Теплоносители, их характеристика

В качестве теплоносителей в системах отопления используют воду, пар. Воздух, дымовые газы. В последнее время в небольших системах отопления стали применять специальные жидкости, антифризы. Каждое из перечисленных веществ обладает определенными физическими и эксплуатационными характеристиками, реализуемыми в конкретных видах систем отопления

Важнейшими физическими свойствами теплоносителей является теплоемкость (массовая), теплопроводность, плотность (объемная масса). Эксплуатационными характеристиками теплоносителей являются их невысокая стоимость, недефицитность, безвредность, а также их неагрессивность по отношению к материалам конструкций

Водаобладает относительно большой массовой теплоемкостью. Это дает возможность транспортировать и аккумулировать значительное количество теплоты в единице ее массы

Теплопроводность воды велика, что позволяет создавать эффективные теплообменные аппараты.

Однако вода, попавшая в поры строительных и, в частности, изоляционных материалов, резко ухудшает их теплозащитные свойства

Плотность воды зависит от температуры, вода практически несжимаема.

В связи с изменением плотности воды, с изменением температуры, в системах водяного отопления устанавливают специальные расширительные баки.

Стоимость воды в большинстве районов страны невелика, но она может возрастать из-за затрат на удаление примесей, содержащихся в ней.

Присутствие растворенных в воде солей жесткости приводит к зарастанию живого сечения теплообменных аппаратов и трубопроводов.

Важной эксплуатационной характеристикой воды как теплоносителя является ее способность из жидкого состояния переходить в парообразное.

Водяной пар есть продукт кипения воды. Различают пар насыщенный (влажный) и перегретый (сухой). Парообразование зависит от давления пара. В паровых системах отопления обычно используют насыщенный пар, т.к. он при охлаждении, конденсируясь, отдает скрытую теплоту парообразования.

Характеристика теплоносителей. В качестве теплоносителя для отопления может применяться жидкая или газообразная среда, обладающая теплоаккумулирующей способностью, а также подвижная и дешевая. В системах отопления используют такие теплоносители:
- газ — образуется при сгорании топлива, имеет высокую температуру и применяется для отопления, когда удается ограничить температуру теплоотдающей поверхности приборов в соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями. Горячий газ применяется в отопительных печах, газовых калориферах и других видах местных отопительных установок;
- вода — обладает большой теплоемкостью, плотностью и вязкостью, несжимаемостью, при нагревании расширяется с уменьшением плотности; при повышении температуры и уменьшении давления выделяет растворенные газы. Температура кипения воды зависит от давления и понижается вследствие теплопередачи через стенки труб и приборов;
- пар — одно из агрегатных состояний воды, обладает малой плотностью и высокой подвижностью; температура и плотность пара повышаются при увеличении давления. Пар отличается большим теплосодержанием за счет теплоты испарения, которая выделяется при конденсации пара в трубах и приборах и передается через их стенки в помещения;
- воздух — имеет малые теплоемкость и плотность, подвижность, при нагревании расширяется с уменьшением плотности. Температура горячего воздуха понижается вследствие теплопередачи через стенки каналов и при смешении с воздухом отапливаемых помещений.

Выбор основных видов теплоносителей для системы отопления зданий осуществляется в соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями.

При использовании воды в системах отопления обеспечивается равномерная температура помещений, ограничивается температура поверхности отопительных приборов, применяются трубы меньшего поперечного сечения, достигается бесшумность движения теплоносителя в трубах. Однако такие системы требуют большого расхода металла, возможно значительное гидростатическое давление в системах из-за высокой плотности воды, тепловая инерция воды обусловливает инерционность регулирования теплоотдачи приборов.

При использовании пара сокращается расход металла за счет уменьшения площади приборов и поперечного сечения конденсатопроводов, достигается быстрое прогревание приборов. Однако этот теплоноситель не отвечает санитарно-гигиеническим требованиям: его температура высока и постоянна при данном давлении, что не обеспечивает регулирования теплоотдачи приборов, а движение пара в трубах сопровождается шумом.

При использовании воздуха достигается быстрое изменение и соответственно равномерность температуры помещений. Это позволяет избежать установки отопительных приборов и осуществлять вентиляцию помещений. Кроме того, воздух бесшумно движется в каналах. Однако воздух обладает малой теплоаккумуляционной способностью; площади поперечного сечения воздуховодов значительны и соответственно требуется большой расход металла па их изготовление; температура по длине воздуховодов неравномерна.