Компоненти на модерното отопление на дома. Модерни отоплителни системи

Правилният избор, компетентният дизайн и висококачествената инсталация на отоплителна система са ключът към топлината и комфорта в къщата през целия отоплителен сезон. Отоплението трябва да бъде качествено, надеждно, безопасно и икономично. За да изберете правилната отоплителна система, трябва да се запознаете с техните видове, характеристики на монтаж и работа на отоплителните уреди. Също така е важно да се вземе предвид наличието и цената на горивото.

Видове съвременни отоплителни системи

Отоплителната система е комплекс от елементи, използвани за отопление на стая: източник на топлина, тръбопроводи, отоплителни уреди. Топлината се предава с помощта на охлаждаща течност - течна или газообразна среда: вода, въздух, пара, продукти от изгаряне на гориво, антифриз.

Отоплителните системи за сгради трябва да бъдат избрани така, че да се постигне най-високо качество на отоплението, като същевременно се поддържа комфортна за хората влажност на въздуха. В зависимост от вида на охлаждащата течност се разграничават следните системи:

въздух;
вода;
пара;
електрически;
комбиниран (смесен).

Отоплителните устройства за отоплителни системи са:

конвективен;
сияен;
комбинирани (конвективно-лъчисти).

Диаграма на двутръбна отоплителна система с принудителна циркулация

Следното може да се използва като източник на топлина:

въглища;
дърва за горене;
електричество;
брикети - торф или дърво;
енергия от слънцето или други алтернативни източници.

Въздухът се нагрява директно от източника на топлина без използването на междинна течна или газообразна охлаждаща течност. Системите се използват за отопление на малки частни къщи (до 100 кв. М.). Монтирането на отопление от този тип е възможно както по време на строителството на сграда, така и при реконструкцията на съществуваща. Източникът на топлина е котел, нагревателен елемент или газова горелка. Особеността на системата е, че тя е не само отопление, но и вентилация, тъй като вътрешният въздух в помещението и свежият въздух, идващ отвън, се нагряват. Въздушните потоци влизат през специална всмукателна решетка, филтрират се, нагряват се в топлообменник, след което преминават през въздуховоди и се разпределят в помещението.

Нивата на температура и вентилация се контролират с помощта на термостати. Съвременните термостати ви позволяват предварително да зададете програма за промяна на температурата в зависимост от времето на деня. Системите работят и в режим на климатизация. В този случай въздушните потоци се насочват през охладители. Ако няма нужда от отопление или охлаждане на помещението, системата работи като вентилационна система.

Схема на устройството за отопление на въздуха в частна къща

Инсталирането на въздушно отопление е сравнително скъпо, но предимството му е, че няма нужда от загряване на междинната охлаждаща течност и радиаторите, което води до икономия на гориво от поне 15%.

Системата не замръзва, бързо реагира на промените в температурата и затопля помещението. Благодарение на филтрите въздухът влиза в помещенията вече пречистен, което намалява броя на патогенните бактерии и спомага за създаването на оптимални условия за поддържане на здравето на хората, живеещи в къщата.

Недостатъкът на въздушното отопление е изсушаването на въздуха и изгарянето на кислород. Проблемът може лесно да бъде решен чрез инсталиране на специален овлажнител. Системата може да бъде подобрена, за да спестите пари и да създадете по-комфортен микроклимат. Така рекуператорът загрява входящия въздух за сметка на изходящия навън. Това ви позволява да намалите разходите за енергия за отоплението му.

Възможно е допълнително почистване и дезинфекция на въздуха. За да направите това, в допълнение към механичния филтър, включен в пакета, са инсталирани електростатични фини филтри и ултравиолетови лампи.

Въздушно отопление с допълнителни уреди

Отопление на водата

Това е затворена отоплителна система, използва вода или антифриз като охлаждаща течност. Водата се подава по тръби от топлоизточника към отоплителните радиатори. В централизираните системи температурата се регулира в точката на нагряване, а в индивидуалните системи - автоматично (с помощта на термостати) или ръчно (с кранове).

Видове водни системи

В зависимост от вида на свързване на отоплителните уреди, системите се разделят на:

еднотръбен,
двутръбен,
бифиларен (две пещи).

Според метода на окабеляване те се разграничават:

Горна част;
нисък;
вертикален;
хоризонтална отоплителна система.

При еднотръбни системи отоплителните уреди са свързани последователно. За компенсиране на топлинните загуби, които възникват, когато водата последователно преминава от един радиатор към друг, се използват отоплителни уреди с различни повърхности на топлообмен. Например, могат да се използват чугунени батерии с голям брой секции. При двутръбни системи се използва паралелна схема на свързване, която позволява инсталирането на еднакви радиатори.

Хидравличният режим може да бъде постоянен или променлив. В бифиларните системи отоплителните уреди са свързани последователно, както при еднотръбните, но условията за топлообмен на радиаторите са същите като при двутръбните системи. Като отоплителни уреди се използват конвектори, стоманени или чугунени радиатори.

Схема на двутръбно водно отопление на селска къща

Предимства и недостатъци

Отоплението с вода е широко разпространено поради наличието на охлаждаща течност. Друго предимство е възможността да инсталирате отоплителна система със собствените си ръце, което е важно за нашите сънародници, които са свикнали да разчитат само на собствените си сили. Въпреки това, ако бюджетът не позволява спестяване, по-добре е да поверите проектирането и инсталирането на отопление на специалисти.

Това ще ви спести много проблеми в бъдеще - течове, пробиви и др. Недостатъци - замръзване на системата при изключване, дълго време за затопляне на помещенията. Към охлаждащата течност се поставят специални изисквания. Водата в системите трябва да е без чужди примеси, с минимално съдържание на соли.

За отопление на охлаждащата течност може да се използва всякакъв тип котел: твърдо, течно гориво, газ или електричество. Най-често се използват газови котли, което изисква свързване към главната линия. Ако това не е възможно, тогава обикновено се монтират котли на твърдо гориво. Те са по-икономични от дизайните, работещи с електричество или течно гориво.

Забележка! Експертите препоръчват избор на котел въз основа на мощност от 1 kW на 10 квадратни метра. Тези цифри са ориентировъчни. Ако височината на тавана е повече от 3 м, къщата има големи прозорци, има допълнителни потребители или помещенията не са добре изолирани, всички тези нюанси трябва да се вземат предвид при изчисленията.

Затворена система за отопление на къщата

В съответствие със SNiP 2.04.05-91 „Отопление, вентилация и климатизация“ е забранено използването на парни системи в жилищни и обществени сгради. Причината е небезопасността на този вид отопление. Отоплителните уреди достигат температури от почти 100°C, което може да причини изгаряния.

Инсталацията е сложна, изисква умения и специални знания; по време на работа възникват трудности с регулирането на топлообмена; при пълнене на системата с пара е възможен шум. Днес парното отопление се използва в ограничена степен: в промишлени и нежилищни помещения, на пешеходни пътеки и отоплителни точки. Неговите предимства са относително ниска цена, ниска инерция, компактни нагревателни елементи, висок топлообмен и липса на топлинни загуби. Всичко това доведе до популярността на парното отопление до средата на ХХ век, което по-късно беше заменено с водно отопление. Въпреки това, в предприятията, където парата се използва за производствени нужди, тя все още се използва широко за отопление на помещения.

Котел за парно отопление

Електрическо отопление

Това е най-надеждният и най-лесният за използване вид отопление. Ако площта на къщата е не повече от 100 м2, електричеството е добър вариант, но отоплението на по-голяма площ не е икономически изгодно.

Електрическото отопление може да се използва като допълнително отопление в случай на спиране или ремонт на основната система. Това също е добро решение за селски къщи, в които собствениците живеят само периодично. Като допълнителни източници на топлина се използват електрически вентилаторни нагреватели, инфрачервени и маслени нагреватели.

Като отоплителни уреди се използват конвектори, електрически камини, електрически котли, захранващи кабели за топъл под. Всеки тип има свои собствени ограничения. Така конвекторите затоплят помещенията неравномерно. Електрическите камини са по-подходящи като декоративен елемент, а работата на електрическите котли изисква значителна консумация на енергия. Топлите подове се монтират, като се вземе предвид планът за подреждане на мебелите предварително, тъй като преместването им може да повреди захранващия кабел.

Схема на традиционно и електрическо отопление на сгради

Иновативни системи за отопление

Отделно трябва да се споменат иновативните отоплителни системи, които стават все по-популярни. Най-често:

инфрачервени подове;
термопомпи;
слънчеви колектори.

Инфрачервени подове

Тези отоплителни системи едва наскоро се появиха на пазара, но вече станаха доста популярни поради своята ефективност и по-голяма рентабилност от конвенционалното електрическо отопление. Отопляемите подове се захранват с електричество и се монтират в замазка или лепило за плочки. Нагревателните елементи (въглерод, графит) излъчват вълни от инфрачервения спектър, които преминават през подовата настилка, загряват телата и предметите на хората, а от тях на свой ред се нагрява въздухът.

Саморегулиращите се карбонови подложки и фолио могат да се монтират под краката на мебелите без страх от повреда. „Умните“ подове регулират температурата благодарение на специалното свойство на нагревателните елементи: при прегряване разстоянието между частиците се увеличава, съпротивлението се увеличава и температурата намалява. Консумацията на енергия е относително ниска. При включване на инфрачервените подове консумацията на енергия е около 116 вата на линеен метър, след загряване намалява до 87 вата. Контролът на температурата се осигурява от термостати, което намалява разходите за енергия с 15-30%.

