Радиаторы для низкотемпературного отопления от тепловых насосов. Низкотемпературные системы отопления

А. Никишов

Развитие технической мысли позволило современному человеку иметь большой выбор систем отопления, в зависимости от требований и материальных возможностей, которого не было даже у предыдущего поколения. Постепенное развитие бытовой теплоэнергетики привело к тому, что все большую популярность у населения стали иметь системы низкотемпературного отопления жилья, о которых и пойдет речь в этой статье

Практика показала, что при сравнении двух источников тепла - с высокой и низкой температурами - наиболее комфортные для человека условия создаются именно низкотемпературным прибором отопления, который обеспечивает небольшой перепад температур в помещении и не вызывает негативных ощущений. Верхний предел так называемых низких температур, по определению энергетиков, находится в районе 40˚С. Низкотемпературные системы отопления, использующие теплоноситель, работают с температурами 40-60˚С - на входе в теплопроизводящее устройство и на его выходе. А системы воздушного, электрического и лучистого обогрева используют и более низкие температуры, сравнимые с температурой тела человека. Так что само понятие низких температур довольно условное и, тем не менее, использование теплоносителя или других источников тепла с температурой до 45˚Симеет множество преимуществ, влияющих на выбор такой системы для отопления жилья, и, благодаря своим особенностям, органично вписывается в применение с возобновляемыми источниками энергии.

Ко всем системам отопления предъявляются определенные требования, которые призваны сделать наиболее эффективным, комфортным и безопасным их использование. Строительные, климатические, гигиенические и технологические требования подробно изложены в ДБН В.2.5-67:2013 в пунктах 4, 5, 6, 7, 9, 10 и 11. Эти требования позволяют максимально снизить негативные и одновременно повысить позитивные воздействия на человеческий организм, оказываемые системами отопления.

Необходимо отметить, что одним из важнейших условий эффективности работы любых систем отопления является тщательный учет теплопотерь, а для низкотемпературных систем это едва ли не самое важное. В противном случае такие системы будут малоэффективными и излишне энерго-, а, значит, и материально затратными.

Классификация

Системы низкотемпературного отопления можно условно разделить - по способу приготовления тепла - на монолитные, бивалентные и комбинированные. Монолитные системы характеризуются использованием одной или нескольких теплопроизводящих установок. В бивалентных используются два теплогенератора, имеющих различные принципы работы, один из которых может включаться как дополнительный источник тепла при очень низких температурах наружного воздуха. Несколько теплопроизводящих установок, включенных параллельно, образуют комбинированную систему отопления.

Нагрев теплоносителя во всех системах отопления может осуществляться прямым способом или косвенным. Примером прямого нагрева являются водонагревательные котлы различного типа, работающие на твердом, жидком или газообразном топливе, а также и электрические котлы. Косвенным способом нагревают теплоноситель в теплообменниках (бойлерах) или теплоаккумуляторах. Данный способ очень широко используется в системах, работающих на возобновляемых источниках энергии - ветряных и солнечных.

Также системы низкотемпературного отопления можно разделять по типу теплоносителя - жидкие, газовые, воздушные и электрические, и по виду отопительных приборов - поверхностные, конвекционные и панельно-лучевые.

Описание систем

Все большую популярность низкотемпературные системы отопления приобретают за счет того, что они очень гармонично сочетаются с оборудованием, работающим на возобновляемых источниках энергии. Во времена, когда традиционная энергия становится все дороже это немаловажный фактор.

Водяное отопление

Все системы этого типа характеризуются тремя основными параметрами - температура теплоносителя на выходе из теплопроизводящего устройства (в этом случае используются водонагревательные котлы на твердом, жидком, газообразном топливе и электрические), температура на его входе и температура воздуха в отапливаемом помещении. Такая последовательность цифр указывается во всех документах на котлы.
Современные системы низкотемпературного отопления, в основном, базируются на европейском стандарте EN422, в котором введено понятие «мягкого тепла», предполагающего использование теплоносителя с температурой на выходе из теплопроизводящего устройства 55˚С, а на входе - 45˚С.

Данный тип отопления предполагает применение в системе циркуляционных насосов, которые размещаются так же, как и в обычных системах отопления. Наиболее экономичными считаются «открытые» системы с размещением расширительного бака в верхней точке. Установка насосов в магистраль подачи теплоносителя позволяет избежать возможных зон разрежения, что имеет место при установке циркуляционных насосов на обратной магистрали.

В закрытых системах, работающих с повышенным давлением, наряду с циркуляционным насосом необходимо использовать автоматический воздухоотводчик и сбросной клапан, а также манометр, показывающий давление в системе. Расширительный бак в этом случае размещается в удобном для пользователя месте.

Одним из требований, определяющим эффективность работы открытого типа отопительных систем, является необходимость хорошей теплоизоляции расширительного бака. Иногда - в случае размещения его на чердаках зданий - требуется и его принудительный подогрев.

Одним из наиболее распространенных видов низкотемпературной системы отопления является всем известный «теплый пол» (рис. 1). Системы поверхностного отопления, например, производства компании Oventrop (Германия), включают трубы, монтаж которых может производиться и в пол, и в потолок, и в стены. При этом совершенно не затрагивается интерьер.

Рис. 1. Система отопления с «теплым полом»

В данных системах, благодаря преимущественно лучистому теплообмену, совершенно отсутствует движение воздуха, и тепло равномерно распределяется по помещению. Электронные программируемые регуляторы существенно повышают экономичность системы.

Подающая магистраль систем поверхностного обогрева содержит теплоноситель температурой 40-45˚С, что позволяет с максимальным эффектом использовать возможности конденсационных котлов , а также альтернативные (возобновляемые) источники энергии. В системе, как правило, используется труба из сшитого полиэтилена с защитным от кислорода слоем.

Паровое отопление

Этот тип отопления характеризуется использованием в качестве теплоносителя «насыщенного» пара, что приводит к необходимости обеспечить соответствующий сбор конденсата. И если в системе отопления присутствует один отопительный прибор, что не создает проблем, то при увеличении их количества конденсат отводить становится все труднее и труднее. Решение этой проблемы нашлось в использовании в качестве теплоносителя «холодного» пара. Его роль в современных системах низкотемпературного парового отопления играет, в частности, хладон-114 - негорючее, неядовитое, без запаха и химически устойчивое неорганическое соединение.

Система на «холодном» паре работает за счет использования тепла, выделяемого при конденсации насыщенных паров, которое и нагревает приборы отопления. Конденсатопроводы работают в «мокром» режиме, что обусловлено подпором конденсата. Конденсатоотводчики в этом случае не нужны - конденсат самотеком возвращается в испаритель. Подпиточный насос также не требуется. И паропроводы, и конденсатопроводы монтируются как горизонтально, так и вертикально. Причем совершенно необязательно соблюдать уклон. В случае вертикального монтажа подающий паропровод может размещаться как сверху, так и снизу.

Регулировка системы, работающей на «холодном» паре, осуществляется воздействием на давление пара и его температуру, для чего систему рассчитывают на давление, соответствующее максимально возможной температуре пара.

В качестве отопительных приборов в системе низкотемпературного парового отопления обычно используются секционные радиаторы и конвекторные панели. Для регулировки теплоотдачи каждый прибор отопления снабжают мембранным клапаном.

Воздушные системы

Использование этого типа систем (рис. 2) довольно ограничено. На это оказывают влияние несколько факторов. Во-первых, достаточно низкая степень теплообмена между воздухом и теплопроизводящим устройством или теплообменником. Во-вторых, по гигиеническим соображениям. Воздушные потоки переносят пыль, а воздушные каналы и теплообменные устройства создают хорошие условия для развития нежелательных бактерий и микроорганизмов, и требуют специальной защиты. И, в-третьих, такие системы очень материалоемкие, а, значит, имеют высокую стоимость.

Рис. 2. Воздушная система отопления

Но, несмотря на это, воздушные системы низкотемпературного отопления можно использовать в следующих случаях:

• если необходимо обеспечить централизованный обогрев при низкой скорости движения воздуха в каналах. Такой способ подходит для обогрева небольших домов и коттеджей с помощью плинтусного воздуховода;
• если требуется обеспечить центральный подогрев с высокой скоростью воздуха в каналах - система высокого давления. В этом случае требуется специальное воздухораспределительное оборудование, обеспечивающее равномерное поступление воздуха во все помещения и обладающее шумопоглощающими свойствами. Регулировка этой системы осуществляется двумя способами: первичным - на теплообменнике, и вторичным - количеством приточного теплого воздуха;
• если нужен локальный подогрев нескольких помещений или одного большого. Такие системы знакомы каждому по большим магазинам - используются и воздушные завесы на входе в помещения, и дополнительные воздуховоды с теплым воздухом в необходимых местах.

Электрическое отопление

Эта система представлена на рынке отопительных систем множеством производителей. В ее основе лежит принцип нагрева специального резистивного кабеля (рис. 3) электрическим током. Тепло, снимаемое с кабеля, передается в окружающую среду, создавая мягкий прогрев помещения. Комплектация системы может включать в себя греющие кабели или готовые маты, терморегуляторы и установочный комплект, обеспечивающий быстрый и легкий монтаж.

Рис. 3. Электрический «теплый пол»

Конструктивные элементы систем

Все системы отопления, как уже говорилось выше, предназначены для поддержания оптимального и комфортного соотношения трех параметров - температура теплоносителя после теплопроизводящего устройства, температура отопительного прибора и температура воздухав помещении. Обеспечить такое соотношение можно правильным подбором важных элементов системы.

Теплопроизводящие устройства

Все устройства для производства тепла можно разделить на три группы.

Первая группа - теплогенераторы на основе использования традиционного топлива и электроэнергии. В основной своей массе это различные водогрейные котлы, работающие на твердом, жидком, газообразном топливе и электрической энергии. Даже для косвенного нагрева «холодного» пара в паровых системах низкотемпературного отопления используются все те же водогрейные устройства.

В этой группе приборов можно отметить бытовой конденсационный котел, являющийся устройством, появившемся в результате инновационных разработок по рациональному использованию водяных паров, образующихся при горении топлива. Исследования, которые направлены на более полное использование энергии и одновременно минимизацию негативного воздействия на окружающую среду, позволили создать новый тип отопительного оборудования - конденсационный котел - позволяющий посредством конденсации получать дополнительное тепло из дымовых газов.

К примеру, итальянский производитель Baxi выпускает линейку конденсационных котлов как напольного, так и настенного исполнения. Модельный ряд настенных котлов Luna Platinum (рис. 4) состоит из одноконтурных и двухконтурных конденсационных котлов, с мощностью от 12 до 32 кВт. Ключевым элементом является теплообменник из нержавеющей стали AISI 316L. Различными составными частями котла управляет электронная плата, есть съемная панель управления с жидкокристаллическим дисплеем и встроенной функцией управления температурой. Система модулирования мощности горелки позволяет адаптировать выходную мощность котла к энергии, потребляемой зданием в диапазоне 1:10.

Рис. 4. Конденсационный котел BAXI Luna Platinum

Вторая группа - установки, использующие тепло внесистемных теплоносителей. В таких случаях применяют теплоаккумуляторы.

К третьей группе относятся устройства, использующие внешний теплоноситель для косвенного нагрева. В них с успехом применяются поверхностные, каскадные или барботажные шаровые теплообменники. Именно такой тип используется для подогрева «холодного» пара в системах парового низкотемпературного отопления.

Отопительные приборы

Отопительные приборы делятся на 4 группы:

• приборы с равными по площади поверхностями, как со стороны теплоносителя, так и со стороны воздуха. Такой тип приборов известен всем - это традиционные секционные радиаторы;
• устройства конвекционного типа, в которых площадь поверхности, соприкасающейся с воздухом, намного больше поверхности со стороны теплоносителя. В этих приборах излучение тепла носит второстепенный характер;
• пластинчатые воздухонагреватели с побудительным воздушным потоком;
• устройства панельного типа - напольные, потолочные или стеновые. В этой линейке отопительных панелей, к примеру, можно отметить чешские панельные стальные радиаторы Korado под названием Radik, выпускаемые в двух исполнениях - с боковым подключением (Klasik), и с нижним со встроенным термостатическим вентилем (VK). Панельные стальные радиаторы предлагает также компания Kermi (Германия).

Рис. 5. Панельный стальной радиатор Korado

К отопительным приборам низкотемпературных систем можно отнести различного рода секционные и панельные нагреватели, отопительные конвекторы, калориферы и отопительные панели.

Теплоаккумуляторы

Эти устройства необходимы в бивалентных системах низкотемпературного отопления, в которых используется энергия из возобновляемых источников или сбросная теплота. Теплоаккумуляторы могут быть жидко- или твердозаполненными, использующие теплоемкость заполнителя для накопления теплоты.

Широкое распространение все больше получают устройства, в которых тепло выделяется в момент фазовых превращений. В них теплота накапливается в процессе плавления вещества или тогда, когда кристаллическая его структура претерпевает определенные изменения.

Также эффективно работают термохимические теплоаккумуляторы, принцип работы которых основан на накапливании теплоты в результате химических реакций, происходящих с выделением тепла.

Аккумуляторы тепла могут подключаться к системе отопления как по зависимой схеме, так и по независимой, когда в них аккумулируется тепло от внесистемного теплоносителя.

Тепловые аккумуляторы могут быть также грунтовыми, скальными и даже подземные озера могут использоваться в качестве накопителя тепла.

Грунтовые тепловые аккумуляторы получают при размещении регистров, изготовленных из труб, с шагом полтора-два метра. Скальные теплоаккумуляторы обустраивают путем бурения вертикальных или наклонных скважин в скальных породах на глубину от 10 до 50 м, куда и закачивается теплоноситель. Использование подземных озер в качестве теплоаккумуляторов возможно в случае размещения в нижних слоях воды труб с закаченным в них теплоносителем. Отбор тепла осуществляется из труб, размещенных в верхних слоях подземных озер.

Тепловые насосы

При использовании в низкотемпературных системах отопления источника тепла, температура которого ниже температуры воздуха в помещении, а также для снижения материалоемкости отопительных приборов, в систему могут включаться тепловые насосы (рис. 6). Самыми распространенными устройствами этой группы являются компрессионные тепловые насосы, дающие при конденсации температуру от 60 до 80˚С.

Рис. 6. Принцип работы теплового насоса

Эффективную работу теплового насоса в низкотемпературной системе отопления обеспечивает включение в контур испарителя теплового аккумулятора, который способствует стабилизации температуры испарения «холодного» пара. Регулировка этой системы осуществляется путем изменения теплоотдачи самого насоса.

Преимущества и недостатки

Низкотемпературные системы отопления завоевывают своих сторонников тем, что создают более комфортные условия в помещении, нежели традиционные - с высоким нагревом отопительных приборов. Не происходит излишнее «осушение» воздуха, отсутствует - опять-таки излишняя - запыленность помещения вследствие неизбежного перемещения воздуха при очень горячих отопительных приборах.

Использование теплоаккумуляторов в системе дает возможность накапливать тепло и моментально использовать его в случае необходимости.

Низкий разброс температур - выходной из теплопроизводящего устройства и воздуха в помещении - позволяет легко регулировать систему, используя программируемые термостаты.

А что касается недостатков, то он, по существу, один - стоимость законченной системы несколько, а то и в разы выше, нежели традиционной высокотемпературной.

Читайте статьи и новости в Telegram-канале AW-Therm . Подписывайтесь на YouTube-канал .

Просмотрено: 14 618

Низкотемпературные системы отопления сегодня по-прежнему еще не получили в России широкого распространения, зато успешно практикуются в Европе, в том числе, в странах с не самым мягким климатом, но там где активно используются для теплоснабжения и климатизации зданий ресурсы возобновляемых источников энергии (ВИЭ).

Г лавными и очевидными достоинствами таких систем является экономия энергоносителей на основе ископаемых углеводород в сочетании с минимизированием вреда экологии. Кроме того, низкотемпературные системы предоставляют пользователю дополнительные возможности в достижении теплового комфорта в доме и управлении микроклиматом помещений.

В России сфера применения низкотемпературных систем отопления ограничена не только климатическими особенностями во многих ее регионах, но и нормативами. В частности, этот фактор действует при массовой застройке, на объектах типа многоквартирных домов, для которых нормативы разработаны под другие режимы теплоснабжения зданий. Поэтому низкотемпературные системы отопления, если и применяются, то в таких учреждениях социального назначения, как поликлиники и детские сады, а также более широко в частном коттеджном секторе. Кроме того, их обычно проектируют и устанавливают для теплоснабжения и климатизации энергосберегающих домов, прежде всего «активных», которые в последние годы тоже стали строится в России. Минимизация теплопотерь через ограничивающие конструкции и вентиляцию здания - вообще одно из главных условий успешного применения там низкотемпературных систем отопления.

Создаются низкотемпературные системы отопления на основе высокоэффективных теплогенераторов и трансформаторов энергии ВИЭ, а также с применением современных моделей отопительных приборов и электронной автоматики, объединяющейся в системы интеллектуального управления.

Генерация с аккумуляцией

По существующим нормативным документам температурный режим системы отопления характеризуется тремя параметрами: температурой теплоносителя на выходе из теплогенератора, на входе в него и температурой воздуха в помещении. Режим, где на выходе из теплогенератора температура теплоносителя не превышает 55 °С, а на входе составляет до 45 °С, считается присущим низкотемпературным системам. Температура воздуха в помещении принимается обычно равной 20 °С. Наиболее распространенные температурные режимы в таких системах - 55/45/20 °С, 45/40/20 °С или даже 35/30/20 °С.

Низкотемпературные системы отопления могут быть моновалентными, где тепло вырабатывается одним теплогенератором, или, чаще, поливалентными, в которых совмещается работа нескольких теплогенераторов или трансформаторов в тепло энергии ВИЭ (рис. 1 ). Такие поливалентные системы еще принято называть гибридными.

Рис.1

Как для моно-, так и для поливалентных систем (в качестве пикового теплогенератора) удачно подходит конденсационный котел. Его режим работы наиболее близок к указанному выше и в значительной степени зависит от температурных параметров системы отопления. Чем ниже температура теплоносителя в обратном котловом контуре, тем более полно происходит конденсация пара, больше тепла будет утилизировано, выше КПД конденсационного котла. Для газовых котлов пороговая температура конденсационного режима - 57 °С. Поэтому и система отопления должна быть рассчитана на использование теплоносителя с более низкой температурой в обратном контуре.

При средних для зимнего периода температурах она по проектному расчету с учетом максимальной эффективности конденсационного режима не должна превышать 45 °С. Такие параметры обеспечиваются низкотемпературными системами отопления, в которых конденсационные котлы работают преимущественно в «штатном» для них режиме.

Разумеется, в низкотемпературных системах может использоваться и находит применение не только конденсационная котельная техника. Теплогенератором в такой системе, в том числе пиковым, может быть любой высокоэффективный котел, работающий на любом топливе и, в частности, электрический. В гибридных системах котел включается в работу только при пиковых нагрузках, когда остальные теплогенераторы (трансформаторы энергии ВИЭ - солнечные коллекторы, тепловые насосы) не справляются с обеспечением теплового комфорта в отапливаемых помещениях и нужд ГВС.

При использовании энергии ВИЭ в системы низкотемпературного водяного отопления обычно включают теплоаккумуляторы, которые могут быть с жидкими и твердыми заполнителями, фазовыми (использующими теплоту фазовых превращений) и термохимическими (теплота аккумулируется за счет эндотермических реакций и высвобождается при экзотермических).

В теплоаккумуляторах с жидкими и твердыми заполнителями (вода, низкозамерзающие жидкости (раствор этиленгликоля), гравий и др.) теплота накапливается за счет теплоемкости материала заполнителя. В фазовых теплоаккумуляторах накопление теплоты происходит при плавлении или изменении кристаллической структуры заполнителя, а высвобождение - при его твердении.

Наибольшее распространение в гибридных низкотемпературных системах водяного отопления, устанавливаемых в коттеджах, получили водяные баки-аккумуляторы, успешно демпфирующие пиковые нагрузки ГВС, запасающие тепло от работы солнечного коллектора, теплового насоса или (зимой) пикового теплогенератора. Аккумулируя тепловую энергию от различных источников, такой теплоаккумулятор позволяет оптимизировать их работу с точки зрения максимальной экономической эффективности в конкретный момент, резервируя «дешевое» тепло. Избыток выработанного тепла при этом может использоваться для ГВС. Их применение оправдано также при использовании тепловых насосов для оптимизации работы компрессоров и гидравлической развязки контуров теплового насоса и нагрузки.

Водяной бак теплоаккумулятор представляет собой хорошо изолированную, например, слоем пенополиуретана толщиной 80-100 мм емкость, в которую встроено несколько теплообменников. Теплоаккумулятор объемом 0,25-2 м 3 может накапливать 14-116 кВт·ч тепловой энергии.

Приборы для систем низкотемпературного отопления

Низкая температура теплоносителя определяет выбор приборов для систем низкотемпературного отопления, которые должны эффективно осуществлять теплоотдачу в отапливаемых помещениях, работая в гибком режиме. Если эти приборы устанавливаются в коттедже, где давление теплоносителя в трубопроводах заведомо невелико, то их прочностные характеристики уходят на второй план.

Рис.2

По мнению специалистов, наиболее удачно в низкотемпературных системах применяются настенные, парапетные или встраиваемые в пол конвекторы с принудительной вентиляцией (рис. 2 ) и стальные панельные радиаторы (рис. 3 ). В таких системах должны применяться конвекторы, оснащенные теплообменником с большой поверхностью - многослойные с частым оребрением и вентилятором, обеспечивающим большой теплосъем. Кроме конвекторов, этим условиям удовлетворяют также настенные настенные и потолочные фанкойлы (вентиляторные доводчики).

Рис.3

В системах принудительной конвекции без вентилятора могут применяться эжекционные доводчики. За счет эффективного теплосъема и большой мощности эти приборы будут обладать небольшими габаритами по сравнению с другими видами оборудования.

Преимуществом таких приборов является возможность их использования в комбинированных системах, которые отапливают помещения в холодный период, а летом используются для охлаждения воздуха.

Если же в низкотемпературных системах применяются конвекторы без вентилятора, их высота должна быть не меньше 400 мм.

Панель с теплоносителем стального панельного радиатора находится снаружи отопительного прибора. От нее греются ламели конвективного элемента. Чем дальше от панели, тем ламели холоднее. Конвекции при низкой температуре радиатора мешает вязкость воздуха, зажатого между ламелями. Но тепловому излучению с панели ничто не мешает.

Стальные панельные радиаторы находят удачное применение в системах низкотемпературного отопления еще и потому, что их модельные линейки включают широкий набор типоразмеров, а это важно для оптимального размещения отопительных приборов в таких системах, в частности, в них должны устанавливаться отопительные приборы, которые перекрывают всю длину оконного проема.

Рис.4

Работа конвекторов с принудительной вентиляцией и стальных панельных радиаторов будет удачно сочетаться с теплым водяным полом (рис. 4 ), который буквально рассчитан на работу с теплоносителем, характеризующимся низкой температурой. Согласно СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», п. 6.5.12, среднюю температуру поверхности полов со встроенными нагревательными элементами следует принимать не выше 26 °С - для помещений с постоянным пребыванием людей; и не выше 31 °С - для помещений с временным пребыванием людей. Температура поверхности пола по оси нагревательного элемента в детских учреждениях, жилых зданиях и плавательных бассейнах не должна превышать 35 °С. В реальных условиях при существующих технологиях монтажа теплого пола такие температуры его поверхности достигаются при температурах теплоносителя на входе в трубопровод теплого пола не выше 45 °С.

Теплые полы значительно повышают экономичность низкотемпературных систем отопления. Так, при оборудовании теплого пола запаса энергии водяного теплоаккумулятора емкостью 1,2 м 3 достаточно для отопления дома площадью 130-140 м 2 за счет электроэнергии, получаемой по низкому ночному тарифу.

Все приборы водяного отопления в низкотемпературных системах отопления оснащаются терморегулирующей автоматикой.

Интеллектуальное управление

Так как большинство низкотемпературных систем являются гибридными, а также возможно совмещение в одной такой системе функций отопления и кондиционирования, то наибольшей их эффективности и экономичности можно достичь при рациональном управлении всеми составляющими системы. Сегодня для этого применяются системы smart-управления.

Без интеллектуального управления невозможно эффективно и в то же время гибко регулировать систему, основываясь на реальных показаниях датчиков, а не на встроенных графиках, не учитывающих условия конкретно взятого объекта теплоснабжения. Когда в проекте используется smart-управление, необходимо только задать первоначальные настройки, а дальше интеллектуальная автоматика будет автоматически их поддерживать.

Smart-контроллер отвечает за переключение системы с одного источника тепла на другой. Ежесекундно обрабатывая несколько вводных, контроллер выбирает самый экономичный на данный момент источник тепла. Согласно заданной логике сначала используется тепловая энергия от самого дешевого источника.

Применение таких систем интеллектуального управления позволяет дифференцированно задавать температуры в контролируемых помещениях, добиваясь тем самым, кроме экономичности, еще и наивысшего уровня теплового комфорта.

Статья из . Рубрика "Отопление и ГВС"

Важнейшей задачей развития технологий является повышение энергоэффективности. Для решения этой задачи в системах отопления наиболее эффективным путем является уменьшение температуры теплоносителя. Именно поэтому низкотемпературное отопление является сегодня ключевой тенденцией развития современной отопительной техники.

Низкотемпературная система отопления в процессе эксплуатации расходует намного меньшее количество теплоносителя, по сравнению с традиционной системой. За счет этого обеспечивается значительная экономия. Дополнительным плюсом является снижение объема вредных выбросов в атмосферу. Кроме того, работа с «мягким» температурным режимом позволяет задействовать альтернативные виды оборудования — тепловые насосы или конденсационные котлы.

Главной проблемой развития низкотемпературного отопления длительное время оставалось то, что при низкой температуре отопления было очень сложно создать комфортные условия в обогреваемых помещениях. Однако с развитием технологий строительства, позволяющих возводить энергоэффективные здания, эта проблема была решена. Применение современных строительных и теплоизоляционных материалов дает возможность значительно сократить тепловые потери зданий. Благодаря этому низкотемпературная система отопления может качественно и эффективно обогревать дом. Достигаемый эффект от экономии теплоносителя значительно превосходит дополнительные затраты, которые приходится нести для теплоизоляции зданий.

Применение радиаторов

Первоначально в качестве низкотемпературных рассматривались только так называемые панельные системы отопления, наиболее распространенными представителями которых являются системы теплых полов. Для них характерна значительная поверхность теплообмена, что позволяет при небольшой температуре теплоносителя обеспечивать качественный обогрев.

Сегодня развитие технологий производства способствовало тому, что появилась возможность использовать для низкотемпературного отопления и радиаторы. При этом батареи должны отвечать повышенным требованиям энергоэффективности:

• высокая теплопроводность металла;
• значительная площадь поверхности теплообмена;
• максимальная конвективная составляющая.

ТМ Ogint предлагает энергоэффективные алюминиевые радиаторы , которые полностью соответствуют перечисленным требованиям и идеально подходят для комплектации низкотемпературных систем отопления. При этом они произведены в полном соответствии с российскими стандартами и полностью адаптированы к отечественным условиям эксплуатации.

Так, применение алюминиевых радиаторов модели Ogint Delta Plus при создании низкотемпературных систем дает важное преимущество по сравнению с теплыми полами. Оптимальные показатели экономии и комфорта обеспечиваются в тех случаях, когда система отопления быстро реагирует на изменения наружной температуры (при ее повышении температура теплоносителя уменьшается, а при снижении — увеличивается). Современная автоматика, применяемая на котельном оборудовании, дает для этого все возможности. Минус теплых полов заключается в их инерционности. Радиаторные же системы способны реагировать на изменение внешних условий практически моментально.

Преимущества и недостатки низкотемпературных систем отопления

Низкотемпературные системы обладают целым рядом существенных преимуществ:

• значительная экономия средств за счет уменьшения расхода энергоносителя;
• сокращение объема вредных выбросов в атмосферу;
• улучшение показателей комфорта. За счет малого нагрева радиаторов в помещении не сушится воздух и не возникают сильные конвективные потоки, поднимающие пыль;
• безопасность. О радиатор с температурой +50…+60 °C нельзя обжечься, чего не скажешь о батарее, разогретой до +80 °C;
• уменьшение нагрузки на котел, что повышает эксплуатационный ресурс оборудования;
• возможность применения тепловых насосов, конденсационных котлов и других видов альтернативного оборудования с низким температурным режимом.

Недостатки систем отопления этого типа носят относительный характер. Так, определенным минусом можно назвать повышенные требования к используемым радиаторам . Однако применение батарей Ogint Delta Plus полностью решает все проблемы выбора отопительных приборов.

Также следует отметить, что при сильных морозах низкотемпературные системы не всегда могут справляться с обогревом зданий. В то же время система без особых проблем может быть переведена на работу в более высоком температурном режиме при наличии такой необходимости.

В целом низкотемпературные системы отопления являются более эффективными, экономичными и безопасными по сравнению с традиционными системами. Поэтому сегодня можно уверенно говорить, что будущее именно за низкотемпературным отоплением.

Особой статистики тут нет, если позволяет высота полов, то выбор однозначно в пользу водяных (жидкостных) теплоносителей. При прочих равных условиях такое отопление ещё долго будет намного дешевле электрического.

Электрические нагреватели тоже используют, они минимальны в обслуживания и дарят широкие возможности в управлении не только климатом, но и отдельными участками встроенного конвертора. Поэтому такие варианты тоже весьма популярны, особенно, учитывая, что они не требуют глубокого канала для монтажа.

Изящное решение, показывающее эффективность встраиваемых конверторов , это примеры обогрева комнат при помощи обратки. Когда остывающий теплоноситель сначала поступает в конвертор и отдаёт остатки тепла нагреваемому воздуху. Такого рода «вторичные» контуры это фактически самые яркие примеры эффективной работы конверторов в низкотемпературных контурах, где температура носителя может составлять и 40 градусов. А температура воздуха и большой объём прогрева обеспечивается физическими размерами конвертора, той самой большой площадью элементов, отдающих тепло.

Так что сейчас наиболее распространенный конвертор – водяной, и в меньшем количестве электрический. На рынке есть комбинированные системы, где электрический нагрев помогает в точной регулировке температур, или в целом направлен на эффективное использование конвертора. В такой системе электронагрев – промежуточное звено повышения температуры теплоносителя, и пока они относятся к экзотическим видам конверторов.

Заметим только, что такая комбинация целесообразна там, где подогревается именно теплоноситель, в других ситуациях разумнее электронагревательным элементом прогревать воздух. И как раз комбинация, в которой электричеством нагревается теплоноситель конвертора, имеет особенное преимущество. Для замкнутого конвертора такого типа (с электроподогревом теплоносителя) не требуется подведение труб, что позволяет модернизировать систему отопления в уже готовых домах с отделкой.

Вне зависимости от используемого типа, встраиваемые конвекторы, кроме обогрева, в целом помогают поддерживать более качественный микроклимат. Не только водяные, но и электрические конвекторы не так «сушат» воздух, так что покупать увлажнитель даже при больших размерах конвертора не придётся.

Есть и другие плюсы, о чём ниже, а с точки зрения выбора того, что будет нагревать ваш конвертор, исходите из эксплуатационных затрат. Электрический обогрев будет стоить дороже, а водяной потребует затрат на обслуживание и уход. Запорная арматура, автоматика (или ручное управление) – всё это соединения, а значит, есть необходимость следить за протечками, и вообще, уделять внимание этой системе.

Некоторые преимущества встраиваемых конверторов в низкотемпературных контурах

Прежде всего, напомним, что конвертор позволяет использовать и горячий, и низкотемпературный теплоноситель, результат всё равно будет хорошим. Но сама конструкция конвертора такова, что исключает ожог при касании горячей поверхности (она закрыта решёткой) и т.н. «лучистую» энергию отопителя. Этот эффект хорошо знаком всем, кто проходил мимо горячего радиатора, когда кажется, что от холодной стены «дует холодом». Дело в том, что часть обогрева радиатор производит при помощи теплового излучения, когда сам нагретый металл греет не воздух, а всё вокруг. Такого неприятного эффекта встраиваемый конвертор не даёт.

Эксплуатация системы отопления с низкой температурой теплоносителя значительно продлевает срок её службы. Довольно очевидный вывод, ведь отсутствуют значительные температурные деформации, теплоноситель не работает в критических режимах и в целом системе более комфортно. Меньше соляных отложений внутри труб, дольше служат все соединения, давление в системе может быть ниже, чем в обычной системе, что снижает риски гидроударов и возникновения аварийных ситуаций.

Защищённость нагревательного элемента конвертора позволяет производителям использовать материалы, которые имеют очень высокую теплоотдачу: медь, алюминий и пр. Ряд современных радиаторов использует аналогичные материалы, но при этом весь радиатор закрывается защитной коробкой, а это снижает эффективность нагрева воздуха. Да и толщина пластин, самых эффективных нагревателей, в радиаторе больше, из соображений общей прочности конструкции.

Эстетика самого прибора отопления тоже имеет значение. Для низкотемпературных контуров применимы декоративные решётки конверторов из камня или иных материалов, что делает этот нагреватель элементом интерьера, а не пятном, которое хочется спрятать.

Установка вентилятора в конверторах с принудительной конвекцией позволяет обеспечить эффективный теплообмен. В низкотемпературном контуре разница температуры теплоносителя на входе и выходе может составить 10-15 градусов, но этой разницы с запасом хватает на прогрев помещения. Вспомните начало статьи, в радиаторах для прогрева комнаты эта разница может составлять 20-25 градусов, без использования дополнительных мер.

Теплоизоляция встраиваемого конвертора снижает потери тепла, и при этом пол вокруг него тоже греется, нагревая воздух. В стандартном размещении радиатор хорошо прогревает только стену, на которой висит, а пол под ним может быть очень холодным.

Конвертор, с точки зрения площади нагрева, близок к тёплому полу, но лишён его недостатка – невысокая температура пола. Если пол прогреть до 25 градусов это полностью решит проблему нагрева воздуха, но ходить по такому полу будет весьма проблематично. И при этом конвертор работает как раз в зоне пола, обеспечивая комфортный нагрев там, где нужно, всегда ведь неприятно ходить по холодному полу даже в тёплой комнате.

И, в конечном счете, в низкотемпературных контурах встраиваемые конвекторы не только успешно и эффективно решают проблемы прогрева помещений, но и делают это мягко. В комнатах, которые обогревает конвертор, нет, так называемых, разнотемпературных зон, когда вблизи радиатора жарко, а около двери прохладно. Равномерность и постоянность прогрева – ещё одно достоинство этого отопительного прибора, на который рекомендуем вам обратить самое пристальное внимание.

Если, конечно, у вас есть возможность спланировать установку именно такого нагревателя.

Радиаторы традиционно считаются атрибутами систем отопления с высокими температурными параметрами (в литературе термины «высокотемпературный» и «радиаторный» нередко даже используются как синонимы, в частности, когда речь идет о контурах отопительных систем). Но постулаты, на которых базировалась такая точка зрения, устарели. Экономия металла и строительной теплоизоляции не ставится сегодня выше экономии энергоресурсов. А технические характеристики современных радиаторов позволяют говорить не только о возможности их применения в низкотемпературных системах, но и о преимуществах такого решения. Это доказывают научные исследования, в течение двух лет осуществлявшиеся по инициативе компании Rettig ICC, владельца брендов Purmo, Radson, Vogel&Noot, Finimetal, Myson.

Если вы хотите купить отопительное оборудование, то Вы можете перейти в соответствюущий раздел:

Снижение температуры теплоносителя - основная тенденция развития отопительной техники последних десятилетий в европейских странах. Это становилось возможным по мере улучшения теплоизоляции зданий, совершенствовании отопительных приборов. В 1980-х стандартные параметры были снижены до 75/65 ºC (подача/"обратка"). Основной выгодой от этого стало уменьшение потерь при выработке, транспортировке и распределении тепла, а также бóльшая безопасность для пользователей.

С ростом популярности напольного и других видов панельного отопления в системах, где они применяются, температура подачи уменьшена до уровня 55 ºC, что учтено конструкторами теплогенераторов, регулирующей арматуры и т.д.

Сегодня температура подачи в высокотехнологичных системах отопления может составлять 45 и даже 35 ºC. Стимул к достижению указанных параметров - возможность наиболее эффективно использовать такие источники тепла, как тепловые насосы и конденсационные котлы. При температуре теплоносителя вторичного контура 55/45 ºC коэффициент эффективности COP для теплового насоса типа «грунт-вода» составляет 3,6, а при 35/28 ºC уже - 4,6 (при работе только на обогрев). А эксплуатация котлов в конденсационном режиме, требующая охлаждения дымовых газов водой обратной линии ниже «точки росы» (при сжигании жидкого топлива - 47 ºC), дает выигрыш в КПД порядка 15 % и более. Таким образом, снижение температуры теплоносителя обеспечивает существенную экономию энергоресурсов, и, соответственно, сокращение выбросов углекислого газа в атмосферу.

До сих пор основным решением, обеспечивающим обогрев помещений при низкой температуре теплоносителя, считались «теплый пол» и конвекторы с медно-алюминиевыми теплообменниками. Инициированные Rettig ICC исследования позволили добавить в этот ряд стальные панельные радиаторы. (Впрочем, практика в данном случае идет впереди теории, и такие отопительные приборы достаточно давно используются в составе низкотемператруных систем в Швеции.

При участии нескольких научных организаций, включая университеты Хельсинки и Дрездена, радиаторы были протестированы в различных контролируемых условиях. К «доказательной базе» приобщены и результаты других работ по изучению функционирования современных систем отопления.

