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);
Выбор систем отопления
Тепловой режим в зданиях и помещениях может быть постоянным и переменным в зависимости от их назначения.
В зданиях и помещениях с постоянным тепловым режимом применяют системы отопления в соответствии с рекомендациями приложения 11 из СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование». Здесь приведены характеристики систем отопления в зависимости от назначения помещения.
Для жилых, общественных и административно-бытовых зданий рекомендуют применять отопление
— водяное с радиаторами, панелями и конвекторами при температуре теплоносителя tтепл не более 95°С (для двухтрубных систем) и не более 105°С (для однотрубных систем);
— водяное с нагревательными элементами, встроенными в наружные стены, перекрытия и полы;
— местное (поквартирное) водяное с радиаторами или конвекторами при температуре теплоносителя tтепл не более 95 °С;
— электрическое или газовое с температурой на теплоотдающей поверхности не более 95 °С.
В производственных зданиях применяют следующие системы отопления: водяное или паровое, воздушное, электрическое или газовое в зависимости от категории помещений по пожаро- взрывобезопасности.
Температуру теплоносителя в системах отопления принимают в зависимости от назначения помещений в соответствии со СНиП 2.04.05-91 (150°С – для пассажирских залов вокзалов, производственных помещений категорий А, Б, В, Г и Д без выделений пыли или с выделением негорючей пыли, категорий Г и Д без выделений пыли или с повышенными требованиями к чистоте воздуха или со значительным влаговыделением; для производственных помещений категорий А, Б с выделением горючей пыли – 110°С, категории В, Г и Д с выделением горючей пыли – 130°С).
Для того, чтобы можно было пользоваться этими рекомендациями, необходимо дополнить классификацию видами водяных систем отопления.
Системы отопления разделяют на:
— однотрубные и двухтрубные;
— вертикальные и горизонтальные;
— с верхней разводкой и нижней разводкой;
— тупиковые и с попутным движением воды.
Примеры систем отопления (схемы) приведены на рис. 4.1—4.7. На рисунках: 1 – нагревательные приборы; 2 – трубопроводы; 3 – трубопровод обратной воды; 4 – вентиль (клапан); 5 – расширительный бак; 6 – нагревательный котел или теплообменник; 7 – циркуляционный насос; tпод – температура теплоносителя в подающем трубопроводе; tобр – температура теплоносителя в обратном трубопроводе.
 |  |
| Рис. 4.1. Однотрубная система отопления: | Рис. 4.2. Двухтрубная система отопления |
 |  |
| Рис. 4.3. Горизонтальная система отопления | Рис. 4.4. Система отопления с верхней разводкой |
Рис. 4.5. Система отопления с попутным движением воды (см. также рис. 4.2)
Системы отопления могут быть с естественным побуждением (рис. 4.6) и с искусственным побуждением (рис. 4.7). В системах с искусственным побуждением применяются элеваторы и подпиточные насосы, которые устанавливаются в узлах ввода теплоносителя в здание.
 |  |
| Рис. 4.6. Система отопления с естественным побуждением | Рис. 4.7. Система отопления с искусственным побуждением |
Примеры вертикальных систем отопления см. на рис. 4.1 и 4.2, систем отопления с нижней разводкой см. на рис. 4.1 и 4.2, систем отопления тупиковых см. на рис. 4.3 и 4.4.
Системы водяного отопления с естественной циркуляцией могут применяться для зданий небольшой протяженности и в том случае, если отсутствует централизованное теплоснабжение и в дальнейшем не предполагается его устройство.
Радиус действия систем с естественной циркуляцией следует принимать не более 30 м при расстоянии от середины высоты котла до середины нижнего нагревательного прибора не менее 3 м. В системах квартирного водяного отопления с естественной циркуляцией в связи с большим охлаждением воды в трубопроводах допускается установка генератора тепла и нагревательных приборов на одном уровне.
Как правило, следует применять системы водяного отопления с искусственной циркуляцией. Диаметры труб в насосных системах благодаря большому давлению, создаваемому насосом, значительно меньше, чем в системах водяного отопления с естественной циркуляцией, и радиус их действия велик. Стоимость устройства насосных систем отопления меньше, чем систем с естественной циркуляцией.
Применение систем водяного отопления целесообразно в жилых, общественных и промышленных зданиях. Двухтрубные системы с верхней разводкой рекомендуется применять в зданиях с числом этажей до трех включительно. Однотрубные вертикальные системы с осевыми или смещенными замыкающими участками рекомендуется применять в зданиях с числом этажей более трех. Однотрубные вертикальные проточные регулируемые и нерегулируемые системы можно применять независимо от этажности здания. Однотрубные вертикальные системы с нижней разводкой рекомендуется применять в бесчердачных зданиях, однотрубные горизонтальные системы – в случае необходимости поэтажного выключения системы отопления здания.
Системы с попутным движением теплоносителя следует проектировать при невозможности увязки потерь давления в отдельных кольцах систем отопления.
Отопление в нерабочее время называется дежурным.
В холодный период года дежурное отопление в общественных, административно-бытовых и производственных помещениях, когда они не используются, предусматривают для поддержания температуры воздуха ниже нормируемой, но не ниже 5°С, используя основные отопительные системы. При этом должно быть обеспечено восстановление нормируемой температуры к началу использования помещения или к началу работы, При экономическом обосновании допускается проектировать специальные системы дежурного отопления.
Преимуществасистем водяного отопления заключаются в следующем:
— невысокая температура на поверхности нагревательных приборов;
— высокая теплоемкость теплоносителя (воды);
— простота центрального регулирования за счет изменения температуры воды (качественное регулирование);
Недостатки систем водяного отопления следующие:
— большое гидравлическое давление в нижней части систем, что ограничивает их высоту;
— опасность замерзания воды в трубопроводах, прокладываемых в неотапливаемых помещениях и в лестничных клетках, с разрушением системы.
Для производственных помещений применяют также системы отопления с теплоносителем в виде пара.
Преимущества паровых систем отопления в сравнении с водяными системами отопления следующие:
— большая теплоотдача нагревательных приборов;
— отсутствует опасность замерзания;
— возможность быстрого перемещения пара на большие расстояния без применения искусственного побуждения.
Недостатки паровых систем отопления:
— высокая температура поверхности труб и нагревательных приборов;
— невозможность гибкого центрального регулирования, в связи с чем применяется регулирование пропусками (периодическими включениями и отключениями);
— более сложная эксплуатация;
— значительные тепловые напряжения и деформации системы;
— меньший срок эксплуатации из-за коррозии труб.
Воздушное отопление может применяться как в административно-бытовых, так и в производственных помещениях. Его преимущества перед другими видами отопления следующие:
— возможность совмещения с системой вентиляции;
— отсутствие в отапливаемых помещениях каких-либо нагревательных приборов;
— отсутствие тепловой инерции;
— возможность центрального качественного регулирования.
Недостатки воздушного отопления:
— большие сечения каналов для транспортировки нагретого воздуха;
— большие непроизводительные потери тепла при прокладке воздуховодов в неотапливаемых помещениях.
Виды систем отопления
Для того чтобы в холодный зимний период обеспечить в жилом помещении необходимые условия для проживания, нужна система, которая помогала бы поддерживать нужный температурный режим. Система отопления является наиболее удачным инженерным решением данной проблемы. Отопительная система поможет поддерживать в доме комфортные условия на протяжении всего холодного периода, но следует знать, какие бывают системы отопления в современности.
Системы отопления могут различаться в зависимости от разных критериев. Существуют такие основные виды систем отопления, как: воздушное отопление, электрическое отопление, водяное отопление, водяные теплые полы, и другие. Несомненно, важным вопросом является выбор вида системы отопления для своего жилища. Классификация систем отопления включает множество видов. Рассмотрим основные из них, а также проведем сравнение видов топлива для отопления.
