Водяное

Основные характеристики водяного отопления

Водяное отопление в качестве рабочего теплоносителя использует жидкость, а именно – воду (или же антифриз с водной основой). Для прогревания помещения, используется водяной радиатор, или же конвектор. Вода нагревается, после чего циркулирует в радиаторе (или в конвекторе), тепло от которого передается в помещение. Также для передачи теплоты в помещение, кроме основных элементов, могут использоваться трубы, в основном с гладкими стенками.

Данный тип отопления в качестве основного рабочего носителя тепла применяет воду (при этом циркуляция воды может быть организована как естественным способом, так и с помощью применения дополнительных приборов и средств), но отличается от парового тем, что вода используется в ее обычном состоянии – в качестве жидкости, а не пара. Соответственно, исходя из физических показателей состояний воды, в жидком состоянии она способна передавать более низкий показатель температуры, нежели в состоянии пара. Следовательно, можно с уверенностью сказать, что водяной тип отопления является более безопасным, по сравнению с паровым отоплением. Потому, в отличие от парового, водяное отопление, начиная с ХХ столетия и до сегодняшних дней, остается достаточно востребованным, даже в квартирных помещениях. Но, если сравнивать эффективность водяного отопления с паровым, – можно сказать, что эффективность парового отопления выше. Это объясняется тем, что вода, при использовании ее в качестве теплоносителя на больших расстояниях, имеет большее количество теплопотерь, нежели водяной пар. Излишние теплопотери приводят к понижению итогового значения температуры. Кроме того, если посмотреть на ситуацию со стороны потребителя – габаритные размеры оборудования для водяного отопления значительно больше размеров оборудования парового отопления.

Следовательно, для того, чтобы водяное отопление работало более эффективно, необходимо прибегать к использованию дополнительного оборудования, а именно к совмещению водяного отопления с другим типом. Например, часто на производстве такая схема использует в себе подачу тепла от парового теплоносителя, которое после предается на воду, а далее уже, нагретая таким образом вода, поступает непосредственно в радиатор, от которого тепло предается непосредственно в помещение.

Также, при использовании естественного движения воды в системе, обычно уменьшается ее эффективность, хотя сама по себе такая система достаточно надежна в использовании. Эффективность работы водяного отопления с естественной циркуляцией воды, для достижения максимально возможного показателя, требует изначально правильного проектирования системы.

При своей безопасности и надежности в использовании, водяной тип отопления имеет несколько незначительный недостаток – это возможность образования воздушных закупорок в водяном потоке при пуске системы после ее ремонта, или просто после периода длительного неиспользования (например, вне сезона). Потому, во избежание такого недостатка, на трубах и радиаторах монтируются специальные клапаны для спуска воздуха. При запуске системы, благодаря водяному давлению, воздух вытесняется из системы, что позволяет наладить ее нормальную работу.

Оборудование и элементы водяного отопления

Основными рабочими элементами для организации и проектирования водяного отопления являются следующие приборы и системы:

• Прибор, который выполняет функции отопления для непосредственного потребителя – это водяной радиатор или конвектор, который размещается непосредственно в помещении потребителя. Зависимо от площади помещения, от количества комнат, типа материала строительства, и от других факторов – может использоваться несколько радиаторов или конвекторов одним потребителем. Пример – квартира или дом с несколькими комнатами, в каждой из которой размещается по одному радиатору или конвектору необходимой величины;
• Отопительная станция – территория, которая представлена в виде комплекса оборудования, приборов и путей, для организации нагрева и передачи теплоносителя – воды – на расстояние к радиаторам и конвекторам, использующимися конечными пользователями системы отопления. Станция отопления использует централизованный тип управления отоплением;
• Магистральные линии теплопередачи – это трубопроводы, по которым теплоноситель системы (при использовании водяного отопления которым является вода) передается от отопительной станции к ее конечным пользователям, а также обратно, в зависимости от характеристик системы;
• Стояки отопления и ветви магистралей – реализованы в виде отдельной совокупности элементов, отопительного оборудования и труб, и  представляют собой часть системы, которая имеет свою схему работы, и обеспечивает отоплением одного, но чаще нескольких потребителей;
• Система управления отоплением – это набор элементов, оборудования и средств, которые помогают реализовать возможность влияния на характер теплопередачи, а также возможность регулирования показателя температуры в отапливаемых помещениях. Для реализации системы управления используются датчики, которые определяют уровень температуры, и расхода теплоносителя (воды в системе) в необходимый момент, а также специальные элементы управления – клапаны, термостаты, заслонки и т п. Работа системы управления теплоотдачей может быть организована как централизованно со станции отопления, так и индивидуально со стороны пользователей. При этом управление может осуществляться как в ручном режиме работы, так и в автоматическом. При необходимости, может использоваться дополнительная автоматика.

Типы организации водяного отопления     

Водяное отопление, в зависимости от основных характеристик, можно разделить на несколько типов. Основные отличия таких типов отопления - в устройстве схемы работы отопительного оборудования, режиме работы оборудования, а также в схеме и способе подключения основных элементов комплекса.

В зависимости от способа разводки системы, различают 5 типов водяного отопления:

• С использованием разводки верхнего расположения;
• С использованием разводки нижнего расположения;
• С разводкой горизонтальной подачи;
• С разводкой вертикальной подачи;
• С использованием комбинированной разводки.

В зависимости от направления движения рабочего носителя тепла (воды) в магистральных каналах:

• Тупикового направления;
• Попутного направления.

В зависимости от применяемого в работе гидравлического режима:

В зависимости от используемого способа соединения устройств и элементов отопления:

• Однотрубного соединения;
• Двухтрубного соединения;
• Трёхтрубного соединения;
• Четырёхтрубного соединения;
• С использованием коллектора;
• Комбинированного соединения.

Характеристики однотрубного типа соединения элементов водяного отопления

Водяное отопление с использованием однотрубных соединений использует подключение нескольких стояков отопительных приборов. В первом стояке все элементы размещаются по последовательной схеме, благодаря чему обеспечивается прямое движение теплоносителя, с его постепенным охлаждением при переходе к каждому последующему элементу (устройству) рабочего стояка схемы.

В такой схеме компенсация разницы показателей температур водяного радиатора, расположенного в начале схемы, и самого дальнего радиатора всей магистрали совершается, благодаря разнице в поверхности теплоотдачи используемых в схеме отопительных приборов. Для примера - количество секций чугунного водяного радиатора в конечной точке обычно увеличивается, относительно количества секций радиатора, который расположен в начальной точке.

Дополнительно, для компенсирования разницы показателей температур в начале и в конце магистрали, может использоваться обвязка отопительного прибора, которая обеспечивается байпасом или короткозамыкающим участком.

Характеристики двухтрубного типа соединения элементов водяного отопления

В отличие от схемы работы устройств с использованием однотрубных соединений, в двухтрубной схеме все отопительные приборы и элементы в стояке соединяются между собой параллельным способом.

Такая схема имеет определенное преимущество,  которое заключается в уменьшении показателя разницы температур рабочего теплоносителя (воды) на каждом радиаторе, который используется в схеме. Именно потому схема отопления с использованием двухтрубного соединения является более эффективной, но и, вместе с тем, для своей организации требует больше материала (металлических труб). Кроме того, двухтрубная схема, для обеспечения минимума в разнице показателей температур теплоносителя на всех радиаторах, важно правильно выполнить балансировку каждого отопительного устройства  в отдельности, если система не предусматривает возможности индивидуальной регулировки температуры.

Характеристики схем подключения отопительных приборов

Кроме всех рассмотренных характеристик, существует также разница в способе и схеме подключения приборов при организации отопления водяного типа. Ниже представлены их основные отличия.

Независимая (или закрытая) схема подключения

Использование такой схемы подразумевает такое подключение системы потребителя тепла к отопительной сети, которое обеспечит прохождение горячей воды, как рабочего теплоносителя, из сети отопления через теплообменник, который установлен на рабочей точке потребителя. Тут, поступившая сюда горячая вода, способствует нагреву теплоносителя вторичного назначения, который будет использован в схеме работы на последующих этапах.

Основным отличием такого типа схемы является то, что вода, которая перемещается по магистрали всей тепловой сети, выступает исключительно в качестве теплоносителя. Это означает, что забора воды из тепловой сети потребителем не производится.

Зависимая (или открытая) схема подключения

Такая схема подключения системы забора тепла к потребительскому участку подразумевает непосредственное перемещение горячей воды, как рабочего тела, от тепловой станции до  станции потребителя.

Вода, которая циркулирует в системе отопления с использованием схемы подключения закрытого типа, частично или в полной мере отбирается потребителем, и используется для нагревания холодной воды в водопроводах.

Управление работой системы отопления

Для того, чтобы у пользователя была возможность комфортно и оперативно регулировать необходимый показатель температуры в отапливаемом помещении, необходимо обязательно предусмотреть возможность управления работой системы.

Если рассматривать возможность управления показателем температуры со стороны пользователя, то система управления может быть организована двумя способами:

• В ручном режиме управления;
• В автоматическом режиме управления.

Если рассматривать процесс регулировки уровня температуры не со стороны потребителя, а со стороны работы системы водяного отопления, то регулирование и поддержание температуры в отапливаемом помещении на заданном показателе, который необходим для потребителя, может быть организовано следующими двумя способами:

• Первый способ – основывается на изменении показателя температуры самого теплоносителя (воды в системе), либо же его расхода. Такие действия и влекут за собой последующее изменение температуры в помещении – ведь, например, если охладить воду, которая циркулирует в радиаторах, то, соответственно, и количество тепла, которое эта вода отдает в помещение, тоже снизится. На практике, достаточно часто, эти два метода комбинируют, и используют одновременно. Конечно, в данном случае процесс регулирования температуры в отапливаемом помещении находится в руках тепловой станции – поскольку регулировать расход и температуру теплоносителя можно именно на станции отопления (пользователь на эти факторы повлиять не может). Кроме того, регулирование проходит централизованным способом – одинаково для всех участков, которые отапливаются с конкретной тепловой станции;

• Второй способ – это возможность участвовать в процессе регулировки уровня температуры самому пользователю. Такая возможность может быть предоставлена в том случае, если в отапливаемом помещении будут установлены специальные элементы регулировки. Такими элементами выступают клапаны регулирования уровня температуры, а также термостаты. Клапаны и термостаты монтируются на водяных радиаторах, благодаря чему пользователь имеет  возможность задавать необходимый уровень температуры, который будет применяться конкретно к используемому радиатору, на котором было задано новое необходимое значение температуры. При этом, возвращаясь к описанию пользовательского управления, клапаны представляют собой ручной тип управления, а термостаты – автоматический. Такой способ регулировки значительно упрощает использование системы отопления пользователем, но самое главное – делает процесс отопления более комфортным, и помогает подстроить работу приборов индивидуально под потребности каждого потребителя.

Примечание: использование способа с возможностью регулирования показателя температуры пользователем на определенном радиаторе может быть организована при использовании как одно-, так двухтрубного типа соединения. Если регулировка пользователем используется при организации двухтрубного типа соединения, то в таком случае дополнительно следует установить байпас перед клапаном или термостатом.

Влияние элементов водяного отопления на показатель влажности воздуха в отапливаемом помещении

Отопление – это процесс, который объединяет в себе нагрев рабочего носителя тепла, который в дальнейшем производит нагревание необходимого участка. Нагревание – процесс, который требует повышения показателя температуры. Ведь, для того, чтобы прогреть помещение до необходимого комфортного уровня, стоит, обычно, увеличить температуру воды в радиаторе, что и приведет к большей передачи тепла. Благодаря прогреванию воздуха в помещении, удаляется излишек влаги – она испаряется под влиянием увеличения показателя температуры воздуха. Потому очевидно становится ясным, что использование отопительных приборов – в данном контексте радиаторов или конвекторов, приводит к снижению показателя влажности воздуха в отапливаемом помещении. Причем в большинстве случаев, показатель влажности может снижаться достаточно значительно.

В большинстве ситуаций, при использовании водяных радиаторов, влажность воздуха снижается до показателя 20-25%. Для чего нужна такая статистика? Все потому, что, согласно правилам и нормам санитарии, а также исходя из потребностей человека в хорошем самочувствии, минимальный показатель относительной влажности воздуха в используемом помещении должен составлять 45%.

К чему может привести уменьшение требуемого нормами и биологией показателя? Это может послужить причиной ухудшения самочувствия, а также развития осложнений, особенно, что касается тех людей, которые подвергаются заболеваниям сердца и дыхательных путей.  Потому, для того, чтобы отопление помещения не стало в упрек здоровью и комфорту, необходимо компенсировать недостаток влаги дополнительным использованием приборов и методов увлажнения воздуха. Частично излишек влаги может поступать естественным путем из стен, мебельных изделий, а также кожного покрова человека и домашних животных. Но это очень малая доля, которая не заметна для человека.

Для искусственного, и оптимально быстрого увлажнения воздуха, рекомендуются к использованию специально разработанные увлажнители.

Ценителям утонченно дизайна интерьера помещения, в качестве дополнительного источника постепенного увлажнения, придется по душе установка аквариумов в помещении.

Особенности проектирования системы водяного отопления

Проектирование системы водяного отопления направлено на обеспечение выработки необходимого количества теплоты, а также на ее правильное распределение по системе. Образование тепловых масс и их оптимальное распределение являются двумя основными функциями системы, которые в данном случае не могут  существовать порознь.

Потому, к проектированию системы отопления важно подойти ответственно, поскольку, если не учесть всех необходимых параметров и показателей, то в итоге система может работать неэффективно, а в некоторых случаях также и небезопасно, либо идти в износ раньше положенного времени.

При проектировании системы водяного отопления учитываются санитарно-гигиенические, технико-экономические, архитектурно-строительные, монтажно-эксплуатационные и эстетические требования. Кроме того, проектируя систему водяного отопления, стоит основываться на действующее законодательство Украины, со сбором всех требуемых начальных данных.

Основными задачами проектирования системы водяного отопления являются:

• Обеспечение безопасности системы;
• Обеспечение образования достаточного количества тепла и его правильное распределение;
• Обеспечение малозатратности системы отопления в процессе ее использования;
• Обеспечение достаточной функциональности системы;
• Обеспечение эффективности и быстроты обогрева помещения.

Конечно, стоит учитывать, что передача теплоты и ее распределение зависит не только от работы самой системы, но и от помещения. Ведь помещение – это своеобразный набор элементов и конструкций, которые определенным образом могут либо пропускать тепло, либо его удерживать. Это стены, мебель, элементы декора и т п. Обычно, чем больше элементов заграждают пространство для перемещения тепла, тем больше времени требуется системе для быстрого и равномерного прогревания всего помещения. Ведь, в первую очередь, начинают прогреваться именно ограждающие элементы.

Исходя из задач проектирования с учетом характеристик и состояния отапливаемого помещения, система водяного отопления должна обеспечивать:

• Вырабатываемое и распределяемое системой тепло должно поступать в необходимом количестве, независимо от количества и наличия предметов, которые ограждают поступление тепла;
• Отопление помещения должно происходить в необходимом количестве и при необходимом показателе температуры, независимо от перепада и показателя температур наружного воздуха (система водяного отопления должна быть стойкой);
• Помещение должно прогреваться равномерно (максимальный допустимый показатель разницы температур в горизонтальной плоскости составляет 2 °С/1м, в вертикальной плоскости – 1 °С/1м по высоте помещения);
• Для минимизации времени полного обогрева помещения, все элементы внутри него  должны иметь показатель температуры, близкий к показателю температуры воздуха в помещении;
• На протяжении всего времени использования системы отопления, она должна предоставлять максимально необходимое количество тепла.

Перед проектированием системы водяного отопления, стоит уточнить такие данные:

• Климатический район размещения помещения;
• Характеристики и тип помещения (исходя из сферы использования);
• Архитектурные и строительные параметры помещения (площадь, размеры, тип и т д);
• Расположение помещения относительно сторон света;
• Время и способ использования помещения;
• Возможность появления вредных веществ в помещении;
• Необходимые показатели обеспечения помещения теплом.