Оборудование для систем отопления

В этой статье, которая будет поделена на несколько частей, мы с вами рассмотрим основное оборудование для системы отопления: котел, расширительный бак, воздухоотводчик, циркуляционный насос, трубы, радиаторы и терморегуляторы.

1) Выбор котла для отопления.

2) Виды расширительных баков для отопления. Применение воздухоотводчиков в системе отопления.

3) Циркуляционный насос в системе отопления. Подбираем насос для своей системы.

4) Выбор труб для системы отопления. Их преимущества и недостатки.

5) Виды радиаторов отопления. Просчёт радиаторов для помещения.

6) Терморегуляторы. Типы термоголовок для радиаторов и теплого пола.

Часть 1. Выбор котла для отопления

Начнём, конечно же, с котла. Котел играет основную роль в системе водяного отопления, по типу используемого топлива различают: газовые, электрические, твердотопливные, жидкотопливные и комбинированные.

Газовый котёл состоит из таких элементов: теплоизолированный корпус, теплообменник, горелка и автоматическая система управления. Теплообменник играет важную роль, так как в нём нагревается теплоноситель. Бывает: чугунный теплообменник (не подвержен коррозии, но чувствителен к перепаду температур), медный (не подвергается коррозии, легко вынимается для чистки), стальной (конденсат продуктов сгорания на наружной поверхности теплообменника, постепенно разрушает его стенки). С помощью автоматической системы управления можно регулировать уровень пламени в горелке, тягу в дымоходе и выключение котла. Современные настенные газовые котлы оснащены циркуляционным насосом, расширительным баком, предохранительным клапаном, а также пультом диагностики. Одноконтурные котлы используются только для отопления, а двухконтурные, соответственно для отопления и горячего водоснабжения. В настенных газовых котлах камера сгорания может быть открытой (забор воздух происходит из помещения, а дым выходит посредством естественной тяги) и закрытой (забор воздуха из улицы, а дым принудительно удаляется через дымоход). Особенности газовых конденсаторных котлов в том, что с энергией сгорания топлива, они также используют энергию, которая образовалась при сгорании водяного пара. Такие котлы расходуют меньше энергии на 20%, а КПД значительно выше чем у остальных.

Электрические котлы не пользуются высокой популярностью из-за дороговизны их эксплуатации. Устроен теплообменник как большой бак, внутри него находятся ТЭНы и при подключении к электросети вода в баке нагревается и благодаря циркуляции, заполняет систему отопления. Бывают однофазные (напряжение 220 В) и трехфазные (напряжение 380 В).

Есть также ионные котлы, их работа заключается в процессе ионизации теплоносителя (из-за движения катионов и анионов к заряженным электродам и выделяется тепло). Принцип действия заключается в том, что холодная вода заходит в систему через насос, а тот в свою очередь отправляет сигнал на контроллер. Дальше контроллер включает нагревательный модуль, а тот исходя из температурных датчиков, которые стоят на подаче и обратном потоке, а также температуре, что выставлена на контроллере, нагревает воду.

В наше время очень популярны твердотопливные котлы, это связано прежде всего с невысокой стоимостью топлива, а также с их автономностью (не нужно подключать к газовой магистрали или электрическим сетям). По методике горения топлива котлы делятся на пиролизные и дровяные. Специфика работы пиролизного котла состоит в том, что топливо разлагается на пиролизный газ и древесной уголь, это происходит в условиях дефицита кислорода под действием высочайшей температуры. Такой котел оборудован 2 камерами сгорания. В верхней камере происходит обычное сгорание топлива, а в нижней делают разжигание котла. Плюсы пиролизного котла над обычным твердотопливным в том, что загрузка топлива происходит реже, а уровень КПД при этом составляет порядка 85 процентов. Уровень влажности загружаемого топлива не должна превышать 20 процентов, могут использоваться специальные брикеты, а также любые другие виды древесины. Чтобы автоматически регулировать температуру теплоносителя, следует использовать датчик температуры.

У твердотопливных котлов длительного горения, топливо сгорает сверху вниз, что позволяет таким образом сэкономить на загрузке топлива. Конструкция такого котла состоит из 2 цилиндров, а в пустоте между ними и находится теплоноситель. Воздух поступает в топку и распределяется с помощью распределителя воздуха таким образом, что горит только верхний слой загруженного топлива. Недостаток котлов длительного горения в том, что невозможно загружать топливо во время горения.

Твердотопливные пеллетные котлы используют для работы древесные гранулы, которые изготавливаются из отходов древесины. С помощью пульта управления работа такого котла автоматизирована. Пеллеты по шнековому транспортеру из топливного резервуара поступают в нижнюю часть котла, который оборудован специальной горелкой, а другой транспортер доставляет пеллеты из хранилища (может располагаться в соседнем помещении). Под горелкой установлен вентилятор, который направляет в нее воздух и топливо с помощью шнекового транспортера попадает в сопло горелки. Разжигает пеллеты или спираль (если она предусмотрена в конструкции), или же раскаленная струя воздуха вентилятора. Остальная работа котла, после разгорания топлива выглядит следующим образом: система управления выбирает нужный режим подачи пеллет и держит его до полного прогревания теплоносителя, после чего подача топлива заканчивается, а оставшийся в сопке пеллеты догорают. Такой котел способен работать несколько суток на одной загрузке топлива.

У жидкотопливных котлов сырьем для топлива может быть: сжиженный газ или дизельное топливо. Примерное КПД таких котлов - 94 процента. В основном оснащён чугунным теплообменником, который собирается из секций и скрепляется ниппелями. В теплообменнике есть топочное пространство где и горит топливо, а также каналы для газов, которые делают несколько ходов после чего попадают в дымоход. С помощью теплоносителя стенки дымовых каналов и топки охлаждаются. Вентиляторные горелки создают в топке избыточное давление для того, чтобы продукты сгорания двигались к дымоходу. Бывают дизельные горелки (более популярные) и битопливные (работаю на газе и дизеле). По типу регулировки мощности, горелки бывают одно- или двухступенчатыми. Одноступенчатые позволяют поддерживать температуру в одном диапазоне и имеют фиксированную мощность, а двухступенчатые – намного экономичнее так как могут работать на полной и частичной мощности. Для автоматизации работы такого котла Вам понадобится автоматический блок управления и погодозависимая система (учитывает температуру в помещении и на улице, вследствие чего экономит расход топлива).

Ну и напоследок, комбинированный котел, который имеет змеевик для ГВС, может использовать такое топливо как: кокс, этанол, дрова, газ, опилки и рапсовое масло. Как устроен котел можно увидеть на рисунке ниже. Могут быть, как и предыдущие виды котлов, оснащены погодозависимой автоматикой.

Выбор котла зависит от Ваших предпочтений, финансовых возможностей и с коммуникациями, проложенными в Вашей местности.

Часть 2. Виды расширительных баков для отопления. Применение воздухоотводчиков в системе отопления

 Для чего же нужен расширительный бак? Теплоноситель увеличивается в объеме, когда нагревается котел и соответственно пытается найти больше пространства. Если жидкость этого пространства не находит, это может привести к поломке котла или лопнувшим трубам. Для каждой отопительной системы есть свой вид расширительного бака. Для системы открытого типа Вам подойдет открытый бак, а для закрытого - мембранный. Открытый расширительный бак, который можно сделать своими руками, устанавливается в верхней точке вашей системы, а мембранный - возле котла.

В новых системах отопления чаще устанавливают мембранный бак, так как в отличие от открытого, при его использовании вода с воздухом не контактируют, что в свою очередь продлевает срок использования котла и радиаторов.

На данный момент есть 3 вида баков:

1) Баки со сменной мембранной могут устанавливаться как вертикально, так и горизонтально. Более часто встречается мембрана горизонтального расположения (при таком положении уменьшается риск разрыва мембраны), если она повредилась, её заменяют через фланец. Вертикальное положение можно увидеть только когда размеры бака очень велики. Форма таких баков может быть круглая или овальная. Теплоноситель попадает внутрь мембраны, но при этом не прикасается к поверхности бака. Те части, у которых есть контакт с водой, изготовлены из нержавейки или других материалов со специальным покрытием.

2) Безнапорные баки устанавливаются в отопительных системах для больших помещений. Рядом с такими баками монтируется насос, их работа выглядит следующим образом: когда повышается температура в системе, открывается клапан, он забирает лишнюю жидкость и "скидывает" её в бак, после этого, когда температура снова понижается, насос перекачивает теплоноситель обратно в систему. Вот таким нехитрым образом и держится нужное давление в системе отопления. 

3) Бак с фиксированной мембраной довольно часто используется в небольших системах отопления. Основной минус такого бака в том, что его мембрану невозможно поменять, она прикреплена по периметру сечения. Изначально бак заполнен воздухом, а мембрана прижата к его внутренней поверхности. После повышения температуры в системе, увеличивается объём теплоносителя и повышается давление. Когда вода поступает в бак, то отжимает мембрану, сжимая воздух в противоположной камере. Чтобы такой бак прослужил как можно дольше нужно перед запуском системы проверять давление в баке. Для этого используют предохранительный клапан и манометр. Также можно устанавливать группу безопасности.

Рассчитать точный объём бака довольно сложно, доверьте эту проблему специалистам, но мы всё-таки попробуем сделать приблизительный расчёт. Для просчёта объёма расширительного бака открытого типа, Вам нужно знать полный объем теплоносителя в системе. Формула будет выглядеть так:

V_б = 0,05хV_cист

А уже для вычесления объема мембранного бака понадобятся такие величины как: избыточный объем теплоносителя при нагревании (V_рас) по соотношению к коэффициенту заполнения бака (f). В виде формулы - это будет выглядеть так:

V_б = V_рас/f

Для упрощения подсчетов возьмём такие числа:

1) При максимальном нагреве теплоноситель (вода) увеличивается на 4-5%

2) Средний обьем теплоносителя в небольших домах 100-300 л.

Рассчитываем объем расширительного бака с запасом, то есть берем не 5%, а 10%. Получается для дома с общим объемом теплоносителя в системе 300 л нам нужен бак на 30 л.

Теперь поговорим о воздухоотводчиках или как их ещё называют воздушные клапаны. Применяются они для предотвращения образования воздушных пробок в системе отопления. Бывают автоматические и ручные воздухоотводчики. Ручные монтируются в радиаторы отопления, а автоматические в основном устанавливаются в верхней точке отопительной системы на подающем и обратном потоке.

Часть 3. Циркуляционный насос в системе отопления. Подбираем насос для своей системы

Циркуляционные насосы используются для циркуляции теплоносителя в системах как двухтрубных, так и однотрубных. Они просто необходимы в домах с большой площадью для быстрого прогрева всех помещений.

На рынке Украины более популярны циркуляционные насосы таких брендов как: Wilo, Grundfos, Halm. На рисунке ниже можно увидеть насос в разобранном состоянии. Основные составляющие циркуляционного насоса: корпус, ротор и крильчатка, которая крепится на нём. Корпус изготавливается из чугуна, а вал двигателя и подшипники - из керамики.

В современных системах отопления используются насосы с сухим или мокрым ротором, но в системах индивидуального отопления в основном можно увидеть циркуляционный насос с мокрым ротором. Для экономии электричества лучше выбирать насос с автоматической регулировкой.

Чтобы понять какой объем теплоносителя сможет прокачать насос нам нужно знать количество прокачиваемого теплоносителя за определенную единицу времени (м³/час). Эту величину можно назвать подачей циркуляционного насоса. Если её неправильно рассчитать, например, она будет слишком велика, тогда теплоноситель не будет успевать остывать, а ваши затраты увеличатся, если же подача будет мала, то нагревательные приборы не прогреются и не отдадут свое тепло помещению. Производительность насоса (V) исчисляется по такой формуле:

V=(S_ппxQ_уд) / (1.16xΔT)

S_{пп -} площадь помещения (полезная площадь), которая измеряется в м². Q_уд - удельная теплопотребность здания - исчисляется в Вт/м². ΔT - разница температуры жидкости поступающей в котел и выходящей из него. Для частных домов величина удельной теплопотребности будет - 100 Вт/м², а разница температур примерно - 15-20 °C. 

Для просчёта давления насоса нам нужно знать величину гидравлического сопротивления, которую циркуляционная помпа должна преодолеть. Почти все элементы системы отопления создают гидравлическое сопротивление, которое препятствует движению теплоносителя. Если напор циркуляционного насоса будет слабый, он не сможет прокачать теплоноситель с заданной скоростью, а если наоборот, то появится лишний шум в системе.

Чтобы понять какие у нас гидравлические потери, возьмем такие данные, как скорость движения теплоносителя. Для металлических труб она будет приблизительно - от 0,3 до 0,5 м/с, а для полимерных - от 0,5 до 0,7 м/с, то есть на прямых участках трубопровода сопротивление будет 100-150 Па/м. Точные данные вам сможет рассчитать специалист, отталкиваясь от диаметра труб и т.д. Для расчета потери давления можно взять такую формулу:

Z=ΣζхV2xp/2

ζ - это коэффициент местных потерь, V - скорость движения теплоносителя (м/с), p - плотность теплоносителя.

После этого вычисления нужно просуммировать все величины гидравлического сопротивления на прямых участках трубопровода, а также величины всех местных сопротивлений. Вот таким образом мы узнаем минимально допустимый напор требуемого циркуляционного насоса.

Все производители насосов указывают такие данные, как диаметр подсоединяемой трубы и напор насоса, например, 25-40 или 25/4. Первое значение - диаметр трубы 25 мм, второе - высота напора 4 м (0,4 атм.).

На рынке Украины очень часто встречаются подделки на популярные торговые марки как Wilo и Grundfos. Так что будьте очень аккуратны при выборе насоса.

Часть 4. Выбор труб для системы отопления. Их преимущества и недостатки.

В системах отопления можно встретить трубы из таких материалов как: медь, сталь, полимеры (трубы полипропиленовые, металлопластиковые, сшитый полиэтилен). Выбор трубы зависит от системы отопления, а также Ваших финансовых возможностей.

Трубы из стали используются больше в городских системах отопления. Они отлично держат перепады температуры и скачки давления. Минус этих труб в том, что они подвержены коррозии.

В отличии от стальных труб, медные трубы не боятся коррозии, а их срок службы исчисляется сроком службы здания где они смонтированы. К минусам можно отнести стоимость такой трубы.

Металлопластиковые трубы часто используются в индивидуальных системах отопления. Фитинги для их монтажа довольно дорогостоящие. Также существует несколько видов соединения системы металлопластиковых труб с фитингами: пресс-соединения, обжим и PPSU (с помощью натяжной гильзы). Для пресс-фитингов и PPSU потребуется специальный инструмент, а для обжимных фитингов Вам понадобиться обычный рожковый ключ.

Трубы из сшитого полиэтилена используются в системах отопления и водоснабжения, в современных зданиях. Эти трубы изготавливаются разными способами сшивки полиэтилена (рассмотрим в отдельной статье) и от этого зависит их применение, например, могут использоваться только в системах напольного отопления (тёплый пол) или в системах водоснабжения. Монтаж таких труб с фитингами в основном осуществляется с помощью системы Push для этого Вам нужен будет специальный инструмент. Наиболее популярные бренды: Rehau, Tece, KAN. Популярность данных брендов соответственно имеет влияние и на их цену.

Полипропиленовые трубы последним временем становятся очень популярными на это действуют такие факторы как цена на трубы и комплектующие к ним, так и несложность монтажа. Основные два вида таких труб: не армированные (используются только в системах ХВС) и армированные - стекловолокном (отопление и водоснабжение) или алюминием (отопление). Подробнее про монтаж, виды полипропиленовых труб и проектирование систем из них можно прочитать в статьях из нашего блога.

Часть 5. Виды радиаторов отопления. Просчёт радиаторов для помещения.

В наше время очень большой выбор радиаторов отопления. Они могут отличаться между собой: способом передачи тепла, материалом из которого они изготовлены, дизайном, способом монтажа, источниками тепла, мощностью теплоотдачи и т.д. Мы остановимся на водяных радиаторах отопления и рассмотрим основные их виды. 

При выборе радиатора нужно понимать, какие у нас будут условия для их эксплуатации. Если это индивидуальное отопление, то нам подойдут все виды радиаторов. Если у вас система городского отопления, где качество теплоносителя оставляет желать лучшего, а также есть вероятность гидроудара, то более приемлемыми будут радиаторы: биметаллические, чугунные и из усиленного алюминия. 

Стандартные алюминиевые радиаторы очень чувствительные к качеству теплоносителя, а также к электрохимической коррозии (если есть соединения со стальными трубами) и газообразованию. Рабочее давление их 6-10 атм, поэтому и рекомендуется устанавливать их в системах автономного отопления. Радиаторы из усиленного алюминия с рабочим давление в 16 атм и более, могут монтироваться в централизованной системе отопления, но для большей уверенности, рекомендуется установить клапан давления. Алюминиевые радиаторы имеют свойство быстро нагреваться и также быстро остывать. Способ подключения у таких радиаторов боковой, а также нижний. Могут отличаться глубиной секции и межосевым расстоянием.

Биметаллические радиаторы состоят из алюминиевой оболочки и стальной сердцевины, что придает им прочность, чтобы противостоять гидроударам в системе, а также некачественному теплоносителю. Внутреннее сечение в радиаторах немного меньше, чем у алюминиевых, поэтому для большей теплоотдачи, следует выбирать радиаторы с более максимальной глубиной секций. Биметаллические радиаторы идеальный вариант для централизованного отопления. Рабочее давление таких радиаторов более 30 атм. Подключение данных радиаторов только боковое. Отличаются глубиной секции и межосевым расстоянием.

Стальные радиаторы рекомендуется устанавливать в системы с давлением в 6-10 атм и температурой теплоносителя до 120 °С. У них хорошая теплоотдача из-за длины нагревательной плоскости, а также отлично удерживают тепло. Подключение как боковое так и нижнее. У разных производителей стальных радиаторов может отличаться толщина стали, что немаловажно. Бывают такие типы стальных радиаторов: 10, 11, 20, 21, 22 и 33. Тип радиатора зависит от количества стальных панелей и конвекционного оребрения.

Чугунные радиаторы были раньше очень популярны тем, что обладают большой теплоёмкостью, а также работают в условиях плохого теплоносителя. К их минусам можно отнести: довольно большой вес, боязнь гидроудара и необходимость в покраске. В современном дизайне помещения использовать обычные чугунные радиаторы не имеет смысла, поэтому им на смену пришли радиаторы в ретро стиле. Необычные рисунки, которые выполнены на радиаторе, а также индивидуальная покраска под стиль помещения, делают их популярными на нашем рынке из года в год. Рабочее давление таких радиаторов 15 атм.

Нужно помнить что установка радиаторов в нишу может снизить КПД приблизительно на 10-15%. Если требуется установить радиатор более 15 секций, то подключать его следует с разных сторон.

Чтобы рассчитать необходимую длину радиатора или, если это секционный радиатор, необходимое количество секций нужны такие данные как: высота помещения, площадь, мощность подбираемого радиатора. Рассмотрим на примере: при стандартной высоте потолка в 3 м на 1 м² площади помещения, требуется 0,1 кВт мощности отопительного прибора. Если высота потолка более 3 м, то считаем с помощью коэффициента, который равный соотношению стандартной высоты к фактической. Возьмём помещение площадью в 50 м², чтобы его отопить (при высоте потолка 3 м) нам нужно мощность в 5 кВт. Средняя теплоотдача секционного радиатора 150-200 Вт. Делаем расчет: 

5000 Вт / 150 Вт / 1 секцию = 33 секции

То есть для того, чтобы отопить помещение площадью 50 м², нам потребуется 33 секции. Если помещение с большими окнами, потребуется добавить 2-3 секции.

Подключение радиаторов может выполняться 3 способами:

1) одностороннее (для секционного радиатора более 15 секций такая схема не подходит);

2) перекрестное (при таком подключении, трубу подачи подключают к верхнему патрубку радиатора, а трубу обратки - к нижнему, но с другой стороны);

3) нижнее (актуально, если труба смонтирована в стене или полу, а также для алюминиевого или стального радиатора с нижним подключением).

Для монтажа секционных радиаторов, Вам понадобится радиаторные комплекты, радиаторные краны, а также кронштейны (настенные или напольные). Всё это в основном идет как дополнительные комплектующие. Для стальных радиаторов с боковым подключением, потребуются радиаторные краны или можно приобрести комплекты с термоголовкой. Для радиаторов с нижним подключением нужен так называемый "бинокль". У стальных радиаторов в комплекте уже идут настенные кронштейны, заглушка и кран маевского.

Для подбора радиаторов для Вашей системы отопления, а также комплектующих к ним, всегда можете обращаться к нашим менеджерам.

Часть 6. Терморегуляторы. Типы термоголовок для радиаторов и теплого пола.

Терморегуляторы используются для экономии затрат на отопления и поддержания заданной температуры в помещении. В сегодняшнее время, когда цены на энергоресурсы взлетают почти с каждым месяцем, вопрос экономии у всех на первом месте. В условиях государственной программы по кредитованию на покупку оборудования для отопления, в которой мы участвуем, также есть пункт про установку регуляторов температуры воздуха (термоголовок).

Есть такие основные типы термоголовок: жидкостные, твердотельные, газоконденсатные и электронные. Твердотельные термоголовки не так популярны, так как уступают остальным по многим параметрам. По быстроте реакции на изменение температуры в помещении на первых местах, будут такие терморегуляторы как электронные и газоконденсатные. По точности передачи показателей на клапан - электронные и жидкостные.

Принцип работы термоголовок похож между собой, отличие только в наполнителе сильфона (элемент, который заполненный термочувствительным веществом). В твердотельном терморегуляторе наполнитель сильфона - парафин, в жидкостной - толуол, в газоконденсатной - газоконденсатная смесь. В электронном термостате действие на шток клапана осуществляется механически. Устанавливаются терморегуляторы на термостатические клапаны, если у вас радиаторы с нижним подключением, то вместо клапана нужен встраиваемый термостатический вентиль. Действие термоголовок выглядит следующим образом: когда температура в помещении повышается, вещество в сильфоне увеличивается в объеме и разжимается пружина, что приводит к тому, что шток движется в золотник клапана и тем самым поступление теплоносителя в радиатор уменьшается. Когда температура в помещении снова понизилась, вещество в сильфоне сжимается, а шток подымается и теплоноситель снова свободно поступает в радиатор.

Терморегулятор обязательно должен устанавливаться на клапане горизонтально, а также на него не должны попадать прямые солнечные лучи. Если прибор отопления на который требуется установить термоголовку находится в нише или за шторой, то можно установить на него терморегулятор с выносным настенным датчиком для более правильной её работы. Резьба присоединения термоголовок к клапану отличается, стандартные: М30Х1.5, М28Х1.5, "под клик" - для Danfoss серии RA. 

Терморегуляторы устанавливаются не только на радиаторы, а также применяются в системах "теплый пол" для правильной работы смесительными узлами или трехходовыми смесительными клапанами. В таких системах используются только жидкостные термоголовки с погружным или накладным датчиком.

Диапазон регулировки температуры для термоголовок разный, если она используется для регулировки системы "теплый пол", то это от 20 до 60 ºС, если для радиаторов отопления - от 5 до 28 ºС.

Электронные терморегуляторы обладают явным преимуществом среди остальных типов термоголовок:

1) возможность программирования (несколько программ для поддержания комфортной температуры в помещении, например, на протяжении дня: день/ночь);

2) самая точная и быстрая реакция среди всех видов термоголовок;

3) правильная настройка электронной термоголовки позволить вам сэкономить более 20% тепловой энергии.

К минусу электронного терморегулятора можно отнести его цену. У нас на сайте представленны термоголовки таких брендов как: Danfoss, Valtec, FIV, HLV, RBM. На видео ниже можно увидеть как правильно установить и настроить терморегулятор Danfoss Living Eco.