Водяное отопление
Среди всей классификации систем отопления наибольшей популярностью пользуется водяное отопление. Технические преимущества такого отопления были выявлены в результате многолетней практики.
Несомненно, на вопрос, какие виды отопления бывают, именно водяное отопление первым приходит на ум. Водяное отопление обладает такими преимуществами, как:
- Не очень большая температура поверхности различных приборов и труб;
- Обеспечивает одинаковую температуру во всех помещениях;
- Экономится топливо;
- Повышены эксплуатационные сроки;
- Бесшумная работа;
- Простота в обслуживании и ремонте.
Главным компонентом системы водяного отопления является котел. Такое устройство необходимо для того чтобы нагревать воду. Вода является в таком виде отопления теплоносителем. Она циркулирует по трубам замкнутого типа, а потом тепло передается в различные отопительные компоненты, а от них уже обогревается все помещение.
Наиболее простым вариантом является циркуляция естественного типа. Такая циркуляция достигается благодаря тому, что в контуре наблюдается разное давление. Однако такая циркуляция может быть и принудительного характера. Для подобной циркуляции водяные варианты отопления должны быть оснащены одним или несколькими насосами.
После того, как теплоноситель проходит по всему контуру отопления, он полностью охлаждается и возвращается назад в котел. Здесь он снова нагревается и, таким образом, снова позволяет отопительным приборам выделять тепло.
Классификация систем водяного отопления
Водяной тип отопления может различаться по таким критериям, как:
- метод циркуляции воды;
- расположение магистралей разводящего типа;
- конструкционные особенности стояков и схема, по которой соединяются все приборы обогрева.
Наибольшую популярность обретает система отопления, где циркуляция воды происходит посредством насоса. Отопление с циркуляцией воды естественного плана в последнее время применяется крайне редко.
В насосной отопительной системе нагрев теплоносителя может иметь место и благодаря водогрейной котельной, или термо воды, которая поступает из ТЭЦ. В отопительной системе вода может нагреваться даже посредством пара.
Прямоточное соединение используют тогда, когда допустима в системе подача воды с очень высокой температурой. Такая система будет стоить не так дорого, расход металла будет несколько меньше.
Минусом прямоточного присоединения считается зависимость теплового режима от «обезличенной» температуры теплоносителя в подающем тепловоде наружного типа.
Воздушное отопление
Такие виды отопления различных помещений считаются одними из самых старых. Впервые подобную систему применяли еще до нашей эры. На сегодняшний день такая отопительная система получила широкое распространение – как в общественных помещениях, так и производственных.
Популярностью для обогрева зданий также пользуется нагретый воздух. При рециркуляции такой воздух может подаваться в помещение, где происходит процесс смешивания с внутренним воздухом и, таким образом, воздух охлаждается до температуры помещения и снова нагревается.
Воздушное отопление может быть местного характера, в случае если в здании нет центральной приточной вентиляции, или же если поступающее количество воздуха меньше, чем необходимо.
В системах воздушного отопления нагревание воздуха происходит за счет калориферов. Первичный отопитель для таких компонентов является горячий пар или вода. Для того чтобы прогреть воздух в помещении, можно использовать и другие приборы для отопления или любые источники тепла.
Местное воздушное отопление
При вопросе, какое бывает отопление, местное отопление часто приравнивается только к производственным помещениям. Приборы местного отопления используются для таких помещений, которые используются лишь в определенные периоды, в помещениях вспомогательного характера, в помещениях, которые сообщаются с наружными воздушными потоками.
Главными приборами системы местного отопления являются вентилятор и нагревательный прибор. Для воздушного отопления могут применяться такие устройства и приборы, как: воздушно-отопительные устройства, тепловые вентиляторы или тепловые пушки. Такие приборы работают на принципе воздушной рециркуляции.
