VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

1.Тепловые режимы помещений

1.1. Понятие теплового комфорта

Тепловой комфорт - это когда в доме вне зависимости от погоды, времени года и прочих внешних природных факторов поддерживаются стабильные климатические параметры. [1]

Говоря о тепловом комфорте, в основном имеют в виду температуру в помещении. Но также в понятие теплового комфорта входит не только температура в помещении, но и относительная влажность воздуха и скорость движения воздуха. Человек в принципе способен приспосабливаться к изменениям температурной среды, иными словами, в человеческом организме происходит внутренняя терморегуляция в зависимости от окружающей температуры. Вместе с тем в пределах данного диапазона имеется температурная область наибольшего комфорта, при котором человек чувствует себя лучше всего.

Тепловой комфорт в жилых помещениях при определенных наружных условиях определяют различные факторы. Это и пространственная ориентация сооружения, и характеристики наружных ограждений (степень остекления, солнцезащита, теплостойкость, наличие инженерного оборудования, режим эксплуатации здания).

В случае значительных температурных колебаний наружного воздуха, внутренний микроклимат обеспечивается искусственными системами. Это в первую очередь наружные ограждения и инженерное оборудование здания.

Микроклимат жилых помещений представляет собой комплекс метеорологических условий в помещении:

1)Температура воздуха и внутренних поверхностей помещения

2)Влажность воздуха в помещении

3)Скорость движения воздуха в помещении

4)Атмосферное давление

Для человека микроклимат может быть:

1) Комфортным - обеспечивает состояние теплового комфорта.

2) Дискомфортным

а) Нагревающим

б) Охлаждающим

В создании комфортного микроклимата не последнюю роль играет правильный выбор отопительных систем. Неразрывно с отоплением должна решаться и задача обеспечения чистоты воздуха в жилых помещениях.

Минимально необходимый гигиенический уровень воздушной среды в жилище гарантируется при соблюдении действующих санитарных норм. При этом остаются в силе обязательные требования об увеличении высоты помещений, сквозном проветривании, устройстве солнцезащиты в соответствующих климатических районах страны. [2]

Метеорологические условия, или микроклимат, зависят от теплофизических особенностей технологического процесса, климата, сезона года, условий отопления и вентиляции. Воздействие высоких и низких температур внешней среды вызывает нарушение теплообмена и приводит соответственно к перегреву и переохлаждению организма. Основными видами терморегуляции, как известно, являются теплообразование и теплоотдача. Теплообразование в организме осуществляется химическим путем. Теплоотдача происходит физическим путем: излучением, проведением тепла и испарением. Оптимальными метеорологическими условиями для человека являются температура воздуха 18-30С° при относительной влажности 40-60 и скорости движения воздуха 0,5-1,0 м/с. [3]

1.2 Влияние высоких температур на организм человека.

Одним из необходимых условий нормальной жизнедеятельности человека является обеспечение нормальных метеорологических условий в помещениях, оказывающих существенное влияние на тепловое самочувствие человека.

К уменьшению теплоотдачи, нагреванию организма и появлению ощущения "жарко" ведут следующие факторы:

- высокая температура воздуха. Снижает теплоотдачу излучением и конвекцией.

- высокая влажность (при высокой температуре). Затрудняет теплоотдачу испарением.

- низкая скорость движения воздуха. Также уменьшает теплоотдачу испарением.

Высокие температуры оказывают отрицательное воздействие на здоровье человека: работа в условиях высокой температуры сопровождается интенсивным потоотделением, что приводит к обезвоживанию организма, потере минеральных солей и водорастворимых витаминов; вызывает серьезные и стойкие изменения в деятельности сердечно-сосудистой системы; увеличивает частоту дыхания; оказывает влияние на функционирование других органов и систем; ослабляется внимание, ухудшается координация движений, замедляются реакции и т.д.

Все эти факторы отрицательно влияют на работоспособность человека. [3] К мероприятиям по улучшению микроклимата относятся отопление, вентиляция. [4]

1.3 Влияние низких температур на организм человека.

Температура помещения – самый важный показатель комфортности. От температуры напрямую зависит и влажность воздуха. Низкие температуры провоцируют отдачу тепла организмом человека, тем самым снижая его защитные функции. [5]

К увеличению потерь тепла, а следовательно к охлаждению организма и появлению чувства холода ведут:

- низкая температура воздуха. Увеличивает теплоотдачу излучени­ем и конвекцией.

- высокая влажность (при низкой температуре). Увеличивается от­дача тепла путем конвекции, так как теплоемкость влажного воз­духа ниже чем сухого и он легче нагревается.

- высокая скорость движения воздуха. Способствует теплоотдаче испарением.

Если в помещении установлена некачественная теплотехника или оборудование для отопления подобрано неправильно, то люди будут постоянно страдать от переохлаждений, подвергаться частым простудам, инфекционным заболеваниям и т.д.

Низкие температуры оказывают отрицательное воздействие на здоровье человека: в зимний и в переходный период мы не ожидаем случаев серьезного охлаждения организма в городских квартирах у здоровых людей. Однако следует уделять внимание одиноким лицам преклонного возраста в домах с местным отоплением, у которых в случае их заболевания могло бы возникнуть опасное переохлаждение.

Слишком холодные и сырые квартиры связывают с более часто повторяющимися атаками ревматизма, в холодных квартирах более часто встречаются жалобы «ревматического типа» - суставные и мышечные боли и т.п.

Дискомфортные холодные условия жилища нежелательны для лиц, подверженных простудным заболеваниям и ослабленным.

Холод не благоприятствует также лицам, страдающим гипертонией, поскольку он приводит к сужению сосудов, которое и без этого у таких больных является чрезмерным. [6]

1.4 Требования к тепловому режиму

Допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в обслуживаемой зоне жилых, общественных и административно-бытовых помещений.

Период года	Температуравоздуха, °C	Относительная влажность воздуха, %	Скорость движениявоздуха, м/c, не более
Тёплый	20-2223-25	60-3060-30	0,20,3
Холодныйи переходные условия	20...22	45...30	0,2

Примечания:

• 1. Нормы установлены для помещений, в которых люди находятся более двух часов непрерывно.

• 2. При расчете отопления температура воздуха в помещениях устанавливается по нормам проектирования зданий различного назначения. В группах помещений, оборудованных приборами учета и индивидуальными автоматическими терморегуляторами, расчетная температура может быть установлена по требованию заказчика в диапазоне допустимых значений.

• З. Температура воздуха помещений для теплого периода указана для районов с расчетной температурой наружного воздуха до 25 °С. Для других районов температура воздуха в помещениях должна быть не более чем на 3 °С выше расчетной температуры наружного воздуха. [7]

Температура в помещениях:

Для сидячей деятельности	19°
Для не сидячей деятельности	17°
Для офиса	20°
Для торгового помещения	19°
Для ванн	24°
Для тяжелого физического труда	12°
Для спальни	15-18°
Максимальная температура в помещении не должна превышать	26°

Среди всех ограждений помещения пол занимает особое положение, поскольку здесь речь идет о контактной поверхности, что имеет важное значение для теплового баланса человеческой стопы. Здесь установлены пределы по медицинским показаниям, которые необходимо учитывать при проектировании и монтаже напольных систем отопления. [8]

Следующие значения для температуры поверхности пола являются предельными:

Для помещений и рабочих комнат, в которых люди в основном стоят	27°
Для жилых комнат и офисов	29°
Для вестибюлей, прихожих и коридоров	30°
Для ванн и бассейнов	33°
Для помещений или зон помещения, в которых люди почти не бывают	35°

2. Обеспечение требуемой температуры внутреннего воздуха

2.1 Система отопления

Система отопления — это совокупность технических элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи во все обогреваемые помещения количества теплоты, необходимого для поддержания температуры на заданном уровне.

Основные конструктивные элементы системы отопления:

-теплоисточник— элемент для получения теплоты;

-теплопроводы — элемент для переноса теплоты от теплоисточника к отопительным приборам;

-отопительные приборы — элемент для передачи теплоты в помещение.

Перенос по теплопроводам может осуществляться с помощью жидкой или газообразной рабочей среды. Жидкая или газообразная среда, перемещающаяся в системе отопления, называется теплоносителем.

1)Требования к системам отопления:

Система отопления дома должна соответствовать его планировочно-архитектурному решению. Расположение узла отопления и его отдельных элементов должно быть удобным для эксплуатации и ремонта без нарушения целостности несущих конструкций здания.

Санитарно-гигиенические требования к системе отопления:

Отопительная система должна поддерживать выбранную температуру воздуха в помещении. При этом температура поверхности отопительных устройств должна быть такой, чтобы, прикоснувшись к ним, человек не получил ожога.

Эксплуатационные требования к системе отопления:

К системе отопления предъявляются следующие эксплуатационные требования:

— прочность;

— долговечность;

— удобство ремонта;

— простота в управлении;

—безопасность;

— бесшумность работы;

— тепловая надежность.

Тепловая надежность — это работа системы без сбоев на протяжении всего отопительного сезона.

