Теплоносители в системе отопления

Рис. 1. Система  водяного отопления с естественной циркуляцией

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. 1, 2) 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 параллельны и равноправны по отношению друг другу. В однотрубных системах отопления (рис. 3, 4) 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. 1, 2.), если горячая (подающая), магистраль проходит выше всех отопительных приборов, и с нижней разводкой (см. рис.3), когда и подающая и обратная магистрали проходят ниже всех нагревательных приборов.

Рис. 2. Двухтрубная  вертикальная система водяного отопления с верхней разводкой

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 воздухоотводчики. 
 
По расположению труб, соединяющих нагревательные приборы, системы делятся на вертикальные, когда приборы присоединяются к вертикальному стояку, и горизонтальные (рис. 6), когда приборы присоединяются к горизонтально расположенным трубопроводам.

Рис. 3. Двухтрубная  вертикальная система водяного отопления  с нижней разводкой.

1 - магистраль  горячей воды; 2 - стояки горячей воды; 3 - стояки обратной воды; 
4 - краны у приборов; 5 - нагревательные приборы; 6 - выпуск воздуха; 
7 - обратная магистраль.

В системе с  нижней разводкой магистральная  пиния 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 воздухоотводчиках, 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 - магистраль  горячей воды; 2 - нагревательный  прибор; 3 - трехходовой кран; 
4 - выпуск воздуха; 5 - регулирующий кран; 6 - магистраль обратной воды.

Рис. 6. Схема  горизонтальной однотрубной системы  отопления.

1 - стояк; 2 - нагревательные  приборы; 3 - регулирующий кран; 
4 - выпуск воздуха; 5 - магистраль обратной воды.

Однотрубные системы  в настоящее время применяются очень широко, особенно в зданиях повышенной этажности. По сравнению с двухтрубными системами длинна 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.

1 - стояк; 2 - нагревательные  приборы; 3 - регулирующий кран; 
4 - выпуск воздуха. 5 -регулирующая арматура 6 - магистраль обратной воды.

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. 
 
1 - коллектор; 2 - нагревательные приборы; 3 - регулирующий кран; 
4 - выпуск воздуха.

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 t1= 95 °С, в детских и лечебных учреждениях 85 °С, в производственных помещениях- до 150°С. Температура обратной воды принимается обычно t2=70 °С. В настоящее время температурные режимы в квартирных и котеджных системах отопления в основном принимаются в зависимости от материалов труб, из которых изготавливаются разводки СО, а также от максимальной температуры на выходе из котла, сталь и медные трубопроводы 95°С -70°С, 80°С-60°С, и ниже. Для металопластика 70°С - 55°С и ниже. При работе системы отопления с конденсационным котлом температурные режимы должны быть не выше t1= 50°С, t2= 30°С. 
 
В зависимости от источника теплоснабжения система может быть с индивидуальной котельной или от общего источника теплоснабжения. 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. 
 
1 - котел; 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. 
 
1 - стояк; 2 - нагревательные приборы; 3 - регулирующий кран; 4 - выпуск воздуха.

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. 
 
Использование в системах отопления медных, металлопластиковых труб позволяет реализовать более широкий спектр технических решений, добиться несравнимо большей компактности, поднять эстетический уровень и комфортность отопления на несколько порядков. При этом длительность срока безаварийной эксплуатации систем возрастает в несколько раз. 
 
В случае применения радиаторного отопления варианты подключения отопительных приборов - радиаторов, конвекторов и т.д. (ОП) могут быть самыми разнообразными (см. Рис.): нижнее, верхнее, диагональное, боковое, с внутренней циркуляцией (например, с четырехходовым клапаном). При расчете отопительных приборов необходимо помнить, что применение декоративных щитов снижает эффективную теплоотдачу в среднем на 10%. Наиболее распространена и в большинстве случаев предпочтительна нижняя подводка к ОП нового поколения это радиатор-конвектор с нижним подключением. Преимущества медных и металлопластиковых трубопроводов наиболее полно реализуются при нижней разводке, при этом трубы, как правило, скрываются в конструкции пола или плинтуса, которые в этом случае выполняют защитную и декоративную функции. 
 
При выборе схемы системы предпочтение следует отдавать той схеме, которая наиболее эргономично впишется в дизайн помещения и будет экономически целесообразной. 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 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 при лучевых системах отопления, как правило, располагаются на уровне пола соответствующего этажа (нижняя грань) - за исключением шкафа, устанавливаемого в котельной, который чаще всего поднимается выше уровня котла.

 

7. Требования, предъявляемые к современным  отопительным приборам

 

В Узбекистане  и странах СНГ действуют два  межгосударственных стандарта на отопительные приборы:

ГОСТ 8690–94 «Радиаторы отопительные чугунные. Технические  условия» и

ГОСТ 20849–94 «Конвекторы  отопительные. Технические условия».

Иных межгосударственных или государственных стандартов вида технических условий (ТУ), общих технических условий (ОТУ) или общих технических требований (ОТТ) нет. Нет их и в плане стандартизации на текущий год. Тем не менее, уже из названий стандартов видно, что они не охватывают относительно новые для России типы отопительных приборов:

1. алюминиевые секционные радиаторы;
2. биметаллические секционные радиаторы;
3. чугунные секционные радиаторы;
4. стальные панельные радиаторы; 
5. стальные трубчатые радиаторы;
6. конвекторы (напольные, настенные, внутрипольные);
7. полотенцесушители;
8. дизайн-радиаторы (последнее – весьма популярный термин, обозначающий отопительные приборы оригинальной формы, изготовляемые, как правило, из труб различного сечения, и предназначенные для применения не только в ванных комнатах, но и в иных помещениях, и способные удовлетворить практические любые запросы архитектора и дизайнера).

