Книги по строительству и ремонту

Мастеру на все руки

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

О центральном отоплении говорят в тех случаях, когда теплом снабжаются из одного источника все помещения многоквартирного дома или большой квартиры.

Центральное отопление может быть связано с подготовкой горячей воды. Большим преимуществом центрального отопления является то, что по сравнению с отоплением местными печами оно требует гораздо меньше индивидуального времени на обслуживание. Кроме того, установка местного отопления обходится значительно дороже, поскольку домашнему мастеру необходимо самому монтировать трубопроводы. Себестоимость тепла при центральном отоплении, несмотря на более высокий к. п. д. преобразования, не намного ниже, так как ему сопутствует, как правило, повышенный расход тепла на отопление.

Производство тепла

Тепло центрального отопления вырабатывается в котле, который обычно устанавливают в подвальной части здания. Как уже упоминалось, энергоносителем может служить твердое или жидкое топливо, газ либо электрический ток.

Обычно котлы центрального отопления работают на определенном виде топлива.

Переключаемые котлы хотя и имеют одну топку, однако их горелки можно заменять таким образом, чтобы котлы обогревались газом или мазутом. Наконец, бывают комбинированные котлы, которые оборудованы двумя независимыми топками — для твердого и для жидкого топлива.

Котел на твердом топливе работает, потребляя в качестве топлива дрова, каменный уголь или различные отходы. В случае сжигания мусора следует учитывать законы по защите окружающей среды.

Дрова перед сжиганием должны храниться не менее 1 года (лучше 2 года). С точки зрения защиты окружающей среды нежелательно сжигание угля, так как при этом в атмосферу выбрасывается большое количество вредных продуктов.

Существуют котлы центрального отопления для частного дома, которые автоматически загружаются тонкоизмельченным углем или деревянными опилками. В большинстве случаев необходим регулярный контроль за работой топки и котла.

В котлах на мазуте топливо подается через горелку, которая включается и выключается автоматически. В этом случае производство тепла можно регулировать значительно лучше, чем в котлах на твердом топливе. Топливо в таких котлах засасывается из резервуара (бака), распыляется через форсунки и равномерно смешивается с воздухом, а зажигание происходит от искры высокого напряжения.

Параметры форсунок и котла должны соответствовать друг другу. Производительность форсунки жидкого топлива можно регулировать путем изменения диаметра сопла.

Для горелок небольшой производительности целесообразно предварительно осуществлять подогрев топлива, чтобы улучшить его текучесть и распыление.

Комбинированные котлы на газообразном и жидком топливе для перехода с одного топлива на другие требуют лишь замены горелки.

В специальных котлах на газообразном топливе используются сменные сопла для различных видов газа. Такие котлы обычно оснащаются так называемыми атмосферными горелками, в которых создается газовая смесь с непосредственным смешением воздуха и газа перед сжиганием. При этом пламя топки должно состоять из нескольких отдельных малых факелов, что повышает к. п. д. преобразования. Эти котлы работают тихо и подходят для установки в квартире. Отвод продуктов сгорания обычно осуществляется через трубу, примыкающую к наружной стене.

Газовые котлы центрального отопления для дневного отопления в сущности являются промежуточной формой местной (индивидуальной) и центральной системами отопления; в этом случае также все отопительные устройства в здании нагреваются теплоносителем.

Для дневной отопительной системы подходят как газовые котлы, так и газовые циркуляционные проточные водоподо-греватели. При этом котел для аккумуляции энергии тепла, подогревающего воду, отсутствует, а обогрев производится за счет теплоотдачи протекающей горячей воды. Водоподо-греватель этого типа часто используется совместно с прямоточным водонагревателем (рис.11).

Электрическое центральное отопление предусматривает использование тепла, вырабатываемого различными способами. Некоторые отопительные приборы работают как местные аккумуляторы, с той лишь разницей, что тепло переносится горячей водой. Возможен вариант аккумулятора тепла в виде большого герметичного бака с горячей водой, однако его установка требует больших финансовых затрат.

Наряду с этим используются электроводонагреватели, проходящие под полом. Во всех случаях использования электронагревателей внимание следует обращать на то, чтобы их включение не вызывало перегрузки электрической сети

Низкотемпературные кот

лы, работающие на мазуте и

газе, подогревают воду до тем

пературы менее 65°С. К недо

статкам таких котлов следует

отнести возможность разруше

ния стенок котла возника

ющими в топке сернистыми оки

слами (которое предотвращают

путем применения противокор

розионных     материалов).

Потери тепла в низкотемпера

турных котлах вследствие

излучения незначительны по

сравнению с другими котлами,

потому что разность темпера

тур в топке и окружающей

среды невелика.

В большинстве центральных систем теплоснабжения температуру котлов автоматически регулируют в зависимости от температуры наружного воздуха, поэтому непосредственного регулирования процесса горения котла не требуется. Дымовая труба, как и для других котлов, по своему сечению должна соответствовать производительности котла.

Низкотемпературные котлы подходят для обогрева помещений через полы, поскольку при этом нагревается большая поверхность и достаточна относительно низкая температура обогревающей воды. Теплоотдача осуществляется в основном путем излучения, что, как отмечалось выше, является важным достоинством.

Высокоэффективные современные газовые котлы центрального отопления, работающие на газовом и жидком топливах, утилизируют энергию отходящих газов. Сгорание топлива в них происходит с относительно низкой температурой. Если температура отходящих газов для обычных котлов составляет по меньшей мере 160° С, для котлов с утилизацией эта температура может быть всего 30° С. Водяной пар отходящих газов конденсируется, а выделяющееся при этом тепло используется теплообменником. Для проталкивания отходящих газов через теплообмен-ный агрегат в дымовую трубу используют вентилятор.

Эти котлы нельзя подключать без риска к обычному камину или топке: внутренняя стенка топки должна иметь покрытие, противостоящее агрессивному кислотосодержащему конденсату.

Для котлов, работающих на жидком топливе, рекомендуются керамические дымовые трубы, а для газовых котлов — дымовые трубы из нержавеющих сталей и благородных металлов.

Так как содержание серы в топливном газе невелико, конденсат имеет соответственно небольшую кислотность, а потому может сливаться в канализацию.   Для   сравнения укажем, что при использовании жидких нефтепродуктов ежегодно образуется много тысяч литров сернистой кислоты, которая не должна попадать непосредственно в канализацию. Изготовители установок, работающих на жидком топливе, пытаются решить эту проблему путем нейтрализации сернистой кислоты. О работе тепловых установок на жидком топливе судят по тому, насколько хорошо удалось решить эту проблему.

Для нейтрализации конденсата необходимо дополнительное техническое оборудование. Поэтому отопительные установки на жидком топливе дороже газовых. Так как к. п. д. определяется использованием теплотворной способности топлива для котлов данного типа, этот показатель близок к 100% (2).

Комбинация центрального отопления с системой водопо-догрева широко распространена и может быть достаточно экономичной. В старых системах водонагреватель был встроен в отопительный котел. Подогрев горячей воды в этом случае осуществляется непосредственно от отопительного водоснабжения, поэтому горячая вода всегда имеет постоянную температуру. При высокой температуре в котле это приводит к большим потерям энергии.

В связи с этим современные системы отопления и водоподо-грева разделены. Резервуар горячей воды хотя и снабжается водой отопления, но только после подогрева ее до определенной температуры (45° С), при которой незначительны потери тепла. Отдельный резервуар горячей воды имеет то преимущество, что оборудование ее нагрева может комбинироваться с солнечным коллектором или тепловым насосом.

Летом и в межсезонье солнечный коллектор или насос может поставлять большую часть необходимой горячей воды. Если этого становится недостаточно, включается отопительный котел. Нагрев воды может осуществляться раздельно, например, с помощью больших газовых или масляных горелок, которые обслуживают только резервуар горячей воды, что весьма целесообразно, поскольку отопительным котлом в течение лета можно не пользоваться.

Теплораспределение

Вырабатываемое в отопительном котле тепло переносится в требуемое место с помощью теплоносителей — воздуха, пара или воды.

Перенос тепла паром или теплым воздухом применяется редко, так что наиболее распространенным теплоносителем считается горячая вода.

