Циркуляционные насосы предназначены для обеспечения принудительного движения жидкости по замкнутому контуру. Отопительные системы осознанно эксплуатируют при избыточном давлении. Таким образом предотвращается образование воздушных пузырьков даже при критическом режиме работы. Благодаря избыточному давлению исключается проникновение воздуха снаружи в водную систему.
Перепад давления, создаваемый циркуляционным насосом, служит для преодоления суммы всех гидравлических потерь на трении в трубопроводах, то есть благодаря ему жидкость поддерживается в постоянном движении. Из-за различных потерь на трение в трубопроводах, запорно-регулирующей арматуре, котле и у потребителей в каждой точке системы возникает свое рабочее давление. Поэтому расчет мощности циркуляционного насоса нужно доверить специалисту, так как избыточная мощность насоса приводит к созданию в трубопроводе давления, превышающего допустимые пределы. При недостатке мощности насоса теплоноситель не будет циркулировать.
Отопительные приборы
Для приблизительного расчета потребности в отопительных приборах можно воспользоваться следующим правилом — для обогрева 1 м2 площади требуется радиатор мощностью 100 Вт.
Все отопительные приборы используют два физических процесса: конвекцию и излучение. Конвекция — это образование восходящего потока воздуха вблизи нагретой поверхности. В этом случае большая часть тепла передается воздуху помещения. Все отопительные приборы, навешиваемые на стену, используют в основном конвективный нагрев помещения. Холодный воздух как более плотный находится внизу комнаты; нагреваясь от радиаторов, он поднимается вверх, немного остывает и опять опускается. Такой многократно повторяющийся процесс нагревает весь воздух в помещении. Причем необходимо отметить, что воздух прогревается неравномерно: у пола он холоднее, у потолка теплее, в дальнем углу комнаты холоднее, у радиаторов теплее. Лучистое отопление — это поток инфракрасных лучей от нагретой поверхности отопительного прибора, который повышает температуру других поверхностей в помещении (вертикальные ограждения, мебель, перекрытия). Примером лучистого отопления может служить система «теплый пол», хотя здесь тоже присутствуют элементы конвекции воздуха, основной нагрев происходит тепловыми (инфракрасными) лучами. Температура в помещении распределяется равномерно и наиболее комфортно для человека: у пола теплее, на уровне головы прохладнее. Воздух не имеет активного перемешивания, а значит, исчезают тепловые сквозняки и не происходит поднятия пыли, что характерно для всех конвективных приборов отопления.
Конвективные отопительные приборы размещают прежде всего в месте наибольших теплопотерь, под световыми проемами. При невозможности размещения их под окнами или у наружных стен, они могут быть установлены у внутренних стен. Их следует размещать по возможности ближе к полу помещений (минимальное расстояние от низа прибора до поверхности пола 60 мм).
Присоединение труб к отопительным приборам может быть с одной стороны (одностороннее) и с противоположных сторон (разностороннее). При разностороннем присоединении возрастает теплопередача приборов, однако конструктивно рациональнее делать одностороннее присоединение труб. Тепловой поток приборов зависит от расположения мест подачи и отвода из них теплоносителя. Теплопередача возрастает при подаче теплоносителя воды в верхнюю часть и отводе воды из нижней части прибора и понижается при направлении движения снизу вверх.
Индивидуальное регулирование теплопередачи отопительных приборов может быть ручным и автоматическим. Термостатные вентили регулируют пропуск теплоносителя таким образом, что достигают наилучших показателей теплообмена на всех участках теплового прибора. Температура радиатора обычно зависит от температуры воздуха внутри помещения и задается обитателями дома. Например, нужно, чтобы в одной комнате было 20 °C — датчик устанавливается в соответствующее положение, в другой комнате нужно сделать 25 °C — тоже устанавливается при помощи датчика. Терморегуляторы позволяют экономить до 40 % энергии, потребляемой на отопление зданий, обеспечивая снижение расхода потребляемого энергоносителя.
Радиаторы можно разделить на две группы: популярные во многих странах стальные приборы панельного типа и радиаторы секционного типа, которые изготавливают из алюминия, стали, чугуна или комбинации нескольких материалов (такие приборы получили название биметаллических).
Чугунные радиаторы. Чугун — материал, традиционно используемый для изготовления отопительных приборов. К числу достоинств чугунных радиаторов, в первую очередь, относится повышенная стойкость к коррозии. Максимальное рабочее давление составляет 6 бар, для отечественного радиатора МС-140 — 9 бар. Их внешний вид всем известен. Чугунные радиаторы отличаются большой массой и невысокой механической прочностью. Эти приборы характеризуются повышенной тепловой инерцией, что затрудняет применение на них автоматических терморегуляторов, зато они незаменимы при централизованном отоплении, когда котельную топят нерегулярно. При скачках температуры теплоносителя благодаря своей тепловой инерции радиаторы долго не остывают.
