Главная » Diy » Радиаторы в низкотемпературных системах отопления. Низкотемпературные радиаторы REGULUS-system Низкотемпературные системы отопления и расчет радиаторов

Радиаторы в низкотемпературных системах отопления. Низкотемпературные радиаторы REGULUS-system Низкотемпературные системы отопления и расчет радиаторов

Радиаторы традиционно считаются атрибутами систем отопления с высокими температурными параметрами (в литературе термины «высокотемпературный» и «радиаторный» нередко даже используются как синонимы, в частности, когда речь идет о контурах отопительных систем). Но постулаты, на которых базировалась такая точка зрения, устарели. Экономия металла и строительной теплоизоляции не ставится сегодня выше экономии энергоресурсов. А технические характеристики современных радиаторов позволяют говорить не только о возможности их применения в низкотемпературных системах, но и о преимуществах такого решения. Это доказывают научные исследования, в течение двух лет осуществлявшиеся по инициативе компании Rettig ICC, владельца брендов Purmo, Radson, Vogel&Noot, Finimetal, Myson.

Снижение температуры теплоносителя — основная тенденция развития отопительной техники последних десятилетий в европейских странах. Это становилось возможным по мере улучшения теплоизоляции зданий, совершенствовании отопительных приборов. В 1980-х стандартные параметры были снижены до 75/65 ºC (подача/"обратка"). Основной выгодой от этого стало уменьшение потерь при выработке, транспортировке и распределении тепла, а также бóльшая безопасность для пользователей.

С ростом популярности напольного и других видов панельного отопления в системах, где они применяются, температура подачи уменьшена до уровня 55 ºC, что учтено конструкторами теплогенераторов, регулирующей арматуры и т.д.

Сегодня температура подачи в высокотехнологичных системах отопления может составлять 45 и даже 35 ºC. Стимул к достижению указанных параметров — возможность наиболее эффективно использовать такие источники тепла, как тепловые насосы и конденсационные котлы. При температуре теплоносителя вторичного контура 55/45 ºC коэффициент эффективности COP для теплового насоса типа « грунт-вода » составляет 3,6, а при 35/28 ºC уже — 4,6 (при работе только на обогрев). А эксплуатация котлов в конденсационном режиме, требующая охлаждения дымовых газов водой обратной линии ниже «точки росы» (при сжигании жидкого топлива — 47 ºC), дает выигрыш в КПД порядка 15 % и более. Таким образом, снижение температуры теплоносителя обеспечивает существенную экономию энергоресурсов, и, соответственно, сокращение выбросов углекислого газа в атмосферу.

До сих пор основным решением, обеспечивающим обогрев помещений при низкой температуре теплоносителя, считались «теплый пол» и конвекторы с медно-алюминиевыми теплообменниками. Инициированные Rettig ICC исследования позволили добавить в этот ряд стальные панельные радиаторы. (Впрочем, практика в данном случае идет впереди теории, и такие отопительные приборы достаточно давно используются в составе низкотемператруных систем в Швеции.

При участии нескольких научных организаций, включая университеты Хельсинки и Дрездена, радиаторы были протестированы в различных контролируемых условиях. К «доказательной базе» приобщены и результаты других работ по изучению функционирования современных систем отопления.

В конце января 2011 г. материалы исследований представлены журналистам ведущих специализированных изданий Европы на семинаре, состоявшемся в учебном центре Purmo-Radson в Эрпфендорфе (Австрия). С докладами выступили профессор Брюссельского университета (Vrije Universitet Brussels, VUB) Лин Питерс и глава Департамента энергетических систем Института строительной физики им. Фраунгофера (Fraunhofer-Institute for Building Physics, IBP) Дитрих Шмидт.

В докладе Лин Питерс рассматривались вопросы термического комфорта, точности и быстроты реагирования системы отопления на изменение условий, тепловых потерь.

В частности отмечалось, что причинами местного температурного дискомфорта являются: радиационная температурная ассиметрия (зависит от теплоотдающей поверхности и ориентации теплового потока); температура поверхности пола (когда она выходит из диапазона от 19 до 27 ºC); температурный перепад по вертикали (разность температур воздуха — от лодыжки до головы стоящего человека — не должна превышать 4 ºC).

При этом наиболее комфортны для человека не статичные, а «движущиеся» температурные условия (вывод Университета Калифорнии, 2003 г.). Внутреннее пространство с зонами, имеющими незначительный перепад температур, повышает ощущение комфорта. Но большие температурные изменения — причина дискомфорта.

По мнению Л. Питерс, для обеспечения теплового комфорта наиболее подходят именно радиаторы, передающие тепло как конвекцией, так и излучением.

