Повышение эффективности систем водяного отопления частного дома

Эффективность водяного отопления частного дома определяется несколькими основными критериями, которые могут полностью поменять схему работы под действием собственного изменения. Под такой замысловатой фразой скрываются очень простые и понятные определения эффективности:
— скорость и равномерность прогрева системы отопления;
— расход теплоносителя при нескольких режимах работы нагревательного прибора;
— количество воды в системе и ее соотношение с мощностью отопительного прибора.

Основные закономерности повышения энергоэффективности

Их не так много, но они работают и применяются для любых отопительных систем, которые используются в частном загородном строительстве и на промышленных объектах.

1. Скорость нагрева системы зависит от скорости движения теплоносителя по трубам. До определенного предела можно сказать, что чем выше скорость потока, тем эффективнее и быстрее происходит нагрев. Этот самый предел наступает, когда изменяется характер движения воды с плавного (ламинарного) на перемешивающийся (турбулентный). Появляется шум в трубах и постукивания во всех угловых переходах по причине многократных гидроударов.

Важно:
Установив насос, проверьте его работу во всех допустимых технологических режимах. Если услышите нехарактерный гул воды или увидите подрагивание труб – ставьте на предыдущий режим, потому что большего эффекта за счет скорости движения воды не добиться.

Вернемся к скорости нагрева системы отопления дома, которая, помимо скорости движения воды, зависит от материалов труб и радиаторов, а также их пропускной способности. Условно говоря, самотечная двухтрубная система отопления на 80-120 квадратных метров нагревается до средних температур минут за 35-50. Если в нее врезать циркуляционный насос, то скорость нагрева составит 15-20 минут. Еще один вариант усилить эффект – поставить запорную арматуру на каждую подпитку водяных радиаторов, чтобы выровнять температуру нагрева на любой отдельно взятой батарее.

2. Расход теплоносителя тоже не может не оказывать влияния на эффективность системы отопления. В общем виде, при той же самотечной двухтрубной системе отопления, расход энергоносителя составляет 100 %. При подключении насоса к системе изменяется ритмический рисунок работы котла:
— без насоса: длинный нагрев – короткая пауза – короткий нагрев – пауза – длинный нагрев;
— с насосом: короткий нагрев – длинная пауза – короткий нагрев.

То есть, после изменения схемы водяной системы отопления (при включении насоса в систему) расход топлива составит не 100, а только 80-82% (расчетные данные). Еще 3-4% можно выиграть при установке дополнительной запорной арматуры. А теперь самое главное – когда говорилось о самотечной системе отопления, то понятно, что приходилось соблюдать строгое наличие уклонов труб и изменения их диаметров. Но, со включением в систему циркуляционного насоса, эти нормативы перестают быть обязательными, а значит — можно изменить принципиальную систему циркуляции воды.

Совет:
Если Вы ограничиваетесь исключительно врезкой насоса, то лучше всего это сделать не в саму систему, а присоединить к отоплению обводное кольцо с прикрученным насосом. В этом случае на основной магистрали между точками врезки кольца устанавливается шаровой кран. Таким образом, Ваша система имеет два режима работы: естественный и принудительный, так что и расход топлива меньше, и отключение электроэнергии Вам не страшно – главное вовремя открыть или закрыть кран.

3. Количество воды в системе, которое должно там быть для оптимальной работы нагревательного прибора, прописывается в паспорте водогрейного агрегата. При этом существует не только верхняя, но и нижняя граница, пренебрежение которой может быстро вывести из строя самую важную часть любого котла – теплообменник.

Важно:
Сама по себе разница количества теплоносителя (если объем находится в допустимых пределах) ничтожно мала – менее 1%. Но этот показатель стремительно растет вместе с увеличением температуры нагрева. При самотечной системе он составляет около 0,1% на каждый градус, а в принудительной – 0,08%.

Общий объем воды в системе может столь же принципиально зависеть от типа радиаторов водяного отопления и их количественной компоновки.

Дополнительные возможности достижения эффективности и экономичности

К дополнениям принято относить три методики, каждая из которых нацелена не на эффективную работу системы отопления дома как таковую, а на максимально длительное удержание тепла, уже выработанного системой. Для этого применяются:
— теплоизоляция труб отопления с помощью различных материалов (полиуретан, полиэфиры и полиэтилены, пластики) снижает теплопотери отопления на маршруте движения воды от нагревателя непосредственно к батареям;
— теплоизоляция стен домов и отдельных помещений является наиболее распространенным методом, с помощью которого уже произведенное тепло продолжает работать в помещении, не имея возможности выйти за пределы утепленного контура;
— использование вспомогательных источников нагрева спасет от холодов, но не сократит, а даже увеличит расходы на отопление.

