Отопление и вентиляция. Типы и способы

Системы отопления

Типы современных систем отопления

 Системой отопления называют комплекс элементов, используемых для обогрева помещения: источник тепла, трубопроводы, нагревательные приборы. Тепло передается с помощью теплоносителя – жидкой или газообразной среды: воды, воздуха, пара, продуктов сгорания топлива, антифриза.

 Системы отопления зданий необходимо подбирать так, чтобы добиться максимально качественного обогрева с сохранением комфортной для человека влажности воздуха. В зависимости от вида теплоносителя различают такие системы:

воздушные;

 водяные;

 паровые;

 электрические;

 комбинированные (смешанные).

Нагревательные приборы системы отопления бывают:

конвективные;

 лучистые;

 комбинированные (конвективно-лучистые).

В качестве источника тепла могут использоваться:

 уголь;

 дрова;

 газ;

 электричество;

 брикеты – торфяные или дровяные;

 энергия солнца или других альтернативных источников.

Воздушное отопление

 Воздух нагревается непосредственно от источника тепла без использования промежуточного жидкого или газообразного теплоносителя. Системы применяют для обогрева частных домов небольшой площади (до 100 м.кв.). Установка отопления этого типа возможна как при возведении здания, так и при реконструкции уже существующего. В качестве источника тепла служит котел, ТЭН или газовая горелка. Особенность системы заключается в том, что она является не только отопительной, но и вентиляционной, поскольку нагревается внутренний воздух в помещении и свежий, поступающий снаружи. Воздушные потоки поступают через специальную заборную решетку, фильтруются, нагреваются в теплообменнике, после чего проходят через воздуховоды и распределяются в помещении. Регулировка температуры и степени вентиляции осуществляется с помощью термостатов. Современные термостаты позволяют заранее задавать программу изменений температуры в зависимости от времени суток. Системы функционируют и в режиме кондиционирования. В этом случае воздушные потоки направляются через охладители. Если нет необходимости в обогреве или охлаждении помещения, система работает как вентиляционная.

Установка воздушного отопления обходится относительно дорого, но его преимущество в том, что нет необходимости прогревать промежуточный теплоноситель и радиаторы, за счет чего экономия топлива составляет не менее 15%.

Система не замерзает, быстро реагирует на изменения температурного режима и прогревает помещения. Благодаря фильтрам воздух в помещения поступает уже очищенным, что снижает количество болезнетворных бактерий и способствует созданию оптимальных условий для поддержания здоровья проживающих в доме людей. Недостаток воздушного отопления – пересушивание воздуха, выжигание кислорода. Проблема легко решается, если установить специальный увлажнитель. Система может быть усовершенствована с целью экономии и создания более комфортного микроклимата. Так, рекуператор подогревает поступающий воздух, за счет выводимого наружу. Это позволяет сократить энергозатраты на его подогрев. Возможна дополнительная очистка и дезинфекция воздуха. Для этого, помимо механического фильтра, входящего в комплектацию, устанавливают электростатические фильтры тонкой очистки и ультрафиолетовые лампы.

Водяное отопление

 Это замкнутая система отопления, в качестве теплоносителя в ней используется вода или антифриз. Вода подается по трубам от источника тепла к радиаторам отопления. В централизованных системах температура регулируется на тепловом пункте, а в индивидуальных – автоматически (с помощью термостатов) или вручную (кранами).

Виды водяных систем

 В зависимости от типа присоединения нагревательных приборов системы делят на:

 однотрубные,

 двухтрубные,

 бифилярные (двухтопочные).

По способу разводки различают:

 верхнюю;

 нижнюю;

 вертикальную;

 горизонтальную системы отопления.

В однотрубных системах подключение отопительных приборов последовательное. Чтобы компенсировать потерю тепла, которая происходит при последовательном прохождении воды из одного радиатора в другой, применяют отопительные приборы с различной поверхностью теплоотдачи. Например, могут быть использованы чугунные батареи с большим количеством секций. В двухтрубных применяют схему параллельного подключения, что позволяет устанавливать одинаковые радиаторы. Гидравлический режим может быть постоянным и изменяемым. В бифилярных системах отопительные приборы соединены последовательно, как в однотрубных, но условия теплопередачи радиаторов такие же, как в двухтрубных. В качестве отопительных приборов используются конвекторы, стальные или чугунные радиаторы.

Преимущества и недостатки Водяной обогрев широко распространен благодаря доступности теплоносителя. Еще одно преимущество – возможность обустроить систему отопления своими руками, что немаловажно для наших соотечественников, привыкших полагаться только на собственные силы. Впрочем, если бюджет позволяет не экономить, проектирование и монтаж отопления лучше доверить специалистам. Это избавит от многих проблем в будущем – протечек, прорывов и т.п. Недостатки – замерзание системы при отключении, длительное время прогрева помещений. Особые требования предъявляют к теплоносителю. Вода в системах должна быть без посторонних примесей, с минимальным содержанием солей. Для разогрева теплоносителя может использоваться котел любого типа: на твердом, жидком топливе, газе или электричестве. Чаще всего используют газовые котлы, что предполагает подключение к магистрали. Если такой возможности нет, то обычно устанавливают твердотопливные котлы. Они более экономичны, чем конструкции, работающие на электричестве или жидком топливе.

