Вопросы проектирования систем отопления

При строительстве индивидуальных домов застройщик, зачастую, не задумывается о системах отопления, заказывая только проект архитектурно-строительных работ. И напрасно – отопление дома вопрос непростой, требующий индивидуального подхода в разработке, привязки к определенным условиям и материально-технической базе. Экономия на теплотехническом оснащении неуместна, это снижает комфорт проживания. Технически отопительная система состоит из котельного пункта, системы трубопроводов и непосредственно тепловых приборов. Для комфортного, экономичного и надежного функционирования перед ее установкой необходимы предварительные инженерные расчеты.

На каждую комнату постройки рассчитываются теплопотери, учитывая количество внешних стен, дверей, окон. Для грамотного расчета тепловых потерь необходимо знать следующее:

1. из какого материала и с какой толщиной стен и перекрытий возведено строение; 2. кровельный материал и особенности конструкции кровли; 3. фундамент какого типа и из какого материала использован при постройке дома; 4. какие окна установлены в помещениях – обычные или стеклопакеты. Если стеклопакеты, то одно-, двух- или трехкамерные.5. какой толщины стяжки пола и их количество. 6. теплоизолирующий слой, при его наличии, тоже учитывается в расчетах – его материал и толщина.

В некоторых случаях выбор отопления делают по приблизительным расчетам, ориентируясь на объем помещения. Однако помещения равного объема могут отличаться по уровню теплопотерь. Так бывает, если комнаты расположены по-разному относительно схемы дома и сторон света: угловые, смежные, внутренние; северная или южная сторона. Часто, для исключения малого прогрева комнат, хозяева «на всякий случай» наращивают дополнительные радиаторы. В таких случаях рост стоимости эквивалентен их запасу по мощности, за счет чего увеличивается общий объем системы, увеличивается мембранный бак, требуется циркулярный насос большей мощности – все это ведет к увеличению потребления электроэнергии. Результатом использования отопительных систем с завышенной теплоотдачей будет перегрев дома и искусственное увеличение потерь тепла. В инженерных расчетах системы трубопроводов отопления важным составляющим компонентом являются гидравлические расчеты. Они проводятся для определения сопротивления конструируемой системы, диаметра труб, мощности циркулярного насоса.

По результатам таких расчетов планируется установка дополнительных устройств для обеспечения рационального распределения тепла так, чтобы использовать их максимально эффективно. В больших помещениях (350 м. кв. и более) для исключения недостатка системной мощности часто искусственно завышают диаметр труб на 1-ом этаже и /или параметры циркулярного насоса. Такие меры повышают стоимость отопительной системы, как при монтаже, так и при эксплуатации. Только грамотный подход к разработке системы позволит достичь оптимального соотношения цена-качество. О недостатках отопления в своем доме хозяин начинает узнавать, только проживая там. Переделка уже смонтированной системы отопления повлечет за собой ощутимые финансовые потери. Компании, осуществляющие установку отопительных систем, помогут вам разработать подходящий проект системы. Такая разработка, по средним ценам, обойдется вам 1,5-2 тысячи у.е. При этом можно сэкономить на материалах можно до 15-20% от общих вложений в коммуникации. Эргономичная техника, в основном, обходится дороже на стадии покупки и установки. При эксплуатации эти затраты полностью окупаются, не требуя постоянных дорогостоящих ремонтов.

Системы отопления в своем развитии, наряду с внедрением принципиально новых моделей, используют и старые, добрые методы. Такое стало возможно с совершенствованием оборудования и материалов, изменением условий функционирования.

Отопительные системы по своему строению различают: с подводкой сверху или снизу; вертикальные или горизонтальные; одно- или двухтрубные; тупиковые или попутные. Усовершенствование отопительной системы проводится в разных направлениях:

1. увеличение теплоотдачи отопительного прибора; 2. уменьшение затрат на установку и эксплуатацию; 3. теплосбережение, установка современных приборов регулирования; 4. установка надежных и долговечных отопительных систем.

