Содержание
Современные системы теплоснабжения (стр. 1 из 4)
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 потерь тепловой энергии
Лучистое отопление
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)[3][4].
Водяное отопление
Это замкнутая система отопления, в качестве теплоносителя в ней используется вода или антифриз. Вода подается по трубам от источника тепла к радиаторам отопления. В централизованных системах температура регулируется на тепловом пункте, а в индивидуальных – автоматически (с помощью термостатов) или вручную (кранами).
Виды водяных систем
В зависимости от типа присоединения нагревательных приборов системы делят на:
- однотрубные,
- двухтрубные,
- бифилярные (двухтопочные).
По способу разводки различают:
- верхнюю;
- нижнюю;
- вертикальную;
- горизонтальную системы отопления.
В однотрубных системах подключение отопительных приборов последовательное. Чтобы компенсировать потерю тепла, которая происходит при последовательном прохождении воды из одного радиатора в другой, применяют отопительные приборы с различной поверхностью теплоотдачи. Например, могут быть использованы чугунные батареи с большим количеством секций. В двухтрубных применяют схему параллельного подключения, что позволяет устанавливать одинаковые радиаторы.
Гидравлический режим может быть постоянным и изменяемым. В бифилярных системах отопительные приборы соединены последовательно, как в однотрубных, но условия теплопередачи радиаторов такие же, как в двухтрубных. В качестве отопительных приборов используются конвекторы, стальные или чугунные радиаторы.
Преимущества и недостатки
Водяной обогрев широко распространен благодаря доступности теплоносителя
Еще одно преимущество – возможность обустроить систему отопления своими руками, что немаловажно для наших соотечественников, привыкших полагаться только на собственные силы. Впрочем, если бюджет позволяет не экономить, проектирование и монтаж отопления лучше доверить специалистам
Это избавит от многих проблем в будущем – протечек, прорывов и т.п. Недостатки – замерзание системы при отключении, длительное время прогрева помещений. Особые требования предъявляют к теплоносителю. Вода в системах должна быть без посторонних примесей, с минимальным содержанием солей.
Для разогрева теплоносителя может использоваться котел любого типа: на твердом, жидком топливе, газе или электричестве. Чаще всего используют газовые котлы, что предполагает подключение к магистрали. Если такой возможности нет, то обычно устанавливают твердотопливные котлы. Они более экономичны, чем конструкции, работающие на электричестве или жидком топливе.
Системы отопления
Система отопления
— это совокупность технических элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи во все обогреваемые помещения количества теплоты, необходимого для поддержания температуры на заданном уровне.
Основные конструктивные элементы системы отопления:
- теплоисточник (теплогенератор при местном или теплообменник при централизованном теплоснабжении) — элемент для получения теплоты;
- теплопроводы — элемент для переноса теплоты от теплоисточника к отопительным приборам;
- отопительные приборы — элемент для передачи теплоты в помещение.
Перенос по теплопроводам может осуществляться с помощью жидкой или газообразной рабочей среды. Жидкая (вода или специальная незамерзающая жидкость — антифриз) или газообразная (пар, воздух, продукты сгорания топлива) среда, перемещающаяся в системе отопления, называется теплоносителем.
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[5].
Классификация
Системы отопления можно разделить[5]:
- По типу источника нагрева
— газовые, геотермальные, дровяные, пиролизные, мазутные, солнечные, угольные, торфяные, пеллетные, электрические (кабельная), отопление с помощью теплового насоса и пр.
См. Отопительный котёл - По типу теплоносителя
— водяные (жидкостные), воздушные, паровые, комбинированные; - По типу применяемых приборов
— лучистые, конвективно-лучистые, конвективные; - По виду циркуляции теплоносителя
— с естественной и искусственной (механической, с использованием насосов);
- По радиусу действия
— местные и центральные; - По режиму работы
— постоянно работающие на протяжении отопительного периода и периодические (в том числе и аккумуляционные) системы отопления. - По гидравлическим режимам
— с постоянным и изменяемым режимом; - По ходу движения теплоносителя
в магистральных трубопроводах — тупиковые и попутные;
Для водяного отопления:
- По способу разводки
— с верхней, нижней, комбинированной, горизонтальной, вертикальной; - По способу присоединения приборов
— однотрубные, двухтрубные;
Особенности воздушных систем отопления
Схема воздушного отопления дома.
Самым простым и самым очевидным вариантом обеспечения тепла в доме является организация воздушного отопления какой-либо комнаты частного дома. Она может быть организована и во всем доме полностью. Данные системы предпочтительнее устанавливать в производственных помещениях, которые предназначены для того, чтобы люди в них находились достаточно непродолжительное время. Связано это с тем, что в процессе работы тепловые пушки работают на основе вентиляторов. Принцип работы данных отопительных систем подразумевает использование теплообменника, без которого не обходится практически ни одна современная отопительная система.
Теплый воздух, который генерируется в данных теплообменниках, проходит к вентиляторам, которые время от времени включаются и прогоняют его по всему помещению.
Неудобством использования такой системы в производственном и жилом помещении, является то, что вентиляторы работают практически постоянно и шумно.
Однако данные варианты становятся незаменимыми в частных домах, в которых присутствуют помещения внушительных размеров. Если вам необходимо отопить какой-то зал или же террасу, то тепловая пушка станет самым оптимальным решением: это позволит вам в сравнительно короткие сроки не только согреться, но и обеспечить нужную температуру на весьма приличные промежутки времени.
История и эволюция систем отопления
Воздушное отопление
Основная статья: Воздушное отопление.
Древнеримский гипокауст
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.
Площадка системы ондоль (реконструкция), Южная Корея
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»[6][7].
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[8].
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 Н. А. 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.
Схема «русской» системы отопления
В это время всё больше распространялись многоэтажные здания, поэтому появляется тенденция к централизованному отоплению. Тут и пригодится «русская система», выполняемая раньше в основном для двухэтажных зданий. Тогда же в 1799 году Николай Львов опубликовал свою вторую книгу «Русская пиростатика, или употребленiе испытанныхъ каминовъ и печей», где есть раздел «О духовыхъ печахъ верхнiя или соседственные комнаты нагревающiхъ». 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[9].
В 1820-х годах быстро приобрели и потеряли популярность т. н. печи Уттермарка. Оригинальная печь Ивана[10] 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[11]. 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).
Изразец голландской печи XVIII века
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[12]. 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[12], 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[13].
Сам Аммосов же ни в коем случае не соглашался с недостатками своего изобретения и приписывал их «лени и неряшеству истопников»[11].
Водяное отопление
Основная статья: Водяное отопление.
П. Г. Соболевский
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.
Паровое отопление
Основная статья: Паровое отопление
Отопление радием: камин XXI века. Французская карточка 1910 года
Грядущий XIX век дал широкое распространение водяным и паровым системам отопления. Собственно, толчок паровым системам отопления дало повсеместные применение паровых машин. Промышленные помещения были велики, и отапливать их было сложно, так что отработанный пар пришёлся кстати.
В 1802 году в Российской империи впервые появились статьи о возможности отопления паром, а в 1816 г. в Петербурге уже существовала теплица, отапливаемая таким способом.
Одна из крупнейших в мире систем центрального парового отопления была создана в Нью-Йорке в 1882 году и функционирует по сей день[14].
XX век дал начало системам отопления с принудительной циркуляцией, осуществляемой с помощью насосов. Это осуществилось с промышленным выпуском электродвигателей[7].
Отопление с начала XX века
К 1917 году в России многие доходные дома, в основном элитные, оснащались системами водяного и парового отопления. Подача тепла в дом осуществлялась от котельной, расположенной в подвале или пристройке. Судьба одного из таких домов после революции отражена в рассказе Михаила Булгакова «№ 13. Дом Эльпит-Рабкоммуна». 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.
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. Наиболее эффективным вариантом было признано центральное отопление от теплоэлектроцентралей (ТЭЦ), при котором реализуется совместная выработка тепла и электроэнергии (когенерация). Распространенными видами топлива в то время были каменный и бурый уголь, торф, мазут и дрова. Центральное отопление позволяло повысить эффективность использования топлива, улучшить экологическую обстановку в городах и избавить население от заботы об отоплении жилищ.
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. Этот процесс продолжается и сегодня.
В 1980-е планировалось внедрение отопления с использованием атомной энергии: атомные теплоснабжающие станции (АСТ) в Воронеже и Горьком, атомные теплоэлектроцентрали (АТЭЦ) в Харькове и Одессе. Однако после Чернобыльской аварии все проекты были остановлены.
После распада СССР, наряду с развитием центрального отопления, происходит и иной процесс — распространение местного отопления. Этому способствуют дешевизна и распространенность магистрального природного газа, появление недорогих автоматических газовых котлов и 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.
Видео. Энергоэффективные системы отопления
С тотальным повышением стоимости отопления жилых и подсобных помещений новые технологии обеспечения обогрева в домах всё больше интересуют не только профессионалов, но и обычных людей. Стандартные газовые, угольные или электрические системы постепенно отходят в прошлое, стремительно устаревая.
Выбор новых отопительных систем очень большой: существуют комплексы, которые монтируются непосредственно во время строительства дома, есть те, что можно установить во время реконструкции, а некоторые используются как добавочный отопительный ресурс к уже имеющейся основной конструкции, снижая на неё нагрузку.
Примечания
- Отопление // Большой энциклопедический словарь / Гл. ред. А. М. Прохоров. — 1-е изд. — М. : Большая российская энциклопедия, 1991. — ISBN 5-85270-160-2.
- Отопление // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
- Шипилов В. Н.
К методике расчётов лучистого отопления помещений // Вестник Кыргызского национального аграрного университета им. К.И. Скрябина : журнал. — 2020. — № 4(40). — С. 163—169. — ISSN 1694-6286. - ГОСТ Р 56778-2015 Системы передачи тепла для отопления помещений. Методика расчета энергопотребления и эффективности. — Электронный фонд правовой и нормативно-технической документации справочных систем «Кодекс» и «Техэксперт»: docs.cntd.ru.
- ↑ 12Зайцев О. Н., Любарец А. П.
Проектирование систем водяного отопления. — Вена — Киев — Одесса, 2008. — С. 8. — 200 с. - Белоусов В. В.
Отопление и вентиляция, ч. 1 Отопление. — Москва : Издательство литературы по строительству, 1967. — С. 5—6. — 280 с. - ↑ 12Андреевский А. К.
Отопление. — Минск : Высшая школа, 1982. — С. 5—6. — 364 с. - Каменев П. Н.
Отопление и вентиляция. Часть 1. Отопление. — Москва : Стройиздат, 1975. — С. 320. - Виноградов В. П.
Физические принципы устройства приборов отопления. — 1927. - Леонид Большаков
Комментарий к дневнику Т. Шевченко. — Оренбург: Ин-т Т. Шевченко, 1993. — 108 с., ил. — с. 54. - ↑ 12Голиков Н.
В ТОПКУ. Теплоснабжение Москвы веками обогревало предприимчивых людей // На Варшавке. Чертаново северное. Районная газета ЮАО. : интернет-газета. — 2010. — Сентябрь (№ 9 (156)). Архивировано 18 февраля 2012 года. - ↑ 12
Санкт-Петербургские ведомости — Наследие — Печи, очаги, камины (рус.). spbvedomosti.ru (22 января 2011). Архивировано 18 февраля 2012 года. - История развития теплоснабжения и теплофикации в России. Глава «Русская отопительная техника» (рус.). rosteplo.ru (21 января 2011). Архивировано 18 февраля 2012 года.
- Melanie Burford and Greg Moyer
. A City Shaped by Steam (англ.),
The New York Times
(24 May 2015). Проверено 4 декабря 2020.
Воздушное отопление
Теплоноситель – нагретый воздух. Источником его нагрева может служить пар, горячая вода, тепло от сгорания, например, угля, электрический ток.
Читайте здесь — Какой выбрать диван — обзор лучших моделей. Выбор формы, механизма трансформации, наполнителя, обивки. 80 фото диванов в интерьере
В воздухоподогревателе происходит нагрев воздуха. Затем он поступает в комнаты по воздуховоду.
Посмотрите еще здесь!
Как сделать самодельный металлоискатель — лучшие схемы, инструкция. Обзор проверенных вариантов по созданию простого металлоискателя своими рукамиКак выбрать стиральную машину: советы профессионалов, основные тонкости выбора надежной и качественной машинки. Виды, типы, программы и функции
Самодельные фонарики своими руками: пошаговая инструкция как сделать красивый и эффективный фонарь (110 фото)
- отсутствие сложностей с теплоносителем;
- возможность сопутствующего увлажнения воздуха;
- высокая эффективность;
- быстрый прогрев системы.
- дороговизна установки;
- генератор занимает значительное пространство;
- невысокая теплоотдача.
Лишь 30% коттеджей отапливаются этим способом. Это обусловлено, в первую очередь, высокой стоимостью монтажа. Также стоит помнить, что содержать такую систему тоже недёшево.
Система отопления частного дома
Автономность отопления дает собственнику жилья массу преимуществ:
- во-первых, это независимость от графика отопления, которого придерживаются централизованные сети. Вы можете топить свой дом тогда, когда захотите, даже летом, если стало прохладно или в дождливую погоду появилось ощущение сырости;
- во-вторых, это возможность выбора любой температуры воздуха. Владельцам домов с индивидуальным отоплением не приходится досадовать по поводу того, что «опять плохо топят» или, наоборот, что «в квартире жара, как в Африке». Они просто регулируют температурный режим по мере необходимости или предоставляют заботу об этом автоматике;
- в-третьих, в частных домах легко организовать комбинированное отопление с несколькими генераторами тепла, работающими на разных видах топлива (газ, дрова, электричество). Это очень удобные системы отопления дачного дома или постоянного жилища, так как при отсутствии одного из видов топлива всегда можно получить тепло от другого источника.
Минусом индивидуального отопления считается необходимость постоянно следить за работой печки или котла, если они работают на твердом топливе. Однако сейчас эта задача решается покупкой оборудования с автоматической загрузкой топлива и электронным блоком управления. Автоматический котел может быть подключен к системе «Умный дом» или получать команды от владельца по смартфону – в любом варианте хлопот будет значительно меньше. С другой стороны, печи с ручным управлением и функцией длительного тления также не обременяют лишними заботами своих владельцев, так как позволяют поддерживать тепло в течение нескольких часов без дополнительной закладки топлива. Поэтому печная система отопления в частном доме по-прежнему сохраняет свою популярность.
Если есть желание организовать у себя дома водяное отопление и при этом сэкономить на электричестве, то можно обратить внимание на вариант с естественной циркуляцией. Источником тепла в этом случае могут быть любые энергонезависимые котлы – газовые или твердотопливные. При монтаже необходимо правильно выбрать местоположение котла – чем больше разница по высоте между котлом, радиаторами и расширительным баком, тем активнее будет происходить циркуляция теплоносителя. Для больших коттеджей подойдет закрытая энергозависимая система с циркуляционным насосом и мембранным баком.
Нужна ли подпитка системы отопления? При естественном способе циркуляции используется открытый расширительный бак, из которого вода постоянно испаряется, поэтому здесь не обойтись без её своевременного добавления. Что же касается закрытых систем, то для них подпитка может быть нужна только в случае протечки или при увеличении протяженности трубопроводов и, соответственно, требуемого объема теплоносителя.
Что выбрать – радиаторы или водяные конвекторы? Радиаторы обладают большой площадью поверхности, с которой снимается тепло, поэтому их эффективность очень высока. Если не устраивает внешний вид стандартных приборов, то в продаже имеется большой выбор дизайнерских моделей, оформленных в современном или традиционном стилях.
Конвекторы привлекают тем, что они могут быть спрятаны в нишах, устроенных в полу, а также тем, что циркуляция теплого воздуха в этом случае происходит на всем пространстве комнаты от пола до потолка. Однако для моделей с принудительной конвекцией требуется электричество, а модели без вентиляторов будут малоэффективны в комнатах с высокими потолками.
Система отопления частного дома, схема которой включает водяные «теплые» полы, будет несколько сложнее, чем та, в которой используют только радиаторы или конвекторы. Однако «теплый пол» создает исключительный комфорт и особенно нужен в детских комнатах, а также в тех помещениях, которые расположены на первом этаже здания.
Классификация систем теплоснабжения
В наших широтах климат умеренный, так что все времена года выражены очень ярко. Лето теплое, весна и осень прохладные, а вот зима холодная. И именно зимой (и осенью, да и в принципе, весной) возникает неизбежная потребность в таком явлении как теплоснабжение.
Теплоснабжение – это комплекс мероприятий для выработки тепла, его транспортировки и распределения по зданиям и сооружениям с целью обеспечения теплового комфорта потребителей, находящихся в них.
В состав любой системы теплоснабжения входят три основных элемента:
- теплоисточник. Это может быть ТЭЦ или котельная (централизованная система теплоснабжения), либо просто котел, расположенный в отдельном здании (местная система теплоснабжения).
- система трубопроводов, по которым происходит транспортировка тепловой энергии (тепловые сети).
- потребители тепла (радиаторы отопления и калориферы).
Системы теплоснабжения бывают:
- централизованные;
- местные.
В централизованных системах теплоснабжения теплоисточником служит либо ТЭЦ, либо мощная котельная, которая поставляет нагретый теплоноситель для группы потребителей, будь то квартал, микрорайон или даже весь город. При такой системе горячая вода от теплоисточника транспортируется по магистральным тепловым сетям. От магистральных сетей горячая вода подается в центральные тепловые пункты (ЦТП) или индивидуальные (ИТП). А уже от ЦТП тепло по квартальным сетям поступает непосредственно в здания и сооружения потребителей.
В местных системах теплоснабжения теплоисточник и потребители находятся в одном здании. Например, в отдельном жилом доме находится автономная котельная, которая нагревает воду только для удовлетворения нужд жителей данного дома в отоплении и горячей воде.
Основным недостатком централизованных систем теплоснабжения является большая протяженность тепловых сетей, а, следовательно, и громадные потери тепла при транспортировке. Именно поэтому сейчас все больше потребителей отказываются от централизованных систем в пользу местных. Все большую популярность набирают автономные котельные, которые, к тому же, намного экономичнее своих крупных аналогов.
Системы теплоснабжения классифицируют также по способу подключения системы отопления. Они подразделяются на следующие виды:
— зависимая прямоточная. Допускается в том случае, если температура горячей воды в системе отопления равна температуре в тепловой сети. Регулирование такой системы отопления определяется регулированием наружной тепловой сети.
— зависимая со смешением воды. Применяется в том случае, когда температура горячей воды в системе отопления должна быть меньше, чем в тепловой сети. Требуемая температура горячей воды в системе отопления достигается путем смешивания обратной воды с горячей водой тепловой сети. Смешение осуществляется с помощью смесительного насоса, который устанавливается на перемычке между прямой и обратной линиями.
— независимая. Отличие данной схемы в том, что в ней вместо водогрейного котла используется теплообменник, обогреваемый так называемой первичной водой из тепловой сети. Нагреваемый теплоноситель циркулирует по маршруту «теплообменник-нагревательные приборы-теплообменник», греющая вода же после прохождения через теплообменник охлаждается и уходит в обратный трубопровод наружных тепловых сетей.
Так как среди потребителей сейчас идет все больший отказ от больших мощностей и централизованного теплоснабжения, то нужно рассмотреть и случай с индивидуальной котельной. В индивидуальной отопительной котельной для одного здания вода с помощью насоса циркулирует по контуру, который состоит из водогрейного котла, трубопроводов прямой сетевой воды, нагревательных приборов и трубопроводов обратной воды. В схему включается расширительный бак, который служит для поддержки в системе определенного статического давления, для компенсации объема воды при изменении температуры, а также и для удаления воздуха из системы.
Системы теплоснабжения также классифицируют и по способу присоединения системы горячего водоснабжения. Они подразделяются на два вида:
- закрытые;
- открытые.
В закрытых системах холодная питьевая вода из водопровода нагревается прямой сетевой водой от теплоисточника, а только потом поступает к потребителю. Нагревающий теплоноситель и горячая вода разделены между собой. То есть можно сказать так: горячая вода из крана будет соответствовать по качеству холодной воде из водопровода.
В открытых же системах потребитель использует горячую воду, которая поступает непосредственно из централизованной системы теплоснабжения. То есть получается, что горячая вода из крана будет такого же качества, что и вода внутри радиаторов. Открытой данная схема называется потому, что к потребителю вода поступает через открытые краны тепловой сети. В многоквартирных жилых домах используется именно открытая схема ГВС.
Какие виды систем отопления существуют и что лучше
Идея центрального теплоснабжения возникла довольно давно. В 80-м годах 19 столетия с ростом многоэтажного строительства каменных домов она получила широкое развитие, как в России, так и за рубежом.
В начале 20 века появились системы комбинированной выработки тепла и электроэнергии, когда нужно было использовать тепло в процессе производства, к примеру, на сахарных предприятиях и текстильных фабриках.
В это же время появились системы отопления, движение теплоносителя в которых выполняли электрические центробежные насосы.
Дальше развитие систем отопления шло по пути повышения температуры подающего теплоносителя, и к 1955 году в СССР она была принята равной 150 С.
Одновременно с совершенствованием основного централизованного отопления, начался процесс развития индивидуальных систем отопления для частного дома, что было связано с массовой газификацией населенных пунктов.
На протяжении всей истории развития систем отопления появлялись все новые и новые схемы и разводки батарей. Даже в наше время, когда, казалось бы, что все уже придумано, бытовая теплоэнергетика продолжает развиваться, создавая все новые и новые виды систем отопления.
Все узлы любой системы отопления
Начиная с самых первых систем отопления, все последующие в обязательном порядке имели три базовых элемента схемы: источник тепла, система трубопроводов с запорно-предохранительной арматурой и приборы отопления.
В принудительных системах дополнительно устанавливается сетевой насос для циркуляции теплоносителя. По этим базовым элементам осуществляется классификация систем отопления.
Источники тепла — являются сердцем любой системы теплоснабжения. Это может быть ТЭЦ, центральная котельная и внутридомовой котлоагрегат. В последнее время к ним относятся нетрадиционные источники тепловой энергии, например, тепловые насосы и солнечные коллекторы.
Система трубопроводов служит для переноса тепла от источника к приборам отопления. Концепция отопительной системы и ее вид выбирается на стадии проектирования. Системы отопления бывают естественные, когда теплоноситель движется за счет разности температур и принудительные, когда движение греющей воды внутри системы выполняется циркуляционным насосом.
Для защиты, обслуживания и ремонта элементов тепловой схемы, на трубопроводах подающего и обратного теплоносителя устанавливается защитная запорно-регулировочная арматура, а также датчики, терморегуляторы, воздушники и расширительные баки.
Отопительные приборы — устройства, которые передают тепло от горячего теплоносителя в окружающую среду помещения. Они подбираются по мощности, которая должна превышать потери тепла отапливаемого объекта и бывают различных видов: изготавливаются из чугуна, стали и алюминиевых сплавов.
В настоящее время наиболее популярными считаются биметаллические радиаторы, рассчитаны на 25 атм., срок службы которых превышает 25 лет.
Какие виды систем отопления существуют
Классификация систем отопления подразделяет их на автономные и центральные. По теплоносителю подразделяются на паровые, водяные и воздушные. По источнику энергии — газовые, электрические, жидкотопливные или твердотопливные.
По движению теплоносителя группируются на системы с естественной и принудительной циркуляцией. Виды систем отопления многоквартирного дома по схеме разводки систем отопления группируются на систему «Ленинградка», двухтрубные системы отопления, однотрубные системы отопления и лучевые системы.
- вода;
- пар;
- воздух.
Водяное
В этих системах тепловую энергию переносит горячий водяной теплоноситель. Он нагревается в источнике отопления и поступает через трубную систему в приборы отопления, имеющих развитую поверхность нагрева.
Подающий теплоноситель через поверхность стен радиаторов передает тепло в окружающее пространство, остывает и возвращается по обратному трубопроводу в отопительный котел.
Классификация систем водяного отопления выполняется по расчетной температуре подающего теплоносителя:
- низкой температурный теплоноситель до 70 С;
- средний от 75 до 100 С ;
- высокий свыше 100 С.