В конце января 2011 г. материалы исследований представлены журналистам ведущих специализированных изданий Европы на семинаре, состоявшемся в учебном центре Purmo-Radson в Эрпфендорфе (Австрия). С докладами выступили профессор Брюссельского университета (Vrije Universitet Brussels, VUB) Лин Питерс и глава Департамента энергетических систем Института строительной физики им. Фраунгофера (Fraunhofer-Institute for Building Physics, IBP) Дитрих Шмидт.

В докладе Лин Питерс рассматривались вопросы термического комфорта, точности и быстроты реагирования системы отопления на изменение условий, тепловых потерь.

В частности отмечалось, что причинами местного температурного дискомфорта являются: радиационная температурная ассиметрия (зависит от теплоотдающей поверхности и ориентации теплового потока); температура поверхности пола (когда она выходит из диапазона от 19 до 27 ºC); температурный перепад по вертикали (разность температур воздуха - от лодыжки до головы стоящего человека - не должна превышать 4 ºC).

При этом наиболее комфортны для человека не статичные, а «движущиеся» температурные условия (вывод Университета Калифорнии, 2003 г.). Внутреннее пространство с зонами, имеющими незначительный перепад температур, повышает ощущение комфорта. Но большие температурные изменения - причина дискомфорта.

По мнению Л. Питерс, для обеспечения теплового комфорта наиболее подходят именно радиаторы, передающие тепло как конвекцией, так и излучением.

Современные здания все больше становятся термически чувствительными - благодаря улучшению их теплоизоляции. Внешнее и внутреннее тепловые возмущения (от солнечного света, бытовой техники, присутствия людей) способны сильно воздействовать на климат в помещении. И радиаторы реагируют на эти тепловые изменения точнее, чем панельные системы отопления.

Как известно, «теплый пол», особенно устроенный в бетонной стяжке, - система с большой теплоемкостью, медленно реагирующая на регулирующие воздействия.

Даже если «теплый пол» управляется термостатами, быстрая реакция на подвод стороннего тепла невозможна. При укладке греющих труб в бетонную стяжку время реагирования напольного отопления на изменение количества поступающего тепла составляет около двух часов.

Быстро среагировавший на поступление стороннего тепла комнатный термостат отключает напольное отопление, которое продолжает отдавать тепло еще примерно в течение двух часов. При прекращении поступления стороннего тепла и открытии термостатического клапана полное прогревание пола достигается только спустя такое же время. В этих условиях действенным оказывается только эффект саморегулирования.

Саморегулирование - сложный динамический процесс. На практике он означает, что подача тепла от нагревателя регулируется естественным путем благодаря двум следующим закономерностям: 1) тепло всегда распространяется от более нагретой зоны к более холодной; 2) величина теплового потока определяется разностью температур. Понять суть этого позволяет известное (оно широко используется при выборе отопительных приборов) уравнение:

Q = Qном. ∙ (ΔT/ΔTном.)n,

где Q - теплоотдача нагревателя; ΔT - разница температуры нагревателя и воздуха в помещении; Qном. - теплоотдача при номинальных условиях; ΔTном. - разница температуры нагревателя и воздуха в помещении при номинальных условиях; n - экспонента нагревателя.

Саморегулирование характерно как для напольного отопления, так и для радиаторов. При этом для «теплого пола» значение n составляет 1,1, а для радиатора - порядка 1,3 (точные значения приводятся в каталогах). То есть реагирование на изменение ΔT во втором случае будет более «выраженным», и восстановление заданного температурного режима произойдет быстрее.

Важен с точки зрения регулирования и тот факт, что температура поверхности радиатора примерно равна температуре теплоносителя, а в случае с напольным отоплением это совсем не так.

При кратковременных интенсивных поступлениях стороннего тепла система регулирования «теплого пола» не справляется с работой, вследствие чего имеют место колебания температуры помещения и пола. Некоторые технические решения позволяют их снизить, но не устранить.

На рис. 1 показаны графики изменения оперативной температуры в смоделированных условиях индивидуального дома при его обогреве регулируемыми высоко-, низкотемпературными радиаторами и «теплым полом» (исследовательская работа Л. Питерс и Й. Ван дер Векена).

Дом рассчитан на проживание четырех человек и оснащен естественной вентиляцией. Источниками сторонних поступлений тепла являются люди и бытовая техника. В качестве комфортной задана оперативная температура

21 ºC. На графиках рассматривается два варианта ее поддержания: без перехода на энергосберегающий (ночной) режим и с ним.

Отметим: оперативная температура - показатель, характеризующий комбинированное воздействие на человека температуры воздуха, радиационной температуры и скорости движения окружающего воздуха.

Опыты подтвердили, что радиаторы явно быстрее, чем «теплый пол», реагируют на колебания температуры, обеспечивая меньшие ее отклонения.

Следующий довод в пользу радиаторов, приведенный на семинаре, - более комфортный и эффективный с точки зрения использования энергии температурный профиль внутри помещения.

В 2008 г. Джон Ар Майхрен и Стюр Холмберг опубликовали в международном журнале Energy and Buildings работу «Распределение температуры и тепловой комфорт в комнате с панельным радиатором, напольным и настенным отоплением» (F low patterns and thermal comfort in a room with panel, floor and wall heating). В ней, в частности, сравнивается вертикальное распределение температуры в одинаковых по площади и планировке помещениях (без мебели и людей), обогреваемых радиатором и «теплым полом» (рис. 2 ). Температура наружного воздуха составляла -5 ºC. Кратность воздухообмена - 0,8.