Энергосбережение в системах отопления

Оглавление

1. Экономия теплоты на отопление

Жилые и общественные здания в нашей стране потребляют до 50 % тепловой энергии, получаемой от сжигания твердого и газообразного топлива. Поэтому сбережение теплоты, уменьшение ее расходов в зданиях, а следовательно, и экономия топлива является одной из важнейших народнохозяйственных задач.

1. Снижение энергопотребности отопления здания

Перерасход теплоты при отоплении зданий происходит из-за низких теплозащитных качеств наружных стен, окон, совмещенных перекрытий, чрезмерного проникновения наружного воздуха через неплотности в притворах оконных переплетов и балконных дверей, неотрегулированное системы отопления и др.

При эксплуатации зданий необходимо проводить мероприятия, направленные на снижение нерациональных расходов теплоты, а именно: на снижение до нормальной величины количества воздуха, поступающего в помещения зданий, а также устранение избыточного расхода теплоты в системах отопления.

В помещениях жилых зданий нормальным считается следующий объем воздухообмена: в жилых комнатах — 3 м3/ч на 1 м2 площади комнаты; в кухнях негазифицированных зданий — не менее 60, а в газифицированных — не менее 60 при двухконфорочных плитах и 90 при четырехконфорочных; в ванных — 25; в совмещенных санузлах — 50 и в уборных — 25 м8/ч. Вентилирование помещений происходит за счет притока воздуха через неплотности в притворах оконных переплетов и балконных дверей и существующего аэродинамического-давления (тяги) в вентиляционных каналах.

Однако во многих зданиях фактическая воздухопроницаемость окон и балконных дверей значительно выше нормативного ее значения, а аэродинамическое давление в вентиляционных каналах чрезмерна большое. Поэтому для снижения количества инфильтрующего воздуха до нормативной величины необходимо шире применять регулируемые вытяжные решетки, через которые удаляется воздух из помещений. Для этого рекомендуется использовать диафрагмы из обрезков оцинкованной стали, располагая их за вытяжной решеткой. Такой диафрагмой можно создавать дополнительное аэродинамическое сопротивление проходу воздуха в канал, и, следовательно, снижать избыточное давление воздуха в нем.

Одной из основных причин избыточного поступления холодного воздуха в жилые помещения являются неплотности по периметру заполнений оконных и балконных проемов. Для устранения этого дефекта необходимо тщательно заполнить зазоры между стенами и коробкой герметикой, например, пенообразным полиуретаном.

Снижение расхода теплоты на нагрев воздуха в помещении достигается также заклейкой притворов переплетов окон и балконных дверей бумажной лентой, в результате чего значительно улучшается комфорт жильцов в помещениях.

2. Повышение эффективности отопления здания

Причинами избыточного расхода теплоты в системах отопления зданий могут быть: несоблюдение правил технической эксплуатации системы отопления, неотрегулированность их работы, большие потери теплоты из-за недостаточной изоляции трубопроводов и др.

Нормальная эксплуатация систем отопления зданий предусматривает ежегодную их промывку, что способствует очистке труб от отложений и грязи и позволяет устранить избыточный расход теплоты. Промывку системы производят наполнением ее водой, а затем быстрым выпуском воды через трубу большого диаметра, временно присоединенную к самой низкой точке системы. Такое наполнение и опорожнение обычно повторяют 2—3 раза. Более эффективной считается гидропневматическая промывка системы, при которой сначала продувают последовательно каждый стояк снизу вверх сжатым воздухом, а затем проводят гидропневмопромывку последовательно каждого стояка и магистральных трубопроводов.

Значительное количество теплоты теряется в системах отопления за счет значительной периодической подпитки их водопроводной водой. Для уменьшения количества подпиточной воды необходимо устранять замеченные утечки из системы, осуществлять ремонт и частичную смену неисправной регулирующей арматуры.

К перерасходу теплоты, а иногда и к аварии отопительной системы приводят скопления в ней значительного количества воздуха. Поэтому очень важной работой притекущем ремонте систем отопления является устранение причин накопления воздуха.

Для экономии расхода теплоты при эксплуатации систем отопления необходимо применять средства автоматического регулирования и контроля за их работой, улучшать тепловую изоляцию трубопроводов, расположенных в подвалах, на чердаках и технических подпольях.

3. Теплонасосные установки для отопления здания

Тепловой насос – это холодильник наоборот. Основная задача теплового насоса – забрать тепло из прохладной внешней среды и передать его в помещение. Внешняя среда при этом может быть разная: водоем, море, теплые канализационные стоки, грунт, теплый воздух вытяжной вентиляции.

Тепловые насосы довольно надежные устройства. Срок эксплуатации компрессора и теплообменного контура около 30 лет. Практика применения тепловых насосов показала, что их агрегаты и автоматика практически не выходят из строя в течение всего срока эксплуатации стоимость получаемого тепла в 2,5 раза ниже, чем тепло от индивидуальных газовых котельных и в 3 раза ниже, чем стоимость тепла от централизованной системы отопления.

Принцип работы теплового насоса:

• в замкнутом контуре циркулирует хладоагент с низкой температурой испарения, который испаряется во внешнем теплообменнике при низком давлении и температуре. При испарении происходит охлаждение теплообменника и тепло забирается из внешней среды.
• компрессор теплового насоса сжимает пары и перекачивает их во внутренний теплообменник. При прохождении через сопло расширителя давление и температура пара резко падают, происходит конденсация теплоносителя на стенках теплообменника с передачей ему тепла.
• от теплообменника нагревается воздух в помещении или подогревается вода в системе отопления. В качестве теплоносителя обычно используется 30%-й раствор пропиленгликоля или этиленгликоля, фреоны, пропан, реже – спиртовые растворы.

Задача ТНУ накачать тепло, используя электроэнергию для привода компрессора. Поэтому тепловой насос оценивается коэффициентом преобразования теплоты (Е.Е.С.). То есть, сколько тепловой энергии (кВт*ч) вырабатывает тепловой насос на 1 кВт*ч затрачиваемой электрической энергии. Обычно этот коэффициент от 2,5 до 5. Выбор внешней среды для работы ТНУ, теплообменников, схемы их расположения и укладки трубопроводов – дело специалиста. Конструктивные особенности существенно влияют на эффективность работы теплового насоса.

Во внешнем контуре теплового насоса обычно проблем с температурой не возникает. По экономическим причинам не имеет смысла выхолаживать воздух с отрицательной температурой, но очень выгодно забирать тепло из канализационных стоков, с придонной части прудов и озер, а также из других непромерзающих водоемов, болот. Поскольку температура этих источников практически постоянна, считается, что для теплового насоса это неограниченный источник тепла. Теплообменники для водных источников подбираются исходя из расчета съема тепловой энергии 30Вт*ч на 1 погонный метр трубы теплообменника. Фиксация теплообменника в придонной части обеспечивается грузом 5 кг на 1 метр теплообменника.

При использовании в качестве источника тепла грунта, ситуация несколько сложнее. Расположение теплообменника в грунте дело довольно трудоемкое. Для нормальной работы теплообменника его нужно заглубить ниже слоя промерзания на глубину около 1 метра. Площадь расположения теплообменника для среднего дома около 400 м2, длина труб около 450 метров. Если заменить поверхностный теплообменник на вертикальный, то для его расположения необходимо будет пробурить скважину глубиной 50-70 метров, что очень дорого. Производитель гарантирует работу такого теплообменника до 100 лет. Структура грунтов различна, она определена географическим расположением проектируемых объектов, что оказывает существенное влияние на их теплопроводность. Вокруг теплообменников  грунт со временем  может изменять свой энергетический потенциал, что снижает эффективность работы ТНУ. Однако существуют технические способы свести последствия этой проблемы к нулю. Поэтому работы по проектированию, монтажу и сервисному обслуживанию ТНУ с грунтовым теплообменом (геотермальные ТНУ) должны выполняться профессиональной  компанией, имеющей многолетний опыт создания подобных систем. Температура на выходе теплового насоса обычно не превышает 55 °С. Поэтому тепловые насосы целесообразно использовать для подогрева теплоносителя обычной системы отопления и воды для ГВС или для подогрева полов системой отопления «Теплый пол».      Подогрев воды для систем отопления и ГВС не вызывает затруднений и заметных затрат, поскольку 75-80% необходимого нагрева уже сделал тепловой насос. 
Весьма эффективно применение ТНУ, если существует возможность использования тепла обратной магистрали центральной системы отопления (ЦСО). В этом случае применяются ТНУ с теплообменниками  вода-вода, которые забирают тепло из охлажденной до 40ОС воды, доводят ее до температуры 55°С и подают на устройства теплообмена, установленные внутри здания. Дополнительно охлажденная вода в  ЦСО, возвращается в котельную и цикл повторяется. Такое применение ТНУ позволяет повысить эффективность работы ЦСО.

Существенным достоинством ТНУ является их реверсивный характер (в жаркий период тепловой насос можно использовать для охлаждения помещения). В этом случае, тепло из помещений отводится во внешний контур от специальных теплообменников, устанавливаемых внутри здания.

4. Экономия теплоты при автоматизации работы систем отопления

При работе распространенных систем водяного и воздушного отопления централизованные теплозатраты на отопление можно сократить, если использовать для обогревания помещений дополнительные местные теплопоступления. Существенной экономии теплозатрат достигают, применяя автоматическое регулирование теплового потока поступающего
в систему отопления. Блоки автоматизации действия системы отопления включают в общую автоматизированную систему управления работой инженерного оборудования
здания. Теплопоступления от различных дополнительных источников можно считать избыточными, если они вызывают повышение температуры воздуха в рабочей (обслуживаемой) зоне
сверх средней оптимальной, установленной по назначению помещения. Например, сверх
21°С в обслуживаемой зоне жилых, общественных и административно-бытовых помещений, когда люди находятся в них более 2 ч непрерывно.

В отапливаемых жилых зданиях к дополнительным теплопоступлениям относятся: 

• часть теплопоступлений от систем водяного отопления при температуре наружного
воздуха выше температуры точки излома графика регулирования температуры воды в теплофикационных сетях;  
• часть бытовых тепловыделений, вызывающих повышение температуры воздуха в
жилых комнатах сверх 21 °С (обычно при температуре наружного воздуха выше
расчетной для проектирования отопления);
• теплопоступления от солнечной радиации. В основных помещениях общественных зданий вместо бытовых тепловыделений имеются
периодические теплопоступления от работающих людей и электрического освещения.

В
помещения производственных зданий в рабочее время поступает также теплота от электрического оборудования и технологических процессов. Мощность этих дополнительных теплоисточников изменяется во времени, понижаясь до минимального значения в ночное
и нерабочее время. При нестационарном характере теплопоступлений часть теплоизбытков поглощают наружные и внутренние ограждения, а также оборудование помещений.
Чем больше теплоемкость ограждений помещений, тем больше они поглощают теплоизбытков, что уменьшает амплитуду колебания температуры воздуха. При этом, как следствие, роль автоматического регулирования теплоподачи в систему отопления снижается. Как известно, регулирование теплоподачи в систему отопления можно осуществлять в
системе здания в целом, в пофасадных частях системы, в горизонтальных поэтажных ветвях или путем индивидуального регулирования теплоотдачи отдельных отопительных
приборов и агрегатов. Автоматизированное регулирование теплоподачи в систему водяного отопления здания
в целом, осуществляемое в тепловом пункте при вводе наружных теплопроводов, позволяет корректировать график центрального качественного регулирования и
частично учитывать теплопоступления от солнечной радиации. Исследования, проведенные в системе водяного отопления 16-этажного жилого здания в Москве, показали, что
теплоподача по скорректированному графику регулирования позволяет экономить 4,3  % расхода теплоты за четыре последних месяца отопительного сезона. За весь сезон в условиях Москвы экономия при этом доходит до 6-8 %. Автоматизированное пофасадное регулирование частей системы отопления сопровождается дальнейшим сокращением теплозатрат (до 12 %) по сравнению с теплозатратами при
обычном центральном качественном регулировании. При пофасадном регулировании контроль работы частей системы отопления проводят по
3-4 неблагоприятно расположенным (обычно недогревающимся) помещениям.
Это вызывает перегревание других помещений. Более эффективно в отношении экономии тепловой энергии автоматическое регулирование теплоподачи в отдельные крупные помещения горизонтальными поэтажными ветвями
системы водяного отопления. При таком поэтажном регулировании температура воздуха в обслуживаемых помещениях поддерживается на заданном уровне с помощью регуляторов прямого действия с точностью ±1,5 °С.

Аналогично по эффективности автоматическое регулирование теплоподачи индивидуальными регуляторами, устанавливаемыми на теплопроводах отопительных приборов или агрегатов. При таком способе регулирования полезно используются (в отношении экономии теплозатрат на отопление) теплопоступления в помещения от людей, бытовых приборов, солнечной радиации, электрического освещения и оборудования идругих источников, а также учитывается неблагоприятное воздействие ветра. Особенно существенная экономия теплоты достигается при прерывистом отоплении зданий с переменным режимом работы.

5. Прерывистое отопление зданий

В зданиях и сооружениях с переменным тепловым режимом  прибегают к понижению температуры помещений в нерабочие периоды суток. Для этого применяют прерывистое отопление с понижением или полным отключением теплоподачи.При сокращении теплопоступлений от системы отопления по сравнению с теплоподачей в
рабочий период суток в помещениях наблюдаются колебания температуры воздуха и радиационной температуры. В сухих производственных помещениях возможно понижение температуры в нерабочий
период до 5 °С. В помещениях общественных зданий можно также допустить в нерабочий
период суток понижение температуры, но до такого уровня, чтобы избежать конденсации
водяного пара воздуха на внутренней поверхности наружных ограждающих конструкций
(за исключением световых проемов). Устанавливается также недельная периодичность теплового режима, связанная с субботне-воскресным (или только воскресным) перерывом в работе. Недельная периодичность
нарушается только в дни праздников.

Продолжительность нагревания помещения отличается в рабочие дни и после воскресенья, так как исходная температура помещения различна. Прерывистая теплоподача вызывает периодические изменения температуры помещения,
зависящие от теплотехнических свойств его ограждений, величины и продолжительности
теплопоступлений. Конвективная теплота от отопительной установки поступает в воздух
помещения и от него передается внутренней поверхности ограждений. Температура воздуха и радиационная температура несколько отличаются, и их изменение не совпадает во
времени.

При прерывистом отоплении минимальная температура помещения, которая устанавливается к концу периода отключения отопления (режима охлаждения), зависит от теплоустойчивости, а также теплозащитных свойств наружных ограждений этого помещения. Расчеты показывают, что при прерывистом отоплении помещений повышенной теплоустойчивости теплозатраты возрастут на 4...5 % по сравнению с затратами на отопление помещений пониженной теплоустойчивости.

Экономия теплоты, получаемая при переменном тепловом режиме, зависит не только от теплозащитных свойств ограждающих конструкций помещений, но и от тепловой мощности системы отопления. Применение переменного теплового режима при повышенных теплозащитных свойствах ограждений обеспечивает дополнительную экономию теплоты вследствие сокращения продолжительности натопов и даже устранения промежуточных натопов в условиях длительного охлаждения помещений в воскресные и
праздничные дни. Продолжительность периода охлаждения может быть в этих случаях увеличена вследствие относительного повышения минимальной температуры воздуха в помещениях.Повышение тепловой мощности системы прерывистого отопления (по сравнению с мощностью постоянно действующей системы) при прочих равных условиях позволяет в еще большей мере экономить теплоту.

Общая экономия теплоты в течение отопительного сезона при прерывистом отоплении различных зданий составляет 20-30 % по сравнению с теплозатратами на постоянное отопление. Система прерывистого отопления может быть чисто воздушной, когда установки приточной вентиляции используются в предрабочий период времени для натопа в рециркуляционном режиме.

Более гибкой в эксплуатации является двухкомпонентная система комбинированного отопления. Такая система состоит из базисной (фоновой) части в виде водяного отопления (особенно при расположении рабочих мест близ световых проемов) и догревающей части – воздушного отопления для натопа. Водяное нерегулируемое отопление предназначено для постоянного использования с выравниванием теплонедостатка в различно расположенных помещениях здания. Воздушное отопление осуществляется установкой приточной вентиляции в рециркуляционном режиме, что ограничивает ее тепловую мощность при натопе. Расчет двухкомпонентной системы прерывистого отопления заключается не только в определении тепловой мощности ее частей, но и в выявлении расчетного режима ее работы. Такой расчет проводят в суточном разрезе при различной температуре (через 5 °С) наружного воздуха в течение отопительного сезона. Работу догревающей части системы отопления автоматизируют с программным управлением для выдерживания расчетного режима. На случай неожиданного резкого понижения температуры наружного воздуха в контрольных помещениях устанавливают датчики минимальной температуры. По сигналу от них включается допревающая часть системы отопления в дополнительный режим натопа помещений (например, на 10 °С). Эти же датчики используются в воскресные и праздничные дни.

6. Нормирование отопления зданий

Жилые здания в городах страны являются одним из основных потребителей теплоты в
системах централизованного теплоснабжения. Важной технико-экономической и социальной задачей становится нормирование теплозатрат на отопление этих зданий при обеспечении теплового комфорта в помещениях. Нормирование теплоподачи в жилые здания делают с целью упорядочения расхода теплоты на отопление и обеспечения экономии теплоты в течение отопительного сезона путем
сокращения бесполезных теплопотерь. Нормирование можно проводить на основе существующей структуры управления жилищным хозяйством городов, используя ее основные
элементы: информационно-вычислительный центр, центральный, районные и оперативные диспетчерские пункты жилых микрорайонов.

При проведении нормирования теплоподачи сравнивают фактическое теплопотребление
на отопление жилых зданий за некоторый установленный предшествующий период времени с расчетной теплопотребностью зданий. Сравнение делают с учетом действительных
климатических условий в течение контрольного периода времени и теплотехнических
особенностей жилых зданий в микрорайоне. При этом выявляют и устраняют причины
несогласования фактических теплозатрат и нормы теплопотребления. Расчет нормы теплопотребления за контрольный период отопительного сезона (не менее месяца) для группы жилых домов, обслуживаемых одним центральным тепловым пунктом (ЦТП), выполняют в информационно-вычислительном центре (ИВЦ), При этом используют данные об
обогреваемом объеме жилых зданий, числе людей, проживающих в этих зданиях, расчетной мощности системы горячего водоснабжения, времени работы нежилых объектов в
микрорайоне и др., а также о фактических климатических условиях.

Норма теплопотребления складывается из расходов теплоты на отопление и горячее водоснабжение. Норму теплоподачи на отопление зданий устанавливают, исходя из суточной
нормы, определяемой по формуле:

Qсут = (∑1N(qот.N∙VN))∙(tB.опт – tн.ср)

где N – число групп жилых зданий с отличающимися теплотехническими характеристиками; qот.N – удельный показатель теплозатрат на отопление данной группы зданий,
кДж/(сутмЗ∙°С); VN - общий отапливаемый объем зданий данной группы, м3; tB.опт – оптимальная температура внутреннего воздуха в жилых зданиях, принимаемая по СниП; tн.ср – среднесуточная температура наружного воздуха по данным срочных измерений на ближайшей к ДТП городской метеостанции, °С.

Фактические теплозатраты зданий за контрольный период времени определяют по показателям теплосчетчиков (тепломеров), установленных на вводах городских теплопроводов в
ЦТП. Контрольный период выбирают в начале отопительного сезона при температуре наружного воздуха выше расчетной для отопления. Проведению измерений должна предшествовать тщательная наладка системы отопления в ходе подготовки зданий к работе в условиях отопительного сезона. При недоиспользовании расчетной нормы теплопотребления (при отсутствии жалоб населения на недогревание помещений) устанавливают источники дополнительной экономии
теплоты. Опыт экономной эксплуатации может быть распространен на другие жилые
микрорайоны. Превышение фактических теплозатрат за контрольный период времени над расчетной
нормой теплопотребления будет свидетельствовать о перерасходе теплоты и имеющихся в
жилых зданиях скрытых резервах для ее экономии. Тогда на основании обследований и
последующего анализа состояния наружных ограждений, тепловыделяющего и теплопотребляющего оборудования составляют перечень мероприятий по сокращению теплозатрат на отопление зданий микрорайона.

В ходе обследования зданий устанавливают состояние оборудования ЦТП, внутриквартальных тепловых сетей, индивидуальных тепловых пунктов, тепловой изоляции в зданиях, их ограждающих конструкций (стен, окон, перекрытий), входных дверей и лестничных
клеток. При обследовании систем отопления зданий после их приведения в проектное состояние
необходимо проверить:

• исправность регулятора расхода теплоносителя на тепловом вводе;
• состояние тепловой изоляции труб в технических подвалах и на чердаках;
• размеры горловины и сопла элеватора и их соответствие рассчитанным при наладке системы отопления значениям;
• исправность действия регулирующей арматуры у отопительных приборов;
• наличие самовольно установленных жителями дополнительных отопительных приборов;
• технические показатели циркуляционных насосов;
• наличие воздуха в верхних магистралях и отопительных приборах;
• плотность соединений в оборудовании, арматуре и фасонных частях труб;
• уровень температуры возвращаемой из системы отопления воды;
• наличие горизонтальной и вертикальной разрегулировки системы;
• недогревание или перегревание отдельных помещений путем массового термографирования внутреннего воздуха в квартирах.

В ходе обследования учитывают, что перерасход теплоты может сопровождаться сверхнормативным снижением температуры в отдельных помещениях, причинами чего может быть вертикальная и горизонтальная разрегулировка систем отопления. Подтверждением эффективности мероприятий, проводимых эксплуатирующими организациями по сокращению бесполезных теплопотерь, служит последовательное сокращение фактических теплозатрат по сравнению с нормируемой теплоподачей на отопление зданий.

2. Энергосбережение в системах отопления

1. Системы низкотемпературного отопления

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 не получили широкого распространения в России, несмотря на их экономические преимущества. Препятствием для распространения является увеличенный расход металла вследствие развития площади нагревательных поверхностей. Системы низкотемпературного отопления подразделяют в зависимости от способа нагревания теплоносителя на однокомпонентные, имеющие однотипные теплоприготовительные установки, и комбинированные, 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. При отсутствии чердака возможна также установка закрытого расширительного бака.
Для удаления воздуха из систем с нижней разводкой предусматривают воздушную линию
 или воздушные краны непосредственно у отопительных приборов.

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, глизаптин, гравий и др.) теплота накапливается за счет теплоемкости материала заполнителя. В фазовых теплоаккумуляторах 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. 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 фунтовые, 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, 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 и средней температуре 30 °С давление в системе потребовалось бы снизить до 0,0043 МПа, что технически сложно. Используют пары хладона, который не горюч, не взрывоопасен, не ядовит и не имеет запаха.
Низкая температура твердения хладона исключает замерзание теплоносителя в системе.
Кроме того, хладон химически устойчив и не вызывает коррозии металлов.

В низкотемпературных системах парового отопления регулирование теплоотдачи отопительных приборов осуществляют воздействием на давление пара, причем расчет ведется
на давление, 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. 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 сокращает объем теплоаккумулятора.

В том случае, когда температура теплоисточника ниже температуры обслуживаемого помещения, а также для снижения расхода металла на нагревательные поверхности, в низкотемпературные системы отопления включают тепловой насос. Применяют тепловые насосы практически всех типов, однако наибольшее распространение получили компрессионные тепловые насосы, работающие на хладоне, что позволяет получить
температуру конденсации 60-80 °С. Для получения более высокой температуры используют смеси хладонов различных марок. 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, плавным образом, возобновляемых источников тепловой энергии, учитывая расширение в будущем области их применения.