Низкотемпературными называются системы отопления, температура теплоносителя на входе в которые не превы­шает 70 °С. В таких системах могут использоваться как традиционные, так и нетрадиционные теплоисточники, сре­ди которых могут быть солнечная радиация, теплота уходя­щих газов и воздуха, низкопотенциальных сред (воды, воз­духа).

Низкотемпературные системы отопления до сих пор ши­рокого распространения не получили, несмотря на их эко­номические преимущества. Препятствием для распростра­нения является увеличенный расход металла вследствие развития площади нагревательных поверхностей. В настоя­щее время ведутся экспериментальные разработки и в бу­дущем следует ожидать расширения области применения таких систем.

Системы низкотемпературного отопления подразделяют В зависимости от способа нагревания теплоносителя на Однокомпонентные, имеющие однотипные теплоприготови - тельные установки, и комбинированные (§ 18.4), имеющие две разнотипные теплоприготовительные установки (на­пример, солнечная теплонасосная установка и электриче­ский теплообменник).

Системы низкотемпературного отопления по виду при­меняемого теплоносителя могут быть водяными, паровыми и воздушными.

Низкотемпературные системы водяного отопления вы­полняют, как правило, насосными из-за незначительности действующего гравитационного давления. По своей кон­струкции они не отличаются от обычных систем водяного отопления. Из-за малого перепада температуры воды низко­температурные системы водяного отопления устраивают, как правило, только двухтрубными и желательно с откры­тым расширительным баком, который хорошо изолируют и снабжают циркуляционной линией (см. рис. 6.21). При отсутствии чердака возможна также установка закрытого расширительного бака (см. рис. 6.22). Для удаления возду­ха из систем с нижней разводкой предусматривают воздуш­ную линию (см. рис. 6.5, б) или воздушные краны непосред­ственно у приборов (см. рис. 5.19).

При использовании нетрадиционных теплоисточников периодического действия (солнечная энергия, сбросная теп­лота технологического процесса) в систему низкотемпера­турного водяного отопления включают теплоаккумуляторы с жидкими и твердыми заполнителями, а также теплоак­кумуляторы, использующие теплоту фазовых превращений, Или термохимические. В теплоаккумуляторах с жидкими и твердыми заполнителями (вода, незамерзающие жидко­сти — водный раствор этиленгликоля, глизантин, твердое тело — гравий и др.) теплота накапливается за счет тепло­емкости материала заполнителя. В фазовых теплоаккуму - ляторах накопление теплоты происходит при плавлении или изменении кристаллической структуры заполнителя, а высвобождение — при его твердении. В термохимических аккумуляторах теплота накапливается при прохождении эндотермических реакций и высвобождается при экзотер­мических.

В систему низкотемпературного водяного отопления теплоаккумуляторы включают по зависимой (рис. 20.1) и независимой (рис. 20.2) схемам. Конструктивно теплоак­кумуляторы выполняют в виде металлических емкостей, используя серийно выпускаемые аккумуляторы систем го­рячего водоснабжения или расширительные баки систем отопления.

В случае значительной сезонной неравномерности в по­ступлении теплоты от нетрадиционных теплоисточников (солнечная энергия, атмосферный воздух и др.) можно ис­пользовать грунтовые, скальные сезонные теплоаккумуля­торы, подземные озера. Грунтовые теплоаккумуляторы устраивают путем закладки в грунт горизонтальных труб­ных регистров с шагом труб 1,5—2 м. В скальный массив теплоту подают по трубам в скважины, пробуренные верти­кально или наклонно на глубину 10—50 м. В подземные озера или заполненные водой горные выработки теплоту подают через гладкотрубные регистры, помещаемые на дне, а отбирают через аналогичные по конструкции тепло­обменники вблизи поверхности.

В системах низкотемпературного парового отопления Используют теплоту конденсации паров теплоносителя, что, как известно, способствует уменьшению площади отопи­тельных приборов.

В квартирной системе отопления с одним отопительным прибором возможно использование его в качестве конден­сатора теплового насоса (рис. 20.3), что уменьшает беспо­лезные теплопотери.

С увеличением тепловой мощности системы и числа ото­пительных приборов (особенно отключаемых) затрудняется отвод конденсата. В качестве теплоносителя используют пары низкокипящих жидкостей, так как при водяном паре

45 —765

Рис. 20.1. Зависимое включение теплоак - кумулятора в контур системы отопления с зависимым подключением греющего

Контура (а) и с независимым (б) 1 — греющий контур; 2 — контур сис­темы отопления

Рис. 20.2. Независимое включение теплоаккумулятора в контур сис­темы отопления с зависимым под­ключением греющего контура (а)

И с независимым (б) 1 — греющий коитур; 2 — кон­тур системы отопления

И средней температуре 30 °С давление в системе потребо­валось бы снизить до 0,0043 МПа, что технически сложно. Используют пары хладонов, теплофизические свойства которых приведены в табл. 20.2, особенно хладона #114, который не горюч, не взрывоопасен, не ядовит и не имеет запаха. Низкая температура твердения хладонов исклю­чает замерзание теплоносителя в системе. Кроме того, хладон #114 химически устойчив и не вызывает коррозии металлов.

В низкотемпературных системах парового отопления регулирование теплоотдачи приборов осуществляют воз­действием на давление пара, причем расчет ведется на дав-

Ление, соответствующее максимально возможной темпера­туре.

Конденсат из приборов без конденсатоотводчиков само­теком возвращается в испаритель под воздействием под­пора в мокрых конденсатопроводах.

Низкотемпературные системы парового отопления уст­раивают двухтрубными горизонтальными и вертикальными, с верхней и нижней разводками (см. §9.1).

Принцип присоединения приборов в горизонтальной сис­теме представлен на рис. 20.4. Для регулирования тепло­отдачи отопительных приборов применяют паровые мемб­ранные или игольчатые вентили.

Применение низкотемпературных систем воздушного отопления малоэффективно при незначительном перепаде температуры теплоносителя, который к тому же обладает малой теплоемкостью. Для одинаковой теплопередачи пло­щадь теплообмена приходится увеличивать в 2—2,5 раза по сравнению с традиционными системами. Поэтому низко­температурные системы воздушного отопления применяют только с искусственным побуждением движения воздуха И при малых мощности и протяженности систем. Их исполь­зуют в основном для отопления одноквартирных домов, причем устраивают централизованное или местное нагрева­ние воздуха для групп помещений или одного большого по­мещения

При малом перепаде температуры воздуха основным спо­собом регулирования теплоподачи в помещение является количественное регулирование. В системах низкотемпера­турного воздушного отопления применяют теплоаккуму­ляторы с твердыми заполнителями — гравием или галь­кой, обращая серьезное внимание на их антисептическую обработку, предотвращающую развитие микробов на их поверхности. В настоящее время ведутся эксперименталь­ные разработки по применению в системах низкотемпера­турного воздушного отопления теплоаккумулирующих на­садок, использующих теплоту фазовых переходов, что зна­чительно сократит объем теплоаккумулятора, и в будущем следует ожидать расширения области применения таких теплоаккумуляторов.

В том случае, если температура теплоисточника ниже температуры обслуживаемого помещения, а также для снижения расхода металла на нагревательные поверхно-

Сти, в низкотемпературные системы отопления включают Тепловой насос. Применяют тепловые насосы практически всех типов (см. §§ 14.4 и 19.2), однако наибольшее распро­странение получили компрессионные тепловые насосы, ра­ботающие на хладонах #12, #114, PC 318, что позволяет получить температуру конденсации 60—80 °С. Для полу­чения более высокой температуры используют смеси хладо - нов Я12/Я11, Я12/Я113, R22/RIU.

При использовании в низкотемпературных системах отопления с тепловыми насосами теплоисточников перио­дического действия теплоаккумуляторы устанавливают, как правило, в контур испарителя теплового насоса, что стабилизирует температуру испарения и способствует более эффективной работе теплового насоса. Тепловую мощность системы при этом регулируют, изменяя теплоотдачу теп­лового насоса. В системах, работающих от теплоисточни­ков со стабильными параметрами (геотермальные воды), теплоаккумуляторы устанавливают в контуре конденсатора теплового насоса.

Использование того или иного теплоисточника вносит специфику в конструкцию низкотемпературных систем отопления. В связи с этим рассмотрим подробнее особен­ности использования наиболее распространенных нетра­диционных и главным образом возобновляемых источников тепловой энергии, учитывая расширение в будущем облас­ти их применения.