Базовые знания о том, как работает система отопления, необходимы практически каждому. Это позволит вам за короткое время выявить любые дефекты и избежать ошибок при установке и проектировании. В этой статье вы узнаете самое интересное о том, как работают водонагреватели.
Отопление
Отопление — обогрев помещений для компенсации тепловых потерь и поддержания определенной температуры, отвечающей условиям теплового комфорта и/или требованиям потребителя.
Система отопления — комплекс устройств, выполняющих функцию отопления — котлы, сетевые насосы, устройства для автоматического поддержания температуры в помещениях, радиаторы и другие.
Нагреватель — устройство, передающее тепло от хладагента воздуху и ограждающим конструкциям отапливаемого помещения,
Современные системы отопления имеют принципиально иной подход к управлению, чем «классика» — это не процесс пуско-наладочных работ с последующей работой в постоянном гидравлическом режиме — это система с тепловыми и гидравлическими функциями, постоянно изменяющимися в процессе эксплуатации, требующая соответствующей автоматизации системы для мониторинга и реагирования на эти изменения.
Например, изменение теплового режима зависит от способности термостата изменять тепловой поток к радиаторам в системе отопления путем изменения гидравлического режима, что может вызвать цепную реакцию других систем (или термостатов, которые могут вызвать как отключение системы, так и отказ циркуляционного насоса или перегрузку системы подачи).
Классификация систем отопления также изменилась. В любом случае, представляется логичным ввести новые функции, чтобы отличить системы с термостатическим управлением от обычных систем.
Классификация систем отопления
Системы отопления можно разделить на:
- По типу источника нагрева — газовые, мазутные, электрические (кабельная и пр.), дровяные, угольные, торфяные, пеллетные, солнечные, геотермальные. См. Отопительный котёл
- По типу теплоносителя — воздушные, водяные, паровые, комбинированные;
- По типу применяемых приборов — конвективные, лучистые, конвективно-лучистые;
- По виду циркуляции теплоносителя — с естественной и искусственной (механической, с использованием насосов);
- По радиусу действия — местные и центральные;
- По режиму работы — постоянно работающие на протяжении отопительного периода и периодические (в том числе и аккумуляционные) системы отопления.
- По гидравлическим режимам — с постоянным и изменяемым режимом;
- По ходу движения теплоносителя в магистральных трубопроводах — тупиковые и попутные;
- По способу разводки — с верхней, нижней, комбинированной, горизонтальной, вертикальной;
- По способу присоединения приборов — однотрубные, двухтрубные, трёхтрубные, четырёхтрубные, комбинированные;
Примечание: Все эти характеристики системы обычно смешиваются — например, водяная система «снизу вверх», тупиковая, переменная гидравлическая система, система отопления, электрическая система — система прямого включения и системы воздушного или водяного отопления.
Как выбрать лучшую систему отопления?
Существует множество различных систем отопления. Все они имеют свои преимущества и недостатки. Неподготовленному человеку довольно сложно сориентироваться в них и сделать правильный выбор. Чтобы не ошибиться, важно знать, на что обратить внимание.
Во-первых, это доступность и стоимость топлива. Это можно считать решающим моментом. Независимо от того, насколько вам нравится система, следует рассмотреть другое решение, если топливо недоступно, нерегулярно поставляется в регионе или слишком дорого. В противном случае отопление вашего дома будет дорогим и неэффективным.
Статистика показывает, что большинство частных домовладельцев выбирают систему отопления с жидким теплоносителем. Это практичный, надежный и довольно экономичный вариант.
Второй момент — это возможность комбинирования систем отопления. В некоторых случаях очень практичным может быть сочетание первичной и вторичной систем. Это гарантирует, что дом не останется без отопления в случае отключения электроэнергии.
Это также возможность сэкономить деньги, используя самый экономичный метод отопления, доступный на данный момент.
Наконец, есть и финансовый аспект. Необходимо определить, сколько денег потребитель может потратить на приобретение устройства, его правильную установку и последующее регулярное обслуживание.
Особенности системы с жидким теплоносителем
Системы отопления с жидким теплоносителем являются, пожалуй, самыми популярными в нашей стране. Это вполне объяснимо, ведь они привычны и достаточно эффективны. Основой этой системы является замкнутый отопительный контур с нагревателем, в котором находится теплообменник. Жидкость проходит через теплообменник и нагревается до нужной температуры.
Затем теплоноситель поступает по трубам в обогреваемые помещения. Здесь она поступает в радиаторы, где постепенно охлаждается и отдает тепло в окружающий воздух. Охлажденная жидкость поступает в нагреватель, попадает в теплообменник, и цикл повторяется.
Эту систему также называют водяным отоплением, но это не совсем верно, так как в качестве охлаждающей среды могут использоваться различные составы, например, антифриз.
Система мокрого отопления состоит из трубы, по которой циркулирует вода или антифриз, и радиаторов, установленных в помещениях.
Неоспоримым преимуществом такой системы является ее гибкость. Существует множество различных схем, которые позволяют добиться наиболее эффективной теплоотдачи для конкретных условий.
Различают нагрев воды под давлением и нагрев воды под действием силы тяжести. В первом случае для подачи теплоносителя используется насос, что позволяет реализовать системы различной сложности и длины. Второй вариант имеет много ограничений, но полностью независим от энергии.
Существует несколько вариантов, которые могут быть реализованы с помощью системы жидкостного отопления. Например, это двухтрубная система: среда вводится через одну трубу и выводится через другую.
Система может состоять из одной или двух труб. Первый вариант очень прост и экономичен, но недостаточно эффективен для большого дома. Второй вариант более сложный, но позволяет обогревать здания любого размера. В зависимости от типа выбранной системы для установки требуется различное оборудование.
Незаменимым элементом любой системы является котел, тип которого во многом определяет функциональные характеристики системы. Давайте рассмотрим самые популярные устройства.
Вариант #1 — использование газового оборудования
Газовый котел считается самым экономичным из всех аналоговых систем. Принцип работы очень прост: газ поступает в камеру сгорания, где сгорает, выделяя тепло, которое передается жидкому теплоносителю через теплообменник.
Существуют различные устройства и, соответственно, различные характеристики. Наиболее безопасными и в то же время наиболее эффективными являются агрегаты с турбокомпрессорами.
Они не требуют обычной вытяжной системы, не вытягивают воздух из помещения и обладают высочайшей эффективностью.
Напольные версии газового котла являются наиболее мощными моделями. Они могут обогреть 2-3-этажный дом любого размера.
Открытокамерные агрегаты имеют низкую эффективность, требуют надлежащей вентиляции и обычного дымохода. При этом они полностью независимы от энергии, а их стоимость минимальна. Однако важно, чтобы приборы были установлены и подключены правильно.
Преимущества отопления с помощью газового котла заключаются в следующем:
- Низкая стоимость топлива, повышается она очень медленно.
- Высокая эффективность оборудования.
- Возможность полной автоматизации системы отопления.
- Чистота в помещениях, поскольку при сгорании топлива не образуется большое количество золы и сажи.
- Широкий модельный ряд газового оборудования.
Воздушное отопление здания
Это другой способ отопления частного дома. Главная особенность — отсутствие охлаждающей жидкости. Главная особенность котла — отсутствие генератора тепла. Воздушная система устроена таким образом, что воздух проходит через теплогенератор, где нагревается до нужной температуры.
Затем воздух направляется по специальным воздуховодам, которые могут быть разных форм и размеров, в обогреваемые помещения.
Воздухонагреватель может использоваться для обогрева большого частного дома и обеспечивает приятный микроклимат в каждой комнате.
По законам конвекции потоки нагретого воздуха поднимаются вверх, а потоки охлажденного воздуха движутся вниз, где имеются отверстия, через которые воздух собирается и направляется к теплогенератору. Цикл повторяется.
Теплогенераторы также отличаются друг от друга. Они могут работать на различных видах топлива, что определяет их производительность. Наиболее популярными являются газовые, электрические и твердотопливные обогреватели. Их преимущества и недостатки аналогичны преимуществам и недостаткам водонагревателей.
Циркуляция воздуха в здании может осуществляться различными способами. Это может быть замкнутый контур без подачи воздуха с улицы. В этом случае качество воздуха в помещении оставляет желать лучшего.
Лучший вариант — циркуляция с притоком воздушных масс извне. Неоспоримым преимуществом воздушного отопления является отсутствие необходимости в теплоносителе. Это позволяет экономить энергию на отопление.
Кроме того, не нужно устанавливать сложные трубопроводы или радиаторы, что, конечно, повышает экономичность системы. Система не имеет риска протечек и проникновения мороза, как соответствующая система водоснабжения. Он готов к использованию при любой температуре. Котельная нагревается чрезвычайно быстро: буквально полчаса проходит с момента запуска теплогенератора до повышения температуры в помещениях.
