Водяное отопление. Виды и работа. Устройство и особенности. Выбор

Если необходимо сразу отапливать несколько комнат, то одним из решений, при помощи которого это можно реализовать, является водяное отопление. Хотя сейчас существует много видов обогрева помещения, но именно этот традиционный способ является самым практичным, распространенным и доступным.

Виды водяного отопления

Во время работы этого типа отопления происходит нагрев воды, которая движется по трубам и обогревает помещения.

Существует несколько видов таких систем:

С естественной циркуляцией. В этом случае работа системы происходит за счет разной плотности холодной и горячей воды. Нагрев проводится снизу и по законам физики происходит естественная циркуляция воды по трубам.

С принудительной циркуляцией. В данной системе для движения теплоносителя используется электрический насос.

Комбинированная система. Здесь используются одновременно два предыдущих варианта.

Кроме этого, водяное отопление может отличаться схемой монтажа труб:

Однотрубная или одноконтурная, здесь теплоноситель движется по трубам последовательно, поэтому температура в радиаторах, расположенных ближе к котлу будет выше, чем у тех, что находятся дальше.

Двухтрубная, она позволяет легче регулировать температуру и в свою очередь может быть: звездообразной, шлейфовой, коллекторной.

Для нагрева воды в такой системе отопления используются котлы, которые работают на топливе:

Твердое (уголь, брикеты).
Жидкое (дизельное топливо).
Электричество.
Газ.
Комбинированные устройства.

Устройство системы

Устройство системы водяного отопления достаточно простое, но работает она эффективно, чем и объясняется популярность такого способа обогрева.

Водяное отопление состоит из основных элементов:

Котел, он используется для нагрева воды или антифриза.
Расширительный бачок, во время нагрева вода расширяется и ей надо куда-то деваться.
Система труб, они могут быть стальными, медными, металлопластиковыми или пластиковыми, из них создается замкнутый отопительный контур.
Устройства, отдающие тепло в комнату – это могут быть обычные стальные или биметаллические и т.п. радиаторы, но сейчас часто устанавливают теплый пол.
Насос, он необходим для покачивания воды по системе.
Термометр и манометр, эти приборы необходимы для контролирования температуры и давления жидкости в системе, они могут быть встроены в котел или устанавливаются отдельно.

Принцип действия

Некоторые люди называют водяное отопление паровым, но это неправильно. Паровое отопление является отдельным видом обогрева, в нем в качестве теплоносителя выступает пар, а в нашем случае вода или другой жидкий теплоноситель.

Независимо от вида, принцип работы такого обогрева будет одинаковым. Во время работы нагревательного устройства, в нем происходит нагрев воды или другого теплоносителя. После этого, за счет принудительной или естественной циркуляции, нагретый теплоноситель начинает циркулировать по трубам и обогревает комнаты. Тепло может отдаваться в комнату, как через радиаторы отопления, так и через систему теплого пола. По системе труб остывший теплоноситель возвращается в нагревательное устройство, и весь процесс повторяется снова.

Область применения

Водяное отопление используется как для отопления многоэтажных, так и частных домов. Кроме этого, оно применяется для обогрева офисов, магазинов, промышленных предприятий. Такое решение позволяет значительно экономить используемое топливо — это электричество, уголь или газ и т.п.

Данный способ обогрева чаще всего применяется в жилых помещениях, где люди находятся постоянно. Это объясняется тем, что он обеспечивает комфортный режим смены температуры, так как во время работы системы нет ее резких скачков. Кроме этого, вода или антифриз имеют высокую теплоемкость, что позволяет им долго остывать и поддерживать тепло, даже когда котел не работает.

Не стоит думать, что водяное отопление является идеальной системой обогрева. Монтаж такой системы достаточно сложный, поэтому если нет соответствующих навыков, то выполнить его самостоятельно не получится. Надо контролировать работу котла, чтобы он не затух, исключением являются электрические котлы, в которых этот процесс автоматизирован.

Когда система долгое время не используется, из нее рекомендуется сливать воду, особенно в зимний период, иначе можно разморозить трубы и радиаторы. Надо контролировать, чтобы в трубах или радиаторах не образовались воздушные пробки, так как в этих местах появляется коррозия.