Современные здания все больше становятся термически чувствительными — благодаря улучшению их теплоизоляции. Внешнее и внутреннее тепловые возмущения (от солнечного света, бытовой техники, присутствия людей) способны сильно воздействовать на климат в помещении. И радиаторы реагируют на эти тепловые изменения точнее, чем панельные системы отопления.

Как известно, «теплый пол», особенно устроенный в бетонной стяжке, — система с большой теплоемкостью, медленно реагирующая на регулирующие воздействия.

Даже если «теплый пол» управляется термостатами, быстрая реакция на подвод стороннего тепла невозможна. При укладке греющих труб в бетонную стяжку время реагирования напольного отопления на изменение количества поступающего тепла составляет около двух часов.

Быстро среагировавший на поступление стороннего тепла комнатный термостат отключает напольное отопление, которое продолжает отдавать тепло еще примерно в течение двух часов. При прекращении поступления стороннего тепла и открытии термостатического клапана полное прогревание пола достигается только спустя такое же время. В этих условиях действенным оказывается только эффект саморегулирования.

Саморегулирование — сложный динамический процесс. На практике он означает, что подача тепла от нагревателя регулируется естественным путем благодаря двум следующим закономерностям: 1) тепло всегда распространяется от более нагретой зоны к более холодной; 2) величина теплового потока определяется разностью температур. Понять суть этого позволяет известное (оно широко используется при выборе отопительных приборов) уравнение:

Q = Qном. ∙ (ΔT/ΔTном.)n,

где Q — теплоотдача нагревателя; ΔT — разница температуры нагревателя и воздуха в помещении; Qном. — теплоотдача при номинальных условиях; ΔTном. — разница температуры нагревателя и воздуха в помещении при номинальных условиях; n — экспонента нагревателя.

Саморегулирование характерно как для напольного отопления, так и для радиаторов. При этом для «теплого пола» значение n составляет 1,1, а для радиатора — порядка 1,3 (точные значения приводятся в каталогах). То есть реагирование на изменение ΔT во втором случае будет более «выраженным», и восстановление заданного температурного режима произойдет быстрее.

Важен с точки зрения регулирования и тот факт, что температура поверхности радиатора примерно равна температуре теплоносителя, а в случае с напольным отоплением это совсем не так.

При кратковременных интенсивных поступлениях стороннего тепла система регулирования «теплого пола» не справляется с работой, вследствие чего имеют место колебания температуры помещения и пола. Некоторые технические решения позволяют их снизить, но не устранить.

На рис. 1 показаны графики изменения оперативной температуры в смоделированных условиях индивидуального дома при его обогреве регулируемыми высоко-, низкотемпературными радиаторами и «теплым полом» (исследовательская работа Л. Питерс и Й. Ван дер Векена).

Дом рассчитан на проживание четырех человек и оснащен естественной вентиляцией. Источниками сторонних поступлений тепла являются люди и бытовая техника. В качестве комфортной задана оперативная температура

21 ºC. На графиках рассматривается два варианта ее поддержания: без перехода на энергосберегающий (ночной) режим и с ним.

Отметим: оперативная температура — показатель, характеризующий комбинированное воздействие на человека температуры воздуха, радиационной температуры и скорости движения окружающего воздуха.

Опыты подтвердили, что радиаторы явно быстрее, чем «теплый пол», реагируют на колебания температуры, обеспечивая меньшие ее отклонения.

Следующий довод в пользу радиаторов, приведенный на семинаре, — более комфортный и эффективный с точки зрения использования энергии температурный профиль внутри помещения.

В 2008 г. Джон Ар Майхрен и Стюр Холмберг опубликовали в международном журнале Energy and Buildings работу «Распределение температуры и тепловой комфорт в комнате с панельным радиатором, напольным и настенным отоплением» (F low patterns and thermal comfort in a room with panel, floor and wall heating). В ней, в частности, сравнивается вертикальное распределение температуры в одинаковых по площади и планировке помещениях (без мебели и людей), обогреваемых радиатором и «теплым полом» (рис. 2 ). Температура наружного воздуха составляла -5 ºC. Кратность воздухообмена — 0,8.

И т.д.) о небывалой эффективности их оборудования в современных высокоэффективных низкотемпературных системах отопления. Но никто не удосужился объяснить — откуда же берётся эта эффективность?