Обратите внимание! Специалисты рекомендуют подбирать котел из расчета мощности 1 кВт на 10 м.кв. Эти показатели – ориентировочные. Если высота потолков более 3 м, в доме большие окна, есть дополнительные потребители или помещения недостаточно хорошо теплоизолированы, все эти нюансы обязательно нужно учесть в расчетах.

Паровое отопление

 В соответствии со СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», использование паровых систем запрещено в жилых и общественных зданиях. Причина – небезопасность этого вида обогрева помещений. Отопительные приборы разогреваются почти до 100°C, что может стать причиной ожогов. Монтаж сложный, требует навыков и специальных знаний, при эксплуатации возникают сложности с регулированием теплоотдачи, при заполнении системы паром возможен шум. На сегодня паровое отопление используют ограничено: в производственных и нежилых помещениях, в пешеходных переходах, тепловых пунктах. Его преимущества – относительная дешевизна, низкая инерционность, компактность отопительных элементов, высокая теплоотдача, отсутствие теплопотерь. Все это обусловило популярность парового обогрева до середины ХХ века, позже его вытеснило водяное. Однако на предприятиях, где пар используют для производственных нужд, он все еще широко применяется и для обогрева помещений.

Электрическое отопление

 Это надежный и наиболее простой в эксплуатации вид отопления. Если площадь дома не более 100 м, электричество – неплохой вариант, однако обогрев большей площади экономически не выгоден. Электрическое отопление может использоваться как дополнительное на случай отключения или ремонта основной системы. Также это хорошее решение для загородных домов, в которых владельцы проживают лишь периодически. Как дополнительные источники тепла применяются электрические тепловентиляторы, инфракрасные и масляные обогреватели. В качестве отопительных приборов используются конвекторы, электрокамины, электрокотлы, силовые кабели теплого пола. Каждый тип имеет свои ограничения. Так, конвекторы неравномерно прогревают помещения. Электрокамины больше пригодны в качестве декоративного элемента, а работа электрокотлов требует значительных энергозатрат. Теплый пол монтируют с заблаговременным учетом плана расстановки мебели, потому что при ее перемещении возможно повреждение силового кабеля.

Инфракрасные полы

 Эти системы обогрева лишь недавно появились на рынке, но уже стали довольно популярными благодаря эффективности и большей экономичности, чем привычное электрическое отопление. Теплые полы работают от электросети, их устанавливают в стяжку или плиточный клей. Нагревательные элементы (карбон, графит) излучают волны инфракрасного спектра, которые проходят через напольное покрытие, разогревают тела людей и предметы, от них в свою очередь нагревается воздух. Саморегулирующиеся карбоновые маты и пленку можно монтировать под ножками мебели, не боясь повреждений. «Умные» полы регулируют температуру благодаря особому свойству нагревательных элементов: при перегреве расстояние между частицами увеличивается, растет сопротивление – и температура снижается. Энергозатраты относительно невелики. При включении инфракрасных полов потребляемая мощность составляет порядка 116 Ватт на метр погонный, после прогрева снижается до 87 Ватт. Контроль за температурой обеспечивается за счет термогуляторов, что снижает затраты энергии на 15-30%. 

Тепловые насосы

 Это устройства для переноса тепловой энергии от источника к теплоносителю. Сама по себе идея теплонасосной системы не нова, ее предложил лорд Кельвин еще в 1852 г. Принцип работы: геотермальный тепловой насос забирает тепло из окружающей среды и передает ее в систему отопления. Системы также могут работать и для охлаждения зданий.

Различают насосы с открытым и закрытым циклом. В первом случае установки забирают воду из подземного потока, передают в систему обогрева, отбирают тепловую энергию и возвращают к месту забора. Во втором – по специальным трубам в водоеме прокачивается теплоноситель, который передает/забирает тепло у воды. Насос может использовать тепловую энергию воды, земли, воздуха. Преимущество систем – можно устанавливать в домах, не подключенных к газоснабжению. Тепловые насосы сложны и дороги в установке, зато позволяют экономить на энергозатратах при эксплуатации.

Солнечные коллекторы

 Солнечные установки представляют собой системы для сбора тепловой энергии Солнца и передачи ее теплоносителю В качестве теплоносителя может быть использованы вода, масло или антифриз. В конструкции предусмотрены дополнительные электрические нагреватели, которые включаются, если КПД солнечной установки снижается. Существует два основных типа коллекторов – плоские и вакуумные. В плоских установлен абсорбер с прозрачным покрытием и теплоизоляцией. В вакуумных это покрытие многослойное, в герметично закрытых коллекторах создается вакуум. Это позволяет нагревать теплоноситель до 250-300 градусов, в то время как плоские установки способны нагреть его лишь до 200 градусов. К преимуществам установок следует отнести простоту монтажа, небольшую массу, потенциально высокую эффективность. Впрочем, есть одно «но»: эффективность работы солнечного коллектора слишком сильно зависит от разности температур.

Типы систем вентиляции

В общем случае вентиляцией называют регулируемый воздухообмен в помещении. Однако за этим термином скрывается несколько различных типов вентиляционных систем. Прежде чем переходить описанию и правилам подбора их элементов, нам необходимо разобраться с основными терминами и понятиями, используемыми в этой области. Итак, общепринятая классификация системы вентиляции:

 

по способу перемещения воздуха: естественная и искусственная;

по назначению: приточная и вытяжная;

по зоне обслуживания: местная и общеобменная;

по конструкции: наборная и моноблочная.

Отопление и вентиляция. Типы и способы

 

 

Отопление и вентиляция действуют, что называется, сообща, так как нагрев комнаты без возможности удаления отработанной воздушной среды, а также без доступа свежего воздуха приведет к тому, что в таком помещении станет невозможно находиться из-за повышенной температуры наряду с переизбытком углекислого газа и явной нехваткой кислорода. Поэтому система отопления и вентиляции проектируется с учетом особенностей каждой из функций. Дополнительными задачами такого проекта может стать реализация возможностей охлаждения воздуха посредством установки системы кондиционирования и очищения воздуха с помощью фильтров.

На первом этапе планировки будущей отопительной системы выполняется оценка реальных теплопотерь объекта, чтобы в дальнейшем избежать резкого снижения эффективности. Если имеются явные огрехи постройки, следует дополнительно утеплить фасад или отдельные помещения. Таким образом, можно сократить расходы на обогрев. При том снижаются затраты также и на оборудование, так как при верных расчетах можно подобрать более простую отопительную технику достаточной мощности, чтобы качественно прогревать воздух в помещении определенной площадью.

Проектирование систем вентиляции и отопления подразумевает принятие верного решения, где будет располагаться отопительное оборудование, что также направлено на эффективный обогрев помещения. Следующим шагом является произведение вычислений, в частности, теплотехнического расчёта. Просчитывается алгоритм управления котельной.

По необходимости проектирование отопления и вентиляции выполняется по принципу централизованного управления, когда регулирование температуры осуществляется одновременно для всего дома, или по принципу независимого регулирования параметров воздушной среды, в таком случае есть возможность задавать определенные значения температуры для каждого из имеющихся помещений.

Когда проектируется отопление и вентиляция жилого здания, то в расчёт берутся все из возможных элементов системы: тёплые полы, подогрев бассейна, вентиляционная система, подогрев крыши, если такая возможность имеется, а также тепловые завесы. Затем выбирается оборудование на основе выполненных расчётов, собственных пожеланий владельца, конфигурации постройки, а также с учётом требований, предъявляемых к эксплуатации помещения (снип отопление и вентиляция). Играет роль тип используемого топлива, посредством которого будет производиться обогрев жилого или производственного объекта. Для того чтобы исключить возможность появления перепадов температуры в помещениях, необходимо выполнить гидравлический расчёт системы отопления. Это следует также сделать во избежание появления аварийной ситуации в результате перепадов давлений в системе.

Системы отопления и вентиляции воздуха используются для организации внутри помещения комфортного климата вне зависимости от внешних климатических условий. Такими системами оборудованы все без исключения торговые площади, и их установка регламентирована законами и нормами РФ (СНиП).

В России, стране с переменчивым климатом, помещение должно не только кондиционироваться, но и обогреваться в зимний период. Обогрев происходит с помощью горячей воды, электричества, газа и т.д. В зависимости от типа обогрева составляется проект, учитывающий все особенности выбранной технологии. Кондиционирование, в свою очередь, регламентируется СНиПами и является излюбленным местом интереса СЭС, пожарных и других разрешительных организаций. Поэтому здесь качественный проект не менее важен. Зачастую система обогрева и кондиционирования воздуха проектируется комплексно, что позволяет свести к минимуму риск ошибки в планировке или расчетах.

Проектирование систем отопления и вентиляции воздуха состоит из нескольких этапов:

Проектирование общей схемы системы вентиляции и отопления.

Составление эскиза расположения всех агрегатов, воздухопроводных сетей и коммуникаций.

Расчет теплопритоков, параметров воздухообмена для проектирования вентиляции и отопления.

Технико-экономическое обоснование проекта вентиляции и отопления.

Рабочий проект системы.

Обширная нормативная база (СНиП 2.04.05-91) регламентирует организацию таких систем. Таким образом, проектирование систем кондиционирования и отопления осуществляется исходя из:

Типовых для данного типа зданий схем.

Нормативной документации.

Специфические требования заказчика и общая особенность объекта.

На основании этих трех пунктов составляется проект системы.

Системы отопления