Разновидности и расчет отопительных приборов

О различных элементах системы отопления

Все используемые комплектующие для систем отопления могут быть разделены на несколько различных групп.

Котельное оборудование

К нему можно отнести:

• водогрейный котел;
• расширительный бак;
•  насос;
• горелку;
• автоматику управления работой и обвязку котла.

Так, котел определяется по доступному виду топлива, расширительный бак в зависимости от типа системы может быть открытым или закрытым, что опять же определяется системой отопления. Все эти вопросы – какое оборудование для отопления дома будет использоваться, должны быть решены на этапе проектирования.

Котельное оборудование

Достаточно отметить, что при выборе системы отопления, в которой используется естественная циркуляция, дополнительный насос не требуется, так что правильная постановка задачи, какой она должна быть, позволит значительно сократить затраты на ее создание. В то же время комплектующие для отопления частного дома должны подбираться под параметры конкретных условий работы на этапе проектирования.

Отопительные приборы

Они являются не менее значимой частью системы отопления, чем котел. Достаточно сказать, что именно они непосредственно обогревают помещения. На сегодняшний день применяемые нагреватели для отопления обычно делятся по виду материалов, используемых при изготовлении. Как правило, это радиаторы:

• алюминиевые;
• биметаллические;
• стальные;
• чугунные.

Алюминиевые радиаторы	Биметаллические радиаторы
Стальные радиаторы	Чугунные радиаторы

Трубы

Не менее обширен выбор подобных компонентов системы отопления. Наиболее используемыми как материалы для отопления частного дома являются:

• металлические, в том числе
• стальные;
• медные;
• оцинкованные;
• нержавеющие;
• полимерные, в том числе:
• полиэтиленовые;
• металлопластиковые;
• полипропиленовые;
• армированные.

Выбор того или иного типа труб во многом зависит от возможностей создателя системы отопления. Так, медные при всех своих достоинствах дороги, то же самое относится к нержавеющим и оцинкованным трубам. Во многих случаях определяющим становится выбор способа их соединения, металлические чаще всего требуют сварки или пайки, а также использования резьбовых соединений, что подразумевает обладание определёнными навыками. Кроме того, такие трубы тяжелы и неудобны в работе. Но зато они обладают высокой механической прочностью

Стальные трубы	Медные трубы
Полипропиленовые трубы	Металлопластиковые трубы

Поэтому, выбирая материалы для отопления, такие как трубы, необходимо учесть множество дополнительных факторов, в том числе далеко не маловажным будет их цена. Во многом она зависит от выбранного типа разводки – двухтрубная или однотрубная.

Однотрубная и двухтрубная системы отопления

Запорно-регулирующая арматура

Должна рассматриваться как неотъемлемая часть системы отопления. Ее предназначение – регулировка температуры, которая может осуществляться изменением потока теплоносителя как на выходе из котла отопления, так и на любой точке трубопровода. С этой целью используются различные комплектующие, для отопления в качестве регулирующих элементов применяются:

• вентили, шаровые краны и задвижки;
• редукторы давления;
• датчики давления и потока;
• воздухоотводчики и поворотные заслонки;
• обратные клапаны;
• предохранительные, запорные и балансировочные клапаны;
• манометры;
• термостатические устройства.

Подобная арматура устанавливается в необходимых местах, начиная от обогревательных котлов и заканчивая непосредственно радиаторами отопления.

Запорно-регулирующая арматура системы отопления

Фильтры

Рассмотренное оборудование для отопления дома будет неполным, если обойти вниманием такой его компонент, как фильтры. Они препятствуют попаданию мусора в котел и обеспечивают поступление в него чистой воды. Конструктивно они могут быть разной формы (косые, прямые) и разного диаметра, позволяющего использовать их в любых трубопроводах

Конструктивно они могут быть разной формы (косые, прямые) и разного диаметра, позволяющего использовать их в любых трубопроводах.

Использование вспомогательных элементов для оптимизации работы приборов отопления

Чтобы улучшить работу отопительных приборов, подсоединенных к контуру, владельцу может потребоваться вспомогательное оборудование. Это реле разгрузки для электрокотла, которое позволяет плавно регулировать мощность и делать работу отопительных приборов, подключенных к контуру, более эффективной, или термоголовки на радиаторы отопления – высокотехнологичные устройства, предназначенные для автоматического регулирования температуры в контуре.

