возможна, однако, подача воды и из подающего теплопровода, если давление высокотемпературной воды, передающееся при этом в систему, допустимо для всех ее элементов.

При независимой схеме создается местный теплогидравлический режим в системе отопления при пониженной температуре греющей воды (tr<ti). Первичная вода после теплообменников должна иметь температуру выше температуры обратной воды в системе отопления (t2>to). Если, например, расчетная температура to=70 °C, то для сокращения площади нагревательной поверхности теплообменников температура t2 должна быть не ниже 75 °С.

Независимую схему присоединения применяют, когда в системе не допускается повышение гидростатического давления (по условию прочности элементов системы отопления и, прежде всего, отопительных приборов) до давления, под которым находится вода в наружном обратном теплопроводе.

Преимуществом независимой схемы, кроме обеспечения теплогидравлического режима, индивидуального для каждого здания, является возможность сохранения циркуляции с использованием теплосодержания воды в течение некоторого времени, обычно достаточного для устранения аварийного повреждения наружных теплопроводов. Система отопления при независимой схеме служит дольше, чем система с местной котельной, вследствие уменьшения коррозионной активности воды.

Зависимая схема присоединения системы отопления со смешением воды (см. рис. 1, в) проще по конструкции и в обслуживании. Стоимость ее ниже стоимости независимой схемы, благодаря исключению таких элементов, как теплообменники, расширительный бак и подпиточный насос, функции которых выполняются централизованно на тепловой станции.

Эту схему выбирают, когда в системе требуется температура воды [tr<ti] и допускается повышение гидростатического давления до давления, под которым находится вода в наружном обратном теплопроводе.

Смешение обратной воды из системы отопления с высокотемпературной водой из наружного подающего теплопровода осуществляют при помощи смесительного аппарата - насоса или водоструйного элеватора. Насосная смесительная установка имеет преимущество перед элеваторной. Ее КПД выше, в случае аварийного повреждения наружных теплопроводов возможно, как и при независимой схеме присоединения, сохранение циркуляции воды в системе отопления. Смесительный насос можно применять в системах отопления со значительным гидравлическим сопротивлением, тогда как при использовании элеваторной смесительной установки потери давления в системе должны быть сравнительно небольшими. Водоструйные элеваторы получили широкое распространение благодаря безотказному и бесшумному действию.

Недостатком зависимой схемы присоединения со смешением является незащищенность системы от повышения в ней гидростатического давления, непосредственно передающегося через обратный теплопровод, до значения, опасного для целостности отопительных приборов и арматуры.

Зависимая прямоточная схема присоединения системы отопления к наружным теплопроводам наиболее проста по конструкции и в обслуживании. В системе отсутствуют такие элементы, как теплообменник или смесительная установка, циркуляционный и подпи-точный насосы, расширительный бак (см. рис. 1, г). Прямоточную схему применяют, когда в системе допускаются подача высокотемпературной воды (tr=ti) и значительное гидростатическое давление, или при прямой подаче низкотемпературной воды.

Недостатками зависимой прямоточной схемы являются невозможность местного регулирования температуры горячей воды и зависимость теплового режима здания от температуры воды в наружном подающем теплопроводе. Высота зданий, в которых используют высокотемпературную воду, ограничена вследствие необходимости сохранить в системе гидростатическое давление, достаточно высокое для предотвращения вскипания воды.

При централизованном теплоснабжении с применением независимой и зависимых схем присоединения в системе отопления циркулирует деаэрированная вода. Это не только упрощает удаление воздуха из системы (фактически удаление воздушных скоплений проводят только в пусковой период после монтажа и ремонта), но и увеличивает срок ее службы.

3. Описать устройство и конструктивные элементы панельно-лучистого отопления

отопление теплоснабжение насосный обогрев

Панельно-лучистый отопление

Теплые палы

Тёплые стены

Тёплые потолки

Фасадный обогрев

Выше были описаны системы отопления с помощью специальных отопительных устройств, выделяющих тепло, тогда как принцип действия панельно-лучистого отопления состоит в нагревании поверхностей, ограждающих помещение.

Для реализации такого типа отопления отопительные трубки встраиваются в ограждающие поверхности или прикрепляются к ним. В зависимости от их расположения принято говорить о теплых потолках, полах или стенах (рис. 94). Поскольку во всех вариантах отопление осуществляется за счет излучения (в отличие от обычных отопительных приборов), такое отопление также принято называть лучистым.

Излучение с нагретой поверхности падает на находящиеся в помещении объекты и на другие ограждающие помещение поверхности. Они нагреваются и в свою очередь отдают тепло путем конвекции или излучения. В системах панельно-лучистого отопления чрезвычайно удобно использовать тепловые насосы, поскольку в них обычно используется с теплая вода, температура при подаче которой достигает 50oС.

Рис. 2

Панельно-лучистое отопление имеет ряд преимуществ и недостатков. К его преимуществам относится то, что данная система не требует локализации поверхностей нагрева, создавая при этом равномерное распределение температуры в помещении и предоставляя большую свободу при планировке. Использование таких систем снижает опасность возгорания. Кроме того, поверхности нагрева незаметны и вызывают незначительные перемещения воздуха, которые не поднимают пыль и не способствуют распространению микробов равномерного распределения температуры. Кроме того, системы панельно-лучистого отопления в летний период могут охлаждать помещения, если подавать в них холодную воду (конверсная система).

Недостатком таких систем отопления является их высокая стоимость, что вызвано необходимостью согласования их конструкции на стадии строительства. Кроме того, система обладает высокой инерционностью, что особенно при большом объеме нагреваемого воздуха. Поэтому она имеет ограниченное количество вариантов регулирования тепловой мощности и расположения внутри помещения. Техническое обслуживание и ремонт подобных систем является сложным и требует больших трудозатрат.

Системы панельно-лучистого отопления очень чувствительны к притоку холодного воздуха и к холодным внешним и внутренним поверхностям стен, особенно если эти системы устанавливаются на потолке. Сборка и установка такой системы должны производиться с большой осторожностью.

Литература

1 «Отопление и вентиляция» В двух частях Учебник для вузов Авторы: Петр Николаевич Каменев, Александр Сканави

2. Тихомиров, К.В. Теплотехника, отопление и вентиляция зданий / К.В. Тихомиров. - М.: Стройиздат, 1986.

3. Дроздов, В.Ф. Отопление и вентиляция. Ч.II. Вентиляция / В.Ф. Дроздов. - М.: Высш. шк., 1988.

4. Инженерные решения по охране труда в строительстве / Под ред. Г.Г. Орлова. - М.: Стройиздат, 1985.

Размещено на Allbest.ru