Инфрачервените карбонови изтривалки са удобни, надеждни, икономични и лесни за монтаж

Термопомпи

Това са устройства за пренос на топлинна енергия от източник към охлаждаща течност. Самата идея за термопомпена система не е нова; тя е предложена от лорд Келвин през 1852 г.

Как работи: Геотермалната термопомпа взема топлина от околната среда и я пренася към отоплителната система. Системите могат да работят и за охлаждане на сгради.

Принцип на работа на термопомпа

Има помпи с отворен и затворен цикъл. В първия случай инсталациите вземат вода от подземен поток, пренасят я към отоплителната система, отнемат топлинната енергия и я връщат обратно в точката на събиране. Във втория през специални тръби в резервоара се изпомпва охлаждаща течност, която пренася/отема топлина от водата. Помпата може да използва топлинната енергия на вода, земя, въздух.

Предимството на системите е, че те могат да бъдат инсталирани в къщи, които не са свързани с газ. Термопомпите са сложни и скъпи за инсталиране, но ви позволяват да спестите разходи за енергия по време на работа.

Термопомпата е проектирана да използва топлината от околната среда в отоплителните системи

Слънчеви колектори

Соларните инсталации са системи за събиране на топлинна енергия от Слънцето и прехвърлянето й към охлаждаща течност

Като охлаждаща течност може да се използва вода, масло или антифриз. Конструкцията включва допълнителни електрически нагреватели, които се включват, ако ефективността на соларната инсталация намалее. Има два основни типа колектори – плоски и вакуумни. Плоските са с абсорбатор с прозрачно покритие и топлоизолация. Във вакуумните системи това покритие е многослойно, вакуумът се създава в херметически затворени колектори. Това ви позволява да загрявате охлаждащата течност до 250-300 градуса, докато плоските инсталации могат да я загряват само до 200 градуса. Предимствата на инсталациите включват лекота на инсталиране, ниско тегло и потенциално висока ефективност.

Има обаче едно „но“: ефективността на слънчевия колектор зависи твърде много от температурната разлика.

Слънчев колектор в системата за топла вода и отопление на къщата Сравнението на отоплителните системи показва, че няма идеален метод за отопление

Нашите сънародници все още най-често предпочитат отоплението с вода. Обикновено възникват съмнения само относно това кой конкретен източник на топлина да изберете, как най-добре да свържете котела към отоплителната система и т.н. И все пак няма готови рецепти, които да отговарят на абсолютно всички. Необходимо е внимателно да се претеглят плюсовете и минусите и да се вземат предвид характеристиките на сградата, за която е избрана системата. Ако се съмнявате, трябва да се консултирате със специалист.

Видео: видове отоплителни системи

> Документация Съвременните системи за топлоснабдяване (HSS) са доста сложни технически системи със значителен брой елементи, които се различават по функционално предназначение. Характеристика. Работата избра основните показатели на системите за топлоснабдяване и газоснабдяване, което позволи да се обосноват оптималните схеми за топлоснабдяване на микрорайона. Представен е анализ на основните фактори, влияещи върху работата на топлоснабдителната система. Дадени са препоръки за избор на оптимална система за топлоснабдяване. Русия наследи от СССР високо ниво на централизирано топлоснабдяване. В същото време е осигурено комбинирано производство на топлинна и електрическа енергия. Продуктите от горенето бяха ефективно почистени и разпръснати. Но в същото време съществуващите централизирани системи за топлоснабдяване имат значителни недостатъци. Те включват прегряване на сградите през преходния период, големи топлинни загуби от тръбите и изключване на консуматори по време на ремонтни работи. Състоянието на системите за топлоснабдяване в Русия е критично. Броят на авариите в топлофикационните мрежи се е увеличил пет пъти в сравнение с 1991 г. (2 аварии на 1 км топлопреносни мрежи). От 136 хиляди километра топлопреносни мрежи 29 хиляди километра са в неизправност. Топлинните загуби по време на транспортирането на охлаждащата течност достигат 65%. Тоест всеки пети тон условно гориво се използва за отопление на атмосферата и почвата. Намаленото финансиране и лошото качество на препредаване влошават ситуацията. Има противоречие, което се състои в това, че производителите включват свръхзагубите на топлина в тарифите и изискват плащане за произведената топлина, а не за консумираната топлина. В допълнение, потребителите трябва да плащат според площта на отопляемото помещение, т.е. независимо от количеството и качеството на охлаждащата течност. В момента има изключително голям интерес към децентрализираното топлоснабдяване. Това се дължи на появата на пазара на голямо разнообразие от малки автоматизирани котли от чуждестранно и местно производство, работещи в автоматичен режим и защото газът се използва като гориво в такива системи. При такива условия те стават конкурентни на централизираните източници, които са топлоелектрически централи и големи котелни. В Русия са в експлоатация няколко десетки многоетажни сгради с отопление на всеки апартамент до пет етажа. Броят на етажите е ограничен от действащите строителни норми. Като експеримент Държавният комитет по строителството и Главната дирекция за насърчаване на Министерството на вътрешните работи на Руската федерация разрешиха изграждането на 9-14-етажни сгради с отопление на апартаменти в областите Смоленск, Москва, Тюмен и Саратов. При работа на стенни котли със затворена горивна камера трябва да се осигури подаване на въздух не само за горене, но и за 3-кратен въздухообмен в кухненската част, където по правило са инсталирани. Отстраняването на дим по време на топлоснабдяване на апартамент по апартамент е свързано с изграждането на външни и вътрешни димоотводи, изработени от устойчив на корозия метал с топлоизолация, която предотвратява кондензацията при периодична работа на топлогенераторите през преходния период на отоплителния сезон. Във високите сгради проблемите с течението възникват на долните етажи (най-голямо течение) и горните етажи (слабо течение). При използване на децентрализирано топлоснабдяване мазетата и стълбищата не се отопляват, което води до замръзване на основата и намаляване на експлоатационния живот на сградата като цяло. Жителите на апартаменти, разположени в централната част, могат да се отопляват за сметка на собствениците на околните апартаменти. Създава се определен тип „енергиен паразит“. Екологичните параметри на стенните котли са нормални, а нивото на емисиите на NOx варира от 30 до 40 mg/(kWh). В същото време стенните котли имат емисии на продукти от горенето, разпръснати в жилищна зона на сравнително ниска височина на комините, което оказва значително влияние върху екологичната ситуация, замърсявайки въздуха в жилищна зона. Във връзка с горепосочените недостатъци и предимства на централизираните и автономните системи за топлоснабдяване, веднага възниква въпросът: къде и в какви случаи е най-подходящо автономното топлоснабдяване и в кои е централизирано? След събиране на цялата необходима информация беше направено сравнение на четири варианта на системи за топлоснабдяване по примера на микрорайон Куркино в Москва. В същото време във всички апартаменти са монтирани електрически печки. Вариант I - централизирано топлоснабдяване от котелни. Вариант II - централизирано топлоснабдяване от AIT (автономни източници на топлина). Вариант III - децентрализирано топлоснабдяване от покривни котелни. Вариант IV - поапартаментно топлоснабдяване. В първия вариант е разработена централизирана система за топлоснабдяване, където източникът на топлина е котелно помещение, от което се осигурява двутръбна отоплителна мрежа до централната отоплителна точка, а след централната отоплителна точка - четиритръбна инсталация за отопление и топла вода. В този случай газът се подава към котелното помещение. При четвъртия вариант в апартамента е инсталиран локален източник на топлина, който осигурява подаването на охлаждаща течност към системите за отопление и топла вода. Тази схема предлага двустепенна система за газоснабдяване. 1-ви етап – газопровод със средно налягане, който е положен вътре в блока (във всяка къща е монтиран шкаф за управление). 2-ри етап - вътрешнофирмени газопроводи с ниско налягане (газът се подава само към локален източник на топлина). Вторият и третият вариант са междинни между първия и четвъртия. Във втория случай като източник на топлина се използва АИТ (автономен източник на топлина), от който се осигурява двутръбна инсталация от АИТ до ИТО (Индивидуална отоплителна точка), а от ИТО има четири- тръбна инсталация за отопление и топла вода. В този случай газът се подава към AHS (автономни източници на топлина) чрез газопроводи със средно налягане. В третия случай като източник на топлина се използват покривни котелни с относително ниска мощност (от 300 до 1000 kW), които са разположени директно на покрива на сградата и задоволяват нуждата от топлина за отопление, вентилация и топла вода доставка. Газопроводът към котелното помещение се подава през външната стена на сградата открито на места, които са удобни за поддръжка и изключват възможността за повреда. Опциите за системи за топлоснабдяване са представени на фиг. 1. Техническите решения за топлоснабдяване въз основа на няколко варианта трябва да се вземат въз основа на технически и икономически изчисления, чийто оптимален вариант се намира чрез сравняване на възможните решения. Най-скъпият вариант за топлоснабдяване е първият - централизирано топлоснабдяване от котелната централа. При такава система по-голямата част от разходите падат върху топлофикационните мрежи, като се вземат предвид централните отоплителни точки, което възлиза на 63,8% от общата цена на системата като цяло. От тях само полагането на отоплителни мрежи представлява 84,5%. Цената на самия източник на топлина е 34,7%, а делът на газовите мрежи, като се вземат предвид хидравличното разбиване и газоразпределителните станции, представлява 1,6% от общата сума за системата. Четвъртият вариант (с поквартирно топлоснабдяване) е само с 4,2% по-евтин от първия (фиг. 2). Това означава, че те могат да бъдат приети като взаимозаменяеми. Ако в първия вариант по-голямата част от разходите се състоят от отоплителни мрежи, тогава при топлоснабдяване по апартамент - източникът на топлина, т.е. стенни котли - 62,14% от общата цена на системата като цяло. В допълнение, с топлоснабдяването на апартамент по апартамент, разходите за полагане на газови мрежи се увеличават. Има още две опции, на които си струва да обърнете внимание. Това са покривни котелни и автоматични отоплителни агрегати. От икономическа гледна точка най-изгодният вариант е вторият вариант, тоест централизирано топлоснабдяване от AIT (автономни източници на топлина). При този вариант по-голямата част от разходите падат върху топлофикационните мрежи, като се вземе предвид ITP, което възлиза на 67,3% от общата цена на системата като цяло. От тях самите отоплителни мрежи представляват 20,3%, останалите 79,7% - за ITP. Цената на източника на топлина е 26%, а делът на газовите мрежи, като се вземат предвид хидравличното разбиване и газоразпределителните станции, представлява 6,7% от общата сума за системата. Разходите за полагане на тръби за топлоснабдяване зависят от дължината на отоплителните мрежи. Следователно, доближаването на източник на топлина, работещ с газ, до потребителя чрез инсталиране на прикрепени, вградени, покривни и индивидуални топлинни генератори значително ще намали разходите на системата. В допълнение, статистиката показва, че повечето повреди на централизираната система за топлоснабдяване се случват в топлопреносни мрежи, което означава, че намаляването на дължината на топлинните мрежи ще доведе до повишаване на надеждността на системата за топлоснабдяване като цяло. Тъй като топлоснабдяването в Русия е от голямо социално значение, повишаването на неговата надеждност, качество и ефективност е най-важната задача. Всякакви смущения в предоставянето на топлинна енергия на населението и другите потребители оказват негативно влияние върху икономиката на страната и повишават социалното напрежение. В настоящата напрегната ситуация е необходимо въвеждането на ресурсоспестяващи технологии. Освен това, за да се повиши надеждността на положените топлопроводи, е необходимо да се използват предварително изолирани безканални тръби с изолация от полиуретанова пяна в полиетиленова обвивка („тръба в тръба“). Същността на реформата на жилищно-комуналните услуги не трябва да бъде повишаване на тарифите, а регулиране на правата и задълженията на потребителя и производителя на топлина. Необходимо е да се постигне съгласие по регулаторни въпроси и да се разработи рамка за технологично регулиране. Трябва да се създадат всички условия за икономическа привлекателност за инвестиции. Ориз. 1. Схематични диаграми на системи за топлоснабдяване Фиг. 2. График на намалените разходи Литература 1. Икономика на топлоснабдяването и газоснабдяването и вентилацията: Учебник. за университети / Л. Д. Богуславски, А. А. Симонова, М. Ф. Митин. – 3-то изд., преработено. и допълнителни – М.: Стройиздат, 1988. – 351 с. 2. Йонин А. А. и др. Топлоснабдяване. – М.: Стройиздат, 1982. – с. 336. Доклади на международната научна и техническа конференция „Теоретични основи на топлоснабдяването и газоснабдяването и вентилацията“, 23 – 25 ноември 2005 г., MGSU Статията разглежда проблемите на оптимизирането на функционалните параметри на системата за топлоснабдяване с помощта на ексергични методи. Тези методи включват метода на термоикономиката, който съчетава както термодинамични, така и икономически компоненти на системния анализ. Моделите, получени в резултат на прилагането на този метод, позволяват да се получат оптимални параметри за функциониране на системата за топлоснабдяване в зависимост от външни влияния. Съвременните системи за топлоснабдяване (HSS) са доста сложни технически системи със значителен брой елементи, които са разнообразни по функционално предназначение. Характерно за тях е уеднаквяването на технологичния процес за производство на пара или гореща вода в котелна централа с помощта на енергията, отделена при изгарянето на изкопаеми горива. Това позволява в различни икономически и математически модели да се вземе предвид само крайният резултат от работата на отоплителната система - доставката на топлина Qpot на потребителя в топлинни или разходни показатели и да се вземат предвид разходите за производство и транспорт на топлина като основни фактори, определящи стойността на Qpot: потребление на гориво, електроенергия и други материали, заплати, амортизация и ремонт на оборудване и др. Прегледът на методите за термодинамичен анализ ни позволява да заключим, че е препоръчително да се оптимизират работните параметри на STS с помощта на ексергични методи . Тези методи включват метода на термоикономиката, който успешно съчетава както термодинамичните, така и икономическите компоненти на STS анализа. Основната идея на термоикономическия метод е да се използва за оценка на промените, настъпващи в енергийната система, някаква обобщена термодинамична характеристика, която осигурява крайния благоприятен ефект. Като се има предвид, че енергията може да се пренася в HTS както под формата на топлина, така и под формата на механична работа, ексергията е избрана като обобщена термодинамична характеристика. Ексергията на топлина трябва да се разбира като работата, която може да бъде получена в обратим директен цикъл, когато определено количество топлина Qh се прехвърля от източник на топлина с температура Th към околната среда с температура Toc: където hT е топлинната ефективност на директен обратим цикъл. При използване на термоикономическия метод се анализират промените, настъпващи в основния ексергетичен поток, което осигурява полезен краен ефект (в случай на STS анализ, ексергия на въздуха в помещенията). В същото време се отчитат и вземат предвид загубите на ексергия, възникващи по време на предаването и преобразуването на енергия в отделни елементи на STS, както и икономическите разходи, свързани с работата на съответните елементи на STS, наличието на които се определя от избраната схема. Анализът на промените, претърпели само основния ексергетичен поток, който осигурява полезен краен ефект, позволява да се представи термоикономическият модел на STS под формата на няколко отделни зони, свързани последователно. Всяка зона е група от елементи, които са относително независими в рамките на системата. Такова линеаризирано представяне на технологичната схема на STS значително опростява всички по-нататъшни изчисления, като изключва отделни технологични връзки от разглеждане. По този начин методът на термоикономиката, включително термоикономическия модел на STS, позволява да се оптимизират работните параметри на STS. Въз основа на метода на термоикономиката се разработва термоикономически модел на STS, чиято принципна диаграма е показана на фиг. 1, където към отоплителната мрежа е свързана водна отоплителна инсталация с изкуствена циркулация на водата по независим кръг. Ориз. 1. Принципна диаграма на STS На фиг. Фигура 1 показва елементите на STS, взети предвид при разработването на модела: 11 - помпа (компресор) с електродвигател за подаване на гориво към котелния агрегат; 12 – топлообменник (бойлер); 13 – мрежова помпа с електродвигател за осигуряване на циркулация на водата в отоплителната мрежа; 14 - захранваща топлинна тръба; 15 - връщаща топлинна тръба; 211 – топлообменник вода-вода на локалната отоплителна точка; 221 – циркулационна помпа на локалното парно с електродвигател; 212 – бойлер за сурова вода; 222 – водна помпа с електродвигател; 232 – помпа за зареждане с електродвигател; 31 - отоплителни уреди. При конструиране на термоикономически модел на СТС функцията на разходите за енергия се използва като целева функция. Енергийните разходи, пряко свързани с термодинамичните характеристики на системата, определят, като се вземе предвид ексергията, цената на всички потоци материя и енергия, влизащи в разглежданата система. Освен това, за да се опростят получените изрази, се правят следните допускания: · промяната в загубите на налягане в топлопроводите по време на транспортирането на охлаждащата течност не се взема предвид. Загубите на налягане в тръбите и топлообменниците се считат за постоянни и независими от режима на работа; · загубите на ексергия, възникващи в спомагателните топлопроводи (тръби в котелното помещение) и топлинните тръби на отоплителната система (вътрешни тръби) в резултат на топлообмен между охлаждащата течност и околната среда, се считат за постоянни, независимо от режима на работа на отоплението система; · загубите на ексергия, причинени от течове на вода от мрежата, се считат за постоянни, независимо от режима на работа на СТС; · не се взема предвид топлообменът на работния флуид с околната среда, който се случва в котела, резервоарите за различни цели (декарбонизатори, резервоари за съхранение) и топлообменниците през външната им повърхност, измита от въздуха; · нагряване на охлаждащата течност чрез прехвърляне на допълнителна топлина от димните газове към нея, както и нагряване на въздуха, влизащ в пещта с топлината на отработените газове, не са оптимизирани в разглеждания случай. Смята се, че основната част от топлината на димните газове се използва за загряване на захранваща или мрежова вода в економайзера. Останалата част от топлината на димните газове се отделя в атмосферата, докато температурата на отработените димни газове Tyg в постоянна работа на котелния агрегат се приема равна на 140 ° C; · не се взема под внимание нагряването на изпомпваната вода в помпите. Като се вземат предвид посочените отправни точки и направените допускания, термоикономическият модел на STS, чиято принципна диаграма е показана на фиг. 1, могат да бъдат представени под формата на три последователно свързани зони, показани на фиг. 2 и ограничен от контролната повърхност. Зона 1 комбинира помпа (компресор) с електродвигател за подаване на гориво към котелния блок 11, топлообменник (котел) 12, мрежова помпа с електродвигател за подаване на охлаждаща течност към потребителите 13, захранващи 14 и връщащи 15 топлинни тръби . Зона 2(1) включва топлообменник вода-вода на локалната отоплителна точка 211 и циркулационна помпа с електрически мотор 221, а зона 2(2) включва нагревател за сурова вода 212, помпа за сурова вода с електрически двигател 222 и помпа за подхранване с електродвигател 232. Зони 2(1) и 2(2) представляват паралелно свързване на отделни елементи от термоикономическия модел на многофункционална СТС, осигуряваща топлоснабдяване на обекти с различна температура . Зона 3 включва нагревателни устройства 31. Ексергията се подава от външен източник през контролната повърхност към различни зони на термоикономическия модел на STS: e11 - за задвижване на електродвигателя на горивната помпа (компресор); e13 - за задвижване на електродвигателя на мрежовата помпа; e22(1) - за задвижване на електродвигателя на циркулационната помпа; e22(2) - за задвижване на електродвигателя на помпата за сурова вода; e23(2) - за задвижване на електродвигателя на зарядната помпа. Цената на ексергията, доставена от външен източник, т.е. електрическа енергия, е известна и равна на Tsel. Равенството на електрическата енергия и ексергията се обяснява с факта, че електрическата енергия може да бъде напълно конвертируема във всеки друг вид енергия. Горивото се доставя от външен източник, чийто разход е vt, а цената е Ct. Тъй като термичните процеси заемат основно място във функционирането на STS, променливите, които трябва да бъдат оптимизирани, са тези, които позволяват разработването на термоикономически модел на STS и осигуряват относително просто определяне на температурните условия за процесите, протичащи в STS. При решаване на задачата за статична оптимизация на STS, като се вземат предвид направените предположения и приетите обозначения, размерът на енергийните разходи, включително разходите за електрическа енергия и гориво, се определя от зависимостта: където t е времето на работа на STS. Консумацията на електрическа енергия за задвижване на двигателите на помпата и разходът на гориво зависят от режима на работа на отоплителната система и следователно от температурното налягане в топлообменниците, температурата на отработените газове и диапазона на промени в температурата на охлаждащата течност. Следователно дясната страна на израз (2) е функция на избраните оптимизирани променливи. Следователно размерът на енергийните разходи е функция на няколко променливи, чиято крайна стойност се определя при условие, че частните производни на функцията на енергийните разходи по отношение на оптимизираните променливи са равни на нула. Този подход е валиден, ако всички оптимизирани променливи се разглеждат като независими и проблемът се свежда до определяне на безусловния екстремум. В действителност тези променливи са свързани една с друга. Получаването на аналитични изрази, които описват връзката между всички оптимизиращи променливи, изглежда доста трудна задача. В същото време използването на метода на термоикономиката по време на изследването прави възможно опростяването на тази задача. Както е показано на фиг. 2, термоикономическият модел на STS е представен под формата на поредица от зони, свързани последователно, което дава възможност да се изрази ексергията, подадена към всяка от зоните, под формата на функционални зависимости от потока ексергия, напускащ зоната под съображение и оптимизираните променливи, засягащи тази зона. Като се вземе предвид горното, количеството ексергия, подадено към различни елементи на STS от външен източник ej (виж фиг. 2), и обемният разход на гориво vt могат да бъдат представени най-общо, както следва: Уравненията, включени в системата (4 ) се отнасят до различни зони на термоикономическия модел, връзката между които се осъществява от основния ексергетичен поток. Ексергийният поток, свързващ отделните зони, е представен под формата на функционална зависимост от ексергийния поток, напускащ зоната и оптимизираните променливи, засягащи разглежданата зона: В изрази (4) и (5) ej означава количеството ексергия и Ej е функция, описваща неговата промяна. Наличието на връзки между оптимизираните променливи ни принуждава да разглеждаме оптимизирането на енергийните разходи като проблем за оптимизиране на функция от няколко променливи при наличие на ограничения като равенства (уравнения на връзката), т.е. като проблем за намиране на условен екстремум . Проблемите, свързани с намирането на условен екстремум, могат да бъдат решени с помощта на метода на Лагранж на неопределените множители. Прилагането на метода на неопределените множители на Лагранж намалява проблема за намиране на условния екстремум на първоначалната функция на разходите за енергия (1) до проблема за намиране на безусловния екстремум на нова функция - лагранжиан. Като се имат предвид горните системи от уравнения (4) и (5), лагранжевият израз за разглеждания проблем за оптимизиране на работните параметри на STS се записва, както следва: При сравняване на израза за енергийни разходи (2) и за лагранжиан (6), като се вземат предвид зависимостите (4) и (5), може да се убеди в тяхната пълна идентичност. За да се намерят екстремалните условия, трябва да се вземат частни производни на функцията на Лагранж (6) по отношение на всички променливи (както оптимизирани, така и допълнителни, въведени от уравненията за свързване) и да се равняват на нула. Частичните производни по отношение на ексергийните потоци, свързващи отделните зони на термоикономическия модел ej, позволяват да се изчислят стойностите на множителите на Лагранж lj. Така частната производна по отношение на e2(1) има следния вид: Системата от уравнения (8) установява връзка между разсейването на енергия и енергийните разходи във всяка зона на термоикономическия модел за определени стойности на икономическите показатели Tsel, Tst , l2(1), l2(2), l3. Стойностите l2(1), l2(2), l3 в общия случай изразяват скоростта на изменение на енергийните разходи при промяна на количеството ексергия или, с други думи, цената на единица ексергия, напускаща всяка зона на термоикономическия модел. Решаването на системата (8), като се вземат предвид уравнения (7), ни позволява да определим необходимите условия за намиране на минимума на лагранжиана (6). За решаване на системи от уравнения (7) и (8) изразите (4) и (5), записани в общ вид, трябва да бъдат представени под формата на подробни аналитични зависимости, които са компоненти на математическо описание на процесите, протичащи в отделни елементи на СТС. Литература Brodyansky V. M., Fratscher V., Michalek K. Ексергетичен метод и неговите приложения. Под. изд. В. М. Бродянский - М.: Енергоатомиздат, 1988. - 288 с.

- 202.50 Kb

Министерство на образованието и науката

Държавна образователна институция за висше професионално образование "Братски държавен университет"

Факултет по енергетика и автоматика

Катедра Промишлена топлоенергетика

Резюме по дисциплината

"Отопление и вентилация"

Модерни отоплителни системи

Перспективи за развитие

Изпълнено:

ST група TGV-08

НА. Снегирева

Ръководител:

Професор, д-р, катедра PTE

S.A. Семенов

Братск 2010 г

Въведение

1. Видове системи за централно отопление и принципи на тяхното действие

2. Сравнение на съвременни системи за топлоснабдяване на термохидродинамична помпа тип TC1 и класическа термопомпа

3. Автономни системи за топлоснабдяване

4. Съвременни системи за отопление и топла вода в Русия

4.2 Отопление на газ

4.3 Въздушно отопление

4.4 Електрическо отопление

4.5 Тръбопроводи

4.6 Котелно оборудване

5. Перспективи за развитие на топлоснабдяването в Русия

Заключение

Въведение

Живеейки в умерени географски ширини, където през по-голямата част от годината е студено, е необходимо да се осигури топлоснабдяване на сгради: жилищни сгради, офиси и други помещения. Топлоснабдяването осигурява комфортен живот, ако е апартамент или къща, продуктивна работа, ако е офис или склад.

Първо, нека да разберем какво се разбира под термина "топлоснабдяване". Топлоснабдяването е подаването на топла вода или пара към отоплителните системи на сградата. Обичайните източници на топлоснабдяване са ТЕЦ и котелни. Има два вида топлоснабдяване на сгради: централизирано и локално. При централизирано захранване се захранват отделни зони (промишлени или жилищни). За ефективната работа на централизирана отоплителна мрежа, тя е изградена чрез разделяне на нива, работата на всеки елемент е да изпълнява една задача. С всяко ниво задачата на елемента намалява. Местно топлоснабдяване е доставката на топлина за една или повече къщи. Централизираните отоплителни мрежи имат редица предимства: намаляване на потреблението на гориво и намаляване на разходите, използване на нискокачествено гориво, подобряване на санитарното състояние на жилищните райони. Централизираната система за топлоснабдяване включва източник на топлинна енергия (CHP), отоплителна мрежа и агрегати, консумиращи топлина. Когенерационните централи се комбинират, за да произвеждат топлина и енергия. Източници на локално топлоснабдяване са печки, котли, бойлери.

Системите за топлоснабдяване се различават по различни температури и водно налягане. Това зависи от изискванията на клиента и икономически съображения. Тъй като разстоянието, на което трябва да се „пренесе“ топлината, се увеличава, икономическите разходи нарастват. В момента разстоянията за пренос на топлина се измерват в десетки километри. Системите за топлоснабдяване се разделят според обема на топлинните товари. Отоплителните системи се класифицират като сезонни, а системите за топла вода - като постоянни.

1. Видове системи за централно отопление и принципи на тяхното действие

Централното отопление се състои от три взаимосвързани и последователни етапа: подготовка, транспортиране и използване на охлаждащата течност. В съответствие с тези етапи всяка система се състои от три основни връзки: източник на топлина (например комбинирана топлоелектрическа централа или котелна централа), топлинни мрежи (топлопроводи) и потребители на топлина.

При децентрализираните системи за топлоснабдяване всеки потребител има собствен източник на топлина.

Охлаждащите течности в системите за централно отопление могат да бъдат вода, пара и въздух; съответните системи се наричат водни, парни или въздушни отоплителни системи. Всеки от тях има своите предимства и недостатъци. топлоснабдяване централно отопление

Предимствата на системата за парно отопление са значително по-ниската цена и разход на метал в сравнение с други системи: при кондензация на 1 kg пара се отделят приблизително 535 kcal, което е 15-20 пъти повече от количеството топлина, отделено при 1 kg пара водата се охлажда в отоплителните уреди и следователно тръбопроводите за пара имат значително по-малък диаметър от тръбопроводите за водна отоплителна система. При системите за парно отопление площта на отоплителните уреди е по-малка. В помещения, където хората остават периодично (промишлени и обществени сгради), системата за парно отопление ще позволи да се произвежда отопление периодично и без риск от замръзване на охлаждащата течност с последващо разкъсване на тръбопроводи.

Недостатъците на парната отоплителна система са нейните ниски хигиенни качества: прахът във въздуха изгаря върху отоплителни уреди, нагрети до 100 ° C или повече; невъзможно е да се регулира топлопредаването на тези устройства и през по-голямата част от отоплителния период системата трябва да работи с прекъсвания; наличието на последното води до значителни колебания в температурата на въздуха в отопляваните помещения. Поради това системите за парно отопление се инсталират само в онези сгради, където хората остават периодично - в бани, перални, душ кабини, гари и клубове.

Системите за въздушно отопление консумират малко метал и могат едновременно да вентилират помещението, докато го отопляват. Въпреки това цената на системата за въздушно отопление за жилищни сгради е по-висока от другите системи.

Системите за водно отопление са по-скъпи и металоемки в сравнение с парното отопление, но имат високи санитарно-хигиенни качества, които осигуряват широкото им използване. Монтират се във всички жилищни сгради с височина над два етажа, в обществени сгради и в повечето промишлени сгради. Централизираното регулиране на топлопредаването на устройствата в тази система се постига чрез промяна на температурата на водата, която влиза в тях.

Системите за отопление на водата се отличават с метода на преместване на водата и дизайнерските решения.

Въз основа на метода на движение на водата се разграничават системи с естествено и механично (помпено) стимулиране. Системи за отопление на вода с естествен импулс. Принципната схема на такава система се състои от котел (топлогенератор), захранващ тръбопровод, отоплителни уреди, връщащ тръбопровод и разширителен съд.Водата, загрята в котела, влиза в отоплителните уреди, предава част от топлината си към тях компенсира топлинните загуби през външните заграждения на отопляваната сграда, след което се връща в котела и след това циркулацията на водата се повтаря. Движението му се извършва под въздействието на естествен импулс, който възниква в системата при нагряване на вода в котела.

Циркулационното налягане, създадено по време на работа на системата, се изразходва за преодоляване на съпротивлението на движението на водата през тръбите (от триене на водата по стените на тръбите) и върху местно съпротивление (в завои, кранове, клапани, нагревателни устройства , котли, тройници, кръстове и др.) .

Колкото по-висока е скоростта на движение на водата в тръбите, толкова по-голяма е величината на тези съпротивления (ако скоростта се удвои, тогава съпротивлението се учетворява, т.е. в квадратична връзка). В системи с естествен импулс в сгради с малък брой етажи големината на ефективното налягане е малка и поради това в тях не могат да се допускат високи скорости на движение на водата в тръбите; следователно диаметрите на тръбите трябва да са големи. Системата може да не е икономически изгодна. Следователно използването на системи с естествена циркулация е разрешено само за малки сгради. Обхватът на такива системи не трябва да надвишава 30 m, а стойността на k трябва да бъде най-малко 3 m.

Тъй като водата в системата се нагрява, нейният обем се увеличава. За поемане на този допълнителен обем вода в отоплителните системи е предвиден разширителен съд 3; в системи с надземно окабеляване и естествен импулс, той едновременно служи за отстраняване от тях на въздуха, отделен от водата, когато се нагрява в котли.

Системи за водно отопление, задвижвани от помпа. Отоплителната система винаги е пълна с вода и задачата на помпите е да създадат необходимото налягане само за преодоляване на съпротивлението на движението на водата. В такива системи естествените и помпените задвижвания работят едновременно; общо налягане за двутръбни системи с надземно разпределение, kgf/m2 (Pa)

По икономически причини обикновено се приема в размер на 5-10 kgf / m2 на 1 m (49-98 Pa / m).

Предимствата на системите с помпено стимулиране са намалените разходи за тръбопроводи (диаметърът им е по-малък, отколкото в системите с естествено стимулиране) и възможността за доставяне на топлина на няколко сгради от едно котелно помещение.

Устройствата на описаната система, разположени на различни етажи на сградата, работят при различни условия. Налягането p2, което осигурява циркулацията на водата през устройството на втория етаж, е приблизително два пъти по-високо от налягането p1 за устройството на приземния етаж. В същото време общото съпротивление на пръстена на тръбопровода, преминаващ през котела и уреда на втория етаж, е приблизително равно на съпротивлението на пръстена, преминаващ през котела и уреда на първия етаж. Следователно първият пръстен ще работи с излишно налягане, повече вода ще влезе в устройството на втория етаж, отколкото е необходимо според изчислението, и количеството вода, преминаващо през устройството на първия етаж, съответно ще намалее.

В резултат на това ще се получи прегряване в стаята, отоплявана от това устройство на втория етаж, и недогряване в стаята на първия етаж. За да се елиминира това явление, се използват специални методи за изчисляване на отоплителните системи, а също така се използват двойни регулиращи кранове, инсталирани на горещото захранване на устройствата. Ако затворите тези кранове на уредите на втория етаж, можете напълно да потушите излишното налягане и по този начин да регулирате водния поток за всички уреди, разположени на един и същ щранг. Но в отделни щрангове е възможно и неравномерно разпределение на водата в системата. Това се обяснява с факта, че дължината на пръстените и следователно тяхното общо съпротивление в такава система не е еднакво за всички щрангове: пръстенът, минаващ през щранга (най-близо до основния щранг), има най-малко съпротивление; Най-дългият пръстен, минаващ през щранга, има най-голямо съпротивление.

Водата може да се разпредели по отделни щрангове чрез подходящо регулиране на щепселните (проходни) кранове, монтирани на всеки щранг. За циркулация на водата са монтирани две помпи - едната работеща, втората - резервна. В близост до помпите обикновено се прави затворен байпас с клапан. В случай на прекъсване на захранването и спиране на помпата, вентилът се отваря и отоплителната система работи с естествена циркулация.

В система, задвижвана от помпа, разширителният съд е свързан към системата преди помпите и следователно натрупаният въздух не може да бъде отстранен през него. За отстраняване на въздуха в предварително инсталирани системи краищата на захранващите щрангове бяха продължени с въздуховоди, на които бяха монтирани вентили (за изключване на щранга за ремонт). Въздушната линия в точката на свързване към въздушния колектор е направена под формата на контур, който предотвратява циркулацията на вода през въздушната линия. В момента вместо това решение се използват въздушни клапи, завинтени в горните пробки на радиатори, монтирани на последния етаж на сградата.

Отоплителните системи с долно окабеляване са по-удобни за използване от системите с горно окабеляване. Толкова много топлина не се губи през захранващия тръбопровод и течовете на вода от него могат да бъдат открити и отстранени своевременно. Колкото по-високо е поставено нагревателното устройство в системи с по-ниско окабеляване, толкова по-голямо е наличното налягане в пръстена. Колкото по-дълъг е пръстенът, толкова по-голямо е общото му съпротивление; следователно, в система с долно окабеляване, свръхналягането на устройствата на горните етажи е много по-малко, отколкото в системи с горно окабеляване и следователно тяхната настройка е по-проста. В системи с долно окабеляване, величината на естествения импулс се намалява поради факта, че поради охлаждането в захранващите щрангове възниква спирачно движение отгоре надолу, следователно общото налягане, действащо в такива системи, е

Понастоящем са широко разпространени еднотръбни системи, в които радиаторите са свързани с двете връзки към един щранг; Такива системи са по-лесни за инсталиране и осигуряват по-равномерно нагряване на всички отоплителни уреди. Най-често срещаната е еднотръбна система с долно окабеляване и вертикални щрангове.

Щрангът на такава система се състои от повдигаща и спускаща част. Трипътните вентили могат да пропускат изчислено количество или част от водата в устройствата; в последния случай останалото количество преминава, заобикаляйки устройството, през затварящите секции. Връзката между повдигащата се и падащата част на щранга се осъществява чрез свързваща тръба, положена под прозорците на горния етаж. В горните щепсели на устройствата, разположени на последния етаж, са монтирани въздушни клапани, през които механикът извежда въздуха от системата по време на стартиране на системата или когато тя е обилно напълнена с вода. В еднотръбните системи водата тече през всички тела последователно и следователно те трябва да бъдат внимателно регулирани. Ако е необходимо, регулирането на топлопредаването на отделните устройства се извършва с помощта на трипътни вентили, а потокът на водата през отделните щрангове се извършва с помощта на проходни (щепселни) вентили или чрез монтиране на дроселиращи шайби в тях. Ако в щранга се влива прекалено голямо количество вода, тогава първите нагревателни устройства в щранга по протежение на водния поток ще отделят повече топлина, отколкото е необходимо според изчислението.

Кратко описание

Живеейки в умерени географски ширини, където през по-голямата част от годината е студено, е необходимо да се осигури топлоснабдяване на сгради: жилищни сгради, офиси и други помещения. Топлоснабдяването осигурява комфортен живот, ако е апартамент или къща, продуктивна работа, ако е офис или склад.
Първо, нека да разберем какво се разбира под термина "топлоснабдяване". Топлоснабдяването е подаването на топла вода или пара към отоплителните системи на сградата. Обичайните източници на топлоснабдяване са ТЕЦ и котелни. Има два вида топлоснабдяване на сгради: централизирано и локално.

Съдържание

Въведение
1. Видове системи за централно отопление и принципи на тяхното действие
2. Сравнение на съвременни системи за топлоснабдяване на термохидродинамична помпа тип TC1 и класическа термопомпа
3. Автономни системи за топлоснабдяване
4. Съвременни системи за отопление и топла вода в Русия
4.1 Системи за отопление на вода
4.2 Отопление на газ
4.3 Въздушно отопление
4.4 Електрическо отопление
4.5 Тръбопроводи
4.6 Котелно оборудване
5. Перспективи за развитие на топлоснабдяването в Русия
Заключение
Списък на използваната литература

Отоплителна система

Въпроси

1. Концепцията за система за топлоснабдяване и нейната класификация.

2. Централизирани отоплителни системи и техните елементи.

3. Схеми на топлинната мрежа.

4. Полагане на отоплителни мрежи.

1. Комплексно инженерно оборудване на селските населени места./А.Б. Кеатов, П.Б. Майзелс, И.Ю. Рубчак. – М.: Стройиздат, 1982. – 264 с.

2. Кочева М.А. Инженерно оборудване и благоустрояване на застроените територии: Учебник. – Н. Новгород: Нижни Новгород. състояние архитект-строи унив.-Т., 2003.–121 с.

3. Инженерни мрежи и оборудване на територии, сгради и строителни обекти / I.A. Николаевская, Л.П. Горлопанова, Н.Ю. Морозова; Под. редактиран от I.A. Николаевская. – М: Изд. Център "Академия", 2004. – 224 с.

Концепцията за система за топлоснабдяване и нейната класификация

Отоплителна система- набор от технически устройства, възли и подсистеми, които осигуряват: 1) подготовка на охлаждащата течност, 2) нейното транспортиране, 3) разпределение в съответствие с търсенето на топлина към отделните потребители.

Съвременните системи за топлоснабдяване трябва да отговарят на следните основни изисквания:

1. Надеждна здравина и херметичност на тръбопроводите и монтираните
фитинги върху тях при налягания и температури на охлаждащата течност, очаквани при работни условия.

2. Висока термична и електрическа устойчивост и устойчивост при експлоатационни условия, както и ниска въздухопропускливост и водопоглъщаемост на изолационната конструкция.

3. Възможност за производство във фабриката на всички основни"
топлопроводни елементи, уголемени до границите, определени от типа и
кост от транспортни средства за обработка на материали. Сглобяване на топлопроводи на магистралата!
готови елементи.

4. Възможност за механизиране на всички трудоемки строително-монтажни процеси.

5. Поддържаемост, т.е. способността за бързо откриване на причините
възникване на повреди или повреди и отстраняване на проблемите и последствията от тях чрез извършване на ремонт в определено време.

В зависимост от мощността на системите и броя на потребителите, получаващи топлинна енергия от тях, системите за топлоснабдяване се делят на централизирани и децентрализирани.

Топлинната енергия под формата на гореща вода или пара се транспортира от източника на топлина (комбинирана топлоелектрическа централа (CHP) или голяма котелна централа) до потребителите чрез специални тръбопроводи - отоплителни мрежи.

Топлинните системи се състоят от три основни елемента: генератор,в които се генерира топлинна енергия; топлинни тръби,през които се подава топлина към отоплителни уреди; отоплителни уреди,служи за пренос на топлина от охлаждащата течност към въздуха на отопляема стая или въздух във вентилационни системи, или чешмяна вода в системи за захранване с топла вода.

В малките населени места се използват предимно две системи за топлоснабдяване: локална и централизирана. Централните системи не са характерни за сгради не по-високи от три етажа.

Локални системи- при които и трите основни елемента са разположени в едно помещение или в съседни. Обхватът на такива системи е ограничен до няколко малки стаи.

Централизирани системихарактеризиращ се с факта, че топлинният генератор се отстранява от отопляеми сгради или потребители на топла вода в специална сграда. Такъв източник на топлина може да бъде котелна централа за група сгради, селска котелна централа или комбинирана топлоелектрическа централа (CHP).

Системите за локално отопление включват: печка на твърдо гориво, газова печка и отоплителен уред, подови или апартаментни водни системи и ел.

Печно отопление на твърдо гориво.Отоплителните печки се монтират в населени места с ниска топлинна плътност. Поради санитарни, хигиенни и противопожарни съображения е разрешено да се монтират само в едноетажни и двуетажни сгради.

Дизайнът на вътрешните печки е много разнообразен. Те могат да бъдат с различни форми в план, с различни покрития на външната повърхност и с различни модели на циркулация на дима, разположени вътре в пещта, през която се движат газове. В зависимост от посоката на движение на газа вътре в пещите се разграничават многооборотни канални и безканални пещи. Първо, движението на газовете вътре в пещта става през канали, свързани последователно или успоредно; второ, движението на газовете се извършва свободно вътре в кухината на пещта.

малки сгради или в малки спомагателни сгради на промишлени обекти, отдалечени от основните производствени сгради. Примери за такива системи са пещи, газово или електрическо отопление. В тези случаи получаването на топлина и предаването й на въздуха в помещенията се комбинират в едно устройство и се намират в отопляеми помещения.

Централна систематоплоснабдяването е система за доставяне на топлина на една сграда с произволен обем от един източник на топлина. По правило такива системи се наричат отоплителни системи за сгради, които получават топлина от котел, монтиран в сутерена на сградата или от отделни котелни помещения. Този котел може да доставя топлина за системите за вентилация и топла вода на тази сграда.

ЦентрализиранаСистемите за топлоснабдяване се наричат, когато топлината се доставя на много сгради от един източник на топлина (CHP или районни котелни). Въз основа на вида на топлоизточника централизираните отоплителни системи се разделят на централно отопление и централно отопление. При топлофикация топлоизточникът е районна котелна централа, а при топлофикация - комбинирана топлоелектрическа централа (ТЕЦ).

Охлаждащата течност се приготвя в районната котелна централа (или централна отоплителна станция). Подготвената охлаждаща течност се подава чрез тръбопроводи към отоплителните и вентилационни системи на промишлени, обществени и жилищни сгради. В отоплителните устройства, разположени вътре в сградите, охлаждащата течност освобождава част от натрупаната в нея топлина и се пренася през специални тръбопроводи към източника на топлина. Топлофикацията се различава от парното не само по вида на топлоизточника, но и по самото естество на производството на топлинна енергия.

Топлофикацията може да се характеризира като централизирано топлоснабдяване, базирано на комбинирано производство на топлинна и електрическа енергия. Освен топлоизточника, всички други елементи в топлофикацията и топлофикационните системи са еднакви.

Въз основа на вида на охлаждащата течност системите за топлоснабдяване се разделят на две групи - системи за топлоснабдяване с вода и пара.

Антифризе среда, която пренася топлина от източник на топлина към устройства, консумиращи топлина в системи за отопление, вентилация и топла вода. В системите за топлоснабдяване, използвани в нашата страна за градове и жилищни райони, водата се използва като охлаждаща течност. В промишлени обекти и в индустриални зони водата и парата се използват за системи за топлоснабдяване. Парата се използва главно за захранване и процеси.

Напоследък промишлените предприятия започнаха да използват една охлаждаща течност - вода, загрята до различни температури, която се използва и в технологичните процеси. Използването на единична охлаждаща течност опростява схемата за топлоснабдяване, води до намаляване на капиталовите разходи и допринася за висококачествена и евтина работа.

Охлаждащите течности, използвани в топлофикационните системи, са предмет на санитарни, хигиенни, технически, икономически и експлоатационни изисквания. Най-важното санитарно-хигиенно изискване е охлаждащата течност да не влошава микроклиматичните условия в затворените помещения за хората в тях и в промишлените сгради за оборудването. Охлаждащата течност не трябва да има висока температура, тъй като това може да доведе до високи температури на повърхностите на отоплителните уреди и да причини разлагане на прах от органичен произход и да има неприятен ефект върху човешкото тяло. Максималната температура на повърхността на нагревателните устройства не трябва да бъде по-висока от 95-105 ° C в жилищни и обществени сгради; в промишлени сгради се допуска до 150 °C.

Техническите и икономическите изисквания за охлаждащата течност се свеждат до това, че при използване на конкретна охлаждаща течност цената на отоплителните мрежи, през които се транспортира охлаждащата течност, е минимална, както и масата на отоплителните устройства е малка и най-ниският разход на гориво за отопление на помещенията е осигурено.

Експлоатационните изисквания са охлаждащата течност да има качества, които позволяват централно (от едно място, например котелно) регулиране на топлинната мощност на системите за потребление на топлина. Необходимостта от промяна на потреблението на топлина в отоплителните и вентилационните системи се дължи на променливите температури на външния въздух. Индикаторът за работа на охлаждащата течност също се счита за експлоатационен живот на отоплителните и вентилационните системи при използване на определена охлаждаща течност.

Ако сравним вода и пара въз основа на изброените основни показатели, можем да отбележим следните предимства.

Предимства на водата: относително ниска температура на водата и повърхностите на отоплителните уреди; способността за транспортиране на вода на дълги разстояния без значително намаляване на топлинния й потенциал; възможността за централно регулиране на топлинната мощност на системите за потребление на топлина; лекота на свързване на системи за отопление, вентилация и топла вода към отоплителните мрежи; запазване на кондензат на топлинна пара в топлоелектрически централи или в районни котелни; дълъг експлоатационен живот на системите за отопление и вентилация.

Предимства на парата: възможността за използване на пара не само за консуматори на топлина, но и за енергийни и технологични нужди; бързо нагряване и бързо охлаждане на системи за парно отопление, което е ценно за помещения с периодично отопление; парата с ниско налягане (обикновено използвана в отоплителни системи на сгради) има ниска обемна маса (около 1650 пъти по-малка от обемната маса на водата); това обстоятелство в системите за парно отопление позволява да се игнорира хидростатичното налягане и да се използва пара като охлаждаща течност в многоетажни сгради; системите за парно топлоснабдяване по същите причини могат да се използват в най-неблагоприятния терен на зоната за топлоснабдяване; по-ниска първоначална цена на парните системи поради по-малката повърхност на нагревателните устройства и по-малките диаметри на тръбопровода; лекота на първоначална настройка поради саморазпределение на парата; няма консумация на енергия за транспортиране на пара.

Недостатъците на парата, в допълнение към изброените предимства на водата, включват допълнително: увеличени загуби на топлина от паропроводите поради по-високата температура на парата; Срокът на експлоатация на системите за парно отопление е значително по-малък от този на системите за водно отопление поради по-интензивната корозия на вътрешната повърхност на кондензните тръбопроводи.

Въпреки някои предимства на парата като охлаждаща течност, тя се използва за отоплителни системи много по-рядко от водата и то само за тези помещения, където хората не са заети дълго време. Съгласно строителните норми и разпоредби, парното отопление може да се използва в търговски обекти, бани, перални, кина и промишлени сгради. Парни системи не се използват в жилищни сгради.

В системите за въздушно отопление и вентилация на сгради, където няма пряк контакт на пара с въздуха в помещенията, е разрешено използването му като първичен (въздушно отопление) охлаждащ агент. Парата може да се използва и за загряване на чешмяна вода в системи за гореща вода.

Как да подобрим работата на отоплителната система и да направим нейната поддръжка по-удобна за собственика на частен дом. За да се реши този проблем, е необходимо да се познават новите тенденции и разработки в областта на топлоснабдяването. Всички модерни отоплителни системи за частен дом трябва не само да бъдат удобни, но и да имат оптимални характеристики на работа.

Изисквания за модерно отопление на дома

Целта на всяко отопление е да поддържа комфортно ниво на температура в помещението. Въпреки това, в допълнение към това, модерното отопление на частна къща трябва да отговаря на редица допълнителни изисквания.

На първо място, това е максимална безопасност за живеещите в къщата. Тези. нито един нагревателен елемент или работата му не трябва да причинява вреда на хората. Това се отнася особено за сравнително нови полимерни материали за производство. Също така, когато избирате система, трябва да имате предвид следните фактори:

Икономическа целесъобразност. Важно е количеството получена топлинна енергия да бъде подобно на консумираното. Модерното отопление на частна къща трябва да има ефективност близо до 100%;
Минимални ресурси за поддръжка. Традиционните схеми за отопление имат няколко съществени недостатъка - голямо количество сажди (котли и печки на твърдо гориво), необходимостта от ежегодно почистване на тръбите, постоянно наблюдение на обема на горивото и режима на работа. Съвременните видове отопление на частен дом почти напълно елиминират влиянието на тези фактори върху работата;
Максимална автономност.

Какво трябва да се направи, за да се изпълнят максимално тези условия? За да направите това, се препоръчва да проучите офертите на пазара на отоплителни уреди и вериги, като изберете оптималния монтаж за конкретен дом.

В повечето случаи има по-голям икономически смисъл да се надстрои съществуваща система, отколкото да се изгради изцяло нова.

Начини за подобряване на ефективността на отоплението

Съвременните отоплителни котли или тръби от нови материали не винаги са единствените фактори за подобряване на параметрите на системата. Първо, експертите препоръчват провеждането на цялостен анализ на външните и вътрешните фактори, влияещи върху характеристиките на топлоснабдяването.

Най-важното от тях е намаляването на топлинните загуби в сградата. Те пряко влияят върху оптималната мощност, която трябва да има модерното отопление без електричество или традиционното отопление. Трябва обаче да се вземат предвид стандартите за вентилация - обменът на въздух във всяка стая трябва да отговаря на стандартите. Съвременните методи за отопление на частен дом не трябва да влошават комфорта на живот.

Методите за оптимизиране на работата на отоплителната система могат да бъдат разделени на няколко вида - инсталиране на котли с висок коефициент на полезно действие, инсталиране на тръби с намален топлообмен и използване на батерии с добър коефициент на топлопреминаване.

Модернизация на отоплителната система

За да подобрите текущите параметри на системата, можете да промените редица нейни компоненти. Такова подобрение ще се извърши само след изчисляване на текущите характеристики и идентифициране на „слаби“ точки в отоплителната верига.

Най-лесният начин е да инсталирате резервоар за индиректно отопление (топлинен акумулатор). Модерното електрическо отопление, комбинирано с многотарифен измервателен уред, ще направи възможно намаляването на разходите за енергия. Важно е правилно да се изчисли обемът на резервоара.

Можете също да направите по-глобални промени в схемата:

Монтаж на колекторни тръбопроводи. Подходящ за къщи с голяма площ;
Подмяна на стоманени тръби с полимерни тръби с по-малък диаметър. Това ще позволи да се намали общият обем на охлаждащата течност, което ще доведе до спестяване на нейното отопление;
Монтаж на контролни устройства– програматори, термостати и др. Тези модерни отоплителни уреди са предназначени да следят текущите параметри на системата и да променят режима на работа в зависимост от настройките.

Инсталирането на нов отоплителен котел също ще подобри значително работата. Съвременните газови модели консумират порядък по-малко енергия и имат вградени контролни устройства и групи за безопасност. Често съвременните методи за отопление на селска къща включват инсталирането на пиролизни котли с продължително горене, работещи с горивни пелети или брикети.

Необходимо е предварително да се провери дали новите нагревателни елементи могат да се монтират със старите. Например, в открити отоплителни инсталации от полипропиленови тръби с малък диаметър е невъзможно. Те няма да могат да осигурят естествена циркулация без инсталиране на помпа.

Алтернативно отопление на дома

Съвременното отопление на частен дом трябва да включва нови методи за генериране на топлинна енергия. За разлика от стандартните, те имат ниска консумация на енергия, но се характеризират с малко количество генерирана топлина.

Като източник на топлинна енергия може да се използва слънчева радиация или нагряване на почвата на охлаждащата течност. Всичко зависи от климатичните условия, площта на земята и финансовите възможности:

. Работи на принципа на температурните разлики между различните слоеве на почвата. За организиране на системата ще са необходими големи разходи и специално оборудване - термопомпа;
слънчев колектор. Това е един от видовете модерно отопление без електричество. Пряко зависи от интензивността на слънчевата радиация в определен регион. През лятото може да се използва за захранване с топла вода.

Често тези системи се инсталират като спомагателни системи за намаляване на разходите за отопление. Всеки от тях изисква подробно изчисление, за да се определи осъществимостта на придобиването и инсталирането. По този начин сложна геотермална инсталация за къща с площ от 150 м² ще струва около 700 хиляди рубли.

Котли

Централното звено на всяка класическа отоплителна схема е котелът. Параметрите на топлоснабдяването до голяма степен зависят от неговата функционалност. По този начин съвременните електрически котли за отопление на дома могат да заемат малко място и въпреки това да генерират оптимално количество топлинна енергия.

Има доста строги изисквания за отоплително оборудване от този тип. Той трябва да бъде възможно най-безопасен при работа, техническите характеристики трябва да отговарят на съществуващите стандарти, а контролите трябва да имат ясен и интуитивен интерфейс.

Електрически котли за отопление

Инсталирането на електрически нагреватели е подходящо, ако площта на помещението е сравнително малка или няма основно захранване с газ. На практика, за да организирате модерно електрическо отопление, можете да използвате не само котли с класически дизайн с нагревателен елемент, но и нови модели, които имат различен принцип на работа.

