Opvarmning - kunstig opvarmning af lokaler for at kompensere for varmetab i dem og opretholde en temperatur på et givet niveau , der opfylder betingelserne for termisk komfort og / eller kravene til den teknologiske proces [1] . Opvarmning forstås også som enheder og systemer ( varmere , gulvvarme , infrarød varme osv.), der udfører denne funktion [2] .
Afhængigt af den fremherskende varmeoverførselsmetode kan rumopvarmning være konvektiv eller stråle .
En type opvarmning, hvor varme overføres ved at blande mængder af varm og kold luft. Ulemperne ved konvektiv opvarmning omfatter en stor temperaturforskel i rummet (høj lufttemperatur øverst og lav i bunden) og manglende evne til at ventilere rummet uden tab af termisk energi
En type opvarmning, hvor varme overføres hovedsageligt ved stråling og i mindre grad ved konvektion. Varmeapparater placeres direkte under eller over det opvarmede område (monteret i gulv eller loft, de kan også monteres på vægge eller under loft) [3] [4] .
Varmesystemet er et sæt tekniske elementer designet til at kompensere for temperaturtab gennem eksterne omsluttende strukturer (vægge, gulve, tage) ved at opnå, overføre og overføre den nødvendige mængde varme til alle opvarmede lokaler , tilstrækkelig til at holde temperaturen på en givet niveau i overensstemmelse med standarderne.
De vigtigste strukturelle elementer i varmesystemet:
Overførsel af varme langs varmeledninger kan udføres ved hjælp af forskellige arbejdsmedier ( flydende eller gasformige ). Flydende ( vand eller en speciel ikke-frysende væske- frostvæske ) eller gasformig ( damp , luft , brændstofforbrændingsprodukter) medium, der bevæger sig i varmesystemet, kaldes kølemiddel . Vand bruges oftest som et arbejdsmedium på grund af dets lave omkostninger og acceptable termiske ydeevne. Damp som varmebærer til opvarmning af offentlige faciliteter og boliger bruges ikke, da det er potentielt farligt for menneskers sundhed (i tilfælde af deformation og svigt af rørledninger), det bruges til teknologiske behov i virksomheder.
Moderne varmesystemer har også funktionen til at opretholde mikroklimaet, hvilket sørger for tilstedeværelsen af automatisering og den tilsvarende komplikation af selve systemet. Samtidig ændres det hydrauliske regime ofte under drift, hvilket adskiller sådanne systemer fra de "klassiske", som én gang justeres under idriftsættelse [5] . Takket være indførelsen af automatiske styresystemer til varmebehov opnås betydelige energibesparelser.
Varmesystemer kan opdeles [5] :
Såvel som:
Til opvarmning af vand :
Brand-luft - betyder, at opvarmningen af kølevæsken (luften) udføres ved hjælp af ild .
Den første brandluft, og faktisk den første varmeinstallation, anses for at være et bål , der tændes inde i boligen.
Det gamle Rom i det 1. århundrede f.Kr. e. der var allerede en udviklet hypocaust -varmeanordning , hvor luften i rummet modtog varme fra gulvene, som blev opvarmet af ovnrøggasser, der passerede i underjordiske hulrum. Et sådant system gjorde det muligt at opnå "ren" varme, uden menneskelig kontakt med forbrændingsprodukter. Desuden afgav stengulvet, der havde en stor termisk inerti, varme til rummet i lang tid, efter at ilden gik ud. Hypocausten er beskrevet af Mark Vitruvius Pollio i hans afhandling om arkitektur. Et lignende system, ondol , dukkede formodentlig op i det 1. århundrede f.Kr. f.Kr e. - 7. århundrede n. e. bruges stadig i Korea. Et lignende gulvvarmesystem er også kendt i det nordlige Kina, hvor det er kendt som "dikan" (bogstaveligt talt halvkan ) . Den mere almindelige type kinesere kan dog kun opvarme en bred sofa, hvor folk sov, sad, tørrede ting osv.
Også i det gamle Rom fik pejsen sit moderne udseende . Udtrykket kommer fra det latinske caminus - åben ildsted. Det blev installeret i midten af rummet og omgivet så meget som muligt med varmeholdende materialer - en stenportal, en stenskorsten, en sten modsat mur. Det var således muligt at undgå overophedning under ovnen (stenen "optog" varme) og en kraftig afkøling efter ilden gik ud (nu "afgav" stenen varme). Pejsen sørgede også for ventilation ved at skabe træk i skorstenen.
Og i Centraleuropa, at dømme efter de arkæologiske udgravninger, blev boliger selv i det 9. århundrede opvarmet med komfurer-varmere og kyllingeovne. Brændeovnen var et ildsted af brosten og kampesten, kurnaovnen var et hul gravet i jorden med en lerhvælving. Dette var allerede et stort skridt efter branden - sådan en brændeovn akkumulerede varme og fortsatte med at give den væk i lang tid, efter at brændstoffet brændte ud, hvilket gjorde det muligt at bruge mindre brænde og kræfter. Men alligevel blev disse ovne stadig opvarmet "på sort" - forbrændingsprodukterne kom først direkte ind i boligen og først derefter ind i atmosfæren gennem et specielt hul i loftet eller endda gennem døren. I 1400-tallet var der brændeovne med skorstene , derefter træ - "rygere" [6] [7] .
På dette tidspunkt var hypocaust-systemet praktisk talt tabt i Europa (med undtagelse af Spanien , hvor en modificeret version kaldet "gloria" eksisterede indtil begyndelsen af det 20. århundrede), og derfor fremkomsten af et brand-luft-system kaldet " Russisk system” lavede en lille revolution. Opvarmningsanordningen var som følger: kold luft blev tilført gennem luftindtagsskakten til ovnen installeret på den første eller kælderetage , hvor den, ved at røre dens varme overflade, blev opvarmet, og derefter blev den tilført til opvarmede rum gennem vandret og lodret mursten luftdistributionskanaler. Derfra, gennem udstødningskanalerne, blev luften, der afgav varme, ventileret tilbage til atmosfæren. Luftcirkulationen var naturlig på grund af forskellen i tæthederne af varmt og koldt.
Et sådant system forsynede ikke kun boliger med "ren" varme, men udførte også ventilation . Det "russiske system" var for eksempel udstyret med det facetterede kammer i Kreml [8] .
Ovne i XV-XVIII århundreder var ler , mursten eller endda flisebelagt , hvilket var en stor luksus - en kakkelovn kunne kun findes i rigt dekorerede paladslokaler og lejlighedsvis blandt velhavende borgere. Også på Tula-værket blev der produceret ikke-varmeintensive ovne af støbejern og stål. I 1709, ved dekret fra Peter den Store, blev de første ti "svenske" komfurer skabt med billigere fliser (blåt maleri på en glat hvid bund). Den "svenske" komfur er stadig populær, den kommer i forskellige designs - K. Ya. Buslaev, G. Reznik, V. A. Potapov, men faktisk er det en komfur med et kogekammer udstyret med en emhætte i "kroppen" af komfuret og et "komfur på hende. I 1736 var "træbesparende" ovne udstyret med en vandret skorstensspole udbredt i St. Petersborg, i 1742 blev den allerede med succes erstattet af en ovn med "brønde" - en lodret spole.
Den russiske ingeniør og arkitekt N. A. Lvov udgav i 1795 det første originale russiske værk om opvarmning, hans bog Russian Pyrostatics. I publikationen talte Lvov med skarp kritik af den fashionable dille for udenlandske komfurer, som var ekstremt ineffektive, og præsenterede også forbedringerne af varmeinstallationer opfundet af ham, såvel som designprincipperne og beregningerne af brand-luftvarmesystemer.
På dette tidspunkt bredte etagebygninger sig mere og mere, så der er en tendens til centralvarme. Det er her det "russiske system" kommer til nytte, som tidligere hovedsagelig blev udført for to-etagers bygninger. Samtidig udgav Nikolai Lvov i 1799 sin anden bog, Russian Pyrostatics, or the Use of Tested Fireplaces and Stoves, hvor der er et afsnit "Om øvre ovne eller tilstødende varmerum". Der foreslog han et design, der ligner en varmelegeme , men ineffektivt.
I 1821 udkom i Wien en bog af den tyske professor Meissner "A Guide to Heating Buildings with Heated Air", som også ydede et væsentligt bidrag til udviklingen af brand-luftopvarmning [9] .
I 1820'erne blev den såkaldte. Uttermark ovne. Ivan [10] Uttermarks originale ovn var rund og lagt meget tæt ud med specielle mursten lavet efter mønstre. Hun havde også i sit design buede kobberrør med knæ, der går igennem, hvorigennem rumluften blev opvarmet [11] . Det vil sige, at sættet af dele ikke var fra det offentlige domæne. Derfor vandt kun en forenklet version, hvor ovnen var lavet af almindelig mursten og blev forsynet med en metal "skjorte", popularitet, som hurtigt aftog på grund af dårlige sanitære og hygiejniske egenskaber (ved kontakt med en rødglødende ovn, luften støv brændt og udsender en ubehagelig lugt).
I 1835 præsenterede Nikolai Ammosov , der opsummerede ideerne fra Lvov og Meissner, verdens første effektive varmelegeme - hans "pneumatiske" varmesystem, senere kaldet " Ammos komfur ". Systemet fungerede ganske på samme måde som det "russiske" - luften opvarmet af ovnen, under påvirkning af forskellen i tætheder, steg gennem "varme" metalkanalerne ind i de forreste haller og stuer. Præsentationen af ovnen var ikke let - den blev først installeret i lokalerne til Imperial Academy of Arts , hvor systemet viste sig godt. I 1838, efter en tre dage lang brand i Vinterpaladset , blev ovnopvarmningen erstattet af Ammosov pneumatiske ovne [12] . I 1841 blev "Ammos komfurer" installeret i bygningerne i Hermitage , Court Manege - i alt, i 100 store bygninger i St. Petersborg og andre store byer i Rusland, var der i alt over 420 "store og små pneumatiske komfurer."
Og først nu er væsentlige mangler blevet mærkbare. Det faktum, at systemet udsendte en lav rumlen under forbrændingen, tørrede luften ud og knitrede under et tordenvejr, var umiddelbart mærkbart og tåleligt (det er dog grunden til, at Alexander II tilføjede lokale vandvarmesystemer "for at hjælpe" det i 1860'erne [12 ] , men den største ulempe var de varme "varme" luftkanaler, som overophedede væggene, der var i nærheden, ødelagde dyrebare malerier, og støvet brændte på dem, udsendte en ubehagelig lugt, eller endnu værre, fløj op og gradvist dækkede vægge med sod, malerierne - i et ord hele interiøret [13] .
Ammosov selv var på ingen måde enig i manglerne ved sin opfindelse og tilskrev dem "stokernes dovenskab og skødesløshed" [11] .
I 1777 opfandt og anvendte den franske ingeniør M. Bonnemann det første naturlige cirkulationsvandsopvarmningssystem til opvarmning af kuvøser , hvis grundlæggende principper og tekniske løsninger blev brugt til boligopvarmning dengang og stadig bruges i dag.
I 1834 blev systemet af en mineingeniør, professor P. G. Sobolevsky , det første system til vandopvarmning i Rusland med naturlig cirkulation . I 1875 dukkede den første lejlighed ikke kun op i Rusland, men også i Vesteuropa med et separat vandvarmesystem ved hjælp af flade varmeanordninger lavet i form af pilastre . Vand blev opvarmet i en lille varmelegeme installeret i køkkenilden.
I perioden 1855-57. Den russiske industrimand Franz Karlovich San-Galli opfandt et varmeapparat, der var fundamentalt nyt for den tid - en vandvarmeradiator [14] . De første eksempler på varmeradiatorer var tykke rør med lodrette skiver. San-Galli kaldte sin opfindelse "heitzkörper" (hot box), og kom senere på det russiske navn for det "batteri". Batterier produceret på San Galli jernstøberiet vandt hurtigt popularitet i St. Petersborg og derefter i hele verden.
I 1901 foreslog den tyske ingeniør Albert Tichelmann sit eget system til tilslutning af varmeradiatorer , hvor vandet i til- og returledningen bevæger sig i samme retning ad en cirkulær rute. Dette sikrer automatisk ensartet og samtidig opvarmning af alle varmeradiatorer uden behov for at balancere systemet.
Det 20. århundrede gav anledning til varmeanlæg med tvungen cirkulation udført ved hjælp af pumper . Dette blev realiseret med den industrielle produktion af elektriske motorer [7] .
Det kommende XIX århundrede gav bred distribution til vand- og dampvarmesystemer. Faktisk blev fremdriften til dampvarmesystemer givet af den udbredte brug af dampmaskiner. Industrilokalerne var store, og det var svært at opvarme dem, så udstødningsdampen kom godt med.
I 1802 dukkede artikler om muligheden for opvarmning med damp først op i det russiske imperium , og i 1816 var der allerede et drivhus i St. Petersborg , opvarmet på denne måde.
Et af verdens største centrale dampvarmesystemer blev etableret i New York i 1882 og er stadig i drift i dag [15] .
I 1917 var mange lejeboliger i Rusland , for det meste elitehuse, udstyret med vand- og dampvarmesystemer. Varme blev tilført huset fra et kedelhus placeret i kælderen eller udhuset. Et af disse huses skæbne efter revolutionen afspejles i Mikhail Bulgakovs historie " Nr. 13. House of Elpit-Rabkommun ". Fabrikkerne brugte opvarmning med udstødningsdamp, som blev brugt til at drive dampmaskiner. Samtidig blev en betydelig del af byens bygninger og alle enkelte huse i byer, landsbyer og landsbyer opvarmet med brændeovne eller andre lokale brændsler.
Ved oprettelsen og diskussionen af GOELRO-planen i 1920 blev ideen fremsat om at skabe centralvarmesystemer baseret på kraftvarme - den fælles produktion af elektrisk og termisk energi solgt på kraftvarmeværker (CHP) . Almindelige brændselstyper på den tid var hård- og brunkul , tørv , fyringsolie og brænde . Centralvarme og fjernvarme gjorde det muligt at øge effektiviteten af brændstofforbruget, forbedre den økologiske situation i byerne og redde befolkningen fra at bekymre sig om at opvarme deres hjem.
Den 25. november 1924 betragtes som fødselsdagen for sovjetisk fjernvarme. På denne dag blev hus nummer 96 på Fontanka-dæmningen [16] forbundet med statens kraftværk nr. 3 (CHP-3), beliggende i Leningrad . I 1925 blev Yegorievsk-badene og Obukhov-hospitalet forbundet til CHPP-3 . I 1926 blev centralvarme lanceret i Yaroslavl fra Lyapinskaya State District Power Plant . I Moskva begyndte forsyningen af damp fra CHPP til virksomheder siden 1928, og vandcentralvarme opstod i 1931 [17] .
Den udbredte introduktion af centralvarmesystemer begyndte i en tid med industrialiseringen af USSR og dens medfølgende urbanisering . På dette tidspunkt dannes hovedtrækkene i centralvarmesystemer, der opererer i Rusland til i dag. Ved de nybyggede industrivirksomheder opføres boligområder ("sociale byer") med etageejendomme udstyret med vandvarmeradiatorer .
I begyndelsen af 1950'erne var de fleste af de stalinistiske huse udstyret med centrale vandvarmesystemer, som var forbundet med kedelrum i industrivirksomheder, termiske kraftværker eller små distriktskedelhuse. Hvis det var umuligt at tilslutte til centralvarme, havde nogle huse deres egne fyrrum, og nogle lavhuse blev designet med mulighed for brændeovnsopvarmning.
Den endelige indførelse af centralvarme i lejlighedskomplekser fandt sted med begyndelsen af masse boligbyggeri Khrusjtjov . Sammen med forbindelseshuse til termiske kraftværker og virksomheders kedelhuse blev der bygget distriktskedelhuse i nye boligområder. Fra midten af 1960'erne til begyndelsen af 1990'erne gik udviklingen af varmesystemer i USSR i retning af yderligere centralisering. Små kedelhuse blev lukket, og huse blev forbundet med store kedelhuse og termiske kraftværker. Varmesystemer blev sløjfet og et lukket varmeforsyningssystem med varmepunkter blev indført .
Siden begyndelsen af 1960'erne har kedelhuse og termiske kraftværker massivt skiftet fra lokale brændstoffer til mere bekvem og miljøvenlig hovednaturgas . Med forgasningen af bebyggelser begynder individuelle boligbyggerier i byer og landområder også at skifte til vandopvarmning ved hjælp af gaskedler.
I 1980'erne var det planlagt at indføre opvarmning ved hjælp af atomenergi : nukleare varmeforsyningsstationer (AST) i Voronezh og Gorky , nukleare termiske kraftværker (ATES) i Minsk , Kharkov og Odessa . Men efter Tjernobyl-ulykken blev alle projekter stoppet. Den mest udbredte er udvinding af varme fra konventionelle atomkraftværker, der opererer på kondensationskredsløbet .
Rusland har arvet den sovjetiske fjernvarmemodel: 65 % af lokalerne i Rusland opvarmes centralt [18] . Det største centralvarmesystem i verden er placeret i Moskva . Mere end 90 % af forbrugerne i Moskva modtager varme og varmt vand fra Mosenergos kraftvarmeværker [17] .
I store byer produceres det meste af den termiske energi på kraftvarmeværker (CHP) sammen med elektricitet . Naturgas bruges overvejende som brændsel , og i ikke-forgasede byer bruges kul . På gasfyrede kraftvarmeværker indføres gradvist en kombineret cyklus , som er mere effektiv til at producere elektricitet. For første gang i Rusland blev damp-gas-cyklussen implementeret på Severo-Zapadnaya CHPP i St. Petersborg .
I små og mellemstore byer udføres centraliseret varmeproduktion også ved varmtvandskedler, der bruger naturgas, og i små byer og landsbyer - kul og brændselsolie .
Opvarmning af de enkelte beboelsesejendomme er overvejende decentraliseret. I nærvær af hovednaturgas bruges gaskedler. I mange bygder - for det meste på landet - opvarmes private huse stadig af brændeovne og andre typer fast brændsel. Årsagerne er den lave grad af regional forgasning og de høje omkostninger ved tilslutning til gasnet.
Rusland fører an i brugen af varme fra atomkraftværker til opvarmning og varmtvandsforsyning af bosættelser. Moderne design af NPP-2006 -kraftenheder med en VVER-1200- reaktor sørger for udvinding af ~9% af reaktoreffekten, hvilket er nok til at opvarme en by med en befolkning på flere hundrede tusinde mennesker. De russiske kernekraftværkers bidrag til varmeforsyningen er dog fortsat ubetydeligt (~0,5 % af det samlede forbrug) [19] , hovedsageligt begrænset til satellitbyer med atomkraftværker . Hovedårsagen er, at atomkraftværket ligger 50-100 km fra store forbrugerbebyggelser, hvilket gør varmetransport urentabel. Det eneste eksisterende nukleare kombinerede varme- og kraftværk er Bilibino Nuclear Power Plant , som gradvist er ved at blive nedlagt. I 2020 blev det første flydende termiske atomkraftværk " Akademik Lomonosov " sat i drift , der leverede varme til byen Pevek .
UdviklingstendenserRussiske centralvarmesystemer udvikler sig i retning af at reducere varmetab under varmetransport, tage højde for varmeenergiforbruget og spare det. Lovgivningen i Den Russiske Føderation foreskriver at udstyre bygninger under opførelse og rekonstrueret med varmeenergimålere, samt at udstyre eksisterende lejlighedsbygninger med varmeenergimålere indtil 1. januar 2019 [20] . I nybyggede etageejendomme anvendes i stigende grad horisontal varmefordeling med individuelle varmemålere til hver lejlighed og termostater, som giver en behagelig temperatur i lejligheden og sparer dyrere varmeenergi.
Sideløbende med udviklingen af centralvarme sker en anden proces - udbredelsen af lokalvarme. Dette lettes af billigheden og udbredelsen af hovednaturgas, fremkomsten af billige automatiske gaskedler og den ustabile funktion af centralvarmesystemer. I nybyggede boligbyggerier med flere lejligheder anvendes huskedler, installeret på taget eller i en tilbygning. I lave og mellemhøje bygninger anvendes også lejlighedsvandvarmeanlæg ved hjælp af vægmonterede gaskedler.
I individuelle boligbyggerier fortsætter forgasning med hovednaturgas og indførelse af gasvarmekedler. Som et alternativ til opvarmning med brænde- og kulovne, som kræver konstant manuel styring af processen, distribueres opvarmningen ved hjælp af kedler med automatisk brændstofforsyning ved hjælp af brændselpiller (piller), samt autonom forgasning . I nogle ikke-gasificerede regioner er private boliger forbundet med centralvarmesystemer [21] .
Sverige har det mest udviklede fjernvarmesystem i Europa , hvor 55 % af landet opvarmes centralt. Sverige anvender samtidig produktion af varme og elektricitet på kraftvarmeværker ( kraftvarme ), samt trigeneration og fjernkøling. Omkring 40 % af det brændsel, der forbrændes i svenske kraftvarmeværker, er husholdningsaffald, efterfulgt af affald fra træbearbejdningsindustrien og biobrændstoffer , og kun 3 % af brændslet er olieprodukter [18] .
Et andet land domineret af fjernvarme er Island , men det bruger geotermisk energi [22] .
De fleste europæere har ikke centralvarme. I Tyskland , Østrig , Finland , Frankrig , Norge er der centralvarme, men kun 3-10% af beboerne, der bor i store byer, bruger det. For at spare penge i Danmark er der samtidig slukket for varme fra 9 til 17 timer, i Belgien - fra 23 til 6 timer. Normalt bruges autonome kedler til opvarmning . Solpaneler og jordvarmepumper bruges også til opvarmning og varmtvandsforsyning af huse . Staten kompenserer normalt ejerne for 15 procent eller mere af omkostningerne ved at købe sådant miljøvenligt varmeudstyr [23] .
I Norge har kun 3 % af husstandene på landsplan og 10 % i hovedstaden Oslo centralvarme . Samtidig kommer 49 % af energien til centralvarme fra forskellige typer affald, der afbrændes i særlige anlæg.
I USA er varmesystemer overvejende decentraliserede. I lejlighedsbygninger bruges elektriske apparater hovedsageligt til opvarmning - ventilatorkonvektorer og klimaanlæg, og i hytter på landet - gasfyrede varmeapparater. Nogle etageejendomme har deres egne fyrrum [22] [23] .
Undtagelsen er New York Citys central dampvarmesystem , som har været i drift siden 1882 og er det største dampforsyningssystem i verden. Omkring 80 % af boligbygningerne i New York opvarmes med damp. Størstedelen af systemet ejes af Consolidated Edison [24] .
I Canada er varmesystemer også overvejende decentraliserede. De bruger elektriske luftvarmere (klimaanlæg) og gaskedler [22] [23] .
I Kina bruges fjernvarme kun i nogle få regioner nord for Yangtze-floden , hvor klimaet er mere alvorligt. I andre regioner bruges elektricitet hovedsageligt til opvarmning (klimaanlæg, elektriske varmeapparater). I fattige områder bruges brændeovne, der opvarmes med træ eller kul [22] .
Ordbøger og encyklopædier |
| |||
---|---|---|---|---|
|