Печное (воздушное) отопление
История отопительных систем
О чем вы думаете, когда речь заходит о домашнем очаге? Конечно же, о родных и близких, о том, как вам комфортно в их окружении, о той любви, которую они проявляют к вам, о тех чувствах, что вы испытываете к ним… А также о большом светлом доме, в котором чисто, уютно и тепло. Тепло душевное и тепло физическое, — так мало и в то же время так много надо для того, чтобы ваш дом стал настоящим оазисом комфорта и благополучия. Чтобы сюда хотелось приходить самому и приглашать друзей, чтобы ощущать, что твой дом — эта твоя крепость. Испокон веков люди стремились сделать свое жилище теплым. Первые «отопительные приборы» появились еще в каменном веке и представляли собой открытые очаги огня, на которых готовили пищу, вокруг которых грелись и над которыми произносили заклинания. В том числе заклинания, чтобы огонь в очаге не погас, иначе обитателям пещеры грозила долгая и мучительная смерть. С тех пор человеческие представления о комфорте претерпели существенные изменения. Сегодня недостаточно того, чтобы в доме просто было тепло. Необходимо, чтобы температура над полом была комфортной, топливо было недорогим и доступным, отопительные приборы не собирали пыль… Наши потребности стали более изощренными, по-этому и современные отопительные приборы совсем не похожи на первобытные очаги. Даже «наследник по прямой» — камин — и тот обзавелся жаростойкими дверками и регуляторами подачи воздуха. Постоянно происходит модернизация существующего отопительного оборудования и изобретение совершенно нового. Последние разработки ученых позволяют использовать для обогрева жилища энергию солнца. Скажите, фантастике? А вот и нет. Более чем в 70 странах мира действуют гелиоэнергетических программы, предусматривающие использование энергию солнца в разных областях человеческой жизнедеятельности. Но пока лучшие умы человечества ломают голову над «солнечными домами», отапливаемыми энергией солнца и ветра, люди продолжают обогревать свои жилища печами и каминами, водяными радиаторами и электрическими обогревателями.
В городских условиях выбирать вид отопления не приходится. Централизованное водяное отопление — и никаких альтернатив. Ну и правда, не возводить же русскую печь на двадцатом этаже городской новостройки. Да и не разрешат! В крайнем случае, можно прикупить электрический обогреватель или проложить на кухне «теплые полы», и то в качестве дополнительного источника тепла.
Назад
Виды отопления
Отопление — это искусственный обогрев помещений с целью возмещения в них теплопотерь и поддержания заданного уровня температуры. Отапливают как жилые, так и нежилые помещения. Для первых важно создание теплового комфорта, необходимого для жизни людей. Для вторых имеет значение соответствие температуры воздуха в помещении его назначению. Например, в складских помещениях должны быть созданы такие условиях, которые бы обеспечили наилучшую сохранность находящихся в них вещей. Температура же воздуха в производственном цехе должна отвечать требованиям технологического процесса.
Применительно к загородным домам, речь идет в первую очередь об обогреве тех помещений, где жильцы собираются проводить большую часть времени на протяжении всего года или какой-то его части. То есть главная цель отопления дома — это создание комфортных условий проживания, которые зависят, во-первых, от температуры воздуха и, во-вторых, от характера распределения этой температуры внутри помещения. За поддержание температуры на должном уровне «отвечает» локальная система отопления. Однако не стоит забывать, что в создании микроклимата помещений участвует тепло, не только поставляемое по «жилам» (трубам или кабелям) отопительной системы, но также выделяемое человеческим организмом.
Первые отопительные устройства, вопреки тяжелым условиям жизни и благодаря изобретательности человека появились еще в каменном веке, практически одновременно с возникновением первых жилищ в пещерах. Самым древним видом искусственного обогрева было отопление путем сжигания топлива в очаге, возведенном непосредственно внутри пещеры. Очаг одновременно служил и для обогрева, и для приготовления пищи, и для нагрева воды, и даже в ритуальных целях. С тех пор было разработано множество конструкций очагов и печей, используемых в быту. Также были опробованы множество видов твердого топлива для обогрева жилища, к которым в 19 веке присоединились природный газ и продукты переработки нефти. Наиболее распространенный в настоящий момент вид отопления на основе воды появился еще при рабовладельческом строе. Известно, что водяное отопление с успехом использовалось в Древнем Египте и послужило прототипом для создания знаменитых систем отопления в Римской империи и на территории современной Турции. Источником отопления в Древнем Египте служили городские бани: в полу банных помещений делались стоки для нагретой воды, уходящей в общий водосток города и обеспечивавшей египтян теплом. Отопительная система Древнего Египта — пример одной из первых центральных систем отопления. В 10 же веке до н. э. в городе Эфесе, расположенном на территории современной Турции, воз-никла система автономного водяного отопления, при которой жилые помещения отапливались посредством несложных трубопроводов и котлов, расположенных в под-валах каждого отдельного дома.
