Системы отопления зданий

Система отопления это: комплекс элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи тепла в обогреваемые помещения. Система отопления состоит из:

1. Генератора тепла.

Генератор тепла служит для получения теплоты и передачи ее теплоносителю.

Генераторами тепла могут служить:

1. Котельные установки на ТЭС, КЭС.

Теплопроводы – для транспортировки теплоносителя от генератора тепла к отопительным приборам. Теплопроводы системы отопления подразделяют на магистрали, стояки и подводки (лежаки) к приборам.

Отопительные приборы – служат для передачи тепла от теплоносителя воздуху отапливаемых помещений.

Основные требования, предъявляемые к системе отопления:

1. Санитарно-гигиенические – обеспечение СНиПами температур во всех точках помещения и поддержание температур внутренних поверхностей наружных ограждений и отопительных приборов на определенном уровне.

2. Экономические – обеспечение минимальных затрат на изготовление и эксплуатацию системы (возможность унифицирования узлов, деталей).

3. Строительные – обеспечение соответствия архитектурно-планировочным и конструктивным решениям. Увязка размещения отопительных приборов со строительными конструкциями.

4. Монтажные – обеспечение монтажа индустриальными методами с максимальным использованием унифицированных узлов, при минимальном количестве типоразмеров.

5. Эксплуатационные – простота и удобство обслуживания, управления, ремонта, надежность, безопасность, бесшумность действия.

6. Эстетические – минимальная площадь, сочетаемость с архитектурными решениями.

Все перечисленные требования важны, и их необходимо учитывать при выборе и проектировании системы отопления. Но наиболее важными требованиями все же остаются санитарно-гигиенические требования.

Теплоносители системы отопления

Теплоносителем для системы отопления может быть любая среда, обладающая хорошей способностью аккумулировать тепловую энергию и изменять теплотехнические свойства, подвижная, дешевая, не ухудшающая санитарные условия в помещениях, позволяющая регулировать отпуск теплоты.

Наиболее широко в системе отопления используют: воду, водяной пар, воздух, отвечающие всем перечисленным требованиям.

Свойства теплоносителей

Вода – обладает высокой теплоемкостью, большой плотностью (950 кг/м3), несжимаема, при нагревании расширяется.

Пар – малая плотность, высокая подвижность.

Воздух — малая плотность и теплоемкость, большая подвижность.

Классификация систем отопления

Системы отопления различаются по трем основным классификационным признакам: Центральными называют системы отопления, предназначенные для отопления нескольких помещений (зданий) из одного теплового пункта, расположенного вне отапливаемых помещений (зданий) (котельная, ТЭЦ).

В таких системах теплота вырабатывается за пределами помещений, а затем с помощью теплоносителя по теплопроводам транспортируется в отдельное помещение здания.

Например: система отопления здания с собственной местной котельной.

Центральными могут быть: система парового отопления; система водяного отопления; система воздушного отопления.

Местными называют такие системы отопления, где все три основных конструктивных элемента (генератор, теплопроводы). Системы отопления объединены в одном устройстве, установленном непосредственно в отапливаемом помещении.

Например: местная система отопления – отопительная печь, где теплогенератором является топка, теплопроводы – газоходы, отопительная печь – стенки печи.

К местному отоплению относят отопление газовыми и электрическими приборами, воздушно-отопительными агрегатами.

Классификация систем отопления зданий

По способу циркуляции теплоносителя

Система с естественной циркуляцией – циркуляция теплоносителя осуществляется за счет разности плотностей холодного и горячего теплоносителя

Система с искусственной циркуляцией – где циркуляция теплоносителя осуществляется при помощи циркуляционных насосов.

Центральные паровые системы отопления имеют искусственную циркуляцию за счет давления пара (т.е. насосов нет в паровых системах с искусственной циркуляцией).

По виду теплоносителя центральные на:

— водяные (для жилья, школ, домов, больниц и т.д.);

— паровые (для жилья, школ, домов, больниц, спортивных сооружений, бассейнов, залов);

— воздушные (спортивные сооружения, бассейны, залы);

Отопительные системы

Подробно рассмотрены виды отопительных систем, их преимущества и недостатки, рекомендованные области применения. Рассмотрен принцип работы центральной системы отопления, основы ремонта и монтажа.

Системы отопления предназначены для теплового обогрева жилых, хозяйственных и производственных помещений. Отопительные системы имеют свою классификацию: местные и центральные. По способу циркуляции делятся на системы с естественной и принудительной циркуляцией. Бывают с верхним, нижним, комбинированным и опрокинутым расположением магистральных трубопроводов. Так же системы отопления делятся по типу теплоносителя: (См. также: Теплоноситель для систем отопления)

Местные системы отопления включают в себя такие виды:

Особенности и виды местного отопления

При электрическом отоплении электроэнергия преобразуется в тепловую энергию. Эта система является очень перспективной. Самое простое отопление считается газовое. Оно же является и самым дешевым, но имеет и два больших минуса, такие как токсичность и взрывоопасность. При печном отоплении получение, перенос и передача теплоты происходит в одном помещении. Топливо сжигается в печи, после чего нагреваются стенки дымохода и передают тепло в помещение.

Стояки отопительной системы

Стояки систем отопления бывают вертикальные и горизонтальные. Сами стояки делятся: однотрубные, бифилярные и двухтрубные.

Рисунок 1: Стояки отопления

Центральное отопление

Центральные системы отопления делятся на 3 вида:

Система водяного отопления;

Водяное отопление считается самым распространенным, так как оно повсеместно применяется в современных жилых квартирах и бытовых помещениях. При таком виде отопления в батарею поступает нагретая вода, а при ее остывании она уходит обратно для последующего нагрева. Паровое отопление обеспечивает нагрев за счет пара. В систему поступает пар, который идет из парового котла, находящегося в этом здании или поблизости. При воздушном отоплении, нагретый воздух, смешивается с воздухом обогреваемого помещения, а холодный воздух, возвращается обратно к источнику нагрева. (См. также: Одноконтурная система отопления)

Рисунок 2: Центральная система отопления

Проектирование и ремонт отопительных систем

Рисунок 3: Схема водяной отопительной системы

Схемы отопительных систем разрабатываются при проектировании каждого здания. Часто повторяющийся элемент каждой схемы — это стояк, который является опорой всей системы. Поэтому в первую очередь рассчитывают высоту и длину стояка, исходя из габаритов здания.

Рисунок 4: Промывка отопительной системы

Важно! Перед зимним отопительным сезоном систему отопления необходимо промыть водой под давлением 0,2-0,3 МПа. А так же потребуется проводить плановый ремонт отопительной системы, при котором все детали промываются отдельно, устраняют течи путем замены изношенных элементов системы, прокладок, устанавливают дополнительные гайки, хомуты и так далее.

Если нужна дополнительная защита от коррозии, то трубы и батареи перекрашивают. В случае, когда здание подвергается капитальному ремонту, то систему меняют полностью. (См. также: Газовое отопление)

Принцип работы центральной отопительной системы

Отопительные системы для частных домов в России в основном центрального типа. Например, обычный многоквартирный дом: как отопительная система в нем функционирует? В дом подведена теплотрасса, имеются специальные задвижки. От них запитан тепловой узел, который чаще всего бывает один (но их может быть и несколько). После вводных задвижек находятся грязевики, а после них идут задвижки на ГВС.

Рисунок 5: Двухтрубная система отопления

Если рассматривать тепловой узел дальше, то можно увидеть элеваторный узел: вода с высокой температурой попадает в этот прибор, а он работает как инжектор, и инжектирует воду обратки, вода из обратки идет на рециркуляцию. В результате этого вода выходит с той температурой, которая подается в наши батареи. Сама система обычно однотрубная с нижним разливом, но бывает верхний разлив. Обратка находится в подвале, а подача на чердаке. В зависимости от конструкции стояка, движение воды может быть попутным, а может быть встречным. Количество секций в радиаторе, определяется специальными расчетами.

Важно! Отопительные системы для дома в идеале должны рассчитываться специальной проектной организацией. Не рекомендуется проводить самостоятельные расчеты и экономить на системе отопления, в противном случае в процессе эксплуатации самодельной отопительной системы могут возникнуть проблемы. (См. также: Закрытая система отопления)

Рисунок 6: Отопительная система дома

Воздушное отопление

Воздушную отопительную систему сегодня можно встретить очень редко. При воздушной системе воздух по специальным воздуховодам попадает в помещение, вытесняя более холодный, и создает естественную циркуляцию. При попадании холодного воздуха в помещение, циркуляция нарушается, и теплый воздух скапливается у потолка, а внизу остается более холодный. Это можно назвать главным минусом такой отопительной системы.

Водяное отопление

Наиболее часто встречающаяся отопительная система частного дома — это водяная и электрическая. Водяное отопление считается самым популярным, надежным и простым. Принцип действия довольно прост: вода нагревается в котле и по трубам направляется в дом, отдавая тепло через батареи. Циркуляция происходит при помощи специального насоса. Эта система является замкнутой: котел – трубы — батарея. Для разогрева котла используется уголь, керосин, дрова и природный газ. При этой системе еще используются и другие приборы такие как: терморегуляторы, манометры, предохранительные клапаны и другие. Трубы используются стальные, медные или полимерные.

Отопительные системы электрические бывают нескольких видов: потолочные инфракрасные обогреватели, различные электрические радиаторы, конвекторы, кабельные системы подогревающие потолок и пол и так далее. Но все они работают от электроэнергии, и при ее отсутствии нет возможности согреться с помощью таких обогревателей. Это является большим минусом такой системы отопления. Рассмотрим один из видов электрического отопительного оборудования. (См. также: Автономное отопление)

Электрические конвекторы

Их работа осуществляется путем циркуляции воздуха, за счет чего в воздух отдается более 80% тепла. Благодаря высокой надежности их можно устанавливать в детских комнатах, так как температура на поверхности не превышает 60 градусов. Они не осушают воздух и не сжигают кислород. Холодный воздух поступает в конвектор и нагревается в нем, а после нагрева воздух расширяется и выходит через специальные жалюзи.

Рисунок 7: Электрический конвектор

Уровень тепла определяется с помощью специальной электронной системы. На некоторых моделях установлены термостаты, позволяющие экономить электроэнергию. Конвекторы можно разделить на высокие и плинтусные приборы. Высокие конвекторы обычно крепят на стену, а плинтусные, ставят под окно.

Установка отопительной системы

Монтаж отопительной системы производится по различным схемам. Сначала согласовывается сама схема, за тем идет подбор всех необходимых комплектующих. При расчете схемы должны учитываться пожелания заказчика, его финансовые возможности и габариты помещения. В работу по выбранной системе входит ее установка и настройка. Монтаж отопительных приборов – это установка батарей и радиаторов отопления. Монтаж котельных – это в первую очередь создание отдельного проекта под каждый дом, выбор и установка необходимого оборудования.

Помимо монтажа батарей отопления и выбора котла монтаж системы отопления включает в себя выбор и установку труб отопления, например, полипропиленовых. Полипропилен очень качественный материал, имеющий малый вес и хорошую гибкость. Поэтому при проводке отопления в частных домах, многие отдают ему предпочтение.

Насосы систем отопления

Насос для отопительной системы бывает нескольких видов: сухой и мокрый. В конструкции первого ротор не имеет контакта с водой, и от двигателя его отделяют специальные кольца. Когда двигатель запускается, кольца вращаются, и за счет тонкой водяной пленки происходит герметизация. Пружины толкают кольца друг к другу, из-за чего они изнашиваются, и срок их службы составляет около 3 лет. Они бывают трех видов: горизонтальные, блочные и вертикальные.

Рисунок 8: Насос для системы отопления

Мокрые насосы состоят из пяти модулей: корпус, электродвигатель, стартер, рабочее колесо, коробка с клеммами, вал и ротор с подшипниками. Такие насосы имеют 1-фазный и 3-фазный двигатели. Его устанавливать лучше на обратном трубопроводе. К подшипнику постоянно должна поступать вода, так как в данном случае она выполняет роль смазки, и по этому вал всегда должен находиться в горизонтальном положении.

Классификация систем отопления

По месту выработки теплоты (от внешнего источника) системы отопления делят на центральные и местные.

В центральных системах отопления теплота от внешнего источника передается теплоносителю вне отапливаемых помещений в каком-то центре (например, тепловом пункте, расположенном В данном или специальном здании), а затем теплоноситель по теплопроводам поступает в несколько помещений и переносит туда полученную теплоту.

В местных системах отопления отопительный прибор и узел подготовки теплоты обычно совмещают в одном агрегате, размещаемом в отапливаемом помещении, а теплопроводы как Отдельные части систем в таких устройствах обычно отсутствуют.

В нашей стране для отопления жилых и общественных многоэтажных зданий в городах и крупных поселках в основном применяют центральные системы отопления, преимущественно водяные. В сельской местности используют главным образом местные системы отопления — отопительные печи, работающие на твердом, жидком или газообразном топливе. На промышленных предприятиях применяют как центральные, так и местные системы отопления. Из местных систем воздушного отопления наибольшее распространение получили отопительно-вентиляционные агрегаты.

По виду энергоносителя системы отопления подразделяют на геотермальные, солнечные, работающие на твердом, жидком и газообразном топливе, атомные, а также электрические. Если в солнечных, электрических и газовых системах установлены трансформаторы теплоты, то мы имеем дело с теплонасосными системами отопления.