Газовое отопление является одним из возможных решений для проекта кондиционирования воздуха в одноквартирном доме. На практике, однако, такие системы используются редко
Еще одним важным преимуществом является возможность совмещения воздушного отопления с вентиляцией и кондиционированием воздуха. Это открывает широкие возможности для достижения максимально комфортного микроклимата в здании.
Система воздуховодов может также успешно использоваться для кондиционирования воздуха в летнее время. Установка дополнительного оборудования позволяет увлажнять, очищать и даже дезинфицировать воздух.
Системы воздушного отопления подходят для автоматизации. «Интеллектуальная система управления освобождает домовладельца от необходимости контролировать работу устройств. Кроме того, система выбирает наиболее экономичный режим работы. Воздухонагреватель очень прост в установке и долговечен. Средний срок его службы составляет около 25 лет.
Вентиляционные отверстия могут быть установлены на этапе строительства здания и скрыты под кровельным покрытием. Эти системы требуют высоких потолков
Положительным моментом является отсутствие труб и радиаторов, что оставляет простор для фантазии дизайнеров интерьера. Стоимость такой системы вполне доступна для большинства домовладельцев. Кроме того, он довольно быстрый, поэтому его востребованность растет.
Есть и некоторые недостатки воздушного отопления. К ним относится значительная разница между температурой в нижней и верхней частях помещения. В среднем она составляет 10°C, но в помещениях с высокими потолками может доходить до 20°C. Это означает, что в холодное время года требуется более высокая мощность обогрева.
Отопительная система с естественной циркуляцией
Эта система является самой простой в установке, хотя ее трудно назвать таковой.
Теплоноситель нагревается в котле. Этот процесс уменьшает плотность воды, которая затем транспортируется вверх по трубе, так называемому стояку. Жидкость вытесняется в расширительный сосуд, где ее объем значительно увеличивается. Затем она направляется в трубы, которые называются горизонтальными стояками. Затем вода поступает в нагреватель. Здесь он восстанавливает свою плотность, чтобы стечь вниз и вернуться в котел.
Следует отметить, что вертикальные стояки должны иметь большой диаметр. Это создает движущую силу, которая обеспечивает циркуляцию теплоносителя.
В такой системе отопления необходимо учитывать уклон.
Прежде всего, необходим уклон стояка в сторону отопительного прибора. Затем требуется уклон на «возврате» в котел. Если уклон отсутствует, система не будет работать.
Система отопления с принудительной циркуляцией
Эта система требует использования циркуляционного насоса. Существует несколько моделей этих насосов, различающихся по производительности.
На рисунке ниже теплоноситель можно увидеть в котле. Насос подает воду по трубам к радиаторам. На каждом нагревателе также имеются клапаны. Это позволяет установить более комфортную температуру. В настоящее время можно использовать ручные или автоматические клапаны.
Почти все обогреватели оснащены специальными клапанами, которые можно использовать для удаления воздуха из системы. Принцип работы этой системы аналогичен предыдущей системе. Холодная вода поступает обратно в бойлер по трубе.
Чтобы выбрать систему отопления для своего дома, необходимо выделить преимущества и недостатки.
Преимущества и недостатки систем отопления
Две вышеупомянутые системы имеют свои преимущества и, конечно же, недостатки. Рассмотрим их подробно.
Плюсы отопительной системы с принудительной циркуляцией:
- Возможна регулировка теплового потока в автоматическом режиме.
- Имеет возможность задавать температурный режим для каждого помещения в отдельности. Он также будет поддерживаться автоматически.
- Благодаря автоматическому режиму расход топлива более экономичный.
- Можно использовать трубы из пластика, что снизит стоимость монтажа и затраты на покупку материала.
- Пластиковые трубы не портят интерьер помещения. Кроме того, их можно скрыть в стене.
Недостатком принудительной циркуляции является то, что вся система зависит от электроэнергии. Не следует забывать, что работа насоса обеспечивается электросетью.
Преимущества системы отопления с естественной циркуляцией
У него есть большое преимущество: он не зависит от электричества. Вам не нужно использовать насос.
Недостатки системы отопления с естественной циркуляцией:
- Нет возможности отрегулировать тепло в автоматическом режиме.
- Высокие затраты на топливо.
- Необходимы трубы с большим диаметром: пластиковых и стальных, что увеличивает стоимость.
- Низкая эстетичность от монтажа больших труб.
- Нельзя использовать бойлер косвенного нагрева, а также водяные теплые полы.
Приведенная выше информация позволит вам выбрать комфортную систему отопления не только для своего дома, но и для любого другого помещения.
Учимся на чужих ошибках
О том, как избежать неэффективной работы системы и не совершить популярных ошибок, мы поговорим в последней главе.
- Схему системы отопления должны разрабатывать профессионалы. При этом сантехник может уехать в отпуск, а у жильцов произойти форс мажор. Поэтому схему должен знать не только тот, кто обслуживает, она должна быть и у собственника.
- Неправильно подобранные трубы приводят к лишним расходам и поломке системы.
- Лучше приобретать только однородные по материалу детали: у них схожие теплофизические свойства. Если разнородность неизбежна, то такие детали соединяются защитными соединениями или прокладками.
- Чтобы оборудование работало бесперебойно, устанавливать его согласно правилам: свободный доступ, без перегрева на солнце, без продувания. Запрещено монтировать газовое оборудование скрытым способом.
- Когда сантехник рекомендует купить и поставить клапаны, лучше его послушать, чтобы система не завоздушилась, и не возникло проблем с отоплением.
- Безопасность важнее экономии. Оборудование ставится на годы. Лучше сразу приготовиться к затратам на этапе установке. Тогда в дальнейшем не будет расходов на ремонт и аварийных ситуаций.
- Нельзя покупать газовый котел большей мощности, чем нужно, т.к. это приведет к повышенному потреблению газа и дополнительным расходам. Напомним, на каждые 10 м 2 дома планирует 1 кВт мощности. Если дом 250 м 2, то 250 умножаем на 1 и делим на 10, получается 25 кВт мощности.
- Сократить потери тепла при отделке дома. Утеплить стены, верхние этажи, крышу. Иначе тепло уходит улицу.
Какой вариант лучше?
Чтобы понять, какой тип системы отопления лучше: открытый или закрытый, следует рассмотреть различия.
Основное различие между открытой и закрытой конструкцией заключается в расположении расширительного бака. В открытой конструкции его следует размещать в самой высокой точке дома. В закрытом исполнении бак можно разместить в любом месте, даже вровень с котлом.
Изоляция в закрытой форме подачи тепла из окружающей среды препятствует проникновению воздушных масс внутрь помещения. Это значительно увеличивает срок службы всей системы. Кроме того, в верхних частях конструкции создается дополнительное давление, что снижает риск образования воздушных карманов в нагревательных элементах.
Открытый тип отопления характеризуется трубами большего диаметра, которые создают дополнительные неудобства. Трубы должны быть проложены под более крутым углом, чтобы обеспечить циркуляцию. Толстостенные трубы не всегда можно спрятать. Кроме того, необходимо учитывать наклоны, высоты, сужения, изгибы и соединения радиаторов для обеспечения надлежащей гидравлической работы.
Закрытая конструкция требует труб с меньшей окружностью. Это удешевляет строительство. Однако в таких системах очень важно, чтобы насос был установлен правильно, иначе он будет сильно шуметь.
В отличие от открытого отопления, закрытое отопление является более долговечным и надежным. В то же время он способен поддерживать давление на постоянном уровне, и его также можно регулировать. Теплоносителем в такой конструкции может быть не вода, а антифриз. Закрытый тип отопления также характеризуется простотой монтажа и быстрым вводом в эксплуатацию.
Одним из преимуществ является возможность подключения дополнительных устройств. Этот тип отопления характеризуется высокой эффективностью, экономичностью и тем, что нет необходимости в постоянном контроле.
Конечно, в закрытой конструкции есть различия, которые не обусловлены преимуществами. Например, объем резервуара должен быть большим и должен быть источник питания. Закрытая конструкция может работать от других источников, но только в течение короткого времени и в чрезвычайных ситуациях.
Открытая конструкция характеризуется более простой системой установки. Он работает тише, чем закрытый, и быстрее нагревается. Он очень быстро устраняет неисправности и может быть полностью отключен. Он не требует сетевого питания или аварийного источника питания. Она не стоит больших денег и не требует много времени для установки.
Как выбрать?
В семейном доме важно, чтобы система отопления была безопасной, надежной, комфортной и, конечно же, эффективной. Автономная система отопления отвечает всем этим требованиям.
Пока неясно, какая система отопления — открытая или закрытая — лучше в том или ином случае.
- Если подсчитать все капитальные затраты, то становится видно, что закрытая конструкция является более дорогой. Однако при выборе стоит учитывать еще множество различных параметров.
- Для дома большой площади или многоэтажного открытый тип теплоснабжения не подходит, так как он вряд ли справится. А вот для компактного дома можно сэкономить на подключении циркуляционного насоса, выбрав вариант с естественной вентиляцией.
- Если возникают частые проблемы с электричеством или его вообще нет, то значит, не стоит выбирать закрытые отопительные конструкции. Без электроэнергии она работать не будет.
- В том случае, если хочется использовать для отопления только антифриз, то стоит остановить выбор на закрытых конструкциях. Однако надо учитывать, что и в них могут быть небольшие утечки. Также им нужно обеспечить очень хорошую герметичность стыков.
- Немаловажным фактором выступает и бюджет. Если он небольшой, то лучше не подключать дорогостоящее оборудование. Лучшим решением станет подключение отопления открытым способом, который в дальнейшем можно будет улучшить.
- Для эстетов открытая система отопления вряд ли подойдет, ведь в комнате будут проходить крупные трубы. Причем их довольно часто не удается спрятать под отделочными панелями.
- Если площадь жилого строения составляет от 50 до 100 квадратных метров, то рекомендуют к котлу присоединять трубы, диаметр которым минимум 40 миллиметров. Причем чем больше площадь помещения, которое надо отапливать, тем трубы большей окружности придется использовать. Также надо учесть, что трубы, подводящиеся к радиаторам, должны иметь диаметр, аналогичный диаметру стояка. Что касается подводящих труб, то их диаметр может быть немного меньшим.
Сегодня открытая система отопления постепенно уходит в прошлое. Многие считают, что она устарела. Встречается довольно редко и в основном в небольших домах за пределами городов. Однако существуют и современные системы, в которых установлен циркуляционный насос. Обычно он устанавливается там, где температура охлаждающей жидкости самая низкая.
Полезные советы
Независимо от типа отопления, самое главное, чтобы система отопления работала правильно. Как для закрытых, так и для открытых систем существуют определенные правила и рекомендации, которые необходимо соблюдать.
В противном случае устройства не прослужат долго.
- Для открытой конструкции очень важно в холодное время, если отопление не включено, сливать всю жидкость из системы. Это необходимо для того, чтобы трубы не замерзли. Также на период зимы лучше утеплить расширительную емкость, особенно если она установлена под крышей. При монтаже трубопровода в системе такого типа стоит свести к минимуму повороты, а также число соединений.
- По окончании установки закрытой системы ее необходимо заполнять водой. Первый раз заливать жидкость в систему следует, придерживаясь определенных инструкций. В конструкции отопления обязательно должны быть краны для слива и краны, позволяющие наполнить водой. Причем сливные краны необходимо размещать внизу системы.
- Чтобы закрытая конструкция работала правильно, необходимо чтобы давление постоянно находилось на одном уровне. Конечно, конструкция полностью герметична, но и в ней могут произойти утечки. На первый взгляд, они могут казаться незначительными. Например, вода может уходить из системы, если удалять воздух при помощи крана Маевского, или в местах стыков. Через время такие потери жидкости, выступающей в роли теплоносителя, могут привести к сбою в работе системы, а значит, их надо компенсировать.
- Если система небольшая, то можно заполнение водой поручить механическому крану. В более сложных системах лучше отдать предпочтение автоматической подпитке, которая сама будет регулировать необходимость наполнить систему.
- Завоздушивание системы является неприятным моментом, но и с ним можно справиться при помощи воздушников. Данные устройства бывают автоматические или ручные. Самым известным ручным воздухоотводчиком является кран Маевского. Его, как правило, устанавливают на торце батареи.
- Автоматические отводчики воздуха лучше, так как позволяют удалять из системы воздух прямо в процессе работы. Обычно, присоединение таких устройств осуществляется в местах, где есть повороты, или в наиболее высоких точках системы. Это позволяет избежать скопления воздуха в критических точках.
- В системах закрытого типа можно воспользоваться трубами небольшого диаметра. Однако не стоит слишком экономить, выбирая самый маленький. Иначе можно повысить давление в трубопроводе, и если насос имеет недостаточную мощность, то он просто не справится.
