Низкотемпературное отопление в доме – практика использования
Любая система отопления в доме призвана обеспечивать для его жильцов комфортные условия проживания в его помещениях.
Что же собой представляет низкотемпературная система отопления?
Это такая система отопления, где соотношение температур выходного и входного потоков жидкости-теплоносителя, равняется соотношению его температур – 60/40 °С. Конечно же, разграничение это довольно условное, и дело здесь не только в этом.
Если смотреть в корень «температурного» вопроса, то с действующей практики функционирования обычных систем отопления можно сказать, что в переходной отопительный период в каждом доме или квартире с индивидуальным отоплением, мы фактически используем близкий к этому режим работы отопительной системы.
В этот отопительный период, на регуляторе газового котла нашей системы отопления, мы, как правило, и выставляем температурные значения его функционирования 60/50 °С.
Если же говорить с позиций комфортности в помещении и безопасной эксплуатации системы с различной температурой радиаторов отопления при этом, то понятно, что теплый радиатор, с температурой в 60 °С низкотемпературной системы отопления дома, намного комфортней, и что самое главное безопасней, нежели радиатор обычной системы отопления с его температурой примерно в 80 °С.
Также, широко известной среди населения разновидностью низкотемпературной системы отопления является система отопления «теплый пол», однако в данной системе достаточно эффективно и часто используются и радиаторы отопления. А сейчас поговорим о температурных режимах функционирования всех современных систем отопления, а также о достоинствах систем низкотемпературного отопления.
Немного о температурных режимах и низкотемпературном отоплении.
Любой, заданный температурный режим работы системы имеет три параметра:
Температура жидкости-теплоносителя на выходе с котла.
Температура жидкости-теплоносителя на входе в котел.
Температура воздуха в помещении.
Именно в данной последовательности числа во всех сопроводительных документах к котлам и проставляются.
В наших, «традиционных» системах отопления, их расчет по температурным параметрам делается таким образом, что на выходе из котла, температура должна находиться в пределах +70 – +80 °С, а на входе – порядка +60 °С.
Примерно такой же стандарт есть и для систем отопления в Европе, где согласно норм стандарта EN-442, заложены оптимальные параметры для систем отопления в соотношении выход/вход, составляющие 75/65 °С. В том же стандарте, также заложено такое понятие, как «мягкое тело», что соответствует температурному режиму в низкотемпературной системе отопления с выходной температурой после котла +55 °С и его входной температурой примерно +45 °С.
Поэтому, для расчетов современных низкотемпературных систем отопления, все-таки, предпочтительней будет привязываться к европейским нормам стандартизации, поскольку именно на эти нормы, и настраиваются в своем большинстве все импортные котлы.
Да в принципе, по мнению специалистов, мягкий температурный режим отопления согласно европейского стандарта EN-442, это будущее всех существующих систем отопления.
Об основных преимуществах низкотемпературного отопления.
Относительно преимуществ данной системы отопления, то они следующие:
Основным преимуществом системы низкотемпературного отопления есть ее комфортность, ибо уже «притчей во языцэ» стало мнение о том, что сильно разогретые радиаторы обычной системы обогрева, существенно осушают воздух в помещении, а также про большое количество пыли в помещении, возникающем вследствие перемещения слоев воздуха (конвекции) при таком отоплении.
Всем этим предрассудкам, давать оценку сложно, но необходимо признать одно, что все-таки, теплый радиатор низкотемпературной системы отопления дома – намного комфортней и предпочтительней, его горячего собрата в обычной системе отопления.
Специалисты утверждают, что чем температура радиатора или другого отопительного прибора в комнате, ближе к температуре, которая требуется в данном помещении – тем уютней и комфортней человеку, здесь находиться.
Система отопления с использованием низкотемпературных технологий также предусматривает и возможность использования высоких температур в помещениях дома. К примеру, во время достаточно сильных, наших «сибирских» морозов – это допустимо.
Возможность аккумуляции (накопления) энергии в системе низкотемпературного обогрева за счет использования в ней теплоаккумуляторов, ибо, чем ниже температура жидкости-теплоносителя циркулирующей в системе отопления, тем больше тепловой энергии «откладывается» про запас.
Легкость в регулировании систем низкотемпературного отопления посредством использования программируемых термостатов, поскольку разброс температур, выходной из теплогенерирующего устройства системы и температурой в помещении – значительно ниже, нежели при обычной системе обогрева.
