Отопительные системы могут быть двух видов — централизованные и автономные. Для централизованных систем теплоснабжения характерно наличие сети (трубопровода). По трубам теплоноситель (чаще всего вода) поступает от котельной, где сжигается топливо, к потребителям. Данный тип отопления применяется по большей части для обогрева помещений многоэтажных домов, например в городских условиях. В сельской же местности жилище зачастую находится на значительном расстоянии от централизованного источника тепла, поэтому здесь используется автономное теплоснабжение. Обычно прямо в доме устанавливается генератор тепла — «устройство», имеющее сразу несколько функций. Например, одновременно с нагреванием окружающего воздуха оно может быть использовано для подогрева воды.
Общие сведения об отопительных системах
Одним из наиболее популярных видов отопления в России является водяное отопление. Оно представляет собой обогрев воздуха помещения с применением жидкого теплоносителя — воды или жидкостей на водной основе, которые не замерзают при пониженной температуре (антифризы). Передача тепла в жилище осуществляется через радиаторы и конвекторы.
Тем не менее электрическое теплоснабжение широко используется в европейских странах и представляется одним из перспективных методов обогрева жилища российских граждан.
При воздушном отоплении нагрев теплоносителя происходит с помощью огня. Нагретый воздух передается по трубам в помещение. Такая система отопления предполагает установку печей или теплообменников. Воздух сначала нагревается в теплогенераторе, а затем поступает в окружающее пространство.
Совет строителя
Сваривание труб,расположенных перпендикулярно друг к другу, выполнить сложно. Хорошо зафиксировать трубы в нужном положении можно, если изготовить приспособление, которое состоит из пары металлических пластин, двух гаек и одной шпильки.
Скорость прогревания воздуха в помещении зависит от площади нагревающей поверхности прибора: чем больше последняя, тем быстрее нагреется воздух в комнате. Наиболее целесообразным представляется применение теплогенераторов, которые снабжены специальным вентилятором для лучшей подачи горячего воздуха.
В настоящее время воздушное отопление применяется в редких случаях, и связано это, прежде всего, со слабой, по сравнению с водой, теплоотдачей воздуха, его медленным распределением по всему помещению.
Итак, рассмотрим водяное отопление более подробно. Оно предполагает наличие следующего оборудования: водогрейного котла, его обвязки, горелки, циркуляцйонного насоса, автоматики, расширительного бака и отопительных приборов.
В качестве генератора тепла выступает котел небольшого размера. Сжигаемым топливом может быть природный газ, каменный уголь, брикеты, дрова.
Поскольку вода при низких температурах замерзает, в таких системах часто используются антифризы. Эти вещества должны быть безопасными и наименее коррозийными. Для этого в их состав включают присадки, которые замедляют процессы повреждения металла и образования накипи, нейтрализуют продукты окисления, предотвращают разрушение резиновых уплотнителей.
Антифризы разрешается использовать только при условии, что все элементы системы находятся в удовлетворительном состоянии. Теплоноситель не должен нагреваться выше 170 °С, в противном случае на нагревательных элементах может образоваться нагар.
Во избежание перегрева и пригорания теплоносителя разъемные элементы должны быть защищены не резиновыми уплотнениями, а изготовленными из более прочного и надежного материала, который меньше всего подвергается деформациям. Ввиду того что антифриз обладает меньшей теплоемкостью, чем вода, отопительные приборы в таких системах должны быть более мощными. Исключается контакт антифриза с оцинкованной поверхностью.
Совет строителя
Если трубы, заржавевшие на стыках соединения, требуют разъединения, можно полить их в нужных местах горячей водой.
По способу циркуляции теплоносителя водяные системы отопления делятся на две группы — с естественной и принудительной циркуляцией. Первые могут быть как с верхней, так и с нижней разводкой. Принципиального различия в результате действия систем с верхней и нижней разводкой нет. Оно наблюдается лишь в расположении подающего стояка — трубы, с помощью которой осуществляется подача теплоносителя.
