Мало у кого вызывает сомнение тот факт, что цена на энергоносители со временем будет расти. По прогнозам аналитиков, уже в ближайшие годы можно ожидать повышения тарифов до европейского уровня. В связи с этим вопрос выбора наиболее экономичного варианта теплоснабжения становится все более актуальным. А если учесть, что отопительная система должна не только быть финансово доступной, но и максимально соответствовать современным представлениям о комфортном жилье, альтернатив остается немного.
Теплый пол.
Самое проверенное решение - устройство теплых полов. Теплый пол - не современное изобретение. Еще в Древнем Риме в полах дворцов прокладывали каналы для пропуска горячего воздухом от печей. В первой половине 19 века начали испошользоывать системы водяного отопления. Ну а в наши дни системы теплого пола используются в очень многих зданиях, особенно часто в частных домах и квартирах. Теплые полы чаще всего устанавливают в ванных, кухнях, прихожих, там, где обычно уложена керамическая плитка - материал с хорошей теплопроводностью. Также теплые полы могут быть уложены под паркетом или ламинатом, но все эти материалы хуже чем плитка пропускают тепло, соответственно КПД системы обогрева будет ниже. Кроме этого паркет может рассыхаться, а линолеум или другие полимерные покрытия быстрее изнашиваться под воздействием повышенной температуры теплого пола.
Сейчас есть два основных способа устройства теплого пола - с использованием труб с теплоносителем либо электрических греющих кабелей. У каждого способа есть преимущества и недостатки.
Преимущества электрических теплых полов - быстрая и недорогая установка, которую может осуществить любой строитель, малая толщина "пирога" пола (1-3 см) при монтаже. Однако экономия при установке быстро сойдет на нет из-за дорогой эксплуатации. Электропотребления одного квадратного метра теплого пола 0,15 кВт/ч. Это не так мало, учитывая, почти круглосуточную и круглогодичную работу.
Водяные теплые полы экономичные, но требуют более сложного монтажа, дополнительного оборудования и примерно на 7-10 сантиметров увеличивают стяжку пола. Монтаж следует поручать профессионалам, которые проведут испытания и пусконаладку системы. В загородных домах, где теплый пол может использоваться на больших площадях он имеет огромное денежное преимущество перед электрическим.
Если все упростить, то выбор между водяным и электрическим теплым полом зависит от площади обогрева: если нужно обогреть маленькую площадь - лучше и проще использовать электрический пол, а если обогреть теплыми полами нужно целый дом, то выбор за экономичными водяными теплыми полами.
При кабельном обогреве "теплый пол" в тепло преобразуется электрическая энергия. Обычные провода из меди или алюминия служат для того, чтобы электричество передавать, при этом существует некоторый (очень маленький) коэффициент нагрева, а в кабеле "теплый пол", напротив, нагревательная жила сделана из сплавов высокого сопротивления и главная ее функция – при прохождении через нее электричества – нагреваться.
При обогреве водяным теплым полом источником тепла служит нагретый теплоноситель, как правило, это вода из горячего стояка или из системы отопления, которая проходит по трубам в полу.
При прочих равных обстоятельствах в выборе между теплым полом водяным и теплым полом электрическим аргументом в защиту электрического пола служит следующий довод: не надо устанавливать водяной насос для принудительной циркуляции воды по трубам в полу. Ведь для того, чтобы получить относительно низкую температуру пола при работе водяного теплого пола, нужен смесительный узел, а он не может функционировать без водяного насоса. Смонтировать же водяной теплый пол с естественной (гравитационной) циркуляцией теплоносителя достаточно проблематично, к тому же площадь теплого пола при такой конструкции будет невелика.
Есть также любопытное мнение медиков по проблеме слишком теплого водяного пола: из-за большой теплоотдачи такой теплый пол на кухне может "перевесить" все отопление в квартире. Как результат – слишком тепло, и, что гораздо страшнее, – слишком сухо. Влажность может падать зимой до 10-15%. А это чревато пересыханием слизистой носоглотки и однозначными ОРЗ. «Все хорошо, что в меру», – говорят врачи.
Однако при всех очевидных плюсах и теплый пол электрический не лишен своих недостатков, а именно:
Повышение расходов на оплату электроэнергии;
Наличие незначительных электромагнитных излучений.
Что касается электромагнитных излучений, то они действительно есть. Вопрос только в их количестве. Двужильный теплый пол выделяет излучений гораздо меньше, чем одножильный теплый пол.
Сокращение излучений происходит за счет того, что в двужильном нагревательном кабеле проходит вторая питающая жила и электрические потоки, идя как бы навстречу друг другу, гасят встречные колебания. В тонком теплом полу (нагревательном мате) встречные колебания гасятся за счет близкого расположения соседних витков (шаг 5 см).
Таким образом, можно обобщить все вышесказанное так:
Основные достоинства водяного теплого пола:
Возможность обогрева больших площадей малыми средствами;
Единовременные затраты при установке и существенная экономия в оплате электроэнергии в дальнейшем.
Основные недостатки водяного теплого пола:
Конструктивные сложности при монтаже;
Необходимость применения водяного насоса;
Сложность управления температурой пола;
Снижение давления в стояке;
Некоторая вероятность протечки и трудность ее поиска;
Административные сложности и запреты.
Основные достоинства электрического теплого пола:
Визуальное отсутствие отопительных приборов;
Возможность установки в типовых квартирах без применения специального оборудования;
Равномерный прогрев пола по всей площади;
Легко контролируемый и физиологически оптимальный прогрев помещения;
Простота и дешевизна регулирования температуры пола;
Возможность локального поиска и ремонта неисправности.
Основные недостатки электрического теплого пола:
Высокие расходы на оплату электричества;
Наличие некоторого количества электромагнитных излучений.
Радиаторные системы отопления.
Основные схемы радиаторных систем отопления.
Водяное радиаторное отопление получило в настоящее время наибольшее распространение. Опыт эксплуатации водяных радиаторных систем показал их высокие гигиенические и эксплуатационные показатели. Радиаторные системы водяного отопления обладают высокой надежностью, бесшумны, просты и удобны в эксплуатации, могут иметь значительную протяженность. По вертикали радиус действия системы определяется гидростатическим давлением. Особое значение получило водяное отопление с развитием централизованного теплоснабжения и теплофикации.
Системы водяного отопления радиаторами классифицируются по нескольким признакам. По способу создания циркуляции водяные радиаторные системы делятся на системы с естественной циркуляцией (гравитационные) и с искусственной циркуляцией (насосные ). В системах с естественной циркуляцией движение воды осуществляется за счет разности плотностей горячей воды, поступающей в систему, и охлажденной воды после нагревательных приборов.
Рис. 1. Система водяного отопления с естественной циркуляцией.
2 - расширительный бак;
3 - отопительные приборы.
В системах с искусственной циркуляцией движение воды происходит за счет перепада давления создаваемого насосом.
В зависимости от схемы соединения труб с нагревательными приборами системы водяного отопления делятся на двухтрубные и однотрубные . В двухтрубной системе (рис. 2, 3) каждый нагревательный прибор присоединяется к двум трубам: по одной подводится горячая вода, а по другой уходит охлажденная вода, при этом все отопительные приборы оказываются принципиально паралельны и равноправны по отношению друг другу. В однотрубных системах отопления (рис. 4, 5) нагревательные приборы одной ветви соединяются одной трубой так, что вода последовательно перетекает из одного прибора в другой.
В зависимости от места прокладки магистральных трубопроводов системы подразделяются на системы с верхней разводкой (см. рис. 2), если горячая магистраль прокладывается выше нагревательных приборов, и системы с нижней разводкой (см. рис. 3), когда горячая и обратная магистрали лежат ниже приборов.
Рис. 2. Двухтрубная вертикальная система водяного отопления с верхней разводкой.
1 - подающая магистраль;
2 - подающий стояк;
3 - стояк обратной линии;
4 - регулирующий кран.
На рисунке 2 приведена схема вертикальной двухтрубной системы отопления с верхней разводкой с односторонним и двухсторонним присоединением нагревательных приборов. Горячая вода из теплового пункта подается в главный стояк, затем по горизонтальной магистрали разводится к стоякам и от них к нагревательным приборам. Охлажденная вода из нагревательных приборов собирается в общий обратный стояк и далее через обратную магистраль поступает в тепловой пункт. Горизонтальные магистрали прокладываются с уклоном 0,002. Уклоны горизонтальных труб должны обеспечить выход воздуха из системы к верхним точкам, где он будет удален через воздухоотводчик.
По расположению труб, соединяющих нагревательные приборы, системы делятся на вертикальные , когда приборы присоединяются к вертикальному стояку (рис. 3), и горизонтальные (рис. 6, 7), когда приборы присоединяются к горизонтально расположенным трубопроводам.
Рис. 3 Двухтрубная вертикальная система водяного отопления с нижней разводкой.
1 - подающая магистраль;
2 - подающий стояк;
3 - стояк обратной линии;
4 - краны у приборов;
5 - нагревательные приборы;
6 - выпуск воздуха;
7 - обратная магистраль.
В системе с нижней разводкой магистральная линия располагается в нижней части системы. Движение воды по стоякам происходит снизу верх. Удаление воздуха из системы осуществляется через воздушные краны, устанавливаемые на верхних нагревательных приборах, или с помощью автоматических воздухоотводчиков, устанавливаемых на стояках или специальных воздушных линиях.
Рис. 4. Схема однотрубной системы отопления с верхней разводкой.
Рис. 5. Схема однотрубной системы отопления с нижней разводкой и П-образными стояками.
1 - подающая магистраль;
2 - нагревательный прибор;
3 - трехходовой кран;
4 - выпуск воздуха;
5 - регулирующий кран;
6 - обратная магистраль.
Рис. 6. Схема горизонтальной однотрубной системы отопления.
2 - нагревательные приборы;
3 - регулирующий кран;
4 - выпуск воздуха;
5 - обратная магистраль.
Однотрубные системы в настоящее время применяются довольно широко, особенно в зданиях повышенной этажности. По сравнению с двухтрубными системами длина труб однотрубной системы составляет 70-75 %. Однотрубные системы выполняются с верхней и с нижней разводкой. Кроме того, они подразделяются на три типа в зависимости от способа подключения приборов: проточные, проточные с нерегулируемым байпасом и проточные с регулируемым байпасом. Выпуск воздуха производится в верхних точках системы через автоматические воздухоотводчики или ручные краны.
Рис. 7. Схема горизонтальной двухтрубной системы отопления.
2 - нагревательные приборы;
3 - регулирующий кран;
4 - выпуск воздуха;
5 -регулирующая арматура;
6 - обратная магистраль.
Горизонтальные схемы применяются в зданиях большой протяженности. Магистрали горизонтальных схем прокладываются в удобных местах, обычно во вспомогательных помещениях. Горизонтальные системы бывают однотрубными и двухтрубными.
Рис. 8. Схема горизонтальной двухтрубной коллекторной системы отопления.
Системы с искусственной циркуляцией могут выполняться по нескольким схемам в зависимости от источника теплоснабжения.
Расчетная температура горячей воды в системах отопления жилых, общественных и административных помещений принимается равной 95 0С, в детских и лечебных учреждениях 85 0С. Температура обратной воды принимается обычно 700С.
В зависимости от источника теплоснабжения система может быть с индивидуальной котельной с общим теплоснабжением. При теплоснабжении от общей котельной или ТЭЦ применяются три схемы: независимая с тепловым узлом, со смешением воды, зависимая прямоточная.
Рис. 9. Схема системы отопления с индивидуальной котельной.
2 - циркуляционный насос;
3 - отопительный прибор;
4 - выпуск воздуха.
Рис. 10. Схема независимой системы отопления с тепловым узлом.
1 -тепловой узел;
2 - циркуляционный насос;
3 - нагревательные приборы;
4 - выпуск воздуха.
В независимой схеме вместо водогрейного котла устанавливается теплообменник, обогреваемый первичной водой из тепловой сети.
Рис.11. Схема зависимой системы отопления со смешением воды.
1 - подающая и обратная магистрали;
2 - подмес из обратной линии;
3 - нагревательные приборы;
4 - выпуск воздуха.
Зависимая схема со смешением воды применяется, когда необходимо ограничить температуру в системе отопления, но нет необходимости ограничивать давление.
Рис.12. Схема зависимой прямоточной системы отопления.
2 - выпуск воздуха;
3 - нагревательные приборы.
Зависимая схема применяется, когда нет необходимости ограничивать ни температуру, ни давление. Зависимые схемы проще, однако, регулирование системы отопления определяется регулированием тепловых сетей. Поэтому предпочтительнее системы с индивидуальной котельной или с индивидуальным тепловым пунктом.
При выборе схемы системы предпочтение отдается коллекторной поэтажной разводке, а также ее комбинациям с однотрубной (реже двухтрубной). Практически обязательным является создание принудительной циркуляции в системе, что достигается установкой одного или нескольких циркуляционных насосов. Это позволяет уменьшить разность температур теплоносителя на входе и выходе сети системы и тем самым повысить эффективность и регулируемость нагрева, а также избежать лишнего расхода материалов, упростить систему, сделать ее более компактной.
При расчете отопительных приборов необходимо помнить, что применение декоративных щитов снижает эффективную теплоотдачу в среднем на 10%.
При монтаже оборудования систем отопления, водоснабжения и канализации в помещениях необходимо соблюдать правильность расположения элементов в пространстве. Существуют общепринятые нормы, регламентирующие соответствующие размеры. Предпочтительно следование им во всех случаях, когда заранее не оговорены особые условия, связанные, как правило, с оригинальными дизайнерскими решениями или настойчивым желанием заказчика.
Распределительные шкафы системы отопления, как правило, располагаются на уровне пола соответствующего этажа (нижняя грань) – за исключением шкафа, устанавливаемого в котельной, который чаще всего поднимается выше уровня котла.
Схемы водоснабжения индивидуальных домов.
Существует две группы схем водоснабжения индивидуальных жилых домов:
Водоснабжение при подключении к централизованным водосистемам;
Создание местной (децентрализованной) системы водоснабжения.
Естественно, первая версия более простая, надежная, но есть маленькая заминка: не очень часто мы можем встретить вблизи загородного дома централизованный водопровод со всеми атрибутами (очистными сооружениями, насосной станцией и т.п.). Но если вам повезло, рассмотрим и этот случай. Но обратите внимание даже на одну важнейшую деталь: главное условие, при котором в вашем загородном доме может быть установлен водопровод – наличие возможности для сброса и обеззараживания сточных вод: водопровод и канализация неразделимы (в общем, должен быть полный комфорт).
Рассмотрим основные виды систем отопления частных домов и других помещений или зданий.
Системы водяного отопления
Радиаторное отопление
Радиаторное отопление - на сегодняшний день самый распространенный тип отопительных систем. Это вид системы отопления, которую Вы без проблем сможете сделать у себя дома или на даче своими руками.
Радиаторы - отопительные приборы, которые, в свою очередь, делятся на чугунные, стальные, алюминиевые и биметаллические. Располагаются они обычно под окнами для создания тепловой завесы от холодного окна. На сегодняшний день предлагается очень большое количество различных радиаторов.
Какие преимущества и недостатки радиаторов?
Алюминиевые радиаторы
Алюминиевые радиаторы становятся все популярнее и популярнее. Они легкие, красивые, обладают большой теплоотдачей, но серьезно боятся коррозии. Установив такие радиаторы, со временем, Вы можете столкнуться с серьезной аварией. Чтобы в дальнейшем избежать проблем, рекомендуем обратить внимание на биметаллические или стальные радиаторы.
Плюсы алюминиевых радиаторов:
- обладают очень большой теплоотдачей;
- высокий показатель рабочего давления;
- отсутствует тепловая инертность;
- имеют небольшой вес.
Минусы алюминиевых радиаторов:
- чувствительны к качеству теплоносителя;
- выделяется водород во время эксплуатации;
- высокая стоимость радиаторов.
Биметаллические радиаторы
Очень похожи на алюминиевые радиаторы, но лишены их недостатков. Они снаружи алюминиевые, а внутри у них расположены стальные трубки, по которым и движется теплоноситель.
Плюсы биметаллических радиаторов те же, что и у алюминиевых радиаторов:
- обладают большой теплоотдачей;
- низкая тепловая инертность;
- высокое рабочее давление;
- отсутствие воздействия химического состава теплоносителя.
Чугунные радиаторы обеспечивают наилучший обогрев помещений. Они самые дешевые среди радиаторов, с легкостью справляются с большим рабочим давлением, устойчивы к коррозии и им не страшен загрязненный теплоноситель.
Плюсы чугунных радиаторов:
- стойкость к коррозии;
- небольшая стоимость.
Минусы чугунных радиаторов, но не все их можно назвать минусами, скорее особенности:
- высокая тепловая инертность;
- отсутствует стойкости к гидроударам;
- внешняя непривлекательность;
- большой вес;
- поверхность имеет шероховатость, но современные батареи имеют почти плоскую поверхность.
Плюсы стальных панельных радиаторов:
- высокий уровень теплоотдачи;
- низкая тепловая инертность;
Минусы стальных панельных радиаторов:
- несопротивляемость гидроударам;
- подверженность коррозии.
К плюсам стальных трубчатых радиаторов можно отнести низкую инертность.
Минусы стальных трубчатых радиаторов:
- отсутствие стойкости к коррозии;
- высокая стоимость.
Какие плюсы теплого пола в отличие от системы радиаторного отопления?
Теплый пол - это один большой радиатор, при этом площадь теплоотдачи намного выше, за счет чего можно снизить температуру теплоносителя. В теплом полу максимальная температура теплоносителя равна 55°C. Согласно законам физики, тепловые потоки поднимаются вверх и помещение нагревается равномерно, в отличии от радиаторных систем отопления.
Единственный минус у теплого пола это то, что нужно делать бетонную стяжку либо укладывать его на деревянные полы. Весь минус этого, что если помещение уже готово, сделан ремонт, то необходимо поднимать уровень пола, что за собой тянет демонтаж дверных коробок и подъем уровня пола по всей площади.
Плинтусное отопление - это своего рода комбинированная система отопления, что-то между радиаторным и теплым полом. Теплоотдача идет в сторону пола и в сторону стен. При использовании такой системы отопления не занимают место на стенах отопительные приборы, то есть дизайн комнаты или помещения не портится. Плинтусные радиаторы есть различной цветовой гаммы, что позволяет подобрать его под дизайн вашей комнаты. Обвязываются они также как и радиаторные системы отопления.
Воздушные системы отопления
Воздушно-канальная система
Воздушно-капельная система делится на канальную систему и локальную.
К локальным системам относятся все виды воздухонагревательных приборов.
Канальная система - здесь все достаточно просто, стоит или , на вход воздухонагревателя подается воздух, который нагревается до определенной температуры, и циркулирует по специальным воздуховодам во всем помещении. Зачастую подающие воздуховоды монтируются в стену или пол, возвратные - в верхнюю часть стены или в потолок.
Плюсы систем воздушного отопления:
- в системе перед печью ставится воздушный фильтр, который частично удаляет пыль из воздуха;
- при желании в такую систему отопления, сразу за воздухонагревателем в воздуховод можно установить испарительный блок кондиционера, который в летний период времени будет охлаждать помещение;
- легко решается проблема с проветриванием помещения, делая забор воздуха с улицы;
- возможность интеграции канального воздухо-увлажнителя для регулирования влажности в помещении и ультра-фиолетового стерилизатора нагреваемого воздуха;
- довольно высокая стоимость;
- электрозависимость системы;
Минусы отопления воздухом:
- довольно высокая стоимость;
- снижение температуры воздуха при длинной воздушной сети;
- невозможность установки в уже построенном доме, так как ввиду особенностей системы, она должна быть спланирована на этапе проектировании здания;
- система сложная в монтаже, если вы привыкли делать все своими руками, тут Вам не справится;
- имеет место быть небольшой шум;
- электрозависимость системы;
Такую систему отопления не сложно смонтировать любому человеку. Удобнее всего применять ее в больших помещениях, таких как склады, гаражи, ангары.
Тепловые завесы чаще все применяются в магазинах, складах над дверью или сбоку двери.
Они создают мощный и непрерывный поток воздуха по всей площади защищаемого проема, для отсекания холодного воздуха. Это своего рода невидимая защита, единственный способ защитить помещение с открытыми или часто открывающимися проемами.
Инфракрасные системы отопления
Если говорить по простому, то инфракрасные системы отопления действуют по принципу солнца. Инфракрасное излучение – это тепловое излучение. Весь смысл инфракрасной системы отопления в том, что от отопительного прибора исходит инфракрасное излучение, доходит до пола, стен, мебели и нагревает их. А эти предметы в свою очередь отдают тепло, которое исходит вверх к потолку. Часто применятся в локальном обогреве, когда вам не обязательно отапливать все помещение, а лишь, например, где-то в гараже над столом.
Чаще всего панельные инфракрасные обогреватели используются для обогрева промышленных помещений с большой высотой потолков. Также, инфракрасные панели применяются для локального обогрева рабочих мест на заводах,открытых площадках различного назначения. Их можно увидать в спортивных залах, в залах ожидания на вокзалах, рынках.
Достоинства инфракрасных панелей:
- отсутствие сквозняков в рабочей зоне;
- быстрота монтажа;
- минимум технического оборудования;
- надежность и безопасность;
- большой срок службы.
Пленочные ИК нагреватели
Пленочные инфракрасные нагреватели - это рулоны пленок, где нанесены нагревательные элементы в виде полосок, которые подключаются к электрической сети. Монтировать такую пленку можно на потолок или пол.
Светлые газовые ИК обогрева
Применяются в больших помещениях, потому что идет очень большое сгорание кислорода и небольшая часть угарного газа остается в помещении. Поэтому обязательно нужны большие вентилируемые помещения.
«Темные» газовые ИК обогрева
«Темные» инфракрасные обогреватели обладают теплоотдающей поверхностью в виде трубы, нагреваемой газом. Внутри трубы специальная газовая горелка формирует факел пламени вытянутой формы, а небольшой вентилятор, который находится в конце трубы, помогает «растянуть» пламя по всей длине. Средняя температура на поверхности трубы 450 — 500 °C.
Электрические системы отопления
Электрические теплые полы
Электрические теплые полы уже не является диковинкой, и количество их потребителей растет с каждым годом.
Чаще всего такой пол устанавливают в ванной, прихожей и детской комнате.
Электрический теплый пол состоит из нагревательного кабеля и терморегулятора. Нагревательный кабель может быть уложен на специальную сетку, если это не так, Вам самостоятельно пройдется делать расчеты по его укладке.Нагревательные кабели бывают одножильные и двужильные. Последние немного дороже, так как считается безопаснее.
Плюсы электрического теплого пола:
- долговечность;
- устойчивость к механическим воздействиям;
- экономичны в плане потребления электроэнергии.
К минусам можно отнести незначительное электромагнитное излучение (по утверждению медиков, оно никак не влияет на здоровые человека).
Электрические конверторы
Электрическим конвертором называют отопительный прибор, который состоит из корпуса и нагревательного элемента, в основе работы которого лежит конвекция.
Его принцип действия прост: воздух внутри электроконвектора нагревается и поступает через жалюзи наверх.
Все электроконвекторы оснащены датчиком регулирования температуры воздуха.
Современные конвекторные обогреватели в обязательном порядке оснащаются системой безопасности. В случае появления препятствия для выхода воздуха прибор автоматически выключается, также ему не страшны скачки напряжения в сети.
Электрические конверторы используются в жилых помещениях, офисах, производственных помещениях для постоянного отопления или временного обогрева.
Альтернативные виды отопления
Тепловые насосы
Тепловой насос - устройство для автономного обогрева и горячего водоснабжения дома. достаточно прост и похож принцип работы холодильника, только наоборот, если холодильник отдает тепло из своего внутреннего объема, то тепловой насосзабирает энергию из окружающей среды и передает ее через теплообменник в отопительную систему.
Гелиосистемы
Гелиосистема - это устройство для преобразования энергии солнца в тепловую или электрическую энергию. В развитых странах гелиоустановки применяют для отопления помещений, выработки электроэнергии и в других целях.
Кавитационныйтеплоагрегат
Кавитационный теплоагрегат -устройство нагрева воды, может быть использовано в системе теплоснабжения.