Если же такая система сделана профессионалами и правильно эксплуатируется, то она способна поддерживать в любом помещении комфортную для проживания температуру.

Особенности выбора

При выборе данной системы обогрева дома, сначала надо определиться с источником, который будет нагревать теплоноситель. Если в доме есть магистральный газопровод, то лучше использовать газовый котел. Хорошей альтернативой является электрический котел, но можно установить и твердотопливное оборудование или то, что работает на жидком топливе. Все зависит от того, какой энергоноситель будет самым дешевым и доступным в вашем регионе. Можно подключить параллельно несколько генераторов тепла, которые будут работать по очереди, в зависимости от наличия того или иного вида топлива.

При выборе системы циркуляции, а она может быть естественной или принудительной, надо учитывать ваши требования к системе отопления и какие у вас финансовые возможности. Если нагрев воды происходит в твердотопливном котле или печи с водяным контуром, то часто используется естественная циркуляция теплоносителя. Когда применяется газовое или электрическое отопление, то лучше использовать принудительную систему циркуляции воды или антифриза.

При выборе труб есть несколько вариантов: металлические, пластиковые и металлопластиковые. Для естественной циркуляции, трубы надо монтировать с уклоном, для этого лучше подойдут металлические, но надо иметь специальные навыки, чтобы выполнить их монтаж. Металлопластиковые и пластиковые трубы также можно уложить с уклоном, но они не рассчитаны на температуру более 95 градусов, поэтому обычно используются для создания систем с принудительной циркуляцией.

Для соединения металлопластиковых труб используют специальные муфты, поэтому их укладку легко выполнить своими руками. Для монтажа пластиковых труб надо приобрести специальный паяльник, стоит он недорого, и работать с ним несложно.

При выборе радиатора, надо учитывать способ его подключения, это может быть сверху, снизу, с одной или разных сторон.

Достоинства и недостатки

Чаще всего используется водяное отопление с принудительной или естественной циркуляцией, рассмотрим их преимущества и недостатки.

Преимущества системы с принудительной циркуляцией воды или антифриза:

Можно автоматически управлять потоком тепла от радиаторов и таким образом, устанавливать температуру в каждой комнате отдельно.
Она более экономична, так как возможность регулирования температуры в каждой комнате отдельно, приводит к снижению расхода энергии, необходимой для нагрева воды в системе.
Есть возможность использовать пластиковые трубы, а это позволяет ускорить монтаж всей системы и уменьшить стоимость материалов.
Пластиковые трубы скрываются в стену или размещают над плинтусом, поэтому не портят внешний вид комнаты.

Основным недостатком такой системы отопления является то, что для ее работы необходима электроэнергия, иначе насос работать не будет.

Если говорить о естественной циркуляции теплоносителя, то такая система отопления полностью автономная, так как для ее работы не надо электричество.

Недостатки системы обогрева с естественной циркуляцией воды:

В радиаторах нельзя регулировать температуру воды.
Перерасход топлива.
Надо устанавливать трубы большого диаметра, а это увеличивает стоимость такой системы обогрева.
Трубы, размещенные на стенах, выглядят не очень привлекательно.
Данная система обогрева не совместима с теплым полом.

Хотя существует много способов обогрева дома, но наиболее эффективным, практичным и доступным на протяжении многих лет остается водяное отопление. Современная промышленность периодически представляет новые или усовершенствованные генераторы тепла, трубопроводы и генераторы, за счет чего эффективность данного способа обогрева увеличивается, а его стоимость снижается.

1. Система водяного отопления (область применения, плюсяыминусы, классификация) Водяное отопление

Название	1. Система водяного отопления (область применения, плюсяыминусы, классификация) Водяное отопление
Дата	21.03.2019
Размер	444.44 Kb.
Формат файла
Имя файла	18.docx
Тип	Документы #71162
страница	1 из 6

Подборка по базе: Эссе по теме Система российского права.docx, лимб система.pptx, Курс_Бюджетная система понятие, принципы построения.docx, _исп.по новПо нов исп. система тат отчётности судов общей юрисди, Тема 1.1 Система и политика здравоохранения в РФ.pdf, Ковид и эндокринная система.docx, Презентация на тему Конституционная система государственных орга, 1 тема. Предмет, принципы и система АПП.docx, Тест женская половая система.docx, РГСУ Реферат по теме «Бюджетная система США.» ЛОГИНОВА.docx

1.Система водяного отопления (область применения, плюсяы\минусы, классификация)

Водяное отопление — способ отопления помещений с помощью жидкого теплоносителя ( воды , или антифриза на водяной основе). Передача тепла в помещение производится с помощью радиаторов , конвекторов , регистров труб.

Системы водяного отопления классифицируются по ряду признаков:

В зависимости от расчетной температуры воды в подающей магистрали:
- 100°С – высокотемпературная системы.
В зависимости от расположения подающей и обратной магистрали:
- с верхней разводкой, если подающая магистраль расположена выше отопительного прибора (ОП), а обратная ниже;
- с нижней разводкой, если подающая и обратная магистрали располагаются ниже ОП;
В зависимости от расположения труб, соединяющих радиаторы отопления:
- вертикальные со стояками, если трубы, соединяющие приборы, располагаются вертикально;
- горизонтальные, если трубы располагаются горизонтально.
В зависимости от схемы соединения труб с радиаторами отопления:
- двухтрубное( все батареи присоединяются параллельно)
- однотрубное (радиаторы присоединяются последовательно).
В зависимости от направления движения воды в подающей и обратной магистралях:
- тупиковая, если движение воды в подаче и обратке встречное,
- с попутным движением воды, если направление совпадает.
В зависимости от способа циркуляции воды по элементам системы отопления:
- гравитационные (с естественной циркуляцией),
- с принудительной циркуляцией (движение теплоносителя осуществляется с помощью насосов).

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ С ИСКУССТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ

В настоящее время для отопления зданий находят применение преимущественно водяные системы с искусственным (насосным) побуждением. Насосные системы с большим радиусом действия позволяют отапливать из одного центра большое число зданий независимо от их кубатуры. Возможность, кроме того, применения в качестве теплоносителя воды различной температуры (от 90 до 150°С) позволяет использовать насосные системы для отопления зданий любого назначения.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ С ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ

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. В си- стемах квартирного водяного отопления с естественной циркуляцией в связи с большим охлаждением воды в трубопроводах допускается установка генератора тепла и нагревательных приборов на одном уровне.

Преимущества водяного отопления

Вода – практически идеальный теплоноситель. Она везде доступна и стоит недорого. При этом отличается отличными показателями теплоемкости и теплопроводности. Способна поглощать в 4000 раз больше тепла, чем воздух. Соответственно, транспортирует и выделяет его в достаточно больших количествах.

Используемая в качестве теплоносителя водопроводная вода всегда содержит в своем составе соли и щелочи, которые агрессивно воздействуют на металлические элементы отопительной системы – трубы и радиаторы. Из-за них поток теплоносителя в системе замедляется, ухудшается эффективность теплоотдачи.
Еще один большой минус воды как теплоносителя заключается в том, что она замерзает. Решением этой проблемы является добавление в воду антифризов или соляных растворов.
Монтаж такой отопительной системы достаточно сложен, финансово затратный и требует специальных навыков.

2.Конструктивные элементы СО(кратко по каждому).

Отопле́ние — искусственный обогрев помещений с целью возмещения в них теплопотерь и поддержания на заданном уровне температуры , отвечающей условиям теплового комфорта и/или требованиям технологического процесса [1] . Под отоплением понимают также устройства и системы, выполняющие эту функцию

Система отопления — это совокупность технических элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи во все обогреваемые помещения количества теплоты, необходимого для поддержания температуры на заданном уровне.

Основные конструктивные элементы системы отопления:

теплоисточник (теплогенератор при местном или теплообменник при централизованном теплоснабжении) — элемент для получения теплоты;
теплопроводы — элемент для переноса теплоты от теплоисточника к отопительным приборам;
отопительные приборы — элемент для передачи теплоты в помещение.

Перенос по теплопроводам может осуществляться с помощью жидкой или газообразной рабочей среды. 3.Расширительный бак (назначение, конструкция, расчет).

В системе отопления очень важным элементом является расширительный бак для отопления. Служит такое устройство для того чтобы принимать излишки теплоносителя в тот момент, когда он расширяется, таким образом предотвращая разрывание трубопровода и кранов.

Принцип функционирования расширительного бака для отопления состоит в следующем: когда температура теплоносителя поднимается на 10 градусов, то объем его увеличивается примерно на 0,3%. Так как жидкость – не сжигается, то появляется излишнее давление, которое нужно компенсировать. Именно для этого и устанавливается расширительный бак.

Прежде всего, определим зависимость необходимого объема и параметров, которые на него влияют. При расчетах нужно учитывать, что чем более будет емкость отопительной системы и чем выше максимальная температура носителя тепла в ней, тем бак должен быть больше. Чем выше допустимое давление в расширительном бачке отопления, тем он может быть меньше.

Итак, формула, по которой проводится расчет:

Vб — вместимость прибора.

Vс — объем теплоносителя в системе отопления.

К — коэффициент расширения теплоносителя. Для воды этот показатель равен 4%, поэтому в формуле используется 1,04.

D — эффективность расширения самого бачка. Изготовленный из металла и под действием перепада температур он может незначительно изменять свои размерные параметры. Для точного установления «D» можно использовать следующую формулу:

D = (Pmax — Pнач)/ (Рmax + 1), где Pmax — это максимальное давление внутри системы отопления, Рнач — это давление внутри резервуара, запланированное заводскими параметрами (обычно 1,5 атм.). Кстати, по максимальному показателю планируется настройка предохранительного клапана.

Получается, что объем расширительного бака зависит от прочностных и температурных характеристик самого прибора. Отметим, что все эти показатели и характеристики не должны превышать допустимые нормы. Объем расширительного прибора должен быть равен или быть чуть больше полученных результатов.

4.Требования к отопительным приборам

Отопи́тельный прибо́р — устройство для обогрева помещения путём передачи теплоты от теплоносителя , поступающего от источника теплоты, в окружающую среду

К отопительным приборам как к оборудованию, устанавливаемому непосредственно в обогреваемых помещениях, предъявляется ряд требований:

санитарно-гигиенические — относительно пониженная температура поверхности; ограничение площади горизонтальной поверхности приборов и её гладкость для уменьшения отложения пыли; доступность и удобство очистки от пыли поверхности приборов и пространства вокруг них;
теплотехнические — передача максимального теплового потока от теплоносителя в помещение через определённую площадь поверхности прибора при прочих равных условиях, обеспечение надлежащего обогрева рабочей зоны помещения, управление теплоотдачей приборов;
экономические — минимальная стоимость прибора; минимальный расход материала, идущего на изготовление прибора;
архитектурно-строительные — соответствие внешнего вида прибора интерьеру помещений, компактность;
производственно-монтажные — механизация изготовления и монтажа приборов для повышения производительности труда; достаточная механическая прочность приборов.

5.Классификация отопительных приборов.

Все отопительные приборы по преобладающему способу теплоотдачи делятся на три группы [2] :

радиационные приборы, передающие излучением не менее 50 % общего теплового потока (потолочные отопительные панели и излучатели);
конвективно-радиационные приборы, передающие конвекцией от 50 до 75 % общего теплового потока (радиаторы секционные и панельные, гладкотрубные приборы, напольные отопительные панели);
конвективные приборы, передающие конвекцией не менее 75 % общего теплового потока (конвекторы и ребристые трубы).

По используемому материалу :

металлические (из серого чугуна, стали, алюминия, биметаллические);
комбинированные (используется теплопроводный материал — бетон, керамика — в который заделывают стальные или чугунные греющие элементы);
неметаллические (бетонные панельные радиаторы, потолочные и напольные панели).

По величинетепловой инерции:

малой инерции (имеют небольшую массу материала и вмещаемой воды: теплоотдача быстро изменяется при изменении расхода подаваемого теплоносителя);
большой инерции (массивные приборы, вмещающие большое количество воды: теплоотдача изменяется сравнительно медленно).

6.Виды отопительных приборов и характеристика (кратко по каждому, плюсы\минусы)

Радиатор — конвективно-радиационный отопительный прибор, состоящий либо из отдельных колончатых элементов — секций с каналами круглой или эллипсообразной формы, либо из плоских блоков с каналами колончатой или змеевиковой формы.

Радиаторы чугунные секционные — широко применяемые отопительные приборы — отливаются из серого чугуна в виде отдельных секций и могут компоноваться в приборы различной площади. Основные достоинства чугунных секционных радиаторов — хорошая теплоотдача и выдерживают относительно высокое давление теплоносителя. Недостатки чугунных радиаторов — трудоемкость монтажа, не самый привлекательный внешний вид и большая тепловая инерция.
Алюминиевые секционные радиаторы имеют очень хорошую теплоотдачу, низкую массу и привлекательный дизайн. К недостаткам можно отнести то, что они подвержены коррозии.
Биметаллические секционные радиаторы (имеющие алюминиевый корпус и стальную трубу по которой движется теплоноситель) сочетают в себе достоинства алюминиевых радиаторов — высокая теплоотдача, низкая масса, хороший внешний вид и, кроме того, при определенных условиях имеют более высокую коррозийную стойкость и обычно рассчитаны на большее давление в системе отопления. Их основной недостаток — высокая цена.
Стальные панельные радиаторы наиболее часто используются при индивидуальном отоплении. Стальные панельные радиаторы обладают небольшой тепловой инерцией, а значит, с их помощью легче осуществлять автоматическое регулирование температуры в помещении.

Гладкотрубный прибор — прибор, состоящий из нескольких соединенных вместе стальных труб, образующих каналы колончатой (регистр) или змеевиковой (змеевик) формы для теплоносителя.

Конвектор — прибор конвективного типа, состоящий из двух элементов — ребристого нагревателя и кожуха. Конвектор передает в помещение конвекцией не менее 75 % полного количества тепла. Кожух декорирует нагреватель и способствует повышению скорости естественной конвекции воздуха у внешней поверхности нагревателя

Ребристой трубой называется открыто устанавливаемый отопительный прибор конвективного типа, у которого площадь внешней теплоотдающей поверхности не менее чем в 9 раз превышает площадь внутренней тепловоспринимающей.

7.Факторы, влияющие на коэффициент теплопередачи прибора.

Тепловой поток от теплоносителя — воды или пара — передается в помещение через стенку отопительного прибора.

Интенсивность теплопередачи характеризуют коэффициентом теплопередачи k_пр, который выражает плотность теплового потока на внешней поверхности стенки, отнесенную к разности температуры разделенных стенкой теплоносителя и воздуха отапливаемого помещения. Термин «плотность» в данном случае применяется для теплового потока, передаваемого через единицу площади внешней поверхности отопительного прибора.

Коэффициент теплопередачи прибора k_пp, Вт/(м 2 °С), численно равен величине, обратной сопротивлению теплопередаче R_пp от теплоносителя через стенку прибора в помещение:

Величина R_np слагается из сопротивления теплообмену R_в на внутренней поверхности стенки прибора, термического сопротивления стенки R_ст и сопротивления теплообмену R_н на внешней поверхности прибора А_пр:

Процесс теплопереноса от теплоносителя в помещение осуществляется: от теплоносителя к стенке прибора — конвекцией и теплопроводностью, через стенку — только теплопроводностью, а от стенки в помещение -конвекцией, радиацией и теплопроводностью. В сложном случае теплопередачи основным явлением в большинстве случаев является конвекция.

Коэффициент конвективного теплообмена в слое воздуха (снаружи) значительно меньше, чем в слое воды или пара (внутри прибора), поэтому сопротивление внешнему теплообмену Rн для отопительного прибора сравнительно велико. Следовательно, для увеличения теплового потока необходимо развивать внешнюю поверхность отопительного прибора. В приборах это выполняют созданием специальных выступов, приливов и оребрения. Однако при этом уменьшается коэффициент теплопередачи.

Выбор и размещение отопительных приборов (выбор отопительного прибора, правила размещения отопительных приборов, присоединение отопительных приборов к стоякам).

Водяные системы отопления область применения