Один за другим на планету обрушиваются экономические кризисы, что вкупе со стремительно уменьшающимся количеством ресурсов создаёт потребность в разработке и использовании энергосберегающих технологий. Эта тенденция не обошла стороной и системы отопления, стремящиеся к сохранению или даже увеличению своего КПД при заметно меньшем потреблении ресурсов. Разберёмся же, что представляют собой новые технологии отопления частного дома, квартиры и промышленных помещений, разложив отопительную систему на четыре основных компонента: генератор тепла, отопительный прибор, система отопления и система управления.
Котельная система отопления это наиболее производительная, хотя и самая затратная (после электрообогревателей) из всех современных автономных технологий отопления. Хотя сам по себе котёл - изобретение с древней историей, современные производители сумели модернизировать его, увеличив КПД и приспособив под разные виды топлива. Так, выделяют три основных (работающих на горючем) вида котлов - твердотопливные, газовые, на жидком топливе. Несколько выбивающиеся из этой классификации электрокотлы, а также комбинированные, или многотопливные - совмещают в себе качества сразу двух-трёх разновидностей.
Твердотопливные котлы
Интересна тенденция возвращения к традициям прошлого и активного использования твёрдого топлива: от обычных дров и угля до специальных пеллетов (гранул, спрессованных из побочных продуктов деревообработки) и торфяных брикетов.
Твердотопливные котлы делятся по типу топлива на:
Классические без проблем «принимают» любую разновидность твёрдого топлива, максимально надёжны и просты (по сути, это древнейший генератор тепла в истории человечества), дёшевы. Из недостатков: «капризность» по отношению к влажному топливу, невысокий КПД, невозможность регулировки температуры теплоносителя.
Пеллетный котёл - это устройство отопления, работающее на отходах древесины, спрессованных в маленькие гранулы. Выделяются высоким КПД, продолжительной работой на одной загрузке, крайне удобной системой загрузки пеллетов (засыпаются из мешка или пакета), возможностью настройки котла. Единственный существенный недостаток - достаточно дорогие гранулы для отопления цена которых колеблется от 6900 до 7700 рублей за тонну, в зависимости от зольности и теплотворности.
Следующий тип - котлы отопления пиролизные, работающие на пиролизном газе, извлекаемом из древесины. Топливо в таком котле медленно тлеет, а не сгорает, благодаря чему отдаёт заметно больше тепла. Достоинства: высокие КПД и надёжность, регулировка теплоотдачи, до полусуток работы без повторной загрузки. Единственный недостаток - потребность в подключении к электросети, из-за чего во время перебоев с подачей электроэнергии дом может остаться без тепла.
Стандартные котлы длительного горения загружаются любыми видами твёрдого топлива, за исключением древесины: кокс, бурый и каменный уголь, торфяные брикеты, пеллеты. Существует другая разновидность, разработанная специально для работы на дровах и несколько отличающаяся устройством. Преимущества: работа до пяти суток на нефтепродуктах и до двух суток при загрузке древесиной. Недостатки: относительно невысокий КПД, потребность в постоянной чистке.
Газовые котлы
Магистральный газ - наиболее экономичный из всех видов топлива, а котлы, на нём работающие, считаются самыми удобными в использовании и обслуживании. Объясняется это их полностью автоматизированной работой и абсолютной безопасностью, за что отвечает множество датчиков и контроллеров. Недостатков как таковых не имеют, хотя и нуждаются в наличии газовой магистрали или постоянной доставке новых баллонов.
Котлы на жидком топливе
Нельзя сказать, что такие системы отопления инновационные, однако они стабильно востребованы на протяжении десятилетий и поэтому достойны упоминания. Главные виды жидкого горючего: дизельное топливо и сжиженная пропан-бутановая смесь. Преимущества перед твердотопливными: почти полная автоматизация работы. Недостатки: крайне высокая стоимость отопления, уступающая лишь электричеству.
Электрическое отопление
Отличается широчайшим многообразием отопительных систем и отдельных приборов. Это и электроконвекторы (которые в свою очередь бывают внутрипольными, напольными и настенными), и электрокотлы, и тепловентиляторы, и инфракрасные обогреватели, и масляные радиаторы, и тепловые пушки, и всем известный тёплый пол. Их общий и пока непреодолимый недостаток - крайне высокая стоимость отопления. Самыми экономичными из них считаются инфракрасные радиаторы и тёплые полы.
Тепловые насосы
Эти системы отопления современные в полном смысле слова, несмотря на то, что появились ещё в 80-е годы. Тогда они были доступны лишь зажиточным людям, но теперь многие приноровились собирать их вручную, благодаря чему медленно, но верно завоёвывают популярность. Очень упрощённо принцип их работы заключается в извлечении тепла из воздуха, воды или земли снаружи дома и переносе его в дом, где тепло передаётся или непосредственно в воздух, или сначала в теплоноситель - воду.
Гелиосистемы
Ещё одна развивающаяся быстрыми темпами технология -гелиосистемы отопления, более известные под названием солнечных батарей.
Преимущества:
Недостатки:
Тепловые панели
Представляют собой тонкие прямоугольные (как правило) пластины, закрепляющиеся на стене. Тыльная сторона такой пластины покрыта теплоаккумулирующим веществом, способным нагреваться до 90 градусов и получающим тепло от нагревательного элемента. Энергопотребление составляет всего 50 Ватт на 1 квадратный метр, в отличие от устаревших электрокаминов, требующих по меньшей мере 100 Ватт на ту же площадь. Обогрев происходит за счёт конвекционного эффекта.
Кроме экономичности тепловые панели отличаются:
Недостаток лишь один - тепловые панели становятся нерентабельными весной и ранней осенью, когда жилище нуждается лишь в небольшом обогреве с вечера по утро.
Монолитные кварцевые модули
Уникальная разработка С. Саркисяна - кандидата технических наук. Внешне пластины очень похожи на тепловые панели, однако принцип их действия основан на высокой теплоёмкости кварцевого песка. Нагревательный элемент передаёт песку тепловую энергию, после чего он продолжает обогревать жилище, даже когда устройство отключено от сети. Экономия, как и в случае с тепловыми панелями, составляет 50% от затрат на стандартные электрообогреватели.
ПЛЭН - плёночные лучистые электрические нагреватели
У этой инновационной системы отопления устройство столь же просто, сколь и гениально: кабель питания, нагревательные элементы, диэлектрическая плёнка и отражающий экран. Обогреватель закрепляется на потолке, а производимое им ИК-излучение нагревает располагающиеся ниже предметы. Те в свою очередь передают тепло воздуху.
Главные достоинства ПЛЭН:
Тепловые гидродинамические насосы
Эти устройства, также известные как кавитационные теплогенераторы систем отопления, вырабатывают тепло за счёт нагрева теплоносителя по принципу кавитации.
Теплоноситель в таком насосе вращается в специальном активаторе.
На местах разрыва целостной массы жидкости в результате мгновенного снижения давления появляются пузырьки-каверны, почти моментально лопающиеся. Это вызывает изменение физико-химических параметров теплоносителя и выделение тепловой энергии.
Интересно, что даже при нынешнем уровне научного и технического развития процесс кавитационной выработки энергии плохо изучен. Внятное объяснение тому, почему прирост энергии больше, чем её затраты, пока не найдено.
Кондиционер как обогреватель
Практически все современные модели кондиционеров оснащены функцией обогрева. Как ни странно, кондиционер обладает втрое большим КПД, нежели стандартные электрообогреватели: 3 кВт тепла из 1 кВт электричества против 0,98 кВт тепла из 1 кВт электричества.
Таким образом, кондиционер для отопления зимой способен на короткое время заменить отключенное отопление или вышедший из строя электрокамин. Однако в силу того, что в кондиционерах для нагрева воздуха не используются ТЭНы, их эффективность падает с каждым градусом температуры за окном. Кроме того, сильный мороз перегружает устройство, и работа в таком режиме способна привести к поломке. Лучшим вариантом будет использование кондиционера в межсезонье.
Конвекторы
Поскольку конвекторная система отопления - понятие чрезвычайно широкое, и почти каждый современный отопительный прибор использует конвекционный эффект, заранее оговоримся, что речь здесь идёт только об отдельных водяных и электроконвекторах. Они представляют собой помещённый в металлический корпус ребристый нагреватель.
Циркулирующий между рёбрами устройства воздух нагревается и поднимается ввысь, а на его место затягиваются воздушные массы, уже успевшие за это время охладиться.
Эта бесконечная циркуляция и называется конвекцией. По источнику тепла конвекторные обогреватели делятся на водяные и электрические, а по месту расположения - на внутрипольные, напольные и настенные. Также любой из них может работать по принципу или естественной конвекции, или принудительной (с вентилятором).
Хотя разновидности конвекторов и особенности каждой из них - тема для отдельной статьи, можно выделить общие преимущества использования этих обогревателей:
Так что же выгоднее в финансовом плане?
В качестве итога к этому разделу сравним стоимость отопления на разных видах топлива: на дровах, пеллетах, каменном угле, дизельном топливе, пропан-бутановой смеси, обычном магистральном газе и электроэнергии. При средних ценах на каждый вид топлива и со среднестатистической длительностью отопительного сезона в 7 месяцев за это время придётся потратить:
Лидер очевиден.
Отопительные приборы
В первую очередь радиаторы отопления современные - это биметаллические и алюминиевые модели. Однако наблюдается стабильный спрос и на стальные, и на чугунные изделия, что обусловлено новым подходом производителей к изготовлению устаревших, казалось бы, отопительных приборов. Опишем вкратце достоинства и недостатки каждого типа.
Алюминиевые
Наиболее популярны на постсоветском пространстве за соотношение цена/качество (дешевле биметаллических, во многом надёжнее стальных и чугунных) .
Преимущества:
- лучшая среди всех аналогов теплоотдача;
- дорогие модели выдерживают давление до 20 бар;
- маленький вес;
- простейшая установка.
Недостатки: плохая сопротивляемость коррозии, особенно заметная на стыке алюминия с другими металлами;
Биметаллические
Общепризнанно лучший тип радиаторов. Название получили благодаря совмещению в своей конструкции стали (внутренний слой) и алюминия (кожух).
Преимущества:
Недостатки: высокая цена.
Стальные
Плохо подходят для многоэтажных домов и централизованной системы отопления в целом, а все свои лучшие свойства проявляют в частных домах, отлично вписываются в системы отопления производственных помещений на заводах и фабриках. Более подробно о стальных радиаторах отопления можно прочитать .
Преимущества:
- теплоотдача выше среднего;
- быстрое начало теплоотдачи;
- низкая стоимость;
- эстетичный вид.
Недостатки:
Чугунные
Следует понимать, что радиаторы отопления современные чугунные - это уже не бугристые и неподъёмные пережитки прошлого, «украшавшие» собой почти каждый дом во времена СССР. Современные производители значительно улучшили их внешний вид, сделав почти неотличимыми от биметаллических или алюминиевых моделей. Более того, ширится мода на так называемые , формы и узоры которых привносят в дом атмосферу начала XX века.
Преимущества:
Недостатки: огромный вес и вытекающие из-за этого сложности с установкой (зачастую требуются специальные опоры-ножки).
Система отопления
В большинстве современных загородных домов используется горизонтальная система отопления, главное отличие которой от вертикальных разводок - частичное (реже - полное) отсутствие вертикальных стояков.
В России особенно популярна такая разновидность горизонтальной системы, как однопроводная система отопления (или однотрубная).
Она предполагают естественное, без циркуляционного насоса движение воды. От нагревательного прибора теплоноситель поступает по стояку на второй этаж здания, где распределяется по радиаторам и передающим стоякам.
Циркуляция воды без насоса становится возможной благодаря изменению плотности горячей и холодной воды.
Однотрубная система имеет ряд преимуществ перед двухтрубной:
Система управления
Дополнительные преимущества способен обеспечить контроллер системы отопления - миниатюрное компьютерное устройство, способное:
Их отсутствие сделало бы систему водяного отопления неэффективной, поскольку стенки трубопровода минимально приспособлены для этого. Теплопередающая способность радиатора зависит от ряда факторов:
- площади его нагревательной поверхности;
- вида прибора;
- расположения в помещении;
- схемы, в соответствии с которой он подключен к трубопроводу.
