Разновидности устройства системы отопления: особенности эксплуатации без потерь тепла

Особенности разницы функционирования закрытой схемы от открытой состоят в следующем:

  • Расширение жидкости, происходящее в результате её нагревания в котле, компенсируется в мембранном расширительном резервуаре. После того как поступивший в бак теплоноситель охладился, он снова возвращается в систему. Таким образом в ней поддерживается постоянное давление.
  • Создание необходимого давления происходит ещё на стадии установки контура отопления.
  • Циркуляция жидкости осуществляется только при помощи насоса. В следствие этого закрытая схема целиком зависит от наличия электричества (помимо случаев подключения автономного генератора).
  • Наличие циркуляционного насоса не налагает строгих рамок на диаметр используемых труб. Помимо этого трубопровод не обязательно должен быть расположен с уклоном. Главное условие — это расположение насоса на «обратке», для того чтобы в него поступал охлаждённый теплоноситель.
  • Отсутствие уклона труб может сыграть отрицательную роль. Ведь даже при небольшом уклоне система будет функционировать и без электричества. А при горизонтальном расположении труб данная система не работает. Данный минус закрытой схемы перекрывает его высокий коэффициент полезного действия и иные плюсы.
  • Установка данной сети проста и может быть применена для любых помещений, независимо от их площади. Помимо этого не требуется утепление магистрали, так как трубы нагреваются очень быстро.
  • В закрытом типе существует возможность использовать антифриз в качестве теплоносителя, вместо воды. Так же данная схема меньше подвергается коррозии, вследствие её герметичности.
  • Несмотря на закрытость системы от окружающей среды, её герметичность может быть нарушена. Это может произойти в местах стыков схемы, либо на стадии заполнения её теплоносителем. Так же особо критичными являются места перегибов труб и верхние точки. Для того, чтобы избавиться от воздушных пробок, сеть оборудуется спец. клапанами и кранами Маевского. При наличие в схеме алюминиевых приборов отопления, отводчики воздуха обязательны (при контакте алюминия и теплоносителя выделяется кислород).
    gNFOJR1SL5M.jpg
    Воздухоотводчик в закрытой и открытой системе отопления

Помимо этого стоит придерживаться ряда правил монтажа и запуска закрытой системы:

  • Теплоноситель должен двигаться в том же направлении, что и воздух. То есть снизу вверх.
  • После включения системы открыть краны, отводящие воздух, и закрыть краны, спускающие воду.
  • Как только из крана отвода воздуха пойдёт вода — перекрыть его.
  • Только после всего вышеперечисленного запускать циркуляционный насос.

Двухтрубная система

Эта схема устроена немного сложнее, но и имеет свои плюсы. Здесь горячий теплоноситель разносится по батареям по одному трубопроводу, а в остывшем состоянии возвращается к котлу по другой магистрали. В результате повышается эффективность теплопередачи от батарей, соединенных с одной горизонтальной ветвью. Как правило, подающая магистраль тянется вдоль потолка или располагается на чердаке. Что касается обратки, то она находится над полом.

Несмотря на очевидное преимущество одинарной магистрали (минимум материалов, следовательно, минимум затрат), двухтрубная система отопления с естественной циркуляцией двухэтажного дома (или одноэтажного) все же будет оптимальным решением. Причем разделенная на две ветви с идентичным количеством радиаторов.

При этом каждая батарея получает теплоноситель с одинаковой температурой, что уже плюс, причем очень важный! Помимо этого, есть возможность для автоматического ее регулирования, поскольку приборы не зависят друг от друга. Исходя из упомянутого преимущества однотрубной схемы, вытекает недостаток двухтрубной системы – повышенный расход материалов. В особенности это касается двухэтажных домов.

Подбор составных частей

  • Котел. Идеальное место для установки котла – отдельное помещение, достаточно просторное (для удобства обслуживания) и имеющее доступ к свежему воздуху. Напольное покрытие должно быть сделано из противопожарного материала, например, бетона. Высчитав площадь дома, можно определить необходимую мощность котла. Он может работать на угле, газе, дровах, дизельном топливе.

1as_04_prinuditzirkul-400x282.jpg

Котел должен располагаться в отдельном просторном помещении

  • Радиаторы. Виды радиаторов: стальные, биметаллические, чугунные, алюминиевые. Наиболее популярными являются стальные. Их следует монтировать на расстоянии 3-5 см от стены, не меньше. Традиционное место установки – под окном, чтобы они служили барьером для холодного воздуха с улицы. Наиболее удобная высота – 40-60 см, чтобы оставались зазоры: сверху – до окна, снизу – до пола. Длина может быть любой, в зависимости от площади комнаты. Например, для спальни 15м² достаточно радиатора длиной 100 см.
  • Трубы. Медные трубы относительно дороги, стальные со времен покрываются ржавчиной, поэтому практически все выбирают пластиковые. Диаметр – 25 мм, 32 мм. Количество труб зависит от типа системы – однотрубной или двухтрубной. Как правило, их не встраивают в стену, а проводят открытым способом – прямо над полом. Трубы нарезают на удобные для монтажа отрезки и с помощью отводов соединяют с котлом, расширительным баком и радиаторами.
  • Расширительный бак. Его место расположения – на чердаке или возле котла. Следует запомнить, как соотносится объем бака с размерами системы в целом: он не должен быть менее 5% от объема всей системы. Для одноэтажного частного дома необходим бак не менее 8 литров, но лучше приобрести с запасом – 15 л.

О выборе труб для монтажа системы отопления, их видах и характеристиках вы можете прочитать в нашей следующей статье: https://aqua-rmnt.com/uchebnik/truby/kakie-truby-dlya-otopleniya-luchshe-vybrat.html.

История и эволюция систем отопления

Огневоздушное отопление

Древнеримский гипокауст

Огневоздушное — означает, что нагрев теплоносителя (воздуха) осуществляется с помощью огня.

Первой огневоздушной, да и вовсе — первой отопительной установкой считается костёр, разведённый внутри жилища.

В Древнем Риме в I веке до н. э. уже существовало развитое отопительное устройство гипокауст, где воздух в помещении получал теплоту от полов, которые нагревались печными дымовыми газами, проходящими в подпольных полостях. Такая система позволяла получать «чистую» теплоту, без контакта человека с продуктами сгорания. Кроме этого, каменный пол, обладая большой тепловой инерцией, долго ещё после потухания огня отдавал теплоту помещению. Гипокауст описывается Марком Витрувием Поллионом в трактате «Об архитектуре». Схожая система, ондоль, появившаяся предположительно в I в. до н. э. — VII в. н. э., используется до сих пор в Корее. Аналогичная система обогреваемого пола известна и в северных районах Китая, где она известна как “дикан” (буквально, пол-кан. Впрочем, более распространённый тип китайского кана обогревал лишь широкую лежанку, где люди спали, сидели, сушили вещи и т.д.

Площадка системы ондоль (реконструкция), Южная Корея

Также ещё в Древнем Риме принял свой современный облик камин. Термин и происходит от латинского caminus — открытый очаг. Он устанавливался в центре помещения и максимального окружался теплоаккумулирующими материалами — каменный портал, каменный дымоход, каменная противоложная стена. Таким образом удавалось избежать перегрева во время топки (камень «впитывал» теплоту) и резкого охлаждения после потухания огня (теперь камень «отдавал»). Камин также, благодаря тяги в дымоходе, осуществлял вентиляцию[1].

А в средней Европе, судя по археологическим раскопкам, и в IX веке жилища отапливались печами-каменками и курными печами. Печь-каменка представляла собой очаг, сложенный из булыжников и валунов, курная печь — вырытую в земле яму с глиняным сводом. Это было уже большим шагом после костра — такая печь аккумулировала теплоту и продолжала отдавать её долгое время после прогорания топлива, что позволяло тратить меньше дров и сил. Но всё равно эти печи ещё топились «по чёрному» — продукты сгорания выходили сперва прямо в жилище и уже после в атмосферу через специальное отверстие в потолке, а то и вовсе через дверь. В XV веке существовали печи с дымоходными трубами, тогда деревянными — «дымницами»[2][3].

К этому времени в Европе система гипокауста была практически утрачена (за исключением Испании, где изменённая версия, называемая «глорией», существовала до начала XX века), а потому появление огневоздушной системы, называемой «русской системой», произвело небольшую революцию. Устройство отопления было такое: холодный воздух через воздухозаборную шахту подводился к установленной на первом или цокольном этаже печи, где, касаясь её раскалённой поверхности, нагревался, а после по горизонтальным и вертикальным кирпичным воздухораспределяющим каналам подводился в обогреваемые помещения. Оттуда через вытяжные каналы отдавший теплоту воздух выводился обратно в атмосферу. Циркуляция воздуха была естественной, за счёт разности плотностей горячего и холодного.

Такая система не только обеспечивала жильё «чистой» теплотой, но и осуществляла вентиляцию. «Русской системой» была оборудована, к примеру, Грановитая палата в Кремле[4].

Печи в XV—XIII были глиняные, кирпичные или даже изразцовой, что было большой роскошью — изразцовую печь можно было встретить только в богато украшенных дворцовых помещениях и изредка у зажиточных горожан. Также на Тульском заводе выпускались чугунные и стальные нетеплоёмкие печи. В 1709 году по указу Петра первого были созданы первые десять «шведских» печей с более дешёвыми изразцами (синяя роспись по гладкому белому основанию). «Шведская» печь популярна и до сих, бывает различных конструкций — К. Я. Буслаева, Г. Резника, В. А. Потапова, Жирнова, но в сути представляет собой печь с оснащённой вытяжкой варочной камерой в «теле» печи и «кухонной плитой» на ней[5]. В 1736 году в Петербурге были широко распространены «дровосберегающие» печи, оснащённые горизонтальным змеевиком дымохода, в 1742 её уже успешно вытесняла печь с «колодцами» — вертикальным змеевиком.

Российский инженер и архитектор Н. А. Львов в 1795 году издал первую оригинальную русскую работу по отоплению, свою книгу «Русская пиростатика». В издании Львов резкой критикой отозвался на модное увлечение иностранными фигурными печами, которые были крайне неэффективны, а также представил изобретённые им усовершенствования отопительных установок, а также основы конструирования и расчёты систем огневоздушного отопления.

Схема «русской» системы отопления

В это время всё больше распространялись многоэтажные здания, поэтому появляется тенденция к централизованному отоплению. Тут и пригодится «русская система», выполняемая раньше в основном для двухэтажных зданий. Тут же, в 1799 году Николай Львов опубликовал свою вторую книгу, «Русская пиростатика, или употребленiе испытанныхъ каминовъ и печей», где есть раздел «О духовыхъ печахъ верхнiя или соседственные комнаты нагревающiхъ». Там он предложил конструкцию наподобие калорифера, но малоэффективную.

В 1821 году в Вене была издана книга немецкого профессора Мейснера «Руководство к отоплению зданий гретым воздухом» — также сделавшая значительный вклад в развитие огневоздушного отопления[6].

В 20-х годах XIX в быстро приобрели и потеряли популярность т. н. печи Уттермарка. Оригинальная печь Ивана[7] Уттермарка была круглой и выкладывалась очень плотно особым кирпичом, сделанным по лекалам. Также имела в своей конструкции изогнутые медные трубы с коленами, проходя через которые, нагревался комнатный воздух[8]. То есть, набор деталей был не из общедоступных. Поэтому только упрощённый вариант, где печь была из обычного кирпича и снабжалась металлической «рубашкой», и получил популярность, которая быстро схлынула из-за плохих санитарно-гигиенических характеристик (при контакте с раскалённой печью воздушная пыль пригорала, издавая неприятный запах)[9].

Изразец голландской печи XVII века

И тут Николай Аммосов, обобщив идеи Львова и Мейснера, представил в 1835 году первый в мире эффективный калорифер — свою систему «пневматического» отопления, позже и названную «аммосовской печью». Работала система вполне аналогично «русской» — нагретый печью воздух под действием разности плотностей поднимался по «жаровым» металлическим каналам в парадные залы и жилые комнаты. Представление печи было не простое — её впервые установили в помещениях Императорской Академии художеств, где система хорошо себя показала. В 1838 году, после трёхдневного пожара в Зимнем дворце, печное отопление заменили на аммосовские пневмопечи[10]. К 1841 году «аммосовские печи» были установлены в зданиях Эрмитажа, Придворном Манеже — в общей сложности в 100 крупных зданий в Петербурге и других крупных городах России, насчитывалось в общей сложности свыше 420 «больших и малых пневматических печей».

И только теперь стали заметны существенные недостатки. То, что система издавала низкий гул при топке, пересушивала воздух, потрескивала во время грозы, было заметно сразу и терпимо (впрочем, именно поэтому Александр II в 1860-х добавил ей «в помощь» локальные системы водяного отопления[10], но главный недостаток заключался в раскалённых «жаровых» воздуховодах, которые перегревали оказавшиеся рядом стены, уничтожая драгоценные росписи, а пыль на них пригорала, издавая неприятный запах, или, хуже, взлетала и покрывала понемногу сажей стены, картины — словом, весь интерьер[11].

Сам Аммосов же ни в коем случае не соглашался с недостатками своего изобретения и приписывал их «лени и неряшеству истопников»[8].

Водяное отопление

П. Г. Соболевский

В 1777 году французский инженер М. Боннеман изобрёл и применил для обогрева инкубаторов первую водную систему отопления с естественной циркуляцией, основные принципы и инженерные решения которой нашли применение в отоплении жилищ тогда и применяются до сих пор.

В 1834 первой в России системой водяного отопления с естественной циркуляцией стала система горного инженера, профессора П. Г. Соболевского. В 1875 году появилась первая не только в России, но и в Западной Европе квартира с отдельной системой водяного отопления с использованием плоских отопительных приборов, сделанных в виде пилястр. Подогрев воды происходил в небольшом нагревателе, установленном в кухонном очаге.

Паровое отопление

Отопление радием: камин 21 века. Французская карточка 1910 года

Грядущий XIX век дал широкое распространение водяным и паровым системам отопления. Собственно, толчок паровым системам отопления дало повсеместные применение паровых машин. Промышленные помещения были велики, и отапливать их было сложно, так что отработанный пар пришёлся кстати.

В 1802 году в Российской империи впервые появились статьи о возможности отопления паром, а в 1816 г. в Петербурге уже существовала теплица, отапливаемая таким способом.

XX век дал начало системам отопления с принудительной циркуляцией, осуществляемой с помощью насосов. Это осуществилось с промышленным выпуском электродвигателей[3].

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий