Радіатори для опалення. Низькотемпературні радіатори REGULUS-system. Генерація з акумуляцією

Низькотемпературним називається опалення, в якому нагрівання теплоносія становить 55-45 градусів. Це означає, що температура води на виході з котла не повинна перевищувати 55 градусів, а температура зворотної водимає бути не нижче 45 градусів. При цьому поверхня опалювального радіатора буде нагріта приблизно на 38-40 градусів у верхній частині приладу.

Гарячим, у загальноприйнятому значенні цього слова, його не назвеш. Розраховувати на інтенсивне теплове випромінювання від радіаторів за такої температури теплоносія не слід, так само, як не слід встановлювати в низькотемпературних опалювальних системах конвектори - вони ефективні лише за температури води не нижче 70С і використовуються у високотемпературних (традиційних) опалювальних системах.

Джерела тепла для низькотемпературного опалення

У звичайній системі опалення температура води на виході з котла значно вища і становить приблизно 70-80 градусів, при цьому температура обернення нижча на 20 градусів.

Слід зазначити, що низькотемпературні опалювальні системи використовуються не тому, що вони кращі та ефективніші, а тому, що тільки з їх допомогою можна обігріти будинок, застосовуючи для цього теплові насоси, геотермальні джерела тепла або конденсаторні котли опалення.

Так звані традиційні котли опалення в низькотемпературних системах можна використовувати тільки в комплекті з елеваторним вузлом, що забезпечує змішування холодного теплоносія гарячою водоюз котла та приведення температур теплоносія до необхідних (55-45) параметрів.

Тривала експлуатація звичайного котла на нагрівання з низькою температурою може призвести до надмірного утворення конденсату в димоході і передчасного його виходу з ладу. Тому в низькотемпературних системах опалення, що працюють на звичайних котлах опалення, зворотного трубопроводуперед подачею в казан обов'язково підігрівають, використовуючи для цього частину виробленого котлом тепла.

Все це ускладнює конструкцію опалювальної системи та веде не лише до збільшення її вартості, але й значною мірою ускладнює процес експлуатації та технічного обслуговування.

Працювати на теплоносії з низькою температурою можуть лише конденсаційні котлиопалення.

Низькотемпературні джерела

Як уже було сказано, низькотемпературне опалення орієнтоване на споживання теплової енергії, що виробляється тепловими насосами, а також тепла, отриманого від сонця та геотермального тепла. Саме ці джерела є оптимальними для низькотемпературних систем. Якщо вирішено використовувати низькотемпературне опалення без застосування відновлюваних джерел енергії, то простіше та економічніше встановити конденсаційний котел.

Але працювати система отримання «м'якого тепла», як часто називають низькотемпературне опалення, буде лише при правильному виборіопалювальних приладів

Опалювальні прилади для низькотемпературних систем

Звичайні радіатори для низькотемпературних опалювальних систем не підходять. Вони просто не зможуть працювати на повну потужність, і в хаті буде холодно. Обігрівати будинок при низькотемпературній системі опалення доведеться за допомогою поверхонь, що гріють. Це може бути тепла підлога або теплі стіни. Співвідношення просте: чим більша поверхня, що гріє, тим тепліше буде в будинку.

Слід зазначити, що низькотемпературні опалювальні системи мають ряд переваг:

Поверхні, що гріють, з температурою приблизно 35-40С випромінюють тепло в найбільш комфортному для людини діапазоні хвиль
Теплі підлоги дозволяють перерозподілити тепло у приміщенні. Якщо при установці звичайних радіаторів найтепліше повітря в приміщенні (а разом з ним і прогріта зона) знаходиться під стелею, то при використанні теплої підлоги вона розташована під ногами, що більш природно і комфортно для людини.
Використання геотермального тепла та сонячної енергіїдозволяє знизити витрати на опалення та позитивно позначається на екології.

Що дорожче?

На жаль, сьогодні говорити про реальну економію при використанні низькотемпературного опалення передчасно.

У нашій країні дешевше топити газом, використовуючи для цього традиційні котли у комплекті з конвекторами та радіаторами опалення.

Для тих, хто хоче насолоджуватися м'яким теплом від поверхонь, що гріють, краще встановити конденсаційний котел. Він коштує дорожче, але дозволяє скоротити витрати газу на 15-20%.

Радіатори традиційно вважаються атрибутами систем опалення з високими температурними параметрами (у літературі терміни високотемпературний і радіаторний нерідко навіть використовуються як синоніми, зокрема, коли йдеться про контури опалювальних систем). Але постулати, на яких базувався такий погляд, застаріли. Економія металу та будівельної теплоізоляції не ставиться сьогодні вище за економію енергоресурсів. А технічні характеристикисучасних радіаторів дозволяють говорити не тільки про можливість їх застосування в низькотемпературних системах, а й переваги такого рішення. Це доводять наукові дослідження, протягом двох років здійснювалися з ініціативи компанії Rettig ICC, власника брендів Purmo, Radson, Vogel&Noot, Finimetal, Myson.

Зниження температури теплоносія – основна тенденція розвитку опалювальної технікиостанніх десятиліть у європейських країнах. Це ставало можливим у міру покращення теплоізоляції будівель, вдосконалення опалювальних приладів. У 1980-х стандартні параметри було знижено до 75/65 ºC (подача/"обратка"). Основною вигодою від цього стало зменшення втрат при виробленні, транспортуванні та розподілі тепла, а також більша безпека для користувачів.

Зі зростанням популярності підлогового та інших видів панельного опаленняв системах, де вони застосовуються, температура подачі зменшена рівня 55 ºC, що враховано конструкторами теплогенераторів, регулюючої арматури тощо.

Сьогодні температура подачі у високотехнологічних системах опалення може становити 45 і навіть 35 ºC. Стимул до досягнення зазначених параметрів – можливість найбільш ефективно використовувати такі джерела тепла, як теплові насоси та конденсаційні котли. При температурі теплоносія вторинного контуру 55/45 ºC коефіцієнт ефективності COP для теплового насосутипу «ґрунт-вода» становить 3,6, а при 35/28 ºC вже – 4,6 (при роботі лише на обігрів). А експлуатація котлів у конденсаційному режимі, що потребує охолодження димових газів водою зворотної лінії нижче за «точку роси» (при спалюванні рідкого палива — 47 ºC), дає виграш у ККД близько 15 % і більше. Таким чином, зниження температури теплоносія забезпечує суттєву економію енергоресурсів і, відповідно, скорочення викидів вуглекислого газу в атмосферу.

Досі основним рішенням, що забезпечує обігрів приміщень за низької температури теплоносія, вважалися «тепла підлога» та конвектори з мідно-алюмінієвими теплообмінниками. Ініційовані Rettig ICC дослідження дозволили додати до цього ряду сталеві панельні радіатори. (Втім, практика в даному випадкуйде попереду теорії, і такі опалювальні прилади досить давно використовуються у складі низькотемператруних систем у Швеції. .

За участю кількох наукових організацій, включаючи університети Гельсінкі та Дрездена, радіатори були протестовані у різних контрольованих умовах. До «доказової бази» долучено і результати інших робіт із вивчення функціонування сучасних систем опалення.

Наприкінці січня 2011 р. матеріали досліджень представлені журналістам провідних спеціалізованих видань Європи на семінарі, що відбувся у навчальному центрі Purmo-Radson в Ерпфендорфі (Австрія). З доповідями виступили професор Брюссельського університету (Vrije Universitet Brussels, VUB) Лін Пітерс та голова Департаменту енергетичних систем Інституту будівельної фізики ім. Фраунгофера (Fraunhofer-Institute for Building Physics, IBP) Дітріх Шмідт.

У доповіді Лін Пітерс розглядалися питання термічного комфорту, точності та швидкості реагування системи опалення на зміну умов, теплових втрат.

Зокрема, зазначалося, що причинами місцевого температурного дискомфорту є: радіаційна температурна асиметрія (залежить від тепловіддаючої поверхні та орієнтації теплового потоку); температура поверхні підлоги (коли вона виходить із діапазону від 19 до 27 ºC); температурний перепад по вертикалі (різниця температур повітря — від кісточки до голови людини, що стоїть, — не повинна перевищувати 4 ºC).

При цьому найбільш комфортні для людини не статичні, а рухомі. температурні умови(Висновок Університету Каліфорнії, 2003 р.). Внутрішній простіріз зонами, що мають незначний перепад температур, підвищує відчуття комфорту. Але великі температурні зміни є причиною дискомфорту.

На думку Л. Пітерс, для забезпечення теплового комфорту найбільше підходять саме радіатори, що передають тепло як конвекцією, так і випромінюванням.

Сучасні будівлі все більше стають термічно чутливими завдяки поліпшенню їх теплоізоляції. Зовнішнє та внутрішнє теплові обурення (від сонячного світла, побутової техніки, присутності людей) здатні сильно впливати на клімат у приміщенні. І радіатори реагують на ці теплові зміни, точніше, ніж панельні системи опалення.

Як відомо, «тепла підлога», особливо влаштована в бетонній стяжці, — система з великою теплоємністю, що повільно реагує на регулюючі дії.

Навіть якщо «тепла підлога» керується термостатами, швидка реакція на підведення стороннього тепла неможлива. При укладанні гріючих труб бетонну стяжкучас реагування підлогового опалення на зміну кількості тепла, що надходить, становить близько двох годин.

Швидко зреагував на надходження стороннього тепла кімнатний термостатвідключає опалення підлоги, яке продовжує віддавати тепло ще приблизно протягом двох годин. При припиненні надходження стороннього тепла та відкритті термостатичного клапана повне прогрівання підлоги досягається лише через такий самий час. У умовах дієвим виявляється лише ефект саморегулювання.

Саморегулювання – складний динамічний процес. Насправді він означає, що подача тепла від нагрівача регулюється природним шляхомзавдяки двом наступним закономірностям: 1) тепло завжди поширюється від більш нагрітої зони до холоднішої; 2) величина теплового потоку визначається різницею температур. Зрозуміти суть цього дозволяє відоме (воно широко використовується при виборі опалювальних приладів).

Q = Qном. ∙ (ΔT/ΔTном.)n,

де Q - тепловіддача нагрівача; ΔT - різниця температури нагрівача та повітря в приміщенні; Qном. - тепловіддача за номінальних умов; ΔTном. - Різниця температури нагрівача та повітря в приміщенні за номінальних умов; n - експонента нагрівача.

Саморегулювання характерне як для опалення підлоги, так і для радіаторів. При цьому для теплої підлоги значення n становить 1,1, а для радіатора - порядку 1,3 ( точні значеннянаводяться у каталогах). Тобто реагування на зміну ΔT у другому випадку буде більш «вираженим», та відновлення заданого температурного режимустанеться швидше.

Важливий з точки зору регулювання і той факт, що температура поверхні радіатора приблизно дорівнює температурі теплоносія, а у випадку з підлоговим опаленнямце зовсім негаразд.

При короткочасних інтенсивних надходженнях стороннього тепла система регулювання теплої підлоги не справляється з роботою, внаслідок чого мають місце коливання температури приміщення та підлоги. Деякі технічні рішення дозволяють їх зменшити, але не усунути.

На Рис. 1показані графіки зміни оперативної температури в змодельованих умовах індивідуального будинкупри його обігріві регульованими високо-, низькотемпературними радіаторами та «теплою підлогою» ( дослідницька роботаЛ. Пітерс та Й. Ван дер Векена).

Будинок розрахований на проживання чотирьох осіб та оснащений природною вентиляцією. Джерелами сторонніх надходжень тепла є люди та побутова техніка. Як комфортна задана оперативна температура

21 ºC. На графіках розглядається два варіанти її підтримки: без переходу на енергозберігаючий (нічний) режим та з ним.

Відзначимо: оперативна температура - показник, що характеризує комбінований вплив на людину температури повітря, радіаційної температури та швидкості руху навколишнього повітря.

Досліди підтвердили, що радіатори явно швидше за «теплу підлогу» реагують на коливання температури, забезпечуючи менші її відхилення.

Наступний аргумент на користь радіаторів, наведений на семінарі, — більш комфортний і ефективний з точки зору використання енергії температурний профіль усередині приміщення.

У 2008 р. Джон Ар Майхрен та Стюр Холмберг опублікували в міжнародному журналі Energy and Buildings роботу «Розподіл температури та тепловий комфорт у кімнаті з панельним радіатором, підлоговим та настінним опаленням» (F low patterns and thermal comfort in room with panel, floor and wall heating). У ній, зокрема, порівнюється вертикальний розподіл температури в однакових за площею та плануванні приміщеннях (без меблів і людей), що обігріваються радіатором та «теплою підлогою» ( Рис. 2). Температура зовнішнього повітря становила -5 °C. Кратність повітрообміну - 0,8.

Радіатори зазвичай сприймаються як елементи систем з високою температурою. Але вже давно така точка зору застаріла, сьогоднішні опалювальні прилади з легкістю можуть встановлюватися в низькотемпературних системах завдяки унікальним технічним характеристикам. Це дозволяє заощадити такі дорогоцінні енергоресурси.

Останні десятиліття провідні європейські виробники опалювальної техніки билися з того, як знизити температуру теплоносія. Важливим фактором для цього стала покращена теплоізоляція будівель, а також удосконалення радіаторів. В результаті вже у вісімдесятих роках температурні параметри було зменшено до 75 градусів на подачу і до 65 на «зворотню».

У той час, коли набули популярності різні панельні системи опалення, у тому числі підлогові, температура подачі знизилася до 55 градусів. Сьогодні ж, на цьому етапі технологічного розвитку, система може повноцінно функціонувати навіть за температури тридцять п'ять градусів.

Навіщо потрібно досягати зазначені параметри? Це дозволить використовувати нові економічні джерела тепла. Це дозволить суттєво заощадити на енергоресурсах та скоротить викид шкідливих речовину атмосферу.

Ще кілька днів тому основними варіантами обігріву приміщення носіями з низькою температурою вважалися теплі підлоги або конвектори з мідно-алюмінієвими теплообмінниками. Також у цей ряд були включені панельні радіатори зі сталі, які вже досить давно використовують у Швеції у складі низькотемпературних систем обігріву приміщень. Зроблено це було після проведення низки експериментів та збору певної доказової бази.

Як показали дослідження, результати яких були оприлюднені в 2011 році на семінарі в центрі Purmо-Radsоn в Австрії, багато залежить від термічного комфорту, швидкості та точності реагування опалювальної системи на зміну погодних та інших умов.

Зазвичай людина відчуває температурний дискомфорт тоді, як у приміщенні відбувається температурна асиметрія. Вона безпосередньо залежить від того, яка тепловіддаюча поверхня в приміщенні і де вона знаходиться, а також від того, куди зорієнтований тепловий потік. Чи не останню роль відіграє і температура поверхні підлоги. Якщо вона виходить за рамки діапазону 19-27 градусів за Цельсієм, людина може відчувати певний дискомфорт – буде холодно, або навпаки, занадто жарко. Ще один важливий параметр- Перепад температур по вертикалі, тобто різниця температур від ніг до голови людини. Ця різниця не повинна бути більшою за чотири градуси Цельсія.

Найбільш комфортно людина може почуватися в так званих температурних умовах, що рухаються. Якщо внутрішній простір включає зони з різною температурою - це відповідний мікроклімат для хорошого самопочуття. Але не потрібно робити так, щоб перепади температур у зонах були значними – інакше ефект буде протилежним.

На думку учасників семінару, ідеальний тепловий комфорт можуть створити радіатори, які передають тепло як за допомогою конвекції, так і способом випромінювання.

Поліпшення ізоляції будівель грає злий жарт – у результаті приміщення стають термічно чутливими. Сильно впливають на клімат у приміщенні такі фактори, як сонячне світло, побутова та офісна техніка, скупчення людей. Панельні системи опалення не здатні так чітко реагувати на ці зміни, як це роблять радіатори.

Якщо влаштувати теплу підлогу в бетонній стяжці, можна отримати систему з великою нагрівальною здатністю. Але вона повільно реагуватиме на регулювання температури. І навіть якщо використовуються термостати, система не може швидко відповідати на зміну зовнішньої температури. Якщо труби, що гріють, встановлені в бетонну стяжку, підлогове опалення дасть помітну реакцію на зміну температури тільки протягом двох годин. Термостат швидко реагує на надходження стороннього тепла і відключає систему, але нагріта підлога ще буде віддавати тепло цілих дві години. Це дуже багато. Така ж картина спостерігається у протилежному випадку, якщо потрібно навпаки нагріти підлогу – повністю прогрітою вона буде також через дві години.

Чинним у такому разі може бути лише саморегулювання. Це складний динамічний процес, під час якого природним шляхом регулюється подача тепла. В основі цього процесу лежить дві закономірності:

Тепло поширюється від більш нагрітої зони до більш холодної;

Величина теплового потоку залежить від різниці температур.

Саморегулювання легко може застосовуватися як для батарей, так і для підлогового опалення. Але при цьому радіатори значно швидше реагують на зміну температурного режиму, швидше остигають і навпаки, нагрівають приміщення. В результаті відновлення заданого температурного режиму відбувається значно швидше.

Не варто забувати про те, що температура поверхні радіатора приблизно така ж, як у теплоносія. У випадку з підлоговим покриттям це зовсім не так. Якщо інтенсивне тепло від стороннього носія надходитиме короткими «ривками», система регуляції тепла в «теплій підлозі» просто не впорається із завданням. Тому в результаті виникають температурні коливання між підлогою та приміщенням загалом. Цю проблему можна спробувати усунути, але, як показує практика, в результаті коливання залишаються, тільки стають трохи нижчими.

Можна розглянути це на прикладі приватного будинку, що обігрівається теплою підлогою та низькотемпературними радіаторами. Припустимо, у будинку проживає чотири особи, він оснащений природною вентиляцією. Стороннє тепло може надходити від побутової техніки та безпосередньо людей. Комфортна температура для проживання становить 21 градус Цельсія.

Таку температуру можна підтримувати двома способами – за допомогою переходу на нічний режим або без нього.

При цьому мені варто забувати, що оперативна температура є показником, який характеризує комбіновану дію на людину різних температур: радіаційної та температури повітря, а також швидкості руху повітряного потоку.

Як показали проведені досліди, швидше реагують на коливання температури, ніж забезпечують її менші відхилення, саме радіатори. Тепла підлога їм значно програє за всіма параметрами.

На цьому позитивний досвід використання радіаторів не закінчується. Наступний аргумент на їх користь - це більш ефективний і комфортний температурний профіль всередині приміщення.

Ще в 2008 році в міжнародному журналі Energy and Buildings була опублікована робота Джона Ар Майхрен і Стюра Холмберг «Розподіл температури і теплий комфорт в кімнаті з панельним опалювальним приладом, підлоговим і настінним обігрівом». У ній дослідники провели порівняльний аналізефективності застосування радіаторів та теплої підлоги в обігріві приміщень із низькотемпературною системою. Дослідники порівняли розподіл температури по вертикалі в ідентичних за площею приміщеннях без меблів та людей.

Як показали результат експерименту, радіатор, встановлений у підвіконному просторі, може гарантувати більш рівномірний розподіл теплого повітря. Крім цього, він також запобігає надходженню холодного повітря в приміщення. Але перед тим як приймати рішення про встановлення радіаторів, потрібно брати до уваги якість склопакетів, розташування меблів та інші не менш важливі нюанси.

Окремо слід сказати про теплові втрати. Якщо для теплої підлоги відсоток тепловтрати, залежно від товщини теплоізоляційного шару, коливається в межах від 5 до 15 відсотків, то для радіаторів він набагато нижчий. Високотемпературний радіатор терпить втрати через задню стінку в розмірі 4%, а низькотемпературний і того менше - всього 1%.

Важливо при виборі сталевого панельного радіатора провести правильні розрахунки, Так, щоб при подачі 45 градусів Цельсія в приміщенні трималася комфортна задана температура. Потрібно врахувати і теплоізоляцію будівлі, і втрати, і переважну температуру «за бортом».

