Считаются атрибутами отопительных систем с высоким параметром температуры. Но основы, на которых строилась такие представления, устарели. Экономия металла и теплоизоляции не ставится нынче приоритетнее экономии энергоресурсов. А характеристики нынешних радиаторов позволяют рассуждать не только о вероятности их применения в низкотемпературных коммуникациях, но и о преимуществах такого вывода. Это обосновывают научные изыскания, в течение пары лет реализовывающиеся по предложению компании «Rettig ICC», обладателя брендов «Purmo», «Radson», «Vogel&Noot;», «Finimetal, Myson».Уменьшение температуры теплоносителя - базовая тенденция прогресса отопительной техники прошедших лет в европейских странах. Это реализовывалось по мере совершенствования теплоизоляции зданий, улучшении отопительного оборудования. В 1980-х обычные параметры были сбавлены до 75/65 ºC (подача/обратка). Основным плюсом этого стало уменьшение утрат при формировании, транспортировке и распределении тепла, а также безопасность для потребителей. Не стоит на месте и прогресс относительно водоснабжения. Для того чтобы оградить внутренние поверхности труб от коррозии и высокого уровня износа, используют затвор avk. Это некий элемент трубопроводной арматуры, основные части которого имеют форму диска. Высоко эксплуатационные характеристики затвор avk обеспечиваются углеродистой никелированной сталью из которой он выполнен, а также эпоксидным покрытием. Используется затвор avk для воды и нейтральных жидкостей.
С увеличением популярности напольного и других типов панельного обогрева в системах, где они используются, температура подачи понижена до уровня 55 ºC, что учтено создателями теплогенераторов, балансирующей арматуры и т.д.Сейчас температура подачи в ультра технологичных системах отопления может быть 45 и 35 ºC. Толчек к достижению таких параметров - возможность более эффективно эксплуатировать такие источники, как тепловые помпы и конденсационные котлы. При температуре носителя второстепенного контура 55/45 ºC, элемент эффективности COP для тепловой помпы категории «грунт-вода» составляет 3,6, а при 35/28 ºC уже - 4,6 (при работе обогрева). А использование котлов в конденсационном состоянии, требующих охлаждений дымовых газов водой из обратки ниже «метки росы» (при сжигании топлива - 47 ºC), дает бонус в КПД порядка 15 % и выше. Таким образом, уменьшение температуры носителя дает значительную экономию ресурсов и сокращение выхода углекислого газа в воздух.До сих пор базовым решением, снабжающий теплом помещения при малой температуре носителя, являлись «теплый пол» и конвекторы с медно-алюминиевыми обменниками.
Инициированные «Rettig ICC» изучения позволили добавить в этот разряд стальные панельные радиаторы. При содействии некоторых научных учреждений, включая заведения Хельсинки и Дрездена, они были испытаны в различных исследуемых условиях. К «доказательной базе» добавлены и результаты иных работ по функционированию современных коммуникаций отопления.В конце января прошлого года, результаты исследований переданы журналистам лидирующих изданий Европы на мероприятии, состоявшемся в центре «Purmo-Radson» в Эрпфендорфе.
Наверняка все вы неоднократно слышали от производителей стальных панельных радиаторов (Purmo, Dianorm, Kermi и т.д.) о небывалой эффективности их оборудования в современных высокоэффективных низкотемпературных системах отопления. Но никто не удосужился объяснить - откуда же берётся эта эффективность?
Для начала давайте рассмотрим вопрос: «Для чего нужны низкотемпературные системы отопления?» Они нужны для того, чтобы можно было использовать современные высокоэффективные источники тепловой энергии, такие как конденсационные котлы и тепловые насосы. В силу специфики данного оборудования температура теплоносителя в этих системах колеблется в пределах 45-55 °C. Тепловые насосы физически не могут поднять температуру теплоносителя выше. А конденсационные котлы экономически нецелесообразно разогревать выше температуры конденсации пара 55 °С ввиду того, что при превышении этой температуры они перестают быть конденсационными и работают как традиционные котлы с традиционным КПД порядка 90 %. Кроме того, чем ниже температура теплоносителя, тем дольше проработают полимерные трубы, ведь при температуре 55 °С они деградируют 50 лет, при температуре 75 °С - 10 лет, а при 90 °С - всего три года. В процессе деградации трубы становятся хрупкими и ломаются в нагруженных местах.
С температурой теплоносителя определились. Чем она ниже (в допустимых пределах), тем эффективнее расходуются энергоносители (газ, электричество), и тем дольше работает труба. Итак, тепло из энергоносителей выделили, теплоносителю передали, в отопительный прибор доставили, теперь тепло нужно передать от отопительного прибора в помещение.
Как все мы знаем, тепло от отопительных приборов в помещение поступает двумя способами. Первый - это тепловое излучение. Второй - это теплопроводность, переходящая в конвекцию.
Давайте рассмотрим каждый способ повнимательнее.
Всем известно, что тепловое излучение - это процесс переноса тепла от более нагретого тела к менее нагретому телу посредством электромагнитных волн, то есть, по сути, это перенос тепла обычным светом, только в инфракрасном диапазоне. Именно так тепло от Солнца достигает Земли. Из-за того, что тепловое излучение по сути является светом, то к нему применимы те же физические законы, что и для света. А именно: твёрдые тела и пар практически не пропускают излучение, а вакуум и воздух, наоборот, прозрачны для тепловых лучей. И только наличие в воздухе концентрированных водяных паров или пыли уменьшает прозрачность воздуха для излучения, и часть лучистой энергии поглощается средой. Поскольку воздух в наших домах не содержит ни пара, ни плотной пыли, то очевидно, что для тепловых лучей его можно считать абсолютно прозрачным. То есть излучение не задерживается и не поглощается воздухом. Воздух не греется излучением.
Лучистый теплообмен идёт до тех пор, пока существует разница между температурами излучающей и поглощающей поверхностей.
Теперь поговорим про теплопроводность с конвекцией. Теплопроводность - это перенос тепловой энергии от нагретого тела к холодному телу при непосредственном их контакте. Конвекция - это вид теплопередачи от нагретых поверхностей за счёт движения воздуха, создаваемого архимедовой силой. То есть нагретый воздух, становясь легче, под действием архимедовой силы стремится вверх, а его место возле источника тепла занимает холодный воздух. Чем выше разница между температурами нагретого и холодного воздуха, тем больше подъёмная сила, которая выталкивает нагретый воздух вверх.
В свою очередь, конвекции мешают различные преграды, такие как подоконники, шторы. Но самое главное - это то, что конвекции воздуха мешает сам воздух, а точнее, его вязкость. И если в масштабах помещения воздух практически не мешает конвективным потокам, то, будучи «зажатым» между поверхностями, он создаёт существенное сопротивление перемешиванию. Вспомните оконный стеклопакет. Слой воздуха между стёклами тормозит сам себя, и мы получаем защиту от уличного холода.
Ну, а теперь, когда мы разобрались в способах теплопередачи и их особенностях, давайте посмотрим на то, какие процессы проходят в отопительных приборах при разных условиях. При высокой температуре теплоносителя все отопительные приборы греют одинаково хорошо - мощная конвекция, мощное излучение. Однако при снижении температуры теплоносителя всё меняется.
Конвектор. Самая горячая его часть - труба с теплоносителем - находится внутри отопительного прибора. От неё греются ламели, и чем дальше от трубы, тем ламели холоднее. Температура ламелей практически равна температуре окружающей среды. Излучения от холодных ламелей нет. Конвекции при низкой температуре мешает вязкость воздуха. Тепла от конвектора крайне мало. Чтобы он грел, нужно либо повышать температуру теплоносителя, что сразу снизит эффективность системы, либо выдувать из него тёплый воздух искусственно, например, специальными вентиляторами.
Алюминиевый (секционный биметаллический) радиатор конструктивно очень похож на конвектор. Самая горячая его часть - коллекторная труба с теплоносителем - находится внутри секций отопительного прибора. От неё греются ламели, и чем дальше от трубы, тем ламели холоднее. Излучения от холодных ламелей нет. Конвекции при температуре 45-55 °С мешает вязкость воздуха. В итоге тепла от такого «радиатора» в нормальных условиях эксплуатации крайне мало. Чтобы он грел, нужно повышать температуру теплоносителя, но оправдано ли это? Таким образом, мы практически повсеместно сталкиваемся с ошибочным расчётом количества секций в алюминиевом и биметаллическом приборах, которые основываются на подборе «по номинальному температурному потоку», а не исходя из реальных температурных условий эксплуатации.
Самая горячая часть стального панельного радиатора - внешняя панель с теплоносителем - находится снаружи отопительного прибора. От неё греются ламели, и чем ближе к центру радиатора, тем ламели холоднее. А излучение от наружной панели идёт всегда
Стальной панельный радиатор. Самая горячая его часть - внешняя панель с теплоносителем - находится снаружи отопительного прибора. От неё греются ламели, и чем ближе к центру радиатора, тем ламели холоднее. Конвекции при низкой температуре мешает вязкость воздуха. А что с излучением?
Излучение от наружной панели идёт до тех пор, пока существует разница между температурами поверхностей отопительного прибора и окружающих предметов. То есть всегда.
