Вопросы отопления и теплоснабжения

Введение

Рациональное проектирование позволяет сократить тепловые потери зданием и сэкономить деньги заказчика на порядок. Для того, чтобы понять глубину вопроса, связанного с микроклиматом современных зданий и сооружений, обратимся к истории. Первые отопительные устройства были известны еще в каменном веке. Уже тогда, люди понимали, что жилище, где человек проводит большую часть своего времени, должно иметь свой микроклимат.

В начале новой эры появились отопительные печи с отводом продуктов горения через дымовые трубы. Совершенствуясь, эти печи долгое время были основным видом отопления. Важный этап в развитии отопительной техники связан с возникновением центральных систем отопления. Наиболее ранней явилась система отопления, функционировавшая благодаря сети каналов, размещенных под полом, по которым пропускались дымовые газы из печи. С XV века уже применялось воздушное отопление с подачей в помещение воздуха, нагревавшегося при соприкосновении с поверхностями печи.

В древности котлы, в которых на огне приготовлялась пища, служили не только посудой, но и источником тепла: раскаляясь, металл «работал» как печь, отдавая накопленное. Наверное, поэтому владельцы металлургических предприятий уже в начале XVIII столетия стали уделять особое внимание изготовлению металлических деталей для очагов и печей, а затем и занялись производством отопительных котлов. Самые первые отопительные котлы работали на дровах и угле. Со временем появились другие варианты топлива, стали развиваться новые технологии производства. Начать с того, что первые котлы топились вручную, а это занятие отнимало много времени и сил у владельца. К тому же, за твердотопливными котлами нужен, как говорится, «глаз да глаз», а полнота сгорания оставляет желать лучшего. Именно поэтому в ХХ веке получило широчайшее распространение жидкотопливное и газовое отопительное оборудование, позволяющее автоматически регулировать подачу теплоносителя.

Газа в те времена еще не было, а потому уголь и дерево долгое время были надежными источниками тепла, и изобретатели или владельцы производств использовали традиционные для своего времени средства. В 1684 году в северной Лотарингии (Франция) крестьянин Жан Дитриш приобрел небольшую кузницу. Дела его пошли столь успешно и выгодно для всей страны, что через сто лет Людовик XV наградил его внука баронским титулом и дворянской приставкой «де»: получилось — «барон де Дитриш». А ведь все начиналось с качественного литья металла и различных изделий из него. В начале XIX века фирма стала заниматься производством отопительных печей и каминов.

От Западной Европы не отставала и Восточная. В 1825 году на железодобывающем заводе в Чехии, в городке Марианске Удоли был получен патент Австро-венгерской империи на торговлю изделиями из металла. Так было основано предприятие Mora Moravia. Чего там только не делали — обувные гвоздики, чугунные люки, сложные отопительные приборы. Так появился изящный даже по современным меркам комнатный камин с верхней решеткой, на которую можно было поставить сковороду или чайник. Собственно, он и положил начало крупномасштабному производству бытовых плит.

Системы водяного и парового отопления получили развитие в ХIХ веке. К началу ХХ века относится создание лучистого и панельного отопления, развитие систем центрального отопления, теплофикации и централизованного теплоснабжения.

 

Водяное отопление

Наиболее распространенная система отопления, применяемая в современных жилых, общественных и промышленных зданиях. Тепло в отапливаемые помещения передается горячей водой через установленные в них отопительные приборы. Система водяного отопления включает: водонагреватели (генераторы тепла — котлы, или теплообменники), отопительные приборы, трубопроводы, по которым горячая вода от водонагревателя поступает в отопительные приборы, и после остывания в них возвращается обратно в водонагреватель, расширительный сосуд для воды, объем которой увеличивается при нагревании и запорно-регулирующую арматуру, устанавливаемую на трубопроводе. Данный вид отопления является самым экономичным, и удобным с точки зрения автоматизации и регулирования, далее мы остановимся более подробно на нем.

 

Паровое отопление

Паровое отопление — это вид центрального отопления, при котором теплоносителем служит пар, поступающий в систему отопления от сети централизованного теплоснабжения или от парового котла, находящегося в отапливаемом здании или рядом с ним. Область применения парового отопления из-за присущих ему недостатков в современном строительстве значительно сократилась. При наличии пара как теплоносителя для отопления чаще используется комбинированное пароводяное отопление, при котором вместо отопительного котла устанавливается работающий на пару водонагреватель.

 

Воздушное отопление

Основное преимущество воздушного отопления по сравнению с другими видами центрального отопления — уменьшенный расход металла, потому что для устройства воздушного отопления, в качестве теплоотдающих приборов применяются тепловентиляторы (используется тепло горячей воды, или тепло от электрических тэнов). Этот вид отопления эффективен в больших цехах или залах. Тепловентиляторы обычно имеют большую мощность, поэтому заказчик экономит на отопительных приборах и трубах. Еще одно существенное преимущество воздушного отопления перед другими видами отопления — это возможность совмещения его действия с вентиляцией и кондиционированием воздуха. Главным образом воздушное отопление используется в общественных и промышленных зданиях.

 

Панельное отопление

Это вид отопления, при котором тепло в отапливаемое помещение передается от нагреваемых плоских поверхностей отопительных панелей, располагаемых в стенах и перегородках (иногда в полу). Отопительные панели обычно делают из бетона с заделкой в него нагревательных элементов в виде стальных труб, по которым циркулирует теплоноситель (горячая вода, реже пар). Данный вид отопления внедрялся в советском строительстве в 1960-1970-х годах, и не оправдал себя, в связи с тем, что в то время трубопроводы использовались только металлические. Заделанная в бетон стальная труба подвержена ускоренной коррозии, поэтому уже через 8-10 лет система приходит в негодность. А использование полимерных материалов стало применяться лишь в 1980-х годах, да и то с большими проволочками, в связи с дороговизной новых технологий.

 

Лучистое отопление

Это вид отопления, при котором тепло в отапливаемое помещение передается преимущественно излучением и в значительно меньшем количестве — конвекцией. Характерный признак лучистого отопления — размещение отопительных приборов в потолке или полу помещения. При этом поток лучистого тепла от отопительных приборов распространяется вниз или вверх. Он воспринимается ограждающими конструкциями, предметами, находящимися на их поверхности и очень мягко передается окружающей среде. Люди, находящиеся в помещении, также воспринимают выделяемое отопительными приборами лучистое тепло.

Мы получили представление об отоплении, как об одной из необходимых инженерных систем в современном здании или сооружении. На современном рынке стройиндустрии имеется множество строительных фирм, которые предлагают строительство и монтаж инженерных систем без проекта, по приблизительным расчетам. Вот здесь-то и допускают главную ошибку заказчики, экономя на проекте.

Нормы расчета тепловой мощности системы отопления требуют учета следующих факторов:

  • величины теплового потока через ограждающие конструкции здания;
  • потерь теплоты на нагревание вентиляционного воздуха;
  • дополнительных потерь теплоты участками наружных стен, расположенными непосредственно за радиаторами, а также трубопроводами, прокладываемыми в не отапливаемых помещениях;
  • дополнительного теплового потока от радиаторов с фактической поверхностью теплоотдачи, превышающей расчетное значение в связи с округлением числа секций;
  • нормативной надбавки к величине тепловой мощности, введенной в связи с требованием об установке на подводке к отопительному прибору термостатического клапана.

Рациональное проектирование позволит сократить тепловые потери зданием и сэкономить деньги заказчика на порядок. Ведь проект системы отопления делается один раз, а сама система эксплуатируется десятилетиями, если в связи с этим сделать экономический расчет, в результате мы получим цифры, которые убеждают нас, что правильно рассчитанная система отопления окупается уже через 2-3 года на экономии топлива. При современном удорожании энергоносителей, это очень существенно.

Проектировщик поможет Вам выбрать высокотехнологичные окна со стеклопакетами, наполненными инертным газом и выполненными из стекол, покрытых теплозащитной пленкой и предложит заказчику выбор в зависимости от термического сопротивления. Теплотехнические испытания окон такого типа зафиксировали величину их термического сопротивления, равную 0,7 м2. °С/Вт, что на 0,2 выше нормативного значения.

 

Уменьшение тепловых потерь ограждающими конструкциями

Весомый вклад в тепловую мощность системы отопления вносят тепловые потери здания через ограждающие конструкции. Нормами проектирования установлены минимальные допустимые величины термического сопротивления стен, окон и покрытий жилого дома, и проектные величины обычно близки к нормативным. Вместе с тем, постоянный рост цен на энергоносители побуждает к усилению теплозащитных свойств ограждений зданий, продолжительность эксплуатации которых на порядок выше тех отрезков времени, на которые распространяются самые смелые экономические прогнозы. Поэтому грамотный заказчик может потребовать от проектировщика рассчитать не минимально допустимый, а оптимальный слой утеплителя с учетом нынешних и возможных в будущем цен на энергоносители.

На иллюстрациях ниже приведены примеры проектов, которые разрабатывала наша компания.

 

ИТП

 

Обвязка котельной

 

Система отопления в ВИП квартире

 

Система отопления коттеджа

 

Система отопления многоэтажного жилого дома

 

Теплоснабжение калорифера приточной вентустановки

 

Узел обвязки отопительного прибора