Обеспечение комфортных условий жизни в холодное время года — задача теплоснабжения. Интересно проследить, как человек пытался согреть своё жилище. Изначально избы топили по-чёрному, дым уходил в отверстие на крыше.
Позже перешли к печному отоплению, затем, с появлением котлов, к водяному. Котельные установки наращивали свои мощности: от котельной в одном взятом доме до районной котельной. И, наконец, с увеличением количества потребителей при росте городов люди пришли к централизованному отоплению от теплоэлектростанций.
Классификация теплоносителей
В зависимости от источника теплоэнергии различают централизованные и децентрализованные системы теплоснабжения. К первому типу относится производство тепла на основе комбинированного производства электроэнергии и теплоэнергии на тепловых электростанциях и отпуск тепла от районных отопительных котельных.
К децентрализованным системам теплоснабжения относятся котельные установки небольшой производительности и индивидуальные котлы.
По виду теплоносителя отопительные системы подразделяются на паровые и водяные.
Преимущества водяных теплосетей:
- возможность транспортировки теплоносителя на большие расстояния,
- возможность централизованного регулирования отпуска тепла в теплосети изменением гидравлического или температурного режима,
- отсутствие потерь пара и конденсата, которые всегда бывают в паровых системах.
Формула расчета подачи тепла
Температура теплоносителя в зависимости от наружной температуры поддерживается теплоснабжающей организацией на основании температурного графика.
Температурный график подачи тепла в систему отопления строится на основании мониторинга температур воздуха в отопительный период. При этом выбирают восемь самых холодных зим за пятьдесят лет. Учитывается сила и скорость ветра в различных географических районах. Просчитываются необходимые тепловые нагрузки для обогрева помещения до 20−22 градусов. Для промышленных помещений установлены свои параметры теплоносителя для поддержания технологических процессов.
Составляется уравнение теплового баланса. Рассчитываются тепловые нагрузки потребителей с учётом потерь тепла в окружающую среду, производится расчёт соответствующего отпуска тепла для покрытия суммарных тепловых нагрузок. Чем холоднее на улице, тем выше потери в окружающую среду, тем больше тепла отпускается от котельной.
Отпуск тепла считается по формуле:
Q= Gсв * С * (tпр-tоб), где
- Q — тепловая нагрузка в квт, количество теплоты, отпущенное за единицу времени,
- Gсв — расход теплоносителя в кг/сек,
- tпр и tоб — температуры в прямом и обратном трубопроводах в зависимости от температуры наружного воздуха,
- С — теплоёмкость воды в кДж/ (кг*град).
Методы регулирования параметров
Применяются три метода регулирования тепловой нагрузки:
- Количественный.
- Качественный.
- Количественно-качественный.
При количественном методе регулирование тепловой нагрузки осуществляется за счёт изменения количества подаваемого теплоносителя. С помощью насосов теплосети повышается давление в трубопроводах, отпуск тепла увеличивается с возрастанием скорости потока теплоносителя.
Качественный метод заключается в увеличении параметров теплоносителя на выходе из бойлеров при сохранении расхода. Этот метод наиболее часто применяется на практике.
При количественно-качественном методе изменяют параметры и расход теплоносителя.
Факторы, влияющие на нагрев помещения в отопительный период:
параметры воды в подающем трубопроводе,- температура наружного воздуха,
- скорость ветра, приводящая к увеличению сквозняков и теплоотдачи от оконных рам и дверей,
- теплоизоляция стен.
Системы теплоснабжения подразделяются в зависимости от конструкции на однотрубные и двухтрубные. Для каждой конструкции утверждается свой тепловой график в подающем трубопроводе. Для однотрубной системы отопления максимальная температура в подающей магистрали 105 градусов, в двухтрубной — 95 градусов. Разница температуры подачи и обратки в первом случае регулируется в диапазоне 105−70, для двухтрубной — в диапазоне 95−70 градусов.
Выбор системы отопления для частного дома
Принцип работы однотрубной системы отопления заключается в подаче теплоносителя на верхние этажи, к нисходящему трубопроводу подключаются все радиаторы. Понятно, что будет теплее на верхних этажах, чем на нижних. Так как частный дом в лучшем случае имеет два или три этажа, контраст в обогреве помещений не грозит. А в одноэтажном строении вообще будет равномерный обогрев.
Какие преимущества такой системы теплоснабжения:
простота проектирования и монтажа,- устойчивый гидродинамический режим,
- меньшие материальные затраты по сравнению с другими типами систем отопления,
- сохранение естественной циркуляции при повышенном давлении воды.
Недостатки конструкции заключаются в высоком гидравлическом сопротивлении, необходимости отключения отопления всего дома во время ремонта, ограничение в подключении обогревательных приборов, невозможности регулирования комнатной температуры в отдельно взятом помещении, высоких тепловых потерях.
Для усовершенствования было предложено использовать систему байпасов.
Байпас — отрезок трубы между подающим и обратным трубопроводом, обходной путь помимо радиатора. Они оснащаются клапанами или кранами и позволяют регулировать температуру в помещении или совсем отключить отдельно взятую батарею.
Однотрубная отопительная система может быть вертикальной и горизонтальной. В обоих случаях в системе появляются воздушные пробки. На входе в систему поддерживается высокая температура, чтобы прогреть все помещения, поэтому трубная система должна выдерживать высокое давление воды.
Двухтрубная система отопления
Принцип работы заключается в подключение каждого обогревательного устройства к подающему и обратному трубопроводам. Охлаждённый теплоноситель по обратному трубопроводу направляется к котлу.
При монтаже потребуются дополнительные вложения, но воздушных пробок в системе не будет.
Нормативы температурного режима для помещений
В жилом доме температура в угловых комнатах не должна быть ниже 20 градусов, для внутренних помещений норматив составляет 18 градусов, для душевых — 25 градусов. При снижении температур наружного воздуха до -30 градусов норматив поднимается до 20−22 градусов соответственно.
Свои нормативы установлены для помещений, где находятся дети. Основной диапазон — от 18 до 23 градусов. Причём для помещений разного назначения показатель варьируется.
В школе температура не должна опускаться ниже 21 градуса, для спален в интернатах допускается не ниже 16 градусов, в бассейне — 30 градусов, на верандах детских садов, предназначенных для прогулок, — не ниже 12 градусов, для библиотек — 18 градусов, в культурно-массовых учреждениях температура — 16−21 градус.
При разработке нормативов для разных помещений принимается во внимание, сколько времени человек проводит в движении, поэтому для спортивных залов температура будет ниже, чем в классных комнатах.
Утверждены строительные нормы и правила РФ СНиП 41−01−2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», регламентирующие температуру воздуха в зависимости от предназначения, этажности, высоты помещений. Для многоквартирного дома максимальная температура теплоносителя в батарее для однотрубной системы 105 градусов, для двухтрубной 95 градусов.
Рекомендуемый диапазон регулирования 80−90 градусов, так как при температуре 100 градусов, вода закипает.
Читать также: Самая комфортная температура воздуха для человека.
В системе отопления частного дома
Оптимальная температура в индивидуальной системе отопления 80 градусов. Необходимо следить, чтобы уровень теплоносителя не снизился ниже 70 градусов. С газовыми котлами регулировать тепловой режим проще. Совсем по-другому работают котлы на твёрдом топливе. В этом случае вода очень легко может превратиться в пар.
Электрокотлы позволяют легко регулировать температуру в диапазоне от 30−90 градусов.
Возможные перерывы в подаче тепла
- Если температура воздуха в помещении составляет 12 градусов, разрешается отключать тепло на 24 часа.
- В диапазоне температур от 10 до 12 градусов предусмотрено отключение тепла максимум на 8 часов.
- При нагреве помещения ниже 8 градусов не разрешается отключать отопление дольше, чем на 4 часа.
Читайте также: Почему нет холодной воды?