Для начала давайте рассмотрим вопрос: «Для чего нужны низкотемпературные системы отопления?» Они нужны для того, чтобы можно было использовать современные высокоэффективные источники тепловой энергии, такие как конденсационные котлы и тепловые насосы. В силу специфики данного оборудования температура теплоносителя в этих системах колеблется в пределах 45-55 °C. Тепловые насосы физически не могут поднять температуру теплоносителя выше. А конденсационные котлы экономически нецелесообразно разогревать выше температуры конденсации пара 55 °С ввиду того, что при превышении этой температуры они перестают быть конденсационными и работают как традиционные котлы с традиционным КПД порядка 90 %. Кроме того, чем ниже температура теплоносителя, тем дольше проработают полимерные трубы, ведь при температуре 55 °С они деградируют 50 лет, при температуре 75 °С — 10 лет, а при 90 °С — всего три года. В процессе деградации трубы становятся хрупкими и ломаются в нагруженных местах.

С температурой теплоносителя определились. Чем она ниже (в допустимых пределах), тем эффективнее расходуются энергоносители (газ, электричество), и тем дольше работает труба. Итак, тепло из энергоносителей выделили, теплоносителю передали, в отопительный прибор доставили, теперь тепло нужно передать от отопительного прибора в помещение.

Как все мы знаем, тепло от отопительных приборов в помещение поступает двумя способами. Первый — это тепловое излучение. Второй — это теплопроводность, переходящая в конвекцию.

Давайте рассмотрим каждый способ повнимательнее.

Всем известно, что тепловое излучение — это процесс переноса тепла от более нагретого тела к менее нагретому телу посредством электромагнитных волн, то есть, по сути, это перенос тепла обычным светом, только в инфракрасном диапазоне. Именно так тепло от Солнца достигает Земли. Из-за того, что тепловое излучение по сути является светом, то к нему применимы те же физические законы, что и для света. А именно: твёрдые тела и пар практически не пропускают излучение, а вакуум и воздух, наоборот, прозрачны для тепловых лучей. И только наличие в воздухе концентрированных водяных паров или пыли уменьшает прозрачность воздуха для излучения, и часть лучистой энергии поглощается средой. Поскольку воздух в наших домах не содержит ни пара, ни плотной пыли, то очевидно, что для тепловых лучей его можно считать абсолютно прозрачным. То есть излучение не задерживается и не поглощается воздухом. Воздух не греется излучением.

Лучистый теплообмен идёт до тех пор, пока существует разница между температурами излучающей и поглощающей поверхностей.

Теперь поговорим про теплопроводность с конвекцией. Теплопроводность — это перенос тепловой энергии от нагретого тела к холодному телу при непосредственном их контакте. Конвекция — это вид теплопередачи от нагретых поверхностей за счёт движения воздуха, создаваемого архимедовой силой. То есть нагретый воздух, становясь легче, под действием архимедовой силы стремится вверх, а его место возле источника тепла занимает холодный воздух. Чем выше разница между температурами нагретого и холодного воздуха, тем больше подъёмная сила, которая выталкивает нагретый воздух вверх.

В свою очередь, конвекции мешают различные преграды, такие как подоконники, шторы. Но самое главное — это то, что конвекции воздуха мешает сам воздух, а точнее, его вязкость. И если в масштабах помещения воздух практически не мешает конвективным потокам, то, будучи «зажатым» между поверхностями, он создаёт существенное сопротивление перемешиванию. Вспомните оконный стеклопакет. Слой воздуха между стёклами тормозит сам себя, и мы получаем защиту от уличного холода.

Ну, а теперь, когда мы разобрались в способах теплопередачи и их особенностях, давайте посмотрим на то, какие процессы проходят в отопительных приборах при разных условиях. При высокой температуре теплоносителя все отопительные приборы греют одинаково хорошо — мощная конвекция, мощное излучение. Однако при снижении температуры теплоносителя всё меняется.

Конвектор. Самая горячая его часть — труба с теплоносителем — находится внутри отопительного прибора. От неё греются ламели, и чем дальше от трубы, тем ламели холоднее. Температура ламелей практически равна температуре окружающей среды. Излучения от холодных ламелей нет. Конвекции при низкой температуре мешает вязкость воздуха. Тепла от конвектора крайне мало. Чтобы он грел, нужно либо повышать температуру теплоносителя, что сразу снизит эффективность системы, либо выдувать из него тёплый воздух искусственно, например, специальными вентиляторами.

Алюминиевый (секционный биметаллический) радиатор конструктивно очень похож на конвектор. Самая горячая его часть — коллекторная труба с теплоносителем — находится внутри секций отопительного прибора. От неё греются ламели, и чем дальше от трубы, тем ламели холоднее. Излучения от холодных ламелей нет. Конвекции при температуре 45-55 °С мешает вязкость воздуха. В итоге тепла от такого «радиатора» в нормальных условиях эксплуатации крайне мало. Чтобы он грел, нужно повышать температуру теплоносителя, но оправдано ли это? Таким образом, мы практически повсеместно сталкиваемся с ошибочным расчётом количества секций в алюминиевом и биметаллическом приборах, которые основываются на подборе «по номинальному температурному потоку», а не исходя из реальных температурных условий эксплуатации.

