История развития систем отопления характеризуется не только изобретением новых систем. но и возвратом к применению тех систем. которые использовались ранее, но со временем были забыты. Это происходит благодаря созданию нового оборудования, материалов и изменением условий эксплуатации.
Схемы систем отопления подразделяются по следующим показателям:
- с верхней и нижней подводкой;
- вертикальная или горизонтальная;
- однотрубная или двухтрубная;
- тупиковая или попутная.
Совершенствование систем отопления происходит по следующим направлениям:
- повышение теплоотдачи нагревательных приборов;
- снижение эксплуатационных и капитальных затрат;
- экономия теплоты за счет совершенствования способов регулирования;
- повышение надежности и долговечности систем отопления.
На определенном этапе развития применялись гравитационные однотрубные системы отопления с верхней разводкой подающей магистрали. Изобретение насосов позволило перейти от гравитационных систем к насосным однотрубным с короткозамыкающим участком (КЗУ) и двухтрубным системам.
Период интенсивного развития индивидуального жилищного строительства способствовал увеличению потребности в отопительном оборудовании.
На рынке оборудования появилось большое количество импортных котлов для индивидуального теплоснабжения, надежные эффективные котлы отечественных производителей, работающие на всех видах топлива.
Появились автоматические устройства по регулированию теплоотдачи нагревательных приборов, трубы на основе полиэтилена.
Трубы из сшитого полиэтилена имеют гораздо меньшую шероховатость, выдерживают температуру теплоносителя до 90 градусов С, легки, удобны в монтаже, долговечны и выдерживают давление , применяемое в системах отопления.
Эти обстоятельства позволили перейти к проектированию двухтрубных систем отопления.
Однако двухтрубные ситемы имеют существенный недостаток, который обязательно нужно учитывать при проектировании. Речь идет о влиянии гравитационного давления на работу системы. При изменении температуры теплоносителя система отопления может быть разрегулирована.
Для того чтобы уменьшить это влияние и добиться устойчивой работы системы отопления, необходимо, чтобы доля гравитационного давления, в располагаемом давлении, для каждого нагревательного прибора составляла не более 10%.
Также необходимо учитывать и такое обстоятельство, что в процессе регулирования при снижении температуры подающего теплоносителя уменьшается разность плотностей обратного и подающего теплоносителя, а следовательно, и гравитационного давления.
Например, если при температуре наружного воздуха -26 град С температурный перепад теплоносителя 20 градусов, то при температуре 8 градусов температурный перепад уменьшится в 3,8 раза, а гравитационнное давление- в 2,8 раза. Поэтому для обеспечения устойчивой работы системы отопления не только при расчетной температуре наружного воздуха, но и при более высоких ее значениях, в расчетах необходимо учитывать не максимальное гравитационное давление, а минимальное. Для обеспечения устойчивой работы системы отопления при больших температурных перепадах теплоносителя в процессе проектирования увеличивают потери давления в трубопроводах до значений, которые на порядок выше гравитационного давления.
В настоящее время весьма актуальным моментом является подключение нагревательных приборов к действующим системам отопления при реконструкции чердаков под жилые помещения. При подключении рассматриваются 2 варианта однотрубных ситем отопления с верхней разводкой.
Первый вариант-это подключение нагревательных приборов к стоякам по проточной схеме, когда весь теплоноситель стояка проходит через нагревательный прибор. Второй вариант -подключение нагревательного прибора с КЗУ (замыкающим участком).
В первом варианте поверхность нагревательного прибора определить несложно, если принять среднюю температуру прибора близкой к расчетной. Но такое решение увеличит потери давления в самом стояке, и умееньшит расход теплоносителя, проходящего чере стояк.
В варианте с КЗУ расход теплоносителя в стояке не только не уменьшается, но даже возрастает за счет увеличения гравитационнго давления.
Использование пластиковых труб является причиной повышенного интереса к низкотемпературным системам панельно-лучистого отопления, нагревательные элементы которых располагаются в конструкции пола. Еще их называют напольными системами отопления.
Нагретая поверхность пола создает в помещении повышенную радиационную температуру, которая превышает температуру внутреннего воздуха. Повышение температуры в помещениях с напольным отоплением может достигать нескольких градусов. Это объясняется повышением температуры внутренних поверхностей ограждений.
В связи с этим тепловой комфорт в помещениях с напольным отоплением может обеспечиваться при более низкой температуре внутреннего воздуха ( на 2-3 град С ниже нормативной), чем при традиционных конвективных системах отопления.
Отмеченное обстоятельство часто не учитывается при проектировании напольных систем отопления и приводит к завышению тепловой мощности, перерасходу труб и других материалов, завышенному общему расходу тепла на отопление, при отсутствии автоматического регулирования теплоотдачи- к появлению дискомфорта в помещении.
Максимальная температура поверхности пола не должна превышать 30 град С, а средняя температура поверхности 24-26 град С. На практике часто оказывается, что средняя температура поверхности нагретых полов выше нормативной на 2-3 град С.
Задача соответствия температур поверхности пола нормативным значениям может быть решена варьированием шага укладки греющих труб, температуры и расхода теплоносителя.
Повышение температуры поверхности пола достигается применением следующих технических решений :
- В толще конструкции пола над источником тепла ( трубой, греющим кабелем) размещается слой материала с коэффициентом теплопроводности меньшим чем у основного материала конструкции пола (бетон). При этом теплоотдача пола возрастает на на 20-30%.
- В толще конструкции пола на уровне трубы располагается металлическая пластина (обычно алюминиевая), имеющая коэффициент теплопроводности в несколько раз выше, чем у бетона. Пластина играет роль своеобразного ребра. При этом наблюдается отмеченный выше теплотехнический эффект.
Возможно также сочетание этих конструктивных решений.
Данные способы повышения теплоотдачи греющей поверхности пола на практике не находят широкого применения ввиду в связи со значительным увеличением общей стоимости системы отопления и усложнением монтажных работ.
В следующих статьях будут подробно рассмотрены устройство систем водяного отопления.
Благодарю за внимание. Подписывайтесь на мой канал.
Проектирую системы отопления и теплые полы для частных жилых домов. Большой опыт работы в проектировании инженерных систем для частных деревянных домов, а также коттеджей. Подробнейшие проекты, хорошее знание оборудования представленного на Российском рынке. Авторский надзор. По всем вопросам пишите на e-mail: yurycasjanenko@yandex.ru .