Отопление. Эксплуатационные требования к системе

Стандартная лучевая система отопления частного дома или многоквартирного дома представляет собой организацию обогрева внутреннего пространства посредством нескольких контуров с индивидуальным подключением к уже установленному трубопроводу отдельных, а не последовательных приборов.

Такой вариант позволяет получить оптимальную теплопередачу, а также предотвращает значительные потери тепловой энергии.

Современные системы отопления

В современных многоквартирных домах и в условиях частной застройки, вне зависимости от количества этажей, как правило, применяются горизонтальные отопительные системы.
Основной конструктивной особенностью схемы, в этом случае, является наличие одного или нескольких стояков вертикального типа с ответвлениями для обустройства отопления каждого отдельного помещения.

Подводка трубопровода к радиаторам осуществляется по горизонтали.

В настоящее время практикуется как открытая, так и скрытая прокладка трубопровода, но второй вариант является наиболее предпочтительным:

• разветвленной тупиковой отопительной системе предполагается нивелирование минимальных по длине труб и гидравлического сопротивления посредством взаимного перекрещивания трубопровода, что становится основной причиной увеличения толщины стяжки;
• в периметриальной разводке отопительной системы предусматривается прокладка трубопровода вдоль стен по периметру всего помещения, а также допускается выполнение скрытой прокладки в конструкции пола;
• коллекторной схемой предусматривает выполнение параллельного подключения всех приборов отопления на подающий и обратный трубопроводы.

Именно последний способ оптимально подходит для обустройства отопления комбинированного типа, то есть сочетанием традиционного радиаторного обогрева с системой «теплый пол».

Самым бюджетным и простым в исполнении вариантом является традиционная однотрубная система, в которой тепловым носителем происходит последовательное наполнение всех отопительных приборов, что не гарантирует равномерного распределения тепла.

Требования к системам отопления

В помещениях ЛПУ следует применять водяное отопление. В качестве тепло­носителя не допускается применение других жидкостей и растворов.Предельную температуру теплоносителя в системах отопления принимают равной:

• 85 °С — в палатных отделениях, отделениях реанимации, интенсивной тера­пии, родильных домах и диспансерах со стационаром;
• 95 °С — в остальных помещениях ЛПУ, палатах психиатрических и наркологи­ческих отделений.

Отопительные приборы должны иметь гладкую поверхность, допускающую легкую очистку, устойчивую к ежедневному воздействию моющих и дезинфици­рующих растворов, исключающую адсорбирование пыли и скопление микроор­ганизмов. Такие приборы устанавливают в операционных, предоперационных, реанимационных залах, наркозных, родовых, помещениях электросветолечения, помещениях психиатрических больниц, палатах, манипуляционных — туалетных для новорожденных, палатах для недоношенных, травмированных, грудных и но­ворожденных детей, палатах для больных инфекционными заболеваниями, ожо­говых больных, боксах и полубоксах, помещениях для хранения, приготовления и классификации крови, для хранения стерильных материалов и приготовления лекарств в асептических условиях, рентгеновских кабинетах, помещениях лабо­раторий и экспериментально-биологических клиник (вивариев).

Отопительные приборы размещают у наружных стен помещения под окнами без ограждений. У внутренних стен расположение отопительных приборов не допускается.

В помещениях палат и лечебных, диагностических, профилактических каби­нетов применяют трубчатые и панельные радиаторы без оребрения. При этом до­пускается применение радиаторов других типов и конвекторов в вестибюлях, на лестничных клетках и в коридорах, кроме коридоров палатных, реанимационных, родовых отделений и отделений интенсивной терапии.

Помещения, перечисленные выше, оборудуют системами водяного настенно­го или напольного отопления. В качестве отопительных приборов применяют на­стенные отопительные панели или регистры из полиэтиленовых трубопроводов, заделанные в конструкцию стены.

В случае если мощность системы напольного отопления недостаточна для соз­дания требуемого микроклимата, в этих помещениях целесообразно применять комбинированное отопление.

Температура на поверхности напольного отопления в зоне постоянного пребы­вания людей должна быть не выше 26 °С. Допускается формирование граничных зон вдоль наружных ограждений шириной 1 м и температурой поверхности 31 °С.

Для улучшения работы системы автоматического регулирования длина контуров должна составлять не более 80 м. При данном отоплении температура поверхно­сти стены должна быть не выше 50 °С. Для систем напольного и настенного отопления предусматривают систему ав­томатического регулирования температуры в отдельных помещениях.

В теплый период года помещения, перечисленные выше, для снятия избытков теплоты в рабочей зоне и снижения воздухообмена до требуемого по санитарным нормам целесообразно оснащать трубопроводами системы отопления для охлаж­дения. В качестве систем охлаждения применяют системы настенного отопления, а также потолочные системы.