Про эффективность первых двух методик можно говорить, что они — при равных эксплуатационных условиях — способны сократить расходы на нагрев теплоносителя на 8-10%.

Заключение. Расчет системы водяного отопления

Естественно, что к каждой конкретной ситуации нужно подходить индивидуально, но, используя методы, рассмотренные в статье, и руководствуясь теми принципами, которые в ней же разложены по полочкам, можно добиться солидной энергоэффективности — вплоть до 35% от базового уровня. Единственное, о чем хотелось бы предупредить – не пытайтесь делать всё одновременно, потому что лучшее – враг хорошего. При желании достичь максимального результата, можно запросто вскипятить котел, который такое к себе отношение не простит.

Совет:
Если Вы проводите какую-либо манипуляцию по улучшению системы отопления, то не забывайте, пожалуйста, о мерах безопасности при выполнении сварочных, сантехнических или теплоизоляционных работ. Слейте воду при изменении конфигурации системы, выключите (погасите) отопительный прибор и обязательно дайте остыть трубам перед началом работ по теплоизоляции, уменьшению теплопотерь.
Единственное, что можно (и даже нужно) делать при функционирующей системе водяного отопления – это регулировать движение теплоносителя с помощью открытия/закрытия шаровых кранов и скорость воды в трубах путем переключения режимов работы циркуляционного насоса.

Как увеличить кпд батареи отопления

Основная задача любого вида батарей отопления – максимально возможный обогрев помещения. Параметром, определяющим, насколько прибор соответствует поставленным задачам, является их теплоотдача. Но не только это может повлиять на часто возникающую проблему, которая заключается в том, как увеличить кпд батареи отопления. Справиться с потерями тепла можно достаточно простыми средствами, но перед этим необходимо выяснить, что может повлиять на процесс передачи тепла в окружающее пространство. Рассмотрим основные факторы, влияющие на кпд отопительных приборов:

Модель радиатора, количество секций и размер самой батареи;

Тип подключения радиатора к сети теплоснабжения;

Размещение батареи отопления в помещении;

Материал, из которого изготовлена батарея.

Все эти факторы являются основополагающими в эффективности обогрева помещения с помощью радиаторов. Однако, указанный изготовителем кпд радиаторов отопления можно изменить в лучшую сторону, если использовать несколько хитростей при их выборе и установке. Для этого в первую очередь необходимо разобраться в том, что такое коэффициент полезного действия батарей отопления, как его рассчитать и какие показатели могут на него повлиять. (См. также: Схема водяного отопления частного дома)

Что такое кпд и как его рассчитать

Теплоотдача приборов отопления, к которым относятся батареи или радиаторы, складывается из количественного показателя тепла, которое передано батареей за определённый промежуток времени и измеряется в Ваттах. Процесс теплоотдачи батареями проходит в результате процессов, которые известны как конвекция, излучение и теплообмен. Любой радиатор использует эти три вида теплообмена. В процентном соотношении эти виды передачи тепла могут варьироваться у различных типов батарей.

Каким будет кпд обогревателей, в подавляющем большинстве случаев зависит от материала, из которого они изготовлены. Рассмотрим, какими преимуществами и недостатками обладают радиаторы, изготовленные из разных видов материала.

Чугун обладает сравнительно низкой теплопроводностью, поэтому батареи из этого материала не являются лучшим вариантом. К тому же небольшая поверхность этих приборов отопления значительно снижает теплоотдачу и происходит за счёт излучения. В обычных условиях квартиры мощность батареи из чугуна составляет не более 60 Вт.

Сталь несколько выше чугунных. Более активная теплоотдача происходит из-за наличия дополнительных рёбер, которые увеличивают площадь излучения тепла. Теплоотдача происходит в результате конвекции, мощность составляет примерно 100 Вт.

Алюминий обладает наибольшей из всех предыдущих вариантов теплопроводностью, мощность их составляет около 200 Вт.

Кроме того, для наиболее эффективного обогрева необходимо учесть, какая мощность может потребоваться. При расчёте необходимой для помещения мощности обогревательных приборов используется количество стен, выходящих на улицу и окон. На каждые 10 м2 пола при наличии 1 наружной стены и окна требуется около 1 Квт тепловой мощности батареи. Если наружных стен 2, то требуемая мощность составляет уже 1,3 кВт. (См. также: Печи с водяным отоплением)

Немаловажную роль в увеличении кпд батарей отопления играет способ подключения, который должен соответствовать типу батареи и материалу, из которого она изготовлена. Прямое одностороннее подключение имеет самые высокие показатели по эффективности теплоотдачи и самые низкие по потере тепла. Диагональное подключение используется в случае наличия большого количества секций и существенно снижает возможные потери тепла.