Транспортирование горячей

воды по трубам отопительной

системы осуществляется с

помощью       циркуляционных

насосов либо за счет сил гравитации; при этом тепло передается излучением и конвекцией (7). Трубы должны быть хорошо изолированы, чтобы в процессе транспортирования горячей воды свести к минимуму потери тепла. При этом следует помнить, что отопительные трубы нельзя прокладывать в наружных стенах, так как в этом случае возникают наибольшие потери тепла.

Плоские обогревательные устройства имеют гладкую или профилированную нагревательную поверхность при небольшой толщине и применяются главным образом в тесных помещениях. Двухрядные плоские обогревательные устройства снабжены пластинами, в нижней части которых подсасывается воздух; этот воздух, дополнительно нагреваясь, поднимается вверх и снова поступает в помещение.

Радиаторы выполняются в виде отдельных секций, которые могут монтироваться в любом количестве, что позволяет составлять обогревное устройство любых размеров и различной мощности.

Теплоотдача  от  радиаторного обогревного устройства осуществляется на —2/3 конвекцией и на —1/3 излучением.

Конвекторы состоят из вертикальных узких пластин, или ребер, которые смонтированы на горизонтально расположенной отопительной трубе так, что воздух, перемещаясь от нижней части корпуса конвектора к верхней, нагревается и поднимается к потолку помещения. Теплоотдача в обогревательных устройствах этого типа осуществляется исключительно за счет конвекции.

Конвекторы имеют относительно небольшую массу и работают при малом расходе жидкости теплоносителя; при этом помещение нагревается относительно  быстро.  Однако конвекторы постоянно заполняются потоком воздуха и очищать их трудно.

Особой формой конвекторов являются нагревательные рейки, которые привинчивают к стене в виде плинтусов; однако это затрудняет установку мебели.

Настил полов может обогреваться не только через обогревное устройство, но и через систему труб, уложенную в конструкции пола. Трубы укладывают в изоляционном слое и закрывают плавающим монолитным покрытием. Теплоотдача осуществляется путем теплопроводности и излучения. Циркуляция воздуха при этом незначительна, распределение температуры в помещении по его высоте равномерно. От больших поверхностей стеклянных окон может образовываться противоток воздуха, вызывающий понижение температуры, что может быть предотвращено хорошей теплоизоляцией этих окон.

Так как обогрев полов достаточно эффективен при использовании горячей воды с максимальной температурой 45° С, для этого можно использовать температурную систему водоподо-грева либо тепловой насос.

Обогрев пола целесообразен в тех помещениях, где должна поддерживаться постоянная температура. В этом случае не требуются дополнительные отопительные приборы, однако возможно сочетание радиаторов и конвекторов (такие приборы лучше устанавливать в помещениях, используемых периодически). Регулирование режима обогрева производится путем изменения температуры горячей воды, подаваемой в поднастильные трубы и обогревные устройства.

Дополнительные местные печи, например кафельная печь, в жилой комнате, где постоянно бывают люди и вследствие этого расходуется много тепла, облегчают тяготы холодной зимы.

Ковровые покрытия уменьшают теплоотдачу с увеличением их толщины. Поэтому не следует устраивать ковровое покрытие на всей площади обогреваемого пола, а также применять покрытия на каучуковой основе.

Ремонт уложенных в основание пола трубопроводов требует частой смены покрытия пола, что требует специальной конструкции пола и особой тщательности при прокладке и монтаже труб.

Другие виды обогрева поверхностей. В плиты перекрытия могут быть встроены обогревательные трубы, либо их устанавливают после монтажа для обогрева плит перекрытий. Если степень излучения тепла такой системы обогрева относительно высока, то распределение его в помещении по высоте (больше у потолка, меньше у пола) неблагоприятно. При так называемом внешнем обогреве, когда трубы проложены в наружных стенах, человек ощущает естественное тепло, подобное солнечному, либо комфортное тепло, которое излучает кафельная печь.

Регулирование режима отопления

Для эффективного использования оборудования системы центрального отопления оно должно правильно обслуживаться и регулироваться.

Экономия энергии при грамотной эксплуатации может быть значительной. Поэтому современные регулирующие приборы окупаются через 1-2 года.

Температура воды в котле зависит от полноты сгорания топлива, а нагреваемая в котле вода циркулирует в обогревательной системе либо применяется для хозяйственных нужд. Чем больше разница температуры горячей воды и помещения, тем выше потери тепла. Поэтому температура воды в котле должна устанавливаться настолько низкой, насколько это возможно при требуемой теплопроизводительности котла.

Для обычных газовых котлов температура нагрева не может опускаться ниже 65° С, так как в противном случае конденсируется влага и, взаимодействуя с окислами серы, образует сернистую кислоту, которая разрушает топку. Топки современных низкотемпературных котлов имеют покрытия из противокоррозионных материалов.В таких котлах можно регулировать температуру в зависимости от внешней температуры. Такие котлы экономичны, поскольку потери тепла в них минимальны.

Циркуляционные насосы применяют для прокачивания воды через систему, хотя движение воды в отопительной сети возможно и за счет сил тяжести. Так как горячая вода легче холодной, она поднимается вверх и, отдавая тепло, вновь возвращается в котел. Циркуляция за счет силы тяжести, однако, требует много времени. Циркуляционные насосы ускоряют процесс протекания горячей воды через отопительные устройства и, соответственно, теплоотдачу.

Температура питательной воды в циркуляционной системе — это температура воды возвращения, так как нагретая вода из котла течет к отопительным устройствам, отдает там тепло и возвращается. В процессе транспортирования часть тепла теряется без пользы. Как уже упоминалось, чем выше температура воды, подаваемой в систему обогрева, тем выше потери тепла. Поэтому вода, подаваемая в систему обогрева, должна иметь допустимо низкую для котла температуру.

Современные котлы позволяют регулировать температуру воды, подаваемую в обо-гревные устройства. В обычных котлах регулирование осуществляется за счет того, что к нагретой по меньшей мере до 65° С горячей воде добавляется охлажденная вода, возвращающаяся из системы отопления. В устаревших конструкциях котлов регулирование температуры осуществляют вручную. Однако этот способ регулирования довольно груб, так как температура наружного воздуха и связанная с ним потребность в тепле нередко меняются в течение нескольких часов.

В современных установках температуру воды, подаваемой к обогревным устройствам, автоматически регулируют в зависимости от температуры наружного воздуха; внедряются системы автоматического управления котлом в зависимости от внешних факторов. Датчик температуры улицы (который устанавливают на несолнечной стороне дома) измеряет температуру наружного воздуха и передает информацию на регулятор температуры подаваемой воды. Последний в зависимости от потребности в тепле регулирует соотношение отработанной воды с горячим потоком, подаваемым к обогреваемым устройствам.

График нагрева строят для каждого центрального регулятора в виде диаграммы кривой нагрева. Для ее построения замеряют температуру отопительной воды, обеспечивающую в помещениях комфортную температуру, при различных температурах улицы. Этот температурный показатель зависит от расположения и объема дома, теплоизоляционных характеристик его конструкции.

При монтаже отопительной системы диаграмму кривой нагрева воды устанавливают монтажники. Однако домохозяин должен отрегулировать ее сам в зависимости от потребности в тепле. Это может способствовать уменьшению потерь тепла.

Комнатный термостат устанавливают в важнейших для отопления помещениях, как правило, в жилых комнатах, настраивая его на желаемую температуру. В некоторых отопительных установках, например в котлах с атмосферными газовыми горелками, такой термостат может непосредственно регулировать температуру. Если в помещении слишком холодно, отопительную воду нагревают сильнее. В старых отопительных системах, где температура котловой воды должна быть не ниже 65° С, комнатный термостат в зависимости от потребности в тепле может включать и выключать циркуляционный насос. При применении электронных датчиков возможно регулирование температуры воды, подаваемой в обогревные устройства.

Не для каждого помещения можно достичь с помощью комнатного термостата определенной температуры. Поскольку в устаревших конструкциях обо-гревных устройств вентили постоянно открыты, по показаниям термостата во всех помещениях соответственно повышается или понижается подвод тепла. Достижение комфортной температуры в разных комнатах возможно при применении термостатических вентилей.

Современные комнатные термостаты, которые объединены с системой регулирования подачи тепла, могут автоматически изменять температуру помещения в определенное время суток, например, понижать температуру днем или частично отключать обогрев.

Термостатические вентили устанавливают для поддержания требуемой температуры воздуха в помещении в течение долгого времени. Если в помещении достигается требуемая температура, то вентиль автоматически дросселирует расход воды, одновременно снижая теплоотдачу. При этом предотвращается перегрев помещения с учетом действия солнечного излучения, энергии осветительных приборов и выделения тепла человеческого организма. Термостатические вентили дешевы и быстро окупаются в течение 5^-6 лет.

Воздух в помещении должен иметь возможность беспрепятственно обтекать вентиль. Если термостатический вентиль, например, закрыт кожухом или корпусом радиатора, то вследствие создающегося устойчивого теплового потока он измерит завышенную температуру и выдаст неправильную команду.

На вентиль не должно влиять проветривание помещения в зимнее время, так как холодный воздух, воздействуя на датчик, вызовет открытие клапана горячей воды. Небольшая регулировка вентиля одновременно способствует защите обогревного устройства от замерзания в зимнее время и обеспечивает его работу в отсутствие хозяев дома.

Электронное регулирование современных отопительных систем предусматривает полную автоматизацию, включая взаимосвязь внешней температуры с регулировкой работы котла и температуры подводимой к обо-гревным устройствам воды. Диаграмма отопления должна отражать потребности хозяев дома.

При использовании такой системы возможно автоматическое уменьшение температуры помещений при временном отъезде хозяев. В комплексе с термостатическим вентилем такая система регулирования является простой и экономичной в обслуживании.

Вспомогательное оборудование (арматура)

Для эксплуатации системы центрального отопления необходимы различные виды арматурного оборудования.

Топливные баки, необходимые для хранения жидкого или газообразного топлива, устанавливают строго вертикально, чтобы избежать вытекания топлива. Следует предотвратить воздействие на бак грунтовых вод, грязи и тепла. Жидкостные топливные баки можно устанавливать в укрытии на поверхности земли или в подвале; их необходимо периодически подвергать специальным испытаниям на герметичность. Если выбрать баки, емкость которых достаточна для хранения всего запаса топлива на отопительный сезон, то можно существенно сэкономить на денежных средствах и хлопотах по дозаправке.

В подвале топливные баки обычно устанавливают батареями; при этом несколько баков малой вместимости (которые легко доставлять в подвал и извлекать из него) соединяются последовательно. Баки из композитных материалов коррозионно-стойки и имеют более длительный срок службы, чем остальные; они прочнее и дешевле.

Баллоны для газового топлива можно устанавливать только на открытом воздухе, с тем чтобы при утечках предотвратить опасность взрыва. Взрывы газовых баллонов, находящихся в личном пользовании, случаются, к сожалению, довольно часто.

В отопительных установках, работающих на жидком топливе, расходомер топлива, подобный газовому или водяному счетчикам, не устанавливают. Уровень топлива в баке в бытовых условиях измеряют визуально и поэтому весьма неточно.

Для контроля расхода жидкого топлива необходимо предусмотреть установку более точного расходомера.

Так  как  центральное  отопление обеспечивает постоянную выработку и передачу тепла, расход его много выше, чем у индивидуальных систем отопления. Регулирование расхода топлива через горелку топки может способствовать его разумной экономии.

Масляный подогреватель используют для изменения вязкости жидкого топлива, так как в отопительных установках низкой производительности с небольшими горелками вязкое топливо без подогрева не может оптимально распыляться. Это приводит к неполному сгоранию топлива, закопченности топки и увеличению потерь энергии. Поэтому перед горелками маломощных отопительных установок обычно устанавливают подогреватель, что способствует некоторой экономии энергии.

