Общие сведения об отоплении

Потеря тепла зданием зависит от ряда причин. Чем больше разница между температурами наружного воздуха и воздуха помещения и чем больше площадь ограждающих конструкций, тем больше тепла теряет здание. Потеря тепла зданием зависит также от материала, из которого выполнена ограждающая конструкция, и ее размеров. Например, через тонкие стены тепла теряется больше, чем через толстые. Деревянные и кирпичные стены одинаковой толщины различно проводят тепло: здание с деревянными стенами охлаждается медленнее, чем с кирпичными. Это объясняется тем, что одни материалы (кирпич, металлы) лучше пропускают тепло, а другие (дерево, войлок) — хуже.

Системы отопления должны возмещать израсходованное тепло:

• через ограждающие конструкции (стены, окна, двери, перекрытия верхних этажей, полы нижних этажей) зданий и сооружений;
• на нагревание воздуха, поступающего через открываемые ворота, двери и другие проемы и неплотности в ограждающих конструкциях;
• на нагревание поступающих извне материалов, оборудования и транспорта и на нагревание поступающего с ними воздуха, температура которого ниже расчетной температуры воздуха помещения.

Тепло, необходимое для обогрева здания, получают при сжигании топлива в котлах или отопительных печах. В отопительных котельных в качестве топлива используют каменный и бурый уголь, мазут, дизельное и печное топливо, дрова и древесные отходы производства (опилки, стружки), торф, газ.

При сжигании 1 кг разного топлива получается разное количество тепла. Количество тепла, выделяющееся при полном сгорании 1 кг твердого топлива или 1 м³ газа, называется теплотворной способностью топлива и выражается соответственно в ккал/кг или ккал/нм³. Например, теплотворная способность каменного угля равна 5600–7000 ккал/кг, бурого угля — 2200–3200 ккал/кг, дров — 2700–3200 ккал/кг, искусственного газа — 2500–4000 ккал/нм³, природного газа — 8400 ккал/нм³.

Для сжигания 1 кг различного топлива нужно подвести к топке разное количество воздуха. В среднем на каждые 1000 ккал теплотворной способности топлива необходимо ввести в топку около 1,5 м³ воздуха. При горении кислород, содержащийся в воздухе, благодаря высокой температуре вступает в химическое соединение с топливом; в результате этого соединения выделяется тепло, которое может быть использовано для отопления.

Системы отопления зданий и сооружений должны обеспечивать: равномерный прогрев воздуха помещений, возможность регулирования самих систем отопления, увязку с системами вентиляции; удобство эксплуатации и ремонта.

В системах отопления в качестве теплоносителя используют воду температурой не более 150°С, водяной пар температурой не более 130°С или воздух, нагретый до 60°С; соответствующие системы называют водяными, паровыми или воздушными.

Нагревательные приборы и трубопроводы систем отопления размещают таким образом, чтобы бесполезные потери тепла через наружные ограждающие конструкции, а также и потери трубопроводами, проходящими в неотапливаемых помещениях, не превышали 10% расходов тепла на отопление.

Трубопроводы систем отопления, проходящие внутри зданий, делают открытыми, за исключением трубопроводов систем водяного отопления со встроенными в конструкции зданий нагревательными элементами и стояками. Скрытую прокладку трубопроводов устраивают в тех случаях, когда это диктуется гигиеническими, конструктивными, архитектурными и технологическими требованиями.

В системах отопления с местными нагревательными приборами при расположении их на высоте не более 1 м от пола предельная температура теплоносителя для жилых домов должна быть не выше 95°С (в однотрубных системах отопления допускается температура до 105°С); в системах теплых полов — не выше 55°С.

Системы отопления могут быть местными и централизованными. В местных системах тепло вырабатывается непосредственно в отапливаемых помещениях. К местным системам относятся печное отопление, отопительные аппараты, работающие на твердом, жидком и газообразном топливе, электрические нагреватели и др. В централизованных системах тепло вырабатывается в едином центре и по трубопроводам транспортируется к потребителям. Таким центром могут быть местные, квартальные, районные котельные или теплоэлектроцентрали (ТЭЦ).

В последнее время используются две водяные отопительные системы: среднетемпературная и низкотемпературная. При среднетемпературном отоплении теплоноситель нагревается до 95°С. При низкотемпературной — не более 70°С (в среднем 50–55°С), а разница температур между подачей и обраткой зачастую не превышает 14°С. Высокотемпературные системы отопления предполагают маленькие, «пышущие жаром» радиаторы отопления, низкотемпературные — «чуть теплые» радиаторы с большими площадями поверхности, отдающей тепло. Как показывает практика, в этой конкурентной борьбе пока с небольшим преимуществом верх одерживают низкотемпературные системы, создающие более равномерную и комфортную температуру воздуха в помещении.

• По способу циркуляции воды центральное водяное отопление делится на системы с естественной и насосной циркуляцией воды.
• Системы с насосной циркуляцией, в свою очередь, разделяются на кольцевые схемы и схемы первично-вторичных колец.
• По направлению движения воды в подающей и обратной магистралях: с тупиковым (встречным) и попутным (в одном направлении) движением воды в магистралях.
• По схеме соединения труб с отопительными приборами: однотрубные — с последовательным соединением приборов; двухтрубные — с параллельным соединением приборов и бифилярные — с последовательным соединением сначала всех первых половин приборов, затем, для течения воды в обратном направлении, всех вторых их половин.
• По положению труб, объединяющих отопительные приборы по вертикали или по горизонтали на вертикальные и горизонтальные разводки.
• По способу сборки трубопроводов: тройниковые, коллекторные и смешанные.
• По расположению магистралей: с верхней разводкой — при прокладке подающей магистрали выше отопительных приборов; с нижней разводкой — при расположении и подающей и обратной магистралей ниже приборов; с «опрокинутой» циркуляцией воды — при прокладке обратной магистрали выше приборов. Системы отопления с верхней разводкой применяются в бесподвальных жилых зданиях, имеющих чердак, а с нижней разводкой — в зданиях с плоской кровлей или с техническим подпольем.

Попробуем по порядку разобраться со всем этим разнообразием схем движения теплоносителя, способами соединений труб и радиаторов.

Источник: «Отопление дома. Расчет и монтаж систем » 2011.Савельев А.А.