Первоначально применялись однотрубные гравитационные системы отопления с верхней разводкой подающей магистрали. Но с изобретением насосов ситуация кардинально изменилась, произошел переход от гравитационных систем к однотрубным с короткозамыкающим участком (КЗУ) и к двухтрубным системам.

Интенсивное развитие индивидуального жилищного строительства привело к увеличению потребности в отопительном оборудовании. Так, на рынке специализированного оборудования появилось значительное число отопительных котлов, предназначенных для индивидуального теплоснабжения, а также надежные и эффективные котлы российских производителей, которым свойственно работать на всех видах топлива.

Появились также автоматические устройства для регулирования теплоотдачи у нагревательных приборов, а также основанные на полиэтилене трубы. Следует отметить, что трубы из сшитого полиэтилена отличаются меньшей шероховатостью и способны выдерживать температуру до 90 градусов Цельсия. Они очень удобны в монтаже, а также характеризируются долговечностью и способностью выдерживать давление, которое применяется в системах отопления. Все вышеуказанные обстоятельства спровоцировали переход к проектированию двухтрубных систем отопления.

При проектировании двухтрубных схем следует учитывать одну их отрицательную особенность. Мы говорим о том, что гравитационное давление влияет на правильную работу системы. В случаях, когда температура теплоносителя изменяется, система отопления рискует быть разрегулированной. Зачастую это приводит к тому, что мощность нагревательных панелей повышается, самые дорогостоящие детали панелей и труб приходят в негодность быстрее срока, расход тепла на отопление увеличивается. В случаях, когда отсутствует система авторегулирования, это также может привести к крайне дискомфортным ощущениям для тех, кто находится в помещении.

Во время проведения расчетов нагревательных панелей немаловажно учесть такой фактор, как отечественные нормы температуры поверхности пола. Нельзя забывать, что они отличны от зарубежных норм. Температурный максимум поверхности пола в нагретом состоянии – 30С, средняя же температура – от 24С до 26С или 31С для обходных дорожек бассейна. Зарубежные нормы отличаются от них на 2-3 градуса в большую сторону. Обнаружено, что оборудованные такими системами помещения, как правило, имеют полы с температурой выше позволенной на 2-3С.

При необходимости придать поверхности пола температуру, подходящую к нормативным цифрам, существует одно решение. Оно включает в себя варьирование температуры, расхода теплоносителя и шага укладки труб. Однако такой расчет ограничен отсутствием действительно надежных результатов исследований, касающихся как самого процесса передачи тепла, так и отсутствием точных значений коэффициента теплоотдачи пола (Вт/м2*С) в случаях, когда поверхность нагрета неравномерно.

Предлагаются несколько решений для увеличения температуры:

- Внутри панели над трубой или кабелем (т.е. источником тепла) необходимо поместить слой такого материала, коэффициент теплопроводности которого ниже, чем у бетона (т.е. основного материала, использованного при изготовлении, панели). - Внутри панели помещается пластина из металла (чаще всего из алюминия). Коэффициент ее теплопроводности значительно выше, чем у бетонных панелей. Пластина – по сути, ребро. Отмеченный чуть раньше теплотехнический эффект можно наблюдать именно в этом случае. - Последний вариант – сочетание двух указанных выше способов. Поскольку системы дорожают, а методы монтажа панелей усложняются, данные решения увеличения теплоотдачи до сего момента не находили особого применения. Из сказанного ранее можно вывести следующее: - Обязательно не забывать учесть влияние гравитации во время реконструкции однотрубных систем водяного отопления - В том случае, если проектируется двухтрубная система – стоит повысить гидравлическое сопротивление магистрального трубопровода. Это необходимо для понижения влияния уже упоминавшихся гравитационных сил. - Важно принять меры по уравниванию температуры поверхности пола. Таким образом, эффективность данного (напольного) вида отопления значительно повышается.