Текст книги "Отопление и водоснабжение загородного дома"

Такого рода трубы бывают чугунными, имеют длину 1—2 м. Внутри ребристой трубы обычно устанавливается фланцевая труба для теплоносителя (рис. 33).

Из-за множества тонких ребер площадь нагревательной поверхности отопительного прибора увеличивается в несколько раз. Обычно ребристые трубы устанавливают в несколько рядов. Между собой они соединяются по схеме змеевика фланцами и двойными фланцевыми отводами.

Рис. 33. Труба ребристая чугунная с круглыми ребрами: 1 – канал теплоносителя; 2 – ребра; 3 – фланец (все размеры даны в мм)

Эти отопительные приборы имеют несколько положительных свойств:

• невысокую стоимость;

• небольшую температуру наружной нагревательной поверхности при высокой температуре теплоносителя;

• компактность;

• простоту установки.

Как и все отопительные приборы, ребристые трубы имеют и ряд недостатков, к которым можно отнести:

• довольно значительный вес;

• неустойчивость к механическим повреждениям;

• несоответствие санитарно-гигиеническим требованиям, т. е. из-за наличия большого количества ребер отопительный прибор трудно содержать в чистоте;

• непривлекательный дизайн.

Поэтому ребристые трубы, как правило, устанавливают в хозяйственных постройках.

Такого рода отопительные приборы относятся к классу радиационных аппаратов, т. е., нагреваясь сами, они излучают тепло (рис. 34). Радиационный способ обогрева помещений представляет собой взаимный лучистый обмен между предметами, конструкциями дома и отопительными приборами.

Рис. 34. Потолочные излучатели: а – с плоским экраном; б – с волнообразным экраном; 1 – нагревательные элементы; 2 – волнообразный экран; 3 – теплоизоляция; 4 – плоский экран; 5 козырек

При обогреве помещения потолочными излучателями люди чувствуют себя более комфортно, чем при отоплении конвективным способом. Это объясняется тем, что при понижении температуры окружающего воздуха примерно на 2° С увеличивается конвективная теплоотдача человека, а это очень сильно влияет на улучшение его самочувствия. Оптимальная температура в помещении, обогреваемом конвекторами, составляет 19,3° С, а при отоплении потолочными излучателями – 17,4° С.

Потолочные излучатели имеют множество достоинств. Они создают микроклимат, благоприятный для человека, обеспечивают сильный нагрев внутренних поверхностей жилища и, как следствие, уменьшение теплоотдачи человека, а также значительно уменьшают тепловую энергию, требующуюся на обогрев помещения.

Наряду с достоинствами, конечно же, имеются и недостатки. К ним можно отнести:

• большую тепловую инерцию;

• теплопотери через наружные ограждения;

• монтаж дополнительной арматуры для регулировки теплоотдачи бетонных панелей.

Радиаторы – это отопительные приборы с двумя способами отдачи тепла: конвективным и радиационным. На конвекцию приходится 75% от общего теплового потока, а на радиацию – 25%.

Конструктивно радиаторы водяного отопления делятся на секционные и панельные. Первые изготавливаются из чугуна, стали и алюминия. Вторые могут быть стальными и биметаллическими (сталь и алюминий).

На российском рынке в наше время можно найти не только радиаторы отечественного производства, но и импортные. Но вторые покупать нужно только в том случае, когда вся отопительная система импортная. В противном случае зарубежные радиаторы быстро выйдут из строя, потому что они не рассчитаны на жесткую воду с механическими примесями.

Секционные чугунные радиаторы являются самым распространенным видом отопительных приборов в России. Их производят с начала ХХ в. Популярность данного вида приборов обусловлена тем, что стальные и алюминиевые радиаторы имеют недостаточную прочность для российских теплосетей.

Чугунный радиатор состоит из одно– или многоколончатых секций с каналами круглого или эллипсовидного сечения. Самыми распространенными являются радиаторы с двухколончатыми секциями высотой 50 см (рис. 35). Между собой секции соединяются ниппелями с картонными, резиновыми или паронитовыми прокладками.

Обычно чугунные радиаторы рассчитаны на рабочее давление 6—9 атм, опрессовочное (испытательное) – 15—18 атм и максимальную температуру теплоносителя – 130° С. Они имеют следующие положительные свойства:

• большую тепловую мощность;

• высокую механическую прочность;

• хорошую коррозионную стойкость;

• невосприимчивость к плохому качеству теплоносителя.

К недостаткам этих отопительных приборов можно отнести:

• большую металлоемкость;

• высокую тепловую инерцию;

• нестойкость к гидравлическим ударам в системе;

• несоответствие санитарно-гигиеническим нормам;

• большие трудозатраты при транспортировке и установке из-за большого веса радиатора;

• неэстетичный внешний вид.

Рис. 35. Секция радиатора двухколончатая: а – вид в разрезе; б – вид сбоку; 1 – колонки; 2 – внутренняя резьба

Секционные алюминиевые радиаторы по популярности в нашей стране идут вторыми после чугунных. Они представляют собой прессованные секции и коллекторы, которые изготавливаются из алюминиевого сплава с добавлением кремния (он придает металлу необходимую прочность на разрыв). Алюминиевые радиаторы выпускаются в двух вариантах:

а) литые отопительные приборы (каждая секция отливается как отдельная деталь);

б) экструзионные радиаторы (каждая секция состоит из трех элементов, соединенных между собой специальными болтами). Герметичность соединений достигается за счет уплотнительных элементов или с помощью клеевого соединения.

У алюминиевых радиаторов также имеются свои плюсы и минусы. К положительным качествам можно отнести:

• повышенную теплоотдачу за счет оребрения секций;

• высокую скорость нагрева (нагреваются в несколько раз быстрее, чем чугунные);

• экономичность потребления энергии;

• возможность регулировки температуры воздуха в помещении;

• небольшую массу;

• простоту установки и транспортировки;

• современный дизайн.

Большинство алюминиевых радиаторов рассчитано на рабочее давление 6—25 атм, опрессовочное давление – 9—37 атм, максимальную температуру теплоносителя – 130° С.

К недостаткам алюминиевых радиаторов относятся:

• невысокая конвективная способность;

• повышенное газообразование, которое приводит к воздушным пробкам в системе отопления;

• высокая вероятность возникновения протечек между секциями;

• концентрация тепла на оребрении.

В продаже имеются также анодированные радиаторы, которые изготавливают из алюминия высшей степени очистки с последующим полным анодным оксидированием всей поверхности. Анодное оксидирование изменяет структуру алюминия, тем самым защищая радиатор от всех видов коррозии, а также других вредных воздействий. Для соединения элементов радиатора между собой применяются не ниппели, а сухие наружные муфты. Благодаря этому внутренняя поверхность отопительных приборов остается гладкой. Такой способ соединения исключает образование застоев теплоносителя и засоров системы. Теплоотдача анодированных радиаторов значительно выше, чем простых алюминиевых.

Рис. 36. Стальные панельные радиаторы: а – колончатой формы; б – змеевиковой двухходовой; в – змеевиковой четырехходовой; 1 – колонки

Анодированные радиаторы рассчитаны на рабочее давление 50—70 атм, а разрушаться они начинают только при давлении 215 атм!

Стальные панельные радиаторы (рис. 36) представляют собой два штампованных стальных листа толщиной 1,4—1,5 мм, соединенных между собой двумя способами:

а) горизонтальными коллекторами, соединенными вертикальными колонками (колончатая форма);

б) горизонтальными параллельно и последовательно соединенными каналами, приваренными к одной панели (форма змеевика).

Стальные панели бывают одно– и двухрядными с декоративным покрытием из термостойкой эмали и без него, с ребристой или гладкой поверхностью. Такого рода отопительные приборы рассчитаны на рабочее давление 6—10 атм и максимальную температуру теплоносителя 110—150° С.

Достоинствами стальных панельных радиаторов являются:

• высокая теплоотдача;

• малая тепловая инерция;

• соответствие санитарно-гигиеническим нормам;

• небольшой вес;

• эстетичный внешний вид.

Поскольку резьбовых соединений в таком радиаторе всего два, то протечки возникают гораздо реже, чем у секционных радиаторов.

Самыми главными недостатками таких отопительных приборов являются:

• небольшая площадь нагревательной поверхности;

• невысокая коррозионная стойкость.

В табл. 34 даны технические характеристики стальных панельных радиаторов отечественного производства.

Таблица 34

Технические характеристики стальных панельных радиаторов отечественного производства

Биметаллические радиаторы обычно изготавливаются из стали и алюминия. У них практически нет недостатков, которыми обладают чисто алюминиевые или стальные радиаторы. Но они сохранили главное достоинство – высокую теплоотдачу.

Одна секция биметаллического радиатора – это две вертикальные трубы, которые под давлением обливают алюминиевым сплавом (рис. 37). Между собой секции соединяются стальными ниппелями, герметичность обеспечивают прокладки из термостойкой каучуковой резины (она выдерживает температуру до 200° С).

Корпус в таких радиаторах имеет высокую теплоотдачу, он быстро нагревается и дает возможность регулировать расход тепла. У биметаллических радиаторов теплоноситель никогда не бывает в контакте с теплоносителем. Такого рода отопительные приборы рассчитаны на рабочее давление 25 атм и опрессовочное давление 37 атм. В связи с этим биметаллические радиаторы применяют в отопительных системах с повышенным давлением. Главным недостатком таких приборов является малый диаметр внутренних каналов.

Панельные бетонные радиаторы – это бетонные панели с бетонными, стеклянными или пластмассовыми каналами различной формы и с нагревательными элементами змеевиковой или регистровой конфигурации.

Рис. 37. Биметаллические радиаторы: 1 – трубы-теплоносители; 2 – элемент из алюминиевого сплава; 3 – установка прокладок

В качестве нагревательных элементов в бетонных панелях используются бетонированные стальные трубы диаметром 15—20 мм (рис. 38).

Рис. 38. Панельный радиатор из бетона

Такие радиаторы в загородных домах практически не применяются, потому что имеют множество недостатков:

• высокая тепловая инерция;

• невозможность регулировать подачу тепла в помещение;

• теплопотери через дополнительно обогреваемые наружные ограждения дома;

• значительный вес, увеличивающий трудозатраты на монтаж и ремонт прибора;

• большие габаритные размеры. Выпускаются также гладкотрубные отопительные

приборы, представляющие собой стальные трубы, которые соединяются между собой в змеевиковую или регистровую конфигурацию. Их располагают друг от друга на расстоянии меньшем, чем диаметр самих труб (рис. 39). В случае, когда данное расстояние еще меньше, трубы взаимно облучаются. Это явление значительно сокращает теплоотдачу отопительных приборов.

Если гладкотрубный прибор имеет змеевиковую форму, то скорость движения теплоносителя в нем намного больше, чем в приборе с регистровой формой.

Рис. 39. Схемы соединения стальных труб в гладкотрубные отопительные приборы: а – змеевиковая форма; б – регистровая форма; 1 – нитка; 2 – колонка; 3 – заглушка; 4 – калач

Скорость зависит от повышенного гидравлического сопротивления, особенно если трубы соединены по направлению движения воды.

У гладкотрубных отопительных приборов самый высокий уровень теплоотдачи. Но минусом является большой вес, значительные габаритные размеры и неэстетичный внешний вид. Из-за этого данный вид отопительных приборов используют для обогрева хозяйственных построек.

Расширительный бак

Из физики известно, что вода при нагревании расширяется, а при остывании сжимается. Это свойство воды необходимо учитывать при монтаже системы традиционного отопления. Для этих целей служит расширительный бак, или демпфер.

Расширительные баки используются в системах водоснабжения и отопления загородных и частных домов. Они нужны для предотвращения повышения гидравлического давления в системе.

Демпфер в системе отопления выполняет сразу несколько функций:

• служит емкостью для излишков воды, образующейся в результате ее расширения;

• восполняет недостаток воды при ее охлаждении или при небольшой протечке трубопроводов;

• удаляет воздух, скапливающийся в результате выделения его из нагретой воды.

Помимо достоинств, расширительные баки имеют и недостатки, например:

• большая вероятность теплопотерь через стенки бака;

• снижение коррозионной стойкости труб и приборов;

• большие габаритные размеры.

Демпфер может быть открытым или закрытым. Друг от друга они отличаются тем, что в открытом баке расширение нагретой воды уравновешивается столбом воды до расширительного бака, установленного на чердаке дома; в закрытом роль пружины исполняет баллон со сжатым воздухом.

Демпфер открытый обычно устанавливают над верхней точкой отопительной системы (например, на чердаке). Он представляет собой емкость прямоугольной или цилиндрической формы (рис. 40). Изготавливают такие баки из листовой стали. После монтажа демпфер теплоизолируют.

Открытый расширительный бак оснащен несколькими патрубками для присоединения:

– переливной трубы;

– расширительной трубы, по которой поступает вода в бак;

– контрольной трубы, которая присоединена к раковине;

– циркуляционной трубы, служащей для отвода воды в отопительную систему.

Рис. 40. Открытый демпфер: 1 – расширительный патрубок; 2 – переливной патрубок; 3 – контрольная труба; 4 – циркуляционный патрубок; 5 – спускной патрубок с пробкой

На контрольной трубе обязательно устанавливают запорный кран. С его помощью можно контролировать наличие воды в демпфере и в системе отопления. Если при открытом кране будет вытекать вода, значит, в баке вода тоже есть.

В загородных домах применяют, как правило, закрытые отопительные системы с принудительной циркуляцией теплоносителя. Для таких систем используют расширительные баки закрытого исполнения, или мембранные демпферы. С магистралью бак соединяется с помощью специального штуцера.

Рис. 41. Схема монтажа закрытого мембранного расширительного бака: 1 – теплообменник; 2 – расширительный бак; 3 – циркуляционный насос

Устанавливают такие баки в котельной и подключают к обратной магистрали перед циркуляционным насосом. На рис. 41 показан вариант такого подключения.

Расширительный бак закрытого исполнения – это сосуд, разделенный мембраной на две камеры – водяную и газовую (воздушную). В воздушной камере под давлением находится газ или воздух, а другая соединена с системой отопления (рис. 42).

Мембранные демпферы бывают горизонтального и вертикального исполнения. Конструктивно они изготавливаются разъемными и неразъемными. Первая из форм предусматривает возможность замены мембраны в процессе эксплуатации бака.

Рис. 42. Закрытый мембранный расширительный бак: 1 – воздушный клапан; 2 – пространство для газа; 3 – мембрана

Некоторые модели мембранных баков снабжаются элементами контроля и автоматизации. Объем расширительного мембранного бака выбирается в зависимости от потребления воды, объема магистрали отопления, мощности насоса, подающего воду в магистраль, а также ряда других параметров.

Если загородный дом потребляет большое количество воды, то для его отопления используют установку с управляющим насосом, который поддерживает постоянное избыточное давление в системе (рис. 43).

Рис. 43. Установка с управляющим насосом: 1 – пульт управления; 2 – выбор операций; 3 – основной выключатель; 4 – датчик сбоя системы; 5 – усиливающий насос; 6 – обратный клапан; 7 – подключение к системе; 8 – датчик давления; 9 – перепускной клапан; 10 – сливной кран; 11 – клапан предохранительный; 12 – подключение подпитки; 13 – манометр; 14 – распределительный коллектор; 15 – гибкое соединение; 16 – удаление воздуха из воздушной камеры; 17 – воздушный крюк; 18 – накопительная емкость; 19 – датчик измерения объема воды; 20 – масляный динамометр; 21 – подсоединение емкости; 22 – кран слива

Когда вода нагревается, открывается перепускной клапан установки и вода подается в накопительную емкость. Когда вода остывает, включается насос, закачивающий воду из накопительного бака в систему отопления. Таким образом поддерживается постоянное давление.

Расширительный мембранный бак обладает целым рядом преимуществ:

• установить его можно в любом месте дома;

• вода не контактирует с воздухом, что благоприятно сказывается на работе отопительного оборудования;

• в системе практически не бывает воздушных пузырей (из-за избыточного давления в верхней точке отопительной системы);

• высокая экономичность.

Теплопроводы

Теплопровод представляет собой все трубы, которые используются для подачи нагретого теплоносителя в отопительные приборы, а также для вывода охлажденного теплоносителя из них. Теплопроводы имеют в своем составе:

• магистрали;

• стояки;

• горизонтальные ветви;

• подводки.

Теперь немного подробнее о каждой группе трубопроводов.

Магистраль – это труба, которая соединяет между собой водогрейный котел и стояк. Магистраль располагается в зависимости от конфигурации отопительной системы (рис. 44). Помимо этого, следует учитывать тип, назначение и ширину здания.

Горизонтальные отопительные системы могут иметь верхнюю и нижнюю разводку. В первом случае подающая магистраль располагается выше отопительных приборов, во втором – ниже.

Рис. 44. Теплопроводы горизонтальных (а, б) и вертикальных (в, г, д) систем водяного отопления: 1, 2 – подающие (Т1) и обратные (Т2) магистрали; 3, 4 – подающие и обратные стояки; 5, 6 – подающие и обратные подводки; 7 – отопительные приборы; 8 – однотрубные ветви; 9 – бифилярные ветви; 10 – стояк; 11 – ветви

В вертикальной системе отопления с «опрокинутой» циркуляцией теплоносителя подающая магистраль располагается ниже, а обратная – выше отопительных приборов.

В отопительных системах с естественной циркуляцией нижние магистрали обязательно имеют уклон в сторону водогрейного котла. Это делается для того, чтобы из верхней части отопительной системы отводились скопления воздуха, а также для слива воды из труб. Оптимальный уровень уклона нижних магистралей составляет 5 мм на 1 м длины трубы.

Подводки представляют собой соединительные трубы между отопительными приборами и стояком или горизонтально расположенной ветвью. Подводки бывают прямые и с так называемой уткой, или отступом. Отступ делается в зависимости от расположения подводки по отношению к отопительному прибору. Чаще всего подводки делают прямыми, чтобы облегчить выполнение монтажа, а также снизить гидравлическое сопротивление в системе отопления. Как правило, подающая и обратная подводки выполняются горизонтально или с небольшим уклоном.

Стояк – это труба, которая соединяет между собой магистраль и подводки. Его положение зависит от того, как расположена магистраль и подводки по отношению к отопительным приборам.

Трубопроводы в доме можно прокладывать двумя способами – открытым и закрытым. Чаще всего используют первый способ. Это делается по многим причинам. Но самыми важными из них являются дешевизна и простота монтажа.

При открытом способе трубы укладывают по стенам, довольно близко к полу. Выполняется эта операция после завершения окончательной отделки помещений. При этом способе трубы соединяются с помощью сварки, муфтами или фланцами. В этом случае поверхность труб является дополнительными нагревательными поверхностями, поэтому этот фактор нужно учитывать при расчете мощности отопительных приборов.

Неаккуратно выполненная открытая разводка может испортить любой интерьер. А если подойти к этому процессу творчески, то трубы могут даже украсить помещение.

Скрытый способ прокладки труб дает возможность экономить объем помещений, потому что выполняется в стенах и полу дома. Этот вариант прокладки выполняют при проведении строительных или ремонтных работ, до окончательной отделки помещений.

Трубы можно проложить в штрабах, которые представляют собой специальные траншеи. После прокладки труб их заделывают. Но при этом нельзя запрятывать резьбовые соединения. В связи с этим трубы прокладывают целыми кусками.

Поскольку при данном способе диаметр труб не может увеличиваться до бесконечности, скрытую прокладку применяют только в отопительных системах с принудительной циркуляцией воды.