Сегодня рассмотрим самый простой и самый древний способ домашней заготовки...
Отопительный котел представляет собой устройство, при помощи сгорания топлива (или электричества) осуществляющего нагрев теплоносителя.
Устройство (конструкция) отопительного котла : теплообменник, теплоизолированный корпус, гидравлический блок, а также элементы безопасности и автоматика для управления и контроля. У газовых и дизельных котлов в конструкции предусмотрена горелка, у твердотопливных - топка для дров или угля. Такие котлы требуют подключения дымохода для отвода продуктов сгорания. Элекрокотлы оснащаются ТЭНами, не имеют горелок и дымохода. Многие современные котлы комплектуются встроенными насосами для принудительной циркуляции воды.
Принцип работы отопительного котла - теплоноситель, проходя через теплообменник, нагревается и далее циркулирует по системе отопления, отдавая полученную тепловую энергию через радиаторы, теплый пол, полотенцесушители, а также обеспечивая нагрев воды в бойлере косвенного нагрева (в случае его подключения к котлу).
Теплообменник - металлическая емкость, в которой нагревается теплоноситель (вода или антифриз) - может быть выполнен из стали, чугуна, меди и т.д. Чугунные теплообменники устойчивы к коррозии и достаточно долговечны, но чувствительны к резкому перепаду температур и имеют большой вес. Стальные могут страдать от ржавчины, поэтому их внутренние поверхности для увеличения срока защищают различными антикоррозийными покрытиями. Такие теплообменники являются наиболее распространёнными при производстве котлов. Медным теплообменникам коррозия не страшна и благодаря высокому коэффициенту теплопередачи, малому весу и габаритам такие теплообменники популярны, часто используются в настенных котлах, но обычно дороже стальных.
Помимо теплообменника немаловажной деталью котлов газовых или жидкотопливных является горелка, которая может быть различных видов: атмосферная или вентиляторная, одноступенчатая или двухступенчатая, с плавной модуляцией, двойная. (Подробное описание горелок представлено в статьях про газовые и жидкотопливные котлы).
Для управления котлом используется автоматика с различными настройками и функциями (например, погодозависимая система управления), а также устройства для удаленного управления котлом – GSM-модуль (регулирование работы устройства через SMS-сообщения).
Основными техническими характеристиками котлов отопления являются: мощность котла, тип энергоносителя, количество контуров обогрева, тип камеры сгорания, тип горелки, тип монтажа, наличие насоса, расширительного бака, автоматика котла и др.
Чтобы определить необходимую мощность котла отопления для дома или квартиры используется простая формула - 1 кВт мощности котла для обогрева 10 м 2 хорошо утепленного помещения при высоте потолков до 3 м. Соответственно, если требуется обогрев подвального помещения, застекленного зимнего сада, помещений с нестандартными потолками и т.п. мощность котла должна быть увеличена. Также необходимо увеличение мощности (порядка 20-50%) при обеспечении котлом и горячего водоснабжения (особенно если необходим нагрев воды в бассейне).
Отметим особенность расчета мощности у газовых котлов: номинальное давление газа, при котором котел работает на 100% заявленной производителем мощности, для большинства котлов составляет от 13 до 20 мбар, а фактическое давление в газовых сетях в России может быть и 10 мбар, а иногда и ниже. Соответственно, газовый котел часто работает только на 2/3 своих возможностей и это необходимо учитывать при расчете. При выборе мощности котла обязательно отметьте все особенности теплоизоляции дома и помещений. Более подробно с таблицей расчета мощности котла отопления можно
Так какой котел лучше выбрать ? Рассмотрим типы котлов:
«Средний класс» - средняя по уровню цена, не так престижно, но вполне надежно, представлены стандартные типовые решения. Это итальянские котлы Ariston , Hermann и Baxi , шведские Electrolux , немецкие Unitherm и котлы из Словакии Protherm .
«Эконом-класс» - бюджетные варианты, простые модели, срок службы меньше, чем у котлов более высокой категории. У некоторых производителей есть бюджетные модели котлов, например,
Эффективность работы системы отопления зависит от многих факторов. К ним относятся номинальная мощность, степень теплоотдачи радиаторов и температурный режим работы. Для последнего показателя важно правильно подобрать степень нагрева теплоносителя. Поэтому нужно определить оптимальную температуру в системе отопления для воды, радиаторов и котла.
От чего зависит температура воды в отоплении
Для правильной работы теплоснабжения необходим график температуры воды в системе отопления. Согласно ему определяется оптимальная степень нагрева теплоносителя в зависимости от влияния тех или иных внешних факторов. По нему можно определить, какая температура воды в батареях отопления должна быть в определенный промежуток времени работы системы.
Общим заблуждением считается, что чем выше степень нагрева теплоносителя, тем лучше. Однако при этом увеличивается расход топлива, возрастают текущие затраты.
Нередко низкая температура батарей отопления не является нарушением норм обогрева помещения. Просто была спроектирована низкотемпературная система теплоснабжения. Именно поэтому точному вычислению нагрева воды следует уделить особое внимание.
Оптимальная температура воды в трубах отопления во многом зависит от внешних факторов. Для ее определения нужно учитывать следующие параметры:
- Тепловые потери дома . Они являются определяющими для расчета любого типа теплоснабжения. Их вычисление будет первым этапом проектирования теплоснабжения;
- Характеристики котла . Если работа этого компонента не будет отвечать расчетным требованиям – температура воды в системе отопления частного дома не поднимется до нужного уровня;
- Материал изготовления труб и радиаторов . В первом случае необходимо использовать трубы с минимальным показателем теплопроводности. Это позволит сократить тепловые потери в системе во время транспортировки теплоносителя от теплообменника котла к радиаторам. Для батарей важно обратное – высокая теплопроводность. Поэтому температура воды в радиаторах центрального отопления, изготовленных из чугуна, должна быть немного выше, чем у алюминиевых или биметаллических конструкциях.
Можно ли самостоятельно определить, какая температура должна быть в батареях отопления? Это зависит от характеристик компонентов системы. Для этого следует ознакомиться со свойствами батарей, котла и труб теплоснабжения.
В централизованной системе теплоснабжения температура труб отопления в квартире не является важным показателем. Важно, чтобы соблюдались нормы нагрева воздуха в жилых комнатах.
Нормы отопления в квартирах и домах
Фактически степень нагрева воды в трубах и радиаторах теплоснабжения является субъективным показателем. Намного важнее знать теплоотдачу системы. Она же в свою очередь зависит от того, какая минимальная и максимальная температура воды в системе отопления могут быть достигнуты в процессе эксплуатации.
Для автономного теплоснабжения вполне применимы нормы центрального отопления. Они подробно изложены в постановлении ПРФ №354. Примечательно, что там не указывается минимальная температура воды в системе отопления.
Важно лишь соблюдать степень нагрева воздуха в помещении. Поэтому в принципе температурный режим работы одной системы может быть отличен от другой. Все зависит от влияющих факторов, которые были указаны выше.
Для того чтобы определить, какая температура должна быть в трубах отопления, следует ознакомиться действующими нормами. В их содержании есть разделение на жилые и нежилые помещения, а также зависимость степени нагрева воздуха от времени суток:
- В комнатах в дневное время . В этом случае норма температуры отопления в квартире должна оставлять +18°С для помещений в средине дома и +20°С в угловых;
- В жилых комнатах ночью . Допускается некоторое снижение. Но при этом температура радиаторов отопления в квартире должна обеспечивать соответственно +15°С и +17°С.
За соблюдением этих нормативов отвечает управляющая компания. В случае их нарушения можно запросить перерасчет оплаты за услуги отопления. Для автономного теплоснабжения делается таблица температур для отопления, куда вносят значения нагрева теплоносителя и степень нагрузки на систему. При этом ответственность за нарушение этого графика никто не несет. Это отразится на комфорте пребывания в частном доме.
Для централизованного отопления обязательным является поддержание требуемого уровня нагрева воздуха на лестничных площадках и нежилых помещений. Температура воды в батареях отопления должна быть такой, чтобы воздух нагревался до минимального значения +12°С.
Расчет температурного режима работы отопления
Во время расчета теплоснабжения необходимо учитывать свойства всех компонентов. В особенности это касается радиаторов. Какая оптимальная температура должна быть в батареях отопления – +70°С или +95°С? Все зависит от теплового расчета, который выполняется еще на этапе проектирования.
Сначала необходимо определить тепловые потери в здании. На основе полученных данных выбирается котел с соответствующей мощностью. Затем наступает самый сложный этап проектирования – определение параметров батарей теплоснабжения.
Они должны обладать определенным уровнем теплоотдачи, которая повлияет на график температуры воды в системе отопления. Производители указывают это параметр, но только для определенного режима работы системы.
Если для поддержания комфортного уровня нагрева воздуха в комнате потребуется затратить 2 кВт тепловой энергии – значит радиаторы должны обладать не меньшим показателем теплоотдачи.
Для определения этого необходимо знать следующие величины:
- Допустимо максимальную температуру воды в системе отопления – t1 . Она зависит от мощности котла, температурным пределом воздействия на трубы (в особенности полимерные);
- Оптимальная температура, которая должна быть в обратных трубах отопления – t Это определяется типом разводки магистралей (однотрубная или двухтрубная) и общей протяженностью системы;
- Необходимая степень нагрева воздуха в помещении – t.
Тнап=(t1-t2)*((t1-t2)/2-t3)
Q=k*F*Тнап
Где k – коэффициент теплопередачи прибора отопления. Это параметр должен быть указан в паспорте; F – площадь радиатора; Тнап – тепловой напор.
Варьируя различные показатели максимальной и минимальной температуры воды в системе отопления можно определить оптимальный режим работы системы. Важно правильно изначально рассчитать требуемую мощность отопительного прибора. Чаще всего показатель низкой температуры в батареях отопления связан с ошибками проектирования отопления. Специалисты рекомендуют к полученной величине мощности радиатора прибавить небольшой запас – порядка 5%. Это понадобится в случае критического снижения температуры на улице в зимний период.
Большинство производителей указывают теплоотдачу радиаторов согласно принятым стандартам EN 442 для режима 75/65/20. Это соответствует норме температуры отопления в квартире.
Температура воды в котле и трубах отопления
После выполнения вышеописанного расчета необходимо адаптировать таблицу температур отопления для котла и труб. Во время работы теплоснабжения не должны возникать аварийные ситуации, частой причиной которой является нарушение температурного графика.
Нормальный показатель температуры воды в батареях центрального отопления может составлять до +90°С. За этим строго следят на этапе подготовки теплоносителя, его транспортировки и распределению по жилым квартирам.
Намного сложнее ситуация с автономным теплоснабжением. В этом случае контроль полностью зависит от собственника дома. Важно следить, чтобы не наблюдалось превышение температуры воды в трубах отопления, выходящее за рамки составленного графика. Это может повлиять на безопасность работы системы.
Если показатель температуры воды в системе отопления частного дома превысит норму, могут произойти следующие ситуации:
- Повреждения трубопроводов . В особенности это касается полимерных магистралей, у которых максимальный нагрев может составлять +85°С. Именно поэтому нормальное значение температуры труб отопления в квартире обычно равен +70°С. В противном случае может произойти деформация магистрали и возникнет порыв;
- Превышение нагрева воздуха . Если температура радиаторов теплоснабжения в квартире провоцирует повышение степени нагрева воздуха свыше +27°с – это выходит за пределы нормы;
- Уменьшение срока эксплуатации компонентов отопления . Это относится как к радиаторам, так и к трубам. Со временем максимальная температура воды в системе теплоснабжения приведет к поломке.
Также нарушение графика температуры воды в системе автономного отопления провоцирует формирование воздушных пробок. Это происходит за счет перехода теплоносителя из жидкого состояния в газообразное. Дополнительно это влияет на образование коррозии на поверхности металлических компонентов системы. Именно поэтому необходимо точно рассчитать, какая температура должна быть в батареях теплоснабжения, учитывая их материал изготовления.
Чаще всего нарушение теплового режима работы наблюдается у твердотопливных котлов. Это связано с проблемой регулировки их мощности. При достижении критического уровня температуры в трубах отопления сложно быстро уменьшить мощность котла.
Влияние температуры на свойства теплоносителя
Кроме вышеописанных факторов температура воды в трубах теплоснабжения влияет на ее свойства. На этом основан принцип работы гравитационных систем отопления. При увеличении уровня нагрева воды происходит ее расширение и возникает циркуляция.
Однако в случае использования антифризов превышение нормы температура в батареях отопления может привести к другим результатам. Поэтому для теплоснабжения с теплоносителем, отличным от воды, следует сначала узнать допустимые показатели его нагрева. Это не касается температуры радиаторов централизованного теплоснабжения в квартире, так как в подобных системах не применяются жидкости на основе антифризов.
Антифриз используется в том случае, если будет вероятность влияния низкой температуры на батареи отопления. В отличие от воды он не начинает переходить из жидкого состояния в кристаллообразное при достижении 0°С. Однако если работа теплоснабжения входит за нормы таблицы температур для отопления в большую сторону – могут происходить следующие явления:
- Пенообразование . Это влечет за собой увеличение объема теплоносителя и как следствие – возрастание давления. Обратный процесс при остывании антифриза наблюдаться не будет;
- Формирование известкового налета . В состав антифриза входит некоторое количество минеральных компонентов. При нарушении нормы температуры отопления в квартире в большую сторону начинается их выпадение в осадок. Со временем это приведет к засору труб и радиаторов;
- Повышение показателя густоты. Могут наблюдаться сбои в работе циркуляционного насоса, если его номинальная мощность не была рассчитана на возникновение таких ситуаций.
Поэтому намного проще следить за температурой воды в системе теплоснабжения частного дома, чем контролировать степень нагрева антифриза. Кроме этого составы на основе этиленгликоля при испарении выделяю вредный для человека газ. В настоящее время их практически не применяют в качестве теплоносителя в автономных системах теплоснабжения.
Перед заливкой в отопление антифриза следует заменить все резиновые прокладки на паранитовые. Это связано с повышенным показателем проницаемости этого типа теплоносителя.
Способы нормализации температурного режима отопления
Минимальное значение температуры воды в системе отопления не является главной угрозой для ее работы. Это, безусловно, сказывается на микроклимате в жилых помещениях, но никоим образом не влияет на функционирование теплоснабжения. В случае превышения нормы нагрева воды могут возникнуть аварийные ситуации.
При составлении схемы отопления необходимо предусмотреть ряд мер, направленных на исключение критического повышения температуры воды. В первую очередь это приведет к росту давления и увеличению нагрузки на внутреннюю поверхность труб и радиаторов.
Если это явление разовое и недолгое – компоненты теплоснабжения могут не пострадать. Однако такие ситуации возникают при постоянном воздействии определенных факторов. Чаще всего это неправильная работа твердотопливного котла.
- Установка группы безопасности . В ее состав входят воздухоотводчик, спускной клапан и манометр. Если температура воды достигнет критического уровня – эти компоненты удалят избыток теплоносителя, тем самым обеспечив нормальную циркуляцию жидкости для ее естественного остывания;
- Смесительный узел . Он соединяет обратную и подающую трубу. Дополнительно устанавливается двухходовой клапан с сервоприводом. Последний подключается к датчику температуры. Если значение степени нагрева превысит норму – откроется клапан и произойдет смешение потоков горячей и остывший воды;
- Электронный блок управления отопление . Он фиксирует температуру воды на различных участках системы. В случае нарушения теплового режима он подаст соответствующую команду процессору котла для уменьшения мощности.
Эти меры помогут предотвратить некорректную работу отопления еще на начальном этапе возникновения проблемы. Сложнее всего регулировать уровень температуры воды в системах с твердотопливным котлом. Поэтому для них особое внимание следует уделить выбору параметров группы безопасности и смесительного узла.
Влияние температуры воды на ее циркуляцию в отоплении подробно описано в видеоматериале:
