Система отопления: что это такое?

Основными среди теплозатрат на коммунально-бытовые нужды в зданиях являются затраты на отопление. Это объясняется условиями эксплуатации зданий в холодный период времени, когда теплопотери через ограждающие конструкции зданий значительно превышают внутренние тепловыделения.

Отопление — искусственное обогревание помещений здания с возмещением теплопотерь и поддержания в них заданного температурного режима.

Система отопления (далее СО) – это совокупность конструктивных элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи необходимого количества тепла в помещения, с целью поддержания в них заданного значения температуры внутреннего воздуха.

Основными элементами системы отопления являются:

1. источник тепла (котел или тепловая станция);

В зависимости от взаимного расположения источника и потребителя тепла СО подразделяются на:

• местные (источник тепла располагается непосредственно в отапливаемом помещении, либо в непосредственной близости от него; расстояние от источника тепла до дальнего отопительного прибора составляет не более нескольких десятков метров);
• центральные (источник тепла находится за пределами отапливаемых помещений, а передача тепла от источника к потребителю происходит при помощи теплопроводов тепловых сетей).

В зависимости от вида теплоносителя различают следующие типы системы отопления:

Недостатки систем газового отопления:

Использование в качестве теплоносителя высокотемпературных продуктов сгорания топлива ограничено отопительными печами, газовыми калориферами и другими местными отопительными установками, что обусловлено ухудшением состояния воздушной среды при непосредственном попадании газов в помещение. Удаление продуктов сгорания наружу по каналам усложняет систему и понижает ее КПД.

При использовании в качестве теплоносителя пара появляется возможность быстрого нагревания помещений, т.к. пар является легкоподвижной средой со сравнительно малой плотностью.

Недостатки систем парового отопления:

• пар как теплоноситель не отвечает санитарно-гигиеническим требованиям (при постоянно высокой температуре — 100 о С и более — на поверхности теплопроводов и отопительных приборов происходит разложение оседающей органической пыли;
• невозможно качественное регулирование температуры пара;
• обладает повышенным уровнем шума (особенно при возобновлении работы после перерывов).

Вследствие этих недостатков, система парового отопления не допускается к применению в жилых, общественных и административно-бытовых зданиях, а также в производственных помещениях с повышенными требованиями к чистоте воздуха. Паровое отопление допускается применять только при соответствующем технико-экономическом обосновании (например, при избытке пара, используемого в технологическом процессе производства).

Таким образом, при строительстве загородного дома целесообразно рассматривать водяное или воздушное отопление.

Достоинства водяных систем отопления

Вода представляет собой практически несжимаемую среду со значительной плотностью и теплоемкостью. Использование воды в качестве теплоносителя в системе отопления обеспечивает:

1. равномерную температуру воздуха;
2. возможность качественного регулирования при ограничении температуры поверхности отопительных приборов;
3. значительный срок службы;
4. бесшумность действия;
5. простоту обслуживания и ремонта.

Достоинства воздушных систем отопления

Воздух также является легкоподвижной средой со сравнительно малой теплоемкостью, плотностью и вязкостью. При использовании воздуха можно обеспечить быстрое изменение и равномерность температуры воздуха в помещениях, совмещать отопление с вентиляцией воздуха, а также избежать установки отопительных приборов.

По способу создания циркуляции теплоносителя в водяных и воздушных системах отопления различают системы:

• с естественной циркуляцией (гравитационные);
• с вынужденной циркуляцией (насосные).

Отопление своими руками, Схема отопления

on 24 Ноябрь 2012.

Системы водяного отопления по своим конструктивным особенностям подразделяются на несколько разновидностей:

• с вертикальными и горизонтальными стояками;
• с тупиковой схемой и с попутным движением воды (в зависимости от того, как проложена магистраль);
• с верхней и нижней подводкой (в зависимости от места прохождения стояка с горячей водой);
• однотрубные и двухтрубные (в зависимости от того, как присоединяются нагревательные устройства).

Основные элементы системы отопления

Система отопления, работающая в автономном режиме, состоит из множества элементов. Чтобы ясно представлять, как работает вся система, необходимо знать назначение и принцип действия входящих в нее устройств.

Котел

Это основной элемент любой системы отопления. Именно в котле происходит процесс сгорания топлива, здесь тепло, выделяющееся при этом, передается теплоносителю (воде или антифризу).
В настоящее время выпускается 2 вида котлов, различающихся по своим функциональным особенностям: одно- и двухконтурные котлы.

Одноконтурные котлы выполняют только одну функцию — отопление. Двухконтурный котел используется для отопления помещения, а также для нагрева воды. Считается, что одноконтурный котел более надежен и удобен в применении: если он сломается, в накопителе все равно останется запас горячей воды. В случае если из строя выйдет двухконтурный котел, дом останется без тепла и без горячей воды. Однако среди владельцев дачных домов большей популярностью пользуются двухконтурные системы.

В одноконтурной системе вода нагревается в котле и движется по трубам к радиаторам, затем снова возвращается в котел. В двухконтурные котлы вмонтированы специальные приборы, которые нагревают воду для бытовых целей. Вместе с двухконтуриыми котлами продаются накопители, так называемые бойлеры.

В зависимости от того, где установлены котлы, они бывают напольными или настенными. Положение на рынке настенных котлов в последнее время изменилось в их пользу. Не подлежит сомнению, что подвесные котлы, в которых используются, как правило, атмосферные газовые горелки, гораздо лучше приспособлены к. колебаниям давления газа в магистральных трубопроводах (напольные котлы в таких ситуациях достаточно быстро выходят из строя).

Горелка

Теплогенераторы, работающие па газовом топливе, подразделяются по типу применяемых горелок. Они бывают вентиляторными и атмосферными.

Котлы, оснащенные вентиляторными горелками, работают без перебоев при пониженном давлении, однако отличаются одним существенным недостатком они очень шумные.

Котлы с атмосферными горелками, наоборот, работают бесшумно, однако могут работать только в том случае, если давление газа не ниже 150 мм вод, ст. Если давление снижается, котел начинает работать примерно на 80% мощности, в результате горелка прогорает.

С вентиляторными горелками этого не случается, поэтому лучше выбрать именно их.

Воздушный клапан

Воздушный клапан предусмотрен для выведения воздуха из системы. Сначала систему заполняют жидкостью до тех пор, пока в ней не останется воздуха, Однако в процессе нагрева могут появиться воздушные пузырьки, которые образуют воздушные пробки и препятствуют прохождению воды по батареям и трубам, Именно для этого и нужен воздушный клапан — он автоматически выводит появившуюся воздушную пробку

Расширительный бачок

Система водяного отопления имеет определенную вместимость, Внутреннее гидравлическое давление в замкнутой системе, заполненной водой, при повышении температуры также увеличивается, что может привести к аварии, поскольку данное повышение давления может превзойти предел прочности отдельных элементов системы.

Для того чтобы предотвратить подобное осложнение, в систему водяного отопления вводится расширительный бачок, Помимо этого, он выполняет еще несколько функций:

• восполнение убыли объема воды в системе при понижении ее температуры и незначительной утечке;
• удаление из бачка открытого типа избытка воды в водосток;
• сбор воздуха, выделяющегося из воды при ее нагревании в теплогенераторе.

Расширительные бачки бывают двух типов: открытого и закрытого.

Первый представляет собой емкость, дно которой соединено с отопительной системой; уровень воды в бачке зависит от объема жидкости в системе.

Второй — это герметичная металлическая емкость, разделенная внутри мембраной из термостойкой резины на воздушную и жидкостную камеры.

Циркуляционный насос

Циркуляционный насос используется для движения теплоносителя в системе с принудительной циркуляцией. Он представляет собой чугунный корпус, в котором находится ротор с закрепленной на нем крыльчаткой, Их вращением горячая вода продвигается по отопительной системе.

