Системы отопления

Системы отопления
Котел, теплообменник, система труб, арматура различного на­значения, отопительные панели и радиаторы и т. д. — все это составляющие системы ото­пления современного здания, которые выполняют необходи­мые для обогрева помещения функции. Вода или антифри­зы являются теплоносителем. Теплоноситель нагревается и по трубам переносит тепло к отопительным приборам — ра­диаторам или панелям. Таким образом тепло передается окру­жающему воздуху, который и обогревает помещения. Остыв, жидкость возвращается в котел, где снова нагревается. Пример­но так можно представить ото­пительный цикл, если говорить о нем вкратце. На самом деле теплоноситель проходит доста­точно большой путь, прежде чем попадет в соответствующее отапливаемое помещение.

Теплоноситель поступает к потребителю по трубам от крупных промышленных ко­тельных. Так происходит в централизованной системе отопления. Основным же эле­ментом отопительной системы в частных домах является ко­тел, где тепло получают, преобразуя электрическую энергию или сжигая горючие вещества (дрова, уголь, газ и т. д.).

Способность поддерживать комфортную температуру в доме при минимальных энергозатратах и мак­симальной надежности — это важнейший показатель эффективности работы системы отопления. А для надежной работы отопительной системы необходимы хорошо продуманная схема разводки, правильный выбор оборудования и качественный монтаж. Следовательно, предварительное проектирование — одно из условий успеха работы. И приступать к нему надо на самой ранней стадии строительства дома. Это не только во многом облегчит процесс монтажа, но и позволит создать оптимальную отопительную систему.

Схемы разводки труб отопления.

От того, какую систему отопле­ния выберет потребитель — с естественной циркуляцией (открытого типа) или прину­дительной циркуляцией (зам­кнутого типа), — напрямую зависит (при любом типе кот­ла) схема трубной разводки. Отопительные приборы при этом соединяются по опреде­ленной схеме. Выбор типа раз­водки труб является важным моментом. Разводка может быть вертикальной или гори­зонтальной, а также однотруб­ной или двухтрубной.

Движение теплоносителя вну­три системы при естествен­ной циркуляции возникает за счет разницы веса горячего теплоносителя в подающей трубе (вертикальном стояке большого диаметра) и холодно­го — после остывания в отопи­тельных приборах и обратном трубопроводе. Как компенси­ровать тепловое расширение или незначительные потери теплоносителя? Для этой цели служит открытый расширитель­ный бак, устанавливаемый в верхней точке системы. Бак используется также для запол­нения и подпитки системы те­плоносителем. В таком случае отсутствует избыточное дав­ление теплоносителя, которое практически равно наружно­му (атмосферному). Это и есть открытая система отопления. Простейший ее вариант — однотрубная система с последовательным подключением отопительных приборов.

Отопительные приборы в двухтрубной системе отопления подключены парал­лельно, что обеспечивает более равномерный обогрев всего дома. Как добиться нормальной работы систе­мы отопления с естественной циркуляцией? Надо, чтобы циркуляционное давление было достаточным для пре­одоления сопротивлений, которые вода встречает на пути движения. Достигнуть диаметра труб и созданием более простых по конфигура­ции схем трубной разводки. Системы с естественной циркуляцией плохо поддаются тепловой регулировке, и в них невозможно применять многие современные техно­логии. Электронезависимость и простота — достоинства упомянутых систем.

В системах отопления с при­нудительной циркуляцией движение теплоносителя обеспечивается специаль­ным циркуляционным насосом. Такой насос позволяет отапливать большое количе­ство помещений с развет­вленной системой труб и радиаторов. В системе отопления также устанавливается закрытый мембранный или баллонный расширительный бак со сжа­тым воздухом.

Расширительный бак мембран­ного типа является необходи­мым элементом в системах отопления с принудительной циркуляцией. При увеличении объема теплоносителя (это происходит при нагревании) часть его перетекает в бак, сжимая воздух и увеличивая давление. При охлаждении часть воды из бака перетека­ет в систему. Такая система называется замкнутой. В ней вода постоянно находится под давлением и нигде напрямую не контактирует с воздухом.

В процессе работы системы отопления температура те­плоносителя и его давление могут выходить за пределы нормы. Поэтому в замкнутой системе обязательной являет­ся установка так называемой группы приборов безопасно­сти. В нее входят воздухоотводчик, спускной клапан и манометр. Такое устройство обеспечивает безопасность работы всей системы и устанавливается, как правило, сразу после котла. Воздухоот­водчик удаляет из магистра­ли возникший при перегреве воды пар и предотвращает появление воздушных про­бок в радиаторах и трубах. Спускной клапан сбрасывает избыточное давление, а манометр служит для визуального контроля давления в системе.

Однотрубная поэтажная си­стема отопления с прину­дительной циркуляцией и коллекторами, несмотря на по­вышенный расход труб, имеет множество преимуществ. Она дает возможность отапли­вать здания любой сложности, позволяет выполнять разводку трубами малого диаметра, ко­торые могут быть скрыты под полами и в монолите стен. Единственным недостатком систем отопления с принуди­тельной циркуляцией является их электрозависимость.

Двухтрубная поэтажная си­стема отопления с принуди­тельной циркуляцией и кол­лекторами является наиболее эффективным решением с точки зрения поддержания необходимой температуры в каждом помещении дома. Она предполагает раздельное под­ключение каждого радиатора к общей системе. Для такой разводки используются, как правило, трубы из металло­пластика.

В системе с раздельным под­ключением радиаторов тепло­вое управление можно сделать очень гибким и дифференци­рованным по помещениям. Для этого на каждом радиа­торе устанавливается термо­статический вентиль, который позволяет поддерживать за­данную температуру в авто­матическом режиме.

При устройстве автономного отопления современного дома система отопления закрытого типа предпочтительнее по нескольким причинам:
расширительный бак можно установить рядом с котлом, ведь нет никакой необходимости рас­полагать его в верхней точке системы;
в закрытой системе нет контакта воды и воздуха, а значит, нет и возможности растворения в воде дополнительного кислорода, что замедляет процессы коррозии в радиаторах, котлах и трубах;
избыточное давление в системе позволяет легко удалять воздушные пробки из радиаторов.

КОТЛЫ.
Котел, или тепловой гене­ратор, является «сердцем» системы отопления. Совре­менные котлы могут быть одноконтурными и двухкон­турными. Одноконтурные котлы способны работать или в системе отопления, или в системе горячего во­доснабжения. Двухконтур­ные котлы могут выполнять обе эти функции одновре­менно.­

Выбор типа котла в первую оче­редь зависит от используемого топлива. Котлы на жидком или газообразном топливе могут работать в автоматическом ре­жиме в течение всего отопи­тельного сезона и нуждаются лишь в сезонном профилактическом обслуживании, которое могут предоставить сервисные службы. Твердотопливные кот­лы требуют постоянной загруз­ки топлива и периодической очистки дымохода. Электричество — самый до­ступный вид энергии. Однако электрические котлы требу­ют, как правило, специальной проводки и дополнительных разрешительных документов. Кроме того, расходы на ото­пление при помощи электри­чества в разы выше.

Мощность котла является ос­новным параметром, по кото­рому определяются и требуе­мые характеристики других элементов системы отопления. Мощность измеряется в кило­ваттах, а при ее расчете ориен­тировочно можно пользовать­ся следующим соотношением: 1 кВт мощности котла хвата­ет для обогрева примерно 10 м² хорошо утепленного по­мещения при высоте потолков до 3 м. Понятно, что если ваш дом плохо утеплен или вы хо­тите отапливать застекленную веранду, то вам потребуется большая мощность. Для двух­контурных котлов полученную мощность следует увеличить на 20—30 %.

ГАЗОВЫЕ КОТЛЫ.
Самым экономичным и удобным вариантом на сегодня является отопление природным газом. Современные газовые котлы работают полностью в автоматическом режиме и не требуют дополнительных затрат времени на текущее обслуживание. Сжигание топлива в них происходит с высоким КПД, а расход газа можно легко регулировать вручную или в автоматическом режиме в зависимости от вре­мени суток и температуры наружного воздуха. При этом продукты сгорания газа полностью удаляются через систему дымоудаления.

По способу удаления продуктов сгорания газовые котлы подразделяются на котлы с открытой камерой сгорания и с закрытой.

В котлах первого типа газы удаляются за счет естественной тяги. Для их нормальной работы необходимо наличие высокой трубы с дымоходом. В газовых котлах с закрытой камерой сгорания отработанные газы уда­ляются при помощи установленного внутри вентилятора через коаксиальную трубу не­большого диаметра. Она может выводиться наружу прямо через стену.

Котлы, которые помимо отопления обеспечи­вают дом горячей водой, называются двухкон­турными. Они, в свою очередь, могут быть проточного типа или со встроенным бойле­ром. Современные газовые двухконтурные котлы позволяют устанавливать температуру горячей воды (теплоносителя) и поддержи­вать рабочие параметры в автоматическом режиме.

Газовый котел может работать и совместно с отдельно уста­новленным бойлером-накопи­телем. В этом случае обеспе­чивается стабильная подача горячей воды даже при одно­временной работе нескольких точек разбора — кухни, ванны и душевой кабины.

В некоторых случаях для ото­пления используют жидкото­пливные котлы, работающие на дизельном топливе. Такие котлы оснащаются форсун­ками вентиляторного типа, топливоподкачивающими на­сосами и емкостями для хра­нения горючего. Такое решение позволяет ор­ганизовать работу системы отопления в автоматическом режиме. Однако оно имеет ряд существенных недостат­ков. Это и необходимость хра­нения значительных запасов топлива в теплом помещении, и его высокая цена. Для работы жидкотопливного котла также необходима элек­трическая энергия для розжига и для питания топливоподка­чивающего насоса, вентилято­ра и систем автоматики.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОТЛЫ.
Электричество на сегодня — это наиболее доступный вид энергии. Однако для отопления дома элек­тричеством требуются мощные устройства (20—30 кВт), для ко­торых необходима усиленная про­водка. К тому же они, как правило, рассчитаны на трехфазное напря­жение 380 В, а для их установки не­обходимо специальное разрешение электроснабжающей организации.

При наличии трехфазной сети и всех разрешений автоном­ное отопление дома может быть организовано путем ис­пользования электрических котлов. Электрические кот­лы просты в эксплуатации, безопасны, бесшумны и не требуют дымохода. Недостатками такого вари­анта являются относительно высокая цена на электроэнер­гию и возможные перебои в ее подаче.

При использовании электри­ческих котлов особые тре­бования предъявляются и к химическому составу тепло­носителя (воды), который соприкасается с поверхно­стью ТЭНов. Повышенное со­держание в воде различных солей приводит к отложению их на поверхности элемен­тов и ускоренной коррозии металла.

Главным элементом элек­трических котлов являются трубчатые нагревательные элементы (ТЭНы). Их низ­кая надежность может стать определенной проблемой, особенно в зимний период
.

КОТЛЫ НА ТВЕРДОМ ТОПЛИВЕ
Котлы на твердом топливе (дрова, уголь и т. д.) исполь­зуются главным образом в местности, где нет проблем с таким топливом и отсутству­ют газовые сети. Эффективность твердотоплив­ных котлов ниже, чем газовых или электрических, а вредные выбросы в атмосферу значи­тельно больше. Кроме того, для хранения запасов твер­дого топлива тре­буется дополни­тельное поме­щение.

Современные твердотоплив­ные котлы могут работать непрерывно с одной загруз­кой более суток. Они, как правило, оснащены специаль­ными устройствами, которые позволяют управлять процес­сом горения. Такие котлы мо­гут поддерживать заданную температуру теплоносителя и в большинстве случаев не требуют подключения к элек­трической сети.

К числу новинок относятся пиролизные котлы, в которых под воздействием высокой температуры происходит раз­ложение твердого топлива на кокс и пиролизный горючий газ. Этот газ направляется в сопло горелки, где смешива­ется со вторичным воздухом, поступающим от вентилятора в камеру сгорания. При этом сгорают не только сами дро­ва, но и газ, выделяющийся из них. Такие котлы имеют достаточно высокий КПД (до 85 %) и могут работать с од­ной загрузкой свыше 10 ч в автоматическом режиме, а сжигание топлива происхо­дит с образованием мини­мального количества золы и сажи. Однако для достижения такого эффекта пиролизные котлы требуют максималь­но сухого твердого топлива. К недостаткам пиролизных котлов можно отнести также их зависимость от электриче­ства и сравнительно высокую цену.

Выбор типа твердотопливного котла следует начинать не с его конструктивных особенно­стей, а исходя из наличия доступного топлива. Например, если нет возможности приобрести сухие дрова (или высушить их самостоятель­но), то вариант с пиролизным котлом заведомо отпадает. В этом случае можно остановиться на пеллетном котле, который способен обеспе­чить максимальные удобство и безопасность. В зависимости от размеров бункера такой котел может работать без участия человека несколько дней и даже недель

.

Топливом для пеллетного котла служат пеллеты — древесные гранулы диаметром 6—8 мм и длиной 5—7 мм, спрессованные из отходов деревообработки. Пеллеты — сухое и сыпучее топливо. Эти свойства позволяют подавать его в топку из какой-либо емкости (бункера) не­прерывно и автоматически. При этом, изменяя скорость подачи пеллет, можно регулировать мощность котла.

Пеллеты изготавливаются и в виде круглых или пустотелых поленьев, которые могут ис­пользоваться в обычных твер­дотопливных или пиролизных котлах. Конечно, стоит такое топливо гораздо выше, чем обычные дрова или уголь, но повышенные затраты впол­не окупаются удобствами в эксплуатации отопительных агрегатов.

Любые твердотопливные кот­лы не могут работать долгое время в автоматическом ре­жиме. Они требуют перио­дической загрузки топлива и чистки топки. Этот существенный недоста­ток можно скомпенсировать способом, который основан на использовании тепловых аккумуляторов, включенных в контур системы отопле­ния. Тепловой аккумулятор представляет собой теплоизолированный бак емко­стью 2—10 м³, где при ра­боте котла вода нагревается до 80—95°С. Такой объем нагретой воды с помощью циркуляционного насоса мо­жет обеспечить постоянный режим отопления в течение нескольких суток.