Одним из показателей, характеризующих отопительные приборы, является испытательное давление. При опрессовке системы отопления отопительные приборы подвергаются гидравлическим ударам (здесь необходимо заметить, что в России при испытании принято поднимать опрессовочное давление до 15 атм, которое не выдерживают отопительные приборы импортного производства, так как на Западе давление увеличивают до 7-8 атм), а в процессе эксплуатации внутренние поверхности страдают от химической и электрохимической коррозии. Если приборы успешно противостоят подобным испытаниям, значит, они прослужат долго, так как обладают высоким качеством. Помимо этого, отопительные приборы должны соответствовать
требованиям различного характера.
Среди них следующие:
- теплотехнические, т. е. отопительные приборы должны предоставлять максимальную плотность удельного теплового потока, падающего на единицу площади;
- монтажные, под которыми подразумеваются минимальные трудовые и временные затраты при установке и необходимая механическая прочность приборов;
- эксплуатационные, т. е. отопительные приборы должны быть теплоустойчивыми; водонепроницаемыми, даже если при функционировании гидростатическое давление достигнет предельно допустимого значения; обладающими возможностью регулирования теплоотдачи;
- экономические. Это означает, что соотношение стоимости отопительных приборов, их установки и эксплуатации должны быть оптимальным, а расход материалов при их изготовлении - минимальным;
- дизайнерские;
- санитарно-гигиенические, т. е. иметь минимальную по площади горизонтальную поверхность, чтобы не превращаться в пылесборник.
Классификация отопительных приборов
| Параметры | Тип приборов | Разновидности |
| Способ теплопередачи | Конвективные Радиационные Конвективно-радиационные |
Конвекторы Ребристые трубы Потолочные излучатели Секционные радиаторы Панельные радиаторы Гладкотрубные отопительные приборы |
| Тип нагревательной поверхности |
С гладкой поверхностью С ребристой поверхностью |
|
| Величина тепловой инерции | С малой тепловой инерцией С большой тепловой инерцией |
|
| Материал |
Металлические Керамические Пластмассовые Комбинированные |
|
| Высота |
Плинтусные |
Более 65 см От 40 до 65 см От 20 до 40 см |
Коротко охарактеризуем разные виды отопительных приборов.
Конвектор - это ребристый нагреватель, оснащенный кожухом, изготовленным из какого-либо материала (чугуна, стали, асбоцемента и др.) чем повышает его теплопередачу. Конвекция теплового потока конвектора с кожухом составляет 90-95 %. Функции кожуха может выполнять оребренный нагреватель. Такой отопительный прибор называется конвектором без кожуха.
Кожух играет не только декоративную роль - он функционален - увеличивает циркуляцию воздуха у поверхности нагревателя.
Несмотря на довольно низкий коэффициент теплопередачи, отсутствие устойчивости к гидравлическим ударам, повышенные требования к качеству теплоносителя, конвекторы широко распространены. Причинами этого являются малая металлоемкость, небольшой вес, легкость изготовления, установки и эксплуатации, модный дизайн. Было бы несправедливо не заметить, что конвекторы имеют еще один весьма неприятный недостаток - возникающие при их работе конвекционные потоки воздуха поднимают и перемещают по помещению пыль и другие мелкие частицы.
Отопительным прибором конвективного типа является ребристая труба. Материалом для нее служит фланцевая чугунная труба длиной 1-2 м, внешняя поверхность которой представляет собой тонкие ребра, отлитые в процессе изготовления трубы. Благодаря этому площадь наружной поверхности многократно возрастает, что выгодно отличает ее от гладкой трубы при одинаковых диаметре и длине, что позволяет сделать прибор более компактным. Кроме того, прибор довольно прост в изготовлении и вполне экономичен, т. е. стоимость его производства невысока. Ряд серьезных недостатков:
- пониженная температура, отмечаемая на поверхности ребер, несмотря на циркулирование высокотемпературного теплоносителя;
- большой вес;
- низкая механическая прочность;
- негигиеничность (ребра трудно очищать от пыли);
- несовременный дизайн.
Тем не менее ребристые трубы находят применение - обычно в нежилых помещениях, каковыми являются склады, гаражи и т. п. Их монтируют горизонтально в виде змеевика, соединяют болтами, фланцевыми чутунными двойными отводами (практики называют их калачами) и контрфланцами.
Разновидностью радиационных отопительных приборов является потолочный излучатель, который, нагревшись, начинает отдавать тепло, которое, в свою очередь, сначала поглощается стенами и предметами, находящимися в помещении, потом отражается ими, т. е. возникает вторичное излучение. В результате между отопительными приборами, ограждающими конструкциями дома, предметами происходит лучистый взаимообмен, что делает пребывание человека в таком помещении очень комфортным. Если температура снижается на 1-2 °С, конвективная теплоотдача человека увеличивается, что положительно сказывается на его самочувствии. Отсюда, если при конвективном отоплении оптимальна температура 19,3 0С, то при радиационном - 17,4 °С.
Потолочные излучатели различаются конструкцией одного элемента и бывают с плоским или волнообразным экраном.
Из преимуществ потолочного излучателя следует отметить такие, как благоприятная атмосфера в помещении; повышение температуры поверхности помещения, что снижает теплоотдачу человека; экономия тепловой энергии, идущей на отопление. Однако этот вид отопительных приборов имеет и недостатки, среди которых значительная тепловая инерция, теплопотери через мостики холода, возникающие в тех местах ограждающих конструкциях, в которых установлены греющие элементы; необходимость устанавливать арматуру, регулирующую теплоотдачу бетонных панелей.
Отопление помещения можно решить посредством установки конвективно-радиационных отопительных приборов - радиаторов. Их отличительной особенностью является то, что они одновременно отдают тепло с помощью конвекции, на которую приходится 75 % теплового потока, и радиацией, на которую падают оставшиеся 25 %.
Конструктивно радиаторы представлены двумя вариантами:
- секционными;
- панельными.
Секционные радиаторы различаются материалом, из которого они изготовлены.
Прежде всего это чугун. Радиаторы из него не утрачивают своей популярности с начала XX в. И даже сейчас, когда алюминиевые и стальные радиаторы вполне доступны, чугунные только укрепляют свои позиции, тем более что первые менее прочные и поэтому хуже переносят катаклизмы отечественных тепловых сетей.
Секционные алюминиевые (точнее из сплава алюминия с кремнием) радиаторы - это прессованные секции и коллекторы. Они бывают литыми и экструзионными. Во-первых каждая секция представляет собой цельную деталь, во вторых это три элемента, соединенные болтами с применением уплотнительных элементов либо посаженные на клей. Алюминиевые радиаторы имеют ряд положительных ка- v честв, которые выгодно отличают их от чугунных приборов. Во-первых, они обладают высокой теплоотдачей благодаря оребрению секций; во-вторых, быстрее нагреваются сами и соответственно воздух в помещении; в-третьих, позволяют регулировать температуру воздуха; в-четвертых, имеют небольшой вес, что облегчает как доставку, так и монтаж прибора; в-пятых, эстетичны и современны по дизайну. Есть и весьма существенные минусы: слабая конвекционная способность; повышенное газообразование, что способствует образованию воздушных пробок в системе; риск протечек; сосредоточение тепла на ребрах; требовательность к теплоносителю, прежде всего к уровню рН, который не должен превышать 7-8; несовместимость с элементами в системе отопления, выполненными из стали и меди (в таких случаях во избежание электрохимической коррозии следует применять оцинкованные переходники) .
Ребра всех радиаторов должны быть строго вертикальными.
Стальные панели производят в разных вариантах - одно- и двухрядными, с гладкой или ребристой поверхностью, с декоративным эмалевым покрытием и без него. Отопительные приборы этого вида имеют определенные плюсы, в частности высокую теплоотдачу; незначительную тепловую инерцию; малую массу; гигиеничность; эстетичность. Из минусов надо указать малую площадь нагревательной поверхности (в связи с этим их часто монтируют попарно - в 2 ряда с промежутком 40 мм) и подверженность коррозии.
Бетонные панельные радиаторы - это панели, имеющие бетонные, пластмассовые или стеклянные каналы, различающиеся своей конфигурацией, и нагревательные элементы разной формы - змеевиковой или регистровой. Отопительные приборы, при изготовлении которых используются два металла (алюминий - для оребрения и сталь - для проводящих каналов), называются биметаллическими. Секция такого радиатора - это две вертикальные стальные трубы (надо заметить, что диаметр внутренних каналов довольно мал, что является недостатком) , покрытые алюминиевым сплавом (процесс осуществляется под давлением), соединенные посредством стальных ниппелей. Прокладки, изготовленные из термостойкой каучуковой резины, способны выдерживдть температуру до 200 °С и обеспечивают необходимую герметичность.
Стояки водяного отопления при нагревании могут смещаться, повреждая штукатурку, поэтому при монтаже их надо пропускать через трубы больше диаметра или изготовленные из кровельной стали гильзы.
Такие модели лишены минусов, характерных для алюминиевых и стальных радиаторов, но имеют важное преимущество - благодаря алюминиевому корпусу обладают высокой теплоотдачей. Способность алюминия быстро нагреваться позволяет контролировать и регулировать расход тепла.
Рабочее давление для биметаллических устройств составляет 25 атм, опрессовочное - 37 атм (благодаря последнему биметаллические радиаторы предпочтительны для систем с повышенным давлением), максимальная температура теплоносителя равна 120 °С Кроме того, они подходят для монтажа в разные отопительные системы, при этом этажность дома значения не имеет.
В качестве отопительных приборов могут использоваться стальные трубы с гладкой поверхностью, которым придана змеевиковая или регистровая форма и которые помещены с интервалом, меньшим, чем диаметр труб (последнее обстоятельно важно, так как при еще большем уменьшении расстояния начинается взаимооблучение труб, которое приводит к сокращению теплоотдачи прибора). Отопительные приборы такой конструкции показывают наиболее высокий коэффициент теплоотдачи, но вследствие значительного веса, больших габаритов, неэстетичности их устанавливают, как правило, в нежилых помещениях, например в теплицах.
Место, где будет находиться терморегулятор со встроенным датчиком температуры воздуха, должно находиться в обогреваемом помещении на высоте 150 см от пола, быть защищенным от сквозняков, УФ-излучения и не соседствовать с другими источниками тепла.
Таким образом, имея представление о том, какие отопительные приборы предлагает современная промышленность и рынок, остается только сделать правильный выбор. При этом нужно руководствоваться следующими критериями:
- тип и конструктивное устройство отопительной системы;
- открытая или скрытая прокладка трубопровода;
- качество предполагаемого к использованию теплоносителя;
- величина рабочего давления, на которое рассчитана отопительная система;
- тип отопительных приборов;
- планировка дома;
- тепловой режим, который предполагается поддерживать в помещениях, и продолжительность нахождения там жильцов.
Помимо этого, надо помнить, что эксплуатация отопительных приборов сопряжена с таким проблемами, как коррозия, гидравлические удары. Нужно внимательно изучить доступный материал, проконсультироваться у специалиста, выяснить у продавца или поискать информацию о фирмах-производителях, узнать, как долго они работают на отечественном рынке, какие именно их отопительные приборы лучше всего адаптированы к условиям нашей действительности. Все это поможет избежать необдуманной покупки и будет залогом успешно работающей отопительной системы.
После того как отопительные приборы приобретены, возникает необходимость разместить их в помещениях дома. И здесь есть варианты (кстати, это также следует предусмотреть заранее, чтобы купить отопительные приборы соответствующей высоты).
Итак, металлические отопительные приборы размещают вдоль стен или в нишах в 1 или в 2 ряда. Они могут монтироваться за экранами или открыто.
Однако обычно отопительные приборы занимают свое место под окном у наружной стены, но и при этом необходимо соблюдать ряд требований:
- длина устройства должна составлять, как минимум, <50-75 % длины окна (об этом уже было сказано, но, следуя логике изложения, считаем возможным повторить). Это не относится к витражным окнам;
- вертикальные оси отопительного прибора и окна должны совпадать. Погрешность может составлять не более 50 мм.
В некоторых ситуациях (при условии непродолжительных и теплых зим, кратковременного пребывания людей в помещении) отопительные приборы помещают у внутренних стен, что имеет определенные плюсы, так как теплопередача отопительных приборов возрастает; уменьшается длина трубопровода; снижается количество стояков.
Имеются пожелания относительно высоты и длины отопительных приборов.
При высоких потолках в доме предпочтительно устанавливать высокие и короткие батареи, при стандартных - длинные и низкие.
В состав системы отопления входит несколько ключевых компонентов: котлы, радиаторы, трубы, устройства контроля и безопасности. В совокупности они должны составить эффективную систему передачи тепла от нагретого теплоносителя воздуху в помещении. Эту функцию выполняют отопительные приборы систем отопления: газовые, электрические. В чем их особенность и как правильно выбрать оптимальную модель для конкретного теплоснабжения?
Назначение приборов отопления
В подавляющем большинстве случаев нагрев воздуха в помещениях дома происходит за счет передачи тепла от поверхности нагревательных элементов – радиаторов, батарей. Они могут отличаться конструктивно, иметь различный дизайн и способ поднятия температуры на поверхности. Так, стальные приборы отопления Kermi предназначены для комплектации водяной системы.
Однако несмотря на все многообразие типов можно выделить несколько ключевых особенностей этих элементов теплоснабжения. Все виды нагревательных приборов системы отопления можно классифицировать по следующим признакам:
- Используемый теплоноситель – горячая вода, электрический или газовый нагревательный элемент;
- Материал изготовления : сталь, чугун, алюминий или биметаллическая конструкция;
- Эксплуатационные качества : номинальная мощность, размеры, способ монтажа и возможность регулировки интенсивности нагрева.
Выбор определенного типа напрямую зависит от конкретной схемы теплоснабжения. Биметаллические приборы отопления устанавливаются для водяной системы. В редких случаях – при использовании в качестве теплоносителя горячего пара. Неправильный выбор может заметно снизить эффективность работы отопления. Поэтому нужно рассмотреть особенности конструкции и технические качества, которыми обладают приборы для отопления помещений.
Независимо от вида радиатора или любого другого нагревательного отопительного прибора он должен гармонично сочетаться с общим интерьером помещения. Важно обращать внимание на дизайн конструкции.
Виды устройств для водяного отопления
Наибольший ассортимент имеют отопительные приборы систем водяного отопления. Это объясняется высокой эффективностью работы подобных схем теплоснабжения, а также оптимальными затратами на обслуживание.
Все приборы отопления для дома этого типа имеют схожую конструкцию. Внутри располагаются каналы, по которым протекает теплоноситель. Тепло от него передается на поверхность радиатора (батареи) и затем с помощью естественной конвекции воздуху в помещении.
Главным отличием, которым характеризуются конвекторные приборы отопления, является материал изготовления. Именно он во многом определяет конструкцию нагревательного элемента. В настоящее время есть 4 вида радиаторов:
- Чугунные;
- Алюминиевые и биметаллические;
- Стальные.
Каждый из них имеет ряд функциональных и эксплуатационных особенностей. Они выбираются в зависимости от расчетных показателей – каждый тип отопительного прибора систем водяного отопления должен соответствовать характеристикам теплоснабжения.
Немаловажным фактором является вид используемого теплоносителя. Для многих биметаллических приборов отопления запрещено применение антифризов.
Чугунные батареи
Это одни из первых нагревательных компонентов, которые использовались в системах отопления. Выбор материала изготовления обусловлен относительной дешевизной, а главное – большой теплоемкостью чугуна.
Данный вид нагревательного прибора для системы отопления в настоящее время не особо популярен. Причиной этому является самый низкий коэффициент теплопроводности. Однако для создания классического интерьера в комнате нередко используются дизайнерские чугунные радиаторы.
Также следует учитывать, что рассматривать их в качестве конвекторных приборов отопления будет нецелесообразно. В конструкции не предусмотрены дополнительные пластины, способствующие лучшей циркуляции воздушных масс. Помимо это важно знать такие особенности эксплуатации чугунных радиаторов:
- Большой объем теплоносителя. В среднем этот показатель составляет 1,4 л. Это способствует быстрому остыванию горячей воды, но эффективно для небольшой отопительной системы;
- Чугунные приборы для отопления комнат трудно ремонтировать и разбирать в домашних условиях;
- Большая инертность нагрева. Повышение температуры на поверхности происходит намного медленнее, чем у электрических приборов отопления.
Несмотря на это во многих домах старого типа этот вид радиаторов до сих пор установлен. Замена выполняется только самими жильцами за свой счет.
Чугунные радиаторы необходимо прочищать от скопившейся грязи и известкового налета минимум 1 раз в 3 года.
Стальные и биметаллические отопительные приборы
На смену чугунным конструкциям пришли современные стальные и биметаллические отопительные приборы. Их основным отличием от вышерассмотренных моделей является относительно небольшой канал для теплоносителя.
Однако это никак не сказывается на уменьшении теплоотдачи. Благодаря применяемым современным материалам с высоким коэффициентом теплопередачи, при установке отопительных приборов Kermi значительно снижается инертность всей системы. Кроме этого фактора следует учитывать и другие особенности эксплуатации стальных и биметаллических радиаторов для водяного теплоснабжения:
- Наличие конвекционных панелей для улучшения циркуляции воздуха по поверхности радиатора;
- Возможность установки приборов регулировки и учета тепла;
- Доступная стоимость и простой монтаж, который можно сделать самостоятельно.
Однако при этих положительных качествах нужно знать специфику эксплуатации конкретной модели стального или биметаллического радиатора. Прежде всего – это требования к составу теплоносителя.
При выборе батареи следует уточнить – является она разборной или нет. Это поможет самостоятельно регулировать количество секций в конкретном приборе отопления.
Приборы электрического отопления
Если установка полноценного водяного теплоснабжения нецелесообразна или невозможна – монтируют электронагревательные приборы для отопления. Они отличаются от традиционных автономностью работы и компактностью. Кроме этого есть несколько типов электроприборов, у которых различный принцип генерирования тепла. Главным недостатком электрического отопления являются высокие расходы на энергоноситель. Для минимизации этого необходимы современные приборы учета на отопление – многотарифные электросчетчики. Вечером и ночью действуют льготные тарифы на потребление электроэнергии.
Электропроводка в доме должна быть адаптирована к максимальным нагрузкам от электронагревательных приборов для отопления.
Нагревательные конвекторы
Если в доме или квартире нет автономного (централизованного) отопления чаще всего устанавливают электрические нагревательные приборы. Внешне они схожи со стандартными радиаторами, но имеют существенные различия в конструкции.
Практически все электрические приборы отопления используются в качестве нагревательного элемента ТЭНы. Внутри располагается элемент с высоким показателем электрического сопротивления. При прохождении через него тока происходит преобразование электрической энергии в тепловую. Для большей эффективности ТЭНы соединяются с теплообменными пластинами из стали или алюминиевого сплава.
Существует несколько типов электрических приборов отопления для дома:
- Конвекционные . Конструкция рассчитана на относительно быстрый нагрев воздуха в комнате за счет движения потоков через специальные щели, расположенные вверху и внизу конструкции;
- Масляные . Для увеличения площади горячей поверхности вовнутрь радиатора заполняется жидкостью с высоким показателем энергоемкости. Повышение температуры происходит намного медленнее, чем у вышеописанных. Однако даже после выключения электронагревательного отопительного прибора его поверхность некоторое время остается горячей.
Практически во всех моделях установлены современные системы управления. Обязательным элементом является электронный термостат, который имеет датчик температуры для автоматической регулировки нагрева конвектора. Так же не осталась без внимания безопасность эксплуатации. При опрокидывании прибора активируется автоматический выключатель. Есть специальные модели нагревательных радиаторов, предназначенные для работы во влажных помещениях – ванных комнатах, кухнях. Они имеют влагостойкий корпус.
Однако для теплоснабжения большого дома электрические конвекторные радиаторы отопления устанавливать нецелесообразно из-за больших расходов электроэнергии. В этом случае лучше всего монтировать более экономное отопление ПЛЭН или ИК обогреватели.
Если суммарная мощность электрических конвекторов будет превышать 9 кВт – потребуется подключение трехфазной электросети с напряжением 380 В.
Инфракрасное отопление дома
Для повышения эффективности поддержания комфортной температуры в помещении устанавливают электрические отопительные приборы, излучающие тепловые волны в ИК диапазоне. Их принцип работы заключается не в нагреве воздуха, а поверхности предметов, попавших в зону действия.
Несомненным плюсом такой методики является уменьшение затрат на электроснабжение. Это объясняется тем, что потребление ИК обогревателей на 20-30% меньше, чем у аналогичных моделей с ТЭНами.
В настоящее время существует 2 типа нагревательных приборов отопительной системы, работающие в ИК диапазоне:
- Пленочные обогреватели . На поверхности полимерной пленки нанесены резисторные проводники, которые излучают инфракрасные волны при прохождении по ним электрического тока. Могут монтироваться как в качестве теплого пола, так и на потолок комнаты – ПЛЭН;
- Карбоновые обогреватели . В специальной герметичной стеклянной колбе помещена карбоновая спираль. При включении устройства она генерирует ИК волны, которые нагревают предметы. Для эффективности подобные устройства снабжены отражателем из нержавеющего металла или алюминия.
Примечательно, что последний вид приборов для отопления комнат может быть установлен в любом месте помещения. Нередко их используют для поддержания нормальной температуры вне дома в определенной зоне.
Однако для данных ИК приборов отопления частного дома есть ряд ограничений по применению. Прежде всего – нельзя закрывать поверхность пленки. Это может привести к перегреву и выходу из строя.
Газовый нагрев воздуха в комнате
Анализируя эффективность работы вышеописанных приборов остается актуальным вопрос о снижении затрат на теплоснабжение. Поэтому в качестве их альтернативы рекомендуется рассмотреть газовые приборы отопления. К ним относят не только традиционные котлы, но и другие, не менее продуктивные конструкции.
Самым простым типов этого вида нагревателей считается газовый конвектор. Он может быть подсоединен как к магистральному газу, так и к баллону со сжиженным. Горелка располагается в корпусе, который не контактирует с воздухом в комнате. Подача кислорода для поддержания процесса горения происходит через двухканальную трубу. Через нее же удаляется угарный газ.
Если же необходима мобильная модель радиатора – особый интерес представляют католические газовые приборы отопления. У них несколько иной принцип работы. Газ поступает из матрицы небольших форсунок на керамическую поверхность где и воспламеняется. В результате происходит каталитическая реакция, которая и является главным источником тепла.
Что нужно учитывать при выборе газового нагревателя?
- Обязательно соблюдение правил безопасности. Прежде чем выполнить подключение устройства к газовой магистрали необходимо ознакомиться с инструкцией по эксплуатации;
- Организация отвода угарных газов. Самое распространенное следствие неисправной работы обогревателя – превышение уровня СО2 в помещении;
- Периодическая очистка форсунок от скопившейся сажи.
Нужно помнить, что все приборы отопления должны быть адаптированы к конкретным условиям эксплуатации. В первую очередь это относится к правилам техники безопасности и соблюдению режима работы.
В видеоматериале можно посмотреть пример изготовления ИК обогревателя своими руками:
В зависимости от различных особенностей конструкции отопительные приборы, представленные на рынке, обладают разными характеристиками. Главным при их установке является правильный подбор нужной модели, оптимально подходящей для конкретного случая.
Разновидности
Чаще всего классификация отопительных приборов проводится по следующим признакам:
- используемому теплоносителю, которым может быть нагретая вода, газ или даже воздух;
- материалу изготовления;
- эксплуатационным характеристикам: размерам, мощности, способу монтажа и возможностью регулирования скорости нагрева.
Оптимальный вариант лучше подбирать, учитывая особенности системы отопления здания, условия эксплуатации, соблюдая все требования, предъявляемые к отопительным приборам.
Кроме производительности устройств стоит учитывать возможность их установки. Так, например, при отсутствии газоснабжения и невозможности организации водяного отопления единственным вариантом будут электрические приборы.
Водяная система
Чаще всего используются и оттого имеют самый широкий ассортимент отопительные приборы водяных систем отопления. Это объясняется их неплохим КПД и оптимальным уровнем затрат на приобретение, монтаж и обслуживание.
Конструктивно устройства не слишком отличаются друг от друга. Внутри каждого имеются каналы для протекания горячей воды, тепло от которой передается поверхности прибора, а затем, при помощи конвекции, воздуху комнаты. По этой причине они называются конвекционными.
В водяных системах отопления могут пользоваться следующими типами радиаторов:
- чугунными;
- стальными;
- алюминиевыми;
- биметаллическими.
Все эти отопительные приборы имеют свои особенности, благодаря которым выбираются для каждого конкретного случая в зависимости от площади комнаты, нюансов монтажа, качества и вида теплоносителя (которым иногда бывает антифриз).
Мощность каждого прибора регулируется количеством секций, которое может быть выбрано практически любым. Хотя при расчетной длине одной батареи больше 1,5–2 м рекомендуется установка рядом двух меньших по размеру устройств.
Чугун был одним из самых популярных материалов в отечественных системах отопления. Его выбор, как правило, был обусловлен сравнительно невысокой стоимостью. Позже такие приборы стали использоваться реже, так как обладают небольшим коэффициентом теплоотдачи (всего 40%), за счет чего мощность одной секции равна примерно 130 Вт. Хотя их до сих пор можно встретить в системах старого образца. В современном интерьере иногда используют дизайнерские модели чугунных радиаторов.
Преимуществами таких приборов является большая площадь поверхности, отдающей тепло помещению, и длительный эксплуатационный период (до 50 лет). Хотя недостатков все же больше – к ним относятся и сравнительно большой объем используемого теплоносителя (до 1,4 литра), и трудность ремонта, и инертность нагрева, за счет которой повышение температуры прибора осуществляется сравнительно медленно, и даже необходимость периодической (минимум раз в 3 года) прочистки. Кроме того, тяжелые секции очень трудно устанавливать.
Использование алюминиевых радиаторов позволяет обеспечить максимальный уровень теплоотдачи – мощность секции может достигать 200 Вт (чего достаточно для отопления 1,5–2 кв. м).
Их стоимость вполне доступна, а небольшой вес позволяет провести установку самостоятельно. Правда, эксплуатация прибора возможна на протяжении всего лишь 20–25 лет.
К их преимуществам можно отнести наличие в конструкции конвекционных панелей, улучшающих циркуляцию воздуха по поверхности, простоту установки приборов для регулирования интенсивности расхода теплоносителя, а также простоту монтажа. Секция радиатора, имеющая мощность до 180 Вт, способна отапливать около 1,5 кв. м площади.
Несмотря на достоинства, которые имеют такие отопительные приборы, существуют и проблемы их использования. Так, например, для биметаллических радиаторов не рекомендуется разбавление воды антифризами, которые, хотя и не позволяют системе замерзать, отрицательно влияют на внутренние поверхности нагревательных устройств.
Кроме того, данные варианты являются самыми дорогими из всех, которые применяются в системе водяного отопления.
Приборы электрического обогрева
Все электрические приборы, применяемые в случае невозможности установки водяной системы отопления, имеют разные особенности и характеристики – от мощности до принципов генерирования тепла. При этом главными недостатками любого такого оборудования являются высокая стоимость эксплуатации и необходимость устройства электросети, способной выдержать большие нагрузки (при суммарной мощности электронагревателей больше 9–12 кВт необходимо устройство сети с напряжением 380 В). Преимущества же у каждой разновидности свои.
Конструкция, которую имеют электрические нагревательные устройства данного типа, позволяет достаточно быстро нагреть помещение при помощи перемещающихся сквозь них воздушных потоков.
Попадание воздуха внутрь приборов происходит через отверстия в нижней части, его нагрев осуществляется при помощи ТЭНа, а выход обеспечивается наличием верхних щелей. На сегодняшний день существуют электрические конвекторы мощностью от 0,25 до 2,5 кВт.
Масляные устройства
Масляные электрические нагреватели тоже используют конвекционный метод нагрева. Внутри корпуса содержится специальное масло, которое и нагревается ТЭНом. При этом нагрев может регулироваться при помощи термостата, выключающего прибор при достижении воздухом заданной температуры.
Особенностями работы нагревателей является их высокая инерционность. За счет этого отопительные приборы очень медленно нагреваются, однако, даже после отключения подачи энергии их поверхность продолжает испускать тепло на протяжении длительного периода времени.
Кроме того, поверхность масляного оборудования нагревается до 110–150 градусов, что намного выше параметров других устройств и требует особого обращения – например, установки в отдалении от предметов, способных воспламениться.
Использование таких радиаторов дает возможность удобного регулирования интенсивности нагрева – почти все они имеют 2–4 режима работы. Кроме того, с учетом производительности одной секции в 150–250 кВт, подбирать прибор для конкретного помещения довольно легко. А ассортимент большинства производителей включает модели мощностью до 4,5 кВт.
Выбирая отопительные приборы, принцип действия которых основан на излучении тепловых волн в инфракрасном диапазоне, владелец частного дома или помещения другого назначения получает следующие преимущества:
- заметное снижение потребления электроэнергии по сравнению с традиционным электрическим оборудованием (в пределах 30%);
- отсутствие снижения содержания в воздухе кислорода, что избавляет находящихся в помещении людей от головной боли;
- очень высокую скорость нагрева (даже холодная комната прогревается в течение нескольких минут).
Обычно используют электрические инфракрасные обогреватели. Гораздо реже встречаются газовые приборы, предназначенные, в основном, для отопления улиц, производственных цехов и площадок или дач.
Виды
Классификация приборов для инфракрасного отопления производится по способу испускания волн. Бывают пленочные устройства, которые передают на окружающие предметы излучение от резисторных проводников, расположенных на поверхности специальной пленки. Мощность – в пределах 800 Вт на 1 кв. м.
