Особенности устройства и эксплуатации паровых систем отопления

Паровые системы отопления основаны на использовании физико-технических свойств пара как теплоносителя. Если при сохранении постоянным давления жидкости сообщать ей теплоту, то ее температура повышается до определенного предела — температуры кипения, соответствующей данному давлению.При дальнейшем подведении тепла жидкость начинает кипеть и постепенно переходит в пар. Если при этом давление постоянно, то у жидкости наблюдается характерное явление: температура смеси жидкости и пара остается неизменной и равной температуре кипения до той поры, пока вся жидкость не перейдет в пар.

Когда частицы жидкости взвешены в паре (распределены в нем равномерно), то такую смесь называют влажным насыщенным па­ ром. При этом теплосодержание 1 кг пара больше теплосодержа­ния 1 кг воды на величину скрытой теплоты парообразования. Нагревательные приборы отдают тепло за счет скрытой теплоты парообразования, благодаря чему пар является более ценным, чем вода, теплоносителем в системах отопления.

Вследствие значительно большего коэффициента теплоперехода от пара к стенке, чем от воды, коэффициенты теплопереда­чи нагревательных приборов в паровых системах отопления боль­ше на 25... 30 %, чем в водяных системах. Кроме того, из-за боль­шой разности температур приборов и воздуха помещения в паро­вых системах отопления теплоотдача 1 м² нагревательного прибо­ра в итоге получается на 35...40% больше, чем от 1 м² прибора при теплоносителе — воде. Помимо этого, важное достоинство пара заключается в его малой объемной массе. Это свойство по­ зволяет практически не учитывать статическое давление в паро­вых системах высоких зданий. Вместе с тем серьезным недостат­ком пара-теплоносителя является его высокая температура (> 100 °С) и соответственно высокая температура поверхности ме­таллических нагревательных приборов.

Паровая система отопления низкого давления состоит из трех основных элементов: парового котла, нагревательных приборов и сети трубопроводов. Вода, которой заполнен котел как генератор тепла, подогревается до определенного уровня. После ее нагрева­ния выше 100 °С образуется пар, который перемещается по тру­бопроводам в нагревательный прибор. Охлаждаясь при соприкосно­вении со стенками нагревательного прибора, пар конденсируется. При этом скрытая теплота парообразования передается воздуху отапливаемого помещения через стенки прибора. Образовавший­ся конденсат возвращается из прибора самотеком по трубопрово­дам (конденсатопроводам) в котел для повторного превращения в пар. Сечение конденсатопроводов должно быть достаточным для перемещения конденсата и воздуха.

Таким образом, паровая система отопления отлична от водя­ной тем, что в ней отсутствует расширительный сосуд, трубопро­воды в паровой системе разделяются на паропроводы, идущие до нагревательного прибора, и конденсатопроводы — от него до ге­нератора тепла. Эта система должна быть рассчитана так, чтобы пар, поступивший в нагревательный прибор, полностью скон­денсировался. При необходимости поступление пара в прибор ре­гулируется вентилем, установленным на горячей подводке к на­гревательному прибору.

Давление пара в генераторе тепла определяется потерями дав­ления на преодоление гидравлических сопротивлений в трубопро­воде и в нагревательном приборе, перед вентилем которого обес­печивается определенное расчетное давление.

Паровые системы отопления высокого давления обычно полу­чают пар от отопительно-производственных котельных. Эти сис­темы могут быть с верхней, нижней и средней разводками пара, тупиковыми и с попутным движением конденсата. В таких систе­мах температура конденсата практически равняется температуре пара, находящегося в приборе (> 100 °С).

В вакуум-паровых системах отопления используется одно из свойств воды — зависимость температуры кипения от давления. В таких системах решается проблема снижения температуры на­гревательных приборов, которые обычно не удовлетворяют сани­тарно-гигиеническим требованиям для применения в жилых и дру­гих зданиях. Следовательно, при создании в паровой системе дав­ления ниже атмосферного температуры пара и нагревательных приборов становятся ниже 100 °С.

В отличие от ранее перечисленных, в вакуум-паровых системах конденсат движется по конденсатопроводам за счет вакуума, со­здаваемого воздушным насосом.

Пар при этом поступает в нагре­вательные приборы вследствие его избыточного давления в котле (до 0,01 МПа). В таких системах из одного центра можно каче­ственно регулировать температуру нагревательных приборов пу­тем изменения величины вакуума с помощью вакуумного насоса. Однако ввиду трудностей устранения неплотностей, через кото­рые воздух просачивается в систему, вакуум-паровые системы отопления не имеют достаточного применения на практике.