Заключение.
Подводя небольшой итог нашего разговора, можно сказать, что система низкотемпературного отопления дома, является более совершенной, безопасной и экономически выгодной, нежели применение в отоплении наших домов обычных, высокотемпературных систем обогрева. Поэтому, за низкотемпературным отоплением – будущее!
Как рассчитать тепловую мощность радиаторов для системы отопления
До того, как вы узнаете достаточно простой и надежный способ просчета тепловой мощности радиаторов отопления следует напомнить, что тепловая мощность радиатора – это компенсация тепловых потерь помещения.
Итак, в идеале расчет имеет простейший вид: На каждые 10 кв. м. обогреваемой площади необходимо 1 кВт теплоотдачи радиатора отопления. Однако, разные помещения по разному утеплены и имеют разные теплопотери, поэтому как и в случае с подбором мощности твердотопливного котла необходимо использовать коэффициенты.
В том случае, когда дом хорошо утеплен обычно используют коэффициент 1,15. То есть мощность радиаторов отопления должна быть выше идеальных (10 м.кв. — 1 кВт) на 15%.
Если же дом утеплен плохо, то я рекомендую использовать коэффициент 1.30. Это даст небольшой запас мощности и возможность в некоторых случаях использовать низкотемпературный режим отопления.
Тут стоит уточнить: существует три режима систем отопления помещений. Низкотемпературный (температура теплоносителя в радиаторах отопления 45 — 55 градусов), Среднетемпературный (температура теплоносителя в радиаторах отопления 55 — 70 градусов) и Высокотемпературный (температура теплоносителя в радиаторах отопления 70 — 90 градусов).
Все дальнейшие расчеты необходимо осуществлять четко понимая на кокой режим будет рассчитана ваша система отопления. Для регулировки температуры в контурах отопления используются различные методы, сейчас не об этом, но если вам интересно то подробнее можно прочитать тут.
Перейдем к радиаторам. Для корректного расчета тепловой мощности системы отопления нам необходимо несколько параметров указанных в технических паспортах радиаторов. Первый параметр это мощность в киловаттах. Некоторые производители указывают мощность в виде протока теплоносителя в литрах. (для справки 1 л. — 1 кВт). Второй параметр это расчетный перепад температуры — 90/70 или 55/45. Это значит следующее: Радиатор отопления выдает заявленную производителем мощность при охлаждении в нем теплоносителя с 90 до 70 градусов. Для простоты восприятия скажу, что для того, что бы выбранный радиатор отопления выдавал приблизительно заявленную мощность средняя температура в системе отопления вашего дома должна быть 80 градусов. Если температура теплоносителя будет ниже, то необходимой теплоотдачи не будет. Однако следует отметить, что маркировка радиатора отопления 90/70 совсем не означает, что он используется только в высокотемпературных системах отопления, его можно использовать в любых, необходимо просто пересчитать ту мощность, которую он выдаст.
Как это сделать: мощность теплоотдачи радиатора отопления рассчитывается по формуле:
Q=K x A x ΔT
Q — мощность радиатора (Вт)
K — коэффициент теплоотдачи (Вт/м.кв С)
A — площадь теплопередающей поверхности в м. кв.
ΔT — температурный напор (если показатель 90/70 то ΔT — 80, если 70/50 то ΔT — 60 и т. д. среднее арифметическое)
Как пользоваться формулой:
Q — мощность радиатора и ΔT — температурный напор указаны в паспорте радиатора. Имея эти два показателя мы вычисляем оставшиеся неизвестные K и А. Причем, для дальнейших расчетов нужны они будут только в виде единого показателя, рассчитывать теплоотдающую площадь радиатора как и его коэффициент теплоотдачи в отдельности сейчас совершенно не за чем. Далее, имея необходимые составляющие формулы можно легко вычислить мощность радиатора при разных температурных системах отопления.
Пример:
Имеем комнату площадью 20 кв. м., плохо утепленного дома. Рассчитываем на то, что температура теплоносителя будет приблизительно 50 градусов (как в доброй половине квартир наших домов).
Для справки — большинство производителей указывают в техпаспортах радиаторов отопления температурный напор равный (90/70), так что пересчитывать мощность радиаторов приходится часто.
1. 20 кв.м. — 2 кВт х ( коэффициент 1.3) = 2.6 кВт ( 2600 Вт) Необходимых для обогрева комнаты.
2. Выбираем понравившийся вам внешне радиатор отопления. Данные радиатора Мощность (Q) = 1940 Вт. Температурный напор ΔT (90/70) = 80.
3. Подставляем в формулу:
K x A = 1940 / 80
Имеем: 24.25 х 80 = 1940
4. Подставляем 50 градусов вместо 80
24.25 х 50 = 1212,5
5. И понимаем, что для обогрева площади в 20 кв. м. необходимо чуть больше двух таких радиаторов отопления.
1212,5 Вт. + 1212,5 Вт. = 2425 Вт. при необходимых 2600 Вт.
6. Идем подбирать другие радиаторы.
Поправки на варианты подключения радиаторов.
От метода подключения радиаторов отопления то же завит их теплоотдача. Ниже приведена таблица коэффициентов, которые следует учитывать при проектировании системы отопления. Не лишне будет напомнить, что направление движения теплоносителя в данном случае имеет огромную роль. Особенно это будет полезно тем, кто монтирует систему отопления в доме самостоятельно, профи в этом редко ошибаются.
Справка: Некоторые модели современных радиаторов при том, что внешне имеют нижнее подключение (так называемые «бинокли») на самом деле используют схему подачи теплоносителя сверху вниз посредством внутренних коммутационных каналов.
Секционных, наборных радиаторов с таким внутренним перенаправлением потока теплоносителя — не бывает.
Поправки на размещение радиаторов.
От того в каком месте и как размещен радиатор отопления то же зависит его теплоотдача. Как правило радиатор размещают под оконными проемами. В идеале ширина самого радиатора должна соответствовать ширине окна. Делается это для того, что бы создать тепловую завесу перед источником охлаждения и увеличить конвекцию воздуха в помещении. (Радиатор размещенный под окном прогреет комнату намного быстрее, чем если бы он был размещен в любом другом месте.)
Ниже представлена таблица коэффициентов для внесения поправки в расчеты необходимой тепловой мощности радиаторов отопления.
Пример:
Если к нашему предыдущему примеру (представим себе, что мы подобрали радиаторы отопления под необходимую мощность 2.6 кВт) добавить вводные о том, что подключение к радиаторам было выполнено только снизу, а сами они утоплены под подоконник, то имеем следующие поправки.
2.6 кВт х 0.88 х 1.05 = 2.40 кВт
Вывод: из за нерационального подключения теряем 200 Вт тепловой мощности, а значит необходимо снова возвращаться и искать радиаторы помощнее.
Благодаря этим не хитрым методам вы легко сможете просчитать необходимую тепловую мощность радиаторов в систему отопления вашего дома
Низкотемпературные системы отопления
Опубликовано: 17 ноября 2017 г.
Низкотемпературные системы отопления сегодня по-прежнему еще не получили в России широкого распространения, зато успешно практикуются в Европе, в том числе, в странах с не самым мягким климатом, но там где активно используются для теплоснабжения и климатизации зданий ресурсы возобновляемых источников энергии (ВИЭ).
Г лавными и очевидными достоинствами таких систем является экономия энергоносителей на основе ископаемых углеводород в сочетании с минимизированием вреда экологии. Кроме того, низкотемпературные системы предоставляют пользователю дополнительные возможности в достижении теплового комфорта в доме и управлении микроклиматом помещений.
В России сфера применения низкотемпературных систем отопления ограничена не только климатическими особенностями во многих ее регионах, но и нормативами. В частности, этот фактор действует при массовой застройке, на объектах типа многоквартирных домов, для которых нормативы разработаны под другие режимы теплоснабжения зданий. Поэтому низкотемпературные системы отопления, если и применяются, то в таких учреждениях социального назначения, как поликлиники и детские сады, а также более широко в частном коттеджном секторе. Кроме того, их обычно проектируют и устанавливают для теплоснабжения и климатизации энергосберегающих домов, прежде всего «активных», которые в последние годы тоже стали строится в России. Минимизация теплопотерь через ограничивающие конструкции и вентиляцию здания – вообще одно из главных условий успешного применения там низкотемпературных систем отопления.
