Основы регулирования системы отопления

Данная статья открывает цикл материалов, который буден посвящен различным аспектам регулирования систем отопления — проектированию, расчетам, используемому оборудованию и сферам его применения. В этой статье остановимся на целях, общих принципах и особенностях регулирования систем водяного отопления.

Задачи регулирования в системах отопления.

Основной целью регулирования отопления является поддержание заданной температуры в помещении при изменяющихся внешних условиях. То есть, вне зависимости от уличной температуры, силы ветра, влажности и прочих условий, в нашем доме должен поддерживаться заданный тепловой комфорт.

Упрощенно, понятие процесса регулирования системы отопления можно охарактеризовать следующим образом:

Регулирование системы отопления – это комплекс мер по максимальному приближению теплоотдачи отопительных приборов к текущей потребности объекта в тепле для поддержания требуемой внутренней температуры при постоянном изменении внешних условий.

Так как в системах водяного отопления нужную нам температуру, как правило, обеспечивают приборы отопления (радиаторы, конвекторы, водяные теплые полы и т.д.), то для поддержания заданной температуры теплоотдача отопительных приборов должна иметь возможность изменяться в зависимости от изменений внешних условий. Если не рассматривать механическое ограничение теплоотдачи отопительного прибора, которое до сих пор иногда применяется в конструкции конвекторов (воздушная заслонка на конвекторе с кожухом), основными способами изменения теплоотдачи являются изменение расхода теплоносителя через прибор и/или изменение температуры теплоносителя.

Таким образом, главная цель регулирования — поддержание требуемой температуры в помещении трансформируется в две основные частные задачи:
— обеспечение расчетного расхода теплоносителя через приборы отопления;
— задание требуемой температуры теплоносителя.

Кроме того, нужно иметь в виду, что в процессе регулирования, как правило, меняются гидравлические режимы работы системы, что может приводить к нарушению стабильности работы и появлению нежелательных шумов. Поэтому в системе регулирования должны быть предусмотрены меры по предотвращению этих негативных явлений.

Суть процесса регулирования отопления.

В общих чертах, процесс регулирования заключается в том, что величина регулируемого параметра находится под постоянным контролем и сравнивается с каким-то заданным значением этого параметра или величиной другого параметра. И в зависимости от их значения подвергается регулированию. Назовем совокупность элементов и алгоритмов регулирования, участвующих в этом процессе регулировочным контуром. Стоит сразу отметить, что таких контуров в системе отопления может быть достаточно много. Примерами таких регулировочных контуров являются поддержание температуры в помещении с помощью отопительного прибора по комнатному термостату или с помощью термостатического клапана на радиаторе отопления, регулирование котловой температуры теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха, поддержание заданной температуры теплоносителя в водяном теплом поле и так далее.

Замкнутый регулировочный контур

Рассмотрим простейший замкнутый регулировочный контур, состоящий из прибора отопления, комнатного термостата, выполняющего функции измерительного устройства и контроллера, а также сервопривода с термостатическим клапаном, в качестве исполнительного устройства.

Рис. Замкнутый процесс регулирования в системе отопления

В рассматриваемом контуре регулируемый параметр – температура воздуха в помещении (х), которая формируется под воздействием прибора отопления и некого возмущающего воздействия, например, открытого окна. Для примера, заданное на термостате значение температуры (w) примем равным 23°С, а значение временно сформировавшейся температуры – равным 21°С. Температура воздуха постоянно контролируется измерительным устройством, в качестве которого может служить датчик температуры, встроенный в комнатный термостат. Результат измерения передается на контроллер, который в нашем примере также встроен в термостат. Контроллер сравнивает измеренное значение (21°С) с заданным (23°С) и при наличии рассогласования, подаёт управляющий сигнал на сервопривод на открытие, либо закрытие термостатического клапана. Исполнительное устройство формирует управляющее воздействие (в нашем случае увеличение расхода теплоносителя) на радиатор отопления, вследствие чего его теплоотдача увеличивается и повышает температуру воздуха в помещении. Таким образом образовался замкнутый регулировочный контур, в котором температура в помещении является и регулируемым и контролируемым параметром, и в процессе регулирования влияет сама на себя.

Открытый регулировочный контур

Рассмотрим другой пример контура регулирования, достаточно распространенного в современных системах отопления. Это — так называемый, открытый контур.

Рис. Пример открытого регулировочного контура

Особенность открытого регулировочного контура заключается в том, что, в отличие от закрытого контура, контролируемая и регулируемая величины относятся к различным параметрам. В данном примере контролируемая величина — это температура наружного воздуха, регулируемая — температура теплоносителя, подаваемая в контур теплого пола.

Принцип работы такой схемы регулирования заключается в следующем. Температура наружного воздуха (контролируемая величина) регистрируется датчиком (1), в результате чего формируется сигнал (Y), уровень которого зависит от измеренной температуры. Сигнал поступает на измерительный модуль контроллера (2) (в нашем примере контроллер встроен в котел отопления). Одновременно с помощью датчика (3) регистрируется температура теплоносителя в контуре теплого теплого пола (регулируемая величина), сигнал (х) от которого также передается в измерительное устройство. В контролерре происходит оценка того, насколько температуры (уровни сигналов) соответствуют настройкам. Обычно, соответствие контролируемой и регулируемой температур задается с помощью диаграмм. И в случае выявления несоответствия, подается управляющий сигнал (Z) на сервопривод трехходового клапана (4), в результате чего изменяются пропорции смешения горячего и остывшего теплоносителя и, таким образом, изменяется температура в контуре теплого пола.

Паровое отопление его особенности, преимущества и монтаж

Устройство парового отопления

Основные узлы парового отопления

По своей реализации устройство парового отопления похоже на обычное водяное однотрубное с естественной циркуляцией. Правда, это не единственно возможный вариант построения подобной системы обогрева. Общее представление о ней может дать приведенный ниже рисунок:

В подобной системе специальный котел служит источником пара. Для его транспортировки используется паропровод, по которому он подается к радиаторам. Образующийся при охлаждении конденсат по конденсатопроводу возвращает воду в котел для повторного нагрева. Однако за таким, достаточно упрощенным, описанием парового отопления скрываются разнообразные варианты его построения. Существует несколько отличающихся подходов, и среди них надо упомянуть такие виды парового отопления: 1. По величине давления в системе они бывают:

• (0,1-0,12 МПа) – низкого;
• (0,12-0,17 МПа) – повышенного;
• (свыше 0,17 МПа) – высокого.

• замкнутую;
• разомкнутую.

Замкнутая циркуляция обычно применяется в системах низкого давления. В них возвращение конденсата в котел происходит самотеком, под весом столба конденсата, превышающего имеющееся в котле давление пара. Для обеспечения этого котел приходится заглублять относительно нижнего уровня радиаторов, что обеспечивает необходимую величину столба конденсата.

Открытая система отопления

Закрытая система отопления

При разомкнутой системе конденсат собирается в специальный бак и оттуда перекачивается насосом в котел. Это позволяет создавать паровое отопление в тех случаях, когда невозможно обеспечить необходимое заглубление котла отопления и возврат конденсата самотеком. 3. Система может иметь, а может не иметь связи с атмосферой. По этому признаку ее разделяют на два типа:

Как правило, системы с низким давлением бывают открытыми, связь с атмосферой выполняется через воздушные клапаны или бак, куда поступает конденсат. По способу разводки системы бывают:

• двухтрубные вертикальные с параллельным подсоединением радиаторов;
• однотрубные, горизонтальные и вертикальные, в них пар последовательно проходит через все радиаторы.

Двухтрубная система отопления

Однотрубная система отопления

Можно определить и другие классификационные признаки и провести разделение отопительной системы на основании них. Однако уже приведенные данные дают возможность оценить многообразие вариантов реализации подобного обогрева и выбрать оптимальный для складывающихся условий.

Основные сферы применения

Обращая внимание на указанные недостатки, можно сделать простой вывод – паровое отопление в частном доме не является такой уж хорошей идеей. Мощные турбины на заводе

Мощные турбины на заводе

Сегодня такую систему можно встретить на крупных предприятиях, складах. В некоторых случаях для создания системы используются мощности производства. То есть, если предполагается регулярный выброс горячего пара, его просто направляют в систему для обогрева помещения.

Кроме того, довольно часто подобный тип отопления используется в общественных местах: подземные пешеходные переходы лестничные клетки, вестибюли – там, где требуется поддержание достаточно высокого уровня нагрева из-за постоянной циркуляции воздуха.

Особенности оборудования

Как и любая другая система, данная также требует наличия печи (или же котла) для парового отопления дома. На современном рынке представлено значительное количество котлов, основным различием которых является используемое горючее.

• на твердом топливе (уголь, дрова, пеллеты);
• на жидком топливе (отработанное масло);
• на газу.

Разумеется, выбор во многом зависит от того, какой именно тип топлива является для вас наиболее доступным.

Если вы являетесь владельцем дома, в котором есть старая печь – не следует разбирать ее. Она также может стать нагревательным элементом отопительной системы. Разумеется, в таком случае ее придется несколько «модернизировать». В частности — снабдить теплообменником, в котором, собственно, и будет образовываться необходимый для отопления пар.

Вывод

Отопление паром может стать не плохим решением вопроса обогрева помещения. Но для частного дома, с учетом недостатков паровой системы, все же рекомендуется выбирать другой тип отопления.

Чугунные батареи

Чугунные радиаторы были самыми популярными в России в советские времена. Их массово использовали и в многоквартирных домах, и в небольших загородных жилищах. Материал не теряет своей популярности и в настоящее время, изделия приобрели более эстетичный вид. Чугунные радиаторы устанавливают в элитных коттеджах в Москве. Для парового отопления данное оборудование является идеальным вариантом.

На рынке представлены чугунные отопительные приборы российского, белорусского производства. Особым дизайном отличаются радиаторы из Чехии, Германии и Италии. Можно рассмотреть следующие варианты:

1. «ТомБат» – подходит для помещений, которые выдержаны в стиле шале; они похожи на советские батареи, но внешние характеристики более сглажены; модель МС-140-500, мощность 160 Вт; МС-110-500, 125 Вт;
2. «GUARTEC» – батареи устанавливают в комнатах, которые оформлены в стиле «ретро», «прованс»; производитель предлагает широкую цветовую гамму; поверхность радиаторов оформлена изысканным орнаментом; «GUARTEC Merkur», 99 Вт; «GUARTEC Apollo», 180 Вт; «GUARTEC Fortuna», 150 Вт;
3. «Konner» – производитель предлагает различные дизайнерские решения; модель «Модерн 500», 150 Вт; «Модерн 300», 120 Вт.

Стальные конструкции

В настоящее время самыми популярными у потребителей являются стальные батареи парового отопления. Они легче, их проще транспортировать и подключать к магистрали отопления. Они могут быть трубчатыми, панельными или секционными.

Выбирают оборудование в зависимости от мощности и дизайна исполнения:

• трубчатые – выдерживают 15 атм.; температура более 100 0С;
• панельные – 9 атм., температура до 100 0С;
• секционные – устанавливают, если в магистрали пар находится под давлением 6 атм., его температура до 100 0С.

Эксперты предупреждаю, что стальные батареи плохо выдерживают гидроудар. При паровом отоплении приобретают конструкции, которые выдерживают большее давление, которое находится в магистрали. Ещё один недостаток оборудования заключается в том, что сталь быстро отдаёт тепло, остывает за короткое время.

При отключении отопления в помещение сразу снизится температура. На рынке предлагаются следующие модели: «Lemax Premium», панельные; «PURMO», от финского производителя; «Albonia», производитель Германия.

Основные характеристики

При паровом отоплении не устанавливают изделия, сделанные из пластика. При выходе пар имеет температуру более 150 0С. В магистрали температура немного снижается, но трубы и батареи должны выдерживать температуру более 130 0С. Все элементы системы должны быть изготовлены из металла. Радиаторы парового отопления не являются исключением.

