Отопление индивидуального дома - дело сложное, и в каждом конкретном случае требуется выполнить расчеты со многими пока­зателями. В большинстве случаев застройщик заказывает только архитектурно-строительную часть проекта и упускает из вида или экономит средства на разработку его теплотехнической части, ко­торая должна быть привязана к реальным условиям и учитывать новые материалы и технологии.

Инженерная система водяного отопления включает в себя котельный пункт, систему разводки трубопроводов и тепловые приборы. Чтобы сис­тема функционировала в соответствии с современными требова­ниями, т. е. комфортно, экономично и надежно, очень важен комп­лекс инженерных расчетов.

Расчет тепловых потерь дома должен быть выполнен на каждое помещение в отдельности, с учетом количества окон, дверей, вне­шних стен. Необходимые данные для расчета теплопотерь:

  • толщина стен и перекрытий, материал, использованный при их возведении;
  • конструкция кровельного покрытия и использованные материалы;
  • тип фундамента и материал, использованный при его возведении;
  • тип остекления (обычные окна или стеклопакеты), если стек­лопакеты, то имеет значение двойные или тройные;
  • количество и толщина стяжек пола.

Важно учесть наличие в конструкциях теплоизолирующего слоя, его состав и толщину.

Иногда подбор осуществляется по укрупненным вычислени­ям, в зависимости от объема помещения. У комнат с одинако­вым объемом могут быть разные показатели по теплопотерям, если одна является угловым, а другая смежным или внутренним помещением, расположенным в южной или северной части дома, и т. д.

Таким образом, чтобы избежать недостаточного прогрева по­мещений, застройщики используют традиционный принцип «мно­го - не мало». В этом случае наращивается количество радиато­ров, стоимость возрастает эквивалентно их запасу по мощности, что увеличивает общий объем системы, а значит, размер мемб­ранного бака, мощность циркуляционного насоса и количество по­требляемого электричества. Эксплуатирующаяся система водяного отопления с повышенной теплоотдачей приведет к перегреву дома и искусст­венному увеличению теплопотерь.

Гидравлический расчет трубопроводов системы отопления - важная составляющая комплекса инженерных расчетов. Необхо­димо определить сопротивление планируемой системы, диамет­ры трубопроводов, мощность насоса для циркуляции теплоноси­теля в системе. Данные расчета позволят запланировать допол­нительные устройства, обеспечивающие рациональное распреде­ление тепла таким образом, чтобы иметь возможность полностью использовать их рабочие характеристики. В домах площадью от 350 м2 во избежание ошибки в сторону дефицита мощности сис­темы зачастую завышаются диаметры трубопроводов разводки 1- го этажа или характеристики циркуляционного насоса. Это ведет к удорожанию системы как по стоимости, так и в эксплуатации. Только при грамотном подходе к проектированию можно оптими­зировать систему по конструктивности и затратам.

К сожалению, о дефиците мощности система водяного отопления своего дома потреби­тель узнает только в процессе эксплуатации. А убытки от переде­лок будут весьма существенными. В фирмах, профессионально занимающихся монтажом систем отопления, специалисты в ко­роткие сроки осуществляют разработку оптимального проекта системы. Такой проект на отопление в среднем стоит от 1,5 до 2 тыс. у.е., а экономия по материалам составляет 15-20 % общей стоимости коммуникаций.

Экономичное оборудование всегда дороже на этапе приобре­тения и монтажа. Но со временем оно все же окупается, а не ста­новится источником постоянных проблем и затрат.

История развития систем отопления характеризуется не только изобретением новых систем, но и возвратом к применению тех систем, которые использовались ранее, но со временем были за­быты. Это происходит благодаря созданию нового оборудования, материалов и изменениям условий эксплуатации.

Схемы систем отопления подразделяются по следующим пока­зателям:

  • с верхней и нижней подводкой;
  • вертикальная или горизонтальная;
  • однотрубная или двухтрубная;
  • тупиковая или попутная.

Совершенствование систем отопления происходит по разным направлениям:

  • повышение теплоотдачи нагревательных приборов;
  • снижение эксплуатационных и капитальных затрат;
  • экономия теплоты за счет совершенствования способов ре­гулирования;
  • повышение надежности и долговечности систем отопления.

Так, на определенном этапе развития применялись гравитаци­онные однотрубные системы отопления с верхней разводкой пода-

ющей магистрали. Изобретение насосов позволило перейти от гра­витационных систем к насосным однотрубным с короткозамыкаю- щим участком (КЗУ) и двухтрубным системам.

Период интенсивного развития индивидуального жилищного строительства способствовал увеличению потребности отопитель­ного оборудования.

На рынке оборудования появилось большое количество импор­тных котлов для индивидуального теплоснабжения, надежные эф­фективные котлы отечественных производителей, работающие на всех видах топлива.

Появились автоматические устройства по регулированию теп­лоотдачи нагревательных приборов, трубы на основе полиэтилена. Трубы из сшитого полиэтилена имеют гораздо меньшую шерохо­ватость, выдерживают температуру до 90 ’С; они легки, удобны в монтаже, долговечны и выдерживают давление, применяемое в системах отопления.

Эти обстоятельства позволили перейти к проектированию двух­трубных систем отопления.

Однако двухтрубные схемы имеют существенный недостаток, который необходимо учитывать при проектировании. Речь пойдет о влиянии гравитационного давления на работу системы. При из­менении температуры теплоносителя система водяного отопления может быть разрегулирована.

Чтобы уменьшить это влияние и добиться устойчивости работы системы отопления, необходимо, чтобы доля гравитационного дав­ления, в располагаемом давлении, для каждого нагревательного прибора составляла не более 10 %.

Необходимо учитывать и то обстоятельство, что в процессе ре­гулирования при снижении температуры подающего теплоносите­ля уменьшается разность плотностей обратного и подающего теп­лоносителей, а следовательно, и гравитационное давление.

Например, если при температуре наружного воздуха -26 "С тем­пературный перепад теплоносителя 20 'С, то при температуре наружного воздуха 8 'С температурный перепад уменьшится в 3,8 раза, а гравитационное давление - в 2,8 раза. Поэтому для обес­печения устойчивой работы системы отопления не только при рас­четной температуре наружного воздуха, но и при более высоких ее значениях, в расчетах необходимо учитывать не максимальное гра­витационное давление, а минимальное. Для обеспечения устойчи­вой работы системы отопления при больших температурных пере­падах теплоносителя следует при проектировании увеличивать по­тери давления в трубопроводах до значений, которые на порядок выше гравитационного давления.

В настоящее время актуальным моментом является подключе­ние нагревательных приборов к действующим системам отопления при реконструкции чердаков под жилые помещения. При подклю­чении рассматриваются два варианта однотрубных систем отопле­ния с верхней разводкой.

Первый вариант - подключение нагревательных приборов к сто­якам по проточной схеме, когда весь теплоноситель стояка прохо­дит через нагревательный прибор. Второй вариант - подключение нагревательного прибора с КЗУ.

В первом варианте поверхность нагревательного прибора оп­ределить несложно, если принять среднюю температуру прибора близкой к расчетной. Однако такое решение увеличивает потери давления в стояке, а следовательно, уменьшает расход теплоноси­теля, проходящего через стояк.

В варианте с КЗУ расход теплоносителя в стояке не только не уменьшается, но даже возрастает за счет увеличения гравитацион­ного давления.

Использование пластиковых труб является причиной повышен­ного интереса к низкотемпературным система водяного отопления панельно-лучис­того отопления (НСПЛО), нагревательные элементы которых рас­полагаются в конструкции пола. Применение стальных труб сдер­живало применение этих систем в связи с относительно корот­ким сроком службы последних, сложностью и высокой стоимос­тью текущего и капитального ремонта. Поэтому НСПЛО приме­нялись только в исключительных случаях в помещениях детских дошкольных учреждений и в залах плавательных бассейнов. В настоящее время область применения данных система водяного отопления значительно расширилась. Это объясняется рядом преимуществ перед тра­диционными системами. Прежде всего, это санитарно-гигиени- ческий аспект.

Нагретая поверхность пола создает в помещении повышенную радиационную температуру, которая превышает температуру внут­реннего воздуха. Повышение радиационной температуры в поме­щениях с НСПЛО может достигать нескольких градусов. Это объяс­няется повышением температуры внутренних поверхностей ограж­дений. Причиной отмеченных явлений является интенсивный лучи­стый теплообмен нагретой поверхности пола, стен и потолка, а также мебели и других предметов.

В связи с этим тепловой комфорт в помещениях с НСПЛО мо­жет обеспечиваться при более низкой температуре внутреннего воздуха (на 2-3 'С), нежели при традиционных конвективных систе­мах отопления.

Отмеченное обстоятельство, как правило, не учитывается при проектировании таких систем. Это часто приводит к завышению мощности нагревательных панелей, перерасходу наиболее доро­гостоящих элементов нагревательных панелей и труб, повышен­ному расходу тепла на отопление, а при отсутствии системы автематического регулирования - к появлению дискомфорта в по­мещении.

При расчете нагревательных панелей необходимо учитывать отечественные нормативные требования по температуре поверх­ности пола, которые отличаются от зарубежных. Максимальная тем­пература нагретой поверхности пола не должна превышать 30 'С, а средняя температура поверхности 24-26 "С (для обходных дорожек бассейнов 31 'С). Зарубежные требования в среднем на 2-3 ‘С выше. Обследование помещений, оборудованных такими системами, по­казало, что средняя температура поверхности нагретых полов, как правило, выше нормативной на 2-3 ‘С.

Задача соответствия температур поверхности пола норматив­ным значениям может быть решена варьированием шага укладки труб, температуры и расхода теплоносителя. Возможность такого расчета ограничивается отсутствием надежных результатов иссле­дований процесса передачи тепла в массиве панели с трубами или кабелями, а также данных о коэффициенте теплоотдачи поверхно­стей (Вт/м2-’С) панелей при неравномерной температуре поверхно­сти нагретого пола. Повышение температуры панелей достигается следующими решениями.

-       В толще панели над источником тепла (трубой, кабелем) раз­мещается слой материала с коэффициентом теплопроводности меньше, чем у основного материала панели (бетон). Теплоотдача панели при этом возрастает приблизительно на 20-30 %.

-       В толще панели на уровне трубы располагается металличес­кая пластина (как правило, алюминиевая), коэффициент теплопро­водности которой в несколько раз выше, чем у бетона. Пластина играет роль своеобразного ребра. При этом наблюдается отме­ченный выше теплотехнический эффект.

-       Возможно также сочетание этих конструктивных решений.

Рассмотренные способы повышения теплоотдачи нагреватель­ных панелей до настоящего времени не нашли широкого примене­ния в связи с увеличением стоимости систем и усложнением мето­дов монтажа нагревательных панелей.

Из вышесказанного можно сделать следующие выводы:

-       при реконструкции однотрубных систем водяного отопления следует учитывать влияние гравитационных сил;

-       в процессе проектирования двухтрубных систем для умень­шения влияния гравитационных сил рекомендуется повышать гид­равлическое сопротивление магистрального трубопровода;

-       для увеличения эффективности напольного отопления целе­сообразно принимать меры по выравниванию температуры повер­хности пола.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить