Что такое отопление? Для того, чтобы разобраться в вопросе немного вспомним теорию.
Тепло всегда передается от более нагретого тела к менее нагретому, пока их температуры не сравняются(следствие второго закона термодинамики). На практике это означает, что нагретое помещение будет постоянно остывать(терять тепло) и задача у отопления одна - эти потери компенсировать.
Отопление — искусственный обогрев помещений с целью возмещения в них теплопотерь и поддержания температуры на заданном уровне.
Количество теплоты - энергия, которую получает(или теряет) тело в процессе теплообмена. Обозначается Q
Единицы измерения: Дж(Джоуль), кал (калория). 1 кал = 4,19 Дж Количество теплоты иногда удобно считать в кВтч(киловаттчасах) 1 Гкал = 1000000000 кал =1163 кВтч
А теперь не всем очевидное, но очень важное: Чтобы температура оставалась на заданном уровне нам надо возвращать в помещение то количество теплоты(ни больше ни меньше), которое оно теряет остывая. В чем ценность этого простого правила?
А в том, что с помощью него очень легко проверяются на правдивость многие рекламные лозунги или утверждения диванных изобретателей, мошенников и других шарлатанов. Все они говорят о суперэкономичных котлах и других непонятных устройствах. Но если помещение теряет 10кВт в час, то никакой 2 киловаттный котел тут не поможет. Зданию надо вернуть 10. Где экономный котел возьмет еще 8? А нигде. Точка. Конец абзаца.
Продолжим. Тепло от помещения рассеивается в атмосферу. Собрать и вернуть это тепло мы не можем. Поэтому, для компенсации теплопотерь, нам надо тепло где-то взять.
Получить тепло мы можем от нашего основного источника - Солнца. Если точнее из топлива, которое когда-то получило, сконцентрировало и запасло солнечную энергию.
Дальше, все уже намного привычней. Сжигая топливо, мы освобождаем тепловую энергию и передаем ее помещению, в котором снова тепло.
Эту задачу и решает система отопления.
Система отопления — это совокупность технических элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи в обогреваемые помещения количества теплоты, необходимого для поддержания заданной температуры.
С теорией отопления немного разобрались, подходим к практике.
Основные элементы системы отопления:
1) Генератор(источник) тепла - вырабатывает тепловую энергию, сжигая топливо
2) Трубы или воздуховоды - транспортируют тепло до помещения
3) Отопительные приборы - отдают(рассеивают) тепло в отапливаемом помещении
4) Автоматика - управляет всеми процессами.
5) Склад топлива
Пункты 2,3,4,5 необязательны и могут отсутствовать(например печь в центре избы)
Пункт №1 это котельные, о котельных мы будем говорить отдельно и подробно.
Пункт №2 трубопроводы – тоже заслуживают отдельной статьи.
Остановимся на пункте №3 – отопительных приборах.
Предположим, что тепло в достаточном количестве мы получили в котельной, передали по трубам в помещение. Теперь надо это тепло отдать(распределить по помещению). Для этого используются отопительные приборы.
Причем, кто и как нагрел теплоноситель со стороны котельной, для отопительных приборов абсолютно неважно. Важно только что пришло на вход в помещение. Поэтому мы можем получать тело из центральной теплосети или использовать автономную котельную на любом виде топлива.
Теперь опять немного теории:
Тепло всегда передается от более горячего тела к менее горячему. Этот процесс называется теплообмен(теплопередача)
Различают 3 вида теплообмена:
1)Теплопроводность(от твердого тела к твердому)
2)Конвекция(дым из печной трубы)
3)Излучение(так Земля получает энергию от Солнца)
Теплопроводность - энергия передается от более нагретого участка к менее нагретому, благодаря движению и взаимодействию частиц. Характерна для твердых тел.
Конвекция - энергия передается потоками (струями) вещества. Характерна для жидкостей и газов.
Излучение - энергия передается с помощью электромагнитных волн (преимущественно инфракрасного диапазона). Может происходить в вакууме.
Все 3 вида теплообмена одновременно мы можем увидеть на примере ниже:
Применительно к системам отопления, теплообмен можно представить так:
Виды отопительных приборов, и какие способы теплопередачи они реализуют
Воздуховоды(100% конвекция) полностью воздушное отопление, когда в теплообменнике котельной нагревается непосредственно воздух и подается нагретым в помещение
Радиаторы, регистры(80% конвекция 20% излучение) самый общепринятый способ распределения тепла в бытовых помещениях. Для промышленных помещений с потолками выше 4-5м не самый экономичный вариант. Нагретый воздух за счет того, что он легче, скапливается в верхней части помещения. Верх перетапливаем, внизу прохладно. Тепло расходуется не эффективно.
Конвекторы(100% конвекция) те же радиаторы, но с более интенсивной циркуляцией воздуха внутри отопительного прибора. Имеют те же недостатки в больших помещениях, что и радиаторы.
Тепловентиляторы(фанкойлы)(100% конвекция) можно сказать что это скоростной теплообменник вода-воздух. Устроен по принципу радиатора в автомобилях, вентилятор прогоняет интенсивный поток воздуха через теплообменник и струя до 7-15м длинной направляет нагретый воздух в помещение. Хорошо подходят для отопления больших объемных помещений, производственных или складских объектов. Самый недорогой(в пересчете на 1м2 отапливаемой площади) способ сделать систему отопления. Тепловентиляторы могут использоваться и для охлаждения. Имеют 3 недостатка. Не подходят для помещений, где строгие требования к содержанию пыли и взвешенных частиц в воздухе, так как тепловентиляторы, процессе работы, воздух интенсивно перемешивают, не подходят для помещений, где требуется очень низкий уровень шума. Также, как и с радиаторным отоплением, в верхней части помещения температура выше, чем в нижней. Частично, в высоких помещениях, эту проблему можно решить установкой дестратификаторов – вентиляторов, которые опускают нагретый воздух вниз
Теплые полы(50% конвекция 50% излучение) Для человека самый приятный способ отопления, с точки зрения комфорта. Нагретый воздух равномерно поднимается от пола вверх, хорошо прогревает несколько метров и постепенно остывает. В таких помещениях отсутствуют сквозняки. Незаменимый способ отопить высокие помещения с купольными потолками, например храмы, церкви. Фактически мы держим комфортную температуру в нижних 2-3м помещения не отапливая не нужную верхнюю часть. Теплые полы считаются низкотемпературной системой отопления, в контуры полов достаточно подавать теплоноситель 25-35 градусов. За счет этого достигается серьезная экономия во время эксплуатации такой системы отопления.
Недостатка три.
Устроить теплые полы можно только в строящихся помещениях или во время капитального ремонта.
Не всегда можно использовать теплые полы, если значительная часть площади полов будет занята мебелью или оборудованием.
Высокие первоначальные затраты на устройство теплых полов(в пересчете на 1м2 помещения), но повышенные первоначальные затраты в течении нескольких лет окупятся и далее будут только экономить деньги владельца, оставаясь самым комфортным видом отопления
Водяные инфракрасные панели(85% излучение 15% конвекция) пока не сильно распространённый, но очень эффективный способ отопления. В некоторых случаях – незаменимый. Например при отоплении помещений больших объемов с очень высоким потолками(например крытый футбольный манеж, торговый центр, производственный цех) если упрощенно, то это теплые полы наоборот. То есть теплые потолки. За счет излучения панели нагревают предметы, находящихся под ними, а уже от предметов нагревается воздух, находящийся рядом. Экономичны за счет того, что в нижней части помещения температура выше, чем в верхней. Не имеют недостатков тепловентиляторов. Не пылят. Абсолютно бесшумны.
Недостаток один.
Также достаточно высокие первоначальные затраты на монтаж системы отопления(в пересчете на 1м2 помещения) Дешевле чем теплые полы, но дороже чем тепловентиляторы. Повышенные первоначальные затраты также в течении нескольких лет окупаются и для тех, кому важна низкая стоимость дальнейшей эксплуатации очень хороший вариант.
Все отопительные приборы, при проектировании систем отопления можно использовать в комбинации. Самый распространённый пример – в офисной части радиаторы, в производственной части тепловентиляторы.
Надеюсь, эта статья была вам полезна, тогда ставьте «палец вверх» после прочтения.
Индивидуальные консультации по WhatsApp +7 926 4097225