Система отопления: паровая, водяная, воздушная, электрическая

Система парового отопления представляет собой совокупность трубопроводов, аппаратов, приборов и устройств, предназначенных для подачи водяного пара к отопительным приборам (паровым грелкам) и отвода от них отработавшего пара и конденсата.  Использоваться в основном для отопления МО (при стоянке судна), механических мастерских, хозяйственных кладовых, санитарно-бытовых и санитарно-гигиенических помещений, коридоров и тамбуров.

В системе парового отопления в качестве теплоносителя применяется сухой насыщенный пар давлением не более 0,3 МПа. Воздух в помещениях подогревается теплотой, поступившей от пара через стенки теплообменных приборов (радиаторов). Система парового отопления часто выполняется совмещенной с системой хозяйственного пароснабжения, обеспечивающей паром с давлением 0,5 МПа следующие потребители: кипятильники, пищеварочные котлы, водонагреватели, стиральные машины, воздухоподогреватели, кондиционеры и др.

По количеству трубопроводов, подводящих пар к радиаторам и отводящим от них конденсат, различают одно- и двухпроводные системы парового отопления.

В двухпроводной системе по одной магистрали к радиаторам подводится пар, а по другой от них отводится конденсат.

В однопроводной системе конденсат из радиаторов отводится в ту же паровую магистраль, по которой подводится к ним пар.

Двухпроводная система отопления (рис.1.49) состоит из паровых радиаторов, трубопроводов свежего пара и конденсата, коллектора и сепаратора пара, редукционного и предохранительного клапанов, конденсатоотводчиков и измерительных приборов. К коллектору пар подводится от парогенератора. В сепараторе и редукционном клапане происходят отделение влаги и понижение давления до требуемого значения. Если давление за редукционным клапаном по каким-либо причинам превысит допустимое, то срабатывает предохранительный клапан, через который выпускается некоторое количество пара, и давление в системе снижается до допустимого. Из коллектора пар по трубопроводам подводится к радиаторам, от которых теплота передается воздуху помещений, его температура повышается, а пар в радиаторах конденсируется. Конденсат из радиаторов стекает в конденсатоотводчики, препятствующие выходу пара вместе с конденсатом.

Паровые радиаторы изготовляют гладкотрубные или оребренные (рис.1.50). Последние при одинаковом теплосъеме имеют меньшие габариты. Оребренный радиатор представляет собой трубу 2 с приваренными или припаянными тонкими ребрами 3. К трубопроводу радиатор присоединен штуцерными гайками 1.

 

             

 

Рисунок 1.49-Система парового отопления
1-отвод конденсата в парогенератор; 2-охладитель конденсата; 3-невозвратно-запорный клапан;

4-конденсатная магистраль; 5-производственные мастерские; 6-невозвратный клапан;

7-конденсатоотводчик; 8-паровой радиатор; 9-трубопровод свежего пара;

10, 11, 29-запорные клапаны; 12-трубопровод конденсата; 13-МО; 14-кладовая;

15-паровая магистраль от парогенератора; 16-трубопровод пара с берега; 17-манометры;

18-трубопровод хозяйственного пароснабжения; 19-камбуз; 20-прачечная;

21-редукционный клапан; 22-предохранительный клапан: 23-сепаратор пара;

24-трубопровод сброса пара; 25-распределительный коллектор пара; 26-пусковые клапаны;

27-душевая; 28-трубопровод сброса конденсата за борт

 

 

                                        Рисунок 1.50-Паровой радиатор

 

В однопроводной системе отопления циркуляция пара и конденсата в радиаторах осуществляется эжектором (рис.1.51). Эжектор создает некоторое разрежение в трубопроводе на выходе из радиатора, предотвращая застой в нем пара. Масса однопроводной системы на 25—30 % меньше массы двухпроводной. Радиаторы размещают на холодных стенках помещений. Для предохранения людей от ожогов их закрывают дырчатыми кожухами. Трубопроводы свежего пара прокладывают по переборкам и подволокам коридоров с помощью подвесок. Трубопроводы и радиаторы выполняют из меди или стали, а арматуру — из бронзы. Прокладываемые через не отапливаемые помещения и коридоры паропроводы изолируют для уменьшения потерь теплоты.

                        

Рисунок 1.51-Схема установки эжектора у паровой грелки

1-магистраль парового отопления; 2-эжектор; 3-регулирующий запорный клапан;

4-паровой радиатор; 5-отвод пара с конденсатом; 6-горло эжектора

 

Система водяного отопления по принципу действия аналогична системе парового отопления, а по устройству отличается от нее. Эта система состоит из водогрейного котла, нагревательных приборов, циркуляционных насосов, трубопроводов с запорной арматурой, расширительного сосуда и воздухосборника. Вместо водогрейного котла могут применяться утилизационные парогенераторы, в которых используется теплота отработавших газов двигателей или подогреватели воды (паровые, электрические). Теплоносителем служит горячая вода с температурой 368—363К (95—90 °С).

Системы водяного отопления могут быть нескольких разновидностей. По трубопроводам системы вода может циркулировать принудительным путем с помощью насоса либо естественным путем вследствие разности плотностей охладившейся в нагревательных приборах воды и горячей воды, поступающей к ним. Несмотря на то что система с естественной циркуляцией воды более проста из-за отсутствия в ней циркуляционных насосов, она уступает системе с принудительной циркуляцией по эффективности теплопередачи и надежности циркуляции воды. Поэтому, как правило, на морских судах применяют системы с принудительной циркуляцией воды. Системы могут быть открытые (сообщающиеся с атмосферой) и закрытые (температурные изменения объема воды воспринимаются воздушной подушкой расширительного бачка), двухтрубные и однотрубные. В однотрубной системе подвод горячей воды к отопительным приборам и отвод от них охлажденной воды осуществляются по одному и тому же трубопроводу.

Систему отопления (рис.1.52) предварительно заполняют через палубную втулку 16 и трубопровод 15 холодной водой, контролируя напор манометром 17 и оставляя незаполненной лишь верхнюю часть расширительного бачка 18, (с указателем уровня 20) воспринимающую увеличивающийся объем воды после нагревания ее в котле 6. Отсутствие в системе такого бачка могло бы привести к течи воды через соединения трубопроводов системы или их разрыву. Из котла горячая вода естественным путем поднимается по магистрали горячей воды 8 в бачок (наиболее высоко расположенный). В нем собираются пузырьки воздуха и пара из воды, заполнившей

трубопроводы и отопительные радиаторы 12 системы.

При отсутствии расширительного бачка скапливание пузырьков воздуха и пара может приводить к образованию в коленах и разветвлениях трубопроводов воздушных или паровых мешков, нарушающих циркуляцию воды в системе.

Пузырьки воздуха и пара отводятся из расширительного бачка по трубе 19 в атмосферу, а вода по подпиточным трубопроводам 10, 13 и 14 самотеком направляется к радиаторам 12. При переполнении бачка вода переливается по трубопроводу 7 в трюм. Охлажденная вода из радиаторов стекает в магистраль 1, из которой насосом 3 вновь возвращается в котел 6 для нагревания. При отключении краном 4 циркуляционного насоса отработавшая вода поступает в котел 6 через байпасный трубопровод 5. Кранами 11 можно отключать радиаторы. Отдельные участки системы разобщаются запорными клапанами 2, 9.

 

                       

 

                            Рисунок 1.52. Система водяного отопления

 

В системах водяного отопления используют преимущественно стальные штампованные панельные или змеевиковые радиаторы. Трубопроводы изготовляют из стальных труб, а арматуру применяют стальную, латунную или бронзовую. Преимуществом водяного отопления по сравнению с паровым является более простое устройство из-за отсутствия конденсатоотводчиков, редукционных и предохранительных клапанов, сепараторов. Системы водяного отопления широко применяются на пассажирских и транспортных морских судах в каютах, кают-компаниях и служебных помещениях.

Система воздушного отопления предназначена для подачи в помещения предварительно подогретого воздуха, который одновременно используется и для вентиляции. Воздух подогревают в воздухонагревателях (калориферах). Воздушное отопление выполняется без рециркуляции (подогревают только свежий воздух) и с рециркуляцией (осуществляется дополнительная внутренняя циркуляция воздуха помещений через воздухонагреватели). Вследствие меньших затрат теплоты на нагревание воздуха системы с рециркуляцией более экономичны. Системой воздушного отопления оборудуют жилые, служебные и общественные помещения.

Система с рециркуляцией воздуха (рис.1.53) позволяет применять для отопления наружный, а также рециркуляционный воздух или их смесь.

 

                      

                      Рисунок 1.53-Система воздушного отопления

 

Наружный воздух через грибовидную вентиляционную головку (заборный раструб) 1 направляется по воздуховоду 2 в электровентилятор 3 и нагнетается им в воздухонагреватель 4, в который по трубопроводу 5 подается горячая вода. Нагретый воздух подводится по воздуховоду 6 и трубам 7 к каютам и попадает в них через воздухораспределители 8. Во время работы системы с рециркуляцией воздуха некоторое количество его поступает в электровентилятор непосредственно из кают. Поступление в электровентилятор наружного и рециркуляционного воздуха регулируют с помощью шибера (заслонки) 9, установленного на приемном воздуховоде. Нагнетаемый вентилятором воздух увлажняется распыленной водой или паром в увлажнителе.

Иногда в системах воздушного отопления дополнительно к групповому воздухонагревателю размещают местные воздухонагреватели (рис.1.54). 

                                     

Рисунок 1.54-Схема местного воздухонагревателя

1-подвод горячей воды; 2-нагреватель воздуха; 3-воздухораспределительный шкафчик;

4-регулировочный клапан; 6-эжекционная головка; 6-подвод воздуха от электровентилятора; 7-отвод отработавшей воды

 

Воздух в которые поступает из обогреваемого помещения и после подогрева вновь возвращается в него. Воздух из помещения в шкафчик нагревателя подсасывается эжекционной головкой, в которую свежий воздух нагнетается электровентилятором. Количество воды, протекающей через воздухонагреватель, а значит, и температуру воздуха в помещении можно изменять регулировочным клапаном.

Электрическое отопление судовых помещений применительно к понятию «судовая система» не подходит. Однако поскольку при электрическом отоплении, основанном на преобразовании электрической энергии в тепловую, теплота от грелок передается воздуху судовых помещений, то этот вид отопления следует упомянуть, говоря о судовых системах искусственного микроклимата.

Электрические грелки бывают стационарные и переносные. В зависимости от мощности и напряжения грелки компонуют из отдельных нагревательных элементов. Каждый элемент состоит из стальной трубки, заполненной кварцевым песком, и пропущенной через нее спирали, изготовленной из нихрома. Концы элементов заделаны кремнийорганическим клеем и керамическим изолятором. Электрическое отопление гигиенично и удобно в эксплуатации, но связано с большими эксплуатационными расходами.

 

Система охлаждения. Oхлаждающей системой называется система, предназначенная для отвода теплоты от воздуха охлаждаемого помещения и передачи ее хладагенту в испарителе. Систему образуют охлаждающие приборы, насосы вентиляторы, приборы автоматики, трубопроводы и другое оборудование.

Теплота от охлаждаемых помещений и других объектов может отводиться непосредственно хладагентом или хладоносителем. Соответственно различают две основные системы: непосредст­венного охлаждения и охлаждения хладоноси­телем.

В качестве хладоносителя обычно используются растворы солей (рассолы) или вода. Такие системы охлаждения называют рас­сольными (водяными). Применяются и другие хладоносители, например этиленгликоль.

На мор­ских транспортных судах по виду циркуляции воздуха в охлаждаемых поме­щениях делятся на системы с естественной и принудительной циркуляцией.  

При непосредственной системе охлаждения помещений с есте­ственной циркуляцией воздуха (рис.1.55) теплота отводится хладагентом, кипящим в испарительных батареях ИБ, выполнен­ных в виде батарей различного типа, расположенных в охлаждае­мых помещениях. Жидкий хладагент подается в испаритель­ные аппараты через регулирующие клапан РК. Пары хладаген­та отсасываются и сжимаются компрессором КМ, затем конден­сируются в конденсаторе КД, отдавая теплоту охлаждающей забортной воде.

 

           

 

Рисунок 1.55-Схема непосредственной системы охлаждения помещений

ИБ - испарительная батарея, КД – конденсатор, РК – регулируемый клапан,

КМ – компрессор,  П – помещение

При системе охлаждения с хладоносителем рефрижератор­ный трюм охлаждается промежуточным хладоносителем (водным раствором соли хлористого кальция, имеющим наиболее низ­кую температуру замерзания). Охлаждающие батареи экранируют все стенки трюма, кроме днища. Холодильная установка имеет два замкнутых контура циркуляции: хладагента и рассола (рис.1.56).

Теплота отводится рас­солом, циркулирующим в рассольных батареях РБ, располагаю­щихся на ограждающих поверхностях помещения. В свою очередь рассол охлаждается хладагентом в испарителе, И холодильной машины. Циркуляция рассола обеспечивается рассольным насо­сом РН.

   

 

Рисунок 1.56-Схема охлаждения помещений с промежуточным хладоносителем

РБ - рассольная батарея, И - испаритель, КД – конденсатор, РК – регулируемый клапан,

КМ – компрессор, РН – рассольный насос, П – помещение

 

Для устранения контакта рассола с воздухом система должна быть закрытой (с расширительным баком), что предотвращает по­падание кислорода и влаги из воздуха в холодный рассол и преду­преждает интенсивную коррозию оборудования и понижение концентрации рассола. Расширительный бак, присоединяемый к верх­ней точке системы, служит одновременно для выпуска воздуха из нее и компенсации температурных изменений объема рассола.

При воздушной системе рефрижераторный трюм охлаждается холодным воздухом (рис.1.57). Последний при прохождении через помещение нагревается, а помещение охлаждается.

Нагретый воздух всасывается осевым вентилятором через приемные окна, расположенные в верхней части трюма, прогоняется через воздухоохладитель и охлаждается кипя­щим хладагентом. Охлажденный воздух возвращается в трюм по нагнетательному днищевому воздухораспределительному каналу, в качестве которого используется полость между тепловой изоляцией днища и верхней перфорированной стенкой канала. Такая стенка служит одновременно решеткой для размещения перевозимого гру­за. Через зазоры в решетке воздух подается под груз по всей площа­ди трюма.

Воздушные системы обеспечивают равномерное распределение воздуха и температуры по всему объему охлаждаемо­го помещения.

Воздухоохладители и вентиляторы устанавливаются непосредст­венно внутри трюма (в выгородке, отделенной от него неизолирован­ной перегородкой, или вне трюма в специальных рубках на верхней палубе). Процесс охлаждения воздуха одновременно сопровождается осушением, так как при ох­лаждении содержащийся в нем водяной пар конденсируется на по­верхности охлаждающего прибора в виде инея или росы.

 

 

 

Рисунок 1.57-Схема воздушной системы охлаждения помещений

 КД – конденсатор, РК – регулируемый клапан, КМ – компрессор, П – помещение.

ВО – воздухоохладитель, В – вентилятор, НК – нагнетательный канал

 

Системы циркуляции воздуха в трюмах (рис.1.58), как правило, применяются вертикального типа во избежание застойных зон и различаются главным образом расположением и конструкцией воздухораспределительных каналов.

 

    

 

Рисунок 1.58-Схемы вертикальных систем циркуляции воздуха при воздушном охлаждении: а) «сверху – вниз»; б) «снизу – вверх»

1-воздухоохладитель; 2-вентилятор; 3-всасывающий канал; 4-всасывающие отверстия;

5-воздухораспределительный канал; 6-приточные отверстия

 

Вопросы для самоконтроля:

      1 Системы естественной и искусственной вентиляции, принцип действия?

    2 Системы кондиционирования воздуха, принцип действия?

    3 Системы отопления: паровая, водяная, воздушная, электрическая?

    4 Системы охлаждения?

 

Рекомендуемая литература [ 1, 6, 9,10 ]