Наведені на семінарі аргументи ще раз підтверджують доцільність застосування низькотемпературних регуляторів у системах опалення як відмінний варіант економії на енергоносіях.

Радіатори традиційно вважаються атрибутами систем опалення з високими температурними параметрами (у літературі терміни високотемпературний і радіаторний нерідко навіть використовуються як синоніми, зокрема, коли йдеться про контури опалювальних систем). Але постулати, на яких базувався такий погляд, застаріли. Економія металу та будівельної теплоізоляції не ставиться сьогодні вище за економію енергоресурсів. А технічні характеристики сучасних радіаторів дозволяють говорити не лише про можливість їх застосування в низькотемпературних системах, а й переваги такого рішення. Це доводять наукові дослідження, які протягом двох років здійснювалися з ініціативи компанії Rettig ICC, власника брендів Purmo, Radson, Vogel&Noot, Finimetal, Myson.

Якщо ви хочете купити опалювальне обладнання, то Ви можете перейти у відповідний розділ:

Зниження температури теплоносія – основна тенденція розвитку опалювальної техніки останніх десятиліть у європейських країнах. Це ставало можливим у міру покращення теплоізоляції будівель, вдосконалення опалювальних приладів. У 1980-х стандартні параметри було знижено до 75/65 ºC (подача/"обратка"). Основною вигодою від цього стало зменшення втрат при виробленні, транспортуванні та розподілі тепла, а також більша безпека для користувачів.

Зі зростанням популярності підлогового та інших видів панельного опалення в системах, де вони використовуються, температура подачі зменшена до рівня 55 ºC, що враховано конструкторами теплогенераторів, регулюючої арматури тощо.

Сьогодні температура подачі у високотехнологічних системах опалення може становити 45 і навіть 35 ºC. Стимул до досягнення зазначених параметрів – можливість найбільш ефективно використовувати такі джерела тепла, як теплові насоси та конденсаційні котли. При температурі теплоносія вторинного контуру 55/45 ºC коефіцієнт ефективності COP для теплового насоса типу «грунт-вода» становить 3,6, а при 35/28 ºC - 4,6 (при роботі тільки на обігрів). А експлуатація котлів у конденсаційному режимі, що потребує охолодження димових газів водою зворотної лінії нижче «точки роси» (при спалюванні рідкого палива – 47 ºC), дає виграш у ККД близько 15 % і більше. Таким чином, зниження температури теплоносія забезпечує суттєву економію енергоресурсів і, відповідно, скорочення викидів вуглекислого газу в атмосферу.

Досі основним рішенням, що забезпечує обігрів приміщень за низької температури теплоносія, вважалися «тепла підлога» та конвектори з мідно-алюмінієвими теплообмінниками. Ініційовані Rettig ICC дослідження дозволили додати до цього ряду сталеві панельні радіатори. (Втім, практика в даному випадку йде попереду теорії, і такі опалювальні прилади досить давно використовуються у складі низькотемператруних систем у Швеції .

Зокрема, зазначалося, що причинами місцевого температурного дискомфорту є: радіаційна температурна асиметрія (залежить від тепловіддаючої поверхні та орієнтації теплового потоку); температура поверхні підлоги (коли вона виходить із діапазону від 19 до 27 ºC); температурний перепад по вертикалі (різниця температур повітря - від кісточки до голови людини, що стоїть, - не повинна перевищувати 4 ºC).

При цьому найбільш комфортні для людини не статичні, а «температурні умови, що рухаються» (висновок Університету Каліфорнії, 2003 р.). Внутрішній простір із зонами, що мають незначний перепад температур, підвищує відчуття комфорту. Але великі температурні зміни – причина дискомфорту.

Сучасні будівлі все більше стають термічно чутливими - завдяки покращенню їхньої теплоізоляції. Зовнішнє та внутрішнє теплові обурення (від сонячного світла, побутової техніки, присутності людей) здатні сильно впливати на клімат у приміщенні. І радіатори реагують на ці теплові зміни, точніше, ніж панельні системи опалення.