Самая горячая часть стального панельного радиатора — внешняя панель с теплоносителем — находится снаружи отопительного прибора. От неё греются ламели, и чем ближе к центру радиатора, тем ламели холоднее. А излучение от наружной панели идёт всегда

Стальной панельный радиатор. Самая горячая его часть — внешняя панель с теплоносителем — находится снаружи отопительного прибора. От неё греются ламели, и чем ближе к центру радиатора, тем ламели холоднее. Конвекции при низкой температуре мешает вязкость воздуха. А что с излучением?

Излучение от наружной панели идёт до тех пор, пока существует разница между температурами поверхностей отопительного прибора и окружающих предметов. То есть всегда.

Кроме радиатора данное полезное свойство присуще и радиаторным конвекторам, таким как, например, Purmo Narbonne. В них теплоноситель также протекает снаружи по прямоугольным трубам, а ламели конвективного элемента располагаются внутри прибора.

Применение современных энергоэффективных отопительных приборов способствует снижению затрат на отопление, а широкий ряд типоразмеров панельных радиаторов от ведущих производителей с лёгкостью помогут воплотить в жизнь проекты любой сложности.

Радиаторы традиционно считаются атрибутами систем отопления с высокими температурными параметрами. Но постулаты, на которых базировалась такая точка зрения, устарели. Экономия металла и строительной теплоизоляции не ставится сегодня выше экономии энергоресурсов. А технические характеристики современных радиаторов позволяют говорить не только о возможности их применения в низкотемпературных системах, но и о преимуществах такого решения.

Радиаторы традиционно считаются атрибутами систем отопления с высокими температурными параметрами (в литературе термины «высокотемпературный» и «радиаторный» нередко даже используются как синонимы, в частности, когда речь идет о контурах отопительных систем). Но постулаты, на которых базировалась такая точка зрения, устарели. Экономия металла и строительной теплоизоляции не ставится сегодня выше экономии энергоресурсов. А технические характеристики современных радиаторов позволяют говорить не только о возможности их применения в низкотемпературных системах, но и о преимуществах такого решения. Это доказывают научные исследования, в течение двух лет осуществлявшиеся по инициативе компании Rettig ICC, владельца брендов Purmo, Radson, Vogel&Noot, Finimetal, Myson.

Снижение температуры теплоносителя - основная тенденция развития отопительной техники последних десятилетий в европейских странах. Это становилось возможным по мере улучшения теплоизоляции зданий, совершенствовании отопительных приборов. В 1980-х стандартные параметры были снижены до 75/65 ºC (подача/«обратка»). Основной выгодой от этого стало уменьшение потерь при выработке, транспортировке и распределении тепла, а также бóльшая безопасность для пользователей.

Сегодня температура подачи в высокотехнологичных системах отопления может составлять 45 и даже 35 ºC. Стимул к достижению указанных параметров - возможность наиболее эффективно использовать такие источники тепла, как тепловые насосы и конденсационные котлы. При температуре теплоносителя вторичного контура 55/45 ºC коэффициент эффективности COP для теплового насоса типа «грунт-вода» составляет 3,6, а при 35/28 ºC уже - 4,6 (при работе только на обогрев). А эксплуатация котлов в конденсационном режиме, требующая охлаждения дымовых газов водой обратной линии ниже «точки росы» (при сжигании жидкого топлива - 47 ºC), дает выигрыш в КПД порядка 15 % и более. Таким образом, снижение температуры теплоносителя обеспечивает существенную экономию энергоресурсов, и, соответственно, сокращение выбросов углекислого газа в атмосферу.

До сих пор основным решением, обеспечивающим обогрев помещений при низкой температуре теплоносителя, считались «теплый пол» и конвекторы с медно-алюминиевыми теплообменниками. Инициированные Rettig ICC исследования позволили добавить в этот ряд стальные панельные радиаторы . (Впрочем, практика в данном случае идет впереди теории, и такие отопительные приборы достаточно давно используются в составе низкотемператруных систем в Швеции, рис. 1 ).

Рис.1

При участии нескольких научных организаций, включая университеты Хельсинки и Дрездена, радиаторы были протестированы в различных контролируемых условиях. К «доказательной базе» приобщены и результаты других работ по изучению функционирования современных систем отопления.

В частности отмечалось, что причинами местного температурного дискомфорта являются: радиационная температурная ассиметрия (зависит от теплоотдающей поверхности и ориентации теплового потока); температура поверхности пола (когда она выходит из диапазона от 19 до 27 ºC); температурный перепад по вертикали (разность температур воздуха - от лодыжки до головы стоящего человека - не должна превышать 4 ºC).