Стоит обратить внимание на GSM контроль отопления – модуль, позволяющий дистанционно производить контроль над работой отопительных приборов. Он помогает собственнику получать отчеты о температуре в помещении, исправности приборов в контуре, а также предполагает удаленно задавать режим работы системы обогрева

Современные модели удаленного контроля отопления предполагают, что для каждой комнаты может быть выбран оптимальный температурный режим. Для этого все отопительные приборы в доме, оборудуются автоматическими регуляторами температуры. Более подробно о терморегуляторах можно прочитать здесь

Он помогает собственнику получать отчеты о температуре в помещении, исправности приборов в контуре, а также предполагает удаленно задавать режим работы системы обогрева. Современные модели удаленного контроля отопления предполагают, что для каждой комнаты может быть выбран оптимальный температурный режим. Для этого все отопительные приборы в доме, оборудуются автоматическими регуляторами температуры. Более подробно о терморегуляторах можно прочитать здесь.

Оптимальное сочетание в системе отопления базовых и вспомогательных приборов позволит добиться максимально эффективной работы контура и будет способствовать более экономичному потреблению энергоресурсов.

Комбинированные котлы для водяного отопления

Понятно, что теплогенератор, работающий на одном виде топлива, например на газе, предпочтителен. Но возможны разные ситуации, выходом из которых будет покупка комбинированного котла, в котором устанавливается сменная горелка, могущая работать как на газе, так и на дизельном топливе.

Однако и этот вид приборов водяного отопления имеет свои нюансы, в частности:

• обойдется такой теплогенератор немного дороже, чем котел, рассчитанный на один вид топлива;
• его КПД примерно на 10—20% ниже, чем у газового или жидкотопливного котла;
• поскольку котел — агрегат крупногабаритный, то под него придется отвести отдельное помещение;
• некоторые его комплектующие (топливный насос, дутьевой вентилятор и др.) работают от электрической сети. Длительные перебои с электричеством зимой могут закончиться разрывом трубопровода. Для таких ситуаций надо купить и мощный электрогенератор.

Отопительный котел должен иметь определенную мощность, причем она должна превышать теплопотери дома примерно на 15—20%, которые еще надо уметь высчитать. Для перестраховки можно купить более мощный агрегат (от этого параметра зависит и цена оборудования), но тогда не исключено, что часть его теплопроизводительности не будет использована т. е. фактически деньги будут потрачены зря. Если купить менее мощный котел, то можно мерзнуть всю зиму, даже если он будет работать в полную силу. Таким образом, лучше обратиться за консультацией к специалисту.

В моделях котлов предыдущих поколений снижение мощности влекло за собой снижение КПД. Современное оборудование оснащено несколькими ступенями мощности, благодаря чему можно уменьшить теплопроизводительность агрегата и количество топлива, и это не обернется потерями тепла. Новейшее изобретение — водогрейные котлы с моделирующими головками, при которых бесступенчатое снижение мощности никак не отражается на КПД оборудования.

Отопление можно объединить с системой горячего водоснабжения, для чего достаточно установить двухконтурный водогрейный котел. Они бывают различного типа — проточного, накопительного или в сочетании с бойлером.

Для передачи тепла от теплоносителя воздуху используются отопительные приборы, без которых эффективность системы водяного отопления была бы крайне низкой. Благодаря специальной конструкции отопительных приборов, можно извлечь из теплоносителя максимальное количество тепла.

Газовый нагрев

Для того чтобы снизить расходы на отопление, нередко применяются отопительные приборы, работающие на газе. Одним из самых простых видов такого оборудования является газовый конвектор, присоединяемый либо к системе газоснабжения, либо к баллону с сжиженным пропаном. При этом горелка не входит в контакт с окружающей атмосферой, а кислород попадает к ней через специальную трубу (которую можно вывести на улицу для поддержания в помещении нормального качества воздуха).

Такие виды отопительных приборов имеют высокую мощность (до 8 кВт и более), относительно дешевы в эксплуатации за счет невысокой стоимости энергоносителя.

https://youtube.com/watch?v=4KcmGmlW7cw

К недостаткам же относятся: необходимость постановки на учет в контролирующих организациях, обустройство качественной вентиляции и необходимость в периодической очистке форсунок. Кроме того, в случае неисправности оборудования в помещении может возрасти количество опасного для здоровья углекислого газа. Поэтому в квартирах и других помещениях с постоянным пребыванием людей такие приборы используют редко – тогда как, например, для дачи или гаража они могут оказаться просто незаменимыми.