Алюминиевые радиаторы обладают более привлекательным внешним видом. Достаточно высокие механические свойства алюминия позволяют изготавливать из него радиаторы с развитой поверхностью секций. Помимо внешних отличий алюминиевых радиаторов различных моделей существуют отличия и в технологии их изготовления. Наиболее распространен метод литья под давлением из силуминов — сплавов на основе Al-Si с содержанием кремния до 12 %. Как правило, такие радиаторы рассчитаны на рабочее давление 6 бар.
Биметаллические радиаторы. Для улучшения характеристик алюминиевых радиаторов используют сочетания алюминия и стали как более прочного конструкционного материала (биметаллические радиаторы). В таких радиаторах — из стали изготавливаются либо только каналы, соединяющие верхний и нижний коллекторы, либо вся внутренняя часть секции (каналы + коллекторы), что исключает контакт теплоносителя с материалом оребрения — алюминием.
Стальные панельные радиаторы широкое распространение получили благодаря сравнительно невысокой стоимости и множеству вариантов по высоте, длине, глубине и тепловой мощности. Еще одной их особенностью является наличие модификаций со встроенным термостатическим вентилем.
Полотенцесушители. В отдельную группу выделяют стальные радиаторы для ванных комнат, или полотенцесушители. Они представляют по своей конструкции стальные трубчатые радиаторы, в которых горизонтальные изогнутые или прямые трубы вварены в вертикальные коллекторы. Эти приборы предназначены для обогрева вспомогательных помещений — ванных, туалетов, коридоров, кухонь и т. п. В России полотенцесушители присоединяют к циркуляционной трубе системы горячего водоснабжения, для того чтобы вода не остывала, когда закрыт кран горячей воды. За рубежом они присоединяются к системе отопления. В связи с этим импортные полотенцесушители изготавливаются из труб с меньшей толщиной стенки.
Компакт-радиаторы. Основу компакт-радиаторов составляют стальные штампованные панели, которые могут снабжаться вертикальным оребрением. Благодаря этому теплоотдача конвекцией данных приборов увеличена до 75 %, а металлоемкость и тепловая инерция снижены. Это делает возможным применение компакт-радиаторов в системах низкотемпературного отопления с пониженными параметрами теплоносителя (55°, 35° и т. п.), которые более эффективны с энергетической точки зрения. Компакт-радиаторы могут служить дополнением к системам напольного отопления.
Теплый пол. Сейчас на российском рынке представлены две разновидности теплых полов: полы с водяным подогревом и кабельные системы. К их преимуществам можно отнести отсутствие в помещении видимых элементов систем отопления, повышенную звукоизоляцию пола, возможность регулирования температуры воздуха одним терморегулятором. Но самое главное достоинство — это улучшенный тепловой режим в помещении. В отличие от обычных систем отопления они позволяют осуществить гораздо более равномерный нагрев помещения, при этом температура пола превышает температуру воздуха всего на 2–3 градуса, создавая оптимальный для человека тепловой режим.
Отапливающий плинтус. Нечто среднее между обычным электрическим радиатором и теплым электрическим полом. К его достоинствам можно отнести равномерный прогрев помещения и незаметность. От теплых электрических полов отапливающий плинтус отличается не только простотой монтажа и доступностью нагревательных элементов для замены, но и тем, что он нагревается до достаточно высокой температуры (70 °C) и требует внимательного к себе отношения. Отопительный плинтус представляет собой напольный плинтус из полированного известняка высотой 10–13 сантиметров, толщиной 2,5 сантиметра и длиной 65 сантиметров с вмонтированным в него электрическим нагревательным элементом мощностью 80—100 Вт. Известняк хорошо прогревается и аккумулирует тепло, благодаря этому не требуется высокая мощность нагревательных элементов. Чтобы прогреть воздух в комнате с высотой потолков до 3 метров до температуры +20+22 °C, требуется одна секция электроплинтуса на 2,5–3 квадратных метра помещения. Отопительные элементы чередуют с необогревающими участками плинтуса из того же камня, что позволяет сделать непрерывное обрамление помещения с равномерным обогревом со всех сторон. Чтобы нагреть с их помощью комнату в 20 м2 потребуется примерно 1500 кВт-ч электроэнергии в год.
Некабельный рулонный модуль. Представляет собой уже готовый нагревательный элемент. Монтаж чрезвычайно прост: нужно раскатать рулон, прикрепить края степлером к полу или стене и включить в розетку. Поверх нагревательного элемента можно устраивать полы, не боясь пожара или деформации отделочных материалов от перегрева. Модуль нагревается не более чем до 35 °C и не требует сложных регулировочных устройств. Работает он при напряжении 24 В. Стандартные размеры модуля: ширина от 30 до 120 сантиметров, длина от 0,9 до 7,2 метров.