Войти
Дровяное центральное отопление 
Водяное центральное отопление, использующее дрова в качестве топлива A система центрального отопления обеспечивает тепло всему внутреннему пространству здания (или части здания) от одной точки до нескольких комнат. В сочетании с другими системами для управления климатом в здании вся система может быть системой HVAC (отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха ).
Центральное отопление отличается из обогрев помещений в том смысле, что тепловыделение происходит в одном месте, например, в топочном помещении или подвале в доме или механическом помещении В большом здании (хотя и не обязательно в геометрически «центральной» точке). Тепло распространяется по всему зданию, как правило, нагнетанием воздуха через воздуховоды, водой, циркулирующей по трубам, или паром, подаваемым по трубам. Наиболее распространенный метод производства тепла включает сжигание ископаемого топлива в печи или котле.
в большей части зоны умеренного климата, в большинстве отдельно стоящих домов было установлено центральное отопление еще до Второй мировой войны. Там, где уголь был легкодоступен (т. Е. Антрацитовый угольный регион на северо-востоке Пенсильвании), обычно применялись угольные паровые системы или системы горячего водоснабжения. Позже в 20-м веке они были модернизированы для сжигания мазута или газа, что устранило необходимость в большом бункере для хранения угля рядом с котлом и необходимости удалять угольную золу. Системы, работающие на угле, сейчас в основном предназначены для более крупных зданий.
Более дешевая альтернатива горячей воде или пару - принудительный горячий воздух. Печь сжигает мазут, который нагревает воздух в теплообменнике, а нагнетательные вентиляторы распространяют нагретый воздух по сети каналов в комнаты в здании. Эта система дешевле, поскольку воздух проходит через ряд каналов вместо труб, и для ее установки не требуется монтажник. Пространство между перекрытиями перекрытиями может быть заключено в коробку и использоваться как часть воздуховодов, что дополнительно снижает затраты.
Четыре разных поколения систем централизованного теплоснабжения и их источников энергии Системы электрического отопления встречаются реже и практичны только с недорогой электроэнергией или когда тепло из земли используются насосы. Учитывая комбинированную систему ТЭЦ и электрического сопротивления, общий КПД будет ниже, чем при прямом использовании ископаемого топлива для отопления помещений.
В некоторых других зданиях используется центральное отопление. солнечное отопление, в этом случае система распределения обычно использует циркуляцию воды.
Альтернативой таким системам являются газовые обогреватели и централизованное теплоснабжение. Централизованное теплоснабжение использует отходящее тепло промышленного процесса или электростанции для обеспечения теплом соседних зданий. Подобно когенерации, для этого требуется подземный трубопровод для циркуляции горячей воды или пара.
Иллюстрация системы ондолов Использование ондола было обнаружено на археологических раскопках в современной Северной Корее. Археологические раскопки эпохи неолита, около 5000 г. до н.э., обнаруженные в Унгги, Хамгёнбук-до, в современной Северной Корее, показывает явные следы гудыля в раскопках жилища (корейский : 움집).
Основными компонентами традиционного ондола являются агунги (топка или печь ), доступ к которой осуществляется из соседней комнаты (обычно кухни или спальни), приподнятый каменный пол с горизонтальными дымоходами и вертикальный, отдельно стоящий дымоход на противоположной внешней стене, обеспечивающий сквозняк. Пол с подогревом, поддерживаемый каменными опорами или перегородками для распространения дыма, покрыт каменными плитами, глиной и непроницаемым слоем, например промасленной бумагой.
Ранние ондолы начинались как гудылы, которые обеспечивали отопление дома и приготовление пищи. Когда в печи разводили огонь для приготовления риса на обед, пламя распространялось горизонтально, потому что вход в дымоход находился рядом с печью. Такое расположение было необходимо, поскольку оно не позволяло дыму подниматься вверх, что могло бы привести к тому, что пламя погаснет слишком быстро. Поскольку пламя проходит через вход в дымоход, оно направляется через сеть проходов вместе с дымом. Целые комнаты будут построены на дымоходе, чтобы создать комнаты с полом ондоль.
Ондоль традиционно использовался в качестве жилого пространства для сидения, еды, сна и других развлечений в большинстве корейских домов до 1960-х годов. Корейцы привыкли сидеть и спать на полу, а работать и есть за низкими столами вместо высоких столов со стульями. В печи сжигалась в основном солома рисового поля, отходы сельскохозяйственных культур, биомасса или любые высушенные дрова. Для краткосрочного приготовления пищи предпочтение отдавалось рисовой соломке или отходам сельскохозяйственных культур, в то время как долгие часы приготовления пищи и подогрева пола требовали более длительного горения дров. В отличие от современных водонагревателей, топливо сжигалось либо спорадически, либо регулярно (от двух до пяти раз в день), в зависимости от частоты приготовления пищи и сезонных погодных условий.
Руины гипокауста под полом римской виллы в Ла Ольмеда, Провинция Паленсия (Кастилия и Леон, Испания). Первоначально центральное отопление разработали древние греки. Храм Эфеса отапливался дымоходами, заложенными в землю и распространяющими тепло, создаваемое огнем. В некоторых зданиях в Римской империи использовались системы центрального отопления, проводящие воздух, нагретый печами, через пустые пространства под полом и из труб (называемых калидуками) в стенах - система, известная как a гипокауст.
Римский гипокауст продолжал использоваться в меньших масштабах в поздней античности и в Умейядском халифате, в то время как более поздние мусульманские строители использовала более простую систему подпольных труб.
. После распада Римской империи в подавляющем большинстве случаев по всей Европе отопление вернулось к более примитивным каминам почти на тысячу лет.
На раннесредневековых альпийских возвышенностях более простая система центрального отопления, при которой тепло передавалось по подпольным каналам из топочной комнаты, в некоторых местах заменила римский гипокауст. В Аббатстве Райхенау сеть соединенных между собой подпольных каналов обогревала большую актовый зал монахов площадью 300 м² в течение зимних месяцев. Эффективность системы была рассчитана на 90%.
В 13 веке цистерцианцы монахи возродили центральное отопление в христианской Европе использование отводов рек в сочетании с закрытыми дровяными печами. Хорошо сохранившийся Королевский монастырь Богоматери Колеса (основан в 1202 году) на реке Эбро в Арагоне регионе Испании предоставляет отличный пример такого приложения.
В конце 18 - середине 19 веков были разработаны три основных метода центрального отопления.
Теплый воздух Сильвестра печь, 1819 Уильям Струтт спроектировал новое здание мельницы в Дерби с центральной воздушной печью в 1793 году, хотя идея уже была предложена Джоном Эвелином почти сто лет назад. Конструкция Стратта состояла из большой печи, которая нагревала воздух, подаваемый извне через большой подземный ход. Воздух через здание вентилировался через большие центральные воздуховоды.
В 1807 году он сотрудничал с другим выдающимся инженером, Чарльзом Сильвестром, в строительстве нового здания для размещения Королевского лазарета в Дерби. Сильвестр сыграл важную роль в применении новой системы отопления Струтта для новой больницы. Он опубликовал свои идеи в «Философии внутренней экономики»; как это проиллюстрировано в режиме обогрева, вентиляции, стирки, сушки и приготовления пищи... в общей больнице Дербишира в 1819 году. Сильвестр задокументировал новые способы обогрева больниц, которые были включены в проект, и более здоровые функции, такие как самообслуживание -чистка туалетов и освежение воздуха. Новая система обогрева лазарета позволяла пациентам дышать свежим нагретым воздухом, в то время как старый воздух направлялся к стеклянному и железному куполу в центре.
Их дизайн оказался очень влиятельным. Они широко копировались на новых фабриках Мидлендса и постоянно улучшались, достигнув зрелости с работой де Шабанна по вентиляции Палаты общин в 1810-х годах. Эта система оставалась стандартом для отопления небольших зданий до конца века.
Томас Тредголд, известный инженер и специалист по системам центрального отопления в начале 19 века. Английский писатель Хью Плат предложил паровые системы. система центрального отопления для теплицы в 1594 году, хотя это было единичным случаем и не применялось вплоть до 18 века. Полковник Коук разработал систему труб, по которым пар от центрального котла проходил по всему дому, но именно Джеймс Уотт шотландский изобретатель первым построил работающую систему в своем доме.
Центральный котел поставлял пар высокого давления, который затем распределял тепло внутри здания через систему труб, встроенных в колонны. Он внедрил систему в гораздо большем масштабе на текстильной фабрике в Манчестере. Робертсон Бьюкенен дал исчерпывающее описание этих сооружений в своих трактатах, опубликованных в 1807 и 1815 годах. В работе Томаса Тредголда «Принципы обогрева и вентиляции общественных зданий» описан метод применения Отопление горячим паром небольших непромышленных зданий. К концу 19 века этот метод вытеснил системы горячего воздуха.
Летний дворец в Св. В Петербурге была ранняя система центрального гидрологического отопления.Ранние системы горячего водоснабжения использовались в Древнем Риме для отопления Thermæ. Еще одна ранняя система горячего водоснабжения была разработана в России для центрального отопления Летнего дворца (1710–1714) Петра Великого в Санкт-Петербурге. Чуть позже, в 1716 году, в Швеции впервые использовалась вода для отопления зданий. Мартен Триевальд, шведский инженер, применил этот метод для теплицы в Ньюкасл-апон-Тайн. Жан Симон Боннемэн (1743–1830), французский архитектор, представил эту технику промышленности в кооперативе в Шато дю Пек, недалеко от Парижа.
Однако эти разрозненные попытки были единичными и в основном ограничиваются в своей заявке теплицами. Первоначально Тредголд отверг его использование как непрактичное, но передумал в 1836 году, когда технология вошла в фазу быстрого развития.
В ранних системах использовались водные системы низкого давления, для которых требовались очень большие трубы. Одна из первых современных систем центрального отопления с горячей водой для устранения этого недостатка была установлена Энджером Марчем Перкинсом в Лондоне в 1830-х годах. В то время в Британии входило центральное отопление, в основном использовались паровые системы или системы горячего воздуха.
Детали печи и расширительной трубы из Перкинса Патента 1838 г..Аппарат Перкинса 1832 г. распределял воду с температурой 200 градусов Цельсия (392 ° F) через малый диаметр трубы под высоким давлением. Решающим изобретением, сделавшим систему жизнеспособной, было резьбовое соединение, которое позволяло соединению между трубами выдерживать такое же давление, что и сама труба. Он также отделил котел от источника тепла, чтобы снизить риск взрыва. Первый агрегат был установлен в доме управляющего Банка Англии Джона Хорсли Палмера, чтобы он мог выращивать виноград в Англии холодный климат.
Его системы были установлены на заводах и в церквях по всей стране, многие из них оставались в рабочем состоянии более 150 лет. Его система была также адаптирована для использования пекарями при обогреве печей и при изготовлении бумаги из древесной массы.
Франц Сан Галли, русский бизнесмен прусского происхождения, проживающий в Санкт-Петербурге. Петербург изобрел радиатор между 1855 и 1857 годами, что явилось важным шагом в окончательном формировании современного центрального отопления. Чугунный радиатор в викторианском стиле получил широкое распространение к концу XIX века, когда такие компании, как American Radiator Company, расширили рынок недорогих радиаторов в США и Европе.
Источник энергии, выбранный для системы центрального отопления, зависит от региона. Первичный источник энергии выбирается исходя из стоимости, удобства, эффективности и надежности. Стоимость энергии на отопление - одна из основных затрат на эксплуатацию здания в холодном климате. Некоторые станции центрального отопления могут переключать виды топлива из соображений экономии и удобства; например, домовладелец может установить дровяную печь с резервным электрическим приводом для случайной работы без присмотра.
Твердое топливо, такое как древесина, торф или уголь, можно складировать в месте использования, но с ними неудобно обращаться и с ними трудно автоматический контроль. Древесное топливо по-прежнему используется там, где его достаточно, и жители здания не возражают против работы по вывозу топлива, удалению золы и ведению огня. Топливные системы на пеллетах могут автоматически разжигать огонь, но при этом требуется удаление золы вручную. Уголь когда-то был важным топливом для отопления жилых помещений, но сегодня он редко встречается, и бездымное топливо предпочтительнее в качестве замены в открытых каминах или печах.
Жидкое топливо - это нефтепродукты, такие как как топочный мазут и керосин. Они по-прежнему широко применяются там, где другие источники тепла недоступны. Мазут может автоматически сжигаться в системе центрального отопления и не требует удаления золы и незначительного обслуживания системы сжигания. Однако переменная цена на нефть на мировых рынках приводит к неустойчивым и высоким ценам по сравнению с некоторыми другими источниками энергии. Системы отопления учреждений (например, офисные здания или школы) могут использовать низкосортное недорогое бункерное топливо для работы своих теплоцентралей, но капитальные затраты высоки по сравнению с более легко управляемым жидким топливом.
Природный газ - широко распространенное топливо для отопления в Северной Америке и Северной Европе. Газовые горелки управляются автоматически, не требуют удаления золы и незначительного обслуживания. Однако не все районы имеют доступ к системе распределения природного газа. Сжиженный нефтяной газ или пропан могут храниться в месте использования и периодически пополняться с помощью мобильной цистерны, смонтированной на грузовике.
В некоторых областях электроэнергия стоит недорого, что делает электрическое отопление экономически целесообразным. Электрический обогрев может быть либо чисто резистивным, либо с использованием системы теплового насоса, чтобы использовать низкопотенциальное тепло в воздухе или земле.
A Система централизованного теплоснабжения использует центрально расположенные бойлеры или водонагреватели и передает тепловую энергию отдельным потребителям за счет циркуляции горячей воды или пара. Это дает преимущество центрального высокоэффективного преобразователя энергии по сравнению с лучшими доступными средствами борьбы с загрязнением и управляется профессионально. В системе централизованного теплоснабжения могут использоваться источники тепла, которые нецелесообразно использовать в отдельных домах, такие как тяжелая нефть, побочные продукты древесины или (гипотетически) ядерное деление. Распределительную сеть построить дороже, чем газовое или электрическое отопление, и поэтому ее можно найти только в густонаселенных районах или компактных сообществах.
Не все системы центрального отопления требуют покупной энергии. Некоторые здания обслуживаются местным геотермальным теплом с использованием горячей воды или пара из местного колодца для обеспечения тепла зданиями. Такие области встречаются нечасто. Пассивная солнечная система не требует закупочного топлива, но ее необходимо тщательно спроектировать для данной площадки.
Мощность нагревателя измеряется в киловаттах или БТЕ в час. Для размещения в доме необходимо рассчитать обогреватель и уровень мощности, необходимый для дома. Этот расчет достигается путем записи множества факторов, а именно: что находится над и под комнатой, которую вы хотите обогреть, сколько окон, тип внешних стен в собственности и множество других факторов, которые будут определять уровень тепловой мощности, необходимой для адекватного обогрева помещения. Этот расчет называется расчетом потерь тепла и может быть выполнен с помощью калькулятора BTU. В зависимости от результата этого расчета обогреватель может быть точно согласован с домом.
Тепловая мощность может быть измерена распределителями затрат на тепло, так что каждый единицу можно индивидуально выставить счет даже при наличии только одной централизованной системы.
Активный водонагреватель косвенного действия Циркуляционная горячая вода может использоваться для центрального отопления. Иногда эти системы называют системами водяного отопления.
Общие компоненты системы центрального отопления, использующие циркуляцию воды, включают:
В системах оборотного водоснабжения используется замкнутый контур; та же вода нагревается, а затем снова нагревается. Герметичная система представляет собой форму центрального отопления, при которой вода, используемая для отопления, циркулирует независимо от обычного водоснабжения здания.
Расширительный бак в герметичной системе Расширительный бак содержит сжатый газ, отделенный от воды в герметичной системе диафрагмой. Это допускает нормальные колебания давления в системе. предохранительный клапан позволяет воде выходить из системы, когда давление становится слишком высоким, и клапан может открываться для пополнения воды из обычного водоснабжения, если давление падает слишком низко. Герметичные системы предлагают альтернативу системам с открытой вентиляцией, в которых пар может выходить из системы и заменяться из системы водоснабжения здания через систему подачи и централизованного хранения.
Системы отопления в Соединенном Королевстве и других частях Европы обычно сочетают потребности в обогреве помещений с подогревом горячей воды для бытовых нужд. Эти системы реже встречаются в США. В этом случае нагретая вода в герметичной системе протекает через теплообменник в баке с горячей водой или водонагреватель, где она нагревает воду из обычного источника питьевой воды для использовать в водопроводных кранах или приборах, например, стиральных машинах или посудомоечных машинах.
В системах водяного теплого пола используется бойлер или центральное отопление для нагрев воды и насос для циркуляции горячей воды в пластиковых трубах, установленных в бетонной плите. Трубы, встроенные в пол, переносят нагретую воду, которая проводит тепло к поверхности пола, где передает тепловую энергию в комнату наверху. Системы водяного отопления также используются с растворами антифриза в системах таяния льда и снега для пешеходных дорожек, парковок и улиц. Они чаще используются в коммерческих проектах и проектах по лучистому обогреву всего дома, тогда как электрические лучистые системы обогрева чаще используются в небольших приложениях «точечного обогрева».
Система парового нагрева использует преимущество высокой скрытой теплоты, которая выделяется, когда пар конденсируется в жидкую воду. В системе парового отопления каждое помещение оборудовано радиатором, который подключается к источнику пара низкого давления (котлу). Пар, попадающий в радиатор, конденсируется и отдает скрытое тепло, возвращаясь в жидкую воду. Радиатор, в свою очередь, нагревает воздух в помещении и обеспечивает прямое лучистое тепло. Конденсатная вода возвращается в котел самотеком или с помощью насоса. В некоторых системах используется только одна труба для комбинированного возврата пара и конденсата. Поскольку захваченный воздух препятствует нормальной циркуляции, такие системы имеют вентиляционные клапаны, позволяющие удалять воздух. В жилых и небольших коммерческих зданиях пар генерируется при относительно низком давлении, менее 15 фунтов на кв. Дюйм (200 кПа).
Системы парового отопления редко устанавливаются в новых одноквартирных домах из-за стоимости монтажа трубопроводов. Трубопроводы должны иметь аккуратный уклон, чтобы предотвратить засорение конденсата. По сравнению с другими методами отопления, регулировать мощность паровой системы сложнее. Однако пар может быть отправлен, например, между зданиями на территории университетского городка, что позволяет использовать эффективный центральный котел и дешевое топливо. В высоких зданиях используется низкая плотность пара, чтобы избежать избыточного давления, необходимого для циркуляции горячей воды от установленного в подвале котла. В промышленных системах, используемых для выработки электроэнергии или других целей, они также могут использоваться для отопления помещений. Пар для систем отопления также может быть получен из котлов-утилизаторов, использующих в противном случае потерянное тепло промышленных процессов.
Электрический нагрев или резистивный нагрев преобразует электричество непосредственно в тепло. Электрическое тепло часто дороже, чем тепло, производимое устройствами сжигания, такими как природный газ, пропан и масло. Электрическое сопротивление тепла может быть обеспечено обогревателями плинтуса, обогревателями помещений, лучистыми обогревателями, печами, настенными обогревателями или системами хранения тепла.
Электрические нагреватели обычно являются частью фанкойла, который является частью центрального кондиционера. Они распространяют тепло, продувая воздух через нагревательный элемент, который подается в печь через возвратные воздуховоды. Воздуходувки в электрических печах перемещают воздух через от одной до пяти катушек сопротивления или элементов, которые обычно рассчитаны на пять киловатт. Нагревательные элементы активируются по одному, чтобы избежать перегрузки электрической системы. Перегрев предотвращается с помощью предохранительного выключателя, называемого конечным контроллером или концевым выключателем. Этот ограничительный регулятор может выключить печь, если вентилятор выходит из строя или что-то блокирует воздушный поток. Затем нагретый воздух направляется обратно через приточные каналы.
В более крупных коммерческих приложениях центральное отопление обеспечивается посредством устройства обработки воздуха, которое включает в себя аналогичные компоненты, как печь, но в большем масштабе.
A печь данных использует компьютеры для преобразования электричества в тепло при одновременной обработке данных.
Наружные компоненты домашнего теплового насоса с источником воздуха В мягком климате тепловой насос с источником воздуха можно использовать для кондиционирования воздуха в здании в жаркую погоду, и для обогрева здания за счет тепла, отбираемого из наружного воздуха в холодную погоду. Тепловые насосы с воздушным источником обычно неэкономичны при температуре наружного воздуха намного ниже нуля. В более холодном климате геотермальные тепловые насосы могут использоваться для извлечения тепла из земли. В целях экономии эти системы разработаны для средних низких зимних температур и используют дополнительный обогрев для экстремально низких температур. Преимущество теплового насоса в том, что он снижает покупную энергию, необходимую для отопления здания; часто системы геотермальных источников также обеспечивают горячее водоснабжение. Даже в местах, где ископаемое топливо обеспечивает большую часть электроэнергии, геотермальная система может компенсировать производство парниковых газов, поскольку большая часть тепла поступает из окружающей среды, а потребление электроэнергии составляет лишь 15–30%.
С точки зрения энергоэффективности, значительное количество тепла теряется или уходит в отходы, если отопление требуется только для одной комнаты, поскольку центральное отопление имеет потери при распределении и (в случае принудительного - в частности, воздушные системы) могут без необходимости обогревать некоторые незанятые помещения. В таких зданиях, где требуется изолированное отопление, можно рассмотреть нецентральные системы, такие как индивидуальные комнатные обогреватели, камины или другие устройства. В качестве альтернативы архитекторы могут спроектировать новые здания, которые могут практически исключить необходимость в отоплении, например, построенные по стандарту пассивного дома.
Однако, если здание действительно нуждается в полном обогреве, центральное отопление сжиганием может предложить более экологически безопасное решение, чем электрическое резистивное отопление. Это применимо, когда электроэнергия поступает от электростанции на ископаемом топливе, при этом до 60% энергии теряется в топливе (если не используется для централизованного теплоснабжения ) и около 6% в потери при передаче. По этой причине в Швеции существуют предложения о поэтапном отказе от прямого электрического отопления (см. отказ от нефти в Швеции ). Ядерные, ветровые, солнечные и гидроэлектрические источники снижают этот фактор.
Напротив, в системах водяного центрального отопления может использоваться вода, нагретая в здании или рядом с ним, с использованием высокоэффективных конденсационных котлов, биотоплива или центральное отопление. Влажный теплый пол оказался идеальным решением. Это дает возможность относительно простого преобразования в будущем для использования развивающихся технологий, таких как тепловые насосы и солнечные комбинированные системы, тем самым также обеспечивая соответствие требованиям будущего.
Типичный КПД для центральное отопление (измеряется при покупке энергии потребителем): 65–97% для газового отопления; 80–89% для отопления на жидком топливе и 45–60% для отопления на угле.