В систему пар подаётся под определённым давлением. В частных домах обустраивают паровое отопление с низким давлением, но при этом создаётся существенная нагрузка на трубы и на обогревательные приборы, до 170 кг/м2. Кроме того оборудование должно выдерживать силу гидроудара.

Обогрев будет эффективным, если приборы будут хорошо отдавать тепло. Выбирают оборудование с высокой теплопроводностью. Такими свойствами отличаются металлические устройства. Самыми популярными радиаторами были чугунные батареи. Чугун способен выдерживать высокий температуры, повышенное давление, устойчив к гидроудару, обладает высокой теплопроводностью.

Ещё одна характеристика, которую необходимо учитывать, это устойчивость к окислению. Пар, отдавая тепло, остывает. В радиаторах оседает конденсат. Его выводят из приборов посредством патрубков или байпасов. На стенки приборов действует не только вода, но и соли, которые способствуют окислению материала, что приводит к его разрушению. Выбирают радиаторы, материал которых устойчив к коррозии.

В комнатах небольшого дачного домика не всегда выдерживают определённое дизайнерское решение. Помещения больших современных коттеджей отличаются индивидуальным оформлением, поэтому выбирают радиаторы, которые должны соответствовать интерьеру, не портить его своим внешним видом. Производители изготавливают приборы обогрева для парового отопления, которые могут соответствовать вкусу самого искушённого потребителя.

Батареи парового отопления для обогрева помещений

По аналогии с водяным отоплением, где теплоносителем является вода, в паровом, применяется водяной пар. В 19 веке и первой половине 20 века этот тип был доминирующим при обогреве жилья. В настоящее время паровое отопление запрещено для использования в общественных и жилых помещениях.

Однако устоявшееся название «паровое отопление» до сих пор ошибочно применяется для обозначения нынешних систем центрального отопления. В частных домах, где владелец волен поступать по-своему, ограничений на установку парового отопления не существует.

Принципы работы системы парового отопления

Для отопления частных домов используется перегретый водяной пар, который генерируется в паровом котле низкого давления. Пар при своем движении по трубам системы остывает, конденсируясь на внутренней поверхности подающих трубопроводов и батарей парового отопления. В процессе конденсации выделяется 2300 кДж энергии от каждого килограмма пара, что указывает на высокую эффективность отопления паром. Образующийся конденсат (обычная вода) возвращается в котел самотеком либо подается в котел насосом. Цикл повторяется многократно, обеспечивая постоянный обогрев помещения.

В состав основных элементов системы отопления паром входят:

• водонагревательные котлы;
• магистральные трубопроводы;
• обогревательные приборы типа батарей, радиаторов, регистров. Используются чугунные и стальные радиаторы, трубы с пластинчатым оребрением;
• запорная арматура и регулирующие вентили;
• система автоматики.

Схема парового отопления жилого дома

По способу возврата конденсата в котел системы парового отопления подразделяются на два вида:

1. разомкнутый, при котором конденсат собирается в специальный резервуар и перекачивается в котел;
2. замкнутый, когда конденсат самотеком по трубе большого диаметра возвращается в котел.

По аналогии с водяным, различают паровое отопление однотрубного и двухтрубного исполнения.

По величине начального давления водяного пара различают:

• вакуум-паровые системы с давлением менее 1 атм.,
• низкого давления от 1 атм до 1,7 атм и
• высокого давления (до 6 атм).

Преимущества и недостатки

Положительной стороной эксплуатации парового отопления можно считать следующие факторы:

• даже в самое холодное время года разморозка системы не произойдет, что весьма предпочтительно при выборе типа отопления для загородного дома в пользу парового ;
• использование труб меньшего диаметра, чем для водяного. Соответственно, ниже цена радиаторов и трубопроводов;
• отсутствие потерь тепла;
• нет вредных выбросов;
• быстрый разогрев отопительной системы.

Негативной стороной являются:

• слишком высокая температура радиаторов отопления, что может привести к ожогам. Собственно, по этой причине еще в середине 20-го века начали отказываться от эксплуатации паровых систем;
• кроме угрозы ожога при случайном контакте с нагретой свыше 100 градусов поверхностью батареи, серьезную опасность представляют прорывы трубопроводов, которые приведут к более серьезным травмам и порче имущества;
• малый срок службы из-за высокой температуры и сильной коррозии;
• сильный шум при движении пара по трубам;
• отсутствие регулировки температуры;
• сложности монтажа дополнительных магистралей к уже работающей системе.

Область применения

Как уже говорилось, паровое отопление жилых помещений не запрещено для использования в частных застройках. Его также широко используют на предприятиях, где пар вырабатывается для внутренних производственных нужд. Паром обогревают производственные помещения, раздевалки и бытовки, вестибюли и лестничные клетки заводов, теплопункты. Пар собственного производства помогает существенно снизить заводские расходы на оплату тепла в случае его получения от городских теплосетей.

Это важно! Необходимо обеспечивать хорошую теплоизоляцию труб и радиаторов, поскольку пар проходит с температурой 1150 С. Исходя из этой цифры, следует подбирать полимерные трубы для применения их в системе парового отопления

Паровое отопление не разрешено устанавливать в жилых домах, административных зданиях, детских и учебных заведениях, больницах.

Батареи парового отопления

При реконструкции старых помещений и зданий, а так же при строительстве новых, необходимо серьезно задуматься о выборе типа батареи парового отопления.

Чугунные батареи парового отопления

До сих пор многие предпочитают устанавливать громоздкие чугунные радиаторы, и этот выбор во многом оправдан их надежностью и большим сроком эксплуатации, а так же неприхотливостью к низкому уровню очистки циркулирующего в них теплоносителя. Кроме того, такая батарея крайне редко дает течь и теряет свою целостность лишь при размораживании отопительной системы. Ведь чугун достаточно хрупок и замерзшая в батареях вода, увеличиваясь в объеме, рвет их. Еще одной опасностью для данного типа отопительных приборов является высокое давление теплоносителя в системе. Чугунные элементы системы рассчитаны на рабочее давление до 10 атмосфер, но в многоэтажных домах крупных городов оно может существенно превышать этот показатель.

Трубчатые батареи парового отопления

В этом случае более надежными являются трубчатые батареи парового отопления. Они способны выдерживать высокое давление теплоносителя, отличаются повышенной теплоотдачей и снабжаются механизмом для регулирования нагрева воздуха в помещении. Увеличить или уменьшить подачу теплоносителя на нагрев батарей можно как вручную, так и при помощи специального терморегулятора, который автоматически контролирует подачу тепла в заданных параметрах. Однако в многоэтажных жилых домах прибор этот легко выходит из строя из-за плохой подготовки воды для системы отопления.

Биметаллические батареи парового отопления

Они в последние годы пользуются у населения все большим спросом. Существенную роль в этом играет их сравнительно небольшая стоимость, высокий коэффициент теплоотдачи, эстетичность и малая, по сравнению с чугунными, масса. Смонтированная по параллельной схеме, такая батарея снабжается запорной арматурой и в случае протечки легко отключается от подачи теплоносителя. Также легко она может быть и заменена. Ограничивает использование батарей данного типа лишь давление в отопительной системе – биметаллические элементы не рекомендуется эксплуатировать при давлении теплоносителя свыше 10 атм.

Экран для батареи парового отопления

Какой бы тип батареи мы не выбрали, их малопривлекательный вид существенно влияет на эстетику помещения. Поэтому многие хозяева устанавливают дополнительный экран для батареи парового отопления, который позволяет замаскировать батарею либо под элемент мебели, либо под часть строительной конструкции – в данном вопросе фантазия дизайнеров безгранична. Нужно только помнить, что подобный кожух для батареи парового отопления не должен нарушать циркуляцию воздуха вокруг отопительного прибора и мешать его проникновению в отапливаемое помещение.

Самым лучшим вариантом являются металлические экраны, которые не только не мешают отоплению помещения, но так же за счет высокой теплопроводности металла позволяют осуществлять дополнительный нагрев воздуха.

