Паровая система отопления

В системах парового отопления в качестве теплоносителя используется водяной пар, температура которого напрямую связана с давлением. Так, при давлении 0,6 МПа температура пара 165ºС, а при 0,01 МПа – 103ºС.

Пар по паропроводу поступает в отопительный прибор, охлаждается в нём и конденсируется (превращается в воду) на внутренних поверхностях прибора. При конденсации пара происходит выделение скрытой теплоты парообразования, величина которой зависит от давления пара (2100 кДж/кг при давлении 0,6 МПа , 2250 кДж/кг – 0,01 МПа). Температура образующейся при конденсации воды примерно равна температуре пара. Конденсат в виде плёнки стекает в нижнюю часть прибора и удаляется по конденсатопроводу в центр нагрева.

Давление пара в приборах близко к атмосферному. Расход пара в приборах регулируется специальными вентилями

Конструктивно теплопроводы и отопительные приборы систем парового и водяного отопления сходны. Прочее оборудование имеет свою специфику, связанную с особенностями теплоносителя.

ВОДЯНОЙ ПАР как теплоноситель

Положительные качества:

• высокая теплоёмкость (подразумевается скрытая теплота парообразования/конденсации, поскольку удельная теплоёмкость пара невелика – 1,84 кДж/кгºС при температуре 130ºС );

• высокая скорость движения (40-80 м/с) за счёт расширения;

• создаёт низкое гидростатическое давление в системе за счёт малой плотности.

Отрицательные качества:

• относительно большая стоимость получения;

• постоянно высокая температура (более 100ºС)

• частично конденсируется во время движения по трубам;

Достоинства, недостатки и особенности паровых систем отопления:

• использование пара позволяет аккумулировать и передавать большое количество теплоты на значительные расстояния с малыми затратами энергии;

• меньшие капитальные вложения за счёт небольших площадей поверхности отопительных приборов и сечений теплопроводов;

• не требуется установка расширительного бака;

• возможно применение парового отопления в зданиях повышенной высотности;

• быстрый пуск и останов системы (малая инерционность);

• допускается прерывистый режим отопления;

• постоянная высокая температура поверхности отопительных приборов (около 100ºС), создающая риск ожога и приводящая к пригоранию органической пыли и выделению вредных веществ;

• невозможность качественного регулирования теплоотдачи системы (нельзя уменьшить температуру пара ниже температуры конденсации);

• бесполезные потери тепла при попутной конденсации пара в паропроводах;

• выделение воды при попутной конденсации вызывает ускоренную коррозию внутренней поверхности паропроводов, а также шум при движении пара;

Исходя из вышеизложенных особенностей, применение парового отопления не допускается в жилых и общественных зданиях, на производстве с повышенными санитарно-гигиеническими требованиями.

Классификация систем парового отопления

По величине начального абсолютного давления:

• Высокого давления (более 0,17 МПа). Температура пара более 115ºС

• Низкого давления (0,105 – 0,17 МПа). Температура пара 100-115ºС

• Вакуум-паровые (до отопительного прибора пар подаётся с небольшим давлением порядка 0,105-0,11 МПа, в приборе и конденсатопроводе поддерживается разрежение вакуумным насосом (менее 0,1 МПа), что позволяет изменять температуру пара в пределах 60-90ºС)

• Субатмосферные (в паропроводе, отопительном приборе и конденсатопроводе поддерживается давление ниже атмосферного (менее 0,1 МПа), что позволяет осуществлять качественную и количественную регулировку)

Вакуум-паровые и субатмосферные системы требуют применения специального оборудования и арматуры, а также повышенной тщательности монтажа с обеспечением полной герметичности, нарушение которой вызывает подсос воздуха, приводящий к ускоренной коррозии трубопроводов и ухудшению эффективности работы системы. Требуют затрат электроэнергии на работу вакуумных насосов.

По способу движения конденсата

• Самотёчные. Конденсат перемещается под действием силы тяжести по конденсатопроводу, проложенному ниже отопительных приборов с уклоном в сторону движения конденсата.

• Напорные. Конденсат перемещается под действием разности давления, создаваемой насосом или остаточным давлением пара в отопительных приборах.

Конденсатопровод, сечение которого заполняется водой частично, называется сухим. С полностью заполняемым сечением – мокрым.

По схеме возврата конденсата в паровой котёл

• Замкнутые. Конденсат самотёком возвращается непосредственно в котёл. Обычно применяются в системах с низким давлением, при расположении отопительных приборов на высоте, необходимой для создания давления конденсата, достаточного для поступления в котёл.

• Разомкнутые. Конденсат постоянно собирается в конденсаторном баке, откуда периодически перекачивается в котёл насосом, преодолевающим сопротивление давления пара. Применяются в основном в системах с высоким давлением.

По схеме отопительных стояков

• Однотрубные. Пар и конденсат перемещаются одновременно по одному трубопроводу, подключенному к нижней части отопительного прибора. Диаметр трубопроводов при этом должен быть увеличенным для возможности беспрепятственного перемещения пара и конденсата. Работа системы при этом сопровождается сильными шумами и вибрациями вследствие гидравлических ударов.

• Двухтрубные. Пар поступает в отопительный прибор по паропроводу, конденсат удаляется по конденсатопроводу. Конденсатопровод подключается к нижней части прибора.

По схеме разводки

• Верхняя. Обеспечивает минимальный шум при работе системы.

• Нижняя. Рекомендуется для применения в зданиях не более двух этажей во избежание повышенного шума работы системы вследствие столкновения в стояках встречно движущихся пара и попутного конденсата.

• Средняя. Разводящий паропровод располагается на промежуточных этажах таким образом, чтобы пар из паропровода не поднимался по стоякам выше двух этажей.

Горизонтальные паропроводы рекомендуется устраивать с уклоном в сторону движения пара для обеспечения перемещения попутного конденсата в одном направлении с паром во избежание шума. Попутный конденсат необходимо собирать и удалять из паропроводов.