Нагревательные приборы: назначение, виды, требования, устройство, основные марки, конструктивные особенности. Виды систем отопления Кроме экономичности тепловые панели отличаются

Нагревательным прибором называют устройство для передачи теплоты от первичного теплоносителя непосредственно обогреваемой среде, которой может быть воздух, вода, технологический или бытовой продукт и др. В системах отоп-ления такие приборы называют отопительными, а в системах централизованного горячего водоснабжения - полотенцесу-шителями (регистрами) или дизайн-радиаторами, водонагрева-телями.

Через стенки отопительного прибора происходит тепло-обмен между теплоносителем (нагретая вода, водяной пар) и воздухом помещения. Все нагревательные приборы должны удовлетворять определенным теплотехническим, санитар-но-гигиеническим требованиям.

Нагревательные приборы изготовляют из стали, чугуна, цветных и нержавеющих металлов (меди, алюминия), поли-мерных и других материалов. В первых системах отопления применяли чугунные ребристые нагревательные приборы и трубы, соединяемые на фланцах.

При выборе нагревательного прибора обычно учитывают:

• архитектурно-планировочные и строительные решения, пред-определяющие высоту, глубину и длину прибора;
• расчетную тепловую мощность одного прибора;
• категорию производства в помещениях по пожарной опасно-сти;
• требования заказчика к внешнему виду прибора;
• цену прибора, отнесенную к 1 кВт теплового потока;
• качество теплоносителя и принятую схему теплоснабжения здания (от теплосети источника централизованного тепло-снабжения или автономного источника);
• рабочее давление в теплосети, системе отопления.

В настоящее время наиболее распространенным типом отопительных приборов являются стальные и чугунные радиа-торы, конвекторы и калориферы.

Конструктивно они выполняются в виде отдельных секций и в зависимости от числа вертикальных каналов в каждой сек-ции могут быть одно-, двух-, трех- и многоколонными, много-рядными с разнообразным сечением каналов.

Чугунные двухколонные секционные радиаторы являются ос-новным типом нагревательных приборов. Заводы-изготовите-ли выпускают их собранными в блоки по 4; 5; 7; 12 секций, с огрунтованной под покраску поверхностью. По высоте (между дентрами ниппельных отверстий) радиаторы подразделяют на: высокие - 1000 мм, средние - 500 мм и низкие - 300 мм. Заво-ды комплектуют каждый из них двумя глухими пробками и двумя пробками с резьбовыми отверстиями с резьбой 1 / 2 ""или 3 / 4 " по спецификации заказчика. Секции собирают в радиатор с помощью резьбовых ниппелей (с правой и левой резьбой) и уплотнительных прокладок (рисунок ниже).

Прокладки у пробок и ниппелей выполняют из таких мате-риалов, которые при хорошей обтяжке обеспечивают надеж-ную герметичность при рабочих температурах горячей воды, поступающей в радиаторы. При температуре теплоносителя менее 100 °С для уплотнений используют прокладки из карто-на, пропитанного в кипящей натуральной олифе. При темпе-ратуре теплоносителя до 140 °С в системах с органическими теплоносителями используется термостойкая и бензостойкая резина, а при температуре теплоносителя свыше 140 °С - про-кладки из паронита, клингерита (резиноасбестовый уплотни-тель).

Сборка радиаторных секций

1 - радиаторный ключ; 2 - секция; 3 - ниппель; 4 - прокладка

Площадь поверхности нагрева одной секции М-140-АО-500 составляет 0,3 м 2 .

Перед установкой и дополнительной покраской отечествен-ные радиаторы требуют обязательной протяжки межсекционных резьбовых соединений. Хотя чугунные радиаторы рассчитаны на рабочее давление теплоносителя 0,6 МПа, они плохо держат гид-равлические удары, возникающие во внешних подводящих се-тях. Вместе с тем они обладают высокой коррозионной стой-костью, необходимой в российских условиях эксплуатации.

В последние годы на отечественном рынке отопитель-но-вентиляционной техники появились разнообразные конст-рукции стальных и алюминиевых радиаторов.

Панельные стальные радиаторы выпускаются в нескольких конструктивных решениях:

• в виде штампованных из листовой стали (толщиной 1,5 мм) па-нелей с числом каналов от 8 до 20 и площадью поверхности на-грева от 0,65 до 4 м 2 (типа МН6, ЗС1, ЗС2, PC-10, PC-33, РСВ1, РСВЗ, РСВ9 и др.);
• в виде листотрубных змеевикового типа (преимущественно для паровых систем отопления);
• в виде конвекторов.

Штампованные радиаторы рассчитаны на рабочее давление теплоносителя до 0,6 МПа и без специальных защитных внут-ренних покрытий из-за коррозии быстро выходят из строя.

В стальных трубчатыхрадиаторах сочетаются конвектив-ный и лучистый виды теплоотдачи (в 2 раза эффективнее обычного радиатора), а форма и дизайн делают его конкурен-тоспособным на мировом рынке отопительной техники. Теп-лоотдача в зависимости от числа секций составляет от 900 до 2520 Вт.

Конвектором называют отопительный прибор из стальных труб с нанизанными на них ребрами из листовой стали. Свое название прибор получил из-за преимущественного конвек-тивного процесса (до 90 %) теплоотдачи. В настоящее время это самый распространенный отопительный прибор. Его при-меняют в системах отопления жилых, общественных, админи-стративных и коммунальных зданий с температурой теплоносителя до 150 °С и давлением до 0,6 МПа. Прибор отличают не-высокая цена, безотказность в работе.

Конвекторы выпускают следующих типов: стальные плин-тусные КП; встроенные напольные «Бриз»; стальные низкие и высокие с кожухом «Аккорд» и «Универсал», конвекторы ОАО «Сантехпром» (малой глубины с номинальным тепловым по-током 0,4-2,0 кВт) и «Сантехпром Авто-С» (средней глубины с номинальным тепловым потоком 1,2-3,0 кВт).

Плинтусные и встроенные напольные конвекторы, приме-няемые для обогрева наружных стен с большим остеклением, когда не остается места для традиционных отопительных при-боров (они занимают незначительные пространства - не более 10 см по глубине и 20-25 см по высоте), создают надежную теп-ловую завесу от ниспадающих со стен потоков холодного воздуха. Их использование характерно для отопительных систем Западной Европы, Северной Америки и других стран с умерен-ным климатом.

Алюминиевые и биметаллические радиаторы, впервые по-павшие к нам примерно 15 лет назад по импорту из Италии и привлекли внимание высокой теплоотдачей (преимущест-венно лучистым теплообменом), чистым красивым литьем, секционностью конструкций. Они выпускаются в двух вари-антах:

• литые алюминиевые радиаторы, где каждая секция изготов-ляется как цельная деталь;
• разборные (экструзионные) радиаторы, состоящие из не-скольких секций, механически собираемых в одну с помощью уплотнителей и клея.

Недостатки алюминиевых радиаторов обусловлены амфотерными свойствами алюминия, вследствие чего они весьма чувствительны к кислотно-щелочной реакции воды pH, что в ряде случаев вызывает выделение газообразного водорода и уг-лекислоты в воду и «завоздушивание» систем отопления. Этого явления нет в биметаллических радиаторах - алюминиевый слой вынесен наверх конструкции и заменен изнутри сталь-ным.

Трубчатые нагревательные приборы из чугунных и гладких стальных труб устанавливают преимущественно в зданиях про-мышленных и сельскохозяйственных предприятий в виде ре-гистров и сварных панелей для обогрева наружных стен, фона-рей верхнего света, грунта теплиц и оранжерей, приготовления горячей воды в емкостных подогревателях и др.

В последние годы для устройства напольного отопления помещений и обогрева наружных площадей стали применять и металлополимерные трубы в качестве греющих элементов кон-струкции, а также электрические кабели (по системе кабельно-го DEVI-обогрева датской фирмы DEVI).

Полотенцесушители систем горячего водоснабжения. В сис-темах горячего водоснабжения жилых и общественных зданий для создания комфортных условий в ванных комнатах и сушки белья устанавливают полотенцесушители, регистры, дизайн-радиаторы. В большинстве случаев их выполняют из стальных трубчатых элементов с номинальным тепловым по-током 0,3-0,6 кВт и присоединяют проточно-последовательно к системе горячего водоснабжения, а в ряде случаев и к систе-мам отопления зданий.

Калориферы широко применяют для нагревания проходя-щего через них воздуха в системах вентиляции, воздушного отопления, кондиционирования воздуха, сушильных установ-ках и др. Отечественная промышленность выпускает калори-феры:

• стальные пластинчатые одноходовые средней (КФС) и боль-шой (КФБ) моделей с площадью поверхности нагрева от 10 до 70 м 2 ;
• стальные оребренные (спирально-навивные) одноходовые средней (КФСО) и большой (КФБО) моделей с площадью по-верхности нагрева от 10 до 70 м 2 ;
• стальные пластинчатые многоходовые для воды модели (КМС, КМБ);
• стальные пластинчатые одноходовые для пара модели (СТД-3009В) и для воды (СТД-ЗОЮВ) с площадью поверхно-сти нагрева от 7 до 75 м 2 .

Наибольшее применение получили калориферы новейших разработок типа КСкЗ и КСк4 с биметаллическими оребренными трубками, с площадью поверхности нагрева от 10 до 136 м 2 .

Инфракрасные (ИК) излучатели используются в системах лучистого обогрева рабочих зон цехов, мастерских, ангаров, складов и других производственных помещений большой площади. На Западе они получили широкое распростране-ние и для обогрева общественных зданий и сооружений - спортивных, торговых, культовых, аэропортов, вокзалов и др. В приборах используют электромагнитные волны в диа-пазоне от 0,77 до 340 мкм (при этом диапазон 0,77-15 мкм считается коротковолновым, от 15 до 100 мкм - средневол-новым, а от 100 до 340 мкм- длинноволновым). ИК-излучатели с температурой на поверхности от 700 до 2500 °С, имею-щие длину волн 1,55-2,55 мкм (близкие к видимому свету), называют «светлые», излучатели с более низкой температу-рой поверхности имеют большую длину волны, и их называ-ют «темные». Тепловая мощность их может составлять от 3-4 кВт (уличные газовые фонари и лампы для кафе, закусочных, киосков) до 200-300 кВт (И К-излучатели «темного» типа для производственных зданий), КПД 92 %.

Импортные промышленные ИК-установки включают в се-бя: теплогенератор мощностью от 50 до 300 кВт с газовой го-релкой и блоком управления; ленточный трубный излучатель Длиной до 140 м, дымосос с электродвигателем; кожух излуча-теля из стали с теплоизоляционным покрытием и лучеотражающей пленкой.

Отечественная промышленность представлена конструк-циями газовых инфракрасных излучателей ГИИ-5 - ГИИ-31 сибирского предприятия «Сибшванк» (мощностью от 5 до 31 кВт в одном приборе, с трубными раздатчиками) и моделя-ми московского Стройпроектсервиса (мощностью от 11 до 140 кВт).

Панельно-лучистые системы отопления по конструктивно-му исполнению подразделяют на панельные, по трубкам кото-рых проходит перегретая вода (пар); трубчатые змеевики, за-кладываемые при изготовлении строительных конструкций; газовоздушные; радиационные подвесные или настенные.

Металлические панели предназначены для отопления ши-роких производственных помещений, не нуждающихся в уси-ленной вентиляции (механические, инструментальные, мо-дельные цехи, ангары, склады).

Излучающие панели, подвешиваемые в верхней зоне таких помещений, состоят из металлического отражательного экра-на с козырьками, к нижней поверхности которого прикрепле-ны греющие трубы, а верхняя поверхность покрыта слоем теп-ловой изоляции.

Подвесные панели конструктивно должны быть такими, что-бы теплоотдача излучением вниз составляла не менее 80 % об-щей теплоотдачи. Только тогда достигается равномерность температуры воздуха по высоте помещений и экономится теп-ловая энергия по сравнению с конвективным отоплением обычного вида, особенно воздушным.

Бетонные панели с замоноличенными стальными греющими трубами применяются в стеновых системах панельно-лучистого отопления в полносборных зданиях массового строительст-ва, в основном для отопления общественных и производствен-ных зданий преимущественно с ограждающими конструкция-ми из стеновых панелей.

В последнее время для целей утилизации теплоты удаляе-мого из помещений отепленного воздуха и извлечения теплоты технологических газов и паров разработаны специальные теплоутилизаторы, которые представляют собой теплообмен-ники, устанавливаемые в системах вентиляции и кондициони-рования и позволяющие использовать тепло удаляемого из помещения воздуха. Отопительные приборы новой конструк-ции - доводчики эжекционные - это воздухораспределительные устройства для подготовки смеси воздуха и подачи его в помещение. Доводчики применяются для круглосуточного конди-ционирования промышленных и гражданских зданий, имею-щих централизованное снабжение первичным воздухом, теп-лоносителем и холодоносителем.

Нагревательными приборами систем центрального отопления называют устройства для передачи тепла от теплоносителя отапливаемому помещению. Нагреватель-ные приборы должны наилучшим образом передавать тепло от теплоносителя в помещение, обеспечивать ком-фортность тепловой обстановки в помещении, не ухуд-шая его интерьера, при наименьших затратах средств и материалов.

Виды и конструкции нагревательных приборов могут быть самыми разнообразными. Приборы выполняют из чугуна, стали, керамики, стекла, в виде панелей из бето-на с заложенными в них трубчатыми нагревательными элементами и пр.

Основные виды нагревательных приборов - это ра-диаторы, ребристые трубы, конвекторы и отопительные панели.

Простейшим является нагревательный прибор из глад- ких стальных труб. Обычно он выполняется в виде зме-евика или регистра. Прибор имеет высокий коэффициент теплопередачи, выдерживает высокое давление теплоно-сителя. Однако приборы из гладких труб дороги и зани-мают много места. Они применяются в помещениях со значительными выделениями пыли, для обогрева свето-вых фонарей промышленных зданий и т. д.

Наибольшее распространение из нагревательных приборов получили радиаторы. Их различные типы от-личаются друг от друга габаритами и формой. Радиато-ры собираются из секций, что позволяет собирать при-боры разной площади. Обычно секции отливаются из чугуна, но могут быть стальными, керамическими, фар-форовыми и др.

Довольно широкое распространение в системах отоп-ления получили чугунные ребристые трубы. Ребра на поверхности трубы увеличивают площадь теплоотдающей поверхности, но снижают гигиенические качества прибора (скапливается пыль, которую трудно убирать) и придают ему грубый внешний вид.

Конвекторы представляют собой стальные трубы с оребрением из листовой стали. Наиболее совершен-ным среди конвекторов является конвектор в кожухе, выполненном из стального листа. Прибор снабжен кол-паком для регулирования теплоотдачи. Между оребренными поверхностями прибора и кожухом под влиянием гравитационного давления возникает интенсивная цир-куляция воздуха. Это увеличивает теплосъем с оребренной поверхности на 20 % и более. Конвекторы в кожухе компактны и имеют хороший внешний вид. В некоторых конструкциях конвекторы снабжаются вентилятором специального типа, обеспечивающим интенсивное дви-жение воздуха. Искусственное побуждение движения воздуха значительно увеличивает теплосъем с прибора, Некоторый недостаток конвекторов состоит в необходи-мости и трудности очистки от пыли.

Бетонные отопительные панели представляют собой плиты с заделанными в них змеевиками из стальных труб. Такие панели располагают обычно в конструкциях ограждений помещений. Иногда их свободно устанавли-вают около стен.

В настоящее время для отопления больших промыш-ленных цехов получили распространение подвесные па- нели с отражательными экранами.

Применение панелей для отопления зданий удовле-творяет требованиям полносборного строительства и по-зволяет экономить металл, расходуемый на отопитель-ные приборы. К недостаткам панельного отопления относят: большую тепловую инерцию, осложняющую регулирование теплоотдачи; невозможность изменения поверхности нагрева; опасность засорения труб и слож-ность его устранения; сложность ремонта систем; воз-можность появления внутренней коррозии и, вследствие этого, нарушение гидравлической плотности труб.

Ю. М. Соловей Основы строительного дела. - М.: Стройиздат, 1989г. - 429с.

Отопительные приборы являются основным элементом системы отопления и должны отвечать определенным теплотехническим, санитарно-гигиеническим, технико-эко­номическим, архитектурно-строительным и монтажным требованиям.

Теплотехнические требования заключаются в основ­ном в том, что отопительные приборы должны хорошо передавать теплоту от теплоносителя (воды или пара) отапливаемым помещениям, т.е. чтобы коэффициент теплопередачи их был как можно выше, не менее 9…10 Вт/(м 2 ·К), учитывая, что для современных конструк­ций отопительных приборов он находится в пределах 4,5…17 Вт/(м 2 ·К).

Санитарно-гигиенические требования , предъявляемые к отопительным приборам, заключаются в том, чтобы конструкция и форма (вид) их поверхности не приводи­ли к скоплению пыли и позволяли ее легко удалять.

Технико-экономические требования следующие: ми­нимальная заводская стоимость; минимальный расход металла; соответствие конструкции прибора требовани­ям технологии их массового производства; секционность, позволяющая компоновать прибор с требуемой площадью поверхности нагрева.

Критерием для теплотехнической и технико-экономи­ческой оценки металлических отопительных приборов служит тепловое напряжение металла прибора М, Вт/(кг·К), что представляет отношение величины тепло­вого потока прибора при разности средних температур поверхности прибора и окружающего воздуха помещения в 1°С, отнесенной к массе металла прибора.

Чем больше тепловое напряжение металла отопитель­ного прибора, тем он выгоднее. Современные приборы ра­ботают с тепловым напряжением металла 0,9…1,6 Вт/(кг·К).

Архитектурно-строительные требования включают со­кращение площади, занимаемой отопительными прибо­рами, и обеспечение их приятного внешнего вида. Для выполнения этих требований отопительные приборы дол­жны быть компактны, с легкодоступной для осмотра и очистки от пыли поверхностью, должны соответствовать интерьеру помещения.

Монтажные требования отражают прежде всего не­обходимость повышения производительности труда при изготовлении и монтаже отопительных приборов. Конст­рукция их должна благоприятствовать автоматизации производства и быть удобной в монтаже. Приборы дол­жны быть прочными, удобными для транспортировки и монтажа, а их стенки паро- и водонепроницаемыми, температуроустойчивыми.

Большое многообразие видов и типов отопительных приборов объясняется тем, что всем рассмотренным тре­бованиям одновременно удовлетворить очень сложно.

Все отопительные приборы подразделяют по следующим признакам: по преобладающему способу теплоотдачи; по виду поверхности; по используемому материалу; по высоте и строительной глубине.

По преобладающему способу теплоотдачи приборы делятся на 3 группы:

1. Радиационные приборы, передающие излучением не менее 50 % общего теплового потока. К первой группе относятся потолочные отопи­тельные панели и излучатели.

2. Конвективно-радиационные приборы , передающие конвекцией от 50 до 75 % общего теплового потока. Вторая группа включает радиаторы секционные и панельные, гладкотрубные приборы, напольные отопительные панели.

3. Конвективные приборы , передающие конвекцией не менее 75% общего теплового потока. К третьей группе принадлежат конвекторы и ребристые трубы.

По используемому материалу различают металлические, комби­нированные и неметаллические отопительные приборы. Металлические приборы выполняют в основном из серого чугуна и стали (листовой стали и стальных труб). Применяют также медные трубы, листовой и литой алю­миний и другие металлы.

В комбинированных приборах используют теплопроводный мате­риал (бетон, керамику), в который заделывают стальные или чугунные гре­ющие элементы (панельные радиаторы). Оребренные металлические трубы помещают в неметаллический кожух (конвекторы).

К неметаллические приборам относят бетонные панельные радиа­торы, потолочные и напольные панели с заделанными пластмассовыми гре­ющими трубами или с пустотами без труб, а также керамические, пластмассовые и тому подобные радиаторы.

По высоте вертикальные отопительные приборы подразделяют на высокие (высотой более 650 мм), средние (более 400 до 650 мм) и низкие (более 200 до 400 мм). Приборы высотой 200 мм и менее называют плинтусными.

По глубине (толщине) применяются приборы малой (до 120мм), средней (более 120 до 200мм) и большой глубины (более 200мм).

Рассмотрим основные виды отопительных приборов, широко используемых в жилых, общественных и произ­водственных зданиях.

Радиаторы - отопительные приборы, радиационная теплоотда­ча которых составляет значительную величину (25...50%). Ради­аторы изготавливают из чугуна, стали.

Радиаторы чугунные, наиболее распространенные отопительные приборы, состоят из отдельных элементов (секций), изготовленных методом литья из серого чугуна в специальные формы.

Чугунные радиаторы обладают относительно высокими теплотехническими показателями. Коэффициент теплопереда­чи современных чугунных радиаторов составляет 9,1...10,6 Вт/(м 2 °С). Положительным свойством является их высокая коррозионная стойкость.

Однако относительно малое тепловое напряжение металла 0,29...0,36 Вт/(кг°С), большая металлоемкость, непривлекательный внешнийвид, трудоем­кость изготовления и монтажа, а также невысокая механическая прочность (выдерживают гидравлическое давление 0,6 МПа), приводят к сокращению их производства в нашей стране за счет увеличения производства радиаторов из стали, алюминия и сплавов.

Ребристые чугунные трубы отливают из серого чугуна с круглыми ребрами со стороны контакта с воздухом. Оребрение резко увеличивает поверхность нагрева воздуха. Теплоотдача этих нагревательных приборов конвекцией составляет 50%.

Теплотехнические показатели ребристых чугунных труб весьма высоки. Относительная простота изготовления и монтажа ребристых труб и их дешевизна способствуют широкому распространен этих отопительных приборов в промышленном и сельскохозяйст­венном строительстве. Однако низкие гигиенические и эстетические качества ребристых чугунных труб делают их непригодными в гра­жданском и жилищном строительстве.

Бетонные отопительные панели со встроенными в них стальными трубами применяются в системах панельно-лучистого отопления для размещенияпод окнами, в перегородках и площадках лестничных клеток. Основная часть тепловой энергиитаких панелей передаетсяв помещение лучеиспусканием. Они не занимают полезной площади, гигиеничны, обладают хорошей монтажностью.

К их существенным недостаткам относятся сложность ремонта и значительная инертность при регулировании тепловой производи­тельности в процессе эксплуатации.

Алюминиевые отопительные приборы обладают большей теплоотдачей по сравнению со стальными и чугунными, имеют меньшую массу, тепловую инерцию, поддаются декоративной обработке, но обладают меньшей механической прочностью и химически менее стойки.

Биметаллические отопительные приборы представляют собой преимущественно стальные каналы для теплоносителя покрытые алюминиевыми литыми теплоотдающими элементами. Они сочетают в себе механическую прочность и химическую стойкость стальных приборов с теплотехническими характеристиками алюминиевых приборов.

Конвектор представляют собой трубчато-ребристый нагревательный элемент заключенный в кожух, обеспечивающий интенсивное обтекание ребер конвектора воздухом. В качестве нагревательного элемента часто применяют стальные трубы с напрессованными на них ребрами из листовой стали. Функции кожуха могут выполнять элементы оребрения за счет особой формы, в этом случае прибор называют конвектором без кожуха.

Основные конструктивные исполнения отопительных приборов представлены на рис. 7.2.

Рис. 7.2. Конструкция отопительных приборов различных типов
(поперечные разрезы):

а – радиатор секционный, б – радиатор стальной панельный, в – гладкотрубный прибор (регистр), г – конвектор с кожухом, д – оребренная труба (регистр); 1 – канал для теплоносителя, 2 – оребрение из стальных пластин, 3 – присоединительный фланец.

Размещение отопительных приборов в помещениях производится в нижней зоне помещения преимущественно у наружных стен. В зданиях жилого и общественного назначения отопительные приборы размещают преимущественно в подоконных нишах как с подоконниками так и без. Такое размещение отопительных приборов обусловлено необходимостью прогрева нижней зоны помещения, защиты помещения от радиационного охлаждения со стороны наружных стен и нагрева инфильтрационного воздуха. Низкопрофильные приборы обеспечивают более равномерный прогрев помещения за счет больше длины прибора при равной теплоотдаче (рис. 7.3, б). Высокие и более короткие приборы вызывают интенсивный подъем потока нагретого воздуха вблизи прибора, что приводит к перегреву верхней зоны помещения и проникновению охлажденного воздуха по обеим сторонам прибора в обслуживаемую зону (рис. 7.3, б ).

Рис. 7.3. Размещение под окном помещения отопительного прибора:

а – низкого и длинного, б – высокого и короткого

Несмотря на указанные достоинства низкопрофильных приборов их применение ограничено сравнительно большей стоимостью (в связи с большим количеством секций при той же теплоотдаче) и трудоемкостью монтажа.

Для компенсации теплопотерь помещения необходимо подобрать такой типоразмер отопительного прибора, который обеспечит при проектных температурах теплоносителя теплоотдачу отопительного прибора, равную теплопотерям помещения.

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:

1. лучшая среди всех аналогов теплоотдача;
2. дорогие модели выдерживают давление до 20 бар;
3. маленький вес;
4. 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:

1. теплоотдача выше среднего;
2. быстрое начало теплоотдачи;
3. низкая стоимость;
4. 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: