Водяне

Основні характеристики водяного опалення

Водяне опалення в якості робочого теплоносія використовує рідина, а саме - воду (або ж антифриз з водною основою). Для прогрівання приміщення, використовується водяний радіатор, або ж конвектор. Вода нагрівається, після чого циркулює в радіаторі (або в конвекторе), тепло від якого передається в приміщення. Також для передачі теплоти в приміщення, крім основних елементів, можуть використовуватися труби, в основному з гладкими стінками. 

Даний тип опалення в якості основного робочого носія тепла застосовує воду (при цьому циркуляція води може бути організована як природним способом, так і за допомогою застосування додаткових приладів і засобів), але відрізняється від парового тим, що вода використовується в її звичайному стані - в якості рідини, а не пара. Відповідно, виходячи з фізичних показників станів води, в рідкому стані вона здатна передавати більш низький показник температури, ніж у стані пара. Отже, можна з упевненістю сказати, що водяний тип опалення є більш безпечним, в порівнянні з паровим опаленням. Тому, на відміну від парового, водяне опалення, починаючи з ХХ століття і до сьогоднішніх днів, залишається досить затребуваним, навіть в квартирних приміщеннях. Але, якщо порівнювати ефективність водяного опалення з паровим, - можна сказати, що ефективність парового опалення вище. Це пояснюється тим, що вода, при використанні її в якості теплоносія на великих відстанях, має більшу кількість тепловтрат, ніж водяна пара. Зайві тепловтрати призводять до зниження підсумкового значення температури. Крім того, якщо подивитися на ситуацію з боку споживача - габаритні розміри обладнання для водяного опалення значно більше розмірів обладнання парового опалення.  

Отже, для того, щоб водяне опалення працювало більш ефективно, необхідно вдаватися до використання додаткового обладнання, а саме до поєднанню водяного опалення з іншим типом. Наприклад, часто на виробництві така схема використовує в собі подачу тепла від парового теплоносія, яке після віддається на воду, а далі вже, нагріта таким чином вода, надходить безпосередньо в радіатор, від якого тепло віддається безпосередньо в приміщення.
Також, при використанні природного руху води в системі, зазвичай зменшується її ефективність, хоча сама по собі така система досить надійна у використанні. Ефективність роботи водяного опалення з природною циркуляцією води, для досягнення максимально можливого показника, вимагає спочатку правильного проектування системи. 

При своїй безпеці та надійності у використанні, водяний тип опалення має кілька незначний недолік - це можливість утворення повітряних закупорок у водяному потоці при пуску системи після її ремонту, або просто після періоду тривалого невикористання (наприклад, поза сезону). Тому, щоб уникнути такого недоліку, на трубах і радіаторах монтуються спеціальні клапани для спуску повітря. При запуску системи, завдяки водяного тиску, повітря витісняється з системи, що дозволяє налагодити її нормальну роботу. 

Обладнання та елементи водяного опалення 

Основними робочими елементами для організації та проектування водяного опалення є наступні прилади та системи:

• Прилад, який виконує функції опалення для безпосереднього споживача - це водяний радіатор або конвектор, який розміщується безпосередньо в приміщенні споживача. Залежно від площі приміщення, від кількості кімнат, типу матеріалу будівництва, і від інших факторів - може використовуватися кілька радіаторів або конвекторів одним споживачем. Приклад - квартира або будинок з кількома кімнатами, в кожній з якої розміщується по одному радіатора або конвектору необхідної величини; 
• Опалювальна станція - територія, яка представлена ​​у вигляді комплексу обладнання, приладів і шляхів, для організації нагріву і передачі теплоносія - води - на відстань до радіаторів і конвекторам, использующимися кінцевими користувачами системи опалення. Станція опалення використовує централізований тип управління опаленням; 
• Магістральні лінії теплопередачі - це трубопроводи, по яких теплоносій системи (при використанні водяного опалення яким є вода) передається від опалювальної станції до її кінцевим користувачам, а також назад, в залежності від характеристик системи; 
• Стояки опалення і гілки магістралей - реалізовані у вигляді окремої сукупності елементів, опалювального обладнання та труб, і являють собою частину системи, яка має свою схему роботи, і забезпечує опаленням одного, але частіше декількох споживачів; 
• Система управління опаленням - це набір елементів, обладнання та засобів, які допомагають реалізувати можливість впливу на характер теплопередачі, а також можливість регулювання показника температури в опалюваних приміщеннях. Для реалізації системи управління використовуються датчики, які визначають рівень температури, і витрати теплоносія (води в системі) в необхідний момент, а також спеціальні елементи управління - клапани, термостати, заслінки і т п. Робота системи управління тепловіддачею може бути організована як централізовано зі станції опалення, так і індивідуально з боку користувачів. При цьому управління може здійснюватися як в ручному режимі роботи, так і в автоматичному. При необхідності, може використовуватися додаткова автоматика. 

