Теплоносители и способы теплоснабжения

📅 Создано: 24 Января 2018, 18:54 👀 Просмотров: 5010

Можно выделить три основных вида теплоносителя:

жидкость
воздух;
лучи (инфракрасное излучение);

В настоящее время отопление малоэтажных зданий производят с помощью воды, воздуха либо электричества. Самым доступным является электрическое отопление. Оно удобно в регулировании тепловой нагрузки. Оно гигиенично. И, что немаловажно, электрическое отопление не требует громоздких приборов. Единственным недостатком прямого электрического отопления является относительная дороговизна электроэнергии в пересчёте на количество киловатт тепла. В печах и котлах тепло получают дешевле раза в 2

Вода как теплоноситель

Как правило, индивидуальные дома построены в 1-2 этажа. Следовательно, для них подойдёт простейшая однотрубная система отопления. Вследствие отсутствия регуляторов, а также небольшого расхода сетевой воды (для горячего водоснабжения), применяются, типично, накопительные ёмкостные водонагреватели. Вода из теплосети нагревает в таком случае воду в ёмкости через некоторую поверхность, которая разделяет эти две жидкости. Вода из теплосети течёт через змеевик.

С учётом количества тепла, которое содержится в единице объёма, вода наделена значительными преимуществами. К примеру, отопление с помощью обычной для отопительной системе температуре воздуха (+70 градусов) и воды (+60 градусов), теплоёмкость воздуха ниже, чем теплоёмкость воды, в 3900 раз. [Теплоемкость воды составляет:c = 4,19 кДж/(кг • K) или c = 1,16 Втч/(кг • K)]. Следовательно, объём расхода воды, который нужен для того, чтобы отопить одно и то же помещение, в тысячи раз превышает расходование воздуха. Вследствие этого системе отопления потребуется меньшее сечение соединительных коммуникаций, которые транспортируют нагретый теплоноситель в помещения.

Добиться достаточно интенсивного переноса тепла в водных системах отопления можно и без применения насосов. При этом применяется естественная циркуляция теплоносителя, которая поддерживается как процессом нагревания воды в котле, так и процессом охлаждения воды в отопительных приборах.

Воздух как теплоноситель

При средней температуре в +70 градусов плотность воздуха где-то в 1000 раз меньше, нежели плотность воды. Следовательно, коэффициент теплопередачи (нагревающая способность) воздуха в 30-50 раз меньше, чем аналогичный показатель для воды. Итак, в огневоздушных теплообменниках (калориферах) присутствует опасность перегрева той стенки, которая отделает нагреваемый прибор либо сгорающее топливо от воздуха-теплоносителя. Дабы исключить это негативное влияние, применяют принудительную циркуляцию воздуха в теплоносителе: размещают вентиляторы.

Отопление значительными объёмами нагретого воздуха делают его транспортировку теплоносителя, а также распределение по помещениям, более трудной. Вентилятор, который нагнетает нагретый воздух, из-за значительного диаметра распределительных воздуховодов, нужно располагать близко к отапливаемому помещению. Такое отопление связано с проникновением в комнаты шума от работающей вентиляционной системы.

Однако у воздуха, как теплоносителя, нашлись и неоспоримые преимущества по сравнению с водой. Во-первых, воздух способен передавать тепло в помещение непосредственно. Следовательно, не нужна установка отопительных приборов. У воздуха высокая проникающая способность. Ведь за счёт высокой конвекции осуществляется интенсивное отопление помещений. Кроме того, не нужны устройства канализации (обратного движения) теплоносителя (воздух сам выравнивают разность в давлении).

Человеком давно оценены преимущества воздушного отопления. Небезызвестно, что отопление горячими газами - это первый изобретённый человечеством способ обогрева жилья. Этот древний и простой способ обогрева путём сжигания горючего внутри помещения долго ещё соседствовал с агрегатами для воздушного и водяного отопления.

В нынешних системах отопления воздухом для малоэтажных зданий, воздух, типично, нагреваем в теплообменниках-калориферах либо печах. В этих устройствах тепло транспортируется по воздуху продуктами сгорания через стенку. Иногда отопление не предполагает сжигание топлива. В таком случае отапливаемое помещение получает нагретый воздух, который нагревается электрообогревателем в централизованном электрическом калорифере. Нагретая изнутри кирпичная (металлическая) поверхность печи (калорифера) охлаждается извне и передаёт тепло воздуху. Теплоотдача такой печи будет тем выше, чем большей является поверхность теплообмена. Из-за этого нужно искусственно увеличивать либо скорость движения воздуха, либо поверхность теплообменника.

Лучи как теплоноситель

Инфракрасные лучи распространяются в пространстве по прямой линии, воздухом не поглощаются, а поглощаются (или отражаются) твердыми телами, которые при этом нагреваются. Фактически тепловые потери в воздухе отсутствуют. Системы лучистого отопления монтируют в полу, потолке, стенах. Применяют такое отопление очень успешно для обогрева больших помещений с высокими потолками.

В доме, который отапливается лучистым теплом, самочувствие улучшается, потому что ноги всегда теплые. Этого нет в случае с системой принудительного воздушного отопления, где воздуховоды располагаются чаще под потолком, а если и ниже, то теплый воздух поднимается вверх, а холодный скапливается внизу.

Выдуваемый из воздуховодов теплый воздух содержит пыль, грязь, споры плесени и другие загрязненные частицы. Принудительное воздушное отопление не может приблизиться по гибкости к лучистой системе отопления. Допустим, чтобы обогреть гостиную эффективно, необходимо нагреть весь воздух в помещении, а это дополнительный расход топлива.

Итак, инфракрасное излучение не поглощается воздухом, поэтому такое отопление идеально подходит для зданий, которые имеют высокий уровень обмена воздуха. Инфракрасное излучение обеспечивает значительную экономию энергии по сравнению с системами "теплый воздух", особенно при прочих сложных условиях.

Применяя инфракрасное отопление можно обогреть отдельные области до разных температур по мере надобности. Лучистое отопление сводит к минимуму потери тепла через крышу. Тепло сохраняется на уровне пола и вокруг объектов, которые будут нагреваться, температура же на уровне потолка остается ниже, т.е. значительно снижаются потери тепла. Инфракрасное излучение нагревает холодную поверхность напрямую, без отопления всего здания, следовательно, реагирует на потребности отопления быстрее, чем теплый воздух при принудительном воздушном отоплении. Кроме того, быстрое движение воздуха оказывает охлаждающий эффект на тело. Лучистое отопление не требует циркуляции воздуха, поэтому содержание частиц грязи в помещении снижается.