Характеристика теплоносителей

В этой статье мы рассмотри такие известные всем теплоносители как вода и воздух.

Теплоносители, применяемые в системах водяного и воздушного отопления, распространены в природе и имеют низкую стоимость. Специальная подготовка их для систем отопления заключается лишь в выделении растворенного воздуха из водопроводной воды и в отделе­нии пыли от атмосферного воздуха. Вода и воздух как теплоносители используются в системах отопления многократно и без загрязнения окружающей здания среды. Это одно из преимуществ систем водяного и воздушного отопления, снабжаемых тепловой энергией от ТЭЦ

Физические свойства теплоносителей влияют на конструктивные й функциональные особенности той или иной системы отопления. Сис­темы отопления с использованием теплоносителей воды и воздуха имеют много общего, так как они основаны на передаче теплоты в помещения вследствие охлаждения теплоносителя и могут действовать под влия­нием силы гравитации. Однако каждый теплоноситель обладает специ­фическими свойствами.

Вода как теплоноситель представляет собой практически несжи­маемую вязкую среду со значительной плотностью и теплоемкостью. Вода изменяет плотность, объем и вязкость в зависимости от темпера­туры и температуру кипения в зависимости от давления, способна абсорбировать и выделять газы при изменении температуры и давле­ния

Воздух как теплоноситель является легкоподвижной средой со сравнительно малыми плотностью и теплоемкостью, изменяющей плот­ность и объем в зависимости от температуры.

Указанные свойства теплоносителей относятся к обычным усло­виям водяного отопления с предельными температурой 160⁰С и дав­лением 1 МПа (10 кгс/см¹) и воздушного отопления с предельной темпе­ратурой 70° С при давлении, близком к атмосферному.

Масса металла, расходуемого в системах отопления на теплообменники, отопительные приборы и теп­лопроводы, зависит от вида исполь­зуемого теплоносителя. На кало­риферы — теплообменники мест­ных и центральных систем воз­душного отопления — расходуется меньше металла, чем на отопитель­ные приборы и теплообменники во­дяных систем. В этом отношении местные системы воздушного отоп­ления, несмотря на необходимость подводки к ним теплопроводов, имеют несомненное преимущество. Однако в центральных системах воздушного отопления возрастают затраты металла на воздуховоды. Для оценки расхода металла на теплопроводы примем, что темпе­ратура воды при действии отопле­ния понижается от 150 до 70° С, Воздуха — от 70 до 15° С. Результаты расчетов сведены в таблицу

Сравнение параметров теплоносителей воды и воздуха в системах центрального отопления

В таблице можно отметить значительные различия в плотности и теплоемкости теплоносителей, вследствие чего площадь поперечно­го сечения воздуховодов для подачи в отапливаемые помещения рав­ного количества теплоты получается в сотни раз больше площади се­чения водоводов. Даже при использовании для отопления низкотемпе­ратурной воды (95° С) площадь поперечного сечения воздуховодов должна быть примерно в 200 раз больше площади сечения труб. Сле­довательно, расход металла на воздуховоды, выполненные из тонко­листовой стали, в несколько раз превысит расход металла на трубы в системах водяного отопления.

Оба теплоносителя отличаются также санитарно-гигиеническими показателями, обусловленными их температурой и теплоемкостью. Во время эксплуатации систем отопления температура теплоносителя воздуха всегда ниже температуры воды. При воздушном отоплении также можно быстро изменить температуру, а следовательно, и коли­чество подаваемой теплоты, ускоренно влияя на температуру помеще­ний или поддерживая ее с заданной точностью. При теплоносителе воде изменение теплопередачи в помещения происходит постепенно в зависимости от тепловой инерции системы, массивности и вместимости приборов. Поэтому температура помещения изменяется замедленно или поддерживается с колебанием до 2° С даже при индивидуальном автоматическом регулировании теплопередачи приборов

Теплоноситель воздух при его циркуляции в системе отопления может очищаться от пыли, что улучшает санитарно-гигиеническое со­стояние отапливаемых помещений. Воздушная среда помещений в ус­ловиях водяного отопления загрязняется продуктами разложения ор­ганической пыли, происходящего при температуре поверхности при­боров, превышающей 65° С.

Рассмотрение свойств двух теплоносителей позволяет установить, что использование для отопления воды способствует сокращению пло­щади поперечного сечения теплопроводов и поэтому уменьшений) бес­полезной потери теплоты через стенки транзитных труб, создает усло­вия для бесшумной, безотказной и долговечной эксплуатации систем. С другой стороны, при отоплении водой ухудшается санитарно-гигиеническое состояние помещений, повышается гидростатическое дав­ление в системах и расходуется много металла на приборы.

Использование для отопления воздуха обеспечивает пожарную без­опасность и улучшает санитарно-гигиеническое состояние помещений, причем имеется возможность вообще устранить отопительные приборы из помещений и вентилировать их увлажненным наружным воздухом. Вместе с тем в центральных системах воздушного отопления увеличи­ваются затраты металла на воздуховоды и расход теплоизоляционных материалов, возрастает бесполезная потеря теплоты через стенки тран­зитных воздуховодов и значительно снижается температура горячего воздуха по их длине.

Указанные достоинства и недостатки теплоносителей и особенно­сти систем учитывают при проектировании системы отопления. Сов­местное использование этих теплоносителей способствует улучшению теплового и воздушного режима при экономии затрачиваемых металла и теплоты на обогревание помещений.