Во избежание конденсации влаги на поверхности стен и потолка температуру воды в подающей магистрали необходимо принимать на 1—2 °С выше темпера­туры точки росы, при этом температура поверхностей стен или потолка должна быть не ниже 20 °С.

В зависимости от температурно-влажностного режима помещения при выбо­ре температуры поверхности стен целесообразно производить проверку возмож­ности конденсации влаги на поверхности ограждающих конструкций. Систему водяного радиационного охлаждения предусматривают из легких гипсобетонных потолочных панелей с замоноличиванием в них трубопроводов. Помещения с наибольшим значением относительной влажности оснащают датчиком температуры точки росы с подключением его к системе автоматики.

В холодный период года температура воды в подающей магистрали должна быть не выше 40 °С, а температура поверхности потолка — не выше 24 °С. В операционных помещениях различного назначения тепловой режим следует поддерживать системой кондиционирования воздуха.

Лучевая разводка: особенности и элементы

Лучевой тип разводки отопительной системы является хорошо продуманной и эффективной конструкцией, состоящий из нескольких основных элементов, представленных:

• Котлом, предназначенным для передачи теплового носителя посредством труб в радиаторы отопления. Обязательно учитываются показатели мощности устанавливаемого оборудования с прибавкой процента на тепловые потери в газовой системе лучевого отопления.
• Циркуляционным насосным оборудованием, позволяющим в принудительном режиме перемещать тепловой носитель по закрытой отопительной системе. В процессе выбора модели и конструкции насоса, обязательно должны быть учтены высота и длина труб, создающих гидравлическое сопротивление, а также конструкция и тип радиаторных батарей.
• Гребенка и коллектор. Обустройство газового лучевого отопления предполагает обязательную установку гребенок или коллектора, отвечающего за процесс распределения теплового носителя по всем отопительным приборам в системы.

Современные латунные, стальные или полимерные коллекторы, используемые в лучевых системах отопления, часто снабжаются дополнительными элементами терморегулирующего или запорно-регулирующего свойства, что позволяет распределить индивидуальный расход теплового носителя по каждому, отдельно взятому контуру.

Не менее важно наличие автоматического режима воздухоудаления и стандартных термометров, облегчающих эксплуатацию и обслуживание отопительной системы.

Очень актуальна в последние годы установка специальных наружных и внутренних, так называемых встроенных шкафов, внутри которых и монтируются элементы отопительной лучевой системы.

Классификация систем водяного отопления

Классификация систем водяного отопления проводится по следующим основным признакам [11].

1. По способу создания циркуляции водяные системы отопления подразделяются на системы с естественной циркуляцией (гравитационные) и с искусственной циркуляцией (насосные). В системах с естественной циркуляцией (рис. 4.3) движение воды осуществляется под действием разности плотностей охлажденной воды после отопительных приборов и горячей воды, поступающей в систему отопления. В системах с искусственной циркуляцией движение воды происходит под действием насоса.

2. По схеме включения отопительных приборов в стояк или ветвь системы водяного отопления подразделяются на двухтрубные в соответствии с рис. 4.3 (приборы присоединены по теплоносителю параллельно) и однотрубные (приборы присоединены по теплоносителю последовательно).

3. По направлению объединения отопительных приборов как двухтрубные, так и однотрубные системы отопления могут быть вертикальными в соответствии с рис. 4.3 (последовательно присоединяются к общему вертикальному стояку отопительные приборы на разных этажах) и горизонтальными(последовательно присоединяются к общей горизонтальной ветви отопительные приборы на одном этаже).

4. По месту расположения подающих и обратных магистралей системы водяного отопления подразделяются на системы с верхним расположением подающих магистралей в соответствии с рис. 4.3 (по чердаку или под потолком верхнего этажа, а обратных магистралей – по подвалу) и с нижним расположением обеих магистралей(по подвалу или над полом первого этажа).

5. По направлению движения воды в подающих и обратных магистралях системы водяного отопления подразделяются на тупиковые в соответствии с рис. 4.3 (горячая и охлажденная вода в магистралях движется в противоположных направлениях) и с попутным движением(горячая и охлажденная вода в магистралях движется в одном направление).

Для уяснения устройства и принципа действия системы водяного отопления рассмотрим схему системы [11], представленную на рис. 4.3.

Вода, нагретая в теплогенераторе (котле) К до температуры t

г поступает через теплопровод – главный стояк
1 в подающие магистральные теплопроводы 2. По подающим магистральным теплопроводам горячая вода поступает в подающие стояки 9. Затем по подающим подводкам 13 горячая вода поступает в отопительные приборы 10, через стенки которых теплота передается воздуху помещения. Из отопительных приборов охлажденная вода с температурой t
о по обратным подводкам
14, обратным стоякам 11 и обратным магистральным теплопроводам 15 возвращается в теплогенератор К, где она снова подогревается до температуры t
г, и далее циркуляция происходит по замкнутому кольцу.

К – котел; 1 – главный стояк; 2 – подающий магистральный теплопровод (горячей воды); 3 – сигнальная трубка; 4 – расширительный бак; 5 – переливная труба; 6– циркуляционная труба; 7 – вентили; 8 – тройники с пробкой, верхние – для впуска воздуха в отключенный стояк, нижние – для спуска воды; 9 – подающие стояки (горячей воды); 10 – отопительные приборы; 11 – обратные стояки (охлажденной воды); 12 – регулировочные краны у отопительных приборов; 13 – подающие подводки; 14 – обратные подводки; 15 – обратный магистральный теплопровод (охлажденной воды); 16 – запорные вентили для регулирования и отключения отдельных веток системы; 17 – труба для заполнения системы водой из водопровода; 18 – спускная труба

Рис. 4.3. Схема двухтрубной системы водяного отопления с верхней разводкой и естественной циркуляцией

В системе водяного отопления имеется расширительный бак 4, предназначенный для вмещения прироста объёма воды при её нагревании, а также для удаления через него воздуха в атмосферу как при заполнении системы водой, так и в период её эксплуатации (в случае открытого расширительного бака). Для регулирования теплоотдачи отопительных приборов на подводках к ним устанавливают регулировочные краны 12.

Перед пуском в действие каждая система заполнятся водой из водопровода 17 через обратную линию до сигнальной трубы 3 в расширительном баке 4. Когда уровень воды в системе повысится до сигнальной трубы и вода будет вытекать из трубы в раковину, находящуюся в котельной, кран на сигнальной трубе закрывают и прекращают заполнение системы водой.

При недостаточном прогреве приборов вследствие засорения трубопровода или арматуры, а также в случае появления утечки вода из отдельных стояков может быть спущена без опорожнения и прекращения работы других участков системы. Для этого закрывают вентили 7 на стояках. Из тройника 8, установленного в нижней части стояка, вывёртывают пробку и к штуцеру тройника присоединяют гибкий шланг, по которому вода из теплопровода и отопительных приборов стекает в канализацию. Чтобы вода быстрее стекала, из верхнего тройника 8 вывёртывают пробку.

Область применения и преимущества различных систем водяного отопления представлены в табл. 4.2 [11].

Таблица 4.2 – Область применения и преимущества различных систем водяного отопления

Продолжение таблицы 4.2

Преимущества и недостатки лучевого отопления

Тепловой носитель максимально равномерно распределяется по отопительным приборам, поэтому нет ощущения температурной разницы на радиаторах разной степени удаления от нагревательного прибора.

Кроме всего прочего, посредством двух- или трёхходового клапана есть прекрасная возможность выставлять индивидуальный уровень нагрева теплового носителя на каждый отдельно взятый контур.

При необходимости выполнить профилактические или ремонтные работы отсутствует такое обязательное условие, как отключение всей отопительной системы. В качестве немаловажного преимущества также можно расценивать возможность снижения гидравлических потерь за счёт минимального количества изгибов.

Чтобы принять окончательное решение о целесообразности применения лучевой системы отопления, важно также ознакомиться с некоторыми недостатками, представленными:

• Значительно увеличенным расходом труб на подачу и «обратку». Особенно важно учитывать такой недостаток при обустройстве больших домовладений со сложной геометрией помещений.
• Повышенной трудоёмкостью проведения монтажных работ, что всегда отражается на окончательной стоимости обустройства системы отопления.
• Необходимостью выполнять только скрытую установку, так как значительное количество труб монтировать вдоль стен не представляется возможным.
• Повышенными расходами на обустройство отопительной системы с применением стяжки или укладки под напольное покрытие.
• Необходимостью сконструировать и выполнить установку всей трубопроводной отопительной системы под полом с минимальным количеством стыков или полностью без них.

Именно на стадии проектирования необходимо определится с количеством контуров лучевой отопительной системы. Если предполагается задействовать несколько отопительных контуров с разным температурным режимом теплового носителя, то каждый обязательно оборудуется индивидуальным циркуляционным насосом.

Важно помнить, что участки стыков – это всегда определенный риск протечек и выхода системы из строя, поэтому все этапы выполнение скрытого монтажа лучевого отопления целесообразно доверить профессионалам.

Модернизация системы с целью экономии

Любая система лучевого отопления может быть самостоятельно модернизирована, что повышает эффективность и делает эксплуатацию более удобной. С этой целью, как правило, достаточно установить на все радиаторные батареи системы дополнительные клапана, имеющие термостатическую головку.

Посредством такой термостатической головки можно устанавливать значения оптимальной, абсолютно комфортной температуры нагрева теплового носителя.

Возможность осуществлять регулирование в широком температурном диапазоне особенно важно при наличии внутри одного здания помещений, имеющих разное назначение.

Альтернативное отопление пока еще не очень популярно, но многие находятся в поисках дешевой и экологичной энергии. Воздушный солнечный коллектор своими руками – отличный вариант для уменьшения затрат на оплату электроэнергии.

Руководство по установке радиатора отопления своими руками представлено по ссылке.

Эффективность отопительной системы во многом зависит от правильности ее проектирования. Пример гидравлического расчета системы отопления вы найдете тут.

Виды систем отопления зданий

Перед проектировкой и монтажом отопления учитываются нюансы, влияющие на конечный результат: пожелания клиента, технические возможности объекта, государственные стандарты, безопасность.

Важный момент — выбор способа отопления промышленного или общественного здания. В числе самых востребованных видов отопительных систем: электрическое, воздушное, водяное отопление и рекуперация. У каждого — свои особенности, связанные с видом теплоносителя.

Воздушное отопление

Постоянный равномерный обогрев помещений в сотни и тысячи квадратных метров требует правильного инженерного решения. Помогает в этом система воздушного отопления, когда на объекте устанавливается теплогенератор, нагревающий и подающий теплый воздух по воздуховодам в отапливаемые помещения.

Вентиляторы (реже — тепловые пушки) и распределительные головки направляют теплые потоки равномерно, избегая перегрева или недостаточного обогрева отдельных зон.

В числе достоинств:

• равномерный обогрев;
• повышенный КПД;
• экономия на монтаже за счет отсутствия трубопровода и радиаторов (вместо них — воздуховоды);
• бесперебойное отопление больших площадей (крытых спортивных арен, логистических комплексов и пр.);
• пожарная безопасность.

К недостаткам относят большие траты, вызванные:

• покупкой и монтажом оборудования;
• содержанием и обслуживанием.

Расходы увеличиваются из-за большого потребления электричества. В некоторых случаях производительность достигает нескольких тысяч кубических метров в час, что влечет увеличение коммунальных платежей.

Воздушное — один из самых безопасных способов отопления

Водяное отопление

Такой тип отопления рационально использовать на объектах, расположенных рядом с системой центрального водоснабжения или собственной котельной.

Тепло вырабатывает промышленный отопительный котел, работающий от электроэнергии, на газу или на твердотопливном материале: угле, торфе, продуктах деревообработки и пр. В результате теплый воздух поступает в помещения, смешивается с окружающей средой и нагревает ее до нужных показателей.

Существует два типа водяного отопления:

• однотрубное.

Радиаторы устанавливаются последовательно, что исключает возможность регулировки температуры.

• двухтрубное.

Радиаторы размещают параллельно, температуру регулируют термостаты.

Преимущества:

• равномерное поступление тепла;
• стабильная циркуляция воздуха;
• безопасность для людей, находящихся в обогреваемом помещении.

Недостаток: нельзя использовать на крупных объектах.

Система часто используется как дополнительный («дежурный») способ отопления.

Электрическое отопление

Отопление производственных комплексов с помощью электроэнергии подразделяется на два вида:

• через переносные приборы — конвекторы.

Воздух, проходя через нагревательные элементы, поддерживает заданную температуру, не допуская перегрева. Однако этим вызван и недостаток: конвекторы сушат воздух.

• через электрические котлы.

Работа системы автоматизирована, отличается максимально высоким (99%) КПД и чистым воздухом, поскольку нагреватель не образует продукты сгорания. Котел, помимо функции обогрева, может также служить источником горячего водоснабжения.

К минусам относятся затраты на оплату электроэнергии.

Реже в качестве устройства для нагрева небольших помещений используют компактные электропечи.

Рекуперация тепла холодильных установок

Рекуперация — один из способов отопления крупных торговых центров, супер- и гипермаркетов.

Рекуперация (пер. «возвращение») ­— «возвращение части энергии/материала, необходимых для технологического процесса».

Холодильные установки потребляют много электроэнергии, но, одновременно, вырабатывают большие объемы тепла. При простой системе вывода потоки теплого воздуха поступают на улицу через специальное оборудование. При возвратной утилизации почти весь объем тепла от холодильных машин идет на воздушное или водяное отопление помещения.

Также может использоваться рекуперация тепла в системах вентиляции, когда вытяжной нагретый воздух отдает свое тепло приточному.