Создаются низкотемпературные системы отопления на основе высокоэффективных теплогенераторов и трансформаторов энергии ВИЭ, а также с применением современных моделей отопительных приборов и электронной автоматики, объединяющейся в системы интеллектуального управления.
Генерация с аккумуляцией
По существующим нормативным документам температурный режим системы отопления характеризуется тремя параметрами: температурой теплоносителя на выходе из теплогенератора, на входе в него и температурой воздуха в помещении. Режим, где на выходе из теплогенератора температура теплоносителя не превышает 55 °С, а на входе составляет до 45 °С, считается присущим низкотемпературным системам. Температура воздуха в помещении принимается обычно равной 20 °С. Наиболее распространенные температурные режимы в таких системах – 55/45/20 °С, 45/40/20 °С или даже 35/30/20 °С.
Низкотемпературные системы отопления могут быть моновалентными, где тепло вырабатывается одним теплогенератором, или, чаще, поливалентными, в которых совмещается работа нескольких теплогенераторов или трансформаторов в тепло энергии ВИЭ (рис. 1). Такие поливалентные системы еще принято называть гибридными.
Как для моно-, так и для поливалентных систем (в качестве пикового теплогенератора) удачно подходит конденсационный котел. Его режим работы наиболее близок к указанному выше и в значительной степени зависит от температурных параметров системы отопления. Чем ниже температура теплоносителя в обратном котловом контуре, тем более полно происходит конденсация пара, больше тепла будет утилизировано, выше КПД конденсационного котла. Для газовых котлов пороговая температура конденсационного режима – 57 °С. Поэтому и система отопления должна быть рассчитана на использование теплоносителя с более низкой температурой в обратном контуре.
При средних для зимнего периода температурах она по проектному расчету с учетом максимальной эффективности конденсационного режима не должна превышать 45 °С. Такие параметры обеспечиваются низкотемпературными системами отопления, в которых конденсационные котлы работают преимущественно в «штатном» для них режиме.
Разумеется, в низкотемпературных системах может использоваться и находит применение не только конденсационная котельная техника. Теплогенератором в такой системе, в том числе пиковым, может быть любой высокоэффективный котел, работающий на любом топливе и, в частности, электрический. В гибридных системах котел включается в работу только при пиковых нагрузках, когда остальные теплогенераторы (трансформаторы энергии ВИЭ – солнечные коллекторы, тепловые насосы) не справляются с обеспечением теплового комфорта в отапливаемых помещениях и нужд ГВС.
При использовании энергии ВИЭ в системы низкотемпературного водяного отопления обычно включают теплоаккумуляторы, которые могут быть с жидкими и твердыми заполнителями, фазовыми (использующими теплоту фазовых превращений) и термохимическими (теплота аккумулируется за счет эндотермических реакций и высвобождается при экзотермических).
В теплоаккумуляторах с жидкими и твердыми заполнителями (вода, низкозамерзающие жидкости (раствор этиленгликоля), гравий и др.) теплота накапливается за счет теплоемкости материала заполнителя. В фазовых теплоаккумуляторах накопление теплоты происходит при плавлении или изменении кристаллической структуры заполнителя, а высвобождение – при его твердении.
Наибольшее распространение в гибридных низкотемпературных системах водяного отопления, устанавливаемых в коттеджах, получили водяные баки-аккумуляторы, успешно демпфирующие пиковые нагрузки ГВС, запасающие тепло от работы солнечного коллектора, теплового насоса или (зимой) пикового теплогенератора. Аккумулируя тепловую энергию от различных источников, такой теплоаккумулятор позволяет оптимизировать их работу с точки зрения максимальной экономической эффективности в конкретный момент, резервируя «дешевое» тепло. Избыток выработанного тепла при этом может использоваться для ГВС. Их применение оправдано также при использовании тепловых насосов для оптимизации работы компрессоров и гидравлической развязки контуров теплового насоса и нагрузки.
Водяной бак теплоаккумулятор представляет собой хорошо изолированную, например, слоем пенополиуретана толщиной 80–100 мм емкость, в которую встроено несколько теплообменников. Теплоаккумулятор объемом 0,25–2 м 3 может накапливать 14–116 кВт·ч тепловой энергии.
