Что такое система отопления

ОТОПИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

ОТОПИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
различные системы обогрева помещений с целью поддержания теплового комфорта или для производственных нужд. Этот термин обычно применяется к системам, в которых сжигание топлива происходит в более или менее удаленном от обогреваемого помещения месте, в отличие от примитивного очага или печки и небольших переносных нагревателей.
Паровое отопление. Большинство отопительных систем, в которых в качестве теплоносителя используется пар, работают на принципе конвекции, т.е. они нагревают воздух в помещении и тем самым уменьшают до приемлемого уровня потери тепла.

В системах этого типа в качестве нагревательных приборов могут использоваться чугунные радиаторы, конвекторы, изготовленные, как правило, из цветных металлов, или тепловентиляторы. Преимуществами пара как теплоносителя являются высокая теплопередающая способность, сравнительно небольшая масса и постоянство температуры в процессе передачи тепла.

Последнее обстоятельство имеет большое практическое значение, поскольку оно обеспечивает одинаковую температуру на различных участках теплопередающей поверхности. Другое (не столь значительное в обычных отопительных системах) преимущество — это высокое значение коэффициента теплоотдачи при пленочной конденсации и, следовательно, небольшое термическое сопротивление при передаче тепла через теплопередающую поверхность. Недостатками паровых систем являются трудность регулирования величины подвода тепла в помещение (это не относится к системам с низким давлением и т.н. вакуум-паровым системам) и высокая температура (100° С) при атмосферном давлении. Обычные паровые системы можно разделить на следующие виды.

Однотрубная система отопления неправильная или правильная?


Открытые замкнутые однотрубные системы. Это наиболее дешевые системы парового отопления. Они состоят из одного паропровода, связывающего паровой котел и отопительные приборы. Паропровод прокладывается с небольшим уклоном для возврата конденсата самотеком в источник тепла.

В системах этого типа течение теплоносителя происходит в двух направлениях по одной трубе, поэтому ее сечение должно быть достаточно большим, чтобы поток пара не увлекал за собой текущий навстречу конденсат. В верхней точке трубопровода, идущего из котла, предусмотрено выпускное устройство. Серьезным недостатком однотрубной системы является невозможность регулирования теплового потока; отопительный прибор может функционировать при полностью открытом либо полностью закрытом приборном вентиле. Частичное регулирование возможно с помощью специальных устройств, однако оно редко является экономически оправданным (рис. 1).

Рис. 1. ОТКРЫТАЯ ЗАМКНУТАЯ ОДНОТРУБНАЯ ПАРОВАЯ СИСТЕМА, в которой конденсат возвращается самотеком.

Рис. 1. ОТКРЫТАЯ ЗАМКНУТАЯ ОДНОТРУБНАЯ ПАРОВАЯ СИСТЕМА, в которой конденсат возвращается самотеком.

Двухтрубная паровая система. В этой системе увеличивается расход труб за счет использования отдельного обратного трубопровода для отвода конденсата от отопительных приборов. Пар подается к ним через регулирующий вентиль, а конденсат попадает в обратный трубопровод через термостатирующие конденсатоотводчики. Кроме возможности регулирования, эта система позволяет избежать неприятностей, связанных с шумом, который иногда представляет серьезную проблему в однотрубных системах.

Какая система отопления лучше?


Системы с пониженным давлением. В системах этого типа регулирование теплоподвода осуществляется за счет изменения температуры пара, выходящего из парогенератора, с соответствующим изменением скрытой теплоты конденсации и удельного объема теплоносителя. В этом случае регулирование происходит на уровне всей системы в парогенераторе, в отличие от регулирования отдельного радиатора или конвектора в двухтрубной системе высокого давления.
Водяное отопление. Преимущество водяных систем перед паровыми заключается главным образом в большей простоте регулирования теплоподвода радиаторов и конвекторов. Классификация систем водяного отопления по схеме расположения труб стояков приводится ниже.
Однотрубная горизонтальная система. Эта система отличается от однотрубной паровой системы тем, что вода в трубопроводах течет в одном направлении, а минимальная длина трубопроводов обеспечивается за счет того, что вода после прохождения через отопительные приборы возвращается в подающую систему. Таким образом, расход в подающем трубопроводе постоянен по его длине, а температура падает, что связано с поступлением более холодной воды из отопительных приборов; поэтому при фиксированном теплоподводе площадь теплоотдающей поверхности отопительного прибора должна возрастать с увеличением расстояния от водонагревателя.
Однотрубная вертикальная система. Для зданий, имеющих более одного этажа, обычно используется разновидность однотрубной системы с верхней разводкой и прокладкой по чердаку подающего трубопровода, от которого отходят вниз параллельные вертикальные стояки для подачи воды в радиаторы, находящиеся на разных этажах строго один над другим. При этом температура воды в подающем трубопроводе одинакова в точке входа в любой нисходящий стояк; изменение температуры происходит только в самих стояках.
Двухтрубные системы. Расположение труб в этой системе аналогично двухтрубной паровой системе. Вода из водонагревателя проходит через подающий трубопровод с разводкой на отдельные радиаторы, а выходящая из них вода попадает в обратный трубопровод, по которому она возвращается в водонагреватель. Диаметр подающего и обратного трубопроводов уменьшается по мере удаления от водонагревателя. Недостаток этой схемы состоит в том, что потери давления в каждом гидравлическом контуре (соответствующем каждому радиатору) растут по мере удаления от водонагревателя, поэтому для обеспечения одинакового расхода через отопительные приборы необходимо принимать специальные меры.
Тупиковая двухтрубная вертикальная система. Эта система аналогична однотрубной вертикальной системе за исключением того, что радиаторы на каждом этаже подключены параллельно между подводящим и отводящим стояками.
Проточная двухтрубная система с попутным движением воды. Эта гидравлическая схема обладает всеми достоинствами двухтрубных систем и в тоже время лишена недостатка, связанного с неравенством перепадов давления, присущим тупиковым схемам. Горячая вода из водонагревателя проходит по подающему трубопроводу уменьшающегося размера, от которого отходят трубы к нагревательным приборам, а от них в обратный трубопровод, который идет параллельно подающему трубопроводу в направлении от водонагревателя, собирая выходящую из радиаторов воду и увеличиваясь в диаметре до последнего радиатора; при этом длина пути, проходимого водой, одинакова для всех радиаторов. Тупиковая двухтрубная система с встречным движением воды в подающем и обратном разводящих трубопроводах и двухтрубная проточная система с попутным движением воды показаны для сравнения на рис. 2. Водонагреватель обозначен буквой H, а радиаторы — цифрами.