Таким образом, отечественный изготовитель отопительных приборов, например ультрамодных биметаллических  радиаторов, не располагает общегосударственным нормативным документом, содержащим основополагающие требования к отопительным приборам, в том числе правилам приемки и методам их испытаний. Опытный специалист легко возразит: «Ну и что? Разработаем ТУ, директор затвердит, орган Госстандарта зарегистрирует «без ограничения срока действия« и будем выпускать хоть 200 лет!». Конечно, такое решение не является крамольным, а в сложившейся ситуации с государственными стандартами оно просто единственно возможное для отечественного изготовителя. Нам, однако, представляется такая позиция несколько легкомысленной и безответственной в отношении двухсот лет, поскольку речь идет о массовой продукции, выпуск которой исчисляется миллионами штук в год. При этом не следует забывать о том, что согласование ТУ с компетентными организациями сегодня не является обязательным. Вывод – в стране отсутствуют объективные условия для осуществления единой технической политики для отопительных приборов. Горячие головы и здесь возразят: «Нельзя душить изготовителя, стричь под одну гребенку, пусть расцветает сто цветов…». Правда, эти возражения не имеют ничего общего с грамотной политикой и экономикой развивающегося общества, потому что низкий уровень стандартизации, отсутствие стандартов, гармонизированных со стандартами развитых стран, в первейшую очередь — со стандартами ЕС, либо стандартов прямого применения является существенным препятствием на пути России в Европу.

В то же время  в странах ЕС уже с 1997 года действует  стандарт ЕН 442 «Радиаторы и конвекторы», состоящий из трех частей:

часть 1 – технические характеристики и требования;

часть 2 – методы испытаний и определения класса;

часть 3 – оценка соответствия.

Здесь уместно  заметить, что многие государства  ввели этот стандарт как национальный (прямое применение) задолго до принятия их в члены ЕС (например, Чехия, Польша, Литва и др.). Термины, определения, характеристики (без единого их понимания сложно продолжать разговор).

В отечественных  нормах крайне скудно представлены термины  и определения для отопительных приборов, поэтому для описания основных понятий обратимся к ЕН 442–2,  который подразделяет отопительные приборы для систем водяного (парового) отопления на два основных типа – радиаторы и конвекторы и дает для них такие определения:

• радиатор — отопительный прибор, отдающий теплоту путем конвекции и радиации. Радиаторы могут изготавливаться из различных материалов (сталь, чугун, алюминий и др.), различных конструкций (колончатые, трубчатые, панельные и др.);
• конвектор — отопительный прибор, отдающий теплоту путем свободной конвекции. Конвектор состоит, как правило, из нагревательного элемента и кожуха, образующего необогреваемый канал определенной высоты для естественной конвекции.  

На наш взгляд, эти определения являются весьма удачными, хотя, несомненно, существуют или могут существовать отопительные приборы в отношении которых эти определения, не содержащие количественных оценок, спорны и не позволяют однозначно отнести прибор к одному из двух типов. Основная характеристика отопительного прибора — номинальный тепловой поток (в быту — теплоотдача, мощность, тепловая мощность, в зарубежных каталогах — эмиссия и т.д.). Для него ГОСТ 8690–94 и ГОСТ 20849–94 дают такое определение — это тепловой поток, кВт, определяемый при условиях: — разность между средней температурой теплоносителя в отопительном приборе и температурой воздуха в помещении составляет 70°С; — расход теплоносителя — 0,1 кг/с при его движении в приборе по схеме «сверху-вниз»; — атмосферное давление 1013,3 гПа. Наши комментарии: тепловой поток — это количество теплоты, передаваемое в единицу времени; атмосферное давление 1013,3 гПа соответствует привычным 760 мм ртутного столба; предполагается, что теплоноситель подводится и отводится с одной стороны прибора, если иное не связано с конструкцией прибора (например секционные радиаторы, как правило, могут подключаться с обеих боковых сторон, а концевые конвекторы — с одной); в отношении проходных конвекторов, ребристых труб и аналогичных им приборов схема расположения в помещении и подключения однозначно определяются конструкцией прибора, а иногда — указаниями изготовителя. Принятое по умолчанию значение номинального расхода теплоносителя 0,1 кг/с (360 кг/ч)  является характерной особенностью систем отопления в России и странах СНГ, обусловленной повсеместным применением однотрубных систем, особенно в массовом жилищном и гражданском строительстве. Как известно, расход теплоносителя в однотрубных системах в разы превосходит расход в двухтрубных, в которых температурный перепад между подающей и обратной магистралями полностью срабатывается (или должен срабатываться) в каждом отопительном приборе. Это обстоятельство является принципиальным различием между отечественным и зарубежными, например по ЕН 442–2,  определениями номинального теплового потока, в которых в качестве номинального условия установлено значение перепада температур на приборе. Так, ЕН 442–2 регламентирует следующие значения: температура воды на входе в прибор 75°С; температура воды на выходе из прибора 65°С; расчетная температура воздуха в помещении 20°С.