Виды парового отопления

Существует несколько систем классификации парового отопления.

В зависимости от возврата конденсата различают:

• закрытые (замкнутые);
• открытые (разомкнутые).

В первом случае конденсат возвращается в нагревательный котел автоматически. Для данного типа парового отопления используются трубы большего диаметра для возврата конденсата.

Второй тип парового отопления накапливает конденсат в отдельном резервуаре и с помощью насоса возвращается в котел.

Паровые системы различают в зависимости от силы давления пара. Оно может быть высоким (до 600 кг/м2), низким (до 170 кг/м2) и вакуум-паровым (до 1 кг/м2), все зависит от технических характеристик конкретной паровой системы.

Важную роль на практике играет классификация паровой системы, которая зависит от разводки труб. Бывает однотрубная система и двухтрубная.

При однотрубной пар с котла, и конденсат от пара, который возвращается в котел, проходят по одной трубе. Минус данной системы – дополнительные шумы и звуки.

В двухтрубной системе, есть две трубы замкнутые в едином цикле, по одной пар идет к радиаторам, а другая служит для возврата в котел образовавшегося конденсата.

Важно! В зависимости от выбора одно- или двухтрубной системы зависит возможность регулировки температур. В двухтрубной температура регулируется при помощи вентиля, а в однотрубной изменение температуры возможно лишь при снижении производительности и мощности котла

Нужно тщательно выбирать тип системы парового отопления, чтобы она была максимально эффективная и подходила под параметры конкретного дома.

Устанавливаем паровое отопление своими руками

К безусловным плюсам парового отопления относят возможность самостоятельно установить его у себя дома. Работы, связанные с установкой разделяются на несколько этапов.

Первый шаг – составление плана

Проект в этом случае как надежный фундамент для дома. Правильно составленный план схемы отопления – уже половина успеха. Он определят всю дальнейшую работу.

При составлении проекта нужно определиться с типом парового отопления

Очень важно учесть размеры дома, высоту потолков, чтобы точно рассчитать мощность котла для обогрева, а также спланировать расстановку радиаторов

Следующий этап – подбор необходимых деталей для системы парового отопления

Здесь главную роль играет правильный выбор котла. В каждом случае он подбирается персонально, исходя из размеров жилплощади и желаемой мощности.

НО важно учесть вид топлива (дрова, газ, уголь, солярка и т.п.), который будет использоваться для его работы. Необходимо также внимательно выбирать длину, диаметр труб, а также материал, с которых они сделаны

Нельзя покупать пластиковые трубы, потому что они не выдержат воздействие высоких температур и давления. Лучше всего брать медные, стальные или нержавеющие трубы. Для установки отопления необходимы также радиатор, выпускной клапан и насос.

Когда расчеты поведены и куплен необходимый материал, можно приступать к монтажу.

В целях безопасности необходимо защитить стены помещения, в котором будет находиться котел. Для этого их стоит обшить негорючим материалом.

Котел нужно монтировать ниже уровня радиаторов и трубопровода, это позволяет пару двигаться вверх по системе отопления.

Во время установки радиаторов следует соблюдать герметичность. Если пренебречь этим пунктом трубы, находясь высоким давлением, будут пропускать.

Заключительным этапом является тестирование парового отопления

Во время первого запуска лучше подкрепиться помощью профессионалов.

Вам также может понравиться

2 трубная только отопление

Схемы двухтрубных систем отопления для частного дома

2 трубная система отопления частного дома своими руками схема

Двухтрубная система отопления: все нюансы, которые

2 трубная система отопления диаметр труб

Необходимый диаметр труб для разных систем отопления

2 питьевой пояс водоснабжения

Постановление Главного государственного санитарного

2 питьевое водоснабжение для предприятия

Водоснабжение промышленных предприятий: виды систем

2 категория водоснабжения для расчета штатного расписания муп

Штатное расписание. Унифицированная форма Т-3 Штатное

1 категория водоснабжения требования

Исполнительная документация Какие бывают категории

354 постановление правительства холодное водоснабжение

Постановление Правительства РФ от 06.05.2011 N 354 (ред.