Приборы для систем низкотемпературного отопления
Низкая температура теплоносителя определяет выбор приборов для систем низкотемпературного отопления, которые должны эффективно осуществлять теплоотдачу в отапливаемых помещениях, работая в гибком режиме. Если эти приборы устанавливаются в коттедже, где давление теплоносителя в трубопроводах заведомо невелико, то их прочностные характеристики уходят на второй план.
По мнению специалистов, наиболее удачно в низкотемпературных системах применяются настенные, парапетные или встраиваемые в пол конвекторы с принудительной вентиляцией (рис. 2) и стальные панельные радиаторы (рис. 3). В таких системах должны применяться конвекторы, оснащенные теплообменником с большой поверхностью – многослойные с частым оребрением и вентилятором, обеспечивающим большой теплосъем. Кроме конвекторов, этим условиям удовлетворяют также настенные настенные и потолочные фанкойлы (вентиляторные доводчики).
В системах принудительной конвекции без вентилятора могут применяться эжекционные доводчики. За счет эффективного теплосъема и большой мощности эти приборы будут обладать небольшими габаритами по сравнению с другими видами оборудования.
Преимуществом таких приборов является возможность их использования в комбинированных системах, которые отапливают помещения в холодный период, а летом используются для охлаждения воздуха.
Если же в низкотемпературных системах применяются конвекторы без вентилятора, их высота должна быть не меньше 400 мм.
Панель с теплоносителем стального панельного радиатора находится снаружи отопительного прибора. От нее греются ламели конвективного элемента. Чем дальше от панели, тем ламели холоднее. Конвекции при низкой температуре радиатора мешает вязкость воздуха, зажатого между ламелями. Но тепловому излучению с панели ничто не мешает.
Стальные панельные радиаторы находят удачное применение в системах низкотемпературного отопления еще и потому, что их модельные линейки включают широкий набор типоразмеров, а это важно для оптимального размещения отопительных приборов в таких системах, в частности, в них должны устанавливаться отопительные приборы, которые перекрывают всю длину оконного проема.
Работа конвекторов с принудительной вентиляцией и стальных панельных радиаторов будет удачно сочетаться с теплым водяным полом (рис. 4), который буквально рассчитан на работу с теплоносителем, характеризующимся низкой температурой. Согласно СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», п. 6.5.12, среднюю температуру поверхности полов со встроенными нагревательными элементами следует принимать не выше 26 °С – для помещений с постоянным пребыванием людей; и не выше 31 °С – для помещений с временным пребыванием людей. Температура поверхности пола по оси нагревательного элемента в детских учреждениях, жилых зданиях и плавательных бассейнах не должна превышать 35 °С. В реальных условиях при существующих технологиях монтажа теплого пола такие температуры его поверхности достигаются при температурах теплоносителя на входе в трубопровод теплого пола не выше 45 °С.
Теплые полы значительно повышают экономичность низкотемпературных систем отопления. Так, при оборудовании теплого пола запаса энергии водяного теплоаккумулятора емкостью 1,2 м 3 достаточно для отопления дома площадью 130–140 м 2 за счет электроэнергии, получаемой по низкому ночному тарифу.
Все приборы водяного отопления в низкотемпературных системах отопления оснащаются терморегулирующей автоматикой.
Интеллектуальное управление
Так как большинство низкотемпературных систем являются гибридными, а также возможно совмещение в одной такой системе функций отопления и кондиционирования, то наибольшей их эффективности и экономичности можно достичь при рациональном управлении всеми составляющими системы. Сегодня для этого применяются системы smart-управления.
Без интеллектуального управления невозможно эффективно и в то же время гибко регулировать систему, основываясь на реальных показаниях датчиков, а не на встроенных графиках, не учитывающих условия конкретно взятого объекта теплоснабжения. Когда в проекте используется smart-управление, необходимо только задать первоначальные настройки, а дальше интеллектуальная автоматика будет автоматически их поддерживать.
Smart-контроллер отвечает за переключение системы с одного источника тепла на другой. Ежесекундно обрабатывая несколько вводных, контроллер выбирает самый экономичный на данный момент источник тепла. Согласно заданной логике сначала используется тепловая энергия от самого дешевого источника.
Применение таких систем интеллектуального управления позволяет дифференцированно задавать температуры в контролируемых помещениях, добиваясь тем самым, кроме экономичности, еще и наивысшего уровня теплового комфорта.