Кроме радиатора данное полезное свойство присуще и радиаторным конвекторам, таким как, например, Purmo Narbonne. В них теплоноситель также протекает снаружи по прямоугольным трубам, а ламели конвективного элемента располагаются внутри прибора.
Применение современных энергоэффективных отопительных приборов способствует снижению затрат на отопление, а широкий ряд типоразмеров панельных радиаторов от ведущих производителей с лёгкостью помогут воплотить в жизнь проекты любой сложности
Низкотемпературным называется отопление, в котором нагрев теплоносителя составляет 55-45 градусов. Это значит, что температура воды на выходе из котла не должен превышать 55 градусов, а температура обратной воды должна быть не ниже 45 градусов. При этом поверхность радиатора отопления будет нагрета примерно на 38-40 градусов в верхней части прибора.
Горячим, в общепринятом смысле этого слова, его не назовешь. Рассчитывать на интенсивное тепловое излучение от радиаторов при такой температуре теплоносителя не следует, равно, как не следует устанавливать в низкотемпературных отопительных системах конвекторы – они эффективны только при температуре воды не ниже 70С и используются в высокотемпературных (традиционных) отопительных системах.
Источники тепла для низкотемпературного отопления
В обычной системе отопления температура воды на выходе из котла значительно выше и составляет примерно 70-80 градусов, при этом температура обратки ниже на 20 градусов.
Следует отметить, что низкотемпературные отопительные системы используются не потому, что они лучше и эффективнее, а потому, что только с их помощью можно обогреть дом, применяя для этого тепловые насосы, геотермальные источники тепла или конденсаторные котлы отопления.
Так называемые традиционные котлы отопления в низкотемпературных системах можно использовать только в комплекте с элеваторным узлом, обеспечивающим смешивание холодного теплоносителя с горячей водой из котла и приведение температур теплоносителя к требуемым (55-45) параметрам.
Длительная эксплуатация обычного котла на нагрев обратки с низкой температурой может привести к чрезмерному образованию конденсата в дымоходе и преждевременному его выходу из строя. Поэтому в низкотемпературных системах отопления, работающих на обычных котлах отопления, теплоноситель из обратного трубопровода перед подачей в котел обязательно подогревают, используя для этого часть выработанного котлом тепла.
Все это усложняет конструкцию отопительной системы и ведет не только к увеличению ее стоимости, но и в значительной мере усложняет процесс эксплуатации и технического обслуживания.
Работать на теплоносителе с низкой температурой могут только конденсационные котлы отопления.
Низкотемпературные источники
Как уже было сказано, низкотемпературное отопление ориентировано на потребление тепловой энергии, вырабатываемой тепловыми насосами, а также, тепла, полученного от солнца и геотермального тепла. Именно эти источники являются оптимальными для низкотемпературных систем. Если решено использовать низкотемпературное отопление без применения возобновляемых источников энергии, то проще и экономичнее установить конденсационный котел.
Но работать система получения «мягкого тепла», как часто называют низкотемпературное отопление, будет только при правильном выборе отопительных приборов.
Отопительные приборы для низкотемпературных систем
Обычные радиаторы для низкотемпературных систем отопления не подходят. Они просто не смогут работать на полную мощность, и в доме будет холодно. Обогревать дом при низкотемпературной системе отопления придется с помощью греющих поверхностей. Это могут быть теплые полы или теплые стены. Соотношение простое: чем больше греющая поверхность, тем теплее будет в доме.
Следует отметить, что низкотемпературные отопительные системы имеют ряд достоинств:
- Греющие поверхности с температурой примерно 35-40С излучают тепло в наиболее комфортном для человека диапазоне волн
- Теплые полы позволяют перераспределить тепло в помещении. Если при установке обычных радиаторов самый теплый воздух в помещении (а вместе с ним и самая прогретая зона) находится под потолком, то при использовании теплого пола она расположена под ногами, что более естественно и комфортно для человека.
- Использование геотермального тепла и солнечной энергии позволяет снизить расходы на отопление и положительно сказывается на экологии.
Что дороже?
К сожалению, на сегодняшний день говорить о реальной экономии при использовании низкотемпературного отопления преждевременно.
В нашей стране дешевле топить газом, используя для этого традиционные котлы в комплекте с конвекторами и радиаторами отопления.
Для тех, кто хочет наслаждаться мягким теплом от греющих поверхностей, лучше установить конденсационный котел. Он стоит дороже, но позволяет сократить расход газа на 15-20%.
