Тепловой генератор является главной частью системы отопления – её сердцем. Выбор теплового генератора зависит от задач, которые ставит заказчик и затрат, которые он готов понести для их решения. В любом случае, тепловая мощность генератора должна покрывать все планируемые потребности в тепловой энергии, а долговечность, надёжность и безопасность должны быть максимальными в рамках выбранной ценовой группы. Если тепловой генератор это – сердце системы отопления, то трубная разводка – её кровеносные сосуды. От правильно выбранных параметров их зависит снабжение теплом отопительных приборов. Основные требования к трубопроводам – минимальные теплопотери, минимальное гидравлическое сопротивление, хорошая герметичность соединений, высокая надёжность при предельных параметрах теплоносителя и, наконец, простота монтажа. Эти требования обеспечиваются выбором материала трубопроводов, технологией монтажа и правильным подбором всех элементов трубопроводов. Очевидно, любая система отопления нуждается в устройствах обеспечения безопасности. Все знают, что вода при нагревании расширяется. Если замкнутый объём, в котором находится вода, не даст ей расширится, она разорвёт даже очень прочные конструкции. Простейшим (и важнейшим!) устройством обеспечения безопасности системы отопления является расширительный бак. Он соединён с системой и принимает в себя излишний объём воды, предохраняя систему отопления от разрушительных последствий теплового расширения воды. В процессе эксплуатации может возникнуть ситуация, когда, в результате ошибочных действий человека или какой – либо поломки в системе начнётся неконтролируемый рост давления теплоносителя. На этот случай в системах отопления предусматривается предохранительный клапан. Если давление в системе превысит порог безопасности, клапан автоматически откроется, часть теплоносителя сбросится из системы, предохранив её от перегрузки.
Отопительные приборы – это та часть системы, на которую работает вся система отопления. Отопительные приборы отбирают у теплоносителя часть тепловой энергии и передают её воздуху отапливаемого помещения. Главной характеристикой отопительного прибора является его теплоотдача или тепловая мощность – количество тепла, отдаваемое прибором в окружающее пространство в единицу времени при определённой разнице температур теплоносителя на входе и выходе прибора - ?Т°. Чем меньше эта разница, тем меньше тепла он отдаёт в окружающее пространство и тем сильнее его реальная теплоотдача отличается от паспортной. Правильно подобранный отопительный прибор обеспечивает подачу в помещение такого количества тепла, которое необходимо для создания в нём комфортных условий. Большое множество типов, классов и видов отопительных приборов позволяют выбрать такой прибор, который наилучшим образом подходит для условий данного помещения.
Система отопления, как уже говорилось, должна поддерживать в помещениях заданную температуру, независимо от изменений температуры наружного воздуха. На практике это означает, что температура теплоносителя должна повышаться, когда на улице холодает и понижаться, когда теплеет. Соответственно, система отопления будет, при этом, передавать в помещение больше или меньше теплоты. Управление этим процессом осуществляют устройства климат – контроля, т.е. устройства автоматического управления тепловыми режимами. В простейшем случае это может быть устройство, которое выключает горелку, когда температура теплоносителя в котле станет выше заданной и выключает её, когда температура понизится до заданного предела. Это – управление по температуре теплоносителя или «по воде». Возможно управление «по воздуху» - горелка выключается, когда температура воздуха в помещении, где установлен датчик температуры становится выше заданной и наоборот. Такие устройства называются термостатами. Чем сложнее устройства климат – контроля, тем более точно они могут управлять тепловыми процессами в отапливаемых помещениях. Результатом будет повышенный комфорт и заметное, до 20 – 30% снижение расхода энергоносителя. Последнее особенно важно при использовании дорогих энергоносителей – дизтоплива или сжиженного газа.
Первый шаг – выбор котла и определение его главного параметра – тепловой мощности. Точный расчёт мощности может провести только специалист, однако оценочный расчёт не сложно сделать и самому. Считается, что для хорошо утеплённого дома при высоте потолков до 3 метров на отопление каждых 10 кв.м. общей площади требуется примерно 1 кВт мощности котла. Система горячего водоснабжения потребует увеличить эту величину на 20 – 25 %. Ранее я говорил, что падение давления газа в магистрали приводит к уменьшению мощности котла на 15 – 20 %. Следовательно, ещё и на эту величину нужно увеличить запас мощности котла.
