В Российской Федерации невозможно представить жилой дом, в котором отсутствует отопительное оборудование. Климатические условия таковы, что осенне-зимний период в отдельных регионах длится до 9 месяцев. Для обеспечения комфортной температуры в помещениях требуется оборудование специальной инженерной системы — отопительной. В ее основе находится устройство, преобразующее различные источники энергии в тепло. Возможно отопление с использованием электричества, тепла подземных источников или тепла, получаемого при сжигании топлива. Последний способ является самым популярным.
Сжигание органического топлива — самый древний способ обогрева жилья. За многие века человечество усовершенствовало технологию получения тепла и сделало ее безопасной и удобной. Электричество, тепловые насосы, твердое и жидкое топливо применяются в России при отсутствии природного газа, который является самым эффективным энергоносителем.
Газовое отопительное оборудование
Для отопления помещений газовым топливом используются:
- аппараты водонагревательные емкостные (АГВ) и аппараты отопительные с водяным контуром (АОГВ);
- напольные котлы — котлы стальные (КС), котлы чугунные (КЧ);
- настенные котлы;
- отопительное оборудование радиационного и конвективного действия — калориферы, термоблоки, конвекторы, печные горелки;
- газовые воздухонагреватели.
Традиционно в России для отопления применяют напольные водонагреватели, которые производились на предприятиях СССР с середины прошлого века. Выпуск напольных газовых котлов в 1950-х годах первым освоил завод «Ростовгазоаппарат». В 60-е годы производство автоматических отопительных газовых водонагревателей (АОГВ) начали в Подмосковье, в городе Жуковском. И в настоящее время напольные водонагреватели составляют большую часть газовых отопительных аппаратов. Настенные котлы появились относительно недавно и стали доступны населению с конца 90-х годов 20-го века.
Системы отопления с естественной циркуляцией
В водяных системах в качестве теплоносителя используется вода. Паровые системы в настоящее время в жилых домах не применяются по ряду причин:
- они пересушивают воздух в помещениях;
- приборы отопления (радиаторы) имеют высокую температуру, что чревато ожогами;
- на поверхности радиаторов пригорает органическая пыль с выделением вредных веществ.
В настоящее время паровые системы отопления обычно используются на промышленных предприятиях, где пар необходим для производственных нужд.
Водяные системы отопления бывают двух типов: с естественной или искусственной циркуляцией. Именно так именуется перемещение нагретой воды по трубопроводам от котла к радиаторам и возвращение остывшей воды назад, в теплогенератор.
Система отопления с естественной циркуляцией состоит из следующих узлов:
- водогрейного котла;
- подающего и обратного трубопроводов;
- приборов отопления (радиаторов);
- расширительного бака.
Системе с естественной циркуляцией не нужны внешние источники энергии, она работает за счет гравитации. Теплая вода легче холодной. Например, плотность воды при 40 °С составляет 992 г/л, а при 95 °С — 962 г/л. При нагреве вода поднимается вверх, на ее место в котел поступает более тяжелая остывшая вода из обратного трубопровода. Теплоноситель из верхней точки по подающему трубопроводу самотеком поступает к приборам отопления. Отдав тепло, вода по обратному трубопроводу возвращается в котел.
Циркуляционное давление преодолевает сопротивление, которое вызвано трением теплоносителя о стенки труб, а также местными сопротивлениями: трубопроводной арматурой, отводами, сужениями и т. п. Интенсивность циркуляции зависит от разности температуры воды на выходе и входе котла и высоты, на которую поднимается нагретая вода. Чем горячее вода в подающей трубе и прохладнее в обратной, тем больше давление. Чем выше поднимается вода при выходе из котла, тем больше давление. Для улучшения циркуляции теплоносителя рекомендуется установка котла ниже уровня радиаторов. С этой же целью производят теплоизоляцию стояка, идущего от котла к расширительному баку.
Вода при нагревании расширяется. Например, при нагреве с 4 до 90 °С она увеличивается в объеме на 3,59 %. Если подобное будет происходить в замкнутом объеме, возможно разрушение узлов системы, как минимум, появление утечек теплоносителя. Для компенсации теплового расширения служит открытый, то есть соединенный с атмосферой, расширительный бак, устанавливаемый в верхней точке. В нем вода свободно увеличивается в объеме при нагреве и уменьшается при остывании.
Системы отопления с искусственной циркуляцией
Циркуляционное давление в системах с естественной циркуляцией невелико, его хватает для отопления небольших зданий. При монтаже таких систем обязательно наличие уклонов подающего и обратного трубопроводов, которые имеют большие условные проходы, обычно 40 или 50 мм. Некачественный, без соблюдения уклонов, монтаж труб приводит к воздушным пробкам и серьезным проблемам с циркуляцией теплоносителя.
Этих недостатков лишена система отопления с искусственной циркуляцией. Она состоит из котла, подающего и обратного трубопроводов, центробежного насоса, расширительного бака, радиаторов и группы безопасности. Центробежный насос обеспечивает принудительное перемещение теплоносителя, создавая циркуляционное давление, легко преодолевающее гидравлическое сопротивление системы. Применение насоса позволяет уменьшить условный проход трубопроводов и увеличить площадь отапливаемых помещений.
Для компенсации теплового расширения теплоносителя служит расширительный бак. Обычно в системах с принудительной циркуляцией применяют бак закрытой конструкции, который представляет собой стальной резервуар, который внутри разделен на две полости грушевидной или тарельчатой резиновой мембраной.
Через нижний патрубок полость заполняется теплоносителем из системы отопления. В верхнюю полость при изготовлении закачивается азот (или воздух). Бак обычно устанавливается на пол и присоединяется к обратному трубопроводу системы отопления. При поступлении в полость нагретой воды происходит ее расширение, при этом в газовой полости азот сжимается. При снижении температуры вода выдавливается обратно в систему отопления.
Для обеспечения безопасной работы системы отопления служит группа безопасности, состоящая из предохранительного сбросного клапана, воздухоотводчика и показывающего манометра. Предохранительный клапан защищает котел, трубопроводы и радиаторы от повышения давления, сбрасывая часть воды из системы. Срабатывание клапана является признаком аварийной ситуации. Необходимо выявить ее причину и устранить. Так как источником повышенного давления являются котлы, часто на них имеется присоединительный патрубок для установки клапана.
Автоматический воздухоотводчик удаляет растворенные в воде газы. При естественной циркуляции воздух уходит через расширительный бак, который сообщается с атмосферой. При искусственной циркуляции обычно применяют закрытые расширительные баки, если не организовать удаление газов, воздушные пробки создают проблемы для работы системы. Принцип действия автоматического воздухоотводчика заключается в открывании сбросного клапана при появлении воздуха внутри корпуса.
У систем с искусственной циркуляцией имеются и недостатки:
- увеличение стоимости из-за наличия дополнительных устройств;
- энергозависимость — в районах с нестабильным электроснабжением в домах с постоянным проживанием для системы необходим резервный генератор;
- дополнительные расходы на электроэнергию.
Немного про поквартирное теплоснабжение
В последние 20 лет в России началось широкое применение поквартирного теплоснабжения. Это децентрализованная система отопления и горячего водоснабжения в отдельной квартире многоквартирного жилого дома. Наиболее популярными являются системы, в которых применяются двухконтурные настенные газовые котлы.
Поквартирное отопление имеет ряд преимуществ:
- потребитель самостоятельно устанавливает необходимую температуру в помещениях;
- отсутствие потерь тепла в изношенных котельных и теплотрассах, которые возмещаются за счет потребителя;
- независимость от поставщиков тепла;
- системы обеспечивают максимальную безопасность жильцов, так как в них применяются котлы с закрытой камерой сгорания.
В следующей статье мы расскажем о газовых напольных водонагревателях: об их устройстве, принципе работы, основных узлах и технических характеристиках.