Рис. 2. РАЗЛИЧНЫЕ СХЕМЫ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ. а - тупиковая двухтрубная; б - проточная двухтрубная.

Рис. 2. РАЗЛИЧНЫЕ СХЕМЫ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ. а — тупиковая двухтрубная; б — проточная двухтрубная.

Радиаторы и конвекторы. В качестве нагревательных приборов в отопительных системах конвекционного типа обычно используются чугунные радиаторы или конвекторы, выполненные из стали либо цветных металлов. Обычные радиаторы состоят из литых чугунных секций, соединенных в батареи с помощью патрубков с левой и правой резьбой.

Радиаторы обычно устанавливаются вдоль стен обогреваемого помещения. Чаще всего они располагаются под окнами, чтобы предотвратить образование холодного потока воздуха от окон к полу. Стандартные чугунные радиаторы выпускаются в виде секций различной ширины и высоты.

Обычно такая секция представляет собой несколько соединенных между собой вертикально расположенных труб, количество которых зависит от ширины секции. Воздух входит в радиатор снизу и спереди и, нагреваясь, поднимается вверх, проходит вдоль радиатора и выходит сверху нагретый и с заметной скоростью. Конвекторы отличаются от радиаторов тем, что имеют гораздо меньшие поверхности нагрева и располагаются в нижней части специального кожуха, который нужен для создания эффекта «дымохода», чтобы организовать движение воздуха мимо нагревательной поверхности и затем распределить поток нагретого воздуха по объему помещения. Характеристики кожуха конвектора зависят от размеров и положения отверстий для входа воздуха, а также от выбранного способа обдува нагревательной поверхности.
Системы с тепловентиляторами. К системам конвективного нагрева относятся также применяемые в производственных помещениях системы с трубчатым калорифером, через который вентилятором с большой скоростью продувается комнатный воздух.

В условиях вынужденной конвекции в такой системе теплоотдача от нагревательной поверхности более интенсивна, чем для обычного конвектора или радиатора, поэтому эффективность обогрева существенно выше по сравнению с другими системами. Тепловентиляторы обычно выполняются в виде блока, который устанавливается у потолка в центре обогреваемого помещения. Кожух тепловентилятора имеет жалюзи, которые позволяют изменять направление потока нагретого воздуха, чтобы обеспечить лучшее перемешивание воздуха в помещении и предотвратить образование нежелательных застойных зон с градиентом температуры (рис. 3).

Рис. 3. ТЕПЛОВЕНТИЛЯТОР. 1 - потолок; 2 - элементы крепления; 3 - электродвигатель; 4 - подвод воздуха; 5 - жалюзи; 6 - вентилятор; 7 - отвод воздуха.

Рис. 3. ТЕПЛОВЕНТИЛЯТОР. 1 — потолок; 2 — элементы крепления; 3 — электродвигатель; 4 — подвод воздуха; 5 — жалюзи; 6 — вентилятор; 7 — отвод воздуха.

Трубчатые калориферы с развитой поверхностью нагрева иногда используются в подающих каналах воздушных отопительных систем вместо непосредственного огневоздушного нагрева. Проблема выбора нужного тепловентилятора и его рационального размещения представляет известные трудности, потому что эффективность работы тепловентилятора зависит от многих факторов, в частности, от его расположения в помещении и направлений воздушного потока на входе и выходе.
Системы с теплым полом. В местностях, где климат мягок и поэтому потери тепла из помещения невелики, часто используются дешевые отопительные системы с газовым воздухоподогревателем, расположенным в подвальном помещении.

При этом прохладный комнатный воздух, опускаясь к воздухоподогревателю, проходит мимо его внешних нагреваемых поверхностей и возвращается в комнату через встроенные в пол решетки. Обогреватели этого типа полностью автономны, имеют небольшую стоимость и могут быть легко установлены. Однако они не свободны от недостатков, к числу которых относятся опасность чрезмерного нагрева поверхности полов и трудность обеспечения равномерного обогрева всего жилого пространства. Обычно газовые агрегаты располагаются под центральным холлом или гостиной у дверей, ведущих в другие комнаты.
Воздушное отопление. Этот термин относится к системам отопления, в которых подогретый воздух подается по проложенным в здании специальным каналам в отапливаемые помещения.

Если комнатный воздух возвращается обратно для повторного нагрева, система называется рециркуляционной; в тех случаях, когда возврат воздуха не предусмотрен и в комнату поступает только подогретый наружный воздух, система называется вентиляционной. Эта последняя система неэкономична и используется только в тех помещениях, где рециркуляция воздуха недопустима.

Воздушное отопление может быть естественным или принудительным. В системах с естественной циркуляцией перемещение воздуха происходит за счет разности температур и плотностей воздуха, поэтому важным требованием при проектировании воздуховодов является малость потерь на трение, чтобы обеспечить необходимую интенсивность циркуляции воздуха. В системах с принудительной циркуляцией используется внешний источник энергии для обеспечения требуемой интенсивности циркуляции. Поскольку скорости перемещения воздуха в системах с принудительной циркуляцией значительно выше, проблема перемешивания воздуха упрощается, однако возникает проблема шума в воздуховодах и распределительных решетках. В связи с распространением систем кондиционирования воздуха системы с принудительной циркуляцией стали более распространенными, поскольку воздуховоды отопительной системы можно легко приспособить для подачи в помещение охлажденного воздуха в жаркие летние месяцы.
Централизованное теплоснабжение. В деловых, жилых и промышленных районах городов умеренного и холодного климата экономически выгодно использовать тепло от централизованного источника тепла (ТЭЦ). В таких районах прокладывается сеть трубопроводов (тепловая сеть) и устанавливаются снабженные счетчиками распределительные тепловые пункты, которые снабжают индивидуальных потребителей паром или горячей водой. Централизованные системы более экономичны и имеют то преимущество, что освобождают место для производственных целей, которое в противном случае потребовалось бы для размещения собственной котельной и хранения топлива; для небольших зданий центральное отопление имеет дополнительное преимущество стабильного теплоснабжения без необходимости постоянного контроля за работой собственной отопительной системы.
Панельное отопление. В отличие от конвективных систем отопления, которые обсуждались в предыдущих разделах, в панельных системах большая часть тепла передается излучением. При этом комфортные температурные условия в жилых помещениях создаются за счет регулирования средней температуры внутренних поверхностей в помещении, а не температуры воздуха.

В идеале при панельном отоплении должна регулироваться средняя температура всех окружающих поверхностей, однако на практике регулируется температура только небольшой части полной поверхности; так, изменение на 6° С температуры поверхности одной стороны кубического помещения дает тот же эффект, что и изменение на 1° С всех шести сторон. Методы подвода тепла к поверхностям нагрева могут быть самыми разными, однако независимо от того, какой теплоноситель используется — воздух, вода или электричество, — в большинстве панельных систем для обогрева служат плоские поверхности конструкции помещения, т.е. потолок, пол или стены. Панели в полах не должны быть нагреты выше 40° С, а лучше 30° С, поскольку в противном случае они будут слишком горячими, чтобы на них стоять. Максимальная допустимая температура поверхности потолка зависит от высоты помещения, однако величину 50° С можно считать максимально допустимой для обычных высот помещений (рис. 4).

Рис. 4. СИСТЕМА ПАНЕЛЬНОГО ОТОПЛЕНИЯ. 1 - подающие трубопроводы; 2 - трубчатые нагреватели, скрытые в стене.

Рис. 4. СИСТЕМА ПАНЕЛЬНОГО ОТОПЛЕНИЯ. 1 — подающие трубопроводы; 2 — трубчатые нагреватели, скрытые в стене.

Достоинства. Основным преимуществом панельного отопления является снижение оптимальной температуры воздуха внутри помещения наряду со снижением ощущений вялости и сонливости, которые часто связывают с комфортными температурными условиями. Величина возможного снижения температуры воздуха зависит в основном от скорости циркуляции воздуха в помещении; при больших интенсивностях вентиляции оптимальная комфортная температура воздуха может быть на 5° С ниже значений, обычных для конвективных систем отопления, однако для помещений, в которых интенсивность вентиляции мала, что характерно для жилых помещений или небольших зданий с естественной вентиляцией, возможное снижение температуры воздуха составляет лишь 1-2° С. Дополнительное преимущество пониженной температуры воздуха состоит в снижении тепловых затрат на нагрев до комнатной температуры приходящего снаружи воздуха, поэтому использование панельного отопления в хорошо вентилируемых помещениях, дает, как правило, от 10 до 20% экономии по сравнению с отопительными системами конвективного типа. Однако, если воздухообмен в помещении происходит через фильтры, экономии не получается, так как интенсивность вентиляции в такой системе слишком мала. Дополнительными преимуществами панельного отопления являются его скрытность (тепловыделяющие элементы находятся внутри ограждающих конструкций помещения), экономия полезного пространства, чистота, более равномерный обогрев и более комфортные условия из-за отсутствия эффекта холодных стен, как в случае конвективного отопления.
Недостатки. К недостаткам отопительных панелей относятся медленная реакция на изменение нагрузки, плохая ремонтопригодность и ограниченность площади при полной тепловой нагрузке. В некоторых местностях из-за недостатка опыта также высока стоимость изготовления, установки и отладки этих систем.

При проектировании системы панельного отопления основным и, вероятно, наиболее важным фактором является выбор места расположения отопительных панелей. В Европе предпочитают потолочные панели, а в США шире применяется размещение отопительных панелей в полах. Со строительной точки зрения, отопительные панели в полах можно очень просто установить в домах без подвальных этажей с бетонными полами, с чем, очевидно, связано их широкое распространение в США. С тепловой точки зрения, панели в полах менее эффективны, чем потолочные, поскольку ограничение на максимальную температуру (30° С) снижает тепловыделение отопительной панели приблизительно до половины от его величины для такой же потолочной панели при температуре 50° С. Другое преимущество потолочных панелей состоит в том, что большая часть тепла в них передается излучением, следовательно, такая система ближе к более эффективной лучистой, чем к конвективной системе отопления.
ЛИТЕРАТУРА
Дроздов В.Ф. Отопление и вентиляция. М., 1984 Богословский В.Н., Сканави А.Н. Отопление. М., 1991 Соснин Ю.П., Бухаркин Е.Н.

Отопление и горячее водоснабжение индивидуального дома. М., 1991

Энциклопедия Кольера. — Открытое общество . 2000 .

  • ГАВАНЬ
  • ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ

Источник: dic.academic.ru

Греем дом: как управлять отоплением?

Отопительный сезон уже в разгаре, стало быть, все что связано с отоплением, с каждым днем становится все актуальнее.

Не будем касаться темы центрального отопления (в многоквартирных домах): оно не сильно зависит от собственника жилья. Поговорим об индивидуальных системах отопления и управлении ими. Это будет интересно не только тем, кто только планирует стройку, но и владельцам уже построенных домов: многие системы отопления вполне возможно модернизировать. Затраты на переоборудование при этом покроются экономией на ежемесячных расходах, а окружающая среда скажет спасибо за экономию ресурсов.

Начнем с основ. Что влияет на температуру в помещении?

  1. Отопительные приборы: радиаторы, конвекторы, теплые полы, регистры (отопительные трубы большого диаметра), теплые плинтуса и стены, инфракрасные обогреватели и другие источники тепла. Да, именно отопительные приборы передают тепло от источника — допустим, котла — к потребителю (отапливаемому помещению). Это основной фактор, влияющий на температуру в помещении: обогреть в лютый мороз можно даже палатку с тонкими стенами, вопрос мощности источника тепла и отопительных приборов. И наоборот, самое утепленное помещение, не имеющее отопления, рано или поздно замерзнет.
  2. Теплоизоляция ограждающих конструкций. Под ними мы подразумеваем наружные стены, окна, двери, кровлю, полы нижнего этажа, фундамент или цоколь — в общем, всё, что так или иначе контактирует с менее нагретой окружающей средой.

  • Тепловая инертность отапливаемого сооружения, то есть скорость изменения его температуры. Это суммарная теплоемкость отапливаемых элементов. Инертность легкого каркасного дома, например, намного ниже, чем у дома кирпичного.
  • Воздухообмен в помещениях. Когда мы открываем окна, чтобы проветрить комнату, нагретый воздух из нее сменяется более холодным наружным. С воздухообменом уносится от 10 до 30 % тепла, немало, да?
  • Системы управления условно делятся на три типа — ручное, термостатическое и погодо-зависимое.

    Ручное управление

    Очевидно, самое простое управление. Владелец вручную выбирает режим и температуру отопительных приборов, руководствуясь измерениями температуры, собственными ощущениями и опытом.

    С сожалением приходится признать, что ручное управление чаще всего встречается в частных домах в России. Домовладельцы как правило, считают (как правило ошибочно) что досконально знают особенности помещений и, имея большой опыт, безошибочно выставляют нужные параметры. Многие приноровились управлять даже довольно большими и разнотемпературными системами отопления со множеством контуров и регулировок.

    Плюсы:
    • простота
    • неприхотливость
    • очень низкие вложения в систему управления отоплением
    Минусы:
    • Человеческий фактор. Мы спим, устаем, забываем, ошибаемся. Когда мы спим или отсутствуем, система отопления работает в последнем заданном режиме и не учитывает изменений ситуации. Даже при неизменной погоде уличная температура ото дня к ночи колеблется, и температура внутри помещений поднимается и опускается следом. Интенсивность колебаний температуры и отставание по времени при этом зависят от теплоизоляции и инертности здания.
    • Реакционность — иначе говоря, задержка реакции. Проснувшись утром, мы можем обнаружить, что дома холодно. Естественно, мы решаем прибавить температуру в котле или в контуре управления, но результата придется ждать, как правило, пару часов, так что завтракать придется, стуча зубами. Температура же вырастет, когда мы будем на работе, так что вечером приедем в разогретый до духотищи дом. Чтобы комфортно поужинать, придется открыть форточку и выпустить на улицу «лишнее» тепло вместе с отнюдь не лишними денежками из кошелька.

    Термостатическое управление

    Благодаря своей относительной простоте оно сейчас активно набирает популярность. Суть ясна из названия — система пытается поддерживать заданную пользователем температуру внутри помещения, не учитывая при этом внешних факторов.

    Под одним определением скрывается множество типов управления: механических, электронных и электронно-механических. Суть всегда одна — система регистрирует отклонения температуры от заданной на величину гистерезиса (выбираемой или установленной разницы температур) и переключает режим работы. То есть, если вы выставили в качестве желаемой температуру в 22°C и гистерезис в 0,5°C, то классический термостат будет поддерживать диапазон 21,5-22,5°C.

    • Механические термостаты по сравнению с электронными намного проще и дешевле, но их нельзя ни перепрограммировать, ни переобучить.
    • Электронный термостат можно заставить включать пониженный режим отопления для дачи в будние дни, а к выходным, учитывая инертность здания, умный термостат включит обычный режим отопления, чтобы в заданное время температура в доме поднялась до комфортного уровня.
    • Есть механические и электронные устройства для поддержания постоянной температуры, действующие не по принципу вкл/выкл, а плавно изменяющие поток жидкости в радиаторе, например, термостатические вентили или управляющие котлом электронные термостаты, которые не просто включают или отключают котел, а плавно меняют его температуру, взаимодействуя с системой управления.

    Все термостаты между тем имеют один жирный минус — как бы они ни обучались, они не в состоянии компенсировать резкие и сильные изменения погоды, поскольку учитывают лишь температуру в отапливаемом помещении. Любое здание имеет некоторую, как правило немалую, инертность, так что изменения наружной температуры скажутся на температуре внутри помещения не сразу. Реакция (активация отопления) последует с задержкой, но температура внутри помещения в реальности еще какое-то время будет понижаться из-за той же тепловой инертности. Реальная температура внутри здания будет всегда «догонять», стремясь за изменениями температуры внешней.

    Так что термостатическое управление отоплением я бы с натяжкой порекомендовал владельцам легких каркасников, не имеющих бетонных полов и/или тяжелых кирпичных или блочных перестенков. Ну или людям, желающим установить только одну цифру и сильно не задумываться о возможностях современной электроники.

    Плюсы:
    • Не требуется постоянное участие человека в процессе регулирования
    • Экономия по сравнению с ручным регулированием
    • Широкая функциональность, позволяющая создавать программы управления отоплением с экономными режимами
    • Повышенный тепловой комфорт в помещениях
    • Огромный выбор относительно недорогих устройств контроля и регулирования, в том числе с веб-интерфейсом или управлением со смартфона
    • Относительная простота проектирования и установки
    Минусы:
    • Не учитывается уличная температура
    • При установке экономного режима на время отсутствия хозяина необходимо иметь в виду, что в случае резкого и сильного похолодания реакция может быть запоздалой и система может успеть замерзнуть, так что режим понижения нужно устанавливать «с запасом»

    Погодо-зависимое управление

    Его принято называть ПЗА (погодо-зависимая автоматика). Это самая современная на сегодняшний день система управления отоплением.

    Классическая и самая простая ПЗА при регулировании не учитывает температуру внутри помещения вообще. Пользователь лишь задает кривую зависимости температуры отопительных приборов от уличной. Кривая подбирается единожды эмпирическим путем и больше не требует внимания человека.

    Но, как показывает практика, такой способ регулирования самый совершенный. ПЗА не ждет, когда здание отреагирует на изменения погоды: она постоянно регистрирует внешние условия и меняет настройки отопительных приборов «с упреждением», не допуская колебаний температуры внутри здания. Список устройств с ПЗА далеко не такой длинный, как у термостатов, но выбор все же есть.

    Сегодня ни один захудалый ЖЭК не обходится без ПЗА, ведь погодо-зависимая автоматика экономит деньги абсолютно не в ущерб комфорту. Почти все производители ПЗА не ограничиваются простой зависимостью температуры отопительных приборов от уличной. Учитываются:

    • Внутренняя температура
    • Скорость нагрева помещения при определенной разнице температур — то есть, система запоминает тепловую инертность сооружения.
    • Время разогрева системы отопления, тем самым система может подстраивать алгоритмы работы, не только учитывая параметры зданий, но и свои собственные характеристики.
    • Заданные пользователем минимумы и максимумы температур. Например, можно заставить систему греть «чуть сильнее», когда на улице слякоть и создать атмосферу тепла и уюта даже если на улице не очень холодно или ограничить максимальную температуру в целях экономии.

    Системы, использующие ПЗА, могут автоматически переводить отопление в летний режим и обратно, не требуя вмешательства пользователя. В целом, система с ПЗА, настроенная и отлаженная единожды, может (и даже должна) работать без человеческого вмешательства. Особенность такой системы в том, что ее работа абсолютно незаметна, а тепловой комфорт дома не зависит от времени года и погоды за окном. То есть современные системы с ПЗА взяли все самое лучшее для обеспечения комфортной и безупречной работы системы отопления.

    Резюмируя, могу сказать, что за ПЗА не будущее: за ними уже настоящее. Принцип по сути прост и используется много лет там, где ценят комфорт и умеют считать деньги. Количество предложений на рынке растет, квалифицированный персонал есть, настраивать и контролировать системы отопления с ПЗА можно онлайн через приложения и веб-интерфейсы, отказоустойчивость и безопасность оборудования на высоте, а самое главное — умные системы не отменяют ни ручного управления, ни термостатического. На случай отказа автоматики всегда можно предусмотреть вариант ручного включения насосов и котлов и ручного регулирования управляющих элементов.

    Плюсы:
    • Самый совершенный принцип регулирования отоплением, самый комфортный, самый экономный, не требующий вмешательства в работе, но при этом имеющий все плюсы термостатического регулирования.
    Минусы:
    • Цена
    • Требования к самой системе отопления: не каждая может работать с ПЗА без модернизации
    • Ограниченное количество производителей контроллеров с ПЗА.
    • Многие производители (Buderus, Vaillant, Viessmann и многие другие) делают контроллеры совместимыми только со своими теплогенераторами (котлами, тепловыми насосами и так далее). Тут, кстати, приятным исключением является российский Zont, он может эффективно управлять почти чем угодно.
    • Требования к квалификации проектировщиков, монтажников и настройщиков выше чем у более простых систем

    Конечно же, у каждого производителя свое понимание философии регулирования погоды в доме. Немецкие производители (Buderus, Vaillant) пытаются максимально упростить настройку системы и немного перебарщивают, на мой взгляд, с экономией в ущерб комфорту. Siemens может управлять чуть ли не бесконечно сложными системами, но это уже совсем не пользовательский уровень. Viessmann или Dunfoss не радуют ценой. Российская система Zont радует набором возможностей, универсальностью и ценой, но требует знания хотя бы базовых принципов регулирования для отладки системы самим пользователем.

    Это далеко не полный список игроков на этом быстроразвивающемся рынке, и я более подробно коснусь принципов работы и настройки некоторых из них в дальнейших материалах, посвященных этой тематике.

    Выражаю благодарность компании Pro-otoplenie в подготовке данного материала. Комфортного Вам отопительного сезона! Искренне ваш, Dinjaa

    Источник: www.ixbt.com

    Общие сведения об отоплении

    В зависимости от преобладающего способа теплопередачи отопление помещений может быть конвективным или лучистым.

    Схема системы отопления

    Рисунок 1. Схема системы отопления: 1 — теплогенератор или теплообменник и основные типы теплообменных аппаратов ; 2 — подача то­плива или подвод первичного теплоносителя; 3 — подающий теплопровод; 4 — отопитель­ный прибор; 5 — обратный теплопровод.

    Перенос по теплопроводам может осуществляться с помощью жидкой или газообразной рабочей среды. Жидкая (вода или специальная незамерзающая жидкость — антифриз) или газообразная (пар, воздух, продукты сгорания топлива) среда, перемещающаяся в системе отопления, называется теплоносителем.

    Система отопления для выполнения возложенной на нее задачи должна обладать определенной тепловой мощностью. Расчетная тепловая мощность системы выявляется в результате составления теплового баланса в обогреваемых помещениях при температуре наружного воздуха.

    Текущие (сокращенные) теплозатраты на отопление имеют место в течение почти всего времени отопительного сезона, поэтому теплоперенос к отопительным приборам должен изменяться в широких пределах. Этого можно достичь путем изменения (регулирования) температуры и (или) количества перемещающегося в системе отопления теплоносителя.

    Требования к системе отопления

    Санитарно-гигиенические: поддержание заданной температуры воздуха и внутренних поверхностей ограждений помещения во времени, в плане и по высоте при допустимой подвижности воздуха, ограничение температуры на поверхности отопительных приборов;

    Экономические: оптимальные капитальные вложения, экономный расход тепловой энергии при эксплуатации;

    Архитектурно-строительные: соответствие интерьеру помещения, компактность, увязка со строительными конструкциями, согласование со сроком строительства здания;

    Производственно-монтажные: минимальное число унифицированных узлов и деталей, механизация их изготовления, сокращение трудовых затрат и ручного труда при монтаже;

    Эксплуатационные: эффективность действия в течение всего периода работы, надежность (безотказность, долговечность, ремонтопригодность) и техническое совершенство, безопасность и бесшумность действия.

    Деление требований на пять групп условно, так как в них входят требования, относящиеся как к периоду проектирования и строительства, так и эксплуатации здания.

    Наиболее важны санитарно-гигиенические и эксплуатационные требования, которые обусловливаются необходимостью поддерживать заданную температуру в помещениях в течение отопительного сезона и всего срока службы системы отопления здания.

    Классификация систем отопления

    Системы отопления по расположению основных элементов подразделяются на местные и центральные.

    В местных системах для отопления, как правило, одного помещения все три основных элемента конструктивно объединяются в одной установке, непосредственно в которой происходит получение, перенос и передача теплоты в помещение. Теплопереносящая рабочая среда нагревается горячей водой, паром, электричеством или при сжигании какого-либо топлива.

    Еще одним примером местной системы отопления могут служить отопительные печи, конструкции и расчет которых будут рассмотрены.

    В местной системе отопления с использованием электрической энергии теплопередача может осуществляться с помощью жидкого или газообразного теплоносителя либо без него непосредственно от разогретого твердого элемента.

    Центральными называются системы, предназначенные для отопления группы помещений из единого теплового центра. В тепловом центре находятся теплогенераторы (котлы) или теплообменники. Они могут размещаться непосредственно в обогреваемом здании (в котельной или местном тепловом пункте) либо вне здания — в центральном тепловом пункте (ЦТП), на тепловой станции (отдельно стоящей котельной) или ТЭЦ.

    Теплопроводы центральных систем подразделяют на магистрали (подающие, по которым подается теплоноситель, и обратные, по которым отводится охладившийся теплоноситель), стояки (вертикальные трубы или каналы) и ветви (горизонтальные трубы или каналы), связывающие магистрали с подводками к отопительным приборам (с ответвления­ми к помещениям при теплоносителе воздухе).

    Примером центральной системы является система отопления здания с собственным тепловым пунктом или котельной, принципиальная схема которой не будет отличаться от схемы на рисунке 1, если отопительные приборы размещены во всех обогреваемых помещениях этого здания.

    Центральная система отопления называется районной, когда группа зданий отапливается из отдельно стоящей центральной тепловой станции. Теплогенераторы, теплообменники и отопительные приборы системы здесь также разделены: теплоноситель (например, вода) нагревается на тепловой станции, перемещается по наружным и внутренним (внутри здания) теплопроводам в отдельные помещения каждого здания к отопительным приборам и, охладившись, возвращается на тепловую станцию (рисунок 2).

    Схема районной системы отопления

    Рисунок 2. Схема районной системы отопления: 1 — приготовление первичного теплоносите­ля; 2 — местный тепловой пункт; 3 и 5 — внутренние подающие и обратные теплопроводы; 4 — отопительные приборы; б и 7 — наружный подающий и обратный теплопроводы; 8 — цир­куляционный насос наружного теплопровода

    В современных системах теплоснабжения зданий от ТЭЦ или крупных тепловых станций используются два теплоносителя. Первичный высокотемпературный теплоноситель перемещается от ТЭЦ или тепловой станции по городским распределительным теплопроводамк цтп или непосредственно к местным тепловым пунктам зданий и обратно. Вторичный теплоноситель после нагревания в теплообменниках (или смешения с первичным) поступает по наружным (внутриквартальным) и внутренним теплопроводам к отопительным приборам обогреваемых помещений зданий и затем возвращается в цтп или местный тепловой пункт.

    Первичным теплоносителем обычно служит вода, реже пар или газообразные продукты сгорания топлива. Если, например, первичная высокотемпературная вода нагревает вторичную воду, то такая центральная система отопления именуется водоводяной. Аналогично могут существовать водовоздушная, пароводяная, паровоздушная, газовоздушная и другие системы центрального отопления.

    По виду основного (вторичного) теплоносителя местные и центральные системы отопления принято называть системами водяного, парового, воздушного или газового отопления.

    Теплоносители в системах отопления

    Движущаяся среда в системе отопления — теплоноситель — аккумулирует теплоту и затем передает ее в обогреваемые помещения. Теплоносителем для отопления может быть подвижная, жидкая или газообразная среда, соответствующая требованиям, предъявляемым к системе отопления.

    Для отопления зданий и сооружений в настоящее время преимущественно используют воду или атмосферный воздух, реже водяной пар или нагретые газы.

    Сопоставим характерные свойства указанных видов теплоносителя при использовании их в системах отопления.

    Газы, образующиеся при сжигании твердого, жидкого или газообразного органического топлива, имеют сравнительно высокую температуру и применимы в тех случаях, когда в соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями удается ограничить температуру теплоотдающей поверхности отопительных приборов. При транспортировании горячих газов имеют место значительные попутные теплопотери, обычно бесполезные для обогревания помещения.

    Высокотемпературные продукты сгорания топлива могут выпускаться непосредственно в помещения или сооружения, но при этом ухудшается состояние их воздушной среды, что в большинстве случаев недопустимо. Удаление же продуктов сгорания наружу по каналам усложняет конструкцию и понижает кпд отопительной установки. При этом возникает необходимость решения экологических проблем, связанных с возможным загрязнением атмосферного воздуха продуктами сгорания вблизи отапливаемых объектов.

    Область использования горячих газов ограничена отопительными печами, газовыми калориферами и другими подобными местными отопительными установками.

    В отличие от горячих газов вода, воздух и пар используются многократно в режиме циркуляции и без загрязнения окружающей здание среды.

    Вода представляет собой жидкую, практически несжимаемую среду со значительной плотностью и теплоемкостью. Вода изменяет плотность, объем и вязкость в зависимости от температуры, а температуру кипения — в зависимости от давления, способна сорбировать или выделять растворимые в ней газы при изменении температуры и давления.

    Пар является легкоподвижной средой со сравнительно малой плотностью. Температура и плотность пара зависят от давления. Пар значительно изменяет объем и энтальпию при фазовом превращении.

    Воздух также является легкоподвижной средой со сравнительно малыми вязкостью, плотностью и теплоемкостью, изменяющей плотность и объем в зависимости от температуры.

    Сравним эти три теплоносителя по показателям, важным для выполнения требований, предъявляемых к системе отопления.

    Одним из санитарно-гигиенических требований является поддержание в помещениях равномерной температуры. По этому показателю преимущество перед другими теплоносителями имеет воздух. При использовании нагретого воздуха-теплоносителя с низкой теплоинерционностью — можно постоянно поддерживать равномерной температуру каждого отдельного помещения, быстро изменяя температуру подаваемого воздуха, т.е. Проводя так называемое эксплуатационное регулирование. При этом одновременно с ото­плением можно обеспечить вентиляцию помещений.

    Применение в системах отопления горячей воды также позволяет поддерживать равномерную температуру помещений, что достигается регулированием температуры, подаваемой в отопительные приборы воды. При таком регулировании температура помещений все же может несколько отклоняться от заданной (на 1 -2 °С) вследствие тепловой инерции масс воды, труб и приборов.

    При использовании пара температура помещений неравномерна, что противоречит гигиеническим требованиям. Неравномерность температуры возникает из-за несоответствия теплопередачи приборов при неизменной температуре пара (при постоянном давлении) изменяющимся теплопотерям помещения в течение отопительного сезона. В связи с этим приходится уменьшать количество подаваемого в приборы пара и даже периодически от­ключать их во избежание перегревания помещений при уменьшении их теплопотерь.

    Другое санитарно-гигиеническое требование — ограничение температуры наружной поверхности отопительных приборов — вызвано явлением разложения и сухой возгонки органической пыли на нагретой поверхности, сопровождающимся выделением вредных веществ, в частности окиси углерода. Разложение пыли начинается при температуре 65-70 °С и интенсивно протекает на поверхности, имеющей температуру более 80 °С.

    При использовании пара в качестве теплоносителя температура поверхности большинства отопительных приборов и труб постоянна и близка или выше 100 °С, т.е. Превышает гигиенический предел. При отоплении горячей водой средняя температура нагретых поверхностей, как правило, ниже, чем при применении пара. Кроме того, температуру воды в системе отопления понижают для снижения теплопередачи приборов при уменьшении теплопотерь помещений. Поэтому при теплоносителе воде средняя температура поверхности приборов в течение отопительного сезона практически не превышает гигиенического предела.

    Важным экономическим показателем при применении различных теплоносителей является расход металла на теплопроводы и отопительные приборы.

    При использовании воды обеспечивается достаточно равномерная температура помещений, можно ограничить температуру поверхности отопительных приборов, сокращается по сравнению с другими теплоносителями площадь поперечного сечения труб, достигается бесшумность движения в теплопроводах. Недостатками применения воды являются значительный расход металла и большое гидростатическое давление в системах. Тепловая инерция воды замедляет регулирование теплопередачи приборов.

    При использовании пара сравнительно сокращается расход металла за счет уменьшения площади приборов и поперечного сечения конденсатопроводов, достигается быстрое прогревание приборов и отапливаемых помещений. Гидростатическое давление пара в вертикальных трубах по сравнению с водой минимально. Однако пар как теплоноситель не отвечает санитарно-гигиеническим требованиям, его температура высока и постоянна при данном давлении, что затрудняет регулирование теплопередачи приборов, движение его в трубах сопровождается шумом.

    При использовании воздуха можно обеспечить быстрое изменение или равномерность температуры помещений, избежать установки отопительных приборов, совмещать отопление с вентиляцией помещений, достигать бесшумности его движения в воздуховодах и каналах. Недостатками являются его малая теплоаккумулирующая способность, значительные площадь поперечного сечения и расход металла на воздуховоды, относительно большое понижение температуры по их длине.

    Основные виды систем отопления

    В настоящее время в россии применяют центральные системы в основном водяного и, значительно реже, парового отопления, местные и центральные системы воздушного отопления, а также печное отопление в сельской местности. Приведем общую характеристику этих систем с детальной классификацией на основании рассмотренных свойств теплоносителей.

    При водяном отоплении циркулирующая нагретая вода охлаждается в отопительных приборах и возвращается к теплоисточнику для последующего нагревания.

    Системы водяного отопления по способу создания циркуляции воды разделяются на системы с естественной циркуляцией (гравитационные) и с механическим побуждением циркуляции воды при помощи насоса (насосные). В гравитационной системе (рисунок 3, а) используется свойство воды изменять свою плотность при изменении температуры. В замкнутой вертикальной системе с неравномерным распределением плотности под действием гравитационного поля земли возникает естественное движение воды.

    В насосной системе (рисунок 3, б) используется насос с электрическим приводом для создания разности давления, вызывающей циркуляцию, и в системе создается вынужденное движение воды.

    Схемы системы водяного отопления

    Рисунок 3. Схемы системы водяного отопления: а — с естественной циркуляцией (гравитационная); б — с механическим побуждением циркуляции воды (насосная); 1 — теплообменник; 2 — подающий теплопровод (т1); 3 — расширительный бак; 4 — отопительный прибор; 5 -обратный теплопровод (т2); 6 — циркуляционный насос; 7 — устройство для выпуска воздуха из системы

    По температуре теплоносителя различаются системы низкотемпературные с предельной температурой горячей воды ниже 70 °С, среднетемпературные от 70 до 100 °С и высокотемпературные выше 100 °С. Максимальное значение температуры воды ограничено в настоящее время 150°С.

    По положению труб, объединяющих отопительные приборы по вертикали или горизонтали, системы делятся на вертикальные и горизонтальные.

    В зависимости от схемы соединения труб с отопительными приборами системы бывают однотрубные и двухтрубные.

    В каждом стояке или ветви однотрубной системы отопительные приборы соединяются одной трубой, и вода протекает последовательно через все приборы. Если каждый прибор разделен условно на две части («д» и «б»), в которых вода движется в противоположных направлениях и теплоноситель последовательно проходит сначала через все части «а», а затем через все части «б», то такая однотрубная система носит название бифилярной (двухпоточной).

    В двухтрубной системе каждый отопительный прибор присоединяется отдельно к двум трубам — подающей и обратной, и вода протекает через каждый прибор независимо от других приборов.

    При воздушном отоплении циркулирующий нагретый воздух охлаждается, передавая теплоту при смешении с воздухом обогреваемых помещений и иногда через их внутренние ограждения. Охлажденный воздух возвращается к нагревателю.

    Системы воздушного отопления по способу создания циркуляции воздуха разделяются на системы с естественной циркуляцией (гравитационные) и с механическим побуждением движения воздуха с помощью вентилятора.

    В гравитационной системе используется различие в плотности нагретого и окружающего отопительную установку воздуха. Как и в водяной вертикальной гравитационной системе, при различной плотности воздуха в вертикальных частях возникает естественное движение воздуха в системе. При применении вентилятора в системе создается вынужденное движение воздуха.

    Воздух, используемый в системах отопления, нагревается до температуры, обычно не превышающей 60 °с, в специальных теплообменниках -калориферах. Калориферы могут обогреваться водой, паром, электричеством или горячими газами. Система воздушного отопления при этом соответственно называется водовоздушной, паровоздушной, элек­тровоздушной или газовоздушной.

    Воздушное отопление может быть местным (рисунок 4, а) или центральным (рисунок 4, б)

    Схемы системы воздушного отопления — местная и центральная

    Рисунок 4. Схемы системы воздушного отопления: а — местная система; б — центральная система; 1 — отопительный агрегат; 2 — обогреваемое помещение (помещения на рис. Б); 3 -рабочая (обслуживаемая) зона помещения; 4 — обратный воздуховод; 5 — вентилятор; б -теплообменник (калорифер); 7 — подающий воздуховод.

    В местной системе воздух нагревается в отопительной установке с теплообменником (калорифером или другим отопительным прибором), находящимся в обогреваемом помещении.

    В центральной системе теплообменник (калорифер) размещается в отдельном помещении (камере). Холодный воздух подводится к калориферу по обратному (рециркуляционному) воздуховоду. Горячий воздух от калорифера перемещается вентилятором в обогреваемые помещения по подающим воздуховодам.

    Используемая литература:

    1. А.Н. Сканави, Л.М. Махов. Отопление: учебник для студентов вузов. М.: асв – 2002 г – 576 c.

    Источник: helpinginer.ru

    Основные виды систем отопления

    системы отопления

    Системой отопления называется набор элементов, предназначенных для обогрева определенного объема пространства. Для поддержания в помещении комфортной температуры используются самые различные отопительные комплексы, которые помогают сохранять необходимые условия даже в длительные холодные периоды.

    Классификация систем отопления

    Тепло в системах передается посредством теплоносителя – определенной среды в жидкой или газообразной форме. Может использоваться вода, антифриз, продукты сгорания топлива, воздух, пар или солнечная энергия.

    В зависимости от теплоносителя системы подразделяются на следующие виды:

    • водяные;
    • воздушные;
    • паровые;
    • с использованием тепловых насосов;
    • инфракрасные;
    • электрические;
    • солнечные;
    • комбинированные (смешанные).

    Водяное отопление

    Ключевая деталь водяного отопления – котел, в котором нагревается теплоноситель. Затем вода циркулирует по трубам системы и поступает в отопительные элементы, через которые обогреваются помещения. Циркуляция может быть естественного, либо принудительного типа (с помощью насосов). Пройдя по всем контурам системы, теплоноситель остывает и снова попадает в котел.

    Большую роль играет возможность автоматической подстройки системы в зависимости от различных параметров. Например, автоматизация системы отопления позволяет регулировать работу котла в зависимости от температуры помещения, например такие автоматизированные системы отопления можно посмотреть тут — http://termosys.ru.

    Данный вид отопления обладает следующими преимуществами:

    1. умеренная температура поверхностей нагревательных устройств;
    2. стабильная температура во всех помещениях;
    3. высокая износостойкость;
    4. простота в обслуживании;
    5. экономия топлива;
    6. отсутствие шумов.

    Воздушное отопление

    В данном виде систем предполагается наличие газовых или электрических конвертеров, либо печного отопления. При этом теплоноситель в этих комплексах отсутствует, а нагрев воздуха осуществляется напрямую от отопителя. Поддержание температуры происходит за счет принципа конвекции воздуха – холодный воздух пропускается через нагретые пластины и поступает в помещение уже горячий. Для ускорения процесса иногда добавляются специальные вентиляторы.

    Паровое отопление

    Следует знать, что отопление паром запрещено в жилых и общественных постройках из-за небезопасности данного вида обогрева. Отопительные элементы нагреваются практически до 100°C. При этом монтаж оборудования сложен и требует специальных знаний. Во время работы системы возможен шум.

    Чаще всего подобные системы используются в производственных помещениях, тепловых пунктах и пешеходных переходах. Из преимуществ выделяют низкую стоимость, компактность, слабую инерционность и малые теплопотери.

    Электрическое отопление

    Отопление электрической энергией экономически оправданно при обогреваемой площади ≤100 м 2 . В противном случае затраты буду слишком велики. Данный тип обогрева часто используется как дополнительный или резервный (во время ремонта основной системы). Основные отопительные приборы – конвекторы, электрокамины, электрокотлы и др.

    Инфракрасные полы

    Полы, как и в предыдущем случае, работают от электроэнергии. Они устанавливаются в стяжку пола, либо плиточный клей. При этом в качестве нагревательных элементов обычно используется карбон или графит, которые излучают волны инфракрасного спектра. Это излучение свободно проходит через напольное покрытие и прогревают помещение. В случае перегрева система автоматически перенаправляется на охлаждение, при этом затраты электроэнергии относительно небольшие.

    Тепловые насосы

    Принцип работы данных систем заключается в том, что геотермальный тепловой насос перегоняет тепловую энергию из окружающей среды в систему отопления. Доступна и обратная функция по охлаждению помещений.

    Может использоваться энергия, получаемая из воды, земли или воздуха. Подобные системы сложны и требуют больших затрат при монтаже, однако в дальнейшем позволяют экономить средства при эксплуатации.

    Солнечные коллекторы

    Данные установки направлены на накопление солнечной энергии и передачи ее теплоносителю. Обычно конструкцией предусматриваются дополнительные нагреватели на электроэнергии, которые подключаются, когда эффективность установки падает.

    Система легко монтируется и имеет высокую эффективность, при этом рано или поздно комплекс окупится.

    _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

    Источник: metallicheckiy-portal.ru

    Рейтинг
    ( Пока оценок нет )
    Загрузка ...