В конце 1 века до н. э. римский архитектор и инженер Витрувий подробно описал систему воздушного отопления, получившую распространение на территории Древнего Рима. Это была первая система искусственного отопления городских помещений при помощи горячих газов. Для обогрева римских терм и жилых помещений применялся гипокауст — отопительное устройство, состоявшее из печи, расположенной вне отапливаемого помещения, и системы труб, проводящих нагретый воздух. Наружный воздух, поступающий в гипокауст, нагревался горячими газами и по системе труб и каналов под полом здания поступал в отапливаемое помещение. По такому же принципу отапливались и средневековые замки Европы. Более того, достаточно продолжительное время такое отопление оставалось основным видом отопления ы средневековых городах, пока в 15 веке не появилось печное отопление в том виде, в котором мы его знаем, и не определило характер обогрева жилых помещений еще на несколько столетий вперед. При печном отоплении воздух в помещении нагревался при соприкосновении с поверхностями горячей печи, расположенной внутри отапливаемого помещения, а продукты сгорания топлива отводились наружу через специально сделанные дымовые трубы.
Назад
Отопление централизованное и автономное
В настоящий момент различают централизованные и автономные (местные) системы отопления. В системах централизованного отопления тепло вырабатывается за пределами отапливаемых зданий и затем поступает по длинным и разветвленным трубопроводам к целевым помещениям. Такой вид отопления характерен для городов, особенно отопления многоэтажных построек и нежилых помещений.
В малоэтажных застройках и сельской местности централизованное отопление неприменимо из-за значительной удаленности потребителей от источника тепловой энергии. Поэтому здесь чаще всего используют системы автономного отопления, для которых характерно расположение генератора тепла в отапливаемом здании. В условиях местного отопления генератор тепла используется для обогрева одного здания и нередко представляет собой многофункциональное устройство, предназначенное не только для обогрева помещения, но также для нагрева воды. В последние годы, когда с наступлением холодов все мы становится свидетелями, а го и участниками, многочисленных человеческих трагедий, причина которых — в неспособности системы централизованного отопления обеспечить людей необходимым теплом, вопрос об автономном отоплении становится неожиданно актуальным (даже в городских условиях). Бюджетные средства, выделяемые на отопление, мягко говоря, недостаточны. Тепло-сети пребывают в плачевном состоянии. Потери полезного тепла достигают порядка 30 % (для сравнения: на благополучном Западе эта цифра составляет всего 2 %!). Все это указывает на серьезный кризис централизованного отопления, выход из которого — в создании многочисленных независимых друг от друга систем отопления. Тем более, что этому способствует развивающееся бурными темпами дачное строительство.
Назад
Водяное отопление
На территории России водяное отопление — самый распространенный вид централизованного и автономного отопления. Собственно говоря, называть данный вид отопления «водяным» не совсем корректно, так как в качестве теплоносителя может быть использована не только вода, но и любая другая теплоемкая жидкость, отвечающая необходимым физико-техническим требованиям. Правильнее такое отопление назвать «традиционным», тем более что этот термин существует, и обусловлен он именно широтой распространения водяных отопительных систем.
В традиционной системе отопления нагретый до необходимой температуры жидкий теплоноситель, которым чаще всего является аэрированная вода, проходя по системе трубопроводов и отопительных приборов, отдает свое тепло воздуху в отапливаемом помещении. Причина популярности традиционного отопления объясняется совокупностью целого ряда достоинств: — дешевизна и экономичный расход материалов — для водяного теплопровода требуются трубы меньшего диаметра, чем для воздушного; — высокая теплоемкость теплоносителя — единица объема воды содержит большее количество тепла по сравнению с иными видами теплоносителей (например, теплоемкость воды в 4000 раз больше теплоемкости воздуха, нагретого до той же температуры); — создание комфортного температурного режима.
Однако, в отличие от прочих видов искусственного обогрева жилья, традиционное отопление трудоемко в установке и последующей эксплуатации. Во-первых, создание водяного трубопровода возможно только во время возведения или капитального ремонта здания, так как требует большого количества строительных работ. Во-вторых, бесперебойную работу отопительной системы обеспечивает беспрерывный нагрев теплоносителя, а это значит, что нужно постоянно следить за работой генератора тепла. В-третьих, дополнительные неудобства ожидают тех, кто покидает свои загородные дома на продолжительное время, особенно в холодное время года. Перед долго-срочным отбытием всю воду из системы отопления необходимо слить. В противном случае при отрицательных температурах вода замерзнет, что приведет к разрыву трубопровода. С другой стороны, отсутствие воды в системе традиционного ополления также не есть хорошо, так как в трубопроводе, заполненном воздухом, коррозийные процессы идут более интенсивно.
Назад
Прямое электрическое отопление
В условиях прямого электрического отопления помещения обогревают без участия теплоносителя: электрическая энергия преобразуется в тепловую без всяких посредников. Прямое электрическое отопление — наиболее перспективный в России, и самый популярный в Европе вид отопления. На данный момент прямое электрическое отопление на территории России заметно уступает традиционному и воздушному (главным образом, печному) отоплению. И тому есть весомые причины: сравнительная дороговизна электроэнергии и постоянные перебои с ее подачей, делающие использование электричества, как единственного источника тепла, неэффективным.
Действительно, на первый взгляд кажется, что использование электрических отопительных систем требует больших финансовых затрат. Однако при более тщательном подсчете вырисовывается несколько иная картина,
о которой более подробно пойдет речь ниже. Кроме того, прямое электрическое отопление имеет много существенных достоинств, среди которых: — легкость и удобство эксплуатации системы, — эффективная возможность регулирования подачи тепла, — небольшие габаритные размеры отопительных приборов, которые к тому же не требуют особого ухода, — высокая гигиеничность и экологические достоинства электрических обогревателей, — бесшумность отопительной системы, так как для ее работы не нужны циркуляционные насосы.
Следует обратить особое внимание на экологическую сторону использования прямого электрического отопления. Все виды топлива, за исключением электричества, в большей или меньшей степени загрязняют окружающую среду: при сжигании природного газа образуется жидкий конденсат, при сгорании солярки — целый букет летучих ядовитых веществ, а о вреде использования твердого топлива пишут целые трактаты. Особую проблему составляют утечки газа и жидкого топлива в неисправных отопительных системах, которые не только загрязняют окружающую среду, но и становятся серьезной угрозой для жизни обитателей дома. Все это незнакомо для тех, чьи дома оборудованы прямыми электрическими системами отопления. В крайнем случае, их устаревшие электрообогреватели будут «сжигать» кислород.
Назад
Печное (воздушное) отопление
В качестве теплоносителя в печной (воздушной) системе отопления выступает нагретый воздух, который по трубам поступает в отапливаемые помещения. Данный вид отопления предполагает установку калориферов- теплообменников или возведение печей, в которых происходит нагрев окружающего воздуха. Нагретая изнутри поверхность теплогенератора, отдавая тепло воздуху, охлаждается снаружи. Поэтому теплоотдача прибора напрямую зависит от площади его нагревательной поверхности. Отопительные приборы могут работать от электросети или на топливе и не предполагают устройство канализации теплоносителя.
Современная отечественная и зарубежная промышленность выпускает теплогенераторы как с естественной, так и с принудительной тягой воздуха. В калориферах и печах с естественной тягой нагретого воздуха существует опасность перегрева разделяющей стенки теплообменника. Дабы избежать этого, лучше приобретать теплогенераторы с принудительной тягой воздуха, которые комплектуют вентилятором, стимулирующим движение воздушных потоков. Только тут возникает сразу две проблемы. Во-первых, купить теплообменники с принудительной тягой воздуха трудно, так как их выпускают в ограниченном количестве. Во-вторых, вентилятор имеет немалые размеры, да и шума от него будет предостаточно.
По сравнению с отечественными, импортные калориферы имеют экономичный режим работы и обычно включаются в отсутствие жильцов. Это достоинство не столь безоговорочно, как может показаться на первый взгляд, и, по сути, является палкой о двух концах. При экономичном режиме бытовая пыль оседает на горизонтальные поверхности, а при переводе калорифера на стандартный режим работы воздушные потоки поднимают пыль, с которой не способна справиться даже влажная уборка.
Сам по себе нагретый воздух (или газ) имеет ряд преимуществ перед прочими видами теплоносителей, как то быстрота нагрева и большая проникающая способность. Тем не менее, некогда популярное в сельской местности, воздушное отопление все реже и реже используют для обогрева жилых помещений, постепенно вытесняясь прямым электрическим и традиционным отоплением.
Это объясняется рядом недостатков, неизбежных спутников системы воздушного отопления: — громоздкими размерами теплогенератора (печи, камина и пр.); — низким коэффициентом теплоотдачи воздуха — нагревающая способность воздуха в десятки раз меньше, чем у воды, а это означает, что для обогрева помещения потребуется в тысячи раз больше нагретого воздуха, чем воды; — трудностями в распределении нагретого воздуха по отапливаемым помещениям из-за незначительной величины возникающего напора воздуха; — низкими экологическими качествами; — дороговизной системы — раньше-то печи возводили своими руками, а теперь этого делать практически не умеют, да и нет в этом необходимости, так как при наличии денег генератор тепла можно купить.
Назад
Проектирование и ремонт отопительных систем
Рисунок 3: Схема водяной отопительной системы
Схемы отопительных систем разрабатываются при проектировании каждого здания. Часто повторяющийся элемент каждой схемы — это стояк, который является опорой всей системы. Поэтому в первую очередь рассчитывают высоту и длину стояка, исходя из габаритов здания.
Рисунок 4: Промывка отопительной системы
Важно! Перед зимним отопительным сезоном систему отопления необходимо промыть водой под давлением 0,2-0,3 МПа. А так же потребуется проводить плановый ремонт отопительной системы, при котором все детали промываются отдельно, устраняют течи путем замены изношенных элементов системы, прокладок, устанавливают дополнительные гайки, хомуты и так далее.
Если нужна дополнительная защита от коррозии, то трубы и батареи перекрашивают. В случае, когда здание подвергается капитальному ремонту, то систему меняют полностью. (См. также: Газовое отопление)