Воздушное отопление

Такое отопление знают многие не по наслышке, это работает на примере печки, где от того что мы топим дрова, она нагревается и нагревает воздух. Воздушное отопление отличается низкими затратами на электроэнергию и отсутствием радиаторов и труб. В современном виде похоже на радиатор машины, который забирает холодный воздух из среды, нагревает, и выпускает в помещение. Состоит эта система из воздухонагревателя, теплообменника, насосов и воздуховодов. К минусам можно отнести наличие шума при работе устройства и разницу в температуре в разных местах помещения

Так же порой имеет большие размеры, стоит учесть важность тканевого фильтра и его последующей замены. Хороший выбор для каркасных домов

Отличия открытой и закрытой системы отопления

Имеются следующие отличительные особенности систем открытого и закрытого отопления:

По месту размещения расширительного бака.В открытой системе отопления бак располагают в наивысшем месте системы, а в закрытой системе расширительный бак можно устанавливать в любом месте, даже рядом с котлом. Закрытая система отопления изолирована от атмосферных потоков, что препятствует попаданию воздуха. Это увеличивает срок службы. За счёт создания дополнительного давления в верхних узлах системы снижается возможность образования воздушных пробок в радиаторах, расположенных сверху. В открытой системе отопления используются трубы с большим диаметром, что создаёт неудобства, также монтаж труб осуществляется под наклоном для обеспечения циркуляции. Не всегда имеется возможность скрыть толстостенные трубы

Для обеспечения всех правил гидравлики необходимо учитывать уклоны распределения потоков, высоту подъёма, повороты, заужения, подключение к радиаторам. В закрытой системе отопления используются трубы меньшего диаметра, что удешевляет конструкцию.

Также в закрытой системе отопления важно правильно установить насос, что позволит избежать шума

Преимущества открытой системы отопления

• простое обслуживание системы;
• отсутствие насоса обеспечивает бесшумную работу;
• равномерный прогрев отапливаемого помещения;
• быстрый пуск и остановка системы;
• независимость от электроснабжения, если в доме не будет электричества, то система будет работоспособна;
• высокая надёжность;
• не требуется особых навыков для установки системы, в первую очередь устанавливается котёл, мощность котла будет зависеть от отапливаемой площади.

Недостатки открытой системы отопления

• возможность уменьшения срока эксплуатации системы при попадании воздуха, так как уменьшается теплопередача, в результате чего появляется коррозия, нарушается циркуляция воды, образуются воздушные пробки;
• воздух, содержащийся в открытой системе отопления, может вызывать кавитацию, при которой разрушаются элементы системы, находящиеся в кавитационной зоне, такие, как арматура, поверхности труб;
• возможность замерзания теплоносителя в расширительном баке;
• медленный нагрев системы после включения;
• необходим постоянный контроль уровня теплоносителя в расширительном баке для исключения испарения;
• невозможность использования антифриза в качестве теплоносителя;
• достаточна громоздка;
• низкий коэффициент полезного действия.

Преимущества закрытой системы отопления

• простой монтаж;
• нет необходимости постоянно контролировать уровень теплоносителя;
• возможность применения антифриза, не боясь размораживания системы отопления;
• путём увеличения или уменьшения количества теплоносителя, подаваемого в систему, можно регулировать температуру в помещении;
• из-за отсутствия испарения воды снижается необходимость её подпитывать из внешних источников;
• самостоятельное регулирование давления;
• система экономичная и технологичная, имеет более длительный срок эксплуатации;
• возможность подключения к закрытой системе отопления дополнительных источников отопления.

Недостатки закрытой системы отопления

• самый главный недостаток — зависимость системы от наличия постоянного электроснабжения;
• при работе насоса требуется электричество;
• для аварийного электроснабжения рекомендуется приобрести небольшой генератор;
• при нарушении герметичности стыков возможно попадание воздуха в систему;
• размеры расширительных мембранных баков в закрытых помещениях большой площади;
• бак заполняется жидкостью на 60−30%, наименьший процент заполнения приходится на большие баки, на больших объектах применяются баки с расчётным объёмом в несколько тысяч литров.
• возникает проблема с размещением таких баков, используются специальные установки, чтобы поддерживать определённое давление.

Каждый, кто собирается установить систему отопления, сам выбирает, какая система проще и надёжней для него. Открытую систему отопления, благодаря простоте эксплуатации, большой надёжности, используют для оптимального отапливания небольших помещений. Это могут быть небольшие одноэтажные дачные дома, а также загородные дома.

Закрытая система отопления является более современной и более сложной. Её применяют в многоэтажных домах и коттеджах.

Батареи из чугуна

Чугунный тип отопительных приборов относится к наиболее распространенным вариантам комплектации отечественных централизованных систем. Его предпочитали другим разновидностям в основном из-за дешевизны. В дальнейшем приборы данного типа стали постепенно вытесняться устройствами с более высоким коэффициентом теплоотдачи (у чугунных батарей он всего 40%). В настоящее время радиаторами из чугуна в основном оснащаются системы старого образца. Что касается современных интерьеров, то в них можно встретить дизайнерские чугунные модели.

К сильным сторонам устройства отопительных приборов можно отнести значительную площадь поверхности, через которую происходит передача энергии от теплоносителя в окружающее пространство. Еще одно заметное преимущество – долговечность чугунных батарей: они способны прослужить без проблем 50 и более лет. Недостатки также имеются, и их немало. Во-первых, теплоноситель используется в очень больших объемах (до 1,5 л на каждую секцию). Разогревается чугун не спеша, поэтому приходится ожидать, пока после включения котла тепло начнет поступать в комнаты. Ремонтировать такие батареи непросто, и чтобы максимально снизить вероятность поломок, их приходится чистить каждые 2-3 года. Монтажные работы утруднены большим весом радиаторов.

Требования к выбору радиаторов

Перед покупкой необходимо произвести все расчеты, затем подбирать размер радиатора

Выбирая размеры батарей отопления для размещения под окном, полагается отталкиваться от значений ширины оконного проема и предполагаемой дистанции краев элементов до подоконника и поверхности пола. Перед отправлением в магазин надлежит произвести все необходимые измерения и ориентироваться на них при рассмотрении вариантов. Стандартный показатель ширины проема – 110-120 см. Размер приобретаемой батареи должен составлять не менее 70-75%  от данного значения. Если речь идет о секционном устройстве из алюминия, потребуется радиатор из 10-12 элементов (ширина одного обычно составляет около 8 см).

При выборе размеров радиаторов надо принимать во внимание высоту расположения подоконника. Между ним и верхним краем радиаторных элементов должно быть расстояние в 6-12 см

Высота монтажа отопительных приборов над полом должна быть не менее 8 см. В этом случае достигается отдача тепла, максимально соответствующая заявленной изготовителем.

Также в условиях частного сектора большое значение имеет объем помещающейся в секцию жидкости. Если в многоквартирных домах, жильцы которых пользуются централизованным отоплением, данный параметр не играет роли, то при использовании собственной системы она нужна для расчета объема, когда требуется выяснить эффективность насоса или котла.

Важнейшим показателем при выборе отопительного оборудования является тепловая мощность. Далеко не всегда целесообразно выбирать высокомощные варианты. В жилищах с качественной теплоизоляцией достаточно модели со средним значением данного параметра.

Электрические виды обогревателей

Электрические модели работают по принципу конвекции, поэтому быстро нагревают помещение

Электрические отопительные приборы работают по другому принципу. Теплоноситель заменяют нагревательные элементы, которые функционируют при подаче электрического тока. За редким исключением нагревательный элемент имеет малую площадь. Чтобы сделать подачу тепла более эффективной, используют 2 решения:

• пропускают сквозь нагревательное устройство потоки воздуха – любой вид конвектора,
• создают корпус с большой рабочей площадью – панельные обогреватели.

К электрообогревателям относят приборы, являющиеся нагревательным элементом. Такой отопительный электроприбор, как котел Эван им не является. Это источник тепла, но не греющая конструкция.

Главный недостаток электрообогревателей – требовательность к качеству электрического тока. Если суммарная мощность отопителей превышает 12 кВт, потребуется проложить сеть с напряжением в 380 В.

Конвекционные приборы

Тепловентиляторы сжигают кислород в помещении нужно ставить увлажнитель воздуха

Нагревательные элементы – ТЭНы, размещены внутри плоского корпуса. Поверхность корпуса нагревается и передает тепло воздуху. Однако этот механизм обеспечивает лишь 20% теплопередачи. В нижней части прибора есть входные отверстия. Через них воздух проникает внутрь прибора, нагревается и выходит через отверстия в верхней части. Конвекция обеспечивает 80% теплоотдачи.

Конвекторы быстро нагревают помещение, но не сжигают кислород так сильно, как тепловентиляторы. На минимальных температурах прибор можно оставлять включенным на ночь. Мощность варьируется от 0,25 до 2,5 кВт. Расчет показателя выполняют по кубатуре, так как конвектор нагревает воздух. Недостаток – комфортная температура поддерживается в комнате только пока конвектор работает.

Масляные устройства

Нагревательный элемент – ТЭН, однако теплоноситель – масло, тоже присутствует. Теплое вязкое вещество наполняет секции и передает тепло поверхности. Чем больше рабочая поверхность, тем выше КПД устройства. Масляные электроотопительные приборы близки по эффективности к радиационным.

Плюс – высокая тепловая инерция. Прибор медленно нагревается, но и отдает тепло долгое время после отключения. Такой режим работы более экономичен. Аппараты выпускают мощностью до 4,5 кВт, но при этом масляные радиаторы потребляют меньше электричества. Недостаток – большая масса и громоздкость.

Подбор вида обвязки

Схема обвязки радиаторов отопительной системы подбирается исходя из следующих факторов:

• типа системы, подающей тепло в помещение;
• способа соединения радиатора с центральными магистралями.

Определение типа системы

Прежде чем приступать к подбору обвязки отопительного оборудования необходимо определить тип системы отопления помещения. В настоящее время применяются следующие типы:

• однотрубные системы;
• двухтрубные системы.

Однотрубное отопление – это система, в которой все отопительное оборудование связано одной трубой. Теплоноситель последовательно попадает в каждый радиатор и возвращается в котел по одному замкнутому контуру.

Отопительная система с одним замкнутым контуром

Преимуществами однотрубной отопительной системы являются:

• сбалансированность системы, что позволяет добиться равномерного прогрева всех подключенных радиаторов;
• увеличенная скорость прогрева;
• эстетичный вид и минимальное количество занятого пространства;
• простота монтажа;
• экономия на материалах.

К недостаткам можно отнести:

• взаимосвязанность всех элементов системы, что приводит к невозможности выполнения ремонтных работ одного из них без отключения другого;
• сложность регулирования температуры теплоносителя;
• необходимость установки насоса с большим показателем мощности.

Двухтрубное отопление включает в себя два магистральных трубопровода. Один доставляет теплоноситель к радиаторам, а второй – возвращает к отопительному оборудованию.

Отопительная сеть с двумя магистральными трубопроводами

Достоинствами такой системы являются:

• одинаковая температура всех радиаторов, так как теплоноситель на отдельную батарею поступает непосредственно из отопительного прибора;
• возможность сооружения системы с меньшим внутренним давлением, что позволяет устанавливать оборудование меньшей мощности.

Наиболее существенным недостатком является стоимость системы. Принято считать, что затраты на приобретение материалов увеличиваются в 2 раза. На самом деле данное утверждение неверно, так как при однотрубной системе требуются меньшее количество труб, но с большим диаметром, а для двухтрубной – наоборот.

Однотрубная система отопления организована практически во всех многоквартирных домах старой постройки. Также ее целесообразно устанавливать в дачных домиках, площадью до 150 м². В новых домах и загородных коттеджах устанавливается двухтрубная система.

Варианты подключений

Способы подключения радиаторов также зависят от расположения труб в частном или многоквартирном доме. Выделяют:

боковое соединение, при котором входящий и отводящий патрубки располагаются с одной стороны радиатора. Такой тип отличается минимальными затратами на обустройство подключения (последовательное соединение), эстетичностью и минимальными потерями тепловой энергии. Как правило, применяется в большинстве многоквартирных домов;

Боковое подключение радиатора

диагональное соединение. В отличие от предыдущего случая ввод и вывод располагаются с противоположных сторон батарей отопления. Основное преимущество – возможность равномерного прогрева радиаторов с большим количеством секций (от 12 штук);

Диагональное подключение батареи

нижнее соединение – входящий и выводящий патрубки подводятся снизу. Достоинствами такого способа является эстетичность и возможность вмонтировать магистрали с пол или стену. К недостаткам относятся значительные потери тепловой энергии, находящиеся на уровне 1 % – 15%.

Нижнее подключение отопительного прибора

Заключение

Сравнение различных отопительных приборов

Стоит отметить, что для систем отопления в жилых помещениях можно использовать любой из описанных типов батарей. Хотя приобретение биметаллических приборов зачастую нецелесообразно, ведь преимущества у них практически те же, что у алюминиевых, а стоимость при этом в разы больше. Поэтому пусть лучше они и дальше остаются в промышленных и общественных объектах.

Расчет мощности отопления

В квартирах нежелательно устанавливать алюминиевые приборы ввиду перепадов давления в системе, негативно влияющих на металл. Оптимальный и испытанный годами вариант для квартир – чугунные батареи. Так или иначе, ориентироваться нужно на финансовые возможности и личные пожелания.

Стандартный расчет радиаторов отопления

Тем, кто не хочет погружаться в самостоятельные вычисления, рекомендуем воспользоваться для расчетов специальным калькулятором, который учитывает практически все нюансы, влияющие на эффективность обогрева помещения: