Технико-экономическое сравнение основных систем отопления. Область применения

Одним из важнейших технико-экономических показателей систем отопления является масса металла, расходуемого на изготовление основных элементов при том или ином теплоносителе, существенно влияющая на капитальные и эксплуатационные затраты в системе отопления. А масса металла, расходуемого на изготовление отопительных приборов, теплообменников и теплопроводов, зависит от вида используемого теплоносителя. Так, на отопительные приборы и теплообменники водяных систем отопления расходуется больше металла, чем на калориферы—теплообменники воздушных систем. Однако за счет низкой удельной теплоемкости и плотности воздуха по сравнению с водой (см. табл. 6.1) расход металла на воздуховоды в несколько раз превышает расход металла на трубы в водяных системах отопления, несмотря на то, что воздуховоды изготовляются из тонколистовой стали.

Использование паровых систем отопления позволяет уменьшить расход металла на отопительные приборы по сравнению с водяными системами, что объясняется большой величиной скрытой теплоты фазового превращения (2120 кДж/кг), а следовательно, и более высоким коэффициентом теплоотдачи от пара к внутренней поверхности отопительного прибора, чем от воды к стенке, а также большей разностью температур (см. табл. 6.1) в отопительном приборе паровой системе (150—20)°С, чем водяной [(150+70)0,5—20] °С.

По санитарно-гигиеническим требованиям в помещениях необходимо поддерживать определенную температуру, величина которой зависит от назначения помещения, без значительных колебаний и независимо от колебания температуры наружного воздуха. Выполнение этого требования наилучшим образом обеспечивается воздушными системами отопления, так как воздух является малотеплоемким теплоносителем. Вследствие большой теплоемкости водо-водяные отопительные приборы обладают тепловой инерцией, что может вызвать некоторое изменение температуры помещения.

В водяных системах средняя температура поверхности отопительных приборов не превышает 80 °С, когда начинается интенсивное разложение и сухая возгонка органической пыли. В паровых системах температура поверхности отопительных приборов в большинстве случаев превышает гигиенический предел вследствие высокой температуры пара. Центральные системы воздушного отопления гигиеничны, поскольку в них возможна очистка нагреваемого воздуха от пыли. Сравнительные достоинства и недостатки различных систем отопления приведены в табл. 6.2.

Требования, предъявляемые к системам отопления, их технико-экономические и санитарно-гигиенические преимущества и недостатки, а также свойства теплоносителей, рассмотренные выше, определяют область их применения.

Системы водяного отопления благодаря высоким санитарно-гигиеническим качествам, надежности и долговечности получили в нашей стране наиболее широкое применение в гражданских и производственных зданиях. Этому обстоятельству способствовало также интенсивное развитие теплофикации в СССР. Радиус действия водяных систем по вертикали ограничен величиной допустимого гидростатического давления (0,6 МПа—для большинства систем с радиаторами в качестве отопительных приборов и 1 МПа — для систем с конвекторами). Переход промышленности на выпуск основного типа радиатора МС-140, имеющего допустимое давление 0,9 МПа, ослабит масштаб этого ограничения. Кроме того, водяные системы отопления не следует применять для тех помещений, в которых недопустимы некоторые колебания температуры, что характерно для водяных систем вследствие их тепловой инерционности (см. табл. 6.2).

Паровые системы отопления допускаются в промышленных и ряде общественных зданий (при наличии пара для технологических нужд) при кратковременном (непостоянном) пребывании в них людей.

Таблица 6.2. Характеристика систем отопления

Паровое отопление рекомендуется для периодического и дежурного отопления. Малое гидростатическое давление в паровых системах (из-за малой плотности пара) делает целесообразным применение их для высоких зданий. Область применения паровых систем отопления ограничивается, прежде всего, несоответствием их санитарно-гигиеническим требованиям (высокая температура на поверхности отопительных приборов и труб), а также пониженными акустическими показателями (шум, удары в системе). Следует принимать во внимание и недолговечность паровых систем отопления (срок службы паропроводов 10 лет, конденсатопроводов-около 4 лет).

Воздушное отопление в большей степени, чем паровое, удовлетворяет санитарно-гигиеническим требованиям. Благодаря возможности сочетания отопления и вентиляции воздушное отопление получило широкое распространение, прежде всего, в производственных зданиях с выделениями вредностей и влаги. Целесообразно использовать воздушное отопление также в качестве дежурного и периодического отопления производственных и общественных зданий или в виде местных систем с высокотемпературным первичным теплоносителем для отопления помещений большого объема производственного назначения. К причинам, которые могут ограничивать область применения воздушного отопления, относятся невысокая надежность из-за возможного нарушения распределения воздуха по помещениям (недолговечность стальных и недостаточная герметичность кирпичных воздуховодов), а также небольшой радиус действия из-за большого понижения температуры воздуха по длине вследствие малой его плотности.