Второй вид - карбоновые. В них излучение идет от спирали внутри герметичной стеклянной колбы. Бытовые приборы данного типа имеют мощность от 0,7 до 4,0 кВт.
Преимуществом первых является возможность использовать их как электрические теплые полы. В то время как карбоновые обогреватели намного мощнее, хотя и требуют при этом соблюдения повышенных мер пожарной безопасности.
Газовый нагрев
Для того чтобы снизить расходы на отопление, нередко применяются отопительные приборы, работающие на газе. Одним из самых простых видов такого оборудования является газовый конвектор, присоединяемый либо к системе газоснабжения, либо к баллону с сжиженным пропаном. При этом горелка не входит в контакт с окружающей атмосферой, а кислород попадает к ней через специальную трубу (которую можно вывести на улицу для поддержания в помещении нормального качества воздуха).
Такие виды отопительных приборов имеют высокую мощность (до 8 кВт и более), относительно дешевы в эксплуатации за счет невысокой стоимости энергоносителя.
К недостаткам же относятся: необходимость постановки на учет в контролирующих организациях, обустройство качественной вентиляции и необходимость в периодической очистке форсунок. Кроме того, в случае неисправности оборудования в помещении может возрасти количество опасного для здоровья углекислого газа. Поэтому в квартирах и других помещениях с постоянным пребыванием людей такие приборы используют редко – тогда как, например, для дачи или гаража они могут оказаться просто незаменимыми.
Отопительные приборы можно смело назвать венцом всей любой отопительной системы. Без них любое водяное отопление теряет всякий практический смысл. В этой статье мы расскажем о том, как классифицируются и какие преимущества имеют самые распространенные типы отопительных приборов. Итак, начнем!
Первый вид классификации - по способу передачи тепла.
Различают 3 способа передачи тепла от отопительного прибора окружающей среде:
- излучением (радиационный),
- конвекцией (прямой нагрев воздуха)
- радиационно-конвективным (комбинированный) способом.
Передача тепла посредством излучения. Также называют лучистой теплопередачей. Любое нагретое тело испускает инфракрасные (радиационные) лучи, которые двигаясь перпендикулярно поверхности излучения, повышают температуру тел на которые падают, не повышая при этом температуры воздуха. Далее, тела которые принимают радиационное излучение, сами становятся теплее и начинают продуцировать инфракрасные лучи, нагревая окружающие предметы. И так происходит по кругу. При этом температура в разных точках помещения остается одинаковой. Интересен тот факт, что радиационное (инфракрасное) излучение воспринимается нашим телом как тепло и совсем не вредит нашему организму, оказывая на него, по словам медиков, даже положительные воздействия. Радиационными отопительным приборами (радиаторами) условились считать те приборы, которые предают в окружающую среду больше 50% тепла лучистым путем. К таким приборам относятся разного рода инфракрасные обогреватели, «теплые полы», секционные чугунные и трубчатые радиаторы, отдельные модели панельных радиаторов и стеновые панели.
Передача тепла конвекцией. Конвективный способ теплопередачи выглядит совершенно иначе. Воздух прогревается от соприкосновения с более горячими поверхностями конвекционных отопительных приборов (конвекторов). Нагретый объем воздуха поднимается к потолку помещения за счет того что становится легче более холодных воздушных масс. Следующий объем воздуха поднимается к потолку вслед за первым и так далее. Таким образом, мы имеем постоянную круговую циркуляцию воздушных масс «от радиатора к потолку» и «от пола к радиатору». В результате возникает чувство, знакомое обитателям помещений обогреваемых конвектором - на уровне головы воздух может быть теплым, а в ногах ощущается чувство холода. Конвективными приборами принято называть отопительные приборы, осуществляющие конвекцией не менее чем 75% тепла от общего объема. К конвекторам относят трубчатые и пластинчатые конвекторы, ребристые трубы и стальные панельные обогреватели.Радиационно-конвективный способ теплопередачи.
Радиационно-конвективный или комбинированный способ теплопередачи включает в себя оба вида передачи тепла, описанных выше. Ими обладают приборы, отдающие в окружающую среду тепло конвективным способом на 50-75% от общего количества осуществляемой теплопередачи. К радиационно-конвективным отопительным приборам причисляют панельные, а также секционные радиаторы, напольные панели, гладкотрубные приборы.
Второй вид классификации - по материалу, из которого изготовлены отопительные приборы.
Здесь мы имеем дело с 3 группами материалов:
- металлы,
- неметаллы,
- комбинированные.
К металлическим обогревателям относятся обогреватели из стали, чугуна, алюминия или меди, а также возможные комбинации двух из перечисленных металлов (биметаллические приборы отопления).
Неметаллические отопительные приборы - редкое явление на рынке бытовых отопительных товаров. При производстве таких приборов почти всегда используют стекло.
К классу комбинированных приборов отопления стандартно относят панельные радиаторы (состоят из внешнего бетонного или керамического изоляционного слоя и внутреннего металлического - стальных или чугунных нагревательных элементов) и конвекторы (трубы из металла с ребрами, находящиеся в дополнительном металлическом кожухе).
Третий способ разделения отопительных приборов - по степени тепловой инерционности.
В данном случае тепловой инерцией называется остаточная передача тепла помещению после отключения отопительного прибора. Тепловая инерция может быть малой или большой (в зависимости от диаметра труб и конкретных типов отопительных приборов).
Последний способ классификации тепловых приборов - по его линейным размерам (имеются в виду высота и глубина).
Поскольку размеры зачастую зависят от конкретной модели и местных требований по отоплению помещения, описывать данный способ классификации не имеет смысла.
Заключение
В настоящей статье были рассмотрены некоторые из понятий, описывающих как работает теплопередача. Помимо того, были приведены стандартные способы классификации основных типов отопительных приборов, присутствующих на отечественном рынке отопительного оборудования. Надеемся, Вы нашли в этой статье что-то интересное для себя. Рады быть полезными!
Если Вы хотите узнать больше о характеристиках основных видов отопительных приборов - настоятельно рекомендуем прочитать цикл статей «Главное об отопительных приборах» на нашем сайте!
