Системы отопления и их способности

 

Совершенно не так давно в США размещен приличный труд по истории техники получения холода и теплоты - Heat & Cold. Наша родина в нем упоминается только в один прекрасный момент, когда идет речь о типах отопительных печей, так либо по другому всераспространенных в XYIII столетии. При всем этом, естественно, ценность отдается Германии, Швеции, Голландии. И это при всем при том, что русские печники всегда славились изобретательностью и мастерством в конструировании и кладке печей, и конкретно в XYIII веке "Москва и Петербург становятся настоящей школой для иноземцев в деле устроения дрова сберегающих отопительных печей".

В "Летописи" Русской академии за Одна тыща восемьсот 20 девять г. утверждается, что в "1736 г. начали строить в Рф кирпичные сейчас употребляемые печи, изнутри топимые, которые под заглавием Российских распространились позже в Германии и Франции... Сии печи, в которые количество дров кладется вдруг, сущность для северного климата самые наилучшие". То же подтверждает и узнаваемый французский спец тех пор Жоли в собственной книжке "Трактат по отоплению и вентиляции".

По другому быть и не могло. Ведь отопительный период в большинстве регионов Рф составляет 7-8 месяцев, а зимние температуры внешнего воздуха значительно ниже, ежели в почти всех странах Европы.

Заметим, что опыт русских профессионалов в части проектирования, конструирования, способов и приемов монтажа отопительных систем всегда отличался передовыми мыслями и конструкциями.

1-ые примеры внедрения водяного пара для изготовления еды и подогрева помещений в Рф приводятся в книжке Н. А. Львова "Российская пиростатика", вышедшей в Одна тыща семьсот девяносто девять г. . С начала XIX столетия пар находит все большее применение как для подогрева теплиц, так и отопления помещений.

Системы водяного отопления возникают в Рф в первой половине XIX столетия, и 1-ая из их была сконструирована и реализована в Одна тыща восемьсот 30 четыре г. горным инженером П.Г.Соболевским . Система эта, в отличие от системы отопления высочайшего давления, предложенной в Одна тыща восемьсот 30 один г. в Великобритании Перкенсом, была гравитационной.

1-ая же установка централизованного нагревания воздуха в водо-воздушной системе отопления и вентиляции 2-ух огромных залов объемом более Три тыщи м3 была использована в здании Петербургской Академии художеств.

Размеры истинной статьи не позволяют, к огорчению, тщательно тормознуть на исторических качествах русской отопительной техники, но, что непременно стоит отметить, так это первую реализацию в Рф насосной системы водяного отопления. Создателем проекта этой системы был Н. П. Мельников. Внедрена она была в Одна тыща девятьсот девять г. в здании Михайловского театра в Петербурге. Схема этой системы с учетом интерьеров отапливаемых помещений - двухтрубная с нижней разводкой подающей и оборотной магистралей.

Со времен Старого Рима известна система радиационного обогревания бань - хьюпокауст (гипокауст). Она тщательно описана у Витрувия, но изредка находила внедрение в так именуемых продвинутых странах по причинам как трудности устройства, так и осознания процессов, в ней происходящих. В Рф очень квалифицированно системы лучистого отопления в первый раз были применены в Одна тыща девятьсот семь г. В. А. Яхимовичем в поликлинике жд станции Ртищево Саратовской губернии, а потом и в ряде других больничных, школьных и публичных построек.

В русское время спецы в области отопления показали незаурядные свойства в отношении соответствия систем типам, предназначению и эксплуатационным режимам построек и сооружений. Многие из их были учениками С. Б. Лукашевича, Н. П. Мельникова, Н. Н. Тетеревникова и др. и проявляли чудеса (и это очень отлично) приспосабливаемости отопительного оборудования к условиям и практике, формировавшихся в итоге хоть какого технического направления, нередко, к огорчению, связанного со сменой того либо другого правительственного курса.

Если гласить о водяном отоплении, то его развитие и улучшение всегда соответствовало тем либо другим тенденциям строительного производства - от реконструкции имеющихся (нередко древних и незаурядных) построек и сооружений до строительства новых, бесчеловечно ликвидирующих способности хоть какого отопительного ренессанса.

В 20-ые годы в отопительной практике более всераспространенными были двухтрубные системы водяного отопления, почти во всем направленные на местные источники теплоты. Тогда системы централизованного теплоснабжения только формировались. В Одна тыща девятьсот 20 семь г. появилась 1-ая установка совмещенной выработки теплоты и электронной энергии применительно к отоплению, так именуемых "фонарных", бань в Ленинграде и снабжению электроэнергией близрасположенных построек. Схожая установка в Москве была реализована в Одна тыща девятьсот 20 девять г. С того времени определяющим направлением в обеспечении построек и сооружений термический энергией стало централизованное теплоснабжение, и современные системы отопления построек и сооружений, обычно водяные, в главном, нацелены на получение теплоты от централизованных источников. На сей день большие городка Рф владеют очень развитыми системами централизованного теплоснабжения. В качестве теплоносителя, обычно, употребляется перегретая вода с параметрами 159-70 oС.

Более всераспространенными в жилых и публичных зданиях являются системы водяного отопления. Схемы этих систем могут быть разными и почти во всем определяются определенными критериями. Некие из их приведены на рис.1. Стояки в системах могут быть как однотрубными (см. рис.1), так и двухтрубными.

Нужно отметить, что в нашей стране однотрубные системы отопления получили очень обширное распространение и стали главным типом отопительных систем в высотных зданиях (в особенности жилых).

Обстоятельств тут несколько:

  • более высочайшая, по сопоставлению с двухтрубными системами, гидравлическая и термическая устойчивость;
  • экономия металла при сравнимо низкой стоимости на электронную энергию (в недавнешнем прошедшем), нужную для циркуляции воды;
  • простота монтажа и возможность унификации частей систем;
  • отсутствие личного (поквартирного) учета расходования теплоты.

Сначало однотрубные системы производились только с верхней разводкой, при этом разводящие трубопроводы жаркой воды прокладывались, обычно, по чердакам построек. Когда в массовом строительстве стали сооружаться бесчердачные кровли, ленинградскими спецами (Д. В. Акопяном, И. Л. Ганесом, И. И. Каганом) были предложены и внедрены однотрубные системы с нижней разводкой (рис. 2). В таких системах стояки состоят из 2-ух частей - восходящей и нисходящей (П-образные), к каждой из которых присоединяются нагревательные приборы. Воздух из системы выпускается через воздуховыпускные краны, установленные в пробках радиаторов либо на подводках к устройствам верхних этажей. Такая система получила заглавие "ленинградской".

Унификация частей однотрубных систем связана с принятием переменными перепадов температуры воды в стояках. Этот прием был еще в Одна тыща девятьсот 30 два г. предложен А.И.Орловым, но обширное распространение получил в 50-60 годы благодаря работам Е. А. Белинкого [6]. Принцип этого расчета состоит в том, что перепады температуры и расходы теплоносителя в стояках не задаются заблаговременно, а определяются гидравлическим расчетом из условия увязки перепадов давления во всех кольцах системы. При всем этом поперечникы стояков принимаются, по-возможности, схожими. Общий расход теплоносителя отвечает данному перепаду температуры в системе.

Итак, сейчас большая часть жилых и публичных построек в Рф обустроены водяными системами отопления, подавляющая часть которых - однотрубные.

С середины 70-х годов в расчет отопительных систем, нужно сказать, очень трудозатратный, начинает внедряться вычислительная техника [7], и сейчас даже тяжело для себя представить, как до этого обходились без компов.

Когда идет речь об отоплении, обычно, предполагается поддержание в помещениях, снаряженных отопительными системами, требуемого значения температуры воздуха. Достаточно нередко такое истолкование отопления можно принять без дополнительных пояснений, хотя, как нам представляется, должно быть поближе определение, в каком температура воздуха tв является только одним из характеристик среды, характеризующих ее качество. Вторым параметром всегда выступает температура окружающих поверхностей tr.