Типи організації водяного опалення 

Водяне опалення, в залежності від основних характеристик, можна розділити на кілька типів. Основні відмінності таких типів опалення - у пристрої схеми роботи опалювального обладнання, режимі роботи обладнання, а також у схемі і способі підключення основних елементів комплексу. 

Залежно від способу розведення системи, розрізняють 5 типів водяного опалення: 

• З використанням розводки верхнього розташування; 
• З використанням розводки нижнього розташування; 
• З розводкою горизонтальної подачі; 
• З розводкою вертикальної подачі; 
• З використанням комбінованої розводки. 

Залежно від напрямку руху робочого носія тепла (води) в магістральних каналах: 

• Тупикового спрямування; 
• Попутного спрямування.

Залежно від застосовуваного в роботі гідравлічного режиму: 

• Постійного режиму роботи; 
• Змінного режиму роботи. 

Залежно від використовуваного способу з'єднання пристроїв і елементів опалення: 

• Однотрубну з'єднання; 
• Двотрубному з'єднання; 
• Трьохтрубного з'єднання; 
• Чтоирьохтрубного з'єднання; 
• З використанням колектора; 
• Комбінованого з'єднання. 

Характеристики однотрубного типу з'єднання елементів водяного опалення 

Водяне опалення з використанням однотрубних з'єднань використовує підключення декількох стояків опалювальних приладів. У першому стояку всі елементи розміщуються по послідовній схемі, завдяки чому забезпечується прямий рух теплоносія, з його поступовим охолодженням при переході до кожного наступного елементу (пристрою) робочого стояка схеми. 

У такій схемі компенсація різниці показників температур водяного радіатора, розташованого на початку схеми, і самого далекого радіатора всієї магістралі вчиняється, завдяки різниці в поверхні тепловіддачі використовуваних у схемі опалювальних приладів. Для прикладу - кількість секцій чавунного водяного радіатора в кінцевій точці зазвичай збільшується, щодо кількості секцій радіатора, який розташований в початковій точці. 

Додатково, для компенсування різниці показників температур на початку і в кінці магістралі, може використовуватися обв'язка опалювального приладу, яка забезпечується байпасом або короткозамикающего ділянкою. 

Характеристики двотрубного типу з'єднання елементів водяного опалення 

На відміну від схеми роботи пристроїв з використанням однотрубних сполук, в двухтрубной схемі всі опалювальні прилади та елементи в стояку з'єднуються між собою паралельним способом. 

Така схема має певну перевагу, яке полягає у зменшенні показника різниці температур робочого теплоносія (води) на кожному радіаторі, який використовується в схемі. Саме тому схема опалення з використанням двотрубного з'єднання є більш ефективною, а й, разом з тим, для своєї організації вимагає більше матеріалу (металевих труб). Крім того, двухтрубная схема, для забезпечення мінімуму в різниці показників температур теплоносія на всіх радіаторах, важливо правильно виконати балансування кожного опалювального пристрою окремо, якщо система не передбачає можливості індивідуального регулювання температури. 

Характеристики схем підключення опалювальних приладів 

Крім всіх розглянутих характеристик, існує також різниця в способі і схемою підключення приладів при організації опалення водяного типу. Нижче представлені їх основні відмінності. 

Незалежна (або закрита) схема підключення 

Використання такої схеми має на увазі таке підключення системи споживача тепла до опалювальної мережі, яке забезпечить проходження гарячої води, як робочого теплоносія, з мережі опалення через теплообмінник, який встановлений на робочій точці споживача. Тут, що надійшла сюди гаряча вода, сприяє нагріванню теплоносія вторинного призначення, який буде використаний в схемі роботи на подальших етапах. 

