Кондиционеры Вентиляция Обогреватели Очистители воздуха Увлажнители воздуха Осушители воздуха
кондиционеры вентиляция обогреватели воздухоочистители увлажнители осушители

  главная страница
  наши координаты
  интересные статьи
  ваша корзина
 
   
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 




Системы отопления и их возможности

Системы отопления и их возможности

 

Коркин В. Д., профессор Государственного института живописи, скульптуры и архитектуры им. И.Е.Репина, член президиума АВОК

      Совсем недавно в США опубликован солидный труд по истории техники получения холода и теплоты - Heat & Cold [1]. Россия в нем упоминается только однажды, когда речь идет о типах отопительных печей, так или иначе распространенных в XYI1I столетии. При этом, естественно, приоритет отдается Германии, Швеции, Голландии. И это при всем при том, что российские печники всегда славились изобретательностью и мастерством в конструировании и кладке печей, и именно в XYIII веке "Москва и Петербург становятся истинной школой для иностранцев в деле устроения дрова сберегающих отопительных печей".
      В "Летописи" Российской академии наук за 1829 г. утверждается, что в "1736 г. начали строить в России кирпичные теперь употребляемые печи, изнутри топимые, которые под названием Русских распространились потом в Германии и Франции..... Сии печи, в кои количество дров кладется вдруг, суть для северного климата самые лучшие" [2]. То же подтверждает и известный французский специалист того времени Жоли в своей книге "Трактат по отоплению и вентиляции" [3].

Иначе быть и не могло. Ведь отопительный период в большинстве регионов России составляет 7-8 месяцев, а зимние температуры наружного воздуха существенно ниже, нежели во многих странах Европы.
      Заметим, что опыт российских специалистов в части проектирования, конструирования, методов и приемов монтажа отопительных систем всегда отличался передовыми идеями и конструкциями.
      Первые примеры применения водяного пара для приготовления пищи и обогрева помещений в России приводятся в книге Н.А.Львова "Русская пиростатика", вышедшей в 1799 г. [4]. С начала XIX столетия пар находит все большее применение как для обогрева теплиц, так и отопления помещений.
      Системы водяного отопления появляются в России в первой половине XIX столетия, и первая из них была сконструирована и реализована в 1834 г. горным инженером П.Г.Соболевским [5]. Система эта, в отличие от системы отопления высокого давления, предложенной в 1831 г. в Англии Перкен-сом, была гравитационной.

Первая же установка централизованного нагревания воздуха в во-до-воздушной системе отопления и вентиляции двух больших залов объемом более 3000 м3 была применена в здании Петербургской Академии художеств.
      Размеры настоящей статьи не позволяют, к сожалению, подробно остановиться на исторических аспектах российской отопительной техники, но, что обязательно необходимо отметить, так это первую реализацию в России насосной системы водяного отопления. Автором проекта этой системы был Н.П.Мельников. Внедрена она была в 1909 г. в здании Михайловского театра в Петербурге. Схема этой системы с учетом интерьеров отапливаемых помещений - двухтрубная с нижней разводкой подающей и обратной магистралей.
      Со времен Древнего Рима известна система радиационного обогревания бань - хьюпокауст (гипокауст). Она подробно описана у Витрувия, но редко находила использование в так называемых развитых странах по причинам как сложности устройства, так и понимания процессов, в ней происходящих. В России весьма квалифицированно системы лучистого отопления впервые были использованы в 1907 г. В.А.Яхимовичем в больнице железнодорожной станции Ртищево Саратовской губернии, а затем и в ряде других больничных, школьных и общественных зданий.
      В советское время специалисты в области отопления проявили незаурядные качества в отношении соответствия систем типам, назначению и эксплуатационным режимам зданий и сооружений. Многие из них были учениками С.Б.Лукашевича, Н.П.Мельникова, Н.Н.Тетеревникова и др. и проявляли чудеса (и это очень хорошо) приспосабливаемости отопительного оборудования к условиям и практике, формировавшихся в результате любого технического направления, часто, к сожалению, связанного со сменой того или иного правительственного курса.
      Если говорить о водяном отоплении, то его развитие и совершенствование всегда соответствовало тем или иным тенденциям строительного производства - от реконструкции существующих (часто старинных и незаурядных) зданий и сооружений до строительства новых, беспощадно ликвидирующих возможности любого отопительного ренессанса.
      В 20-ые годы в отопительной практике наиболее распространенными были двухтрубные системы водяного отопления, во многом ориентированные на местные источники теплоты. Тогда системы централизованного теплоснабжения только форми ровались. В 1927 г. появилась первая установка совмещенной выработки теплоты и электрической энергии применительно к отоплению, так называемых "фонарных", бань в Ленинграде и снабжению электроэнергией близрасположенных зданий. Подобная установка в Москве была реализована в 1929 г. С тех пор определяющим направлением в обеспечении зданий и сооружений тепловой энергией стало централизованное теплоснабжение, и современные системы отопления зданий и сооружений, как правило водяные, в основном, ориентированы на получение теплоты от централизованных источников. На сегодня крупные города России обладают весьма развитыми системами централизованного теплоснабжения. В качестве теплоносителя, как правило, используется перегретая вода с параметрами 159-70 °С.
      Наиболее распространенными в жилых и общественных зданиях являются системы водяного отопления. Схемы этих систем могут быть различными и во многом определяются конкретными условиями. Некоторые из них приведены на рис.1. Стояки в системах могут быть как однотрубными (см. рис.1), так и двухтрубными.
      Надо отметить, что в нашей стране однотрубные системы отопления получили очень широкое распространение и стали основным типом отопительных систем в многоэтажных зданиях (особенно жилых). Причин здесь несколько:
      - более высокая, по сравнению с двухтрубными системами, гидравлическая и тепловая устойчивость;
      - экономия металла при сравнительно невысокой цене на электрическую энергию (в недавнем прошлом),


      необходимую для циркуляции воды;
      - простота монтажа и возможность унификации элементов систем;
      - отсутствие индивидуального (поквартирного) учета расходования теплоты.
      Первоначально однотрубные системы выполнялись только с верхней разводкой, причем разводящие трубопроводы горячей воды прокладывались, как правило, по чердакам зданий. Когда в массовом строительстве стали сооружаться бесчердачные кровли, ленинградскими специалистами (Д.В.Акопяном, И.Л.Ганесом, И.И.Каганом) были предложены и внедрены однотрубные системы с нижней разводкой (рис. 2). В таких системах стояки состоят из двух частей - восходящей и нисходящей (П-образные), к каждой из которых присоединяются нагревательные приборы. Воздух из системы выпускается через воздуховыпуск-ные краны, установленные в пробках радиаторов или на подводках к приборам верхних этажей. Такая система получила название "ленинградской".
      Унификация элементов однотрубных систем связана с принятием переменными перепадов температуры воды в стояках. Этот прием был еще в 1932 г. предложен А.И.Орловым, но широкое распространение получил в 50-60 годы благодаря работам Е.А.Белинкого [6]. Принцип этого расчета заключается в том, что перепады температуры и расходы теплоносителя в стояках не задаются заранее, а определяются гидравлическим расчетом из условия увязки перепадов давления во всех кольцах системы. При этом диаметры стояков принимаются, no-возможности, одинаковыми. Общий расход теплоносителя отвечает заданному перепаду температуры в системе.
      Итак, ныне большинство жилых и общественных зданий в России оснащены водяными системами отопления, подавляющая часть которых - однотрубные.
      С середины семидесятых годов в расчет отопительных систем, надо сказать, весьма трудоемкий, начинает внедряться вычислительная техника [7], и теперь даже трудно себе представить, как прежде обходились без компьютеров.
      Когда речь идет об отоплении, как правило, подразумевается поддержание в помещениях, оснащенных отопительными системами, требуемого значения температуры воздуха. Довольно часто такое толкование отопления можно принять без дополнительных пояснений, хотя, как нам представляется, должно быть ближе определение, в котором температура воздуха tB является только одним из параметров окружающей среды, характеризующих ее качество. Вторым параметром всегда выступает температура окружающих поверхностей tr.

В принципе тепловой комфорт формируется не только этими двумя параметрами, но и рядом других факторов. Отопление, в известном смысле, отвечает за названные два параметра. Причем регулирование, то есть поддержание на требуемом уровне температуры tr методами и средствами отопления возможно далеко не всегда. Чаще всего эта температура, особенно для жилых и общественных зданий, в которых отсутствуют развитые внутренние теплоотдающие поверхности, определяется теплотехническим расчетом ограждающих конструкций.


     
     


      Известно, что в формулу для определения требуемого термического сопротивления ограждающих конструкций входит температура их внутренней поверхности, минимальное значение которой регламентируется нормами, исходя из гигиенических соображений. Однако, не следует думать, что принятое в расчете значение остается постоянным в течение отопительного периода. Оно переменчиво и определяется многими факторами, учет которых сделал бы задачу определения tr трудноопределимой. Единственное, что может нас здесь утешить, это некоторая уверенность в том, что tr не опустится ниже принятого значения в самые холодные дни года. Тут же заметим, что экономическая целесообразность при выборе и расчете ограждающих конструкций, принимаемая в отрыве от общей проблемы экономии тепловой энергии, привела к преобладанию в недавнем прошлом в массовом строительстве легких малоинерционных, зато относительно дешевых, ограждений, теплотехнические недостатки которых легли тяжелым бременем не только на тепловую мощность отопительных систем, но, что не менее важно, на методы и средства регулирования их теплопроизводительности.
      После 1995 г. положение с выбором термического сопротивления ограждающих конструкций несколько улучшилось. Теперь его нормативная величина выросла примерно в два раза. Выросли и минимальные нормативные значения температуры внутренних поверхностей.
      Выше нами довольно подробно рассмотрены системы водяного отопления. Теперь кратко остановимся на системах панельно-лучистого отопления. Панельными принято называть системы с регулируемой температурой внутренних поверхностей вертикальных ограждений. Лучистыми -'системы с греющими полом или потолком. Преимуществами этих систем являются:
      - повышенный уровень комфорта в помещениях и более равномерное распределение температуры воздуха в объеме помещений (рис. 3);
      - снижение металлоемкости сис
      тем; /
      - снижение расхода теплоты за счет более низких нормативных значений температуры внутреннего воздуха (на 2-3 °С ниже против принимаемой обычно);
      - отсутствие трубопроводов и нагревательных приборов в помещениях;
      - более широкие возможности в части перепланировки помещений.
      В российской практике, однако, па-нельно-лучистые системы широкого распространения не получили. Причин здесь много, но выделим только две. Первая, на наш взгляд, связана, с одной стороны, с ограничением температуры греющей поверхности (пол -24 °С, потолок - 30 °С, стены - 45-60 °С), а с другой - с невысокими значениями нормативного термического сопротивления ограждений. В таком случае размеры греющих поверхностей не всегда могли соответствовать компенсации тепловых потерь. Вторая причина - это невысокое качество трубопроводов и их соединений, выполняемых из материалов, разрешенных ранее к использованию в отопительных системах. Сегодня ограничения в части материалов отсутствуют, и, надо думать, область использования панельно-лучистого отопления расширится.
      Системы парового и воздушного отопления не получили распространения в жилых и общественных зданиях, и мы на них останавливаться не будем.


     
     


     
      В заключение кратко рассмотрим современные тенденции развития отопительных систем. Представляется, что, в первую очередь, это энергосбережение и индивидуальный учет расходования тепловой энергии. Первое направление связано с индивидуальным регулированием теплоотдачи нагревательных приборов и, таким образом, температуры воздуха в помещениях. Достигается такое регулирование установкой термостатов, конструктивное исполнение которых может быть различным, но всегда дающим возможность поддержания различного значения температуры воздуха в помещениях (ночной, дневной, дежурной и др.). Сюда же следует отнести и рекуперацию теплоты удаляемого воздуха, т.е. ее возврат в помещение. Для этих целей могут служить возду-хо-воздушные теплообменники, в которых наружный воздух подогревается уходящим. Такие рекуператоры могут быть центральными или индивидуальными. При этом принятая у нас канальная, естественная, вытяжка должна быть заменена на принудительную приточно-вытяжную вентиляцию.
      Индивидуальный (поквартирный) учет расхода теплоты ведет к преимущественному распространению двухтрубных, с поквартирным, присоединением систем с установкой счетчиков на вводе в каждую квартиру. В самой квартире система отопления может выполняться по любой схеме (вертикальной или горизонтальной, попутной или тупиковой, одно- или двухтрубной). Все зависит от конкретных условий: габаритов квартиры, ее этажности, размещения в объемно-планировочной структуре здания.

 


      Литература.
      1. Barry Donaldson, Bernard Nagengast, Heat & Cold (Mastering the Great Indoor), Atlanta: ASHRAE, 1994.
     
      2. "Летопись открытий и изобретений касательно домашнего и сельского хозяйства, искусства и сохранения здравия и жизни людей и животных", СПб; Имп. академия наук, 1829.
      3. V.Ch.Joly, Traite pratique du chauffage, de la ventilation et des laux, Paris, 1869.
      4. Н.А.Львов, Русская nupocmamu-ка, ч. И, СПб, 1799.
      5. А.И.Орлов, Русская отопи-тельно-вентиляционная техника, М.: Стройиздат, 1950.
      6. Е.А.Белинкий, Расчет и эксплуатационный режим однотрубных систем водяного отопления, М.: Изд. МКХ РСФСР, 1952.
      7. Э.Я.Гинцбург, Расчет отопи-тельно-вентиляционных систем с помощью ЭВМ, М.: Стройиздат, 1979.
     

 



Цены на настенные обогреватели (конвекторы)



Copyright © 1998-2008 Системы вентиляции и кондиционирования
Создание и продвижение сайта - RGB Agency