В принципе термический комфорт формируется не только лишь этими 2-мя параметрами, да и рядом других причин. Отопление, в известном смысле, отвечает за нареченные два параметра. При этом регулирование, другими словами поддержание на требуемом уровне температуры tr способами и средствами отопления может быть далековато не всегда. В большинстве случаев эта температура, в особенности для жилых и публичных построек, в каких отсутствуют развитые внутренние теплоотдающие поверхности, определяется теплотехническим расчетом ограждающих конструкций.

Понятно, что в формулу для определения требуемого теплового сопротивления ограждающих конструкций заходит температура их внутренней поверхности, малое значение которой регламентируется нормами, исходя из гигиенических суждений. Но, не следует мыслить, что принятое в расчете значение остается неизменным в течение отопительного периода. Оно переменно и определяется многими факторами, учет которых сделал бы задачку определения tr трудноопределимой. Единственное, что может нас тут утешить, это некая уверенность в том, что tr не опустится ниже принятого значения в самые прохладные деньки года. Здесь же заметим, что финансовая необходимость при выборе и расчете ограждающих конструкций, принимаемая в отрыве от общей препядствия экономии термический энергии, привела к доминированию в недавнешнем прошедшем в массовом строительстве легких малоинерционных, зато относительно дешевеньких, огораживаний, теплотехнические недочеты которых легли томным бременем не только лишь на термическую мощность отопительных систем, но, что более принципиально, на способы и средства управления их теплопроизводительности.

После Одна тыща девятьсот девяносто 5 г. положение с выбором теплового сопротивления ограждающих конструкций несколько стало лучше. Сейчас его нормативная величина выросла приблизительно вдвое. Выросли и малые нормативные значения температуры внутренних поверхностей.

Выше нами достаточно тщательно рассмотрены системы водяного отопления. Сейчас коротко остановимся на системах панельно-лучистого отопления. Панельными принято именовать системы с регулируемой температурой внутренних поверхностей вертикальных огораживаний. Лучистыми - системъ с греющими полом либо потолком. Преимуществами этих систем являются:

  • завышенный уровень комфорта в помещениях и поболее равномерное рассредотачивание температуры воздуха в объеме помещений (рис. 3);
  • понижение металлоемкости систем;
  • понижение расхода теплоты за счет более низких нормативных значений температуры внутреннего воздуха (на 2-3 oС ниже против принимаемой обычно);
  • отсутствие трубопроводов и нагревательных устройств в помещениях;
  • более широкие способности в части перепланировки помещений.

В русской практике, но, панельно-лучистые системы широкого распространения не получили. Обстоятельств тут много, но выделим только две. 1-ая, на наш взор, связана, с одной стороны, с ограничением температуры греющей поверхности (пол - 24 oС, потолок - 30oС, стенки - 45-60 oС), а с другой - с низкими значениями нормативного теплового сопротивления огораживаний. В таком случае размеры греющих поверхностей не всегда могли соответствовать компенсации теплопотерь. 2-ая причина - это низкое качество трубопроводов и их соединений, выполняемых из материалов, разрешенных ранее к использованию в отопительных системах. Сейчас ограничения в части материалов отсутствуют, и, нужно мыслить, область использования панельно-лучистого отопления расширится.

Системы парового и воздушного отопления не получили распространения в жилых и публичных зданиях, и мы на их останавливаться не будем.

В заключение коротко разглядим современные тенденции развития отопительных систем. Представляется, что, сначала, это сбережение энергии и личный учет расходования термический энергии. 1-ое направление связано с личным регулированием теплопотери нагревательных устройств и, таким макаром, температуры воздуха в помещениях. Достигается такое регулирование установкой термостатов, конструктивное выполнение которых может быть разным, но всегда дающим возможность поддержания различного значения температуры воздуха в помещениях (ночной, дневной, дежурной и др.). Сюда же следует отнести и рекуперацию теплоты удаляемого воздуха, т.е. ее возврат в помещение. Для этих целей могут служить воздухо-воздушные теплообменники, в каких внешний воздух подогревается уходящим. Такие рекуператоры могут быть центральными либо персональными. При всем этом принятая у нас канальная, естественная, вытяжка должна быть заменена на принудительную приточно-вытяжную вентиляцию.