Бойлер

Для подогрева горячей воды в системах автономного водоснабжения используются бойлеры, то есть аккумулирующие баки, в которых нагревание происходит за счет теплообмена между теплоносителем и холодной водой, поступающей в бойлер из системы водоснабжения.

Накопительные бойлеры имеют различные объемы аккумулирующего бака горячей воды 100-1000 л.

Трубы

Трубы, используемые для систем отопления, бывают 3 видов:

Наиболее популярны трубы последнего вида, они сравнительно недороги и удобны и монтаже. Медные трубы очень красивы, не ржавеют, но дороги и очень сложны в монтаже. Что касается стальных труб, то они всем известны, поскольку установлены в большинстве городских квартир.

Радиаторы

Радиаторы бывают 4 видов:

Для установки в дачном доме целесообразнее всего использовать стальные радиаторы. Их достоинства: высокая теплоотдача, оптимальное соотношение цены и качества, небольшое водосодержание.

Недостатки: не выносят слива теплоносителя, открытых систем отопления, неустойчивы к диффузии кислорода.

Антифриз

Если зимой вы в доме не живете и система отопления выключена, вода, замерзая, может разорвать как трубы, так и сам котел. Именно для итого в качестве теплоносителя следует использовать антифриз.

Однако при применении следует знать его существенные отличия от воды, как то: пониженная теплоемкость, повышенная вязкость, образование слоя нагара. Помимо этого, следует иметь в виду, что антифриз нельзя использовать в оцинкованных трубах.

На рынке строительных материалов появились в продаже импортные нетоксичные пропиленгликолевые антифризы. В свою очередь, российские производители также стали выпускать антифризы на основе экологически чистых веществ Поэтому, прежде чем заливать что-то в систему, обязательно посоветуйтесь со специалистом.

Терморегуляторы

Для автоматического поддержания нужной температуры отопительные приборы снабжены терморегуляторами, которые состоят ил 2 частей: регулирующего крана и термоголовки. Нужную температуру воздуха можно установить поворотом термоголовки. 13 ней же присутствует состав, который расширяется при повышении температуры и механически воздействует па регулирующий крап.

С помощью терморегуляторов можно в разных комнатах поддерживать разную температуру.

Назначение и классификация систем отопления зданий

В помещениях с постоянным или длительным пребыванием людей и в помещениях, где по условиям производства требуется поддержание положительных температур в холодный период года, устраивается система отопления.

Отоплением называется искусственное обогревание помещений здания с возмещением теплопотерь для поддержания в них температуры на заданном уровне, определяемом условиями теплового комфорта для находящихся в них людей и требованиями протекающего технологического процесса. Известно три вида отопления: водяное, паровое и воздушное.

Системы отопления включают три основных элемента: источник теплоты (генератор тепла), теплопроводы (каналы или трубопроводы) и отопительные (нагревательные) приборы.

В генераторе тепла происходит сжатие тепла, а выделяемое при этом тепло передается теплоносителю, т.е. среде, переносящей тепло от генератора к нагревательным приборам. Нагревательные приборы передают полученное от генератора тепло воздуху помещений. По теплопроводам теплоноситель перемещается от генератора тепла к нагревательным приборам.

Система отопления является одной из строительно-технологических установок здания, которая должна отвечать следующим основным требованиям:

1) санитарно-гигиеническим – обеспечивать необходимые внутренние температуры, регламентируемые соответствующими СНиП, без ухудшения состояния воздушной среды;

2) экономическим – обеспечивать наименьшие приведенные затраты при уменьшении расхода металла;

3) строительным – предусматривать размещение отопительных элементов в уровне с архитектурно-планировочным и конструктивным решениями здания без нарушения прочности основных конструкций при монтаже и ремонте систем отопления.

4) монтажным – предусматривать возможность монтажа индустриальными методами с максимальным использованием унифицированных узлов заводского изготовления при минимальном количестве типоразмеров и ограничением применения узлов и деталей индивидуального изготовления;

5) эксплуатационным – характеризоваться простотой и удобством управления и ремонта, бесшумностью и безопасностью действия;

6) эстетическим – хорошо гармонировать с внутренней отделкой помещения и не занимать излишних площадей.

В практике строительства нашли применение разнообразные системы отопления, в основе выбора которых лежит использование тех или иных особенностей систем.

Системы отопления классифицируют по следующим основным признакам (рисунок 5): по виду использованного теплоносителя; по способу перемещения теплоносителя; по месту расположения источника теплоты.

По виду использованного теплоносителя системы отопления делятся на водяные, паровые, воздушные, огневоздушные.

По способу перемещения теплоносителя системы отопления делятся на системы с естественным (гравитационным) побуждением движения теплоносителя и системы с принудительным побуждением.

По месту расположения источника теплоты системы отопления разделяют на центральные и местные.

Водяные системы отопления	С принудительным побуждением	Центральные Местные	Двухтрубные Однотрубные
С естественным побуждением	Местные
Паровые системы отопления	Низкого давления Высокого давления	С самотечным возвратом конденсата С конденсационным баком и питательным насосом
Печное отопление	С нетеплоемкими печами С теплоемкими печами
Воздушное отопление	Совмещенное с вентиляцией (прямоточное) Рециркуляционное
Электрическое отопление	С промежуточными теплоносителями (вода, пар, воздух) С непосредственным обогревом помещения

Рисунок — 5 Классификация систем отопления

В местной системе отоплениягенератор тепла, нагревательные приборы и теплоотдающие поверхности конструктивно объединены в одном устройстве. Примером местного отопления может служить комнатная печь. В ней генератором тепла является топливник, в котором происходит сгорание топлива, теплопроводом служат дымообороты, прогревающие стенки печи и отводящие продукты сгорания из топки, а воздух помещений нагревается при его непосредственном соприкосновении с горячими поверхностями стенок печи. К местным системам отопления относятся также газовое отопление (при сжигании газа в нагревательных приборах, находящихся в отапливаемом помещении) и электрическое, если электрическая энергия переходит в тепловую непосредственно в самих нагревательных приборах. Радиус действия местных систем отопления невелик и ограничивается одной или двумя-тремя смежными комнатами.

Центральными системами отопления называются системы, в которых генератор тепла (например, котел) находится вне отапливаемых помещений, а теплоноситель к местам потребления подается по трубопроводам.

В центральных системах отопления одним генератором тепла, состоящим из одного котла или группы котлов, могут отапливаться не только отдельное здание, но и группы зданий. Система отопления, которая обслуживает целую группу зданий от одной котельной, называется районной.

В зависимости от вида теплоносителя центральные системы отопления подразделяются на системы водяного, парового, воздушного и комбинированного отопления.

Если в системе водяного отопления циркуляция воды в трубопроводах и нагревательных приборах происходит под действием разности объемных весов охлажденной и нагретой воды, то она называется системой с естественной циркуляцией.

В системах большой протяженности применять естественную циркуляцию воды экономически нецелесообразно, так как это привело бы к необходимости установки труб слишком больших диаметров. Поэтому в этих случаях устраивают системы водяного отопления с искусственной циркуляцией воды при помощи насосов (или насосные). Эти системы отопления в качестве теплоносителя могут использовать воду с температурой до 100 0 С или высокотемпературную воду (с температурой более 100 0 С).

В системах парового отопления пар из котла по трубопроводам поступает в нагревательные приборы, где конденсируется и, выделяя скрытую теплоту парообразования, нагревает эти приборы. Конденсат же возвращается в котел и вновь превращается в пар.

Системы парового отопления различаются по величине первоначального давления и бывают вакуум-паровыми (с давлением пара до 1 кгс/см 2 ), низкого давления (от 1,0 до 1,7 кгс/см 2 ) и высокого давления (более 1,7 кгс/см 2 ). В системах парового отопления пар перемещается под действием разности давлений на выходе из котла и перед нагревательным прибором.

Система воздушного отопления в зависимости от вида первичного теплоносителя подразделяются на водовоздушные, паровоздушные, огневоздушные, электровоздушные и газовоздушные. По способу передвижения воздуха воздушные системы могут быть с естественным и механическим побуждением. Во втором случае используются вентиляторы.

Комбинированной системой отопления называют систему, в которой применены либо два различных теплоносителя, либо один теплоноситель, но с разными параметрами. К ней относятся пароводяные, водоводяные и все воздушные системы отопления.

Системы водяного и парового отопления различаются также по способу разводки магистральных трубопроводов (с верхней, нижней и средней разводкой), по способу присоединения нагревательных приборов к стоякам (двухтрубные и однотрубные), по способу теплоотдачи нагревательных приборов (конвекционные и лучистые) и по типу применяемых нагревательных приборов (радиаторные, конвекторные, панельные, из гладких труб и др.).

Требования, предъявляемые к теплоносителям систем отопления.Основные требования, предъявляемые к теплоносителям, это способность аккумулировать тепло, подвижность и незначительное потребление электроэнергии на их перемещение. Применяемые в качестве теплоносителя горячая вода, пар и воздух наиболее близко соответствует этим требованиям.

К тому же температура теплоносителя (при воздействии ее на нагревательные приборы) не должна ухудшать гигиенические условия воздуха помещения.

Вода, пар и воздух обладают различными физическими свойствами. Вода характеризуется большой теплоемкостью, значительным объемным весом и большой подвижностью, что дает возможность передавать на большие расстояния значительное количество тепла при сравнительно небольшом объеме воды. При использовании в качестве теплоносителя горячей воды температуры поверхности нагревательных приборов (а следовательно, и их теплоотдачу) можно регулировать из одного общего центра (например, котельной), что позволяет экономней расходовать топливо.

Таблица 2 — Свойства водяного пара

Давление в кгс/см 2	Темпера тура в С 0	Объем 1 кг пара в м 3	Вес 1 м 3 пара в кг	Теплота испарения 1 кг пара в ккал	Полное теплосодержа ние 1 кг пара в ккал
99,1	1,722	0,5807	539,7	639,3
1,2	104,2	1,4521	0,6887	539,5	641,3
1,6	112,7	1,1096	0,9013	531,2	644,7
119,6	0,9006	1,1104	526,8	647,2
132,8	0,6163	1,6224
142,8	0,4708	2,1239	511,2	655,4
0,382	2,6177	505,9	658,1

При паровом отоплении большое количество тепла, выделяющегося при конденсации пара, и малый объемный вес последнего позволяют передавать на большие расстояния значительное количество тепла с минимальными затратами электроэнергии на перемещение теплоносителя. Кроме того, при использовании в качестве теплоносителя пара существенно сокращается количество нагревательных приборов, так как температура последних значительно выше, чем при теплоносителе — горячей воде. К недостаткам пара, как теплоносителя, следует отнести невозможность центрального регулирования теплоотдачи нагревательных приборов, высокую температуру на поверхности последних и возможность пригорания на них органической пыли, что ухудшает санитарно-гигиенические условия отапливаемых помещений. Кроме того, потери тепла паропроводами и конденсатопроводами значительно превышают потери тепла трубопроводами водяных систем отопления.

Воздушное отопление с использованием в качестве теплоносителя нагретого воздуха, имеющего сравнительно небольшие температуру (50 0 -70 0 С), теплоемкость и объемный вес, потребляет много электроэнергии на перемещение больших количеств воздуха. К недостаткам его можно отнести также шум, возникающий при работе вентиляторов.

По экономическим соображениям воздушное отопление предпочтительнее водяного и парового, так как не требует установки нагревательных приборов, стоимость которых составляет около 60% стоимости всей системы отопления.