Принципът на работа на електродния котел е да създаде движение на електродите в двойка катод-анод. Това води до нагряване на водата и повишено налягане. В резултат на това се получава циркулация на охлаждащата течност. Съвременните отоплителни котли от електроден тип, в допълнение към отоплителната зона, имат контролен блок и също така осигуряват възможност за свързване към програматор.

За да получите повече топлина, можете да инсталирате индукционен котел. Работи на принципа на електромагнитната индукция, която възниква между сърцевината и намотката. За да се гарантира безопасността, бобината и сърцевината са напълно изолирани от контакт с вода.

Тези модерни видове електрическо отопление за частен дом имат няколко характеристики. Основната е ниската инерция - водата се загрява много бързо. В допълнение към това обаче трябва да се вземат предвид следните експлоатационни характеристики:

Текущи разходи за отопление. Отоплението на охлаждащата течност с помощта на електрически уреди се счита за най-скъпо;
Закупуване и монтаж на допълнителни елементи - разширителен съд, циркулационна помпа, предпазна група;
Електродните котли имат специални изисквания към охлаждащата течност. Той трябва да съдържа относително голямо количество соли, за да поддържа реакцията на електролиза.

Но въпреки тези фактори, електрическото отопление е намерило широко приложение в сгради без газопроводи. Друго предимство е възможността за организиране на отделни въздушни отоплителни кръгове във всяка стая.

При инсталиране на електрически котли е необходимо инсталиране на RCD. Също така се препоръчва да се инсталира отделна електрическа линия.

Газови кондензни отоплителни котли

Един от съвременните методи за отопление на частен дом е инсталирането на газови кондензни котли. Външно те практически не се различават от традиционните. Разликата е в допълнителния вътрешен топлообменник.

Същността на иновативното допълнение е използването на топлинна енергия от продуктите на горенето. Сравнително сложната вътрешна коминна мрежа намалява температурата на въглеродния окис до точка на оросяване на допълнителен топлообменник. Той е свързан към връщащата тръба на отоплението. В резултат на това водата в него се нагрява поради действието на горещ кондензат.

Според производителя този модерен отоплителен уред може да има ефективност над 100%. На практика достига 99%, което е рекорд за отопление на котки. Но за да изберете правилния модел, трябва да се вземат предвид следните фактори:

Полученият кондензат не трябва да се изхвърля в канализационната система. Трябва да се съхранява в херметически затворен контейнер;
За всеки модел котел от този тип има препоръчителна работна температура, при която се образува конденз на повърхността на вторичния топлообменник;
Висока цена на оборудването.

Тъй като този модерен метод за отопление на частен дом изисква работа при ниска температура, се препоръчва да се увеличи площта на радиаторите и радиаторите. Това води до допълнителни разходи за закупуване на системни компоненти.

В нискотемпературните газови котли могат да се използват пластмасови комини, тъй като степента на нагряване на въглеродния окис ще бъде ниска - до +60 ° C.

Котли на твърдо гориво с продължително горене

Алтернатива на модерното отопление на печката за частен дом са котлите с продължително горене. За разлика от традиционните модели, нагряването на охлаждащата течност не се дължи на изгарянето на гориво, а в резултат на запалване на дървесина или въглищни газове.

За да направят това, те ограничават притока на въздух в горивната камера, което води до тлеене на твърдото гориво. Освободените газове навлизат в зоната на доизгаряне през канали, където се изпомпва кислород с помощта на вентилатор или турбина. В резултат на това газовата смес се запалва, освобождавайки голямо количество топлинна енергия.

Предимствата на този модерен метод за отопление на частен дом са:

Икономичен разход на гориво;
Дълго работно време на едно зареждане на дърва или въглища;
Възможност за регулиране на степента на нагряване на охлаждащата течност с помощта на интензивността на вентилатора.

Един от недостатъците на това модерно отопление без електричество е ниската температура на въглеродния окис. Това води до образуване на конденз върху тръбата на комина. Следователно всички котли с продължително горене трябва да бъдат оборудвани с топлоизолирана коминна система.

Цената на всички отоплителни котли, разгледани по-горе, се различава в зависимост от производителя и специфичната мощност.

Характеристика на работата на котлите с продължително горене е голямото количество сажди в горивната камера и върху топлообменника. Следователно те трябва да се почистват по-често от класическите модели.

Отопление на къща без електричество

Но какво да направите, ако инсталирането на модерни електрически котли за отопление на къща е непрактично и в къщата няма газопровод? Алтернатива е да надстроите отоплителната си система за печка или камина. За да направите това, е необходимо да инсталирате система от въздуховоди, свързани към топлообменника на пещта.

Модерното отопление на печка или камина на частна къща с допълнителни въздуховоди използва цялата енергия от изгарянето на гориво. За правилната организация е необходимо да се мисли чрез тръбопроводната система. Най-често те са разположени в горната част, скрити от декоративен таван. За да регулирате мощността на потока горещ въздух, във всяка стая трябва да се монтират дефлектори.

Освен това трябва да знаете характеристиките на конфигурацията, които са уникални за този модерен метод за отопление на селска вила:

За нормална вентилация трябва да се монтира канал за всмукване на въздух от улицата. За да се предотврати навлизането на прах в системата, са инсталирани филтри;
Циркулацията на потока може да се подобри с помощта на вентилатори или турбини. Те също са част от съвременното електрическо отопление у дома, ако допълнително монтирате електрически нагревателни елементи;
Задължителна херметичност на топлообменника. При никакви обстоятелства въглеродният окис не трябва да навлиза във въздуховодите.

Ако анализираме разходите за подреждане, тогава видовете печка или камина за отопление на частна къща ще бъдат с порядък по-скъпи от традиционните методи за отопление на въздуха. Въпреки това, най-простата схема може да включва само въздушни канали без система за филтриране и принудителна циркулация на потоци горещ въздух.

Ако отоплителната система няма канал за въздушен поток от улицата, трябва да се осигури вентилация в къщата. Може да бъде принудително или естествено.

Радиатори и отоплителни тръби

В допълнение към модерните отоплителни котли, тръбите и радиаторите са не по-малко важни компоненти. Те са необходими за ефективния пренос на топлинна енергия към въздуха в помещението. По време на проектирането на системата е необходимо да се решат два проблема - да се намалят топлинните загуби при транспортиране на охлаждащата течност през тръбите и да се подобри топлопредаването на батериите.

Всички модерни отоплителни радиатори трябва не само да имат добри характеристики на топлообмен, но и дизайн, който е удобен за ремонт и поддръжка. Същото важи и за тръбопроводите. Инсталирането им не трябва да е трудно. В идеалния случай инсталацията може да се извърши от самия собственик на дома, без да се използва скъпо оборудване.

Модерни отоплителни радиатори

За да се увеличи преносът на топлина, алуминият все повече се използва като основен материал за батериите. Има добра топлопроводимост, като за получаване на желаната форма може да се използва технология за леене или заваряване.

Но трябва да имате предвид, че алуминият е много чувствителен към водата. Съвременните чугунени отоплителни радиатори нямат този недостатък, въпреки че имат по-ниска енергийна интензивност. За да се реши този проблем, е разработен нов дизайн на батерията, в който водните канали са направени от стоманени или медни тръби.

Тези модерни отоплителни тръби практически не са подложени на корозия, като имат минимални размери и дебелина на стената. Последното е необходимо за ефективен термичен пренос на енергия от гореща вода към алуминий. Модерните отоплителни радиатори имат няколко предимства, които са както следва:

Дълъг експлоатационен живот - до 40 години. Това обаче зависи от условията на работа и навременното почистване на системата;
Възможност за избор на начин на свързване – отгоре, отдолу или отстрани;
Пакетът може да включва кран Mayevsky и термостат.

В повечето случаи моделите на модерните чугунени отоплителни радиатори са проектирани да бъдат дизайнерски. Имат класически форми, някои от тях са изработени в подова версия с елементи на художествено коване.

Ефективността на отоплителния радиатор зависи от правилния монтаж и начина на свързване. Това трябва да се вземе предвид при инсталирането на системата.

Модерни тръби за отопление

Изборът на модерни тръби за отопление до голяма степен зависи от материала, от който са направени. В момента най-често се използват полимерни линии от полипропилен или омрежен полиетилен. Имат допълнителен армиращ слой от алуминиево фолио или фибростъкло.

Те обаче имат един съществен недостатък - сравнително нисък температурен праг до +90°C. Това води до голямо температурно разширение и в резултат на това повреда на тръбопровода. Алтернатива на полимерните тръби могат да бъдат продукти, изработени от други материали:

Мед. От функционална гледна точка медните тръби отговарят на всички изисквания за отоплителна система. Те са лесни за инсталиране и практически не променят формата си дори при изключително високи температури на охлаждащата течност. Дори когато водата замръзне, стените на медните линии ще се разширят без повреди. Недостатък: висока цена;
Неръждаема стомана. Не ръждясва, вътрешната му повърхност е с минимален коефициент на грапавост. Недостатъците включват разходи и трудоемка инсталация.

Как да изберем оптималното оборудване за модерно отопление? За да направите това, е необходимо да използвате интегриран подход - направете правилното изчисление на системата и според получените данни изберете котел, тръби и радиатори с подходящи експлоатационни характеристики.

Видеото показва пример за модерно отопление на дома с помощта на система за топъл под: