Система отопления служит для обогревания жилых и служебных помещений судна. На современных судах применяют паровую, водяную, воздушную и электрическую системы отопления.
Система парового отопления. Систему парового отопления применяют на морских и речных судах. Основные ее преимущества — простота и сравнительно малая масса. Теплоносителем в системе служит насыщенный пар низкого давления, получаемый от главных, вспомогательных или утилизационных котлов.
Принцип действия системы парового отопления заключается в том, что пар по специальным трубопроводам поступает в грелки, установленные почти во всех жилых и служебных помещениях, кроме специальных, где отопление не предусматривается. Проходя по грелкам, пар конденсируется, отдавая теплоту парообразования воздуху помещения. Образовавшаяся в результате конденсации пара в грелках вода отводится обратно в котел для его питания. Теплоотдача пара тем выше, чем меньше он содержит влаги. Поэтому для уменьшения влаги пар до входа в грелки пропускается через специальные влагоуловители (сепараторы), действующие на основе резкого изменения направления движения пара.
На рис. 3.39, а показан проходной сепаратор. Пар, поступая в сепаратор через отверстие фланца 2, ударяется об отбойную перегородку с корытцем 4 и опускается вниз. Изменив свое направление и обойдя перегородку, пар поднимается в верхнюю полость 3 и уходит через отверстие фланца, а вода, отделившись от пара, стекает через решетку 5 в нижнюю полость 1.
В связи с тем что давление пара в паровых котлах высокое, а работа системы парового отопления осуществляется при давлении до 0,2—0,3 МПа, для понижения давления пар пропускается через редукционный клапан. При прохождении через клапан скорость пара увеличивается и соответственно уменьшается его давление. В случае повреждения редукционный клапан заменяют предохранительным, который при повышении давления в отопительной сети выше 0,2—0,3 МПа перепускает излишний пар в теплый ящик.
Проходя через грелки, пар конденсируется в них, однако эта конденсация является неполной. Чтобы сконденсировалась большая часть пара, за грелкой устанавливают конденсационный горшок, а перед теплым ящиком — специальный конденсатоотводчик. На рис. 3.39, б изображен конденсационный горшок с крышкой 8. Между корпусом 6 горшка и мембраной находится прокладка 9. Когда в горшок вместе с конденсатом поступает пар, сильфон 7 под действием высокой температуры удлиняется и закрывает выход пару в конденсатный трубопровод. Задержанный пар конденсируется, и сильфон по мере снижения температуры пара укорачивается, поднимая при этом игольчатый клапан 10 и пропуская конденсат по трубопроводу в питательную цистерну и теплый ящик или возвращая конденсат в парогенератор. В настоящее время разработаны малогабаритные конденсационные горшки, которые для повышения эффективности системы можно устанавливать на выходе за каждой грелкой.
Площадь нагревательной поверхности грелок и их количество определяются тепловым расчетом. Грелки изготовляют из меди, чугуна и стали. Ребра грелок бывают круглые и прямоугольные. На рис. 3.40 изображены применяемые на судах грелки и радиаторы. Ребристые грелки с малым шагом ребер хорошо передают теплоту, но недостаточно гигиеничны, так как между ребрами забивается пыль, которая пригорает и дает неприятный запах. Этот недостаток менее присущ стальным вертикальным грелкам и радиаторам.
Конструктивно система парового отопления может выполняться по групповому или централизованному вариантам. На судах малого водоизмещения обычно, применяется централизованный вариант построения, во всех остальных случаях — групповой. При групповом варианте вся система разбивается на отдельные участки, обслуживающие палубы, платформы, надстройки и т. д.
В зависимости от способа подвода пара к грелкам и отвода от них конденсата системы парового отопления выполняются однопроводными (рис. 3.41) и двухпроводными (рис. 3.42). Из рисунков видно, что при двухпроводной системе все грелки данной группы помещений включаются между трубопроводом свежего пара и магистралью отработавшего пара параллельно, а при однопроводной системе — последовательно.
При однопроводной системе отопления не нужен трубопровод отработавшего пара (конденсат), благодаря чему при его монтаже требуется значительно меньшее количество труб, чем при двухпроводной системе. Конструктивно однопроводная система проще, однако клапаны у нее более сложной конструкции, чем обычные клапаны, устанавливаемые перед грелками и предназначенные для впуска пара в грелку и выпуска из нее конденсата.
Система водяного отопления. Если в системе парового отопления теплоносителем является пар, то в системе водяного отопления — горячая вода с температурой 80—95 °С. Нагретая до этой температуры вода циркуляционными насосами или вследствие разницы в плотности до и после прохождения нагревательных приборов циркулирует по системе. Системе водяного отопления не нужны сепараторы, редукционные клапаны, конденсационные горшки и предохранительные клапаны. Характерным для этой системы является наличие расширительных бачков, которые устанавливают в наиболее высоких точках системы. На рис. 3.43 приведена схема водяного отопления. Вода, нагреваясь в котле, поступает по трубе 9 в расширительный бак 8. Этот бак принимает часть воды и обеспечивает отвод пара при нагреве через атмосферную трубу 7, предотвращая образование в системе паровых мешков. Из расширительного бака вода поступает к клапанной коробке 6 и грелкам 5, откуда направляется по трубопроводу 3 к насосу 2, который подает воду обратно в котел 1.
Для естественной циркуляции воды при выключенном насосе, возникающей вследствие разности температур нагретой в котле и охлажденной в грелках воды, предусмотрен обводной канал. Вода пополняется из запасных цистерн насосом 13, подающим ее в бак 11. Из бака вода поступает в котел через клапан 10, автоматически действующий от поплавка расширительной цистерны. В случае необходимости вода может отбираться из расширительного бака на хозяйственные нужды по трубопроводу 12. Излишек воды в расширительном баке отводится по трубе 4.
К преимуществам водяного отопления по сравнению с паровым относятся: долговечность и гигиеничность, бесшумность работы, невысокое давление теплоносителя и простота устройства. Наряду с этим имеются и недостатки: большая масса системы, опасность замерзания воды в трубах вследствие невысокой температуры теплоносителя и медленного перемещения его по трубам (до 0,3 м/с), медленное нагревание помещений.
Система воздушного отопления. При подогреве воздуха, подаваемого в судовые помещения системой общесудовой вентиляции, системы парового и водяного отопления можно заменить воздушным отоплением. В холодное время система используется для отопления и вентиляции, в теплое — только для вентиляции и охлаждения.
Совмещение вентиляции и отопления в одной системе позволяет изменять температуру в помещениях в широких пределах. Система воздушного отопления проще, чем системы парового и водяного отопления. Конструктивно ее выполняют по автономному или групповому варианту в зависимости от количества, назначения и расположения обслуживаемых помещений. Воздух в системе подогревается в воздухоподогревателях, а охлаждается в воздухоохладителях.
На рис. 3.44 показана схема высоконапорной системы воздушного отопления для группы помещений. Схема позволяет применять для отопления наружный, а также рециркуляционный воздух или их смесь. Первичный подогрев воздуха производится в групповом воздухоподогревателе, а вторичный до требуемой температуры — в самих помещениях, где установлены регулируемые вручную воздухоподогреватели. Из группового воздухоподогревателя воздух поступает по магистрали в каютные отопительно-воздухораспределительные шкафчики с эжекционными головками и нагревательными элементами, регулируемыми клапанами.
Эжекционная головка за счет энергии выходящего из нее воздуха, поступающего под большим напором от вентилятора, подсасывает воздух помещения в шкафчик. Регулируя работу нагревательного элемента, можно регулировать температуру воздуха в помещениях. С помощью таких шкафчиков можно также регулировать и количество засасываемого рециркуляционного воздуха. При использовании воздухораспределительного шкафчика без нагревательного (вторичного) элемента регулировать температуру воздуха в помещении можно только путем изменения количества воздуха, эжектируемого из помещения и подаваемого от центрального воздухоподогревателя. Такой шкафчик фактически является воздухосмесительным прибором.
В отдельных помещениях по условиям обитаемости предпочтительно иметь шкафчики с нагревательными элементами, так как в летний период они могут быть использованы для вторичного охлаждения воздуха в помещениях. Для этого к шкафчику дополнительно подводят трубу для удаления влаги, скапливающейся на охлаждаемом воздухоэлементе. Каютные воздухонагреватели размещают с учетом санитарно-гигиенических требований, а также в соответствии с архитектурой помещения. Регулирование нагревательных приборов-шкафчиков можно производить дистанционно.
Система электрического отопления. Электрическое отопление применяется сравнительно редко, главным образом для отопления тех помещений, где установлены приборы, которые надо защищать от влажности. К числу таких помещений относятся штурманская и ходовая рубки, помещения судовых телефонных станций и др. Принцип действия электрической системы отопления заключается в преобразовании электрической энергии в тепловую. Для получения большого количества теплоты в электроприборы (грелки) вводят нихромовые сопротивления. Грелки устанавливают обычно на переборках, а иногда, чтобы не загромождать помещения, и на подволоке. Система электрического отопления проста по устройству и допускает свободное перемещение грелок с одного места на другое; однако стоимость такой системы высока.
Литература
Судовые системы и трубопроводы - Овчинников И.Н., Овчинников Е.И. [1988]
