Центральне опалення: історія еволюції, класифікація систем по теплоносія, сучасні джерела тепла

Кілька сотень років тому можливість організувати центральне опалення було б оцінена як небувала по комфорту інновація. Зараз важко уявити собі всі незручності, пов’язані з необхідністю розтоплювати дров’яні і вугільні осередки в кожній кімнаті для того, щоб утримувати великі будівлі теплими.
Сучасне життя важко уявити без системи централізованого опалення

Історія і еволюція

Найдавнішою системою опалення було вогнище з відкритим вогнем. Таке джерело тепла разом з камінами, печами і сучасними інфрачервоними обігрівачами відноситься до пристроїв прямого нагріву, так як перетворення енергії відбувається безпосередньо на опалювальному ділянці.

До древніх греків і римлян більшість культур покладалися саме на місцеві системи обігріву. Димарі, спочатку представляли собою просте отвір в трубі, еволюціонували в димарі. Це дозволило створити до XIII століття камін – одне з найдосконаліших опалювальних пристроїв з використанням відкритого вогню. Перші замкнуті печі близько 600 років до н.е. замінили собою осередки в Китаї і звідти поширилися по україни і в Північну Європу.

Центральне опалення було винайдено ще в Стародавній Греції, а стародавні римляни створили гіпокауст – наймасштабніші і вчинені теплотехнічні споруди античності.

Суть подібних систем опалення полягала в влаштуванні підлог з повітряними каналами, через які направляли гарячі гази від печі, розташованої за межами приміщень, що обігріваються. Гіпокауст зникли разом з Римською Імперією, і системи центрального опалення були забуті на півтори тисячі років.

Нижче представлено цікаве відео про те, як подають центральне опалення в наш час:

До них повернулися знову на початку XIX століття, коли промислова революція зажадала великих будівель для виробництв, а подальша урбанізація викликала небувалий попит на багатоповерхові житлові та адміністративні будівлі. Хронологічна шкала, що ілюструє еволюцію внутрішніх систем обігріву, виглядає так:

  1. 1900000 л назад – початок використання людьми вогню.
  2. 23000 л тому- першим довів використання вугілля в якості палива.
  3. 7500-5700 л до н. е. – поява відкритих вогнищ в будинках.
  4. 2500 л до н. е. – в античній Греції з’являються перші споруди з димоходами в грунті.
  5. I століття до н. е. – удосконалення давньогрецьких систем обігріву до гіпокауст.
  6. 400-е рр. – разом з падінням Римської імперії повернулися більш примітивні способи опалення.
  7. 1400-1500 рр. – поширення в Європі цегляної кладки димоходів.
  8. 1741 г. – Бенджамін Франклін представив піч, значно перевищувала по ефективності існуючі до цього.
  9. 1855 г. – російський підприємець Сан-Галлі винайшов радіатор опалення.
  10. 1919 г. – Еліс Паркер патентує першу систему централізованого опалення.
  11. Кінець 1940-х рр.- Роберт С. Веббер створює геотермальний тепловий насос прямого обміну.
  12. 2000-і рр. – просування інтелектуальних технологій, що дозволяють домовласникам регулювати тепло віддалено за допомогою електронних пристроїв.

Вугілля з давніх часів був основним джерелом тепла

сучасні системи

Центральне опалення відрізняється від місцевого нагрівання тим, що генерація тепла відбувається в окремому приміщенні чи будівлі, а потім разом з теплоносієм подається до точок обігріву. Зараз такі системи стали звичайним явищем. І хоча сама інсталяція є однією з найдорожчих, при правильному використанні це досить економічний спосіб опалення з високим тепловим комфортом. За масштабами і завданням можна виділити три види систем:

  1. Індивідуальне опалення. Служить для одного власника в окремій будівлі або для локального обігріву невеликої кількості приміщень.
  2. Колективне опалення. Обслуговує декілька користувачів, розташованих, як правило, в одній будівлі.
  3. Централізоване теплопостачання. У цьому випадку котел або група котлів забезпечує теплову енергію для декількох будівель або навіть цілих кварталів, населених пунктів або районів.

Корисна інформація про процедуру переходу на індивідуальне опалення:
?

Види по теплоносію

З кінця XVIII століття до початку XIX були розроблені і впроваджені три основні методи передачі тепла від джерела до споживачів, які, безперервно вдосконалюючись, успішно застосовуються зараз в якості основних. Їх сміливо можна назвати класичними.

парове опалення

Вперше було запропоновано в 1745 р Вільямом Куком, а в 1784 р Джеймс Уатт обладнав такою системою свій будинок.

Подальший розвиток відбулося після початку виробництва радіаторів. Суть його в тому, що при конденсації водяної пари виділяється велика кількість тепла. Котел генерує пар, що подається по лініях харчування до радіаторів, в яких і відбувається конденсація. Вода (конденсат) самопливом або за допомогою насосів повертається в котел.

Сам по собі пар – хороший і ефективний теплоносій. Але оскільки системи потребують специфічному обладнанні і виконанні строгих вимог при установці, їх популярність невелика. В основному парове опалення використовують при високих ризиках замерзання водних систем або коли його застосування виправдано наявністю вже готового виробництва пара (пральні, деякі фабрики і заводи).

Установка систем парового опалення вимагає дотримання строгих правил

водяне циркуляційний

Найбільш поширений тип. Температура циркулюючого теплоносія в трубах – до 100 ° C (фактично 50-80 ° C). Нерідко інтегруються з гарячим водопостачанням. Перші системи були реалізовані Петром 1 в україни для обігріву Літнього Палацу. Принцип роботи такий: котел (або теплообмінник) нагріває воду в системі, за допомогою циркуляційного насоса розподіляє її на радіатори, в яких теплоносій вивільняє тепло. Спрощено системи водяного опалення являють собою замкнутий контур, в якому, послідовно нагріваючись і охолоджуючись, циркулює вода.

У багатьох країнах густонаселені райони отримують централізоване теплопостачання на основі гарячої води. В цьому випадку циркулює вода може відбирати надлишок тепла у великих промислових об’єктів – теплових електростанцій, установок для спалювання, хімічних і коксохімічних заводів. Як правило, при такій схемі теплопостачання споживачі не мають резервних способів обігріву будівель в зв’язку з очікуваним високою доступністю тепла від систем Центральноміську опалення.

У багатьох країнах найбільш поширений водяний тип опалення

нагрітим повітрям

Примусове повітряне опалення використовує повітря в якості середовища для теплопередачі. Основа цього методу – системи з повітропроводів, вентиляційних отворів, клапанів, нагнітачів. Різниця з обігрівом за допомогою кондиціонерів полягає в тому, що повітря забирається через зворотні канали та повертається до центру його обробки для подальшого нагріву. Основна відмінність між типами центрального повітряного опалення полягає в тому, яким чином нагрівається повітря. Але незалежно від виду нагрівального обладнання, будь-яка система складається з наступних компонентів:

  • повітряного фільтра;
  • вентилятора;
  • теплообмінника;
  • розподільних каналів;
  • елементів управління.

Примусове повітряне опалення частіше зустрічається в Північній Америці. У україни і країнах Європи традиційним вважається центральне опалення циркулюючої гарячою водою.

У нашій країні центральне опалення гарячою водою – традиційний тип опалення

джерела тепла

Застосування того чи іншого первинного джерела тепла обумовлено балансом витрат, зручності і ефективності, залежить від клімату і доступності того чи іншого видів палива. Вартість енергії для опалення – один з основних витрат на експлуатацію будівель в холодному кліматі. Деякі опалювальні установки мають можливість зміни видів палива для економії або з резервних міркувань.

Одні з основних складових системи центрального теплопостачання – труби опалення

Печі з примусовим теплообміном

Більшість північноамериканських домогосподарств використовує печі для організації центрального опалення способом примусового розподілу теплого повітря. Усередині печі (газової, на рідкому або твердому паливі) полум’я нагріває металевий теплообмінник і передає тепло повітрю в ньому. Останній виштовхується з теплообмінника за допомогою вентилятора, а потім нагнітається в приміщення через підстельові повітроводи.

Сучасні печі оснащуються обладнанням для рекуперації гарячих згорілих газів з димоходу шляхом повернення їх за допомогою вентилятора в теплообмінник. Це дозволяє економити до 30% палива. Існують також конденсаційні печі, які повертають більшу частину тепла з незгорілих газів способом охолодження парів води до їх конденсації.

Котельне обладнання

Котлів в системах центподготовленная вода. Розподільна система влаштовується таким чином, щоб нагріта рідина проходила через лінію радіаторів опалення, віддаючи в них тепло, а потім, вже охолодженої, стікала назад в котел. Як і у випадку з печами, конденсаційні і рекупераційних обладнання помітно підвищує ефективність котлів.

Котельня – найважливіший елемент системи центрального теплопостачання

теплові насоси

Принципово є двосторонні кондиціонери. У літню пору вони працюють, переміщаючи тепло з приміщення в атмосферу, а в зимовий – навпаки. Є два поширених виду теплових насосів: повітряні і геотермальні. Останні більш ефективні – отримують тепло з грунту, де навіть на невеликих глибинах температура більш-менш постійна протягом року.

Оскільки електрику в теплових насосах використовується для переміщення тепла, а не його генерації, ці пристрої споживають значно менше енергії, ніж здатні доставити. Отримане тепло розподіляється від централізованого джерела найчастіше по вентиляційних каналах разом з нагрітим повітрям. Подібні системи опалення актуальні для регіонів з м’яким кліматом і незамінні як нейтрально впливають на природу.

Теплові насоси допомагають доставляти тепло у віддалені точки системи опалення

Поточне початок XXI століття можна охарактеризувати як епоху зелених технологій і раціоналізації існуючих ресурсів.

У цьому сенсі централізоване опалення і раніше актуально. Воно може запропонувати більш нешкідливі для навколишнього середовища рішення: гідротермальні системи, сонячні теплові станції, екологічно чисті комплекси газифікації вуглеводнів.

Пізнавальна інформація про влаштуйте системи теплопостачання зсередини представлена ??в відео:

Ссылка на основную публикацию