Основною відмінністю такого типу схеми є те, що вода, яка переміщається по магістралі всієї теплової мережі, виступає виключно як теплоносій. Це означає, що забору води з теплової мережі споживачем не проводиться. 

Залежна (або відкрита) схема підключення 

Така схема підключення системи забору тепла до споживчого ділянці увазі безпосереднє переміщення гарячої води, як робочого тіла, від теплової станції до станції споживача.
Вода, яка циркулює в системі опалення з використанням схеми підключення закритого типу, частково або в повній мірі відбирається споживачем, і використовується для нагрівання холодної води у водопроводах. 

Управління роботою системи опалення 

Для того, щоб у користувача була можливість комфортно і оперативно регулювати необхідний показник температури в опалювальному приміщенні, необхідно обов'язково передбачити можливість керування роботою системи. 

Якщо розглядати можливість управління показником температури з боку користувача, то система управління може бути організована двома способами: 

• В ручному режимі управління; 
• В автоматичному режимі управління. 

Якщо розглядати процес регулювання рівня температури не з боку споживача, а з боку роботи системи водяного опалення, то регулювання і підтримка температури в опалювальному приміщенні на заданому показнику, який необхідний для споживача, може бути організовано наступними двома способами:  

• Перший спосіб - грунтується на зміні показника температури самого теплоносія (води в системі), або ж його витрати. Такі дії і тягнуть за собою наступне зміна температури в приміщенні - адже, наприклад, якщо охолодити воду, яка циркулює в радіаторах, то, відповідно, і кількість тепла, яке ця вода віддає в приміщення, теж знизиться. На практиці, досить часто, ці два методи комбінують, і використовують одночасно. Звичайно, в даному випадку процес регулювання температури в опалювальному приміщенні знаходиться в руках теплової станції - оскільки регулювати витрату і температуру теплоносія можна саме на станції опалення (користувач на ці фактори вплинути не може). Крім того, регулювання проходить централізованим способом - однаково для всіх ділянок, які опалюються з конкретною теплової станції; 
• Другий спосіб - це можливість брати участь в процесі регулювання рівня температури самому користувачеві. Така можливість може бути надана в тому випадку, якщо в опалювальному приміщенні будуть встановлені спеціальні елементи регулювання. Такими елементами виступають клапани регулювання рівня температури, а також термостати. Клапани та термостати монтуються на водяних радіаторах, завдяки чому користувач має можливість задавати необхідний рівень температури, який буде застосовуватися конкретно до використовуваному радіатора, на якому було задано нове необхідне значення температури. При цьому, повертаючись до опису користувацького управління, клапани представляють собою ручний тип управління, а термостати - автоматичний. Такий спосіб регулювання значно спрощує використання системи опалення користувачем, але найголовніше - робить процес опалення більш комфортним, і допомагає підлаштувати роботу приладів індивідуально під потреби кожного споживача. 

Примітка: використання способу з можливістю регулювання показника температури користувачем на певному радіаторі може бути організована при використанні як одно-, так двотрубного типу з'єднання. Якщо регулювання користувачем використовується при організації двотрубного типу з'єднання, то в такому випадку додатково слід встановити байпас перед клапаном або термостатом. 

Вплив елементів водяного опалення на показник вологості повітря в опалювальному приміщенні 

Опалення - це процес, який об'єднує в собі нагрів робочого носія тепла, який надалі виробляє нагрівання необхідної ділянки. Нагрівання - процес, який вимагає підвищення показника температури. Адже, для того, щоб прогріти приміщення до необхідного комфортного рівня, варто, звичайно, збільшити температуру води в радіаторі, що і призведе до більшої передачі тепла. Завдяки прогріванню повітря в приміщенні, видаляється надлишок вологи - вона випаровується під впливом збільшення показника температури повітря. Тому очевидно стає ясним, що використання опалювальних приладів - в даному контексті радіаторів або конвекторів, призводить до зниження показника вологості повітря в опалювальному приміщенні. Причому в більшості випадків, показник вологості може знижуватися досить значно. 

У більшості ситуацій, при використанні водяних радіаторів, вологість повітря знижується до показника 20-25%. Для чого потрібна така статистика? Все тому, що, згідно з правилами і нормам санітарії, а також виходячи з потреб людини в хорошому самопочутті, мінімальний показник відносної вологості повітря у використовуваному приміщенні повинен складати 45%. 

До чого може привести зменшення необхідного нормами і біологією показника? Це може послужити причиною погіршення самопочуття, а також розвитку ускладнень, особливо, що стосується тих людей, які піддаються захворюванням серця і дихальних шляхів. Тому, для того, щоб опалення приміщення не стало в докір здоров'ю і комфорту, необхідно компенсувати недолік вологи додатковим використанням приладів і методів зволоження повітря. Частково надлишок вологи може надходити природним шляхом із стін, меблевих виробів, а також шкірного покриву людини і домашніх тварин. Але це дуже мала частка, яка не помітна для людини. 

Для штучного, і оптимально швидкого зволоження повітря, рекомендуються до використання спеціально розроблені зволожувачі. 

Цінителям витончено дизайну інтер'єру приміщення, в якості додаткового джерела поступового зволоження, припаде до душі установка акваріумів в приміщенні.

Особливості проектування системи водяного опалення

Проектування системи водяного опалення направлено на забезпечення вироблення необхідної кількості теплоти, а також на її правильний розподіл по системі. Освіта теплових мас та їх оптимальний розподіл є двома основними функціями системи, які в даному випадку не можуть існувати порізно.

Тому, до проектування системи опалення важливо підійти відповідально, оскільки, якщо не врахувати всіх необхідних параметрів і показників, то в підсумку система може працювати неефективно, а в деяких випадках також і небезпечно, або йти в знос раніше покладеного часу.

При проектуванні системи водяного опалення враховуються санітарно-гігієнічні, техніко-економічні, архітектурно-будівельні, монтажно -експлуатаційні та естетичні вимоги. Крім того, проектуючи систему водяного опалення, варто грунтуватися на чинне законодавство України, зі збором всіх необхідних початкових даних.

Основними завданнями проектування системи водяного опалення є: 

• Забезпечення безпеки системи;
• Забезпечення утворення достатньої кількості тепла і його правильний розподіл;
• Забезпечення маловитратні системи опалення в процесі її використання;
• Забезпечення достатньої функціональності системи;
• Забезпечення ефективності та швидкості обігріву приміщення.

Звичайно, варто враховувати, що передача теплоти і її розподіл залежить не тільки від роботи самої системи, але і від приміщення. Адже приміщення - це своєрідний набір елементів і конструкцій, які певним чином можуть або пропускати тепло, або його утримувати. Це стіни, меблі, елементи декору тощо п. Зазвичай, чим більше елементів загороджують простір для переміщення тепла, тим більше часу потрібно системі для швидкого і рівномірного прогрівання всього приміщення. Адже, в першу чергу, починають прогріватися саме огороджувальні елементи.

Виходячи із завдань проектування з урахуванням характеристик та стану опалювального приміщення, система водяного опалення повинна забезпечувати: 

• Вироблене і розподілене системою тепло повинно надходити в необхідній кількості, незалежно від кількості та наявності предметів, які огороджують надходження тепла;
• Опалення приміщення повинно відбуватися в необхідній кількості і при необхідному показнику температури, незалежно від перепаду і показника температур зовнішнього повітря (система водяного опалення повинна бути стійкою);
• Приміщення повинно прогріватися рівномірно (максимальний допустимий показник різниці температур в горизонтальній площині складає 2 ° С / 1м, у вертикальній площині - 1 ° С / 1м по висоті приміщення);
• Для мінімізації часу повного обігріву приміщення, всі елементи всередині нього повинні мати показник температури, близький до показника температури повітря в приміщенні;
• Упродовж усього часу використання системи опалення, вона повинна надавати максимально необхідну кількість тепла.

Перед проектуванням системи водяного опалення, варто уточнити такі дані:

• Кліматичний район розміщення приміщення;
• Характеристики та тип приміщення (виходячи зі сфери використання);
• Архітектурні та будівельні параметри приміщення (площа, розміри, тип і т д);
• Розташування приміщення відносно сторін світу;
• Час і спосіб використання приміщення;
• Можливість появи шкідливих речовин в приміщенні;
• Необхідні показники забезпечення приміщення теплом.