- верхняя, когда подача находится выше радиатора, а обратка ниже;
- нижняя, если обе трубы находятся ниже батареи;
- с опрокинутой циркуляцией, если подача – ниже батареи, а обратка – выше.
В самом простом варианте, отопление производственных помещений может проходить без радиаторов через трубы большого диаметра, собранные в секции. Однако такая система считается менее эффективной, более металлоемкой и трудозатратной, поэтому в жилом домостроении не применяется.
Газовое
Этот вариант отопления дома предполагает использовать энергию от сгорания газового топлива. На данный момент времени это самый дешевый и автоматизированный тип отопления. Он применяется в газифицированных районах.
Источником отопления служит газовый котел настенного или напольного исполнения. Одноконтурный только для отопления. Подогрев воды в таких котлах можно организовать через устройство внешнего бойлера косвенного нагрева.
Для совместного отопления и подготовки горячей воды устанавливают газовые двухконтурные котлы. Газовые котлы имеют возможность работать при 100% режиме автоматизации, в том числе и с дистанционным управлением через современные сети передачи информации: вай-фай, смс и интернет.
Погодозависимая автоматика настраивает температуру внутри помещения в соответствии с температурой наружного воздуха.
К такому типу отопления также можно отнести конвекторное газовое отопление. Устройства внешне напоминают водяные или электрические конвекторы. Различие состоит только в том, что радиаторы отопления запитаны от газового или твердотопливного котла, а газовые конвекторы имеют прямое подключение по газу, система трубопроводов отсутствует.
Тепло передается конвекцией от сгоревшего газа через стенки устройства. С точки зрения КПД это самое эффективное отопительное устройство, в нем отсутствуют потери по длине трубопроводов и снижаются затраты на монтаж. Единственным недостатком является необходимость обустройства дымоотводной системы к каждому конвектору.
Воздушное
Самый древний традиционный вид нагрева. Он исходит от традиционной русской печи. Для развитой системы воздушного отопления необходима установка большого количества воздуховодов и нагреваемых стен, которые будут передавать тепло от дымовых газов окружающему воздуху.
Преимущество — большая аккумуляционная способность такой системы, стены нагретые до температуры 60-100 С, остывают очень медленно, практически такой источник нагрева топится один раз в сутки.
Классификация систем воздушного отопления:
- центрального отопления с применением системы воздуховодов;
- местные, действующие в зоне установки.
Поскольку, воздушный теплоноситель считается отличной контролируемой средой, воздушные системы сегодня приобрели новую жизнь.
Подобное инженерное решение способно быть представлено, например, как сплит-система кондиционера с внутренним и наружным блоками, работающая в режиме отопления.
Электрическое
При огромной эффективности такого вида отопления, КПД которого стремится к предельным 98-99 % этот вид нагрева домов остается самым дорогим из-за стоимости электрической энергии. Современные источники электрического отопления весьма разнообразны от стационарных установок в виде отопительных котлов до мобильных калориферов.
Наиболее популярной является схема водяного отопления с электрокотлом и циркуляционным насосом. В силу особенностей электронагрева такая система может быть только закрытого типа и должна оборудоваться расширительным баком мембранного типа.
Электроотопление имеет 100 % автоматизацию тепловых процессов, в том числе и с удаленным режимом управления и оборудуется погодозависимой автоматической системой.
Инфракрасный пол
Инфракрасный пол относится к электрическому обогреву, может включаться от розетки или блока управления, который настраивает позонный температурный режим в доме.
Система изготавливается в форме ламинированных панелей, с внутренним расположением нагревательных элементов в виде полосы. В них впаяны углеродистые пластины, излучающие инфракрасный спектр при прохождении электроэнергии.
В отличие от водяного теплого пола этот вид обогрева менее трудоемкий при установке не поднимает уровень, при этом он обеспечивает наиболее быстрый и качественный нагрев. Кроме того по мере необходимости такую систему нагрева легко демонтировать и перенести в нужное помещение.
Тепловые насосы и геотермальные установки
Грамотное использование температуры земной поверхности для нагрева домов несправедливо недооценивается в России, хотя западноевропейские пользователи с успехом применяют такую практику.
Геотермальное теплоснабжение – это безграничный и почти бесплатный ресурс, позволяющий обеспечить дом всеми видами теплоснабжения: отопление, вентиляция и горячего водоснабжения. При этом не имеет значение объем услуг, время года, температура наружного воздуха и место проживания.
Современные инновационные технологии способны аккумулировать неиссякаемое тепло земли. При высоких затратах на монтаж такого оборудования и низкой себестоимости единицы выработанной тепловой энергии, срок окупаемости геотермального отопления составляют 5-6 лет, что вполне соответствуют мировым показателям в энергетике.
Солнечные коллекторы
Еще один современный вид отопления, набирающий объемы в установке автономных систем теплоснабжения. И если такой вариант подготовки ГВС применялся с незапамятных времен, например при установке летнего душа.
То для систем отопления энергия солнца используется сравнительно недавно. Этому поспособствовал выход на промышленный уровень производства недорогих солнечных батарей, устанавливаемых на крышах домов. При солнечном свете в них производится электричество, поступающее в систему отопления.
Устройства устанавливаются под углом максимального поглощения солнечных лучей. В системе устанавливаются аккумуляторные батареи которые накапливают электрический заряд и передают его системе отопления в ночное время.
Срок окупаемости таких систем примерно равен системам с тепловыми насосами, но затраты все же выше, а межремонтный период, когда потребуется полная замена аккумуляторов остается небольшим всего лишь 2 года. Эти обстоятельства сдерживают широкое распространение солнечных систем в бытовой теплоэнергетике.
Комбинированное отопление
К комбинированному отоплению относятся системы, которые одновременно включают в себя два и более различных источников: газ-электро, газ-твердое топливо, газ-тепловые насосы, тепловые насосы-солнечные коллекторы и так далее.
Подобное сочетание разнообразных источников тепловой энергии дает возможность осуществить автономное отопление индивидуального коттеджа с высоким уровнем защиты, не зависящим от одного источника энергии.
Комбинированная схема способна выбрать тепловой режим, который обеспечит самую низкую стоимость единицы тепла, а также позволит использовать сбросное тепло для дополнительного нагрева воды в системе ГВС.
Промышленные отопительные системы
Выполнение производственных процессов предполагает поддержание необходимого температурного режима внутри помещений особенно в осенне-зимний период. Чаще всего на производстве устанавливается паровое отопление.
Классификация систем парового отопления выполняется по давлению пара:
- низкого давления 0,7 атм.;
- высокого давления выше 0,7 атм.
Проектные разработки при возведении инженерных систем промзданий находятся в зависимости от специфики такого производства, в связи с чем существенную роль в данном процессе выполняет анализ тепловых выбросов в процессе производства, для последующего его использования в системе отопления в качестве вторичных источников энергии.
Затраты на обогрев промпомещений относятся к себестоимости выпускаемой продукции. Рынок требует низких цен, в связи, с чем в промышленном обогреве помещений остро стоит проблема энергосбережения.
Типы отопления по способу циркуляции теплоносителя
Эффективная передача тепла в помещение в водяных системах отопления напрямую зависит от скорости движения теплоносителя во внутреннем отопительном контуре.
Для небольших отапливаемых объектов, необходимую скорость движения горячей воды можно обеспечить с помощью естественной циркуляции, а для более крупных объектов со сложными многоуровневыми контурами нагрева, скорость теплоносителя достигается путем применения электрического центробежного насоса.
Естественная циркуляция
Эти системы правильнее называть гравитационными. Поскольку нагреваемая вода поднимается по вертикальной трубе, под воздействием гравитационного эффекта, вызванного разностью температур теплоносителя и, следовательно, различной плотностью жидкости, создающей напор. Данная труба считается подающим стояком.
Дальше теплоноситель движется по подающему трубопроводу к отопительным приборам. В которых тепло передается окружающему воздуху и благодаря конвекции распространяется по комнате. Вода остывает и по обратному трубопроводу возвращается в котлоагрегат.
Ее плотность увеличивается, создается напор, вытесняющий нагретую воду из котла в подающий трубопровод для следующего цикла нагрева.
Принудительная циркуляция
Это современные эффективные системы отопления способные отапливать дом любой этажности и площади с многоуровневыми контурами отопления зданий, работающие с разными режимами нагрева, например, традиционная радиаторная система с вариантом «теплый пол».
Обвязку трубопроводов, возможно, выполнить трубами небольшого диаметра, которые располагают под любым углом и в любом месте исходя из принятого дизайна и габаритов комнат.
Преимущество данных систем объясняется высоким уровнем регулирования, способным обеспечить индивидуальный режим нагрева для каждого помещения в разрезе суток и отопительных месяцев.
Существует всего один недостаток этого варианта отопления — он относится к энергозависимым, поэтому для обеспечения бесперебойности необходимо предусмотреть аварийный источник электрической энергии, который, скорее всего, понадобится и котлоагрегату.
Какая система теплоснабжения лучше
Этот вопрос будет, прежде всего зависеть от бюджета, который способен выделить собственник на организацию системы отопления. Немаловажное значение имеет доступность топлива, климатический район строительства и состояние теплоизоляции стен дома.
Если анализировать систему теплоснабжения для центрального района России для многоуровневого жилого дома от 200 до 300 м2, когда владелец не обременен средствами, то наиболее перспективные варианты теплоснабжения будут распределяться следующим образом:
- Тепловой насос.
- Газовые котлы.
- Твердотопливные котлы.
- Теплый пол.
- Электрические котлы.
В любом случае перед выбором системы отопления в частном доме, собственнику потребуется обратиться к специалистам, чтобы они могли оценить все теплозначимые факторы объекта отопления, чтобы обеспечить долговременную работу теплосетевого оборудования с низкой себестоимостью тепловой энергии.
Тем не менее, по большинству технико-экономический показателей тепловой насос и геотермальные установки — лучшее направление в развитии систем отопления.
Принцип работы отопительной системы
Базовые знания о принципе работы отопительной системы необходимы практически каждому. Это позволит за короткое время найти ту или иную неполадку, а также избежать появления ошибок в момент установки и проектирования. В этой статье вы узнаете все самое интересное, что касается принципа работы водяных отопительных систем.
Из чего состоит система водяного отопления?
Специалисты называют такие системы гидравлическими или жидкостными. Дело в том, что тепловая энергия направлена к отопительным устройствам от котла. Среди этих устройств могут быть: теплый пол, радиатор и многие другие. Процесс циркуляции проходит в трубопроводе с нагретой водой. Другими словами, система водяного отопления представляет собой замкнутую цепочку, которая состоит из труб, отопительных устройств, котла. Кроме того, сюда можно включить такие элементы, как: гайки, краны, бак, систему безопасности и многое другое.
Работа отопительной системы
Отопительная система работает следующим образом: Нагретая жидкость в котле продвигается по системе, тепло распределятся по трубам к приборам, после чего, поступает для нагрева помещения. Так как все элементы отопления представляют собой замкнутую систему, жидкость движется по кругу.
Основные виды отопительных систем
Отопительную систему разделяют на две группы по способу циркуляции теплового носителя:
- От насоса. Принудительная циркуляция.
- Конвективная система. Естественная циркуляция.
Мы можем рассмотреть работу каждой системы в данной статье.
Отопительная система с естественной циркуляцией
Данная система является самой простой, хотя монтаж ее трудно назвать таковым.
В котле происходит нагрев теплоносителя. Данный процесс приводит к уменьшению плотности воды, после чего, она продвигается вверх по трубе, которая называется подающий стояк. Жидкость вытесняется в расширительный бак, где ее объем значительно увеличивается. Далее, она направляется вниз по трубам, которые получили название горизонтальные стояки. Затем вода оказывается в отопительном приборе. Здесь она снова возвращает свою плотность, что позволяет ей стечь вниз, для возвращения в котел.
Стоит отметить, что вертикальные стояки должны быть большого диаметра. Это позволяет образовываться побудительной силе, приводящей к циркуляции теплоносителя.
В такой системе отопления необходимо учитывать уклоны.
В первую очередь необходим уклон к отопительному прибору от стояка. Затем, уклон нужен в “обратке” к котлу. Если нет уклона, то система не будет работать.
Отопительная система с принудительной циркуляцией
Для работы данной системы необходимо использование циркуляционного насоса. Существует различные модели таких насосов, которые отличаются друг от друга своей мощностью.
Обратив внимание на схему, показанную ниже, можно увидеть нагрев теплоносителя в котле. Благодаря насосу, вода движется по трубам к отопительным приборам. Кроме того, вентили имеются на каждом радиаторе. Они позволяют устанавливать более комфортную температуру. В наше время можно использовать ручные или автоматические вентили.
Практически все радиаторы оснащены специальными кранами, через которые можно удалить воздух из системы. Принцип работы данной системы аналогичен предыдущему. Охлажденная вода возвращается по трубе обратно в котел.
Чтобы выбрать отопительную систему для дома, необходимо выделить их недостатки и преимущества.
Плюсы и минусы отопительных систем
Две вышеперечисленные системы имеют свои плюсы и, конечно же, минусы. Рассмотрим их поподробней.
Плюсы отопительной системы с принудительной циркуляцией:
- Возможна регулировка теплового потока в автоматическом режиме.
- Имеет возможность задавать температурный режим для каждого помещения в отдельности. Он также будет поддерживаться автоматически.
- Благодаря автоматическому режиму расход топлива более экономичный.
- Можно использовать трубы из пластика, что снизит стоимость монтажа и затраты на покупку материала.
- Пластиковые трубы не портят интерьер помещения. Кроме того, их можно скрыть в стене.
Минус принудительной циркуляции заключается в зависимости работы всей системы от электричества. Нельзя забывать, что работу насоса обеспечивает электросеть.
Плюсы отопительной системы с естественной циркуляцией
Имеет единственный плюс – она не зависит от электричества. В такой системе не используется насос.
Минусы отопительной системы с естественной циркуляцией:
- Нет возможности отрегулировать тепло в автоматическом режиме.
- Высокие затраты на топливо.
- Необходимы трубы с большим диаметром: пластиковых и стальных, что увеличивает стоимость.
- Низкая эстетичность от монтажа больших труб.
- Нельзя использовать бойлер косвенного нагрева, а также водяные теплые полы.
Вышеперечисленная информация позволит выбрать удобную систему отопления не только для дома, но и для любого другого помещения.
Источник https://teplores.ru/montazh-i-remont/kombinirovannye-sistemy-teplosnabzheniya.html
Источник https://kotle.ru/otoplenie/vidy-sistem-otopleniya
Источник https://www.pech.ru/knowledge/boilers/printsip-raboty-otopitelnoy-sistemy/