Нижнее подключение используется в том случае, если теплопроводные трубы скрыты под стяжкой пола и не исключает потерю тепла в количестве до 10% от исходного значения. Наименее эффективным считается однотрубное подключение, так как потеря мощности обогревательного прибора при этом способе может достигать 45%.

5 способов увеличения кпд отопительной системы

Существует несколько простых способов, как повысить кпд батареи отопления без особых материальных и трудовых затрат. Рассмотрим их подробно. (См. также: Автономные системы отопления)

Поддержание поверхности отопительных приборов в чистоте.

Каким бы невероятным не казалось это утверждение, но даже тонкий слой пыли на радиаторах ведёт к понижению теплоотдачи. Например, кпд алюминиевых радиаторов, загрязнённых слоем пыли, может понизиться на 20–25%. Кроме того, в регулярной очистке нуждается и внутренняя часть батареи. С первой проблемой можно справиться самостоятельно путём обычной влажной уборки, а вот для второго придётся обратиться к квалифицированному специалисту. Сантехники имеют на вооружении знания и навыки, которые помогут в короткие сроки очистить радиатор от накипи и других загрязнений, скопившихся в процессе эксплуатации.

Окрашивание радиаторов соответствующей их назначению краской.

Во-первых, для окрашивания необходимо подбирать краску тёмных расцветок. Благодаря этому удастся добиться не только хорошего нагрева батарей, но и значительного повышения теплоотдачи. Во-вторых, необходимо выбрать для окрашивания подходящую краску. В качестве покрытия для чугунных радиаторов отопления лучше использовать известные всем эмали, а для алюминиевых и стальных батарей больше подойдут акриловые, алкидные и акрилатные эмали.

Почему вопрос с покраской стоит так, а не иначе, можно объяснить достаточно просто: чугунные радиаторы достаточно легко поддаются окраске любыми видами эмали ввиду своего строения. Тонкие пластины алюминиевых радиаторов могут быть забиты слишком толстым слоем краски. В заводских условиях радиаторы с тонким корпусом и множеством пластин окрашивают порошковыми красками, которые не представляют угрозы для качественных характеристик радиатора и не изменяют вид его теплоотдачи. Окраска батареи в тёмный цвет позволяет повысить кпд отопительных элементов до 15% от обычного значения. (См. также: Сравнение систем отопления)

Использование отражающих экранов.

Тепло, которое излучает батарея, распространяется во все стороны. Поэтому как минимум половина полезного теплового излучения уходит в стену, расположенную за приборами отопления. Уменьшить напрасные потери тепла можно, расположив за радиатором экран, например, из обычной фольги или готовый, купленный в магазине. При использовании даже самодельного экрана из тонкого металлического листа не только прекращается нагрев стены, но и создаётся дополнительный источник тепла, так как, нагреваясь, экран сам начинает отдавать тепло в помещение. При использовании отражающего экрана, кпд чугунных батарей, да и многих других, можно повысить до 10–15%.

Увеличение площади поверхности батарей.

Между площадью поверхности, которая излучает тепло, и количеством этого тепла есть самая прямая зависимость. Для увеличения теплоотдачи радиаторов можно использовать дополнительный кожух. Материал, из которого он будет изготовлен, необходимо тщательно выдирать. Например, наибольшей теплоотдачей обладают кожухи из алюминия. Их используют в качестве дополнения к чугунным радиаторам. При частых перебоях в работе отопительных систем стоит подумать о приобретении стальных кожухов, которые очень долго сохраняют полученное от радиаторов тепло. Соответственно, этот тип кожухов для батарей отдаёт тепло в окружающее пространство намного дольше других.

Создать дополнительные потоки воздуха в помещении.

Если направить на приборы отопления поток воздуха, например, с помощью обычного бытового вентилятора, то нагрев воздуха в помещении будет происходить значительно быстрее. При этом стоит учитывать, что направление воздушного потока должно быть вертикальным и направленным снизу вверх. При таком способе повышение кпд радиаторов может достигать 5–10%.

Используя даже один способ улучшения теплоотдачи батарей, можно значительно повысить температуру в помещении и снизить затраты на дополнительный обогрев. Перед тем, как вы приступите к улучшению характеристик радиаторов, убедитесь в правильности их подключения к теплосети и в том, что регуляторы подачи тепла на приборах последнего поколения установлены на необходимое значение. Кроме того, при постоянной проблеме с теплоснабжением, нужно уделить внимание теплоизоляции стен и окон, через которые обычно и уходит тепло. Утеплять нужно не только наружные стены, но и те, которые выходят на лестничную клетку.