Счетчик времени работы котлов позволяет определить точное время процесса горения в топке и действительную производительность котельной установки, т. е. соответствие количества производимого и потребляемого тепла. Активное время работы котла должно составлять около 1800 ч в год. Уменьшают этот показатель при необходимости увеличения производительности котла или в рамках мероприятий по экономии энергии. Когда количество производимого тепла становится больше потребляемого, увеличиваются простои и ухудшается режим работы котла. Установка в горелке форсунок малых размеров в этом случае может оказаться полезной. Тем не менее, при приобретении новой отопительной установки целесообразно все же ориентироваться на котел без избытка производительности.

Термометр для измерения температуры отходящих газов монтируют непосредственно над дымоходом. Регулярно измеряя температуру отходящих газов, можно контролировать режим работы топки котла и выявить нарушение процессов теплообмена в случае коррозии стенок котла. Повышение температуры отходящих газов свидетельствует об ухудшении энергетических показателей котельной установки, связанных с потерями тепла.

Дымоходный шибер при работающей топке открыт. При прекращении горения во избежание потерь тепла через дымоходную трубу шибер должен перекрывать дымоход.

В автоматизированных котловых установках шиберы и клапаны снабжены проводами, действующими по температурным и другим сигналам.

Ограничитель тяги монтируют в стенке дымохода. Оптимальное место установки ограничителя тяги лучше всего определяет проектировщик или трубочист.

Ограничитель тяги вводит в дымоход дополнительный воздух таким образом, чтобы горячий воздух от котельной установки не втягивался в дымоход вместе с отходящими газами. Это позволяет передать дополнительное тепло воде в котле. Кроме того, вследствие ввода дополнительного воздуха замедляется конденсация водяного пара в топке и уменьшается опасность его перенасыщения. Наконец, дымоходная труба при остановке топки может вентилироваться так, чтобы можно было ее осушить.

Счетчик расхода тепла измеряет потребление тепла отопительным устройством и, таким образом, плату за него. Этот же прибор предотвращает неконтролируемое потребление тепла другими потребителями. Распространены также испарительные измерители, которые укрепляются на отопительном устройстве; они содержат определенное количество жидкости, которая испаряется под воздействием тепла, излучаемого отопительным устройством. По тарированной шкале прибора считывают показатели расхода тепла и сравнивают с показателями таксы по оплате эксплуатации жилья.

Электронные счетчики

работают намного точнее, но, вместе с тем, и стоят значительно дороже.

Для оптимального использования энергии необходимо периодически проводить техническое обслуживание установок и оборудования у тепло-производителя и теплопотреби-теля.

Следует периодически регулировать, очищать или устанавливать новую горелку.

Отложения копоти в топке создают существенные помехи в теплопередаче. Вследствие этого повышается температура отходящих газов и увеличиваются тепловые потери. Очистку топочной камеры производят с помощью шабера, шпахтеля или специальной щетки.

Нагар с распылителя форсунки, посредством которого топливо смешивается с воздухом, удаляют мягкой проволочной щеткой. Применение химических средств для удаления копоти приводит к загрязнению окружающей среды, а также к кратковременному перерасходу топлива.

Если в отопительном устройстве (радиаторе и т. п.) остался воздух, признаком которого являются булькающие шумы и уменьшение теплоотдачи, то следует выпустить его через дренажный клапан, который открывают специальным ключом. При этом стенку за отопительным устройством следует прикрыть, чтобы избежать попадания на нее брызг грязи вместе с отопительной водой.

Самостоятельный монтаж

Различные германские фирмы (например, «Браукман», «Экзотерм», КХ-Централь-хайцунг») предлагают застройщикам различные проекты для самостоятельного сооружения систем центрального отопления.

Эти строительные проекты

включают широкий набор пред

варительно смонтированных

узлов, которые собирают в бло

ки, руководствуясь специаль

ной инструкцией. При монтаже

используются медные трубо

проводы, которые соединяются

пайкой либо нарезными муфта

ми. Строительно-монтажные

фирмы оказывают помощь при

монтаже и информируют потре

бителей, когда необходимо

производить ремонт и техни

ческое обслуживание системы

отопления, а также предлагают

заключение приемлемого дого

вора, что позволяет самоде

ятельным мастерам сэкономить

значительные затраты труда на

выполнение  специальных

работ, требующих опыта и высокой квалификации (шлицевание торцов труб-м их очистка, пробивка отверстий в перекрытиях и т. п.).