Отопление

Отопление — искусственное поддержание в холодную погоду постоянного, заданного уровня температуры воздуха в закрытых помещениях. Количество тепла, подаваемого отопительными приборами, должно быть эквивалентно потерям тепла через внешние ограждения помещений и за счет вентиляции.

Отопление должно обеспечить комфортный уровень температуры воздуха (см. Зона комфорта, Микроклимат). Отопительные приборы должны обеспечить достаточное и равномерное нагревание воздуха помещений и не должны загрязнять воздух продуктами горения. Разница температур в горизонтальном направлении от окон до внутренних стен не должна превышать 2°, а по вертикали — 1° на каждый метр высоты помещения.

Температура нагревательных поверхностей отопительных приборов во избежание пригорания оседающей на них из воздуха помещений органической пыли не должна превышать 80°.

Нагревательные поверхности должны быть ровными и гладкими, легко очищающимися от загрязнений. Эксплуатация отопительных приборов не должна загрязнять помещение. Местные отопительные приборы должны быть экономически выгодными и безопасными в пожарном отношении.

Различают отопление местными отопительными приборами и системами центрального отопления. Конструкция печи местного отопления определяет ее способность аккумулировать большее или меньшее количество тепла (теплоемкость). Для отопления помещений жилых и общественных зданий следует применять печи большой теплоемкости.



Печи средней теплоемкости применяются для различных отоплений помещений временного пребывания людей.

Общими недостатками печного отопления являются: неравномерное распределение температур в отапливаемых помещениях, трудность регулирования теплоотдачи, загрязнение помещений топливом и возможность загрязнения воздуха помещений продуктами горения, в том числе окисью углерода.

В большей степени удовлетворяют гигиеническим требованиям системы центрального отопления, характеризующиеся тем, что поддержание требуемой температуры в помещениях здания производится одним, центральным, генератором тепла, где происходит сжигание топлива или превращение электроэнергии в тепловую. Теплоноситель (пар, вода, воздух) направляется в нагревательные приборы или в помещения по теплопроводам (трубопроводам или каналам).

пароводяная система отопления
Рис. 1. Комбинированная пароводяная система (схема): 1 — паровой котел; 2, 5,7 и 8 — трубопроводы; 3 — теплообменник (бойлер); 4 — змеевик; 6 — нагревательные приборы; 9 — расширительный сосуд.


В соответствии с радиусом действия различают квартирные или домовые системы центрального отопления. В последнее время получили широкое применение районное теплоснабжение, имеющее большой радиус действия, и теплофикация — теплоснабжение от станций, производящих тепло и электроэнергию. Эти станции называют теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). Водяное отопление может быть высокого или низкого давления. Вследствие того, что температура нагревательных поверхностей отопительных приборов систем водяного отопления высокого давления и парового отопления превышает допустимые пределы, эти системы используются только для отопления помещений кратковременного пребывания людей и некоторых торговых и производственных  помещений,  хотя  паровое  отопление более выгодно в экономическом отношении. Часто применяются системы водяного отопления низкого давления, в которых пар используется для нагревания воды в теплообменниках (бойлерах) (рис. 1).

воздушное отопление
Рис. 2. Воздушное отопление (схема): 1 — приемник наружного воздуха; 2 — калорифер; 3 — приточный канал; 4 — подача в помещение; 5 — удаление воздуха; 6 — вытяжной канал; 7 — шахта.

Воздушное отопление жилых и общественных зданий может применяться при условии одновременного кондиционирования воздуха и предотвращения забросов воздуха из одних помещений в другие (рис. 2).

Наиболее удовлетворяет гигиеническим требованиям лучистое (панельное) отопление, при котором нагревательные устройства закладываются в стены или междуэтажные перекрытия.

Отопление. Температура воздуха является одним из основных факторов в комплексе метеорологических условий, определяющих теплообмен и тепловое равновесие организма и внешней среды, поэтому обеспечение теплового комфорта (см. Зона теплового комфорта) в жилых и общественных помещениях является важной гигиенической задачей.

Системы отопления зданий должны удовлетворять следующим гигиеническим требованиям: 1) обеспечивать внутри помещений устойчивую температуру воздуха в зависимости от климата местности на уровне 17—22° (допускаются колебания не более ±2° в течение суток); 2) способствовать равномерному распределению воздуха в помещениях (колебания в горизонтальном направлении допускаются не более ±1°, повышение температуры в вертикальном направлении на каждый метр высоты помещения не больше 1,5°); 3) не портить состава воздуха в помещениях, например вследствие пригорания пыли на поверхности нагревательных приборов (которое резко возрастает при температуре выше 85°), а также выделения окиси углерода и других вредных и дурно пахнущих газов; 4) не допускать механического загрязнения помещения топливом, золой и т. д.; 5) быть легко доступными для ухода и очистки своих основных элементов (генератор тепла, нагревательные приборы, трубопроводы, каналы воздушного отопления и пр.). Перечисленные гигиенические показатели систем в основном определяются степенью централизации, характером теплоносителя (вода, пар, воздух) и видом тепловой энергии, передаваемой нагревательными приборами (конвекционное, лучистое тепло).

устройство многооборотной отопительной печи
Рис. 1. Устройство многооборотной отопительной печи большой теплоемкости.

двухтрубная схема центрального отопления
Рис. 2. Двухтрубная схема центрального отопления с верхним распределением воды: 1 — котел; 2 — главный стояк; 3 — разводящие магистрали; 4 и 5 — горячие и обратные стояки; 6 — обратные магистрали; 7 — нагревательные приборы; 8 — регулирующие краны; 9 — расширительный сосуд; 10 — труба для отвода воздуха; 11 и 12 — водопроводные трубы.

Системы местного отопления — печные (рис. 1), а также электрические, газовые — удобны и просты в обслуживании, однако обладают рядом недостатков: неравномерность температуры воздуха в помещениях в течение суток; наличие в отапливаемом помещении отрицательной радиации, главным образом от наружных стен и окон; относительно высокая температура на отдельных участках поверхности нагревательных приборов, вызывающая пригорание пыли и ухудшение состава воздуха в помещениях; загрязнение помещений при использовании дровяных печей топливом, золой, дымом и пр.; трудность регулирования теплоотдачи нагревательных поверхностей; опасность выделения в отдельных случаях вредных газов (например, окиси углерода в печных системах). Кроме того, многие из нагревательных приборов местного отопления (металлические и малоемкие кирпичные или керамиковые печи, электронагреватели) требуют непрерывной работы в связи с малой теплоемкостью.

конвектор
Рис. 3. Конвектор;
справа — нагревательный элемент конвектора.

Центральные системы О. (водяные, пароводяные, воздушные, водо-лучистые, воздушно-лучистые и др.) обладают существенными преимуществами: обеспечивают в помещениях более равномерный тепловой режим, не загрязняются продуктами горения и топлива и др. Наиболее распространены центральные водяные системы (рис. 2), которые обладают лучшими гигиеническими показателями, могут обслуживать отдельные квартиры, здания и целые районы. Температура воды, циркулирующей в этих системах, не превышает 95°, что обеспечивает на поверхности нагревательных приборов — радиаторов, конвекторов (рис. 3) — температуру не выше 80—85°.

Применение систем, в которых теплоносителем, поступающим в нагревательные приборы, служит пар низкого или среднего давления (до 0,7 ат), допускается только в помещениях общественного назначения ввиду высокой температуры (выше 100°) поверхности нагревательных приборов.

пластинчатый калорифер
Рис. 4. Пластинчатый калорифер

В последнее время в жилых и общественных зданиях получили распространение модернизированные системы воздушного отопления, в которых теплоносителем является нагретый в калориферах и увлажненный наружный воздух (рис. 4). Нагретый до 50—60° воздух поступает в верхнюю зону отапливаемых помещений по сети каналов. Он одновременно выполняет и функции вентиляционного приточного воздуха, замещая воздух, удаляемый вытяжными центрами, расположенными в кухнях, санитарных узлах и т. д. Рециркуляция воздуха при этой системе не допускается по гигиеническим соображениям.

Все указанные системы в основном являются конвекционными. В гигиеническом отношении заслуживают большого внимания системы лучистого О., в которых низкотемпературное лучистое тепло составляет 70—80% общего количества выделяемого тепла. Лучистая система отопления обусловливает иные условия микроклимата (см.) в помещениях и оказывает на организм человека действие, отличное от наблюдаемого при конвекционной системе. Лучистая энергия в определенных пределах оказывает весьма благотворное влияние на организм (общестимулирующее действие, усиление обменных процессов и т. д.). В этом главным образом и заключается гигиеническое преимущество системы лучистого отопления. Нагревательные приборы таких систем располагаются на полу, под потолком или у внутренних либо наружных стен и имеют умеренную температуру на поверхности. При лучистой системе отопления в помещениях уменьшается отрицательная радиация от наружных ограждений, что позволяет обеспечить комфортные условия при более низкой температуре воздуха, чем при конвекционных системах (например, 17—18° вместо 18—20° в жилых помещениях). Температура на поверхности панелей лучистого О. в жилых помещениях принимается: для напольных панелей 26—28°, для потолочных 30—35°, для стенных 35—40° (в зависимости от расположения), для подоконных панелей 45—50°. Превышение указанных температур вызывает тепловой дискомфорт.