4. Теплофизические свойства теплоносителей. Теплоносители.

Теплоносителем для отопления может быть любая жидкая или газообразная среда, обладающая теплоаккумулирующей способностью, а также подвижная и де­шевая. Теплоноситель должен соответствовать требова­ниям, предъявляемым к отопительным установкам. Для отопления и вентиляции зданий, как известно, используют теплоносители: воду, водяной пар, атмосферный воздух и газы.

Газы, образующиеся при сгорании топлива, имеют сравнительно высокую температуру и применимы для отопления в тех случаях, когда в соответствии с санитар­но-гигиеническими требованиями удается ограничить температуру теплоотдающей поверхности приборов. Можно также выпускать высокотемпературные продук­ты сгорания топлива непосредственно в помещения, но этот эффективный способ отопления в большинстве слу­чаев неприемлем из-за недопустимого ухудшения состоя­ния воздушной среды помещений. Область использова­ния горячих газов ограничена отопительными печами, га­зовыми калориферами и тому подобными местными отопительными установками.

Вода обладает следующими физическими свойствами (влияющими на конструкции и действии систем отопления): большие - теплоемкость, плотность и вязкость, несжимаемость, при нагревании расширяется с уменьшением плот­ности, выделяет растворенные газы, при повышении тем­пературы и уменьшений давления. Температура кипения воды зависит от давления. Температура воды понижает­ся вследствие теплопередачи через стенки труб и прибо­ров.

Пар обладает малой плотностью и высокой подвиж­ностью; температура и плотность пара, зависящие от дав­ления, повышаются при его увеличении. Пар отличается большим теплосодержанием за счет теплоты испарения (теплоты фазового превращения), которая выделяется при конденсации пара в трубах и приборах и передает­ся через их стенки в помещения.

Воздух имеет малые теплоемкость и плотность, лег­кую подвижность, при нагревании расширяется с умень­шением плотности. Температура горячего воздуха пони­жается вследствие теплопередачи через стенки каналов и при смешении с воздухом отапливаемых помещений.

Сравним эти три теплоносителя по показателям, важ­ным для выбора системы отопления.

Санитарно-гигиенические требования к теплоносителям.

Одним из санитарно-гигиенических требований, как указывалось, является поддержание в помещениях рав­номерной температуры. По этому показателю преимуще­ство перед другими теплоносителями имеет воздух. При использовании горячего воздуха—малотеплоинерциоиного теплоносителя — можно, во-первых, постоянно поддер­живать равномерную температуру отдельного помещения, изменяя температуру подаваемого в него воздуха в за­висимости от изменения теплопотерь при колебании тем­пературы наружного воздуха (этот процесс называют регулированием), во-вторых, одновременно вентилиро­вать помещение.

Применение в системах отопления горячей воды так­же позволяет поддерживать равномерную температуру помещений, что достигается регулированием температу­ры подаваемой в приборы воды. Однако при этом тепло­носителе температура помещений может несколько от­клоняться от требуемой (на 1—2°С) вследствие тепло­вой инерции масс воды, труб и приборов,

При отоплении паром температура помещений нерав­номерна, что противоречит гигиеническим требованиям,

Колебания температуры возникают из-за неравенства теплоотдачи приборов при неизменной температуре пара (при данном давлении) теплопотерям в течение отопи­тельного сезона. В связи с этим приходится уменьшать количество подаваемого пара и даже периодически вы­ключать приборы во избежание перегревания помещений при уменьшении теплопотерь. Регулирование давления пара незначительно изменяет его температуру, но нару­шает установленное распределение пара по приборам и поэтому не применяется.

Другое санитарно-гигиеническое требование — ограни­чение температуры нагревательной поверхности прибо­ров — вызвано явлением разложения и сухой возгонки органической пыли, сопровождающимся выделением вредных веществ, в частности окиси углерода. Разложе­ние пыли начинается при температуре 65-70^сС и интен­сивно протекает на поверхности, имеющей температуру более 80 °С.

При использовании пара в качестве теплоносителя температура поверхности большинства отопительных при­боров и труб составляет примерно 100 °С, т. е. превышает гигиенический предел. Это связано с тем, что при конден­сации пара его температура не изменяется. При отопле­нии горячей водой температура нагревательной поверх­ности ниже, чем при применении пара, вследствие пони­жения температуры воды при теплопередаче. Кроме того, температуру воды в системе отопления регулируют — планомерно понижают по мере уменьшения теплопотерь помещений для снижения теплоотдачи приборов. Поэто­му средняя температура поверхности приборов в течение основного времени отопительного сезона не превышает 70—80°С.