1.2 Неизбежный переход на двухтрубную систему отопления
В свое время при проектировании отопительных систем была принята идея экономии металла и внесено предложение применять однотрубную систему теплоснабжения. Она была принята как типовое решение
Но возникла проблема, на которую долгое время не обращали внимания, как на «несущественную» по сравнению с «идеей экономии»: при такой системе радиаторы оказываются последовательно завязанными между собой и имеют разную температуру теплоносителя на входе и выходе. В тот период поквартирного и покомнатного регулирования не было, и во главу угла ставилась экономия не топлива, а металла.
Система однотрубного теплоснабжения имеет существенный недостаток: если установить регулирование на одном агрегате, то сразу же это скажется на всей последовательно соединенной цепочке. Лет тридцать назад пробовали создать регуляторы именно на такую систему, но они должны были обладать очень малым сопротивлением – и не прижились
Учитывая, что сегодня во главу угла ставятся экономия топлива, экономия тепла, комфортные условия, сейчас большинство проектных и строительных организаций перешло, несмотря на большую металлоемкость, на двухтрубную систему отопления зданий.
При этой системе параллельно идет прямая и обратная труба, и практически параллельно к ней подключается каждый радиатор. Таким образом, такая параллельная схема позволяет каждый отопительный агрегат регулировать по желаемой программе, с учетом температуры окружающей среды и заранее заданных параметров теплоносителя. При этом происходит значительная экономия топлива, что отвечает поставленным задачам энергосбережения.
Двухтрубная система отопления позволяет ставить комнатные регуляторы, температуру которых будет регулировать сам отопительный агрегат. Следовательно, необходимы различные регуляторы: монометрические, прямого действия и т. п. Гамма регуляторов, представленная на сегодняшний день, очень большая, и, безусловно, сегодня мы стараемся не только ставить двухтрубную систему, но и каждый отопительный агрегат оборудуем индивидуальным регулятором.
Это позволяет кроме общего регулирования учитывать индивидуальные факторы, влияющие на температуру каждого конкретного помещения, в том числе температуру окружающего воздуха, скорость и направление ветра, и освещенность солнцем. При централизованном регулировании невозможно учесть все эти факторы. Поэтому наиболее эффективным оказывается размещение регуляторов непосредственно в самом отапливаемом помещении, т.е. индивидуальное регулирование.
Сейчас начало широко применяться поквартирное отопление: прямо на квартиру ставится термоблок или отопительный агрегат, работающий на газовом топливе.
Это, по сути, тот же водогрей, но полностью автоматизированный, с программным управлением, он сразу и отапливается, и греет горячую воду, и имеет локальную разводку в пределах квартиры (горизонтальная разводка). Он является источником тепла, который дает сразу и отопление, и горячее водоснабжение.
Когда пойдет массовая реконструкция домов с однотрубными системами теплоснабжения, вероятно, будет принято решение об их переделе на двухтрубные системы как более современные, экономичные и комфортные.
1.3 Эффективность отопления двухтрубными системами
Широко применяемые в стране в прежние годы однотрубные системы отопления имеют ряд серьезных недостатков.
Недогрев помещений нижних этажей при верхней разводке магистральных трубопроводов и, наоборот, перегрев верхних этажей (при этом, чем больше этажность, тем больше разница температур отапливаемых помещений). Это приводит к необходимости установки на нижних этажах большего количества нагревательных приборов (не только под окнами, но и у стен), что соответственно изменяет ценовую характеристику этих этажей.
Разрегулирование системы из-за массовой замены нагревательных приборов собственниками квартир, что приводит к перегреву одних квартир и недогреву других.
Невозможность регулирования подачи необходимого расхода теплоносителя в каждый нагревательный прибор из-за отсутствия в терморегуляторах однотрубных систем преднастройки.
Двухтрубные системы отопления позволяют подавать во все нагревательные приборы теплоноситель с одинаковой максимальной температурой, обеспечивают возможность гидравлической наладки, так как существующие для этих систем терморегуляторы дают возможность монтажной регулировки и минимизируют последствия несанкционированной замены нагревательных приборов.
Следует отметить, что двухтрубные системы отопления требуют обязательной гидравлической наладки с привлечением специалистов наладочной организации.
В странах Европы однотрубные системы отопления не применяются вообще.
Наряду с традиционной двухтрубной системой отопления в жилом строительстве за рубежом, а теперь все чаще и в странах СНГ, применяется поквартирная двухтрубная система.