Радиаторы, как правило, воспринимаются как элементы систем с высокой температурой. Но уже давно такая точка зрения стала устаревшей, сегодняшние отопительные приборы с легкостью могут устанавливаться в низкотемпературных системах благодаря уникальным техническим характеристикам. Это позволяет сэкономить такие драгоценные энергоресурсы.
Последние десятилетия ведущие европейские изготовители отопительной техники бились над тем, как снизить температуру теплоносителя. Важным фактором для этого стала улучшенная теплоизоляция зданий, а также совершенствование радиаторов. В результате уже в восьмидесятых годах температурные параметры были уменьшены до 75 градусов на подачу и до 65 на «обратку».
В то время, когда стали популярными различные панельные системы отопления, в том числе напольные, температура подачи снизилась до 55 градусов. Сегодня же, на данном этапе технологического развития, система может полноценно функционировать даже при температуре тридцать пять градусов.
Для чего нужно достигать указанные параметры? Это даст возможность использовать новые более экономичные источники тепла. Это позволит существенно сэкономить на энергоресурсах и сократит выброс вредных веществ в атмосферу.
Еще некоторое время назад основными вариантами обогрева помещения носителями с низкой температурой считались теплые полы или конвeкторы с медно-алюминиeвыми теплообмeнниками. Также в этот ряд были включены панельные радиаторы из стали, которые уже довольно давно используют в Швеции в составе низкотeмпературных систем обогрева помещений. Сделано это было после проведения ряда экспериментов и сбора определенной доказательной базы.
Как показали исследования, результаты которых были обнародованы в 2011 году на семинаре в центре Purmо-Radsоn в Австрии, многое зависит от термического комфорта, быстроты и точности реагирования отопительной системы на изменение погодных и других условий.
Обычно человек испытывает температурный дискомфорт тогда, когда в помещении происходит температурная ассиметрия. Она напрямую зависит от того, какая теплоoтдающая поверхность в помещении и где она находится, а также от того, куда сориентирован тепловой поток. Не последнюю роль отыгрывает и температура поверхности пола. Если она выходит за рамки диапазона 19-27 градусов Цельсия, человек может ощущать определенный дискомфорт – будет холодно, или наоборот, слишком жарко. Еще один важный параметр – перепад температур по вертикали, то есть разница температур от ног до головы человека. Эта разница не должна быть больше четырех градусов Цельсия.
Наиболее комфортно человек может чувствовать себя в так называемых движущихся температурных условиях. Если внутреннее пространство включает в себя зоны с разной температурой – это подходящий микроклимат для хорошего самочувствия. Но не нужно делать так, чтобы перепады температур в зонах были значительными – иначе эффект будет прямо противоположным.
По мнению участников семинара, идеальный тепловой комфорт могут создать радиаторы, которые передают тепло как с помощью конвекции, так и способом излучения.
Улучшение изоляции зданий играет злую шутку – в итоге помещения становятся термически чувствительными. Сильно воздействуют на климат в помeщении такие факторы, как солнечный свет, бытовая и офисная техника, скопление людей. Панельные системы отопления не способны так четко реагировать на эти изменения, как это делают радиаторы.
Если устроить теплый пол в бетонной стяжке можно получить систему с большой нагревательной способностью. Но она будет медленно реагировать на регулирование температуры. И даже в том случае, если используются термостаты, система не может быстро отвечать на изменение внешней температуры. Если греющие трубы установлены в бетонную стяжку, напольное отопление даст заметную реакцию на изменение температуры только в течeние двух часов. Термостат быстро реагирует на поступление постороннeго тепла и отключает систему, но вот нагретый пол еще будет отдавать тепло целых два часа. Это очень много. Такая же картина наблюдается в обратном случае, если нужно наоборот нагреть пол – полностью прогретым он будет также спустя два часа.
Действенным в таком случае может быть только саморегулирование. Это сложный динамический процесс, в ходе которого естественным путем регулируeтся подача тепла. В основе этого процесса лежит две закономерности:
Тепло распространяется от болeе нагретой зоны к болeе холодной;
Величина теплового потока напрямую зависит от разницы температур.
Саморегулирование с легкостью может применяться как для батарей, так и для напольного отопления. Но при этом радиаторы куда быстрее реагируют на изменение температурного режима, быстрее остывают и наоборот, нагревают помещение. В результате возобновление заданного температурного режима происходит на порядок быстрее.
Не стоит упускать из виду тот факт, что тeмпература повeрхности радиатора приблизительно такая же, как у теплоносителя. В случае же с напольным покрытием это совершенно не так. Если интенсивное тепло от стороннего носителя будет поступать короткими «рывками», система регуляции тепла в «теплом полу» просто не справится с задачей. Поэтому в результате возникают температурные колебания между полом и помещением в целом. Эту проблему можно попытаться устранить, но как показывает практика, в результате колебания остаются, только становятся немного ниже.
Можно рассмотреть это на примере частного дома, обогреваемого теплым полом и низкотемпературными радиаторами. Допустим, в доме проживает четыре человека, он оснащен естественной вентиляцией. Постороннее тепло может поступать от бытовой техники и непосредственно людей. Комфортная температура для проживания составляет 21 градус Цельсия.
Такую температуру можно поддерживать двумя способами – с помощью перехода на ночной режим или же без него.
При это мне стоит забывать, что оперативная температура является показателем, который характеризирует комбинированное воздeйствие на человека разных температур: радиационной и температуры воздуха, а также скорости движения воздушного потока.
Как показали проведенные опыты, более быстро реагируют на колебания темпeратуры, чем обеспечивают ее меньшие отклонения, именно радиаторы. Теплый пол им значительно проигрывает по всем параметрам.
Но на этом позитивный опыт использования радиаторов не заканчивается. Следующий довод в их пользу – это более эффективный и комфортный температурный прoфиль внутри помещeния.
Еще в 2008 году в международном журнале Enеrgy and Buildings была опубликована работа Джoна Ар Майхрeн и Стюра Холмбeрга «Распредeление темпeратуры и тeпловой комфoрт в комнате с панeльным отопительным прибором, напольным и настенным обогревом». В ней исследователи провели сравнительный анализ эффективности применения радиаторов и теплого пола в обогреве помещений с низкотемпературной системой. Исследователи сравнили распределение температуры по вертикали в идентичных по площади помещениях без мебели и людей.
Как показали результат эксперимента, радиатор, установленный в подоконном пространстве, может гарантировать куда более равномерное распределение теплого воздуха. Кроме этого, он также и предотвращает поступление холодного воздуха в помещение. Но перед тем как принимать решение об установке радиаторов, нужно принимать во внимание качество стеклопакетов, расположение мебели и другие не менее важные нюансы.
Отдельно следует сказать о тепловых потерях. Если для теплого пола процент теплопотери, зависимости от толщины теплоизоляционного слоя, колеблется в рамках от 5 до 15 процентов, то для радиаторов он намного ниже. Высокотемпературный радиатор терпит теплопотери через заднюю стенку в размере 4%, а низкотемпературный и того меньше – всего 1%.
Важно при выборе стального панельного радиатора провести правильные расчеты, так, чтобы при подаче 45 градусов Цельсия в помещении держалась комфортная заданная температура. Нужно учесть и теплоизоляцию здания, и теплопотери, и преобладающую температуру «за бортом».
Предоставленные на семинаре доводы еще раз подтверждают целесообразность применения низкотемпературных регуляторов в системах отопления как отличный вариант экономии на энергоносителях.
А. Никишов
Развитие технической мысли позволило современному человеку иметь большой выбор систем отопления, в зависимости от требований и материальных возможностей, которого не было даже у предыдущего поколения. Постепенное развитие бытовой теплоэнергетики привело к тому, что все большую популярность у населения стали иметь системы низкотемпературного отопления жилья, о которых и пойдет речь в этой статье
Практика показала, что при сравнении двух источников тепла - с высокой и низкой температурами - наиболее комфортные для человека условия создаются именно низкотемпературным прибором отопления, который обеспечивает небольшой перепад температур в помещении и не вызывает негативных ощущений. Верхний предел так называемых низких температур, по определению энергетиков, находится в районе 40˚С. Низкотемпературные системы отопления, использующие теплоноситель, работают с температурами 40-60˚С - на входе в теплопроизводящее устройство и на его выходе. А системы воздушного, электрического и лучистого обогрева используют и более низкие температуры, сравнимые с температурой тела человека. Так что само понятие низких температур довольно условное и, тем не менее, использование теплоносителя или других источников тепла с температурой до 45˚Симеет множество преимуществ, влияющих на выбор такой системы для отопления жилья, и, благодаря своим особенностям, органично вписывается в применение с возобновляемыми источниками энергии.
Ко всем системам отопления предъявляются определенные требования, которые призваны сделать наиболее эффективным, комфортным и безопасным их использование. Строительные, климатические, гигиенические и технологические требования подробно изложены в ДБН В.2.5-67:2013 в пунктах 4, 5, 6, 7, 9, 10 и 11. Эти требования позволяют максимально снизить негативные и одновременно повысить позитивные воздействия на человеческий организм, оказываемые системами отопления.
Необходимо отметить, что одним из важнейших условий эффективности работы любых систем отопления является тщательный учет теплопотерь, а для низкотемпературных систем это едва ли не самое важное. В противном случае такие системы будут малоэффективными и излишне энерго-, а, значит, и материально затратными.
Классификация
Системы низкотемпературного отопления можно условно разделить - по способу приготовления тепла - на монолитные, бивалентные и комбинированные. Монолитные системы характеризуются использованием одной или нескольких теплопроизводящих установок. В бивалентных используются два теплогенератора, имеющих различные принципы работы, один из которых может включаться как дополнительный источник тепла при очень низких температурах наружного воздуха. Несколько теплопроизводящих установок, включенных параллельно, образуют комбинированную систему отопления.
Нагрев теплоносителя во всех системах отопления может осуществляться прямым способом или косвенным. Примером прямого нагрева являются водонагревательные котлы различного типа, работающие на твердом, жидком или газообразном топливе, а также и электрические котлы. Косвенным способом нагревают теплоноситель в теплообменниках (бойлерах) или теплоаккумуляторах. Данный способ очень широко используется в системах, работающих на возобновляемых источниках энергии - ветряных и солнечных.
Также системы низкотемпературного отопления можно разделять по типу теплоносителя - жидкие, газовые, воздушные и электрические, и по виду отопительных приборов - поверхностные, конвекционные и панельно-лучевые.
Описание систем
Все большую популярность низкотемпературные системы отопления приобретают за счет того, что они очень гармонично сочетаются с оборудованием, работающим на возобновляемых источниках энергии. Во времена, когда традиционная энергия становится все дороже это немаловажный фактор.
Водяное отопление
Все системы этого типа характеризуются тремя основными параметрами - температура теплоносителя на выходе из теплопроизводящего устройства (в этом случае используются водонагревательные котлы на твердом, жидком, газообразном топливе и электрические), температура на его входе и температура воздуха в отапливаемом помещении. Такая последовательность цифр указывается во всех документах на котлы.
Современные системы низкотемпературного отопления, в основном, базируются на европейском стандарте EN422, в котором введено понятие «мягкого тепла», предполагающего использование теплоносителя с температурой на выходе из теплопроизводящего устройства 55˚С, а на входе - 45˚С.
Данный тип отопления предполагает применение в системе циркуляционных насосов, которые размещаются так же, как и в обычных системах отопления. Наиболее экономичными считаются «открытые» системы с размещением расширительного бака в верхней точке. Установка насосов в магистраль подачи теплоносителя позволяет избежать возможных зон разрежения, что имеет место при установке циркуляционных насосов на обратной магистрали.
В закрытых системах, работающих с повышенным давлением, наряду с циркуляционным насосом необходимо использовать автоматический воздухоотводчик и сбросной клапан, а также манометр, показывающий давление в системе. Расширительный бак в этом случае размещается в удобном для пользователя месте.
Одним из требований, определяющим эффективность работы открытого типа отопительных систем, является необходимость хорошей теплоизоляции расширительного бака. Иногда - в случае размещения его на чердаках зданий - требуется и его принудительный подогрев.
Одним из наиболее распространенных видов низкотемпературной системы отопления является всем известный «теплый пол» (рис. 1). Системы поверхностного отопления, например, производства компании Oventrop (Германия), включают трубы, монтаж которых может производиться и в пол, и в потолок, и в стены. При этом совершенно не затрагивается интерьер.
Рис. 1. Система отопления с «теплым полом»
В данных системах, благодаря преимущественно лучистому теплообмену, совершенно отсутствует движение воздуха, и тепло равномерно распределяется по помещению. Электронные программируемые регуляторы существенно повышают экономичность системы.
Подающая магистраль систем поверхностного обогрева содержит теплоноситель температурой 40-45˚С, что позволяет с максимальным эффектом использовать возможности конденсационных котлов , а также альтернативные (возобновляемые) источники энергии. В системе, как правило, используется труба из сшитого полиэтилена с защитным от кислорода слоем.
Паровое отопление
Этот тип отопления характеризуется использованием в качестве теплоносителя «насыщенного» пара, что приводит к необходимости обеспечить соответствующий сбор конденсата. И если в системе отопления присутствует один отопительный прибор, что не создает проблем, то при увеличении их количества конденсат отводить становится все труднее и труднее. Решение этой проблемы нашлось в использовании в качестве теплоносителя «холодного» пара. Его роль в современных системах низкотемпературного парового отопления играет, в частности, хладон-114 - негорючее, неядовитое, без запаха и химически устойчивое неорганическое соединение.
Система на «холодном» паре работает за счет использования тепла, выделяемого при конденсации насыщенных паров, которое и нагревает приборы отопления. Конденсатопроводы работают в «мокром» режиме, что обусловлено подпором конденсата. Конденсатоотводчики в этом случае не нужны - конденсат самотеком возвращается в испаритель. Подпиточный насос также не требуется. И паропроводы, и конденсатопроводы монтируются как горизонтально, так и вертикально. Причем совершенно необязательно соблюдать уклон. В случае вертикального монтажа подающий паропровод может размещаться как сверху, так и снизу.
Регулировка системы, работающей на «холодном» паре, осуществляется воздействием на давление пара и его температуру, для чего систему рассчитывают на давление, соответствующее максимально возможной температуре пара.
В качестве отопительных приборов в системе низкотемпературного парового отопления обычно используются секционные радиаторы и конвекторные панели. Для регулировки теплоотдачи каждый прибор отопления снабжают мембранным клапаном.
Воздушные системы
Использование этого типа систем (рис. 2) довольно ограничено. На это оказывают влияние несколько факторов. Во-первых, достаточно низкая степень теплообмена между воздухом и теплопроизводящим устройством или теплообменником. Во-вторых, по гигиеническим соображениям. Воздушные потоки переносят пыль, а воздушные каналы и теплообменные устройства создают хорошие условия для развития нежелательных бактерий и микроорганизмов, и требуют специальной защиты. И, в-третьих, такие системы очень материалоемкие, а, значит, имеют высокую стоимость.
Рис. 2. Воздушная система отопления
Но, несмотря на это, воздушные системы низкотемпературного отопления можно использовать в следующих случаях:
- если необходимо обеспечить централизованный обогрев при низкой скорости движения воздуха в каналах. Такой способ подходит для обогрева небольших домов и коттеджей с помощью плинтусного воздуховода;
- если требуется обеспечить центральный подогрев с высокой скоростью воздуха в каналах - система высокого давления. В этом случае требуется специальное воздухораспределительное оборудование, обеспечивающее равномерное поступление воздуха во все помещения и обладающее шумопоглощающими свойствами. Регулировка этой системы осуществляется двумя способами: первичным - на теплообменнике, и вторичным - количеством приточного теплого воздуха;
- если нужен локальный подогрев нескольких помещений или одного большого. Такие системы знакомы каждому по большим магазинам - используются и воздушные завесы на входе в помещения, и дополнительные воздуховоды с теплым воздухом в необходимых местах.
Электрическое отопление
Эта система представлена на рынке отопительных систем множеством производителей. В ее основе лежит принцип нагрева специального резистивного кабеля (рис. 3) электрическим током. Тепло, снимаемое с кабеля, передается в окружающую среду, создавая мягкий прогрев помещения. Комплектация системы может включать в себя греющие кабели или готовые маты, терморегуляторы и установочный комплект, обеспечивающий быстрый и легкий монтаж.
Рис. 3. Электрический «теплый пол»
Конструктивные элементы систем
Все системы отопления, как уже говорилось выше, предназначены для поддержания оптимального и комфортного соотношения трех параметров - температура теплоносителя после теплопроизводящего устройства, температура отопительного прибора и температура воздухав помещении. Обеспечить такое соотношение можно правильным подбором важных элементов системы.
Теплопроизводящие устройства
Все устройства для производства тепла можно разделить на три группы.
Первая группа - теплогенераторы на основе использования традиционного топлива и электроэнергии. В основной своей массе это различные водогрейные котлы, работающие на твердом, жидком, газообразном топливе и электрической энергии. Даже для косвенного нагрева «холодного» пара в паровых системах низкотемпературного отопления используются все те же водогрейные устройства.
В этой группе приборов можно отметить бытовой конденсационный котел, являющийся устройством, появившемся в результате инновационных разработок по рациональному использованию водяных паров, образующихся при горении топлива. Исследования, которые направлены на более полное использование энергии и одновременно минимизацию негативного воздействия на окружающую среду, позволили создать новый тип отопительного оборудования - конденсационный котел - позволяющий посредством конденсации получать дополнительное тепло из дымовых газов.
К примеру, итальянский производитель Baxi выпускает линейку конденсационных котлов как напольного, так и настенного исполнения. Модельный ряд настенных котлов Luna Platinum (рис. 4) состоит из одноконтурных и двухконтурных конденсационных котлов, с мощностью от 12 до 32 кВт. Ключевым элементом является теплообменник из нержавеющей стали AISI 316L. Различными составными частями котла управляет электронная плата, есть съемная панель управления с жидкокристаллическим дисплеем и встроенной функцией управления температурой. Система модулирования мощности горелки позволяет адаптировать выходную мощность котла к энергии, потребляемой зданием в диапазоне 1:10.
Рис. 4. Конденсационный котел BAXI Luna Platinum
Вторая группа - установки, использующие тепло внесистемных теплоносителей. В таких случаях применяют теплоаккумуляторы.
К третьей группе относятся устройства, использующие внешний теплоноситель для косвенного нагрева. В них с успехом применяются поверхностные, каскадные или барботажные шаровые теплообменники. Именно такой тип используется для подогрева «холодного» пара в системах парового низкотемпературного отопления.
Отопительные приборы
Отопительные приборы делятся на 4 группы:
- приборы с равными по площади поверхностями, как со стороны теплоносителя, так и со стороны воздуха. Такой тип приборов известен всем - это традиционные секционные радиаторы;
- устройства конвекционного типа, в которых площадь поверхности, соприкасающейся с воздухом, намного больше поверхности со стороны теплоносителя. В этих приборах излучение тепла носит второстепенный характер;
- пластинчатые воздухонагреватели с побудительным воздушным потоком;
- устройства панельного типа - напольные, потолочные или стеновые. В этой линейке отопительных панелей, к примеру, можно отметить чешские панельные стальные радиаторы Korado под названием Radik, выпускаемые в двух исполнениях - с боковым подключением (Klasik), и с нижним со встроенным термостатическим вентилем (VK). Панельные стальные радиаторы предлагает также компания Kermi (Германия).
Рис. 5. Панельный стальной радиатор Korado
К отопительным приборам низкотемпературных систем можно отнести различного рода секционные и панельные нагреватели, отопительные конвекторы, калориферы и отопительные панели.
Теплоаккумуляторы
Эти устройства необходимы в бивалентных системах низкотемпературного отопления, в которых используется энергия из возобновляемых источников или сбросная теплота. Теплоаккумуляторы могут быть жидко- или твердозаполненными, использующие теплоемкость заполнителя для накопления теплоты.
Широкое распространение все больше получают устройства, в которых тепло выделяется в момент фазовых превращений. В них теплота накапливается в процессе плавления вещества или тогда, когда кристаллическая его структура претерпевает определенные изменения.
Также эффективно работают термохимические теплоаккумуляторы, принцип работы которых основан на накапливании теплоты в результате химических реакций, происходящих с выделением тепла.
Аккумуляторы тепла могут подключаться к системе отопления как по зависимой схеме, так и по независимой, когда в них аккумулируется тепло от внесистемного теплоносителя.
Тепловые аккумуляторы могут быть также грунтовыми, скальными и даже подземные озера могут использоваться в качестве накопителя тепла.
Грунтовые тепловые аккумуляторы получают при размещении регистров, изготовленных из труб, с шагом полтора-два метра. Скальные теплоаккумуляторы обустраивают путем бурения вертикальных или наклонных скважин в скальных породах на глубину от 10 до 50 м, куда и закачивается теплоноситель. Использование подземных озер в качестве теплоаккумуляторов возможно в случае размещения в нижних слоях воды труб с закаченным в них теплоносителем. Отбор тепла осуществляется из труб, размещенных в верхних слоях подземных озер.
Тепловые насосы
При использовании в низкотемпературных системах отопления источника тепла, температура которого ниже температуры воздуха в помещении, а также для снижения материалоемкости отопительных приборов, в систему могут включаться тепловые насосы (рис. 6). Самыми распространенными устройствами этой группы являются компрессионные тепловые насосы, дающие при конденсации температуру от 60 до 80˚С.
Рис. 6. Принцип работы теплового насоса
Эффективную работу теплового насоса в низкотемпературной системе отопления обеспечивает включение в контур испарителя теплового аккумулятора, который способствует стабилизации температуры испарения «холодного» пара. Регулировка этой системы осуществляется путем изменения теплоотдачи самого насоса.
Преимущества и недостатки
Низкотемпературные системы отопления завоевывают своих сторонников тем, что создают более комфортные условия в помещении, нежели традиционные - с высоким нагревом отопительных приборов. Не происходит излишнее «осушение» воздуха, отсутствует - опять-таки излишняя - запыленность помещения вследствие неизбежного перемещения воздуха при очень горячих отопительных приборах.
Использование теплоаккумуляторов в системе дает возможность накапливать тепло и моментально использовать его в случае необходимости.
Низкий разброс температур - выходной из теплопроизводящего устройства и воздуха в помещении - позволяет легко регулировать систему, используя программируемые термостаты.
А что касается недостатков, то он, по существу, один - стоимость законченной системы несколько, а то и в разы выше, нежели традиционной высокотемпературной.
Читайте статьи и новости в Telegram-канале AW-Therm . Подписывайтесь на YouTube-канал .
Просмотрено: 14 617