В системах с естественной циркуляцией теплоносителя его движение обеспечивается действием силы гравитации. Она возникает из-за разности плотности горячей и холодной воды в трубах. Так как горячая вода обладает меньшей плотностью, чем холодная, в подающих и обратных трубах возникает гидростатический напор, и горячая вода перемещается от источника нагревания к радиаторам, а затем — обратно. Холодная вода поступает в котел, нагревается, поднимается по трубопроводу, после чего передается в отопительные приборы. В процессе движения нагретая вода остывает, становится более тяжелой, опускается вниз по обратным трубам и снова попадает в котел, из которого вытесняет следующую порцию нагретой воды. Таким образом осуществляется движение теплоносителя в водяной системе отопления.
Величина гидростатического напора зависит, прежде всего, от разности температуры воды в подающих и обратных трубах. Чем она больше, тем сильнее напор. Для улучшения циркуляции подающие трубы закрывают сверху утеплителем, обратные же стояки оставляют без теплоизоляционного материала, поскольку вода в них должна охлаждаться.
Место расположения отопительных приборов относительно источника нагрева теплоносителя также влияет на величину напора. Циркуляционное давление увеличится, если отопительный прибор расположить высоко над котлом. Лучше всего, если центр отопительного прибора и теплогенератора расположены на расстоянии 3 м. Результатом работы системы, в которой циркуляция теплоносителя осуществляется естественным образом, является равномерное распределение теплого воздуха в помещении, что обеспечивает дополнительный комфорт.
В последнее время наиболее распространены отопительные системы с принудительной циркуляцией теплоносителя.
Обычно системы такого типа используются в многоэтажных домах, где трубопровод должен быть достаточно сложной конструкции. Поскольку циркуляционный насос работает только от сети, установка подобной отопительной системы возможна при бесперебойной подаче электроэнергии в жилище. Главное достоинство такой системы — возможность регулировать температуру воздуха в помещении. Кроме того, ее отличает удобство и простота не только использования, но и обслуживания.
Подобрать нужное оборудование поможет специалист. Основным элементом данной отопительной системы является надежный циркуляционный насос, рассчитанный на долгий срок службы. В то же время он должен потреблять минимальное количество электроэнергии. На современном рынке представлено множество таких аппаратов как отечественных, так и зарубежных производителей.
Правильно выбранный насос работает без сбоев.
Выбирать конфигурацию системы водяного отопления следует в зависимости от типа жилища. Для одноэтажных домов с двускатной крышей, а также с подвалом (или без него) подойдет двухтрубная конструкция отопительной системы, которая имеет верхнюю или нижнюю разводку и вертикально расположенные стояки. Топливо может быть любым, циркуляция теплоносителя — естественной или принудительной. Если дом имеет плоскую крышу, предпочтительно использование однотрубной или двухтрубной отопительной системы с горизонтально расположенными стояками. Лучше всего применять в таком случае принудительную циркуляцию теплоносителя, хотя можно использовать и естественную. Топливо может быть как в жидком, так и в газообразном виде, высота дымовой трубы составляет 5-6 м. Дома с двумя и более этажами с любым видом крыши требуют установки такой же отопительной системы, как для одноэтажного дома с двускатной крышей.
Наибольшее распространение получил двухтрубный тип водяного отопления.
В двухтрубной системе с попутным движением воды теплоноситель от водонагревательного источника движется через подающий трубопровод к трубам, после чего попадает в нагревательные приборы. Затем вода перемещается по обратному трубопроводу, располагающемуся параллельно подающему, в котел.
Водонагревательный котел представляет собой своеобразный генератор тепла. Он является устройством, которое вырабатывает тепловую энергию посредством сжигания топлива. Выработанное тепло получает теплоноситель, который передает его нагревательным приборам. Конструкция водонагревательного котла предполагает наличие металлического (стального или чугунного) корпуса, внутри которого размещается теплообменник (в нем происходит нагрев воды).
Совет строителя
При выборе водонагревательного котла следует узнать его номинальную мощность, дополнительные функции, а также обратить внимание на вид используемого топлива. Помните, что основной денежный расход приходится именно на топливо.
В России распространенным видом топлива является природный газ. Контроль расхода этого вида топлива осуществляется с помощью счетчика. Котел, предназначенный для сжигания газа, отличается долгим сроком службы и не подвержен коррозии. В том случае, если планируется использовать твердое топливо в виде бурого или каменного угля, кокса, дров, торфа или сланцев, от хозяина потребуется терпение, так как затраты сил и времени будут значительными. Топливо придется загружать в котел — это достаточно трудоемкая работа. Кроме того, оборудование после сжигания твердого топлива нужно будет привести в порядок, что потребует дополнительного расхода времени. Для хранения запасенного топлива необходимо соорудить дополнительное помещение.
Котлы, работающие от сети, достаточно энергозатратны. Однако их применение оправдано их эксплуатационными удобствами. Такой котел может работать в экономичном режиме, возможен точный контроль температуры. Установка блока аварийного питания поможет решить проблему сбоев в подаче электроэнергии.
Пожалуй, наиболее оптимальным вариантом может стать выбор комбинированного котла, работающего с одним видом топлива. Он имеет значительные размеры и снабжен сменными горелками для каждого вида топлива, которые можно устанавливать по своему усмотрению. Современные аппараты могут быть оснащены моделирующими горелками, обеспечивающими регулировку мощности котла.
Отопительные приборы — это устройства, благодаря которым осуществляется передача тепла в помещение от теплоносителя.
От площади нагревательной поверхности прибора зависит степень его теплопередающей способности. Открытый трубопровод служит в качестве дополнительной нагревательной поверхности.
В европейских странах наиболее распространенной является так называемое щадящее отопление. Поскольку обычные отопительные системы высушивают воздух в комнате, а также электризуют его, а на радиаторах оседает пыль, которая затем поднимается с теплым воздухом вверх. Она начинает разлагаться на вещества, среди которых имеются достаточно вредные для здоровья человека. Применив щадящее отопление, можно решить данную проблему. При этом температура нагреваемой поверхности не должна превышать 45 °С. На радиаторах устанавливают дополнительные ребра, которые позволяют увеличить площадь отопительных приборов.
Перед покупкой отопительных приборов необходимо уточнить способ прокладки трубопровода (открытый он или закрытый), определить качество теплоносителя, конфигурацию и тип отопительной системы, выявить особенности планировки дома, а также уровень давления внутри системы, уточнить технические и эксплуатационные характеристики отопительных приборов, которые должны быть устойчивыми к коррозии и прочными — выдерживать удары, возникающие в процессе испытания системы.
Отопительные приборы должны отвечать архитектурно-строительным, экономическим, производственно-монтажным и эксплуатационным требованиям. Во время работы прибор должен иметь низкую температуру корпуса, по возможности не являться источником пыли, обладать теплоустойчивостью, водонепроницаемостью, предусматривать возможность регулировки теплоотдачи. Стоимость приборов, их монтаж и обслуживание должны быть доступными.
Обычно отопительные приборы устанавливают в нишах стен под окнами, располагая вдоль стен в 1-2 ряда, иногда их закрывают сверху, используя декоративные панели. Однако в подавляющем большинстве случаев приборы размещают прямо на стенах под окнами. Длина отопительных приборов составляет не более 75% от длины оконного проема, на внутренних стенах же они не монтируются.
В зависимости от способа теплопередачи, типа нагревательной поверхности, материала, величины тепловой инерции выделяют несколько типов отопительных приборов: конвективные, радиационные, конвективно-радиационные. Все приборы могут быть либо с гладкой, либо с ребристой нагревательной поверхностью.
Конвектор — это отопительный прибор, имеющий ребристую нагревательную поверхность. Он может быть как с кожухом (из металла), так и без него. Теплоотдача прибора зависит от размеров кожуха: чем последний выше, тем больше тепла отдает конвектор в окружающее пространство.
Совет строителя
Из-за высокой температуры краска на отопительной установке может осыпаться. Во избежание обгорания покрытия можно окрасить поверхность составом, приготовленным из алюминиевой пудры и силикатного клея.
Другим отопительным прибором являются ребристые трубы. Множество узких ребер позволяет увеличить площадь нагревательной поверхности. Устанавливают трубы, образуя несколько рядов. Данные отопительные приборы обладают невысокой стоимостью, компактностью. Их легко устанавливать.
К группе радиационных отопительных приборов относятся всевозможные потолочные излучатели. Принцип их действия следующий: прибор сначала нагревается сам, а затем излучает полученное тепло. Такие аппараты создают благоприятные для человека условия, однако в том случае, если понадобится регулировка теплоотдачи бетонных панелей, необходимо будет установить дополнительную арматуру.
Радиатор, можно сказать, совмещает в себе конвекторный и радиационный отопительный прибор. По своей конструкции он может быть секционным или панельным, изготавливается из металла. В России наибольшее распространение получили секционные чугунные радиаторы. Они состоят из одно- или многоканальчатых секций, имеют каналы эллипсовидного или круглого сечения. Соединяются секции друг с другом с помощью ниппелей с резиновыми, паронитовыми либо картонными прокладками. С целью предотвращения увеличения гидравлического давления используется расширительный бак (демпфер). Он не только представляет собой емкость для лишней воды, которая возникает после ее нагревания, но и восполняет недостаток жидкости при охлаждении воды. Расширительные баки могут быть как открытыми, так и закрытыми. В частных домах используются в основном последние.
Для подачи и вывода теплоносителя из отопительных приборов применяется теплопровод. В его состав входят подводки, стояки, магистрали и горизонтальные ветви. Водонагревательный котел и стояк соединяются между собой с помощью магистрали, а подводки выступают в качестве соединительных элементов между стояками и отопительными приборами. Стояк представляет собой трубу, соединяющую подводки с магистралью.
Система электрического отопления предполагает, что отопительные приборы сами являются источником тепла.
Электрическая энергия напрямую преобразуется в тепловую, теплоноситель отсутствует. Электрообогреватели могут быть конвективными, излучающими, комбинированными (конвективно-радиационными). Принцип работы конвективного нагревателя следующий: прохладный воздух проходит через нагревательный элемент, а затем отдает тепло в комнату. Температура воздуха внизу меньше, чем вверху. Электроконвектор — это металлическая панель, в которой имеется два отверстия. Через нижнее осуществляется забор холодного воздуха, а через верхнее — его оттдача в помещение. Снизу прибор снабжен нагревательным элементом, главной составной частью которого является радиатор. Он предназначен для более эффективного нагрева воздуха. Обычно электроконвектор снабжен встроенным термостатом или регулятором настройки, которые позволяют точно изменять температуру воздуха в определенном диапазоне, а также уменьшить расход электроэнергии.
Стоимость электроконвекторов небольшая, поэтому они наиболее распространены среди всех электрических обогревателей.
Для временного или постоянного отопления дома могут использоваться тепловентиляторы. Прибор состоит из нагревательного элемента и вентилятора. Вентилятор служит для принудительного прогона нагретого до нужной температуры воздуха. Теплоаккумуляторы сначала накапливают тепло, а затем отдают его в окружающее пространство. Электрокалориферы сочетают в себе функции электрического нагревательного прибора и вентилятора.
Принцип работы излучающих обогревателей основан на передаче тепла в виде тепловых лучей, которые, попадая на поверхности и отражаясь от них, отдают тепло окружающей среде.
Так как при использовании ИК-панелей исключается перенос пыли с поверхностей, они широко применяются для обогрева помещений в медицинских учреждениях.
Обогреватель имеет прямоугольную форму, на его поверхность нанесен слой специальной краски, выдерживающей высокие температуры. Обогревающая панель и корпус прибора разделены изоляцией, выполненной из минерального волокна.
Комбинированные обогреватели — это электрорадиаторы, наполненные маслом. Радиатор, расположенный в нижней части прибора, нагревает масло, которое поднимается вверх. Остывшее масло стекает по стенкам радиатора.
Совет строителя
Для того чтобы из поддувала печи можно было легко вынимать золу, изготовьте совконакопителъ. Он должен иметь с обеих сторон небольшие бортики. Совконакопитель вставляйте в поддувало перед закладкой топлива, а вынимайте после того, как он наполнится золой.
Скажем несколько слов о печном отоплении. Бывают ситуации, когда печное отопление представляется наиболее выгодным вариантом — например, в том случае, когда недоступно газовое и электрическое.
Для того чтобы обогревать дом, в котором предполагается проживание людей только в теплое время года, достаточно соорудить камин или же тонкостенную печь. Однако для отопления жилища на протяжении всего года подойдет только толстостенная печь. Данное отопительное сооружение обладает значительно большей теплоотдачей, чем камин. Печь представляет собой достаточно сложное «устройство», рассчитанное не только на обогрев дома, но и на подогрев воды, а также приготовление пищи.
Наружная поверхность такой печи не должна нагреваться до температуры, превышающей 60 °С. Печь обычно нагревается медленно и в течение длительного времени сохраняет тепло.
Коэффициент теплоотдачи бытовой печи находится в прямой зависимости от ее конструкции и имеет следующие показатели:
- для толстостенной оштукатуренной печи или в металлическом футляре — 400-500 ккал X м2/ч;
- для толстостенной изразцовой печи — 500-600 ккал х м2/ч;
- для тонкостенной печи массой более 1000 кг — 500-600 ккал х м2/ч;
- для тонкостенной печи массой менее 1000 кг — 450-550 ккал х м2/ч.
Во время проектирования печной отопительной системы необходимо стремиться к рациональности размещения печей, стараясь свести к минимуму их количество. Одна печь обычно устраивается для обогрева трех смежных комнат. Если сооружается несколько печей, их группируют в тепловой узел, когда дымоходы объединены одним кирпичным стояком. Такое размещение отопительных сооружений позволяет снизить финансовые расходы на устройство сооружений.
Отопительные печи устанавливаются только вдоль внутренних стен. Кислород, который необходим для сгорания топлива, через поддувало поступает в печной топливник. Дверца поддувала находится в открытом или полуоткрытом положении. Сгорание топлива происходит в топочной камере, которая снизу посредством колосников сообщается с пространством поддувала, а сверху — с дымоходами, обеспечивающими отвод дымовых газов.
Основными конструктивными элементами отопительных печей являются: фундамент, шанцы, зольниковая камера, топливник, дымовые каналы (дымообороты), дымовые трубы.
Фундамент является основанием печи, принимающим на себя нагрузки от печи и дымоходов. Данный конструктивный элемент должен быть надежным, поскольку от его прочности зависит безопасность эксплуатируемого сооружения. Правильное размещение печного фундамента предполагает его отдельное расположение от фундамента дома. Минимальный промежуток между ними составляет 3 см, который заполняется песком.
Совет строителя
Фундамент для печи можно выполнить не только из кирпича, но и из бетона или камня, его глубина диктуется особенностями грунта, а ширина должна быть больше ширины печи на 12-15 см.
На начальном этапе работ роют скважину, которая затем заполняется мелкими обломками камня или обожженного кирпича, после чего все тщательно утрамбовывается. Таким образом подготавливают подушку под фундамент.
Затем в котлован заливается жидкий цементный раствор.
Кладка кирпичного или каменного фундамента выполняется с перевязкой швов. Последний слой цементного раствора тщательно выравнивается.
После возведения фундамента приступают к выполнению такого конструктивного элемента печи, как шланцы. Они представляют собой ряды кирпичной кладки, которая поднимает печь поверх фундамента. Для устройства шланцев выполняется 2 или 3 ряда кладки из кирпичей. Низ печи, таким образом, также задействуется в теплоотдаче.
Поддувало, или зольниковая камера, служит для подвода воздуха в топливник и для накапливания поступающей из него золы. Между топливником и зольниковой камерой устанавливается специальная решетка в виде чугунных или стальных прутьев. Во время работы печи дверца камеры должна быть открытой, а по окончании топки ее закрывают во избежание быстрого остывания воздуха внутри печи.
Топливник представляет собой печную камеру, в которой осуществляется сжигание топлива — дров и угля. В верхней части топливника устраивается специальное отверстие для отвода дымового газа. Размеры камеры подбираются с таким расчетом, чтобы была возможна
загрузка в печь необходимого для разогрева печи количества топлива. В нижней части топливника устраивают скаты к решетке, обеспечивая свободное перемещение золы в поддувало. Во избежание выпадения углей и золы из камеры топки ее дверца устанавливается выше решетки на один ряд кирпичной кладки. Продлить срок службы топливника можно, выложив его огнеупорным кирпичом.
Забор тепла осуществляют дымовые каналы, или дымообороты.
То, насколько эффективно работает печь, зависит от размеров дымооборотов и их расположения. Дымовой газ, проходя через канал, отдает энергию в виде тепла стенкам, которые и нагревают печь. С целью повышения теплоотдачи, дымовые каналы выполняют таким образом, чтобы они были длинными и часто меняли направление.
Дымообороты могут быть сечением 13 X 13, 13 х 26, 26 х 26 см, их стенки делаются гладкими (они не оштукатуриваются, так как в случае разрушения штукатурки может произойти засорение каналов). Доступ к дымооборотам для их чистки от сажи осуществляется через специальные дверцы.
Дымовые каналы могут быть малооборотными и многооборотными. Первые при одном подъеме имеют один спуск или несколько, в то время как вторые являются сложной системой с чередующимися горизонтальными и вертикальными участками.
Для получения тяги, способствующей удалению газов от сожженного топлива, устраивают дымовую трубу, которую размещают за пределами дома — на крыше.
Чаще всего ее делают круглого сечения, поскольку в трубах с углами перемещение газа несколько затруднено. Кроме того, круглые трубы удобнее чистить.
Как выбрать подходящую систему отопления
Выбор подходящей системы отопления зависит не только от предпочтений и финансовых возможностей хозяина, но и от того, помещение какого вида планируется отапливать. Если для дачного домика вполне подойдет электрическое теплоснабжение, то в загородном доме, в котором проживание семьи будет постоянным, целесообразно использовать водяную систему. В таком случае теплоснабжение будет обеспечиваться местной котельной. Если с электроэнергией перебоев не наблюдается, возможна организация в таком доме электрического отопления.
Первым и, видимо, самым важным условием правильного выбора отопительной системы является получение всей необходимой информации об источнике тепловой энергии в данной местности. Следует учитывать, что система должна осуществлять подачу тепла на минимальном уровне в отсутствие жильцов. Кроме того, источник тепловой энергии должен находиться вблизи жилища. Перед монтажом отопительной системы следует также навести справки о виде используемого в данном регионе топлива.
Еще одним важным моментом в выборе отопительной системы является ее стоимость, которая зависит, в свою очередь, от цены трубопровода и топлива, а также стоимости необходимого оборудования, монтажных работ и обслуживания. Обязательно нужно учесть все затраты (как финансовые, так и трудовые), которые будут приходиться на используемое топливо — его доставку, хранение и заготовку (в том случае, если используется твердое топливо в виде угля или дров). Необходимо выполнить тщательный расчет, показывающий расход топлива. Здесь важны два аспекта: продолжительность отапливания (только в летнее время или на протяжении всего года) и объем помещений. Главное условие при выборе отопительной системы — ее способность создать комфортные условия для проживания в доме. Это следует учитывать в первую очередь, а уже затем — стоимость услуг теплоснабжения.