Монтажные требования к отопительной системе:

Монтаж не должен быть излишне трудоемким и длительным, поэтому следует обратить внимание на наличие в комплекте отопительной системы унифицированных деталей и узлов заводского изготовления. [9]

2) Классификация:

Централизованные

1)Зависимые и независимые:

Зависимые: при зависимой системе теплоноситель извне поступает непосредственно в систему отопления. Он может использоваться исключительно для обогрева; куда чаще возможен отбор горячей воды для хознужд. Именно по такой схеме работает отопление в абсолютном большинстве городских домов.

Независимые: Тепловой узел независимой системы включает теплообменник, посредством которого вода теплотрассы отдает тепловую энергию теплоносителю в замкнутом контуре. Схема может быть применена в том случае, если в частном доме в качестве теплоносителя используется антифриз. При наличии теплосчетчиков такое подключение позволит отключить обогрев на время длительного отъезда, не рискуя разморозкой системы.

Децентрализованные:

Состоит из источника теплоты, который совмещен с нагревательным прибором потребителя или соединен с ним внутренними тепловыми сетями. Основной признак децентрализованной системы теплоснабжения — отсутствие внешних тепловых сетей. Децентрализованные системы теплоснабжения делятся на две группы: 1) системы, у которых источник теплоты соединен с приемниками (нагревательными приборами, калориферами, водоразборной арматурой и пр.), внутренними тепловыми сетями (системы отопления, вентиляции и местные системы горячего водоснабжения); 2) системы, у которых источник теплоты и нагревательные поверхности объединены в одном агрегате (отопительные печи, теплогенераторы).

Децентрализованные системы первого типа находят применение в городах и сельской местности, второго типа — в малых населенных пунктах. [10]

Системы отопления можно разделить:

По типу источника нагрева:

- газовые,

- геотермальные,

-дровяные,

-мазутные,

- солнечные,

-угольные,

- торфяные,

- пеллетные,

- электрические.

По виду циркуляции теплоносителя

- с естественной

- искусственной (механической, с использованием насосов)

По типу теплоносителя:

-Водяная:

а) Радиаторная

б) Теплый пол;

в) Теплые плинтуса;

-Воздушное;

-Инфракарсное;

- Электрическое;

-Паровая [11]

Водяная система:

Это один из самых доступных и повсеместно используемых видов отопления. Свое название оно получило по типу применяемого для обогрева теплоносителя. В этом качестве чаще всего выступает вода. Благодаря присущим ей свойствам она легко поглощает тепло и также легко его отдает, обогревая помещения.

Подобное отопление может быть реализовано разнообразными способами, отличающимися как своими возможностями, так и затратами на его создание. Во всяком случае, такое многообразие позволяет подобрать вариант, наилучшим образом подходящий для различных условий его применения, начиная от многоквартирного дома в мегаполисе и заканчивая небольшим домиком в уединенном месте.

И при этом, определяя вариант отопления, можно выбрать тот, который позволит вам не только обогреть ваш дом, но обеспечить приемлемый для вас уровень затрат. Среди многочисленных способов создания отопления стоит упомянуть однотрубную систему, как наиболее простую и дешевую, и двухтрубную, являющуюся универсальной и способной работать в любых условиях.

Если же необходима полная автономность от внешних условий, то надо обратить внимание на вариант с естественной циркуляцией. Для ее работы не нужны дополнительные насосы и внешние источники энергии, кроме топлива для нагрева воды. Так что водяное отопление может обеспечить комфортные условия независимо от размеров дома и его месторасположения. [12]

А) Теплый водяной пол:

Теплый пол

Самое проверенное решение - устройство теплых полов. Теплый пол - не современное изобретение. Еще в Древнем Риме в полах дворцов прокладывали каналы для пропуска горячего воздухом от печей. В первой половине 19 века начали использовать системы водяного отопления. Ну а в наши дни системы теплого пола используются в очень многих зданиях, особенно часто в частных домах и квартирах. Теплые полы чаще всего устанавливают в ванных, кухнях, прихожих, там, где обычно уложена керамическая плитка - материал с хорошей теплопроводностью. Также теплые полы могут быть уложены под паркетом или ламинатом, но все эти материалы хуже чем плитка пропускают тепло, соответственно КПД системы обогрева будет ниже. Кроме этого паркет может рассыхаться, а линолеум или другие полимерные покрытия быстрее изнашиваться под воздействием повышенной температуры теплого пола.

Сейчас есть два основных способа устройства теплого пола - с использованием труб с теплоносителем либо электрических греющих кабелей.

Основные достоинства водяного теплого пола:

- визуальное отсутствие отопительных приборов;

- равномерный прогрев пола по всей площади;

- возможность обогрева больших площадей малыми средствами;

- единовременные затраты при установке и существенная экономия в оплате электроэнергии в дальнейшем.

Основные недостатки водяного теплого пола:

- конструктивные сложности при монтаже;

- необходимость применения водяного насоса;

- сложность управления температурой пола;

- снижение давления в стояке;

- некоторая вероятность протечки и трудность ее поиска;

- административные сложности и запреты. [13]

Б) Плинтусное отопление:

Плинтусное отопление — это своего рода комбинированная система отопления, что-то между радиаторным и теплым полом. Теплоотдача идет в сторону пола и в сторону стен. При использовании такой системы отопления не занимают место на стенах отопительные приборы, то есть дизайн комнаты или помещения не портится. Плинтусные радиаторы есть различной цветовой гаммы, что позволяет подобрать его под дизайн вашей комнаты. Обвязываются они также как и радиаторные системы отопления.[14]

В)Радиаторное отопление

Классификация водяной системы отопления:

1)Принудительная и естественная циркуляция: Системы с естественной циркуляцией в наше время применяются сравнительно редко. Однако это прекрасное решение для небольших домов, позволяющее сделать отопление независимым от электричества. В основе принципа работы так называемых гравитационных систем лежит тот факт, что при нагреве плотность воды падает. В замкнутом объеме более холодная вода вытесняет нагретые водяные массы в верхнюю часть контура. При определенной конфигурации можно обеспечить непрерывное движение теплоносителя.

В системе с принудительной циркуляцией для ее создания используется внешний перепад или собственный циркуляционный насос. При этом насосы могут работать в системах как закрытого, так и открытого типов. Прекрасное решение — схема с циркуляционным насосом, которая в отсутствие электроэнергии может работать как гравитационная. Для обеспечения такой возможности розлив выполняется трубой большого сечения и в одной точке разрывается вентилем. До и после вентиля врезается насос с грязевиком.

Циркуляционный отопительный насос позволяет прокладывать розлив строго по уровню и обойтись трубой меньшего диаметра. Помимо экономии, это сильно влияет на эстетику помещения.

Принудительная циркуляция обеспечивает более быстрый и равномерный нагрев отопительных приборов. В гравитационной системе дальние от котла радиаторы всегда заметно холоднее ближних. [15]2)Однотрубные и двухтрубные:

Простейшая однотрубная схема (барачного типа, или ленинградка) устроена так:

- По контуру помещения проходит кольцо розлива.

-Параллельно ему или, размыкая его, монтируются отопительные приборы.

Минимальный расход материалов и максимальная отказоустойчивость — несомненные достоинства. Недостаток — большой разброс температур между первыми и последними радиаторами. Его, впрочем, легко нивелировать разным количеством секций или дросселирующей арматурой на каждом радиаторе.

В случае двухтрубной схемы требуется два розлива — подающий и обратный. Каждый отопительный прибор представляет собой перемычку между ними. В результате:

-Не нужен неразрывный контур по всему периметру. Можно, к примеру, не обводить трубами дверь или панорамное окно.

-Температура отопительных приборов может быть одинаковой. На практике, впрочем, разброс есть.

-Балансировка дросселями или термоголовками обязательна. Иначе вполне реальна ситуация, когда вся масса теплоносителя двинется по короткому контуру — через ближние отопительные приборы, а дальняя часть розлива и батарей в холода будет просто разморожена. [15]

3)Горизонтальная и вертикальная разводка:

Ленинградка — типичная горизонтальная схема, а вот стояк отопления в современной пятиэтажке — вертикальная. На практике, однако, куда чаще можно видеть комбинированные схемы, включающие горизонтальные и вертикальные участки разводки:

-В стоячной системе в домах советской постройки есть, помимо стояков, еще и горизонтально расположенные розливы.

- В новостройках используется еще более сложная комбинация: розливы соединяются вертикальными стояками, от которых на каждом этаже запитана горизонтальная разводка внутри отдельно взятой квартиры. [15]

4)Тупиковые и попутные схемы:

Тупиковые водяные системы отопления — это двухтрубные схемы, в которых направления воды в розливах подачи и обратки противоположно. Теплоноситель добирается до дальних радиаторов и возвращается обратно.

А вот если он продолжает двигаться к котлу или тепловому узлу, сохраняя то же направление — наша схема становится попутной. [15]

По способу присоединения приборов:

-однотрубная;

-двухтрубная;

1)Однотрубная

Однотрубная система отопления предполагает размещение радиаторов друг над другом, при такой схеме теплоноситель поступает по веткам системы от верхних радиаторов к нижним. Для регулировки температуры в помещениях предусматриваются перемычки с запорными вентилями, через которые нагретая вода поступает напрямую к нижним радиаторам. К плюсам этой схемы можно отнести экономию на материалах и необходимость меньшего количества межэтажных отверстий, в результате чего система выглядит эстетичнее. Из минусов стоит выделить то, что обычно нижние радиаторы греют меньше, так как часть тепла отдается на верхние. Для решения проблемы нижние радиаторы снабжают большим количеством секций или ставят в систему дополнительный циркуляционный насос. Открывая перемычки на верхних радиаторах, можно регулировать количество нагретой жидкости, поступающей к нижним теплообменникам. [16]

2) Двухтрубная: При выборе двухтрубной системы отопления на каждую группу радиаторов рассчитывают свои собственные подводную и отводную трубу. Температура каждого радиатора регулируется запорным вентилем, установленным на входе радиатора. Такая система предполагает большее количество труб к прокладке по зданию и, соответственно, больший расход материалов. В то же время при таком типе системы она позволяет удобнее регулировать отдельные элементы. К тому же, именно эта система идеально подходит в тех случаях, когда на трубы возлагается дополнительная функция обогрева. В частности, именно при подобной разводке монтируется популярная сегодня система «теплый пол», что позволяет добиться максимального комфорта в современном частном доме. [16]

2.2 Алгоритм расчёта

Чтобы осуществить теплотехнический этап проектирования системы отопления, вам нужны будут исходные данные.

1) Первым делом вам необходим будет проект постройки. В нем должны быть указаны наружные и внутренние размеры каждой из комнат, а также окон и внешних дверных проемов.

2) Далее узнайте данные о расположении строения в отношении сторон света, а также климатическим условиям в вашей местности.

3) Соберите информацию о высоте и составе внешних стен.

4) Вам надо будет знать и параметры материалов пола (от помещения и до грунта), а также потолка (от помещений до улицы).

После того, как соберете все данные, можете начинать расчет расхода тепла на отопление. В итоге работы, вы соберете информацию, на основе которой сможете осуществить гидравлические подсчеты.

Расчет тепловых нагрузок на систему должен определять теплопотери и мощность котла.

В последнем случае формула расчета отопления такова:

Мк=1,2*Тп

где: М к– мощность теплогенератора, в кВт; Тп– теплопотери постройки; 1,2 – это запас, равный 20%.

Следует отметить, когда производится подсчет количества тепловой энергии, ее потери по зданию распределяются не равномерно, в среднем, цифры таковы: -внешние стены теряют около 40% от общей цифры; -через окна уходит 20%; полы отдают примерно 10%; -сквозь крышу улетучивается 10%; -20% уходят через вентиляцию и двери.

Далее, методика расчета тепловой энергии на отопление учитывает материалы дома. Они непосредственно влияют на уровень потерь тепла. При подсчетах, чтоб учесть все факторы, применяются такие коэффициенты:

К1 – вид окон; К2 – теплоизоляция стен; К3 – означает соотношение по площади окон и полов; К4 – минимальный режим температур снаружи; К5 – число внешних стен постройки; К6 – этажность сооружения; К7 – высота комнаты.

Что касается окон, коэффициенты их теплопотерь равны: -традиционное остекление – 1.27; -двухкамерные стеклопакеты – 1;- трехкамерные аналоги – 0.85.

Чем больший объем имеют окна относительно полов, тем большее количество тепла теряет здание. Отношение площадей окон и пола:

Отношение площадей пола и окон	Коэффициент
10%	0,8
10/19%	0,9
20%	1
21/29%	1,1
30%	1,2
31/39%	1,3
40%	1,4
50%	1,5

Когда производите расчет потребления тепловой энергии на отопление, учитывайте, что материал стен имеет такие величины коэффициента: -блоки либо панели из бетона – 1.25/1.5; -брус или бревна – 1.25; -кладка в 1.5 кирпича – 1.5; -кладка в 2.5 кирпича – 1.1; -пенобетонные блоки – 1.

При отрицательных температурах тепловые утечки также увеличиваются. -До -10° коэффициент будет равен 0.7. От -10° он составит 0.8.- При -15° нужно оперировать цифрой в 0.9. -До -20° — 1. От -25° величина коэффициента будет 1.1. -При -30° он составит 1.2. До -35° данная величина равняется 1.3.

Когда вы производите расчет тепловой энергии, учитывайте, что ее утери зависимы и от того, сколько наружных стен в здании: -одна внешняя стена – 1%;- 2 стенки – 1.2; -3 наружных стен – 1.22; -4 стенки – 1.33.

Число этажей либо вид помещения, который расположен над жилой комнатой, влияют на коэффициент К6. Когда дом имеет от двух этажей и выше, расчет теплоэнергии на отопление учитывает коэффициент 0.82. Если при этом здание имеет теплый чердак, цифра меняется на 0.91, если данное помещение не утеплено, то на 1.

Высота стен влияет на уровень коэффициента так: 2.5 м — 1;

3 м — 1.05; 3.5 м – 1.1; 4 м – 1.15; 4.5 м – 1.2.

Помимо всего прочего, методика расчета потребности тепловой энергии на отопление учитывает площадь комнаты —Пк, а также удельное значение тепловых потерь —УДтп. Конечная формула для необходимого подсчета коэффициента теплопотерь выглядит таким образом: Тп= УДтп∙ Пл∙ К1 ∙ К2 ∙ К3 ∙ К4 ∙ К5 ∙ К6 ∙ К7. При этом УДтпсоставляет 100 Вт/м². [17]

2.2 Отопительные приборы

1) Требования к отопительным приборам:

1. Санитарно-гигиенические требования. Относительно пониженная температура поверхности, ограничение площади горизонтальной поверхности приборов для уменьшения отложения пыли, доступность и удобство очистки от пыли поверхности отопительных приборов и пространства вокруг них.

2. Архитектурно-строительные требования. Соответствие внешнего вида отопительных приборов интерьеру помещений, сокращение площади помещений, занимаемой приборами. Отопительные приборы должны быть достаточно компактными, т.е. их строительные глубина и длина, приходящиеся на единицу теплового потока, должны быть наименьшими.

3. Производственно-монтажные требования. Механизация изготовления и монтажа приборов для повышения производительности труда.

4. Эксплуатационные требования. Управляемость теплоотдачи отопительных приборов, зависящая от их тепловой инерции. Температурная устойчивость и водонепроницаемость стенок при предельно допустимом в рабочих условиях (рабочем) гидростатическом давлении внутри приборов.

5. Теплотехническое требование. Обеспечение наибольшего теплового потока от теплоносителя в помещения через единицу площади отопительного прибора при прочих равных условиях (расход и температура теплоносителя, температура воздуха, место установки и т.д.). Для выполнения этого требования прибор должен обладать повышенным значением коэффициента теплопередачи. [18]

2) Классификация отопительных приборов:

по принципу действия

1) Радиаторы;

2)Конвекторы.

По материалу

а)Чугунные; б)Алюминиевые; в)Биметаллические; г)Стальные; д)Медные; е)Пластиковые;

А)Чугунные:

Чугунные радиаторы –в советское время были просто на пике популярности. Несмотря на разнообразие приборов в современности, мы все же до сих пор используем радиаторы из чугуна. Что касается минусов чугунных радиаторов, то здесь все основывается на материале чугуне. В первую очередь, чугун имеет низкий уровень теплопроводности. И чтобы радиатор нагрелся до 45 градусов, температура воды или другого теплоносителя должна быть около 70 градусов. А это – вызовет большие затраты на топливо.

Хоть чугунные радиаторы и имеют достаточно большой срок работы, все же они не вечные. Обычно от них отпугивает их внешний вид – в современные комнаты их очень трудно вписать. Единственным, но очень существенным преимуществом радиаторов из чугуна является то, что они не требовательны к теплоносителю. [19]

Преимущества: коррозионная стойкость; невысокая цена;

Недостатки:

1.Высокая тепловая инертностъ;

2.Несовременный внешний вид;

3.Низкая стойкость к гидро и пневмоударам;

4.Затрудненный монтаж;

5.Большой вес;

6.Большие габаритные размеры;

7.Плохое качество поверхности; [20]

Б) Алюминиевые:

Следующие разновидности радиаторов отопления – это алюминиевые. Что касается внешнего вида, то такие батареи намного лучше чугунных. Помимо этого, модельный ряд приборов постоянно пополняется новыми образцами. Отличное преимущество радиаторов из алюминия – это высокая теплопроводность. Но стоит отметить, что такие радиаторы для индивидуального отопления являются очень чувствительными к качеству теплоносителя. Если вода будет хоть немного грязной, они тут же выйдут из строя. Именно поэтому стоит заранее хорошо очистить теплоноситель – поставить разнообразные фильтры и приспособления. А это – дополнительные затраты. Также алюминий не подойдет для промышленных помещений, где наблюдается высокое давление горячей воды – такие виды батарей отопления просто-напросто порвет на части. [19]

Преимущества:

1.Высокая теплоотдача;

2.Высокое рабочее давление(во многом зависит от конструкции);

3.Низкая тепловая инертность;

4.Эстетичный внешний вид;

5.Простота монтажа;

6.Малый вес;

Недостатки:

1.Выделение водорода в процессе эксплуатации;

2.Высокие требования к щелочности теплоносителя;

3.Опасность электрохимической коррозии;

4.Чувствительность к абразивному износу (литые);

5.Высокая цена; [20]

В) Биметаллические типы радиаторов отопления – это отличный вариант.

