Центральное отопление

Несколько сотен лет назад возможность организовать центральное отопление было бы оценена как небывалая по комфорту инновация. Сейчас трудно представить себе все неудобства, связанные с необходимостью растапливать дровяные и угольные очаги в каждой комнате для того, чтобы содержать большие здания тёплыми.

История и эволюция

Самой древней системой отопления был очаг с открытым огнём. Такой источник тепла вместе с каминами, печами и современными инфракрасными обогревателями относится к устройствам прямого нагрева, так как преобразование энергии происходит непосредственно на отапливаемом участке.

До древних греков и римлян большинство культур полагались именно на местные системы обогрева. Дымоходы, первоначально представлявшие собой простое отверстие в трубе, эволюционировали в дымовые трубы. Это позволило создать к XIII веку камин — одно из самых совершенных отопительных приспособлений с использованием открытого огня. Первые замкнутые печи около 600 лет до н.э. заменили собой очаги в Китае и оттуда распространились по России и в Северную Европу.

Центральное отопление было изобретено ещё в Древней Греции, а древние римляне создали гипокаусты — самые масштабные и совершенные теплотехнические сооружения античности.

Суть подобных систем отопления заключалась в устройстве полов с воздушными каналами, через которые направляли горячие газы от печи, расположенной за пределами обогреваемых помещений. Гипокаусты исчезли вместе с Римской Империей, и системы центрального отопления были забыты на полторы тысячи лет.

Ниже представлено занимательное видео о том, как подают центральное отопление в наше время:

К ним вернулись снова в начале XIX века, когда промышленная революция потребовала больших зданий для производств, а последующая урбанизация вызвала небывалый спрос на многоэтажные жилые и административные здания. Хронологическая шкала, иллюстрирующая эволюцию внутренних систем обогрева, выглядит так:

1. 1900000 л назад — начало использования людьми огня.
2. 23000 л назад— первое доказанное использование угля в качестве топлива.
3. 7500-5700 л до н. э. — появление открытых очагов в домах.
4. 2500 л до н. э. — в античной Греции появляются первые сооружения с дымоходами в грунте.
5. I век до н. э. — усовершенствование древнегреческих систем обогрева до гипокаустов.
6. 400-е гг. — вместе с падением Римской империи вернулись более примитивные способы отопления.
7. 1400-1500 гг. — распространение в Европе кирпичной кладки дымоходов.
8. 1741 г. — Бенджамин Франклин представил печь, значительно превышавшую по эффективности существующие до этого.
9. 1855 г. — российский предприниматель Сан-Галли изобрёл радиатор отопления.
10. 1919 г. — Элис Паркер патентует первую систему централизованного отопления.
11. Конец 1940-х гг.— Роберт С. Уэббер создаёт геотермальный тепловой насос прямого обмена.
12. 2000-е гг. — продвижение интеллектуальных технологий, позволяющих домовладельцам регулировать тепло удалённо с помощью электронных устройств.

Современные системы

Центральное отопление отличается от местного нагрева тем, что генерация тепла происходит в отдельном помещении или здании, а затем вместе с теплоносителем подаётся к точкам обогрева. Сейчас такие системы стали обычным явлением. И хотя сама инсталляция является одной из самых дорогих, при правильном использовании это весьма экономичный способ отопления с высоким тепловым комфортом. По масштабам и задачам можно выделить три вида систем:

1. Индивидуальное отопление. Служит для одного собственника в отдельно стоящем здании или для локального обогрева небольшого количества помещений.
2. Коллективное отопление. Обслуживает несколько пользователей, расположенных, как правило, в одном здании.
3. Централизованное теплоснабжение. В этом случае котёл или группа котлов обеспечивает тепловую энергию для нескольких зданий или даже целых кварталов, населённых пунктов или районов.

Полезная информация о процедуре перехода на индивидуальное отопление:

Виды по теплоносителю

С конца XVIII века до начала XIX были разработаны и внедрены три основных метода передачи тепла от источника к потребителям, которые, непрерывно совершенствуясь, успешно применяются сейчас в качестве основных. Их смело можно назвать классическими.

Паровое отопление

Впервые было предложено в 1745 г. Уильямом Куком, а в 1784 г. Джеймс Уатт оборудовал такой системой свой дом.

Дальнейшее развитие состоялось после начала производства радиаторов. Суть его в том, что при конденсации водяного пара выделяется большое количество тепла. Котёл генерирует пар, подаваемый по линиям питания к радиаторам, в которых и происходит конденсация. Вода (конденсат) самотёком или при помощи насосов возвращается в котёл.

Сам по себе пар — хороший и эффективный теплоноситель. Но поскольку системы нуждаются в специфическом оборудовании и выполнении строгих требований при установке, их популярность невелика. В основном паровое отопление используют при высоких рисках замерзания водных систем или когда его применение оправдано наличием уже готового производства пара (прачечные, некоторые фабрики и заводы).

Водяное циркуляционное

Наиболее распространённый тип. Температура циркулирующего теплоносителя в трубах — до 100°C (фактически 50-80°C). Нередко интегрируются с горячим водоснабжением. Первые системы были реализованы Петром 1 в России для обогрева Летнего Дворца. Принцип работы таков: котёл (или теплообменник) нагревает воду в системе, с помощью циркуляционного насоса распределяет её на радиаторы, в которых теплоноситель высвобождает тепло. Упрощённо системы водяного отопления представляют собой замкнутый контур, в котором, последовательно нагреваясь и охлаждаясь, циркулирует вода.

Во многих странах густонаселённые районы получают централизованное теплоснабжение на основе горячей воды. В этом случае циркулирующая вода может отбирать избыток тепла у крупных промышленных объектов — тепловых электростанций, установок для сжигания, химических и коксохимических заводов. Как правило, при такой схеме теплоснабжения потребители не имеют резервных способов обогрева зданий в связи с ожидаемо высокой доступностью тепла от систем центральногородского отопления.

Нагретым воздухом

Принудительное воздушное отопление использует воздух в качестве среды для теплопередачи. Основа этого способа — системы из воздуховодов, вентиляционных отверстий, клапанов, нагнетателей. Разница с обогревом при помощи кондиционеров заключается в том, что воздух забирается через обратные каналы и возвращается к центру его обработки для последующего нагрева. Основное различие между типами центрального воздушного отопления заключается в том, каким образом нагревается воздух. Но независимо от вида нагревательного оборудования, любая система состоит из следующих компонентов:

• воздушного фильтра;
• вентилятора;
• теплообменника;
• распределительных каналов;
• элементов управления.

Принудительное воздушное отопление чаще встречается в Северной Америке. В России и странах Европы традиционным считается центральное отопление циркулирующей горячей водой.

Источники тепла

Применение того или иного первичного источника тепла обусловлено балансом затрат, удобства и эффективности, зависит от климата и доступности того или иного видов топлива. Стоимость энергии для отопления — один из основных расходов на эксплуатацию зданий в холодном климате. Некоторые отопительные установки имеют возможность смены видов топлива для экономии или из резервных соображений.

Печи с принудительным теплообменом

Большинство североамериканских домохозяйств использует печи для организации центрального отопления способом принудительного распределения тёплого воздуха. Внутри печи (газовой, на жидком или твёрдом топливе) пламя нагревает металлический теплообменник и передаёт тепло воздуху в нём. Последний выталкивается из теплообменника с помощью вентилятора, а затем нагнетается в помещения через подпотолочные воздуховоды.

Современные печи оснащаются оборудованием для рекуперации горячих сгоревших газов из дымохода путём возвращения их с помощью вентилятора в теплообменник. Это позволяет экономить до 30% топлива. Существуют также конденсационные печи, возвращающие бо́льшую часть тепла из несгоревших газов способом охлаждения паров воды до их конденсации.

Котельное оборудование

Котлов в системах центподготовленная вода. Распределительная система устраивается таким образом, чтобы нагретая жидкость проходила через линию радиаторов отопления, отдавая в них тепло, а затем, уже охлаждённой, стекала обратно в котёл. Как и в случае с печами, конденсационное и рекуперационное оборудование заметно повышает эффективность котлов.

Источник: kaminguru.com

Тепло мира

Подход к теплоснабжению в разных частях света зависит от нескольких факторов, но в первую очередь от суровости климата, доступности энергоресурсов и отношения к экологии. В зависимости от этого обогрев помещений может осуществляться очень разными способами — от сжигания угля или биомассы до использования энергии земной коры.

Германия

В этой стране теплоснабжение децентрализовано. Это значит, что тепло в дома поступает не из большой общей трубы, а вырабатывается каждым домом (квартирой или районом) самостоятельно. Главное преимущество такого подхода — возможность регулировать потребление и выбирать его источник. Частные дома в Германии отапливаются бойлерами, многоквартирные — как правило, отдельным газовым оборудованием. При этом немцы ведут четкий учет использованной теплоты в каждой квартире: на всех батареях стоят вентили, которые регулируют температуру в помещении, есть счетчик, который учитывает количество потребляемого теплоносителя каждой квартирой. В последние годы существенно растет популярность теплоснабжения за счет использования экологичных видов топлива — биомассы, отходов деревообработки, солнечных батарей и прочего. Государственные программы компенсируют до 15 % расходов на приобретение и установку такого оборудования.

Финляндия

У жителей Суоми есть возможность выбирать способ отопления — централизованное газовое или индивидуальное электрическое. И то и другое обходится довольно дорого — в 100–150 евро. Из диковинных способов отопления в Финляндии используют тепловые насосы, которые работают на геотермальной энергии. Для этого в грунте прокладывают трубы и подключают их к такой отопительной системе. По трубам циркулирует 40%-ный этиловый спирт, который доставляет тепло из недр финской земли в дом. Установка теплового насоса стоит недешево, но зато позволяет неплохо экономить на электроэнергии, за счет чего система окупается в течение пяти-семи лет. Такой вид отопления, как правило, используют в небольших частных хозяйствах.

Норвегия

В Норвегии довольно дешевая электроэнергия, поэтому отопительная система страны на 70 % работает за счет электричества и, соответственно, децентрализовано. Но есть и центральное отопление, которое согревает примерно 3 % бытовых потребителей по всей стране и 10 % в ее столице Осло. При этом основным источником энергии (49 %) для центрального отопления являются различные виды отходов, которые сжигаются на специальных заводах.

Исландия

Исландия, как и Россия, одна из немногих стран мира, где основное — центральное отопление, но организовано оно необычным образом. 90 % домов в стране отапливаются за счет геотермальной энергии. В Исландии очень много активных вулканических зон и гейзеров, получать энергию от них дешево, и поэтому цены на теплоснабжение в Исландии существенно ниже среднеевропейских. Теплом горячих вод гейзеров здесь даже отогревают тротуары зимой и нагревают воду в муниципальных бассейнах. Остальные 10 % населения согревают дома различными децентрализованными системами, например бойлерами.

США

В Штатах отопительные системы преимущественно децентрализованные. В многоквартирных домах для обогрева помещений в основном используют электроприборы — фанкойлы и кондиционеры, в загородных коттеджах — системы, работающие на газе. Считается, что в стране с довольно мягким климатом это не только способ отказаться от дорогостоящей центральной системы отопления, но и возможность каждому рассчитывать свои потребности.

Канада

По климатическим условиям эта страна, пожалуй, наиболее близка к России, но расселение населения здесь значительно менее плотное. Во многом из-за этого основным является внутридомовое, то есть децентрализованное отопление. Чаще всего в Канаде используют электрические нагреватели воздуха (кондиционеры) и газовые бойлеры. Кондиционеры удобны еще и тем, что летом они легко переходят в режим охлаждения.

Китай

Из-за довольно мягкого климата в стране для отопления в основном используют электричество. Кроме кондиционеров, китайцы греются электрическими одеялами и электрическими обогревателями. В бедных районах используют печки, которые топят дровами или углем. Централизованное отопление здесь применяется только в нескольких регионах к северу от реки Янцзы, где климат более суровый. При этом зимние туристы нередко жалуются на холод в отелях, где температура может опускаться ниже 10 градусов.

Как топят в России

В нашей стране генерация тепла тесно связана с производством электроэнергии. По сути, все производящие электричество станции, кроме гидроэнергетических, генерируют и тепло. Упрощенно схему теплогенерации можно представить на примере работы теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). Энергия сжигаемого топлива превращает воду в пар, который вращает турбины для выработки электричества. После этого пар собирается для нагрева теплоносителя центральной отопительной системы. По системе теплоснабжения его направляют потребителям.

По теплоцентралям нагретый теплоноситель поступает в батареи городских квартир. Через теплообменники он же нагревает и водопроводную воду на центральных или индивидуальных тепловых пунктах (ЦТП и ИТП). Остывшая вода из батарей возвращается на станцию, чтобы отправиться в котлы, превратиться в пар, раскрутить турбину для выработки электроэнергии и снова согреть теплоноситель.

Как правило, в крупных российских городах вся система теплоснабжения соединена и работает как единая сеть. Кроме ТЭЦ в нее входит сеть небольших тепловых котельных, которые отапливают удаленные районы или страхуют на случай аварии.

---

---

Источник: www.the-village.ru

Централизованные системы

Примечание. Основное отличие, которое определяет системы центрального отопления, это их функционирование от общей котельной либо ТЭЦ, тогда как автономный обогрев осуществляется посредством домашней котельной. Для среднестатистического пользователя это, по сути, не имеет значения, но в случае если дело касается текущего либо капремонта, то этому приходится уделять внимание.

Независимая и зависимая система

• В случае если система независима, то замечательные котлы центрального отопления подают теплоноситель не прямо в контуры жилых либо нежилых помещений, а сперва на тепловые пункты, где и происходит перераспределение. Другими словами, тёплая вода с ТЭЦ либо замечательной котельной попадает на такие ТП по трубам громадного диаметра, после этого, в зависимости от потребности группы зданий, дома либо подъезда, она распределяется по мощности напора теплоносителя. На таких ТП устанавливаются циркуляционные насосы, каковые, при необходимости, смогут расширить мощность потока (к примеру, для девятиэтажного здания).

• В тех случаях, в то время, когда проект сделан по зависимой схеме, центральная система отопления подаёт тёплую воду конкретно на радиаторные контуры каждого жилого либо нежилого помещения, без предварительного распределения мощности потока. направляться подчернуть, что циркуляционный насос при своей работе никак не воздействует на температуру теплоносителя — с его помощью создаётся дополнительное давление, нужное для верхних этажей многоэтажек.

Одноконтурная система

Такая схема используется достаточно довольно часто, но тут имеется значительные недостатки центрального отопления (однотрубного) из-за громадных потерь тепла при транспортировке жидкости. В большинстве случаев их компенсируют повышенным давлением в системе, но, однако, частенько возможно услышать жалобы от жильцов, живущих в таких зданиях.

Сущность функционирования таковой схемы содержится в следующем: тёплая жидкость подаётся по трубе, к которой при помощи входного и выходного патрубка подключены радиаторы для центрального отопления. Другими словами, нагретая вода на протяжении циркуляции по рёбрам прибора, остывает и снова попадает в центральную раздающую трубу.

Значит, температура жидкости для следующей батареи уже будет ниже и без того потом. Без утрат в большинстве случаев могут работать не более трёх-четырёх, возможно, пяти устройств.

Но в многоквартирных зданиях появляются неприятности и при таком количестве радиаторов на одну подающую трубу, и обстоятельство значительно чаще кроется в нехорошей теплоизоляции помещений. Жильцы, вместо того, дабы утеплить окна и двери, а вероятно и стенки, начинают своими руками увеличивать количество секций на радиаторах — в некоторых случаях их количество превышает 20 штук!

Сейчас — несложная арифметика — в случае если в стояке пятиэтажного дома раньше было 5 батарей по 10 секций, под каковые высчитывалась проектная мощность, то сейчас их получается вдвое больше — тут в большинстве случаев получают достаточно тепла лишь первые два этажа (верхние либо нижние — в зависимости от того, откуда начинается подача).

Чтобы снизить потери тепла в таких системах, перед радиаторами обычно устанавливают байпасы, как вы это видите на фото вверху, лишь краны на них, в большинстве случаев, не предусмотрены. Получается, что часть тёплого потока может циркулировать с минимальными потерями тепла, если он полностью не попадает в секции батареи.

Но врезанный в том направлении (в байпас) кран в закрытом положении разрешает перенаправить воду как раз через радиатор, другими словами, с большой утратой температуры.

Двухконтурная схема

Двухконтурная система отопления открытого либо закрытого типа разрешает осуществлять подачу жидкости в непрерывном температурном режиме для всех этажей, не смотря на то, что цена материалов и монтажа тут немного выше, чем у одноконтурной. Средства расходуются на трубы для центрального отопления.

В двухконтурной системе радиаторы центрального отопления не зависят друг от друга, поскольку они возвращают остывшую жидкость в трубу возврата и данный теплоноситель поступает назад, в пункт подогрева (ТЭЦ либо котельную), не воздействуя на температуру других батарей. Подача тёплой воды осуществляется также по одной трубе.

Примечание. Учитывая тот факт, что в централизованных системах большое давление, там по проекту предусмотрены чугунные радиаторы. Но если вы желаете улучшить дизайн интерьера, то инструкция разрешает заменить их стальными либо биметаллическими батареями отопления, каковые также хорошо держат давление.

Источник: uchebniksantehnika.ru