Системи і схеми мереж теплопостачання

Системи опалення влаштовують у приміщеннях, враховуючи виробничі, з тривалим перебуванням людей та/або при технологічній потребі підтримування температур. Вибір системи опалення залежить від техніко-економічних, архітектурно-планувальних, кліматичних характеристик будівлі та району її місцерозташування.

Як будівельно-технологічна установка система опалення повинна відповідати таким основним вимогам: 1) санітарно-гігієнічним – забезпечувати потрібні внутрішні температури за нормативними документами із збереженням інших показників мікроклімату приміщень; 2) економічним - економити ресурсозатрати; 3) будівельно-монтажним - узгоджуватися конструктивно з архітектурно-планувальними рішеннями будівлі, забезпечувати зручний монтаж і ремонт системи; 4)експлуатаційним - бути простою і зручною, безпечною, безшумною, надійною, і довговічною, комфортною і сучасною у користуванні та при ремонті; 5) естетичним - вписуватись в інтер'єр приміщення, мати мінімальні розміри і не займати лишніх площ.

Основними частинами системи опалення є наступні: 1.Генератор тепла - виробляє теплову енергію, що віддасться теплоносію (воді, парі, повітрю), тобто, це нагрівальний пристрій (топка, пальник, вогнева камера, електронагрівач і т.п.) печі, колонки, котла, установки і

т.п. 2.Система трубопроводів - транспортує теплоносій. 3.Опалювальні прилади - передають теплову енергію від теплоносія безпосередньо повітрю та огороджувальним конструкціям опалюваного приміщення.

За характерними ознаками розрізняють такі системи опалення.

1. За радіусом дії:

а) місцеві - генератор тепла, теплопроводи, опалювальні

прилади конструктивно об'єднані я одному пристрої, що знаходиться в одному опалюваному приміщенні будівлі (опалювальні печі на

твердому, рідкому паливі, електроопалення і т.п.);

б) центральні - від одного генератора тепла опалюються:

- кілька приміщень однієї будівлі: будинкові - від котельні в опалюваній будівлі;

- одна чи кілька будівель (група будівель): районні - від районної котельні для групи будівель;

- мікрорайони, промислові підприємства та цілі населені пункти: централізовані (від теплоелектроцентралі – ТЕЦ).

2. За способом переміщення теплоносія: з природнім збудженням (завдяки різниці тисків між гарячим і холодним теплоносієм); з механічним збудженням (помпою чи водою).

3. За видом теплоносія: водяні. парові, повітряні, комбіновані (з використанням різних теплоносіїв у різних контурах).

Вода має велику густину, 1000 кг/м, і високу питому теплоємність, 4,187 кДж/(кг*К), що дозволяє передавати велику кількість тепла при малих її об’ємах. Широкі межі зміни температури води зручні для регулювання температури поверхонь нагрівальних приладів і трубопроводів відповідно до санітарно-гігієнічних вимог, а також для підтримування рівномірного температурного режиму на протязі опалювального сезону. З метою зменшення затрат енергії швидкість руху води у системах опалення зазвичай обмежують 1,5 м/с.

Пара, використовувана у системах опалення, має малу густину, 0,6 – 1,6 кг/м³, але вона має велику кількість тепла, яке виділяється у результаті фазового перетворення при конденсації у нагрівальних приладах, 2260-2160 кДж/кг. Переміщення пари по паропроводах здійснюється зі швидкістю 40-80 м/с, що дозволяє передавати велику кількість тепла на значні відстані при порівняно малих затратах енергії. Конденсація пари проходить при постійній температурі, що відповідає прийнятому тиску, а це не дозволяє плавно регулювати тепловіддачу приладів і зумовлює потребу у періодичному вимиканні подачі пари, тобто нерівномірність температурного режиму в опалюваному приміщенні. Висока температура пари обмежує можливість її застосування приміщеннями до яких не висуваються високі санітарногігієнічні вимоги. Використання пари з температурою, нижчою за 100⁰С потребує підтримання у опалювальних установках вакууму, а це збільшує їх вартість та ускладнює експлуатацію.

Повітря має малу густину, 1,2 – 1 кг/м³, і низьку питому теплоємність, 1 кДж/(кг*К), через що для передавання навіть невеликої кількості тепла потрібне переміщення великих об’ємів повітря; затрати енергії при цьому значно більші, ніж при транспортуванні такої ж кількості тепла за допомогою води чи пари. Швидкості руху повітря обмежуються 10 – 20 м/с, тому повітропроводи мають більші перерізи і займають більші об’єми, ніж трубопроводи для води і пари. Однак, повітря можна швидко повторно нагріти, що вигідно при одночасному використанні його в установках для опалення і вентиляції приміщення, коли потрібно відновити таку ж кількість тепла, яка видаляється з приміщення технологічними установками.

У місцевих системах може використовуватися опалення: пічне, газове (спалювання газу у нагрівальних приладах), електричне (прилади переносного типу: радіатор, калорифер тощо).

Центральні системи за видом теплоносія бувають: водяного, парового, повітряного, комбінованого опалення. Найпоширеніші – водяні. У системах парового опалення пара у нагрівальних приладах конденсується і тепло через стінки приладу передається повітрю приміщення. Конденсат повертається у котельню чи ТЕЦ, де знову перетворюється в пару. У системах повітряного опалення повітря нагрівається безпосередньо в опалюваній будівлі. Воно подається:

а)централізовано (скупченою подачею; по спеціальних каналах);

б)децентралізовано (від окремих агрегатів у різних місцях приміщення). При централізованій скупченій подачі повітря використовуються великі опалювальні агрегати, що подають повітря з великою швидкістю (у промислових цехах, спортзалах, інших високих великооб’ємних приміщеннях).

Розрізняють первинні та вторинні теплоносії. Якщо вода, нагріта у котлі, йде безпосередньо у трубопроводи системи опалення, то ця вода є первинним теплоносієм. Якщо ж вода, нагріта у котлі, циркулює лише у його контурі, від якого вже нагрівається вода системи опалення, то маємо первинний теплоносій (вода, що циркулює у контурі котла) та вторинний теплоносій (вода, що циркулює у контурі системи опалення). Така система називається комбінованою водоводяною (за назвою первинного і вторинного теплоносіїв). Отже, у комбінованих системах опалення вторинний теплоносій (гаряча вода, повітря) нагрівається від первинного високотемпературного теплоносія (пари, перегрітої води, електроенергії). До комбінованих систем опалення відносяться водоводяні, пароводяні, усі системи повітряного опалення. У пароводяних і водоводяних основний теплоносій, вода, підготовлюється у бойлері (теплообмінному апараті). Первинним теплоносієм є: у пароводяних – пара, у водоводяних – перегріта вода.

У приміщеннях з тривалим перебуванням людей (житлові, лікарняні, громадські будівлі) найбільш поширеними є водяні системи опалення, як вигідніші за рядом гігієнічних і експлуатаційних характеристик. У цих приміщеннях з водяними системами можуть використовуватись додатково системи електро-, повітроопалення. Парові і повітряні системи переважно застосовуються у промспорудах

.