Современные здания все больше становятся термически чувствительными - благодаря улучшению их теплоизоляции. Внешнее и внутреннее тепловые возмущения (от солнечного света, бытовой техники, присутствия людей) способны сильно воздействовать на климат в помещении. И радиаторы реагируют на эти тепловые изменения точнее, чем панельные системы отопления.

Как известно, «теплый пол», особенно устроенный в бетонной стяжке, - система с большой теплоемкостью, медленно реагирующая на регулирующие воздействия.

Саморегулирование - сложный динамический процесс. На практике он означает, что подача тепла от нагревателя регулируется естественным путем благодаря двум следующим закономерностям: 1) тепло всегда распространяется от более нагретой зоны к более холодной; 2) величина теплового потока определяется разностью температур. Понять суть этого позволяет известное (оно широко используется при выборе отопительных приборов) уравнение:

Q = Qном. ∙ (ΔT/ΔTном.)n,

где Q - теплоотдача нагревателя; ΔT - разница температуры нагревателя и воздуха в помещении; Qном. - теплоотдача при номинальных условиях; ΔTном. - разница температуры нагревателя и воздуха в помещении при номинальных условиях; n - экспонента нагревателя.

Саморегулирование характерно как для напольного отопления, так и для радиаторов. При этом для «теплого пола» значение n составляет 1,1, а для радиатора - порядка 1,3 (точные значения приводятся в каталогах). То есть реагирование на изменение ΔT во втором случае будет более «выраженным», и восстановление заданного температурного режима произойдет быстрее.

А. Никишов

Развитие технической мысли позволило современному человеку иметь большой выбор систем отопления, в зависимости от требований и материальных возможностей, которого не было даже у предыдущего поколения. Постепенное развитие бытовой теплоэнергетики привело к тому, что все большую популярность у населения стали иметь системы низкотемпературного отопления жилья, о которых и пойдет речь в этой статье

Практика показала, что при сравнении двух источников тепла - с высокой и низкой температурами - наиболее комфортные для человека условия создаются именно низкотемпературным прибором отопления, который обеспечивает небольшой перепад температур в помещении и не вызывает негативных ощущений. Верхний предел так называемых низких температур, по определению энергетиков, находится в районе 40˚С. Низкотемпературные системы отопления, использующие теплоноситель, работают с температурами 40-60˚С - на входе в теплопроизводящее устройство и на его выходе. А системы воздушного, электрического и лучистого обогрева используют и более низкие температуры, сравнимые с температурой тела человека. Так что само понятие низких температур довольно условное и, тем не менее, использование теплоносителя или других источников тепла с температурой до 45˚Симеет множество преимуществ, влияющих на выбор такой системы для отопления жилья, и, благодаря своим особенностям, органично вписывается в применение с возобновляемыми источниками энергии.

Ко всем системам отопления предъявляются определенные требования, которые призваны сделать наиболее эффективным, комфортным и безопасным их использование. Строительные, климатические, гигиенические и технологические требования подробно изложены в ДБН В.2.5-67:2013 в пунктах 4, 5, 6, 7, 9, 10 и 11. Эти требования позволяют максимально снизить негативные и одновременно повысить позитивные воздействия на человеческий организм, оказываемые системами отопления.

Необходимо отметить, что одним из важнейших условий эффективности работы любых систем отопления является тщательный учет теплопотерь, а для низкотемпературных систем это едва ли не самое важное. В противном случае такие системы будут малоэффективными и излишне энерго-, а, значит, и материально затратными.

Классификация

Системы низкотемпературного отопления можно условно разделить - по способу приготовления тепла - на монолитные, бивалентные и комбинированные. Монолитные системы характеризуются использованием одной или нескольких теплопроизводящих установок. В бивалентных используются два теплогенератора, имеющих различные принципы работы, один из которых может включаться как дополнительный источник тепла при очень низких температурах наружного воздуха. Несколько теплопроизводящих установок, включенных параллельно, образуют комбинированную систему отопления.

Нагрев теплоносителя во всех системах отопления может осуществляться прямым способом или косвенным. Примером прямого нагрева являются водонагревательные котлы различного типа, работающие на твердом, жидком или газообразном топливе, а также и электрические котлы. Косвенным способом нагревают теплоноситель в теплообменниках (бойлерах) или теплоаккумуляторах. Данный способ очень широко используется в системах, работающих на возобновляемых источниках энергии - ветряных и солнечных.

Также системы низкотемпературного отопления можно разделять по типу теплоносителя - жидкие, газовые, воздушные и электрические, и по виду отопительных приборов - поверхностные, конвекционные и панельно-лучевые.

Описание систем

Все большую популярность низкотемпературные системы отопления приобретают за счет того, что они очень гармонично сочетаются с оборудованием, работающим на возобновляемых источниках энергии. Во времена, когда традиционная энергия становится все дороже это немаловажный фактор.

Водяное отопление

Все системы этого типа характеризуются тремя основными параметрами - температура теплоносителя на выходе из теплопроизводящего устройства (в этом случае используются водонагревательные котлы на твердом, жидком, газообразном топливе и электрические), температура на его входе и температура воздуха в отапливаемом помещении. Такая последовательность цифр указывается во всех документах на котлы.
Современные системы низкотемпературного отопления, в основном, базируются на европейском стандарте EN422, в котором введено понятие «мягкого тепла», предполагающего использование теплоносителя с температурой на выходе из теплопроизводящего устройства 55˚С, а на входе - 45˚С.

Данный тип отопления предполагает применение в системе циркуляционных насосов, которые размещаются так же, как и в обычных системах отопления. Наиболее экономичными считаются «открытые» системы с размещением расширительного бака в верхней точке. Установка насосов в магистраль подачи теплоносителя позволяет избежать возможных зон разрежения, что имеет место при установке циркуляционных насосов на обратной магистрали.

В закрытых системах, работающих с повышенным давлением, наряду с циркуляционным насосом необходимо использовать автоматический воздухоотводчик и сбросной клапан, а также манометр, показывающий давление в системе. Расширительный бак в этом случае размещается в удобном для пользователя месте.

Одним из требований, определяющим эффективность работы открытого типа отопительных систем, является необходимость хорошей теплоизоляции расширительного бака. Иногда - в случае размещения его на чердаках зданий - требуется и его принудительный подогрев.

Одним из наиболее распространенных видов низкотемпературной системы отопления является всем известный «теплый пол» (рис. 1). Системы поверхностного отопления, например, производства компании Oventrop (Германия), включают трубы, монтаж которых может производиться и в пол, и в потолок, и в стены. При этом совершенно не затрагивается интерьер.

Рис. 1. Система отопления с «теплым полом»

В данных системах, благодаря преимущественно лучистому теплообмену, совершенно отсутствует движение воздуха, и тепло равномерно распределяется по помещению. Электронные программируемые регуляторы существенно повышают экономичность системы.

Подающая магистраль систем поверхностного обогрева содержит теплоноситель температурой 40-45˚С, что позволяет с максимальным эффектом использовать возможности конденсационных котлов , а также альтернативные (возобновляемые) источники энергии. В системе, как правило, используется труба из сшитого полиэтилена с защитным от кислорода слоем.

Паровое отопление

Этот тип отопления характеризуется использованием в качестве теплоносителя «насыщенного» пара, что приводит к необходимости обеспечить соответствующий сбор конденсата. И если в системе отопления присутствует один отопительный прибор, что не создает проблем, то при увеличении их количества конденсат отводить становится все труднее и труднее. Решение этой проблемы нашлось в использовании в качестве теплоносителя «холодного» пара. Его роль в современных системах низкотемпературного парового отопления играет, в частности, хладон-114 - негорючее, неядовитое, без запаха и химически устойчивое неорганическое соединение.

Система на «холодном» паре работает за счет использования тепла, выделяемого при конденсации насыщенных паров, которое и нагревает приборы отопления. Конденсатопроводы работают в «мокром» режиме, что обусловлено подпором конденсата. Конденсатоотводчики в этом случае не нужны - конденсат самотеком возвращается в испаритель. Подпиточный насос также не требуется. И паропроводы, и конденсатопроводы монтируются как горизонтально, так и вертикально. Причем совершенно необязательно соблюдать уклон. В случае вертикального монтажа подающий паропровод может размещаться как сверху, так и снизу.

Регулировка системы, работающей на «холодном» паре, осуществляется воздействием на давление пара и его температуру, для чего систему рассчитывают на давление, соответствующее максимально возможной температуре пара.

В качестве отопительных приборов в системе низкотемпературного парового отопления обычно используются секционные радиаторы и конвекторные панели. Для регулировки теплоотдачи каждый прибор отопления снабжают мембранным клапаном.

Воздушные системы

Использование этого типа систем (рис. 2) довольно ограничено. На это оказывают влияние несколько факторов. Во-первых, достаточно низкая степень теплообмена между воздухом и теплопроизводящим устройством или теплообменником. Во-вторых, по гигиеническим соображениям. Воздушные потоки переносят пыль, а воздушные каналы и теплообменные устройства создают хорошие условия для развития нежелательных бактерий и микроорганизмов, и требуют специальной защиты. И, в-третьих, такие системы очень материалоемкие, а, значит, имеют высокую стоимость.

