В настоящее время в России применяют центральные системы в основном водяного и значительно реже парового отопления, местные и центральные системы воздушного отопления, а также печное отопление в сельской местности. Приведем общую характеристику этих систем с детальной классификацией на основании рассмотренных свойств теплоносителей.
При водяном отоплении циркулирующая нагретая вода охлаждается в отопительных приборах и возвращается к теплоисточнику для последующего нагревания.
Системы водяного отопления по способу создания циркуляции воды разделяются на системы с естественной циркуляцией (гравитационные) и с механическим побуждением циркуляции воды при помощи насоса (насосные). В гравитационной (лат. gravitas — тяжесть) системе используется свойство воды изменять свою плотность при изменении температуры. В замкнутой вертикальной системе с неравномерным распределением плотности под действием гравитационного поля Земли возникает естественное движение воды.
В насосной системе используется насос с электрическим приводом для создания разности давления, вызывающей циркуляцию, и в системе создается вынужденное движение воды.
По температуре теплоносителя различаются системы низкотемпературные с предельной температурой горячей воды t<70 °С, среднетемпературные при t от 70 до 100 °С и высокотемпературные при t,>100 °С. Максимальное значение температуры воды ограничено в настоящее время 150 °С.
По положению труб, объединяющих отопительные приборы по вертикали или горизонтали, системы делятся на вертикальные и горизонтальные.
В зависимости от схемы соединения труб с отопительными приборами системы бывают
- однотрубные
- двухтрубные.
В каждом стояке или ветви однотрубной системы отопительные приборы соединяются одной трубой, и вода протекает последовательно через все приборы. Если каждый прибор разделен условно на две части («а» и «б»), в которых вода движется в противоположных направлениях и теплоноситель последовательно проходит сначала через все части «а», а затем через все части «б», то такая однотрубная система носит название бифилярной (двухпоточной).
В двухтрубной системе каждый отопительный прибор присоединяется отдельно к двум трубам — подающей и обратной, и вода протекает через каждый прибор независимо от других приборов.
При паровом отоплении в приборах выделяется теплота фазового превращения в результате конденсации пара. Конденсат удаляется из приборов и возвращается в паровой котел.
Системы парового отопления по способу возвращения конденсата в котел разделяются
- замкнутые с самотечным возвращением конденсата
- разомкнутые с перекачкой конденсата насосом.
В замкнутой системе конденсат непрерывно поступает в котел под действием разности давления, выраженного столбом конденсата высотой и давления пара в паросборнике котла. В связи с этим отопительные приборы должны находиться достаточно высоко над паросборником (в зависимости от давления пара в нем).
В разомкнутой системе парового отопления конденсат из отопительных приборов самотеком непрерывно поступает в конденсатный бак и по мере накопления периодически перекачивается конденсатным насосом в котел. В такой системе расположение бака должно обеспечивать стекание конденсата из нижнего отопительного прибора в бак, а давление пара в котле преодолевается давлением насоса.
В зависимости от давления пара системы парового отопления подразделяются на субатмосферные, вакуум-паровые, низкого и высокого давления.
Максимальное давление пара ограничено допустимым пределом длительно поддерживаемой температуры поверхности отопительных приборов и труб в помещениях (избыточному давлению 0,17 МПа соответствует температура пара приблизительно 130 °С).
В системах субатмосферного и вакуум-парового отопления давление в приборах меньше атмосферного и температура пара ниже 100 °С. В этих системах можно, изменяя величину вакуума (разрежения), регулировать температуру пара.
Теплопроводы систем парового отопления делятся на паропроводы, по которым перемещается пар, и конденсатопроводы для отвода конденсата.
По паропроводам пар перемещается под давлением рп в паросборнике котла (см. рис. 3, а) или в парораспределительном коллекторе (см. рис. 3, б) к отопительным приборам.
Конденсатопроводы могут быть
- самотечными
- напорными Самотечные трубы прокладывают ниже отопительных приборов с уклоном в сторону движения конденсата. В напорных трубах конденсат перемещается под действием разности давления, создаваемой насосом или остаточным давлением пара в приборах.
В системах парового отопления преимущественно используются двухтрубные стояки, но могут применяться и однотрубные.
При воздушном отоплении циркулирующий нагретый воздух охлаждается, передавая теплоту при смешении с воздухом обогреваемых помещений и иногда через их внутренние ограждения. Охлажденный воздух возвращается к нагревателю.
Системы воздушного отопления по способу создания циркуляции воздуха разделяются на системы с естественной циркуляцией (гравитационные) и с механическим побуждением движения воздуха с помощью вентилятора.
В гравитационной системе используется различие в плотности нагретого и окружающего отопительную установку воздуха. Как и в водяной вертикальной 1равитационной системе, при различной плотности воздуха в вертикальных частях возникает естественное движение воздуха в системе. При применении вентилятора в системе создается вынужденное движение воздуха.
Воздух, используемый в системах отопления, нагревается до температуры, обычно не превышающей 60 °С, в специальных теплообменниках — калориферах. Калориферы могут обогреваться водой, паром, электричеством или горячими газами. Система воздушного отопления при этом соответственно называется водовоздушной, паровоздушной, электровоздушной или газовоздушной.
Воздушное отопление может быть местным или центральным .
В местной системе воздух нагревается в отопительной установке сталеві печі с теплообменником (калорифером или другим отопительным прибором), находящимся в обогреваемом помещении.
В центральной системе теплообменник (калорифер) размещается в отдельном помещении (камере). Воздух при температуре подводится к калориферу по обратному (рециркуляционному) воздуховоду. Горячий воздух при температуре перемещается вентилятором в обогреваемые помещения по подающим воздуховодам.
