Потопление крейсера «Москва»
- 1 year ago
- 0
- 0
Отопле́ние — искусственный обогрев помещений с целью возмещения в них теплопотерь и поддержания на заданном уровне температуры , отвечающей условиям теплового комфорта и/или требованиям технологического процесса . Под отоплением понимают также устройства и системы ( калориферы , тёплый пол , и пр.), выполняющие эту функцию .
В зависимости от преобладающего способа теплопередачи отопление помещений может быть конвективным и лучистым .
Вид отопления, при котором тепло передается благодаря перемешиванию объемов горячего и холодного воздуха. К недостаткам конвективного отопления относится большой перепад температур в помещении (высокая температура воздуха наверху и низкая внизу) и невозможность вентиляции помещения без
Вид отопления, когда тепло передается в основном излучением и в меньшей степени — конвекцией. Приборы для отопления размещаются непосредственно под или над обогреваемой зоной (вмонтированы в пол или потолок, также могут крепиться на стены или под потолком) .
Система отопления — это совокупность технических элементов, предназначенных для компенсации температурных потерь через внешние ограждающие конструкции (стены, пол, крыша), методом получения, переноса и передачи во все обогреваемые помещения необходимого количества теплоты , достаточного для поддержания температуры на заданном уровне согласно нормам.
Основные конструктивные элементы системы отопления:
Перенос по теплотрассам теплоты может осуществляться с помощью разных рабочих сред ( жидкой или газообразной ). Жидкая ( вода или специальная незамерзающая жидкость — антифриз ) или газообразная ( пар , воздух , продукты сгорания топлива) среда, перемещающаяся в системе отопления, называется теплоносителем . Наиболее часто применяется в виде рабочей среды вода, объясняется это ее дешевизной и приемлемыми теплотехническими показателями. Пар как теплоноситель для обогрева общественных и жилых объектов не применяется, так как потенциально опасен для здоровья людей (в случае деформации и выхода из строя трубопроводов), его применяют для технологических нужд на предприятиях.
Современные системы отопления обладают также и функцией поддержания микроклимата, что предусматривает наличие автоматизации и соответствующего усложнения самой системы. При этом гидравлический режим часто меняется в процессе эксплуатации, что отличает такие системы от «классических», которые единожды настраиваются при пуске в работу . Благодаря внедрению систем автоматического регулирования для нужд отопления, достигается значительная экономия энергоресурсов.
Системы отопления можно разделить :
А также:
Для водяного отопления :
Огневоздушное — означает, что нагрев теплоносителя (воздуха) осуществляется с помощью огня .
Первой огневоздушной, да и вообще первой отопительной установкой считается костёр , разведённый внутри жилища.
В Древнем Риме в I веке до н. э. уже существовало развитое отопительное устройство гипокауст , где воздух в помещении получал теплоту от полов, которые нагревались печными дымовыми газами, проходящими в подпольных полостях. Такая система позволяла получать «чистую» теплоту, без контакта человека с продуктами сгорания. Кроме этого, каменный пол, обладая большой тепловой инерцией, долго ещё после потухания огня отдавал теплоту помещению. Гипокауст описывается Марком Витрувием Поллионом в трактате «Об архитектуре». Схожая система, ондоль , появившаяся предположительно в I в. до н. э. — VII в. н. э., используется до сих пор в Корее. Аналогичная система обогреваемого пола известна и в северных районах Китая, где она известна как «дикан» (буквально пол- кан ). Впрочем, более распространённый тип китайского кана обогревал лишь широкую лежанку, где люди спали, сидели, сушили вещи и т. д.
Также ещё в Древнем Риме принял свой современный облик камин . Термин и происходит от латинского caminus — «открытый очаг». Он устанавливался в центре помещения и максимально окружался теплоаккумулирующими материалами — каменный портал, каменный дымоход, каменная противоложная стена. Таким образом удавалось избежать перегрева во время топки (камень «впитывал» теплоту) и резкого охлаждения после потухания огня (теперь камень «отдавал» тепло). Камин также осуществлял вентиляцию, создавая тягу в дымоходе.
А в средней Европе, судя по археологическим раскопкам, и в IX веке жилища отапливались печами-каменками и курными печами. Печь-каменка представляла собой очаг, сложенный из булыжников и валунов, курная печь — вырытую в земле яму с глиняным сводом. Это было уже большим шагом после костра — такая печь аккумулировала теплоту и продолжала отдавать её долгое время после прогорания топлива, что позволяло тратить меньше дров и сил. Но всё равно эти печи ещё топились «по чёрному» — продукты сгорания выходили сперва прямо в жилище и уже после в атмосферу через специальное отверстие в потолке, а то и вовсе через дверь. В XV веке существовали печи с дымоходными трубами , тогда деревянными — «дымницами» .
К этому времени в Европе система гипокауста была практически утрачена (за исключением Испании , где изменённая версия, называемая «глорией», существовала до начала XX века), а потому появление огневоздушной системы, называемой «русской системой», произвело небольшую революцию. Устройство отопления было такое: холодный воздух через воздухозаборную шахту подводился к установленной на первом или цокольном этаже печи , где, касаясь её раскалённой поверхности, нагревался, а после по горизонтальным и вертикальным кирпичным воздухораспределяющим каналам подводился в обогреваемые помещения. Оттуда через вытяжные каналы отдавший теплоту воздух выводился обратно в атмосферу. Циркуляция воздуха была естественной, за счёт разности плотностей горячего и холодного.
Такая система не только обеспечивала жильё «чистой» теплотой, но и осуществляла вентиляцию . «Русской системой» была оборудована, к примеру, Грановитая палата в Кремле .
Печи в XV—XVIII веках были глиняные , кирпичные или даже изразцовые , что было большой роскошью — изразцовую печь можно было встретить только в богато украшенных дворцовых помещениях и изредка у зажиточных горожан. Также на Тульском заводе выпускались чугунные и стальные нетеплоёмкие печи. В 1709 году по указу Петра Первого были созданы первые десять «шведских» печей с более дешёвыми изразцами (синяя роспись по гладкому белому основанию). «Шведская» печь популярна и до сих пор, бывает различных конструкций — К. Я. Буслаева, Г. Резника, В. А. Потапова, но по сути представляет собой печь с оснащённой вытяжкой варочной камерой в «теле» печи и «кухонной плитой» на ней. В 1736 году в Петербурге были широко распространены «дровосберегающие» печи, оснащённые горизонтальным змеевиком дымохода, в 1742 её уже успешно вытесняла печь с «колодцами» — вертикальным змеевиком.
Российский инженер и архитектор Николай Львов в 1795 году издал первую оригинальную русскую работу по отоплению, свою книгу «Русская пиростатика»; в издании Львов с резкой критикой отозвался о модном увлечении иностранными фигурными печами, которые были крайне неэффективны, а также представил изобретённые им усовершенствования отопительных установок, а также основы конструирования и расчёты систем огневоздушного отопления. В это время всё больше распространялись многоэтажные здания, поэтому появляется тенденция к централизованному отоплению . Тут и пригодится «русская система» [ как? ] , выполняемая раньше в основном для двухэтажных зданий [ источник не указан 88 дней ] . Тогда же, в 1799 году Н. Львов опубликовал свою вторую книгу «Русская пиростатика, или употребленіе испытанныхъ каминовъ и печей», где есть раздел «О духовыхъ печахъ верхнія или соседственные комнаты нагревающіхъ», там он предложил конструкцию наподобие калорифера , но малоэффективную.
В 1821 году в Вене была издана книга немецкого профессора Мейснера «Руководство к отоплению зданий гретым воздухом» — также сделавшая значительный вклад в развитие огневоздушного отопления .
В 1820-х годах быстро приобрели и потеряли популярность т. н. печи Уттермарка . Оригинальная печь Ивана Уттермарка была круглой и выкладывалась очень плотно особым кирпичом, сделанным по лекалам. Также она имела в своей конструкции изогнутые медные трубы с коленами, проходя через которые, нагревался комнатный воздух . То есть набор деталей был не из общедоступных. Поэтому только упрощённый вариант, где печь была из обычного кирпича и снабжалась металлической «рубашкой», и получил популярность, которая быстро схлынула из-за плохих санитарно-гигиенических характеристик (при контакте с раскалённой печью воздушная пыль пригорала, издавая неприятный запах).
В 1835 году Николай Аммосов , обобщив идеи Львова и Мейснера, представил первый в мире эффективный калорифер — свою систему «пневматического» отопления, позже и названную « аммосовской печью ». Работала система вполне аналогично «русской» — нагретый печью воздух под действием разности плотностей поднимался по «жаровым» металлическим каналам в парадные залы и жилые комнаты. Представление печи было не простое — её впервые установили в помещениях Императорской Академии художеств , где система хорошо себя показала. В 1838 году, после трёхдневного пожара в Зимнем дворце , печное отопление заменили на аммосовские пневмопечи . К 1841 году «аммосовские печи» были установлены в зданиях Эрмитажа , Придворном Манеже — в общей сложности в 100 крупных зданиях в Санкт-Петербурге и других крупных городах России насчитывалось в общей сложности свыше 420 «больших и малых пневматических печей».
И только теперь стали заметны существенные недостатки. То, что система издавала низкий гул при топке, пересушивала воздух, потрескивала во время грозы, было заметно сразу и терпимо (впрочем, именно поэтому Александр II в 1860-х добавил ей «в помощь» локальные системы водяного отопления , но главный недостаток заключался в раскалённых «жаровых» воздуховодах, которые перегревали оказавшиеся рядом стены, уничтожая драгоценные росписи, а пыль на них пригорала, издавая неприятный запах, или, хуже, взлетала и покрывала понемногу сажей стены, картины — словом, весь интерьер .
Сам Аммосов же ни в коем случае не соглашался с недостатками своего изобретения и приписывал их «лени и неряшеству истопников» .
В настоящее время современные технологии воздушного отопления с успехом применяются для обогрева промышленных, торговых и складских помещений различного объема, а также индивидуальных жилых домов, коттеджей и других строений.
В 1777 году французский инженер М. Боннеман изобрёл и применил для обогрева инкубаторов первую водную систему отопления с естественной циркуляцией, основные принципы и инженерные решения которой нашли применение в отоплении жилищ тогда и применяются до сих пор.
В 1834 первой в России системой водяного отопления с естественной циркуляцией стала система горного инженера, профессора П. Г. Соболевского . В 1875 году появилась первая не только в России, но и в Западной Европе квартира с отдельной системой водяного отопления с использованием плоских отопительных приборов, сделанных в виде пилястр . Подогрев воды происходил в небольшом нагревателе, установленном в кухонном очаге.
В период 1855-57 гг. российский промышленник Франц Карлович Сан-Галли изобрёл принципиально новое для того времени обогревательное устройство — радиатор водяного отопления . Первые экземпляры радиаторов отопления представляли собой толстые трубы с вертикальными дисками. Сан-Галли назвал свое изобретение «хайцкёрпер» (горячая коробка), а позже придумал для него русское название «батарея». Батареи, производимые на чугунолитейном заводе Сан-Галли , быстро завоевали популярность в Петербурге, а затем и по всему миру.
В 1901 году немецкий инженер Альберт Тихельман предложил свою систему подключения отопительных радиаторов , при которой вода в трубах подачи и возврата движется в одном направлении по кольцевому маршруту. При этом автоматически обеспечивается равномерный и одновременный прогрев всех радиаторов отопления без необходимости балансировки системы.
XX век дал начало системам отопления с принудительной циркуляцией, осуществляемой с помощью насосов . Это осуществилось с промышленным выпуском электродвигателей .
При парово́м отопле́нии, в отличие от водяного или воздушного отопления, теплоносителем является водяной пар . Особенностью парового отопления является комбинированная отдача тепла рабочим телом, которое не только снижает свою температуру , но и конденсируется на внутренних стенках отопительных приборов. Источником тепла в системе парового отопления может служить отопительный паровой котёл , отбор пара из паровой турбины или редукционно-охладительная установка, снижающая давление и температуру пара энергетических котлов до безопасных для потребителя параметров. Также источником вырабатываемой тепловой энергии с паром могут служить утилизационные установки, устанавливаемые, например, на металлургических предприятиях. Отопительными приборами являются радиаторы отопления , конвекторы, оребрённые или гладкие трубы (регистры).
Преимуществами парового отопления являются:
Недостатками парового отопления являются:
Толчок паровым системам отопления дало повсеместные применение в XIX веке паровых машин : промышленные помещения были велики, и отапливать их было сложно, так что отработанный пар пришёлся кстати. Одна из крупнейших в мире систем центрального парового отопления была создана в Нью-Йорке с 1882 года, функционируя по сей день . Из-за невысокой стоимости паровое отопление широко применялось в первой половине XX века . В настоящее время паровое отопление может применяться как при централизованном, так и при автономном теплоснабжении в производственных помещениях, в лестничных клетках и вестибюлях, в тепловых пунктах и пешеходных переходах. Целесообразно использовать такие системы на предприятиях, где пар так или иначе применяется для производственных нужд.
К 1917 году в России многие доходные дома , в основном элитные, оснащались системами водяного, воздушного и парового отопления. Подача тепла в дом осуществлялась от котельной , расположенной в подвале или пристройке. Судьба таких домов после революции отражена, например, в рассказе Михаила Булгакова « № 13. Дом Эльпит-Рабкоммуна » и повести Собачье сердце . На фабриках применялось отопление отработанным паром, который использовался для работы паровых машин . В то же время, значительная часть городских зданий и все индивидуальные дома в городах, селах и деревнях отапливались печами на дровах или иных местных видах топлива.
При создании и обсуждении плана ГОЭЛРО в 1920 году была выдвинута идея создания систем центрального отопления на основе теплофикации — совместной выработки электрической и тепловой энергии, реализуемой на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ) . Распространенными видами топлива в то время были каменный и бурый уголь , торф , мазут и дрова . Центральное отопление и теплофикация позволяли повысить эффективность использования топлива, улучшить экологическую обстановку в городах и избавить население от заботы об отоплении жилищ.
Днем рождения советской теплофикации считается 25 ноября 1924 года. В этот день к государственной электростанции № 3 (ТЭЦ-3), расположенной в Ленинграде , была подключен дом № 96 на набережной Фонтанки . В 1925 году к ТЭЦ-3 были подключены Егорьевские бани и Обуховская больница . В 1926 году в Ярославле было запущено центральное отопление от Ляпинской ГРЭС . В Москве с 1928 года началась подача пара от ТЭЦ на предприятия, а водяное центральное отопление появилось в 1931 году .
Широкое внедрение систем центрального отопления началось в эпоху индустриализации СССР и сопутствующей ей урбанизации . В это время формируются основные черты систем центрального отопления, которые действуют в России по настоящее время. При вновь возводимых промышленных предприятиях строятся жилые районы (« соцгородки ») с многоквартирными домами, оснащенными радиаторами водяного отопления .
К началу 1950-х годов большинство сталинских домов были оснащены системами центрального водяного отопления, которые подключались к котельным промышленных предприятий, ТЭЦ или небольшим районным котельным. При невозможности подключения к центральному отоплению отдельные дома имели собственные котельные, а некоторые малоэтажные дома проектировались с вариантом печного отопления.
Окончательное внедрение центрального отопления многоквартирных домов произошло с началом массового жилищного строительства хрущёвок . Наряду с подключением домов к ТЭЦ и котельным предприятий, в новых жилых массивах возводились районные котельные. С середины 1960-х по начало 1990-х развитие систем отопления в СССР шло в направлении дальнейшей централизации. Небольшие котельные закрывались, а дома подключались к крупным котельным и ТЭЦ. Проводились закольцовывание систем отопления и внедрение закрытой системы теплоснабжения с тепловыми пунктами .
С начала 1960-х котельные и ТЭЦ с местных видов топлива массово переходят на более удобное и экологичное — магистральный природный газ . С ходом газификации населенных пунктов индивидуальные жилые дома в городах и сельской местности также начинают переходить на водяное отопление с использованием газовых котлов.
Использование атомной энергии для отопления началось после запуска второй в мире атомной электростанции — Сибирской АЭС . С 1961 года Сибирская АЭС снабжала теплом закрытый город Северск , а с 1973 года — Томск . В 1964 году было начато теплоснабжение Железногорска от реакторов Горно-химического комбината (ГХК). При этом, производимые Сибирской АЭС и Горно-химическим комбинатом тепло и электричество были полезными побочными продуктами от наработки оружейного плутония .
Во второй половине 1970-х в СССР прорабатывался вопрос о широком использовании атомной энергии для отопления и горячего водоснабжения крупных городов. Для систем с большим теплопотреблением предлагалось использовать атомные теплоэлектроцентрали (АТЭЦ) на основе энергетических реакторов ВВЭР-1000 , для систем со средним энергопотреблением — атомные станции теплоснабжения (АСТ) на основе специализированных реакторов АСТ-500, производящих только тепло. В 1980-е годы было начато строительство АСТ в Воронеже и Горьком и атомных ТЭЦ в Минске , Харькове и Одессе . Однако после Чернобыльской аварии все проекты были остановлены. Наибольшее распространение получил отбор тепла от обычных АЭС , работающих по конденсационному циклу .
Россия унаследовала советскую модель центрального теплоснабжения: 65 % помещений в России отапливаются централизованно . Крупнейшая система центрального отопления в мире находится в Москве . Более 90 % московских потребителей получают тепло и горячую воду от теплоэлектроцентралей Мосэнерго .
В крупных городах большая часть тепловой энергии вырабатывается на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ) совместно с электроэнергией . В качестве топлива преимущественно используется природный газ , а в негазифицированных городах — уголь . На газовых ТЭЦ постепенно внедряется парогазовый цикл , более эффективный по выработке электроэнергии. Впервые в России парогазовый цикл был реализован на Северо-Западной ТЭЦ в Санкт-Петербурге .
В малых и средних городах централизованное производство тепла также осуществляется на водогрейных котельных , использующих природный газ, а в малых городах и посёлках — уголь и мазут .
Отопление индивидуальных жилых домов преимущественно децентрализованное. При наличии магистрального природного газа используются газовые котлы. Во многих населенных пунктах — преимущественно сельских — частные дома по-прежнему отапливаются печами на дровах и иных видах твердого топлива. Причинами являются низкая скорость газификации регионов и высокая стоимость подключения к газовым сетям.
Россия лидирует по использованию тепла, получаемого на атомных электростанциях, для отопления и горячего водоснабжения населенных пунктов. Современные проекты энергоблоков АЭС-2006 с реактором ВВЭР-1200 предусматривают отбор ~9 % мощности реакторов, что достаточно для отопления города с населением несколько сотен тысяч человек. Однако вклад российских АЭС в теплоснабжение остается незначительным (~0,5 % от общего потребления) , преимущественно ограничиваясь городами-спутниками атомных станций . Основной причиной является удаленность АЭС от крупных населенных пунктов-потребителей на 50-100 км, что делает транспортировку тепла нерентабельной. Единственной существующей атомной теплоэлектроцентралью является Билибинская АЭС , постепенно выводимая из эксплуатации. В 2020 году была сдана в эксплуатацию первая плавучая атомная теплоэлектростанция « Академик Ломоносов », обеспечивающая теплом г. Певек .
Российские системы центрального отопления развиваются в направлении снижения тепловых потерь при транспортировке тепла, учета расхода тепловой энергии и ее экономии. Законодательство РФ предписывает оборудование строящихся и реконструируемых зданий приборами учета тепловой энергии, а также оснащение существующих многоквартирных домов приборами учета тепловой энергии до 1 января 2019 года . Во вновь построенных многоквартирных домах все чаще используется горизонтальная разводка отопления с индивидуальными счетчиками тепла на каждую квартиру и терморегуляторами, которые обеспечивают комфортную температуру в квартире и позволяют экономить дорожающую тепловую энергию.
Наряду с развитием центрального отопления, происходит и иной процесс — распространение местного отопления. Этому способствуют дешевизна [ источник не указан 65 дней ] и распространенность [ источник не указан 65 дней ] магистрального природного газа, появление недорогих автоматических газовых котлов , нестабильное функционирование систем центрального отопления. Во вновь возводимых многоквартирных жилых домах применяются домовые котельные, устанавливаемые на крыше или в пристройке. В домах малой и средней этажности также применяются поквартирные системы водяного отопления с помощью настенных газовых котлов.
В индивидуальной жилой застройке продолжается газификация магистральным природным газом и внедрение газовых отопительных котлов. В качестве альтернативы отоплению дровяными и угольными печами, требующему постоянного ручного управления процессом, распространяется отопление при помощи котлов с автоматизированной подачей топлива, использующих топливные гранулы (пеллеты), а также автономная газификация . В отдельных негазифицированных регионах осуществляется подключение частных жилых домов к системам центрального отопления .
Наиболее развитой системой центрального отопления в Европе обладает Швеция , в которой 55 % страны отапливается централизованно. В Швеции применяется одновременная выработка тепловой и электрической энергии на ТЭЦ ( когенерация ), а также тригенерация и централизованное холодоснабжение. Около 40 % топлива, сжигаемого на шведских ТЭЦ — это бытовые отходы, затем идут отходы деревообрабатывающей промышленности и биотопливо , и только 3 % топлива составляют нефтепродукты .
Другой страной с преобладанием центрального отопления является Исландия , там используют геотермальную энергию .
У большинства жителей стран Европы центрального отопления нет. В Германии , Австрии , Финляндии , Франции , Норвегии центральное отопление есть, но пользуются им всего 3-10 % жителей, проживающих в крупных городах. При этом для экономии в Дании отопление отключают с 9 до 17 часов, в Бельгии — с 23 до 6 часов. Обычно же для отопления используются автономные бойлеры . Для отопления и горячего водоснабжения домов используют также солнечные батареи и . Государство обычно компенсирует владельцам 15 и более процентов затрат на покупку такого экологичного отопительного оборудования .
В Норвегии центральное отопление имеют лишь 3 % бытовых потребителей по всей стране и 10 % в ее столице Осло . При этом 49 % энергии для центрального отопления дают различные виды отходов, которые сжигаются на специальных заводах .
В США отопительные системы преимущественно децентрализованны. В многоквартирных домах для отопления в основном используют электроприборы — фанкойлы и кондиционеры, а в загородных коттеджах — отопительные приборы, работающие на газе. Часть многоквартирных домов имеет свои котельные .
Исключением является Нью-Йорка , которая функционирует с 1882 года и является крупнейшей системой пароподачи в мире. Около 80 % жилых зданий Нью-Йорка обогреваются паром. Основная часть системы принадлежит компании Consolidated Edison .
В Канаде отопительные системы также преимущественно децентрализованны. Там используют электрические нагреватели воздуха (кондиционеры) и газовые бойлеры .
В Китае централизованное отопление используется только в нескольких регионах к северу от реки Янцзы , где климат более суровый. В остальных регионах для отопления в основном используют электричество (кондиционеры, электрообогреватели). В бедных районах используют печки, которые топят дровами или углем .