Рис. 2. Воздушная система отопления

Но, несмотря на это, воздушные системы низкотемпературного отопления можно использовать в следующих случаях:

если необходимо обеспечить централизованный обогрев при низкой скорости движения воздуха в каналах. Такой способ подходит для обогрева небольших домов и коттеджей с помощью плинтусного воздуховода;
если требуется обеспечить центральный подогрев с высокой скоростью воздуха в каналах - система высокого давления. В этом случае требуется специальное воздухораспределительное оборудование, обеспечивающее равномерное поступление воздуха во все помещения и обладающее шумопоглощающими свойствами. Регулировка этой системы осуществляется двумя способами: первичным - на теплообменнике, и вторичным - количеством приточного теплого воздуха;
если нужен локальный подогрев нескольких помещений или одного большого. Такие системы знакомы каждому по большим магазинам - используются и воздушные завесы на входе в помещения, и дополнительные воздуховоды с теплым воздухом в необходимых местах.

Электрическое отопление

Эта система представлена на рынке отопительных систем множеством производителей. В ее основе лежит принцип нагрева специального резистивного кабеля (рис. 3) электрическим током. Тепло, снимаемое с кабеля, передается в окружающую среду, создавая мягкий прогрев помещения. Комплектация системы может включать в себя греющие кабели или готовые маты, терморегуляторы и установочный комплект, обеспечивающий быстрый и легкий монтаж.

Рис. 3. Электрический «теплый пол»

Конструктивные элементы систем

Все системы отопления, как уже говорилось выше, предназначены для поддержания оптимального и комфортного соотношения трех параметров - температура теплоносителя после теплопроизводящего устройства, температура отопительного прибора и температура воздухав помещении. Обеспечить такое соотношение можно правильным подбором важных элементов системы.

Теплопроизводящие устройства

Все устройства для производства тепла можно разделить на три группы.

Первая группа - теплогенераторы на основе использования традиционного топлива и электроэнергии. В основной своей массе это различные водогрейные котлы, работающие на твердом, жидком, газообразном топливе и электрической энергии. Даже для косвенного нагрева «холодного» пара в паровых системах низкотемпературного отопления используются все те же водогрейные устройства.

В этой группе приборов можно отметить бытовой конденсационный котел, являющийся устройством, появившемся в результате инновационных разработок по рациональному использованию водяных паров, образующихся при горении топлива. Исследования, которые направлены на более полное использование энергии и одновременно минимизацию негативного воздействия на окружающую среду, позволили создать новый тип отопительного оборудования - конденсационный котел - позволяющий посредством конденсации получать дополнительное тепло из дымовых газов.

К примеру, итальянский производитель Baxi выпускает линейку конденсационных котлов как напольного, так и настенного исполнения. Модельный ряд настенных котлов Luna Platinum (рис. 4) состоит из одноконтурных и двухконтурных конденсационных котлов, с мощностью от 12 до 32 кВт. Ключевым элементом является теплообменник из нержавеющей стали AISI 316L. Различными составными частями котла управляет электронная плата, есть съемная панель управления с жидкокристаллическим дисплеем и встроенной функцией управления температурой. Система модулирования мощности горелки позволяет адаптировать выходную мощность котла к энергии, потребляемой зданием в диапазоне 1:10.

Рис. 4. Конденсационный котел BAXI Luna Platinum

Вторая группа - установки, использующие тепло внесистемных теплоносителей. В таких случаях применяют теплоаккумуляторы.

К третьей группе относятся устройства, использующие внешний теплоноситель для косвенного нагрева. В них с успехом применяются поверхностные, каскадные или барботажные шаровые теплообменники. Именно такой тип используется для подогрева «холодного» пара в системах парового низкотемпературного отопления.

Отопительные приборы

Отопительные приборы делятся на 4 группы:

приборы с равными по площади поверхностями, как со стороны теплоносителя, так и со стороны воздуха. Такой тип приборов известен всем - это традиционные секционные радиаторы;
устройства конвекционного типа, в которых площадь поверхности, соприкасающейся с воздухом, намного больше поверхности со стороны теплоносителя. В этих приборах излучение тепла носит второстепенный характер;
пластинчатые воздухонагреватели с побудительным воздушным потоком;
устройства панельного типа - напольные, потолочные или стеновые. В этой линейке отопительных панелей, к примеру, можно отметить чешские панельные стальные радиаторы Korado под названием Radik, выпускаемые в двух исполнениях - с боковым подключением (Klasik), и с нижним со встроенным термостатическим вентилем (VK). Панельные стальные радиаторы предлагает также компания Kermi (Германия).

Рис. 5. Панельный стальной радиатор Korado

К отопительным приборам низкотемпературных систем можно отнести различного рода секционные и панельные нагреватели, отопительные конвекторы, калориферы и отопительные панели.

Теплоаккумуляторы

Эти устройства необходимы в бивалентных системах низкотемпературного отопления, в которых используется энергия из возобновляемых источников или сбросная теплота. Теплоаккумуляторы могут быть жидко- или твердозаполненными, использующие теплоемкость заполнителя для накопления теплоты.

Широкое распространение все больше получают устройства, в которых тепло выделяется в момент фазовых превращений. В них теплота накапливается в процессе плавления вещества или тогда, когда кристаллическая его структура претерпевает определенные изменения.

Также эффективно работают термохимические теплоаккумуляторы, принцип работы которых основан на накапливании теплоты в результате химических реакций, происходящих с выделением тепла.

Аккумуляторы тепла могут подключаться к системе отопления как по зависимой схеме, так и по независимой, когда в них аккумулируется тепло от внесистемного теплоносителя.

Тепловые аккумуляторы могут быть также грунтовыми, скальными и даже подземные озера могут использоваться в качестве накопителя тепла.

Грунтовые тепловые аккумуляторы получают при размещении регистров, изготовленных из труб, с шагом полтора-два метра. Скальные теплоаккумуляторы обустраивают путем бурения вертикальных или наклонных скважин в скальных породах на глубину от 10 до 50 м, куда и закачивается теплоноситель. Использование подземных озер в качестве теплоаккумуляторов возможно в случае размещения в нижних слоях воды труб с закаченным в них теплоносителем. Отбор тепла осуществляется из труб, размещенных в верхних слоях подземных озер.

Тепловые насосы

При использовании в низкотемпературных системах отопления источника тепла, температура которого ниже температуры воздуха в помещении, а также для снижения материалоемкости отопительных приборов, в систему могут включаться тепловые насосы (рис. 6). Самыми распространенными устройствами этой группы являются компрессионные тепловые насосы, дающие при конденсации температуру от 60 до 80˚С.

Рис. 6. Принцип работы теплового насоса

Эффективную работу теплового насоса в низкотемпературной системе отопления обеспечивает включение в контур испарителя теплового аккумулятора, который способствует стабилизации температуры испарения «холодного» пара. Регулировка этой системы осуществляется путем изменения теплоотдачи самого насоса.

Преимущества и недостатки

Низкотемпературные системы отопления завоевывают своих сторонников тем, что создают более комфортные условия в помещении, нежели традиционные - с высоким нагревом отопительных приборов. Не происходит излишнее «осушение» воздуха, отсутствует - опять-таки излишняя - запыленность помещения вследствие неизбежного перемещения воздуха при очень горячих отопительных приборах.

Использование теплоаккумуляторов в системе дает возможность накапливать тепло и моментально использовать его в случае необходимости.

Низкий разброс температур - выходной из теплопроизводящего устройства и воздуха в помещении - позволяет легко регулировать систему, используя программируемые термостаты.

А что касается недостатков, то он, по существу, один - стоимость законченной системы несколько, а то и в разы выше, нежели традиционной высокотемпературной.

Читайте статьи и новости в Telegram-канале AW-Therm . Подписывайтесь на YouTube-канал .

Просмотрено: 14 617

Если вы хотите купить отопительное оборудование, то Вы можете перейти в соответствюущий раздел:

Снижение температуры теплоносителя - основная тенденция развития отопительной техники последних десятилетий в европейских странах. Это становилось возможным по мере улучшения теплоизоляции зданий, совершенствовании отопительных приборов. В 1980-х стандартные параметры были снижены до 75/65 ºC (подача/"обратка"). Основной выгодой от этого стало уменьшение потерь при выработке, транспортировке и распределении тепла, а также бóльшая безопасность для пользователей.

В частности отмечалось, что причинами местного температурного дискомфорта являются: радиационная температурная ассиметрия (зависит от теплоотдающей поверхности и ориентации теплового потока); температура поверхности пола (когда она выходит из диапазона от 19 до 27 ºC); температурный перепад по вертикали (разность температур воздуха - от лодыжки до головы стоящего человека - не должна превышать 4 ºC).

Современные здания все больше становятся термически чувствительными - благодаря улучшению их теплоизоляции. Внешнее и внутреннее тепловые возмущения (от солнечного света, бытовой техники, присутствия людей) способны сильно воздействовать на климат в помещении. И радиаторы реагируют на эти тепловые изменения точнее, чем панельные системы отопления.

Q = Qном. ∙ (ΔT/ΔTном.)n,

Отметим: оперативная температура - показатель, характеризующий комбинированное воздействие на человека температуры воздуха, радиационной температуры и скорости движения окружающего воздуха.

Следующий довод в пользу радиаторов, приведенный на семинаре, - более комфортный и эффективный с точки зрения использования энергии температурный профиль внутри помещения.