Виды теплоносителей для системы отопления, их оптимальные параметры и пример расчета объема

Как правильно выбрать жидкость теплоноситель для отопления? Для этого следует определиться с его назначением для систем теплоснабжения. Расчет его характеристик входит в проектирование. Поэтому необходимо знать функциональные особенности воды или антифриза в отоплении.

Основная задача, которую должен выполнять безопасный теплоноситель для систем отопления – это передача тепловой энергии от котла батареям и радиаторам.

В автономном отоплении этот процесс осуществляется с помощью нагревательного элемента, который повышает температуру теплоносителя до требуемого уровня. Затем температурное расширение и работа циркуляционного насоса создают должную скорость горячей воды для ее транспортировки к радиаторам системы.

До того как рассчитать объем теплоносителя в системе отопления рекомендуется ознакомиться с его второстепенными функциями:

• Частичная защита стальных элементов от коррозии. Это будет происходить только при минимальном содержании кислорода в воде и отсутствии вспенивания. Было замечено, что в незаполненном отоплении ржавление происходит намного быстрее;
• Охладитель для циркуляционного насоса. Наиболее распространенная модель насоса имеет так называемый «мокрый ротор». Даже если будет достигнута максимальная температура теплоносителя в системе отопления — он все равно будет снижать уровень нагрева силового агрегата насоса.

На эти функции влияют параметры теплоносителя системы отопления. Поэтому при выборе следует внимательно изучить характеристики воды или антифриза. В противном случае фактические параметры теплоснабжения не будут совпадать с расчетными, что приведет к созданию аварийной ситуации.

Даже если в системе отопления залита простая вода – ее нельзя использовать для горячего водоснабжения дома. В процессе эксплуатации меняется содержание и параметры теплоносителя системы отопления

Воздушное отопление

Воздушное отопление — один из наиболее древних способов отопления помещений. Известно применение нагретого воздуха для отопления зданий ещё до нашей эры, в начале её, в средние века.

В настоящее время воздушное отопление применяют в производственных, вспомогательных и общественных помещениях, используя рециркуляцию воздуха или совмещая отопление с обще обменной приточной вентиляцией. Применяют его и для отопления жилых домов.

В основе системы воздушного отопления дома лежит принцип конвекции воздуха — естественное распределения горячего воздуха. Нагретый теплогенератором воздух при помощи вентилятора распределяется по системе воздуховодов отопления (отчасти схожей с системой вентиляции). Затем, в помещениях дома, происходит теплообмен горячего и холодного воздуха, и остывший воздух по «обратной» системе воздуховодов поступает в теплогенератор, где процесс повторяется снова.

Принципиальное отличие систем водяного и воздушного отопления в том, что обогрев помещения теплым воздухом происходит без промежуточных звеньев (трубы, радиаторы и т.п.).

Сложность системы воздушного отопления, как правило зависит от размеров самого объекта. Так же воздушное отопление небольшого дома, дачи, или гаража может реализовываться при помощи воздухогрейной печи (типа: «Булерьян» или «Профессор Бутаков»). Тепловые завесы, тепловые пушки, калориферы, являющиеся элементом воздушного отопления тоже часто используются для отопления. Часто используют комбинированное отопление с использованием водо-воздушных калориферов.

Системы с принудительной циркуляцией

Системы с принудительный циркуляцией подходят для домов и объектов любой площади, они легко регулируются и более эффективны при теплоотдаче. Большим достоинством является комфорт от эксплуатации (возможность поддерживать необходимую температуру в каждом помещении). В них могут использоваться трубы небольшого диаметра. В такой системе меньше разница в температуре между подачей и обработкой, что увеличивает срок службы котла. Единственный недостаток— потребность в бесперебойном электропитании.

Также системы отопления бывают открытого и закрытого типа:

В первом случае для компенсации расширения теплоносителя (воды или антифриза) в системе отопления используется открытый расширительный бак. Во втором — применяется закрытый мембранный бак.

В открытой системе расширительный бак должен устанавливаться в наивысшей точке системы. В закрытой же — размещать мембранный бак наверху нет никакой необходимости.

Система с закрытым мембранным баком имеет массу преимуществ по сравнению с открытой. Вот основные: бак можно расположить возле котла, нет необходимости тянуть и утеплять трубу на чердак, во всей системе создаётся давление, способствующее равномерной работе всех радиаторов, нет испарений пара или жидкостей. Открытые системы в наше время применяются редко.

Воздушные системы отопления

Воздушное отопление — это способ отопления помещений, используемый для обогрева жилых домов, сельскохозяйственных и промышленных объектов, торговых комплексов.

При воздушном отоплении происходит непосредственный нагрев воздуха, распределяемого по помещениям. Основным элементом системы воздушного отопления коттеджа является воздухонагреватель (теплогенератор). Он работает на газе или дизельном топливе. Тепло, получаемое при сжигании топлива в горелке, передается в теплообменнике воздуху, нагнетаемому вентилятором. После очистки в фильтре горячий воздух поступает в отапливаемое помещение по воздуховодам. Продукты сгорания газа удаляются в атмосферу через дымоходы из стали. Забор остывшего воздуха из помещения для его последующего нагрева в печи нагревателя обеспечивает система возвратных воздуховодов. Таким образом, достигается рециркуляция воздуха в помещениях. При необходимости с помощью открытия специальных заслонок часть воздуха может забираться с улицы. Это обеспечивает вентиляцию помещений.

Преимущества воздушного отопления

• Воздушное отопление не предусматривает наличие промежуточного теплоносителя. Нет необходимости вести контроль за уровнем теплоносителя, воздушное отопление исключает возникновение проблем, связанных с воздушными пробками;
• Воздушное отопление может прослужить от 25 до 40 лет;
• Возможность объединения отопления, вентиляции и кондиционирования в одной системе.
• Опциональное подключение к системе электрического фильтра, увлажнителя воздуха, бактерицидной обработки воздуха, системы зонирования.

Недостатки воздушного отопления

• Система воздушного отопления с принудительной тягой затягивает внутрь дома пыль, содержащуюся в уличном воздухе. Воздушные фильтры поглощают не всю пыль, а только часть ее. Эта проблема облегчается при использовании системы, с воздухозаборником, расположенным не снаружи дома, а внутри;
• Воздушные фильтры в системе отопления нужно часто менять, иначе система будет работать неэффективно, потому что ей придется тратить больше энергии для обеспечения циркуляции воздуха;
• В случае любой неисправности, приводящей к попаданию СО в систему воздуховодов, угарный газ быстро распространится по всему дому;
• Эффективное воздушное отопление должно монтироваться в процессе строительства самого частного дома;
• Система воздушного отопления довольно требовательна в отношении регулярного технического обслуживания; Постоянная потребность в электропитании требует предусмотреть возможность резервного источника электроснабжения;
• Невозможность модернизации такой системы в процессе эксплуатации.

Решение устанавливать воздушное отопление дома должно приниматься на этапе проектирования дома. Во время строительства подготавливаются все необходимые ниши и технологические отверстия. Это облегчает дальнейшую установку воздуховодов и всего необходимого оборудования.

Воздушное отопление дает максимальный эффект в помещениях большого объема — складских, автотранспортных, производственных, фабриках, в автомобильных мастерских, складах, ангарах, универсамах, спортивных помещениях, на предприятиях сельского хозяйства (в теплицах, помещениях для скота и т.п.).

Помещение и периодичность эксплуатации

В отличие от квартиры с центральной системой отопления, частный дом имеет автономную или замкнутую систему отопления. На практике это имеет как свои преимущества:

• полный контроль над управлением системой,
• индивидуальный подбор теплоносителя под систему отопления,

так и свои недостатки:

• проектирование и обслуживание всей системы отопления ложится на плечи владельца дома.

Самая распространенная ошибка владельцев частных домов — это полное доверие строителям в вопросах организации системы отопления. К сожалению, не у всех из них уровень компетенции на высоте, а зачастую и вовсе строители имеют поверхностные знания об отоплении.

Проектированием и монтажом системы отопления должны заниматься специальные инженерные компании, которые профессионалы в этом вопросе и в курсе актуальных тенденций на рынке.

Если же Вы решили самостоятельно вникнуть в суть дела, данная статья расскажет как выбрать радиаторы отопления для частного дома.

Немного о теплоносителе в радиаторах

Есть два типа теплоносителя для радиаторов: вода и антифриз. Под водой, как правило, подразумевается дистиллированная вода, очищенная от разных примесей. Незамерзающий теплоноситель тоже различается по составу: на основе глицерина, этиленгликоля и пропиленгликоля.

Если вы живете в доме редко, не бываете в нем зимой и отключаете электричество, значит в качестве теплоносителя вам нельзя использовать воду. Иначе в первые же заморозки ваши радиаторы и вся система отопления выйдут из строя с очень печальными последствиями. Поэтому необходимо использовать антифриз.

Если же вы планируете проживать в доме постоянно и у вас нет критичных перебоев с электричеством, то используйте дистиллированную воду: это обеспечит максимальный срок службы любых радиаторов. Воду сливать не требуется в течение всего срока эксплуатации радиаторов.

Прогресс не стоит на месте и производители отопительной техники позаботились сегодня и о тех, кто хочет использовать воду, но не проживает в доме постоянно. Достаточно установить GSM-устройство, которое позволяет управлять отоплением удаленно, через смс-команды или приложение на телефоне. Это уже из области технологии «умный дом». Есть простые устройства, которые информируют о разморозке системы, а есть продвинутые, позволяющие непосредственно менять температуру, давление и другие параметры системы. Правда в случае отключения электричества, вам все равно придется бросить все и быстро ехать в дом, чтоб завести генератор и подключить к нему систему отопления, пока не дадут электричество.

Незамерзающая отопительная жидкость — что это?

Незамерзающий теплоноситель для систем отопления – это пар или жидкость, которую используют для транспортировки тепла к радиаторам. В него добавлены определенные присадки и наполнители. Они служат следующим целям:

Снижение агрессивности теплоносителя. Уменьшение его коррозионных свойств, уменьшение воздействие органических солей и т.д.

В зависимости от того какими именно свойствами должна обладать незамерзающая жидкость для системы отопления, могут использовать:

Обычную или дистиллированную воду.

Естественная циркуляция систем отопления

В системах с естественной циркуляцией, сама циркуляция совершается из-за разницы между теплоносителями: холодным и горячим. Благодаря понижению плотности, а значит наименьшей массы по сравнению с холодным состоянием, горячий теплоноситель при нагреве поднимается вверх по вертикальному падающему трубопроводу к верхней точке системы, а после этого он растекается по всей системе. Теплоноситель остывает, отдавая своё тепло через радиаторы. Так как вследствие остывания масса и плотность теплоносителя увеличиваются, он опускается вниз и попадает в котел по обратному трубопроводу.

В чем же плюсы и минусы систем с естественной циркуляцией.

К плюсам системы отопления с естественной циркуляцией можно отнести:

• полную независимость от электричества, то есть отсутствие циркулярного насоса;
• система безопасна и надёжна.

К минусам системы можно отнести:

• большой диаметр труб, который служит для уменьшения сопротивления при движении самого теплоносителя;
• из-за особенностей монтажа, этот вид не всегда эстетически выгодный;
• если здание, в котором планируется использовать данную систему слишком большое, то она становится менее пригодной для использования.

Винтерм

Системы отопления можно рассматривать не только в разрезе источника тепла, но и по схеме разводки трубопроводов, типу теплоносителя и его циркуляции.

Таким образом современная отопительная система — это конфигурация из различных решений, подбираемых согласно поставленных задач. Монтаж системы отопления и предшествующее составление проекта отопления .

Классификация систем отопления по типам теплоносителей

Систем отопления делятся на три вида по типам теплоносителей:

• Паровые — на сегодняшний день практически не используются, это мало-практичный, устаревший вид отопления.
• Воздушные — предполагают использование тепловых насосов, они представляют из себя сплит и/или мульти сплит системы. Наиболее часто они применяются в странах с мягким климатом. В Украине они чаще дополняют другие типы отопительных систем, используясь вместе с ними. По факту, любой современный кондиционер — это тепловой насос, который также может быть эффективно использован в качестве отопительного прибора, с оговоркой на зависимость эффективность от температуры наружного воздуха.
• Жидкостные — в качестве теплоносителя используют воду (реже рассолы, антифризы). Это самый распространённый в мире и Украине тип систем. Эти системы бывают двух видов — с принудительной и естественной циркуляцией.

Виды циркуляции в системах отопления

Определившись с типом теплоносителя, а именно водой, идём далее, определяем какой тип циркуляции требуется для конкретного случая. Тут у нас есть два варианта.

Системы отопления с естественной циркуляцией

Также называются гравитационными системами. В них, вода нагреваясь поднимается по вертикальной трубе за счёт разницы температур в жидкости, соответственно разной плотности и возникающего давления. Эта труба называется подающим стояком. Далее вода идёт по разводящей линии и поступает в горячие стояки (вертикальные трубопроводы) и уже через них – в отопительных приборов (радиаторы, конвекторы, тёплый пол). Вода передаёт часть тепловой энергии и по обратной линии возвращается в котёл. Плотность у остывшей воды увеличилась, далее нагретая вода вытесняется в подающий стояк. Таким образом происходит циркуляция. Её интенсивность зависит от разности температур между подающей и обратной линиями, а также высоты расположения радиаторов относительно котлу. Именно поэтому в таких системах радиаторы на этажах выше греются сильнее, чем на нижних. Для корректной работы системы требуются трубы большего диаметра и упрощения конфигурации разводки трубопроводов. В современных жилых домах системы с гравитационной/естественной циркуляцией не устанавливаются.

К недостаткам можно отнести:

• Такие системы мало пригодны к точному регулированию температур в помещении.
• Применение многих современных трубных систем ограничено.
• Нет возможности использовать такие системы для отпаивания больших площадей и сложных конфигураций.

К преимуществам можно отнести:

• Независимость от напряжения в сети. Если котёл не требует подключения к сети для работы, то система отопления сможет работать при отсутствии электроснабжения.
• Не нужна установка циркуляционных насосов.

Системы отопления с принудительной циркуляцией

Системы использующие насосы для циркуляции теплоносителя избавлены от концептуальных проблем гравитационных систем. Они могут отапливать здания любой площади и любой сложности конфигурации, всё что требуется – грамотный подбор оборудования на стадии проекта. Разводка может быть выполнена трубами меньшего диаметра, они могут пролегать практически любым удобным с точки зрения дизайна и условий помещения способом. Но главное, контроль подачи тепла для каждого помещения можно сделать индивидуальным. Единственный недостаток систем с принудительной циркуляцией – зависимость от электросети.

К недостаткам можно отнести:

• Стоимость системы выше чем для системы с естественной циркуляцией.

К преимуществам можно отнести:

• Возможность использования для отопления сложных систем на большой площади.

Схемы разводки труб в системах отопления

Ранее мы разобрали какие бывают системы отопления по типу циркуляции теплоносителя, но различаться они могут и по другим критериям — способу разводки.

Однотрубная система отопления

При такой разводке труб вода идёт через все приборы последовательно, каждому последующему радиатору или конвектору будет доставаться меньше тепла, чем предыдущему. Таким образом требуется или изначально закладывать размеры радиаторов исходя из снижающейся температуры в контуре (пример: каждый последующий радиатор больше предыдущего). Можно регулировать количество подаваемого тепла термоголовками на радиаторах, но эффективность регулирования будет хуже, чем у двухтрубной системы.

К недостаткам можно отнести:

• невозможность эффективного использования для домов большой площади (к «последним» радиаторам вода в контуре уже может быть слишком низкой температуры);
• крайне ограниченная регуляция температуры для каждого отопительного прибора в системе (все отопительные приборы включены в один контур). Соответственно меньше комфорта.
• Низкая отказоустойчивость – поломка одного из радиаторов требует остановки системы.

К преимуществам можно отнести:

• Низкая стоимость за счёт меньшего количества материалов и монтажных работ.

Двухтрубная система отопления

Двухтрубная система позволяет подавать теплоноситель к каждому отопительному прибору индивидуально. Каждый радиатор, конвектор или водяной тёплый пол независимым от другого устройства в системе, каждое устройство получает теплоноситель с одинаковой температурой. В обратную линию теплоноситель отводится тоже отдельно от каждого прибора.

К недостаткам можно отнести:

• Сложнее в монтаже и дороже по материалам.

К преимуществам можно отнести:

• Независимость отопительных приборов друг от друга, следовательно, для замены одного отопительного прибора не нужна остановка всей системы.
• Возможность гибко управлять температурным режимом в каждом помещении.

Оба вида разводки труб применяются в системах с естественной (гравитационной) и с принудительной (насосной) циркуляцией.

Подводя итог можно сказать, что самая оправданная и эффективная система отопления сегодня это водяная двухтрубная система с принудительной циркуляцией.