Системы отопления

Система отопления служит для обогревания жилых и служебных помещений судна. На современных судах применяют паровую, водяную, воздушную и электрическую системы отопления.

Система парового отопления. Систему парового отопления применяют на морских и речных судах. Основные ее преимущества — простота и сравнительно малая масса. Теплоносителем в системе служит насыщенный пар низкого давления, получаемый от главных, вспомогательных или утилизационных котлов

Принцип действия системы парового отопления заключается в том, что пар по специальным трубопроводам поступает в грелки, установленные почти во всех жилых и служебных помещениях, кроме специальных, где отопление не предусматривается. Проходя по грелкам, пар конденсируется, отдавая теплоту парообразования воздуху помещения. Образовавшаяся в результате конденсации пара в грелках вода отводится обратно в котел для его питания. Теплоотдача пара тем выше, чем меньше он содержит влаги. Поэтому для уменьшения влаги пар до входа в грелки пропускается через специальные влагоуловители (сепараторы), действующие на основе резкого изменения направления движения пара.

На рис, 2.26, а показан проходной сепаратор. Пар, поступая в сепаратор через отверстие фланца 2, ударяется об отбойную перегородку с корытцем 4 и опускается вниз. Изменив своё на правление и обойдя перегородку, пар поднимается в верхнюю полость 3 и уходит через отверстие фланца, а вода, отделившись от пара, стекает через решетку 5 в нижнюю полость 1.

В связи с тем, что давление пара в паровых котлах высокое, а работа системы парового отопления осуществляется при давлении до 0,2—0,3 МПа, для понижения давления пар пропускается через редукционный клапан. При прохождении через клапан скорость пара увеличивается и соответственно уменьшается его давление. В случае повреждения редукционный клапан заменяют предохранительным, который при повышении давления в отопительной сети выше 0,2—0,3 МПа перепускает излишний пар в теплый ящик.

Рис. 2.26. Арматура системы парового отопления: а — проходной сепаратор; б — конденсационный термостатический горшок.

Проходя через грелки, пар конденсируется в них, однако эта конденсация является неполной. Чтобы сконденсировалась большая часть пара, за грелкой устанавливают конденсационный гор шок, а перед теплым ящиком — специальный конденсатоотвод чик. На рис. 2.26, б изображен конденсационный горшок с крыш кой 8. Между корпусом 6 горшка и мембраной находится прокладка 9. Когда в горшок вместе с конденсатом поступает пар, сильфон 7 под действием высокой температуры удлиняется и закрывает выход пару в конденсатный трубопровод. Задержанный пар конденсируется, и сильфон по мере снижения температуры пара укорачивается, поднимая при этом игольчатый клапан 10 и пропуская конденсат по трубопроводу в питательную цистерну и теплый ящик или возвращая конденсат в парогенератор. В настоящее время разработаны малогабаритные конденсационные горшки, которые для повышения эффективности системы можно устанавливать на выходе за каждой грелкой.

Площадь нагревательной поверхности грелок и их количество определяются тепловым расчетом. Грелки изготовляют из меди, чугуна и стали. Ребра грелок бывают круглые и прямоугольные. На рис. 2.27 изображены применяемые на судах грелки и радиаторы. Ребристые грелки с малым шагом ребер хорошо передают теплоту, но недостаточно гигиеничны, так как между ребрами забивается пыль, которая пригорает и дает неприятный запах. Этот недостаток менее присущ стальным вертикальным грелкам и радиаторам.

Конструктивно система парового отопления может выполняться по групповому или централизованному вариантам. На судах малого водоизмещения обычно, применяется централизованный вариант построения, во всех остальных случаях — групповой. При групповом варианте вся система разбивается на отдельные участки, обслуживающие палубы, платформы, надстройки и т. д.

Рис. 2.27. Грелки парового отопления: а — чугунная литая грелка; б — стальная сварная грелка; в — сварная вертикальная грелка; г — радиатор.

1 — болт; 2 — гайка; 3 — штуцер; 4 — фланец; 5 — ребро; 6 — труба; 7 — переходная муфта; 8 — клапан; 9 — секция батареи; 10 — заглушка.

В зависимости от способа подвода пара к грелкам и отвода от них конденсата системы парового отопления выполняются однопроводными (рис. 2.28) и двухпроводными (рис. 2.29). Из рисунков видно, что при двухпроводной системе все грелки данной группы помещений включаются между трубопроводом свежего пара и магистралью отработавшего пара параллельно, а при однопроводной системе — последовательно.

Рис. 2.28. Однопроводная система парового отопления,

1 — котел; 2 — редукционный клапан; 3 — предохранительный клапан; 4 — сепаратор пара (водоотводный); 5 — парораспределительная коробка; 6 — магистраль свежего пара; 7 — отростки к грелкам, 8 — грелка; 9 — запорный конденсатный клапан; 10 — отростки конденсатного трубопровода; 11 — запорный игольчатый клапан; 12 — магистраль конденсатного трубопровода; 13 — сборная коробка конденсата; 14 — отводная труба конденсата; 15 — конденсатоотводчик; 16 — конденсатный трубопровод; 17 — теплый ящик.

При однопроводной системе отопления не нужен трубопровод отработавшего пара (конденсат), благодаря чему при его монтаже требуется значительно меньшее количество труб, чем при двух проводной системе. Конструктивно однопроводная система проще, однако, клапаны у нее более сложной конструкции, чем обычные клапаны, устанавливаемые перед грелками и предназначенные для впуска пара в грелку и выпуска из нее конденсата,

Рис. 2.29. Двухпроводная система парового отопления.

1 — котел; 2 — редукционный клапан; 3 — предохранительный клапан; 4 — сепаратор пара (водоотводный); 5 — парораспределительная коробка; 6 — отростки к грелкам; 7 — магистраль свежего пара, 8 — грелка, 9 — запорный конденсатный клапан; 10 — магистраль конденсатного трубопровода; 11 — запорный игольчатый клапан; 12— отростки конденсатного трубопровода; 13—отводная труба конденсата; 14 — конденсатный трубопровод; 15 — теплый ящик; 16 — конденсатоотводчик; 17 — сборная коробка конденсата

Система водяного отопления. Если в системе парового отопления теплоносителем является пар, то в системе водяного отопления — горячая вода с температурой 80—95 °С. Нагретая до этой температуры вода циркуляционными насосами или вследствие разницы в плотности до и после прохождения нагревательных приборов циркулирует по системе. Системе водяного отопления не нужны сепараторы, редукционные клапаны, конденсационные горшки и предохранительные клапаны. Характерным для этой системы является наличие расширительных бачков, которые устанавливают в наиболее высоких точках системы. На рис, 2.30 приведена схема водяного отопления. Вода, нагреваясь в котле, поступает по трубе 9 в расширительный бак 8. Этот бак принимает часть воды и обеспечивает отвод пара при нагреве через атмосферную трубу 7, предотвращая образование в системе паровых мешков. Из расширительного бака вода поступает к клапанной коробке 6 и грелкам 5, откуда направляется по трубопроводу 3 к насосу 2, который подает воду обратно в котел 1.

Для естественной циркуляции воды при выключенном насосе, возникающей вследствие разности температур нагретой в котле и охлажденной в грелках воды, предусмотрен обводной канал. Вода пополняется из запасных цистерн насосом 13, подающим ее в бак 11, Из бака вода поступает в котел через клапан 10, автоматически действующий от поплавка расширительной цистерны. В случае необходимости вода может отбираться из расширительного бака на хозяйственные нужды по трубопроводу 12. Излишек воды в расширительном баке отводится по трубе 4.

К преимуществам водяного отопления по сравнению с паровым относятся: долговечность и гигиеничность, бесшумность работы, невысокое давление теплоносителя и простота устройства. Наряду с этим имеются и недостатки: большая масса системы, опасность замерзания воды в трубах вследствие невысокой темпера туры теплоносителя и медленного перемещения его по трубам (до 0,3 м/с), медленное нагревание помещений.

Рис. 2.30. Схема водяного отопления.

Система воздушного отопления. При подогреве воздуха, подаваемого в судовые помещения системой общесудовой вентиляции, системы парового и водяного отопления можно заменить воздушным отоплением. В холодное время система используется для отопления и вентиляции, в теплое — только для вентиляции и охлаждения.

Совмещение вентиляции и отопления в одной системе позволяет изменять температуру в помещениях в широких пределах. Система воздушного отопления проще, чем системы парового и водяного отопления. Конструктивно ее выполняют по автономному или групповому варианту в зависимости от количества, назначения и расположения обслуживаемых помещений. Воздух в системе подогревается в воздухоподогревателях, а охлаждается в воздухоохладителях.

На рис. 2.31 показана схема высоконапорной системы воздушного отопления для группы помещений. Схема позволяет применять для отопления наружный, а также рециркуляционный воздух или их смесь. Первичный подогрев воздуха производится в групповом воздухоподогревателе, а вторичный до требуемой температуры — в самих помещениях, где установлены регулируемые вручную воздухоподогреватели. Из группового воздухоподогревателя воздух поступает по магистрали в каютные отопительно-воздухораспределительные шкафчики с эжекционными головками и нагревательными элементами, регулируемыми клапанами.

Эжекционная головка за счет энергии выходящего из нее воз духа, поступающего под большим напором от вентилятора, подсасывает воздух помещения в шкафчик. Регулируя работу нагревательного элемента, можно регулировать температуру воздуха в помещениях. С помощью таких шкафчиков можно также регулировать и количество засасываемого рециркуляционного воздуха. При использовании воздухораспределительного шкафчика без нагревательного (вторичного) элемента регулировать темпера туру воздуха в помещении можно только путем изменения количества воздуха, эжектируемого из помещения и подаваемого от центрального воздухоподогревателя. Такой шкафчик фактически является воздухосмесительным прибором.

В отдельных помещениях по условиям обитаемости предпочтительно иметь шкафчики с нагревательными элементами, так как в летний период они могут быть использованы для вторичного охлаждения воздуха в помещениях. Для этого к шкафчику дополнительно подводят трубу для удаления влаги, скапливающейся на охлаждаемом воздухоэлементе. Каютные воздухонагреватели размещают с учетом санитарно-гигиенических требований, а также в соответствии с архитектурой помещения. Регулирование нагревательных приборов-шкафчиков можно производить дистанционно.

Рис. 2.31. Схема высоконапорной системы воздушного отопления.

1, 17 — эжекционные головки; 2 — воздухораспределительный шкафчик без нагрева тельного (вторичного) элемента; 3 — звукопоглощающий слой капронового волокна; 4 — перфорированный лист глушителя шума; 5 — грибовидная головка; б — высоконапорный вентилятор; 7 — групповой воздухоподогреватель; 9 — труба отвода конденсата; 9 — труба подачи греющего пара в воздухоподогреватель; 10 — магистральный трубопровод подачи нагретого воздуха к каютным эжекционным воздухораспределительным шкафчикам; 11 — трубопровод рециркуляционного воздуха; 12 — регулировочный клапан греющего элемента шкафчика; 13 — эжекционный шкафчик с нагрева тельным (вторичным) элементом; 14 — вторичный воздухоподогреватель — нагревательный элемент каютного шкафчика; 15 — труба подвода греющего пара к нагревательному элементу шкафчика; 16 — труба отвода конденсата.

Система электрического отопления. Электрическое отопление применяется сравнительно редко, главным образом для отопления тех помещений, где установлены приборы, которые надо защищать от влажности. К числу таких помещений относятся штурманская и ходовая рубки, помещения судовых телефонных станций и др. Принцип действия электрической системы отопления заключается в преобразовании электрической энергии в тепловую, Для получения большого количества теплоты в электроприборы (грелки) вводят нихромовые сопротивления. Грелки устанавливают обычно на переборках, а иногда, чтобы не загромождать помещения, и на подволоке. Система электрического отопления проста по устройству и допускает свободное перемещение грелок с одного места на другое однако стоимость такой системы высока.