Центральное воздушное отопление
Центральное воздушное отопление делается в помещениях любого плана, если здание располагает центральной системой вентиляции. Такие типы систем отопления можно организовать по трем различным схемам: с прямоточной рециркуляцией, с частичной или полной рециркуляцией. Полная рециркуляция воздуха может использоваться, в основном, в нерабочие часы для дежурных видов отопления, или для того чтобы обогреть помещение перед началом рабочего дня.
Однако отопление по такой схеме может иметь место, если оно не противоречит никаким правилам противопожарной безопасности или основным требованиям гигиены. Для такой отопительной схемы должна быть использована система приточной вентиляции, но воздух будет забираться не с улицы, а с тех помещений, которые отапливаются. В центральной воздушной отопительной системе применяются такие конструктивные виды приборов отопления, как: радиаторы, вентилятор, фильтры, воздуховоды и другие приборы.
Воздушные занавесы
Холодный воздух может поступать в большом количестве с улицы, если в доме слишком часто открываются входные двери. Если не предпринять ничего для того чтобы ограничить количество холодного воздуха, который проникает в помещение, или не обогревать его, то он может негативно сказаться на температурном режиме, который должен соответствовать норме. Чтобы предотвратить данную проблему, можно в открытом дверном проеме создать воздушный занавес.
Во входах зданий жилого или офисного плана можно установить низкорослый воздушно-тепловой занавес.
Ограничить количество поступающего холодного воздуха снаружи здания имеет место благодаря конструктивным изменением входа в помещение.
Все большей популярностью в последнее время пользуются воздушно-тепловые занавесы компактного типа. Самыми эффективными занавесами считаются занавесы «щиберующего» вида. Такие занавесы создают струйную воздушную преграду, которая защитит открытый дверной проем от проникновения холодных воздушных потоков. Как показывает сравнение видов отопления, такой занавес позволяет сократить потери тепла почти в два раза.
Электрическое отопление
Нагрев помещения имеет место благодаря распределению воздуха, проходящего через приборную панель без того, чтобы нагревалась ее лицевая сторона. Это полностью обезопасит от различных ожогов и предотвратит любое возгорание.
Посредством электрических конвекторов можно обогреть любой тип помещения, даже если у вас имеется всего один источник энергии, такой как электричество.
Такие виды систем отопления зданий не требуют больших затрат для установки или ремонта, к тому же, могут обеспечить максимальный комфорт. Электрический конвектор можно просто поставить в определенное место и подключить его к питанию сети. Делая выбор системы отопления, можно обратить внимание на данный тип – довольно эффективный.
Принцип действия
Холодный воздух, который находится в нижней части здания, проходит через нагревательный компонент конвектора. Затем его объем увеличивается и он уходит вверх через выходные решетки. Обогревательный эффект имеет место и благодаря дополнительному излучению тепла с передней стороны панели электрического конвектора.
Уровень комфорта и экономичность такой обогревательной системы достигается благодаря тому, что в электрических конвекторах применяется электронная система, которая помогает поддерживать определенную температуру. Нужно всего-навсего установить необходимый температурный показатель и датчик, который установлен в нижней области панели начнет через заданный период времени определять температуру воздуха, который проникает в помещение. Датчик подаст сигнал на термостат, который в свою очередь подключит или наоборот выключит обогревательный элемент. Посредством такой системы для поддержания определенной температуры, которая даст возможность соединить электрические конвекторы в разных помещениях, для того чтобы обогреть целое здание.
Какая система лучше
Конечно же, вопрос какая система отопления лучше является нецелесообразным, так как та или иная система является эффективной в определенных условиях. Сравнение систем отопления следует производить, учитывая все их плюсы и минусы, ориентируясь на условия установки и собственные возможности.
Рассмотрев, какие системы отопления существуют, можно сделать для себя определенные выводы. Но в целом, лучшим вариантом станет посоветоваться с профессионалами.