У них высокая теплоотдача за счет того, что в конструкции присутствует алюминий. Также такие батареи являются очень прочными, а их срок эксплуатации также большой – из-за того, что устройства комплектуются металлическими трубами. Но единственным недостатком биметаллических батарей является их высокая стоимость. [19]

Преимущества:

1.Высокая теплоотдача;

2.Высокое рабочее давление;

3. Низкая тепловая инертность;

4.Элегантный дизайн;

5.Нейтральность к химическому составу теплоносителя;

6.Малый объем теплоносителя;

7.Простота монтажа;

Недостатки:

1.Высокая цена;

2.Опасность коррозии; [20]

Г) Стальные

Стальные батареи могут быть трубчатыми и панельными. Панельные варианты относятся к категории бюджетных, но они имеют высокую теплоотдачу. Панельные модели довольно неприхотливые, поэтому они широко используются не только в домах, но и в офисах, и на производствах. Трубчатые стальные батареи – это отопительные приборы разряда премиум. Такие характеристики достались этим моделям не только благодаря отличным техническим параметрам – высокому уровню теплоотдачи и большому сроку работы (около 25 лет). Помимо всего этого, такие батареи имеют отличный внешний вид. Стальные батареи не только обогреют помещения, но и способны украсить их. Стоит отметить особенно радиатор парового отопления, сделанный из нержавейки – из всех стальных трубных батарей они самые эффективные. [19]

Преимущества:

1.Оригинальный внешний вид;

2.Низкая тепловая инертность;

3.Разрешены к применению в медицинских и дошкольных учреждениях;

4.Простота монтажа;

Недостатки:

1.Низкая коррозийная стойкость в открытой системе;

2.Высокая цена; [20]

Д) Медные радиаторы отопления.

Такие отопительные приборы – самые стойкие к агрессивным средам. Эти радиаторы почти не изнашиваются, однако это очень дорогое удовольствие. На сегодняшний день медные батареи отопления применяются в тех системах отопления, где теплоноситель – и вода, и антифриз. Ставят их и для централизованного, и для автономного отопления. Медные радиаторы нивелируют сопротивление теплоносителя. Также они максимально рассеивают тепло и увеличивают эффективность прибора отопления. Конструкция медных батарей более надежна, они практически не подвергаются коррозионным процессам и гидроударам. [19]

Е) Пластиковые радиаторы отопления.

Если вы хотите сэкономить – то этот вариант вам подойдет. Однако здесь следует быть уверенным в том, что температура вашего отопления не будет выше 80 градусов по Цельсию. Такие низкотемпературные радиаторы отопления – достаточно простые в установке и работе, они стойкие к износу, обладают малым весом, недорогие. [19]

2)Конвекторы:

3)Подключение отопительных приборов: Боковое подключение наиболее популярно в городских квартирах. Подводки входят в две пробки с одной стороны радиатора. Основное достоинство такой схемы — то, что длина подводок, ведущих от стояка, минимальна. Недостатки — неравномерный нагрев дальних и ближних секций и, что куда хуже, неизбежное заиливание конца батареи.

-Диагональное подключение (верхняя пробка с одной стороны радиатора и нижняя — с другой) заставит радиатор греть по всему объему максимально равномерно. Под верхней подводкой, однако, низ секций будет заиливаться и в этом случае. Потребуется периодическая промывка.

-Подключение снизу вниз означает и равномерный нагрев по всей длине, и абсолютно чистые секции. Цена этого — воздушный карман в отопительном приборе: потребуется установка крана Маевского или, что лучше, автоматического воздухоотводчика. [21]

Преимущества радиаторов:

Современные отопительные батареи – приборы, которые кроме решения основной задачи (передачи тепла) имеют еще и ряд дополнительных преимуществ:

-Стабильная теплоотдача с высоким выходом энергии;-Стильный внешний вид, возможность вписаться в любой интерьер; -Небольшая тепловая инертность;-Разнообразие вариантов оформления, начиная от стандартных и заканчивая дизайнерскими моделями. [22]

2.3 Российский рынок отопительных приборов

Техническая характеристика отопительных приборов:

1. Радиаторы алюминиевые секционные «RIFAR Alum 500»

Россия 2009:

2) Радиаторы алюминиевые секционные «FARAL Green HP»

Италия 2004: [23]

3) Радиаторы биметаллические секционные «ARMAT BIMETAL» («BIMEX»)

Чехия 2004: [24]

4) Радиаторы биметаллические секционные«RS Bimetal»

Италия 2004: [25]

5) Радиаторы чугунные секционные малой глубины МС-110-500

Россия 2005: [26]

6) Радиаторы чугунные секционные малой глубины МС-85-500

Россия 2005: [27]

7) Радиаторы алюминиевые секционные «RIFAR Alum 500»

Россия 2009: [28]

8) Радиаторы биметаллические секционные «ВИТАТЕРМ»

Россия 2010: [29]

9) Радиаторы биметаллические секционные «Royal Thermo BiLiner» и «Royal Thermo BiLiner Inox» Россия 2010: [30]

10) Радиаторы литые алюминиевые секционные т.м. «FONDITAL» и «NOVA FLORIDA» новой серии S5, серий Super и Super Aleternum, изготовляемых итальянской компанией «FONDITAL S.p.A.» Италия2012:[31]

3. Способы регулировки теплоотдачи отопительных приборов

3.1 Качественное регулирование

Центральное (качественное) регулирование состоит в изменении температуры теплоносителя, подаваемого в систему отопления, в зависимости от температуры наружного воздуха. Осуществляется централизованно на ТЭЦ или в районных котельных.

Центральными называются системы, предназначенные для отопления нескольких помещений из единого теплового центра. Теплообменник и приборы таких систем отопления отделены друг от друга: теплоноситель нагревается в теплообменнике, находящемся в тепловом центре, перемещается по теплопроводам в отдельные помещения и, передав тепло через отопительные приборы в них, возвращается в тепловой центр. К центральным относятся системы водяного, парового и воздушного отопления.

Центральная система отопления может быть районной, когда группа зданий отапливается из центральной тепловой станции Теплообменник и отопительные приборы системы здесь также разделены- теплоноситель нагревается в теплообменнике, находящемся на тепловой станции, перемещается по наружным и внутренним теплопроводам в отдельные помещения каждого здания и, передав тепло через отопительные приборы в них, возвращается на станцию. [32]

3.2 Количественное регулирование

Местное (количественное) регулирование состоит в изменении подаваемого в прибор количества теплоносителя с помощью специальных кранов, устанавливаемых на подводках.

В местных системах для отопления одного помещения все три основных элемента конструктивно объединены в одной установке, непосредственно в которой происходят получение, перенос и передача тепла в помещение. Теплопереносящая среда нагревается горячей водой, паром, электричеством или при сжигании какого-либо топлива. Передача тепла осуществляется излучением и свободной или вынужденной конвекцией.

Характерным примером местной системы отопления является отопительная печь. Тепло, полученное при сжигании топлива (твердого, жидкого или газообразного) в теплообменнике — топливнике, переносится теплоносителем—горячими газами по теплопроводам — каналам и передается в помещение через отопительный прибор — стенки печи. В местной системе отопления с использованием электричества теплоперенос может осуществляться без теплоносителя — непосредственно через твердую среду. [32]

Шаровой кран

Регулировка с помощью шарового крана не очень эффективна, потому что он рассчитан только на два режима работы: открыто и закрыто. Промежуточные положения крана приводят к потере его герметичности, так как твердые частички, которые содержатся в теплоносителе, могут повреждать перекрывающий шар. Используется только в тех системах отопления, где не требуется более точная регулировка температуры помещения. В жилых помещениях, а также в производственных цехах или на складах с особыми требованиями к микроклимату практически не используется. Поэтому этот тип устройства считается наименее эффективным.

Минусами шарового крана считается также:

-шаровые краны часто заклинивают после длительного периода неиспользования;

-для их работы требуются весьма мощные приводные конструкции;

- дороговизна этих изделий;

-наличие «мертвой» зоны для поворота у кранов с консольной ручкой. Данный недостаток можно компенсировать краном с ручкой-барашком;

-резкое открывание шарового крана может спровоцировать гидравлический удар, который всегда негативно влияет на прочность и долговечность отопительного оборудования и может в конечном итоге привести к выводу его из строя;

-регулировка осуществляется вручную, то есть требует постоянного внимания. [33]

Конусный вентиль

Ручной конусный вентиль работает в нескольких позициях и отличается большей результативностью. Однако подобные терморегуляторы для батарей требуют постоянного внимания, ведь после перевода вентиля в промежуточную позицию, его необходимо вручную возвратить в исходное положение. [33]

Терморегуляторы:

Наиболее удобно регулировать температуру в помещении с помощью автоматических терморегуляторов, которые устанавливаются перед радиаторами. Их еще называют термостатами.

Конструкция механического терморегулятора:

Терморегулятор для батарей отопления зависит от типа отопительной системы. Разработаны конструкции термостатов для однотрубных и двухтрубных систем.

Термостат состоит из чувствительной термической головки и специального клапана. Эти элементы функционируют без потребления энергии и между ними есть автоматическая связь. Чувствительный элемент (термическая головка) состоит из привода, регулятора и самого жидкостного элемента. Жидкостный элемент может быть заменен на упругий или газовый.

Состав механического термостата:

-Термоклапан;

-термоэлемент;

-термочувствительный элемент;

-разъем;

-золотниковый клапан;

-передающий шток;

-гайка накидная;

-механизм компенсатора;

-фиксирующее кольцо;

-шкала.

Термоэлемент представляет собой устройство, которое имеет цилиндр, внутренние стенки его являются гофрированными. Такая конструкция называется сильфоном. Этот цилиндр заполнен рабочей средой, которая реагирует на изменение температуры окружающей среды. При увеличении температуры объем рабочей среды увеличивается, растягивая сильфон. Вследствие этого рабочий шток, который регулирует работу клапана, перемещается, перекрывая поток теплоносителя. При понижении температуры объем рабочей среды уменьшается, сжимая сильфон. Это приводит к обратному ходу рабочего штока, который увеличивает поступление теплоносителя в радиатор. Количество циклов «растяжения-сжатия» современных термостатов составляет порядка одного миллиона. Такую «наработку» оборудование сможет получить за срок эксплуатации не меньше, чем сто лет. [33]

Установка терморегулятора: Термостат устанавливается в отверстие, которое закрывает пробку отопительного радиатора по ходу подачи в него теплоносителя.

Терморегуляторы для батарей отопления в однотрубных системах можно устанавливать только при наличии байпаса – трубной перемычки, которая обеспечивает независимую циркуляцию теплоносителя в системе от труб, которые подводят теплоноситель к радиатору.

На клапане терморегулятора стрелкой указано направление движения теплоносителя. Если термостат устанавливается на работающую систему отопления своими руками, то направление движения теплоносителя определяется по вертикальным трубопроводам.

Работа механического терморегулятора зависит от следующих факторов:

-прямой солнечный свет;

-движение воздуха в помещении;

-температура воздуха снаружи помещения;

-источники тепла или холода в помещении.

Принцип действия терморегулятора:

Когда температура воздуха в помещении, которое обогревается, подвергается изменению, то это приводит к изменению теплоносителя в отопительной системе. Одновременно это вызывает увеличение или уменьшение объема сильфона, что приводит к перемещению золотника, который регулирует подачу теплоносителя.

Сильфон самого термоэлемента заполнен газом. Это позволяет правильно и пропорционально регулировать температуру внутри помещения. Термодатчик должен реагировать на температуру снаружи.

Каждому значению температуры внутри соответствует определенное значение давления рабочей среды в сильфоне. Это давление компенсируется пружиной, которая регулирует ход штока.

При увеличении температуры конус клапана будет перемещаться в сторону закрытия до тех пор, пока давление рабочей среды в сильфоне не уравновесится усилием пружины. При снижении температуры процесс будет обратным. Рабочим веществом в термостате может служить как специальная жидкость, так и газ. В соответствии с этим современный рынок предлагает два типа терморегуляторов: жидкостные — их выпускают такие фирмы, как OVENTROP (Германия), CALEFFI и FAR (Италия), DANFOSS и «Теплоконтроль» (Россия), HERZ, и др., и газонаполненные — производятся только фирмой DANFOSS (Германия).

Обычно считается, что газонаполненные сильфоны отличаются большей скоростью реакции чувствительного элемента на изменение температуры в помещении, а жидкостные лучше и точнее передают изменения давления внутри сильфона на исполнительный механизм. Важно также, чтобы датчик обладал высокой надежностью. Кроме того, необходимо учитывать, что эти терморегуляторы выпускаются для однотрубных и для двухтрубных систем отопления и различаются конструкцией. Поэтому они имеют разное гидравлическое сопротивление: у клапанов для двухтрубных систем оно выше, для однотрубных — значительно ниже. Так что ни в коем случае нельзя использовать клапан для двухтрубной системы при модернизации системы однотрубной — это грозит значительным уменьшением поступления теплоносителя в радиатор, а значит, потерей его тепловой мощности.

Газонаполненные термостаты быстрее реагируют на изменение температуры внутри помещения. Жидкостные терморегуляторы точнее и лучше реагируют на изменение давления внутри гофрированного цилиндра и качественнее передают его на исполнительный механизм. [33]

Преимущества газонаполненных терморегуляторов:

Техническое решение, при котором терморегулятор наполняется газом, имеет несколько серьезных преимуществ:

-Конденсация газа проходит в наиболее охлажденной части прибора, наиболее удаленной от корпуса клапана. По этой причине реагирование будет наиболее быстрым, так как его работа не будет зависеть от температуры воды;

-Термостат такого типа хорошо реагирует на динамику температуры в помещении. Это позволяет эффективно осуществлять теплопоступление.

Некоторые фирмы-производители снабжают свои изделия цветными колпачками. У клапанов для двухтрубных систем они белые, для однотрубных — цветные. Эти колпачки не только служат для распознавания клапанов, но и выполняют определенные функции. Например, в ходе строительства, когда термостат еще не установлен (велика вероятность его повреждения), подача теплоносителя в радиатор может регулироваться вручную — как раз с помощью защитного колпачка.

Монтироваться клапан терморегулятора должен так, чтобы выпуклая стрелка на его корпусе (она отлита вместе с ним) совпадала с направлением движения теплоносителя в подводящей трубе (если поставить наоборот — клапан будет «гудеть»). Желательно, чтобы со стороны радиатора клапан, так же как и ручной регулировочный вентиль, имел разъемный фитинг.[34]

Достоинства современных терморегуляторов:

-Современные терморегуляторы имеют эргономичный дизайн, который хорошо подходит к интерьеру любого помещения. Кроме этого ими удобно регулировать температуру;

-Их довольно легко устанавливать в новых и действующих отопительных системах, так как это оборудование адаптировано для местных температурных условий. Их можно эксплуатировать без профилактического и технического обслуживания в течение всего срока службы, который достаточно большой;

-После оборудования терморегуляторами радиаторов отопления отпадает необходимость в открывании окон для регулирования температуры в здании;

- Диапазон температур, в которых работают терморегуляторы – от 5 °С до 27°С. Температура может устанавливаться на любом значении в этом диапазоне и будет поддерживаться с точностью до 1°С;

-Терморегуляторы обеспечивают равномерное распределение теплоносителя по отопительной системе. В этом случает даже отопительные приборы, которые находятся на периферии цепи, будут эффективно обогревать помещение;

- Термостат предупреждает излишнее нагревание воздуха внутри помещения в том случае, если в комнату попадают прямые солнечные лучи, либо температура поднимается вследствие других факторов (нахождения людей или наличия электробытовых приборов);

-При использовании терморегуляторов в автономных системах обеспечивается экономия топлива до 25%, что положительно сказывается как на стоимости отопления, так и на количестве вредных отходов после сгорания.

-Они способствуют существенной экономии ресурсов. Благодаря их работе можно уменьшить расходы на отопление до 25%.

-Улучшается микроклимат: воздух в помещении не пересушивается и не перегревается. Комфортная температура способствует улучшению самочувствия.

-Точная коррекция температур. Благодаря высокой чувствительности приборов, заданная температура будет поддерживаться с максимальной точностью.

-Установка термостатов в частных жилых помещениях наиболее эффективна. Более того, ее стоимость окупается всего за один сезон.

-Приборы очень компактны, отличаются современным дизайном и легко вписываются в любой интерьер.

-Они контролируют полноценную работу всех отопительных приборов в цепи: даже самые удаленные радиаторы будут прогреваться на одном уровне с другими.

-Установленное оборудование долговечно. Оно не требует дополнительного обслуживания на протяжении 20 лет (примерный срок эксплуатации).

-Механические и автоматические терморегуляторы можно использовать для работы с новыми, а также действующими отопительными системами.

С учетом того, что цена этих приборов невысока, достоинства их применения довольно значительны:

-экономится тепловая энергия;

-отмечается улучшение микроклимата в помещениях;

-обеспечивается упрощение монтажа; отсутствие затрат на эксплуатацию термостатов.

Терморегуляторы подлежат сертификации и качественные изделия должны иметь сертификат качества или соответствия. На рынке сейчас представлены терморегуляторы двух типов: газовые и жидкостные. Срок службы такого оборудования составляет около 20 лет. [33]

ТИПЫ ТЕРМОСТАТОВ:

Регуляторы температуры для батарей отопления бывают двух типов:

-Ручной регулятор температуры радиатора батарей отопления;

-Автоматический кран на батарею отопления;

1) С помощью ручного регулятора регулировка температуры батарей отопления производится следующим образом:

-Поворачивая маховик вентиля, мы приведем в действие шток клапана.

-Проходной диаметр седла в таком случае изменится, а его значению будет соответствовать температура.

Ручной термоклапан для радиатора отопления имеет и несколько недостатков:

-Он не настолько эффективный, как автоматический прибор;

-Его защитный колпачок может выйти быстро из строя, если его часто приводить в движение, то есть, открывать или закрывать регулятор температуры для радиатора отопления.

2) В случае с регулятором автоматического типа температурный вентиль на батарее отопления будет работать вместе с таким компонентом, как термоголовка на радиатор отопления.

Благодаря сильфону будут фиксироваться даже самые незначительные изменения температурного режима в помещении. В случае понижения температуры содержимое термического баллончика начнет сужаться, и тогда шток клапана начнет втягиваться, что увеличит расход теплоносителя, а это, в свою очередь, позволит повыситься температуре в помещении. Если в помещении будет чрезмерно жарко, то содержимое баллона начнет расширяться и, таким образом, теплоотдача батарей отопления уменьшится. [35]

Типы и конструкции регуляторов

Температурные регуляторы для радиаторов отопления могут различаться по такому критерию, как способ поступления сигнала на термостатический компонент. Таким образом, сигнал может поступать от:

-Теплоносителя;

-От воздуха снаружи;

-От воздуха в помещении;

1)Один из первых регуляторов температуры получал сигнал от теплоносителя, и точность его регулирования составляла от 1 до 7 градусов. Однако таких показателей было недостаточно. Такой вид термостатов относится к категории «устаревших». Их сегодня применяют редко как неэффективную модель, реагирующую только на температурные показания теплоносителя. А это не всегда эффективно и оправдано.

Здесь обычно используется погружной или накладной датчик, от которого и поступают сигналы. Такой способ регулирования температурного режима малоэкономичен. И все же такие термостаты еще присутствуют на рынке, а некоторые обыватели предпочитают их другим моделям, благодаря их невысокой цене.

2)Второй вид более прогрессивен, ведь он реагирует на температуру воздуха, а не на уровень нагревания самой системы отопления. Такой прибор устанавливается где-нибудь внутри помещения. Он связан с системой включения и выключения отопительного котла с помощью тонкого кабеля, который и передает сигнал. Это система контроля более эффективна и экономична.

3) Третий вариант считается самым современным. Датчик такого терморегулятора установлен на улице и сразу реагирует на изменения погодных условий. Это очень важный момент, который предопределяет возможность коррекции температурного режима в доме. [35]

Если погода начинает меняться, это сразу же позволяет принять меры до того, как снизится температура внутри дома. Такая система хорошо экономит топливо, а это уже экономическая сторона вопроса, во многом определяющая выбор. Кстати, все три вида могут быть использованы в комплексе.

Еще одна модель прибора, который может наиболее оперативно среагировать на изменение температурного режима, состоит из таких элементов, как датчик и температурный регулятор для батареи отопления.

Такие элементы, как термостат на батарею отопления, можно разделить исходя из их конструкционных особенностей. Таким образом, терморегулятор на радиатор отопления может быть:

-С прямым действием;

- Терморегуляторы с электрическим управлением;

-С электрическим управлением;

1) Термостат с прямым действием:

Это самый простой прибор автоматического управления для бытовых отопительных систем. Его устанавливают в трубопровод отопления. Здесь он автоматически перекрывает клапаном сечение трубы, уменьшая или увеличивая его и давая тем самым возможность большему или меньшему объему пройти в радиаторы.

Конструкция его достаточно проста. В нее входят: клапан, золотник, шток и сильфон, куда закачивается материал, способный быстро расширяться или сужаться под действием температуры. Это может быть парафин, жидкий компонент или газообразный.

Установленный на трубопровод с горячей водой, терморегулятор сам тоже нагревается, и под действием температуры происходит расширение наполнителя.

Парафин расширяет сильфон, который давит на шток. На штоке закреплен клапан, перекрывающий трубу, через которую теплоноситель попадает в радиатор. То есть, под действием законов физики происходит контроль над мощностью отопления. Здесь нет посторонней энергии, все происходит самостоятельно. Вот почему данный вид терморегуляторов так и называется. Кстати, обратный процесс происходит по тем же законам, только наоборот.

Такие терморегуляторы устанавливаются около приборов отопления. Ими же можно контролировать температуру воды в бойлерах. Тогда придется дополнительно использовать выносные или погружные датчики, которые монтируются прямо в воду. [36]

2) Терморегуляторы с электрическим управлением:

Обычно данный вид используется при лучевой системе отопления дома. Это когда с одного коллектора разводка производится во все помещения здания. Удобство данного прибора заключается в том, что его термостат с датчиком установлен в помещении, где замеряется температура воздуха. А сам терморегулятор находится около коллектора.

Как только датчик отреагирует на изменения температуры, он передаст прибору сигнал. По нему будет произведено или перекрытие трубы подачи теплоносителя, или ее открытие. Сигнал подается от сдвоенной диафрагмы, которая под действием повышенных температур расширяется, а ее пластинки соединяются. И наоборот.

Это очень эффективный прибор. К тому же, производители постоянно усовершенствуют его, придавая дополнительные опции. К примеру, режим «комфортный-экономный» или «день-ночь». Многие модели оснащены таймерами.

3) Электронные терморегуляторы:

ЭТ – это автоматическое устройство регулирования, которое обеспечивает поддержание заданной температуры в различных тепловых установках. В системе отопления он автоматически управляет котлом и другими исполнительными механизмами системы (смесителями, насосами, клапанами и др.), его целью является созданием в помещении температурного режима заранее определенного пользователем. Данный вид нашел свое применение практически во всех типах отопительных сетей. Но используют его не для перекрытия подачи теплоносителя прямо в трубах, а как регулятор. Он воздействует, к примеру, на горелку котла или на циркуляционный насос, включая или выключая его. Это очень эффективный прибор, который не врезается в саму систему отопления, а подключается к оборудованию — как электрический элемент, способный разъединить электрическую схему.

Регулятор батареи отопления инструкция которого обязательна к изучению, с электрическим управлением, делится на две подкатегории:

-Регуляторы, которые могут управлять насосом или нагревом котла;

-Регуляторы, способные послать сигнал клапанам, установленным перед радиатором на трубе. Этот регулировочный вентиль на радиатор отопления, в свою очередь, может регулировать подачу тепла. Размер клапана подбирается исходя из размера диаметра труб.

Принцип работы

ЭТ имеет встроенный или выносной термодатчик, устанавливаемый в свободном от прямого воздействия отопительных электроприборов месте, он снабжает ЭТ информацией о термическом состоянии той зоны, в которой находится. На основании этих данных электронный терморегулятор управляет отопительными элементами системы. ЭТ бывают аналоговые и цифровые, последние получили широкое распространение, за счет своей функциональности. Цифровые ЭТ бывают: с открытой логикой; с закрытой логикой. Закрытая логика подразумевает под собой жесткую внутреннюю структуру и постоянный во времени алгоритм работы, не зависящий от изменения факторов окружающей среды. Изменять можно только определенные программируемые параметры.

ЭТ с открытой логикой – это свободно программируемые терморегуляторы, они имеют большой диапазон настроек и функций, их можно настроить на любую работы и пол любые условия окружающей среды. Их применение в быту не такое широкое как терморегуляторов с закрытой логикой. Это обосновано тем, что для их управления требуется определенная квалификационная степень. Обычному рядовому гражданину нашей страны тяжело будет разобраться в настройках и режимах работы таких ЭТ. Открытая логика получила широкое применение в индустриальном сегменте, но со временем она станет неотъемлемой частью быта любого человека. Эффективность батареи отопления с терморегулятором значительно возрастает, поэтому при ремонте не стоит скупиться, так как данное оборудование устранит большое количество проблем связанных с отоплением. [38]

Биметаллические терморегуляторы

Биметаллические терморегуляторы дешевы, надежны и характеризуются высокой устойчивостью к электрическим помехам. Биметаллический термостат состоит из двух полос различных металлов, имеющих разные коэффициенты линейного расширения. Биметаллические полосы действуют в качестве электрического контакта выключателя в электрическом контуре отопления. Из-за разницы в коэффициентах линейного расширения двух металлов, биметаллических полосы деформируются в форму нисходящей кривой и цепь нарушается. Металлической полоски находится в контакте с винтом закрытия клапана. Когда становится слишком жарко, контакт наклоняется вниз и на уровне клапана перекрывается доступ жидкости, газа, пара ит.д. Работа котла останавливается, батареи остывают под естественными физическими процессами.

Их принцип действия основывается на свойстве биметаллической пластинки изгибаться под воздействием температурных изменений. При повышении температуры пластинка изгибается и размыкает цепь, а при падении температуры — выпрямляется и замыкает цепь. Такой температурный гистерезис является постоянным фактором, который несколько снижает быстроту реакции системы управления, но одновременно уменьшает количество необходимых соединений и необходим для работы механических терморегуляторов. Для его уменьшения такие терморегуляторы часто оборудуются ускоряющим сопротивлением, нагревающим биметаллическую пластинку при замкнутой цепи, в результате чего терморегулятор включает обогрев до достижения температурой заданного значения. После размыкания контактов нагрев ускоряющегося сопротивления прекращается. Если измеренная температура остается ниже заданного значения, биметаллическая пластинка вновь быстро замкнет цепь. То есть, ускоряющее сопротивление ускоряет период работы терморегулятора.

Недостатком биметаллических терморегуляторов является большое отклонение от заданного значения температуры в условиях нагрузки ниже номинальной. Ток, проходящий через терморегулятор, нагревает биметаллическую пластинку, и температура, измеренная терморегулятором, оказывается выше, чем фактическая температура. При повышении потребности в тепловой энергии и увеличении тока нагрузки комнатная температура будет ниже заданного значения. Кроме того, биметаллические терморегуляторы не являются бесшумными: при замыкании цепи они «щелкают», что порой может раздражать, например в спальнях.

Биметаллические терморегуляторы полезны в тех помещениях, в которых незначительное отклонение комнатной температуры от заданной при изменении потребности в тепловой энергии приемлемо и контролируемая нагрузка значительно ниже номинальной нагрузки терморегулятора. Обычно ручной электромеханический регулятор позволяет сэкономить до 30% электричества, тогда как программируемый — до 50%.

Комнатные термостаты. Комнатным термостатам нужен свободный поток воздуха для измерения температуры, поэтому они не должны быть заблокированы шторами или мебелью, или положены рядом с источниками тепла. Напрямую на системы отопления они не устанавливаются, но являются хорошими помощниками при комплексном подходе к организации защиты. Они бывают ручные и автоматические, также активно используются для полотенцесушителей.

Термостатические вентили (Устройства ТРВ). Термостатические вентили не управляют котлом: они могут уменьшить поток воды через радиатор, на котором установлены, когда температура поднимается выше определенного уровня. Необходимо устанавливать такие приборы там, где уровень давления и воды наименьший, это поможет сэкономить энергию. Они бывают встраиваемые и накладные.

Профессионалы не советуют монтировать такие устройства под крышки или прочие дизайн-приспособления, которые придают эстетичности, таким образом, Вы будете как будто обманывать прибор, он будет показывать неверную температуру из-за нагнетания.

Зональные дистанционные контроллеры. Их рекомендуется использовать с терморегулирующими вентилями. Эти термостаты позволят контролировать температуру воздуха в определенных комнатах или участках комнат при помощи инфракрасных лучей. Как только уровень будет достигнут, они передают сигнал котлу или регулятору радиатора, после чего тот прекращает работу. Это хороший комнатный прибор безопасности.

Термостат цилиндра. Это особенно важно, если у Вас стоит двухконтурный котел. На выходе вода достигает очень больших температур, до 80 градусов, чтобы предохранить трубы от трескания и протекания, перед подходом к радиаторам нужно установить такие жидкостные терморегуляторы. Они являются программируемыми, настраиваются в любом диапазоне от 60 (иногда меньше) градусов.

Системы управления («умный» термостат). По принципу работы очень похожи на водяные терморегуляторы прямого действия для радиаторов (универсал-приборы). Они контролируют состояние системы из командного блока, и полностью отключают котел до нормализации. Помимо того, что они могут отключать котельное оборудование, данные системы контролируют количество поступления горячей воды в трубы. При необходимости перекрывают вентили. [39]

Термоголовки для радиаторов отопления:

Конструкция термоголовок

Сегодня на рынке предлагается огромное количество моделей и марок оборудования данного типа, поэтому в качестве примера рассмотрим продукцию одного из лидеров данного сегмента рынка – термоголовки для радиаторов Danfoss.

Конструктивно устройство представляет собой комплекс из двух самостоятельных устройств - клапана и термостатического элемента.

Принцип работы устройств

1.Сильфон термоголовки для радиаторов, заполненный легкоиспаряющимися парами или жидкостью, работает под определённым давлением;

2.Величина давления в элементе находится в чётком соответствии с температурой его зарядки, а её балансировка обеспечивается тем, что настроечная пружина сильфона имеет установленную силу сжатия;

3.Под действием увеличивающейся температуры воздуха часть жидкости испаряется, следовательно, давление в устройстве растёт;

4.Сильфон увеличивается в размерах, тем самым перемещая золотник клапана в направлении закрытия отверстия, предназначенного для протока воды в контуре по направлению внутрь отопительного прибора;

5.Процесс идёт до тех пор, пока равновесие в системе не будет восстановлено;

6. В случае если температура в помещении снижается, начинается процесс конденсации, давление падает, а сильфон уменьшается в объёме;

7.Золотник перемещается в направлении открытия до того момента пока не будет достигнуто равновесие в системе.

Второй важнейшей составляющей конструкции терморегулятора является клапан, который осуществляет непосредственное регулирование процесса подачи теплоносителя. Он может быть прямым, угловым, а также выполненным в двух типовых решениях RTD-G и RTD-N. Выбор типоисполнения определяется видом системы отопления, а размер элемента – диаметром отверстия в пробке прибора отопления или трубы, через которую подаётся теплоноситель.

RTD-G отличаются большой пропускной способностью и применяются

1. в однотрубной конфигурации системы отопления в любых зданиях,

2. в многоэтажных домах старой постройки,

3. в коттеджах оборудованных двухтрубной системой отопления без циркуляционного насоса.

RTD-N применяется

1. в коттеджах при наличии циркуляционных насосов в системах отопления двухтрубного исполнения,

2. в новых зданиях при двухтрубной системе.

Важно учитывать, что во всех однотрубных системах, в составе которых имеются термоэлементы, установка байпаса между подводками (горизонтальными трубами) обязательна.

Выбор термоголовоки

Одним из основных параметров, по которому выбирается терморегулятор перед монтажом радиаторов, является его заполнение: он может быть жидкостным или газонаполненным. В первом случае пользователь получает прибор, который способен более точно передавать исполнительному механизму величину изменения температурного режима. Недостатком жидкостного устройства является его большая инерционность в сравнении с газонаполненными приборами. Если же выбор будет сделан в пользу второго варианта исполнения, реагирование исполнительного элемента будет не таким точным, но более быстрым.

Также перед тем как окончательно выбрать марку и модель оборудования, важно определиться с расположением их измерительного узла. К примеру, термоголовки для радиаторов Danfoss выпускаются во всех возможных исполнениях: с выносным, встроенным датчиком, а также с возможностью дистанционного управления термостатическим элементом.

Термоголовки со встроенным датчиком получили наибольшее распространение на практике. В данном случае расположение действующего элемента следует из самого названия данной группы оборудования. Планируя монтаж радиаторов с термоэлементами этой конструкции стоит учитывать, что

1.При необходимости установки элемента в вертикальном положении стоит обратить внимание на другой тип устройств, так как в этом случае встроенный термодатчик будет работать с большой погрешностью из-за значительного теплового воздействия исходящих конвекционных потоков;

2.Такой датчик должен быть расположен только горизонтально,

В качестве примера такого исполнения оборудования можно привести термоголовки для радиаторов Danfoss моделей RA 2920, RA 2940, RA 2994.

Термоголовки с выносным датчиком применяют в тех системах, в которых на работу оказывают влияние следующие факторы

• монтаж радиаторов отопления выполнен таким образом, что термостатический элемент закрыт глухой занавеской,

• при встроенной конструкции элемента тепловой поток будет оказывать существенное влияние на его работу,

• термостат расположен на сквозняке,

• необходима вертикальная установка устройства.

Важным элементом в конструктивном исполнении оборудования данного вида является капиллярная трубка, которая должна быть достаточной длины. Широкое применение получили термоголовки для радиаторов марки Danfoss RA 5062, RA 5065.

Термостатические элементы с дистанционным управлением имеет смысл использовать в тех случаях, когда приборы отопления, входящие в состав системы отопления, расположены таким образом, что являются недоступными для пользователей (к примеру, зашиты несъёмной декоративной отделкой). Одними из самых востребованных моделей данной категории можно назвать Danfoss RA 5068 или RA 5074.

Выполняя монтаж радиаторов отопления биметаллических или из любого другого материала основным правилом в установке термоголовки является следующее:

Для того чтобы датчик всегда корректно реагировал на изменения своего рабочего параметра (температуры воздуха в комнате), он должен быть расположен таким образом, чтобы воздух вокруг него мог свободно циркулировать.

Оптимальным положением является то, при котором клапан будет находиться в горизонтальной плоскости, что позволит исключить внешнее тепловое влияние со стороны трубопровода и клапана. Кроме того, устанавливая термоголовки для радиаторов необходимо учитывать тот факт, что стрелка на корпусе клапана должна всегда совпадать с направлением потока теплоносителя в системе. Учёт этого параметра обязателен для всех без исключения систем.

На практике встроенный датчик не может выполнять свои функции полноценно лишь в нескольких ситуациях:

1. когда монтаж радиаторов отопления выполняется в нише;

2. глубина отопительного прибора превышает 160 мм;

3. термоголовка закрыта шторами;

4. имеет место подоконник шириной более 220 мм,а так же расстояние между ним и радиатором составляет менее 100 мм;

5. термоэлемент расположен вертикально.

Из всех перечисленных причин чаще всего именно влияние штор на работу термоголовок вызывает наибольшее количество вопросов. В данном случае она становится своего рода экраном, изолирующим термостат от остального помещения, а значит, датчик будет определять температуру воздуха между стеной и шторой, а не во всей комнате. Все перечисленные проблемы выносной датчик решает достаточно легко. [40]

Настройка

Настраивая приборы для регулирования температуры, нужно, в первую очередь, руководствоваться инструкцией от производителя данных устройств. В такой инструкции будут указаны как их технические характеристики и другие параметры, так и рекомендации по их установке и настройке.

Чтобы регулировка радиаторов отопления была более точная, необходимо закрыть все окна и двери, чтобы снизить утечку тепла из помещения.

Лучше всего установить в помещении термометр для измерения комнатной температуры. Клапан необходимо открыть до упора и воздух в помещении начнет нагреваться. Как только термометр покажет, что температура повысилась на 5-7 градусов, то клапан необходимо закрыть. После того как послышится шум воды и клапан нагреется, необходимо будет запомнить положение головки. Таким образом, можно будет произвести настройку регулирующего оборудования самостоятельным образом, такие операции, как прибавить или как убавить батарею отопления.

Наиболее популярны сейчас российские производители, которые поставляют технику с низкими ценами, но аналогичным качеством обладают и зарубежные фирмы: немецкие Danfoss, Drayton, Far, Fiv, Giacomini,Honeywell, Icma, Ivr, Kermi (Керми), Oventrop, Purmo, Rifar (Рифар), RTD (РТД), RTM (РТМ), RTX, Salus, Sira, Tiemme,Try, Unilh, Valtec (Валтек), Витек, Глобал, Корадо. [39]

4. Предлагаемый способ обеспечения требуемой теплоотдачи отопительного прибора систем отопления

Техническое решение относится к отопительным приборам систем отопления и может быть использовано в помещениях любого назначения.

Известен радиатор для систем центрального водяного отопления с терморегулирующим устройством [1]. При этом радиатор содержит узел нижнего подключения к системе, секции с вертикальными и горизонтальными трубопроводами, соединенные между собой с помощью ниппелей, и терморегулирующее устройство, обеспечивающее автоматическое регулирование расхода теплоносителя через радиатор и подключенное к радиатору через соединительную трубку. В качестве соединительной трубки использован вертикальный трубопровод крайней секции радиатора, который оснащен в верхней части герметичным приспособлением с каналом для прохода теплоносителя и посадочным местом для присоединения терморегулирующего устройства, а крайняя секция отделена от других секций радиатора снизу глухим ниппелем. В известном техническом решении [1] терморегулирующий клапан расположен за пределами радиатора

Недостаток работы данного отопительного узла, заключается в том, что регулирование теплоотдачи радиатора осуществляется путем заужения канала на входе в весь прибор, тем самым увеличиваются потери давления прибора и всего стояка в целом, что может привести к нарушению гидравлической устойчивости системы.

Наиболее близким техническим решением является [2] радиатор с терморегулирующим клапаном, содержащим соединенные между собой резьбовыми втулками трубчатые секции, каждая из которых выполнена из верхней и нижней трубок, соединенных вертикальными трубками, при этом в верхней трубке крайней секции установлен терморегулирующий клапан, а в нижней трубке крайней секции выполнено по крайней мере одно нижнее входное отверстие и одно боковое отверстие, при этом состыкованные верхние и нижние трубки секций образуют верхнюю и нижнюю магистрали, сообщенные между собой вертикальными трубками.

Недостаток известного технического решения, заключается в том что, регулирование теплоотдачи отопительного прибора производится количественным методом, что в свою очередь влияет на гидравлическую устойчивость однотрубного стояка и всей системы в целом.

Задачей предлагаемого технического решения является сохранение гидравлической устойчивости стояка и всей системы в целом в момент регулирования теплоотдачи отопительного прибора.

Указанная задача решается установкой шаровых кранов в местах соединения секций радиатора. За счет шаровых кранов, путем их закрывания и открывания, изменяется площадь прибора и соответственно меняется его теплоотдача, при этом расход теплоносителя в приборе сохраняется.

Радиатор с шаровыми кранами выполнен из нескольких секций. Смежные секции радиатора соединены между собой шаровыми кранами, завинченными в верхние смежные трубки и нижние смежные трубки секций. Каждая верхняя трубка соединена вертикальной трубкой с каждой нижней трубкой любой из секций радиатора.

Все резьбовые отверстия крайних трубок представляют собой резьбовые ниппели для крепления в них средств соединения труб (не показано) системы отопления с радиатором, в частности, для крепления в них труб или заглушек.

Состыкованные верхние и нижние трубки секций образуют, соответственно, верхнюю и нижнюю магистрали, сообщенные между собой вертикальными трубками.

Резьба выполнена под резьбовой шаровый кран с наружной резьбой. Каждая крайняя верхняя трубка и каждая крайняя нижняя трубка имеют на внутренних поверхностях резьбу под заглушку или под соединительные элементы, соединяющие радиатор с трубами системы отопления.

Важной отличительной особенностью предлагаемого способа регулирования теплоотдачи отопительного прибора является то, что за счет закрывания и открывания шаровых кранов, соединяющих секции, осуществляется изменение площади отопительного прибора, что в свою очередь влияет на его теплоотдачу.

Способ обеспечения требуемой теплоотдачи отопительного прибора осуществляется следующим образом.

Если слева в верхней крайней трубке и слева в нижней крайней трубке установлены заглушки, а смежные секции соединены шаровыми кранами, то справа с помощью соединительных элементов радиатор может быть подключен к трубам системы отопления. В момент превышения теплоотдачи радиатора значения теплопотерь помещения, необходимо перекрыть шаровыми кранами нужное количество секций. При этом изменяется площадь поверхности прибора, а соответственно и его теплоотдача.

Данный способ позволяет обеспечить требуемую теплоотдачу отопительного прибора, с учетом постоянства расхода теплоносителя как в радиаторе, так и во всем стояке. Что предотвращает образование гидравлической неустойчивости стояка и системы в целом.

Библиографический список

1. http://imhodom.ru/node/4972

2. http://womaninrussia.ru/ponyatie-teplovoj-komfort/

3. http://34.rospotrebnadzor.ru/directions/nadzor/71025/

4. http://kakbeololo.narod.ru/index/0-526

5. http://www.teplovsem.ru/content/microclimate.html

6. http://www.bibliotekar.ru/zhilishe/5.htm

7. http://www.ktto.com.ua/norm/param_air

8. http://www.vashdom.ru/articles/kontvest_1.htm

9. http://mainstro.ru/articles/ing/teplo/trub/view_87.html

10. http://otoplenie-gid.ru/teplonositel/vodyanoe/546-sistemy-vodyanogo-otopleniya

11. http://otoplenie-gid.ru/istochnik-nagreva/gazovoye/21-otoplenie-doma-gazovymi-ballonami

12. http://otoplenie-doma.org/category/centralnoe-otoplenie/vodyanoe-otoplenie

13. http://gipproekt.ru/articles/systemy-otopleniya.html

14. http://plusteplo.ru/otoplenie/sistemy-otopleniya/osnovnye-vidy-sistem-otopleniya-kakaya-iz-nix-podojdet-vam.html

15. http://otoplenie-gid.ru/teplonositel/vodyanoe/546-sistemy-vodyanogo-otopleniya

16. http://ownhand.ru/распространенные-виды-систем-отопле/

17. http://otoplenie-gid.ru/operacii/raschety/379-raschet-otopleniya

18. http://otopit-pribor.narod.ru/trebovania.html

19. http://otoplenie-doma.org/vidy-radiatorov-otopleniya.html

20. http://oto.by/?p=225%20п

21. http://otoplenie-gid.ru/elementy/konvektori/91-vodyanye-konvektory-otopleniya

22. http://otoplenie-gid.ru/elementy/radiatori/186-vidy-radiatorov-otopleniya

23. https://standartgost.ru/b/pkey-14293834218

24. http://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293829/4293829404.htm

25. http://www.ariostos.ru/radiatory-otopleniya/sira-rs-bimetal.html

26. http://www.santehlit.ru/catalog.php?RubricID=5

27. http://www.ajn.kz/index.php/metal-pipes/radiators

28. http://www.insant.ru/image/data/passport/Alum_pasport.pdf

29. http://www.heatforhome.ru/index.php?ht=204

30. http://www.rusklimat.ru/catalog/radiators/bimetallic-radiators/niliner/14136.html

31. http://www.fondital.it/statics/extranet/documents/ru/vitatherm2.pdf

32. http://www.ecorussia.info/ru/ecopedia/local-regulation-of-heat

33. http://otoplenie-gid.ru/elementy/radiatori/160-termoregulyator-dlya-batarei-otopleniya

34. http://udobnovdome.ru/termoreguljatory-dlja-radiatorov/

35. http://otoplenie-doma.org/ustanovka-termoregulyatora-na-radiator-otopleniya.html

36. http://stroy-aqua.com/vodosnab_otopl/radiator/termoregulyatory-dlya-otopleniya.html

37. http://www.sotis.ru/catalog/heating-equipment/Radiatornye-termoregulyatory-i-armatura/

38. http://gidotopleniya.ru/kotly-i-kotelnoe-oborudovanie/termoreguljatory-dlja-otoplenija-kvartiry-335

39. http://www.asutpp.ru/elektrika-v-kvartire/termoregulyatory-dlya-radiatorov/

40. http://www.otopimdom.ru/index.php?id=1182

41. SU 823772, 23.04.1981.

42. пат. RU 2353863: МПК F24H3/06 Радиатор с терморегулирующим клапаном: заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "СТП-РЕГИОН" .Заяв. 03.04.2007; опубл. 27.04.2007.

67

Код для цитирования: Скопировать