Справочник проектировщика. внутренние санитарно-технические устройства. часть1. отопление (1990)

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.

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)

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.

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

Электрический настенный конвектор

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.

Принцип действия 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.

Классификация отопительных систем

Схема парового отопления.

Конструкции, работа которых направлена на отопление помещения, различаются в соответствии с определенными критериями. Так, их классифицируют относительно способа перемещения теплоносителя, вида применяемого теплоносителя и в зависимости от расположения источника тепла.

В зависимости от разновидности носителя различают следующие системы отопления:

  • паровые;
  • водяные;
  • воздушные;
  • радиационные;
  • огневоздушные (печные);
  • газовые;
  • электрические.

Оптимальным вариантом в плане соответствия большинству норм являются устройства, основанные на водяном и паровом обогреве. Основным теплоносителем в них являются вода либо горячий пар. Стоит отметить, что в их использовании присутствуют определенные ограничения. Например, категорически запрещена установка таких систем в зданиях, предназначенных для хранения различных химических веществ (натрий, калия, карбида кальция, лития и т.д.), способных к выделению взрывоопасных веществ, возгоранию при контакте с жидкостью. Также не допускается использование в таких сооружениях, в которых есть осаждение на отопительные приборы веществ, способных возгораться при контакте с горячей поверхностью. В обоих случаях t поверхности приборов, предназначенных для отопления, не должна превышать 110°С. Как известно, даже при температуре 80°С может произойти возгорание пыли, разложение, сопровождающееся запахом гари. В связи с этим, поверхность нагревательных конструкций должна быть гладкой и не препятствующей регулярному очищению.

Схема водяной системы отопления.

Максимально безопасной считается система воздушного отопления, подразумевающая нагрев воздушных масс при помощи калорифера. Теплоносителем в таких отопительных устройствах выступает пар либо горячая вода. В некоторых случаях нагрев воздуха может производиться с использованием газа в том случае, если продукты горения будут выделяться непосредственно наружу.

Обогрев торговых павильонов, квартир, офисов, коттеджей, складов и подобных помещений стало популярно производить при помощи электрокалориферов, электрокаминов, подогреваемых полов либо других электрифицированных отопительных приборов.

Перенос тепла в системах отопления может происходит при помощи газообразной либо жидкой среды. Эта среда, которая перемещается, имеет название теплоносителя. В электрических отопительных приборах перенос тепла происходит посредством твердой среды.

Классификация систем воздушного отопления

Схема печной системы отопления.

В зависимости от способа, благодаря которому происходит циркуляция теплоносителя, различают гравитационные (работа которых основана на естественной циркуляции) и вентиляторные (работа основана на механическом побуждении движения воздуха).

Гравитационная разновидность предполагает использование воздуха различной плотности в результате нагревания до различных температур. Аналогично с водной гравитационной системой, естественное движение воздуха возникает в результате неоднородного распределения плотности.

Отопительная система вентиляторная работает с использованием электровентилятора, способного создавать вынужденное движение воздушных масс как результат повышения давления воздуха. В таких системах совмещен гравитационный и вентиляторный способы.

В зависимости от радиуса воздействия, системы воздушного отопления классифицируются как местные либо центральные. В местной нагрев воздуха происходит непосредственно в калорифере, расположенном в том помещении, которое нужно обогреть. В центральной отопительный прибор (калорифер) располагается в тепловом центре, а нагретый воздух передвигается путем обратных воздухоотводов.

Классификация отопительные систем в плане расположения источника тепла

В зависимости от места размещения теплового источника, встречают системы местного и центрального типа. Местные системы отопления являются конструкцией, в которой в одной установке происходит перенос, получение и передача тепла в помещение. Среда, способная переносить тепло, нагревается при помощи горячей воды, пара либо электричества или является результатом сжигания какого-либо вида топлива. Тепло передается путем излучения вынужденной либо свободной конвекцией.

Ярким примером отопительной системы местного типа является печь. В ней тепло – результат сжигания топлива (жидкого, газообразного, твердого) – из теплообменника в виде горячего газа переносится по теплопроводу (каналу). В результате происходит передача тепла в помещение через отопительный прибор – стенки печи.

Схема воздушной системы отопления.

Местная система, работа которой основана на использовании электроэнергии, может функционировать без теплоносителя, тепло в таком случае переносится сразу же в твердую среду.

Центральные отопительные устройства используют для отопления из единого теплового центра сразу нескольких помещений. В таких системах приборы и теплообменник находятся на определенном удалении друг от друга. Так, в теплообменнике происходит нагрев теплоносителя. Все эти реакции происходят в тепловом центре. Далее тепло передается по теплопроводам в остальные помещения и по кругу возвращается обратно. Центральными бывают отопительные устройства парового, водяного и .

В некоторых случаях возможно сооружение централизованного отопления в рамках районной системы. В таком случае отопление группы зданий происходит из ЦТС. Здесь происходит разделение отопительных приборов и теплообменника. Так, в теплообменнике происходит нагрев теплоносителя, расположенного на тепловой станции. Далее происходит его перемещение во теплопроводам (наружного и внутреннего типа) в группу отдельных помещений нескольких зданий. После того как тепло будет доставлено в местные отопительные приборы, происходит возвращение носителя на станцию.

Современные устройства отопления и теплоснабжения в основном применяют сразу 2 теплоносителя. Так, первичный носитель после того, как будет получено тепло на станции или теплообменнике, продолжает движение по системе наружных теплопроводов. Теплоноситель вторичного плана при этом получает тепло от вторичного и переносит уже его по системе внутренних теплопроводов. В качестве первичного носителя тепла очень часто выступает пар либо вода. Так, различают водоводяную системы, пароводяную, водовоздушную и многие другие централизованные отопительные системы.

Классификация системы газового отопления

Схема газовой системы отопления.

Одним из наиболее экологически чистых видов топлива, предназначенного для отопления помещения, считается газ. Если правильно организовать процесс сжигания этого топлива, то можно добиться минимального выделения вредных веществ. Также применения газа в отопительных целях является чрезвычайно выгодным в экономическом плане

Стоит обратить внимание и на простоту эксплуатации для генерирования тепла в таких отопительных системах

Одним из недостатков газа как вида топлива является его взрывоопасность и некоторая степень токсичности продуктов, выделяемых во время сгорания. При сооружении газовой отопительной системы следует предъявить повышенные требования к обеспечению безопасности и эксплуатации.

Газовые отопительные системы используют в большом количестве различных установок: в специализированных и обычных котлах, отопительных приборах для местного либо квартирного отопления, в различных агрегатах.

В системе отопления при помощи газов основными отопительными приборами выступают трубы, предназначенные для излучения тепла. Их необходимо расположить в верхнем участке помещения. Принцип нагрева помещения достаточно прост. Отопительная конструкция представляет собой замкнутый круг, внутри которого происходит циркуляции смеси нагретого воздуха, содержащего различные продукты сгорания. Теплоотдача происходит путем излучения.

При использовании газовоздушной системы отопления существует масса преимуществ перед воздушной системой. За счет уменьшения разницы температур по всей высоте комнаты, ликвидируется возможность уменьшения температуры воздуха непосредственно в рабочей зоне.

https://youtube.com/watch?v=IVHMLLJRL6M

Характеристика систем отопления

К конвективному относят отопление, при котором температура внутреннего воздуха поддерживается на более высоком уровне, чем радиационная температура помещения, понимая под радиационной усредненную температуру поверхностей, обращенных в помещение, вычисленную относительно человека, находящегося в середине этого по­мещения. Это широко распространенный способ отопления.

Лучистым называют отопление, при котором радиационная температура помещения превышает температуру воздуха. Лучистое отопление при несколько пониженной температуре воздуха (по сравнению с конвективным отоплением) более благоприятно для самочувствия человека в помещении (например, до 18-20 °с вместо 20-22 °с в помещениях гражданских зданий).

Конвективное или лучистое отопление помещений осуществляется специальной технической установкой, называемой системой отопления. Система отопления — это совокупность конструктивных элементов со связями между ними, предназначенных для получения, переноса и передачи теплоты в обогреваемые помещения здания.

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.

Ключевые элементы системы

Если в городской квартире пользователя интересуют только батареи, то в частном домовладении важны все основные элементы системы отопления.

Котел

Элемент отопительной системы

Это теплогенератор, превращающий потенциал энергетических ресурсов в тепло. Приборы отличаются по типу используемого топлива:

  • Газовые. Наиболее экономные устройства. Они выгодны, прежде всего, из-за низкой стоимости магистрального газа. Сжиженное или баллонное топливо поднимают стоимость киловатта тепловой энергии в разы.
  • Твердотопливные. По экономичности уверенно занимают вторую позицию. Могут использоваться практически в любом регионе страны, где есть ресурс, который способен гореть. В качестве топлива используются дрова, уголь, брикеты, торф, твердые органические отходы и прочее. Основное неудобство – потребность в частых загрузках топлива.
  • Жидкотопливные. Могут работать полностью в автоматическом режиме. Используются нечасто из-за сравнительно высокой стоимости сырья и выделяемого во время работы запаха. Небезопасно и хранение запасов горючей жидкости на приусадебном участке.
  • Электрические. Используют самый дорогой ресурс. Очень редко монтируются в качестве основного источника тепла. Намного чаще встречаются как дополнительный вариант. Комбинируются с любым другим из перечисленных выше способов отопления.

Производители даже предлагают к реализации комбинированные отопительные котлы. Приобретая такое оборудование, стоит иметь в виду, что КПД устройства уступает специализированным моделям.

Трубы

Магистрали, выполненные из стальных труб, довольно часто устанавливаются в городских многоэтажках по сей день. А вот в частном строительстве используют преимущественно более современные материалы:

  • Оцинкованная сталь. По прочности не уступает традиционной черной стали, а по устойчивости к коррозии значительно превосходит ее.
  • Гофрированная нержавейка. Кроме всех преимуществ, характерных для оцинкованных металлов, отлично гнется. Соединения выполняются специальными фитингами и силиконовыми уплотнителями. При сборке магистралей не используются резьбы, что позволяет выполнить работы быстро.
  • Полиэтилен. Легкий и прочный полимер соединяется обыкновенным низкотемпературным паяльником. Для систем отопления и горячего водоснабжения производители предлагают трубы, армированные фиброй или алюминием. Они очень прочные и обладают низким коэффициентом линейного расширения.
  • Сшитый полиэтилен. Отличный материал для обустройства популярных «теплых полов». Высокая стойкость к температурным колебаниям, механическая прочность и гибкость отличают его от обыкновенного полиэтилена.

Радиаторы

Форма и размер радиатора выполнены под заказ

Розничная сеть насыщена самыми разными предложениями. Подобно трубам, отопительные приборы принято различать по материалу изготовления:

  • Чугунные. Хорошо противостоят коррозии и устойчивы к высоким температурам. Не выдерживают резких ударов и частых циклов «нагрева-охлаждения».
  • Стальные. Существует несколько вариантов исполнения этих устройств — трубчатые, пластинчатые, регистры и конвекторы. Уязвимы для ржавчины, а пластинчатые модели и для механического воздействия. Выгодно отличаются низкой стоимостью.
  • Алюминиевые. Еще один сравнительно недорогой вид приборов. Обладают отличной теплоотдачей и устойчивостью к окислительным процессам. Нельзя использовать в системах, содержащих медь. Эти два металла образуют гальваническую пару, что отрицательно сказывается на сроке службы алюминиевых радиаторов.
  • Биметаллические. Удачное конструктивное решение, позволяющее собрать в одном устройстве достоинства двух разных металлов.

Вот вкратце об основных отличительных особенностях и конструктивных элементах отопительных систем для частного дома. Готового рецепта отопления нет. Для каждой постройки всегда найдется исключение, которое категорически не подойдет для другой

Важно к составлению проекта привлекать квалифицированных специалистов с большим практическим опытом. Их знания помогут избежать многих ошибок

Читайте далее:

Современные конвекторные радиаторы — принцип работы и классификация по видам

Основные типы газовых котлов, представленные на российском рынке

Обогреваем дом без газа

Современные приборы отопления — их классификация и особенности

Как правильно выбирать чугунные печи для дачи

Приборы электрического обогрева

Все электрические приборы, применяемые в случае невозможности установки водяной системы отопления, имеют разные особенности и характеристики – от мощности до принципов генерирования тепла. При этом главными недостатками любого такого оборудования являются высокая стоимость эксплуатации и необходимость устройства электросети, способной выдержать большие нагрузки (при суммарной мощности электронагревателей больше 9–12 кВт необходимо устройство сети с напряжением 380 В). Преимущества же у каждой разновидности свои.

Конвекционные приборы

Конструкция, которую имеют электрические нагревательные устройства данного типа, позволяет достаточно быстро нагреть помещение при помощи перемещающихся сквозь них воздушных потоков.

Попадание воздуха внутрь приборов происходит через отверстия в нижней части, его нагрев осуществляется при помощи ТЭНа, а выход обеспечивается наличием верхних щелей. На сегодняшний день существуют электрические конвекторы мощностью от 0,25 до 2,5 кВт.

Масляные устройства

Масляные электрические нагреватели тоже используют конвекционный метод нагрева. Внутри корпуса содержится специальное масло, которое и нагревается ТЭНом. При этом нагрев может регулироваться при помощи термостата, выключающего прибор при достижении воздухом заданной температуры.

Особенностями работы нагревателей является их высокая инерционность. За счет этого отопительные приборы очень медленно нагреваются, однако, даже после отключения подачи энергии их поверхность продолжает испускать тепло на протяжении длительного периода времени.

Кроме того, поверхность масляного оборудования нагревается до 110–150 градусов, что намного выше параметров других устройств и требует особого обращения – например, установки в отдалении от предметов, способных воспламениться.

Использование таких радиаторов дает возможность удобного регулирования интенсивности нагрева – почти все они имеют 2–4 режима работы. Кроме того, с учетом производительности одной секции в 150–250 кВт, подбирать прибор для конкретного помещения довольно легко. А ассортимент большинства производителей включает модели мощностью до 4,5 кВт.

Ссылка на основную публикацию