Существует три вида систем отопления – водяная, паровая и воздушная. В зависимости от преобладающего способа теплопередачи отопление помещений может быть конвективным или лучистым.
К конвективному относится отопление, при котором температура внутреннего воздуха поддерживается на более высоком уровне, чем радиационная температура помещения tв > tр, понимая под радиационной усредненную температуру поверхностей обращенных в помещение, вычисленную относительно человека находящегося в середине этого помещения.
Лучистым называют отопление, при котором радиационная температура в помещении превышает температуру воздуха, то есть tр > tв. Лучистое отопление при несколько пониженной температуре воздуха, по сравнению с конвективной, более благоприятна для самочувствия человека, поэтому в гражданских зданиях tв=18/20 0С.
Конвективное или лучистое отопление осуществляется специально технической установкой называемой системой отопления.
Система отопления – это совокупность конструктивных элементов со связями между ними, предназначенных для получения, переноса и передачи теплоты в обогреваемые помещения здания.
Перенос тепла может осуществляться с помощью жидкой или газообразной среды.
Жидкая (вода или антифриз) или газообразная (пар, воздух, продукты сгорания топлива) среды называются теплоносители.
Система отопления должна обладать определенной тепловой мощностью, которая выявляется в результате составления теплового баланса в обогреваемых помещениях температуре наружного воздуха наиболее холодной пятидневки называемой расчетной температурой.
Классификация систем отопления.
Существуют местные и централизованные (центральные) системы отопления.
Теплопроводы центральных систем подразделяются на подающие и обратные, стояки (вертикальные участки), ветви (горизонтальные участки) связывающие магистрали с подводками к нагревательных приборов.
Центральная системой отопления называется районной, когда группа зданий отапливается из отдельно стоящей центральной тепловой станции. Теплогенераторы, теплообменники, нагревательные приборы системы отопления разделены: теплоноситель нагревается на тепловой станции, перемещается по наружным, с t1, и внутренним, с tг, теплопроводам в отдельные помещения каждого здания к отопительным приборам и охлаждаясь возвращается на тепловую станцию.
В современных системах теплоснабжения и отопления зданий от ТЭЦ и крупных тепловых станций используется два теплоносителя: первичный высокотемпературный теплоноситель - перемещается т ТЭЦ по городским распределительным теплопроводам к центральным тепловым пунктам или местным тепловым пунктам зданий и обратно; вторичный теплоноситель – после смешения с первичным поступает к нагревательным приборам, а затем вновь возвращается в тепловой пункт.
Первичным обычно служит вода, реже пар или газообразные продукты топлива. Если первичный высокотемпературный – вода нагревает вторичную воду, то такая система называется водяной. Аналогично могут существовать системы: водовоздушная, пароводяная, паровоздушная, газовоздушная
По виду вторичного теплоносителя в системах отопления используют – воду, пар, воздух; водяные, воздушные, паровые системы.
Вода представляет собой жидкую, практически не сжимаемую среду со значительной плотностью и теплоемкостью. Вода изменяет плотность, объем и вязкость в зависимости от температуры, а температуру кипения в зависимости от давления. Способна собирать и выделять растворимые в ней газы при изменении температуры и давления.
Пар является легко подвижной средой со сравнительно малой плотностью; температура и плотность пара зависят от давления.
Воздух является легко подвижной средой с малой плотностью, теплоемкостью, изменяющий плотность и объем в зависимости от температуры.
По санитарно-гигиеническим требованиям важным показателем является поддержание в помещении равномерной температуры. при использовании в системе отопления горячей воды поддерживается равномерность температуры помещения, что достигается регулированием температуры подаваемой воды в нагревательные приборы. Температура поверхности нагревательных приборов ниже, температуру в системе отопления понижают для снижения теплопередачи прибора при уменьшении теплопотерь в помещении.
При использовании пара температура помещения не равномерна из-за несоответствия теплопередачи приборов при неизменной температуре пара, изменяющимся теплопотерям помещения в течении отопительного сезона. В связи с этим приходится отключать систему во избежание перегрева в помещении. Температура поверхности нагревательного прибора и труб близка или выше 1000С, то есть превышает гигиенический предел.
Воздух имеет низкую теплоинерционнность, может быстро изменять температуру в помещении, то есть возможно регулирование температуры в системе. Здесь присутствует явление разложения и сухой возгонки органической пыли на нагретой поверхности, сопровождающееся выделением вредных веществ. Разложение пыли начинается при 65-70 0С и интенсивно протекает при температуре более 800С.
Наиболее соответствующей санитарно-гигиеническим требованиям является система отопления с горячей водой.
Выбор системы отопления.
При проектировании системы водяного отопления необходимо обеспечить расчетную температуру и равномерное нагревание воздуха в помещении, гидравлическую и тепловую устойчивость, взрыво-пожарную безопасность и доступность для очистки и ремонта.
Для жилых зданий при двух трубной системе отопления температура теплоносителя 950С, для однотрубной 1050С. Для остальных зданий согласно СНиП 2-04.05-91*[ОВиК] системы отопления могут быть однотрубные и двух трубные, с верхней и нижней разводкой, с естественной или искусственной циркуляцией. Вертикальные однотрубные системы обладают лучшей гидравлической устойчивостью, чем двух трубные системы.
Отопление лестничных клеток не следует предусматривать при расчетной температуре tv ≤-50С. Лестничные клетки имеют свой самостоятельный стояк.
Системы водяного отопления жилых многоэтажных зданий присоединяются к тепловой сети ТЭЦ с устройством элеваторного узла( в данной курсовой работе по зависимой схеме присоединения к тепловым стоякам) или по независимой схеме с установкой водонагревателя, Выбор труб для системы отопления осуществляется согласно СНиП 2-04.05-91*.
При прокладке магистральных трубопроводов с верхней разводкой, для удобства обслуживания подающих магистралей на чердаке на расстоянии 1-1,5 м от наружной стены прокладывают трубопроводы под потолком верхнего этажа. обратные магистрали располагают в подвале, тех. подполье или каналах.
При нижней разводке трубопроводы устраивают ниже всех нагревательных приборов, то есть подающие и обратные теплопроводы прокладывают в подвале, тех. подполье или каналах первого этажа.
уклон в системе отопления с искусственной циркуляцией i=0,002 (на 1м – 2мм), с естественной циркуляцией i= 0,005- 0,01.
В данной курсовой работе выбрана система отопления с зависимой схемой присоединения. В ней осуществляется смешение воды в элеваторном узле. Эта схема про в конструкции и в обслуживании, исключены – теплообменник, расширительный бак, подпиточный насос. Она выбирается когда tг > t1 и допускается повышение гидростатического давления до давления под которым находится вода в наружной системе теплопровода.
Смешение воды t1 осуществляется с помощью элеватора. Водоструйный элеватор прост в конструкции, имеет бесшумную и безотказную рабочую способность.
Недостатками зависимой схемы со смешением теплоносителей является незащищенность системы от повышения в ней гидростатического давления передающегося через обратный трубопровод- это опасно для запорной арматуры и оборудования.
4. Расчет поверхности нагрева и подбор нагревательных приборов
Классификация нагревательных приборов.
1) Радиатор – это конвективно-радиационный прибор, гладкий или состоящий из секций, секции изготавливаются из серого чугуна, стали или алюминия , с толщиной стенок от 2 до 4мм. Соединяются секции между собой на резьбовых ниппелях (небольшой участок трубы с нанесенными на обоих концах правой и левой резьбами). При соединении на ниппелях используется уплотнительный материал. Секции радиаторов могут быть различной строительной глубины и высоты. Средняя монтажная высота - 500мм, глубина радиатора, для чугунных, в России, принята марка М-90, М-140. Плоские стальные радиаторы свариваются из стальных листов до 1,5мм, при этом образуется малая глубина в профилях стального радиатора, что является причиной более низкой теплоотдачи, чем у чугунных радиаторов. Расположение каналов и вертикальное и горизонтальное.
2) Конвекторы – выполняются с кожухом и без кожуха. С кожухом передают в помещение, путем конвекции, до 90 % общего теплового потока. Без кожуха теплоотдача уменьшается. Конвекторы преимущественно используются в двух трубной системе отопления.
3) Ребристая труба- это конвективный прибор представляющий собой фланцевую чугунную трубу с расположенными на ней ребрами. За счет поверхности ребер увеличивается общая теплоотдача трубы. В связи с не эстетичным видом, в жилых помещениях они не используются, теплоносителем может быть как высокотемпературная вода, так и пар. Оребрение в трубах может выполняться из стали, алюминия, такие трубы называются биметаллические. толщина стенок от 0,5 до 2мм.
4) Калорифер – это прибор с площадью нагрева от 10 до 140м2. Обогрев происходит несколькими рядами оребренных труб. Чаще всего используется в системе искусственной вентиляции.