Як відомо, «тепла підлога», особливо влаштована в бетонній стяжці, - система з великою теплоємністю, що повільно реагує на регулюючі дії.

Навіть якщо «тепла підлога» керується термостатами, швидка реакція на підведення стороннього тепла неможлива. При укладанні гріючих труб в бетонну стяжку час реагування опалення підлоги на зміну кількості тепла, що надходить, становить близько двох годин.

Кімнатний термостат, що швидко зреагував на надходження стороннього тепла, відключає підлогове опалення, яке продовжує віддавати тепло ще приблизно протягом двох годин. При припиненні надходження стороннього тепла та відкритті термостатичного клапана повне прогрівання підлоги досягається лише через такий самий час. У умовах дієвим виявляється лише ефект саморегулювання.

Саморегулювання – складний динамічний процес. Насправді він означає, що подача тепла від нагрівача регулюється природним шляхом завдяки двом наступним закономірностям: 1) тепло завжди поширюється від більш нагрітої зони до холоднішої; 2) величина теплового потоку визначається різницею температур. Зрозуміти суть цього дозволяє відоме (воно широко використовується при виборі опалювальних приладів).

Q = Qном. ∙ (ΔT/ΔTном.)n,

де Q – тепловіддача нагрівача; ΔT - різниця температури нагрівача та повітря у приміщенні; Qном. - тепловіддача за номінальних умов; ΔTном. - різниця температури нагрівача та повітря у приміщенні за номінальних умов; n – експонента нагрівача.

Саморегулювання характерне як для опалення підлоги, так і для радіаторів. При цьому для «теплої підлоги» значення n становить 1,1, а для радіатора – близько 1,3 (точні значення наводяться в каталогах). Тобто реагування на зміну T у другому випадку буде більш «вираженим», і відновлення заданого температурного режиму відбудеться швидше.

Важливий з точки зору регулювання і той факт, що температура поверхні радіатора приблизно дорівнює температурі теплоносія, а у випадку з опаленням це зовсім не так.

На Рис. 1показано графіки зміни оперативної температури в змодельованих умовах індивідуального будинку при його обігріві регульованими високо-, низькотемпературними радіаторами та «теплою підлогою» (дослідна робота Л. Пітерс та Й. Ван дер Векена).

Наступний аргумент на користь радіаторів, наведений на семінарі, - більш комфортний і ефективний з точки зору використання енергії температурний профіль усередині приміщення.

У 2008 р. Джон Ар Майхрен та Стюр Холмберг опублікували в міжнародному журналі Energy and Buildings роботу «Розподіл температури та тепловий комфорт у кімнаті з панельним радіатором, підлоговим та настінним опаленням» (F low patterns and thermal comfort in a room with panel, floor and wall heating). У ній, зокрема, порівнюється вертикальний розподіл температури в однакових за площею та плануванні приміщеннях (без меблів і людей), що обігріваються радіатором та «теплою підлогою» ( Рис. 2). Температура зовнішнього повітря становила -5 °C. Кратність повітрообміну – 0,8.

А. Нікішов

Розвиток технічної думки дозволило сучасній людинімати великий вибірсистем опалення, в залежності від вимог та матеріальних можливостей, Якого не було навіть у попереднього покоління. Поступовий розвиток побутової теплоенергетики призвело до того, що все більшу популярність у населення стали мати системи низькотемпературного опалення житла, про які йтиметься у цій статті.

Практика показала, що при порівнянні двох джерел тепла – з високою та низькою температурами – найбільш комфортні для людини умови створюються саме низькотемпературним приладом опалення, який забезпечує невеликий перепад температур у приміщенні та не викликає негативних відчуттів. Верхня межа про низьких температур, за визначенням енергетиків, перебуває у районі 40˚С. Низькотемпературні системи опалення, що використовують теплоносій, працюють з температурами 40-60˚С - на вході в пристрій, що тепло виробляє, і на його виході. А системи повітряного, електричного та променистого обігрівувикористовують і нижчі температури, які можна порівняти з температурою тіла людини. Так що саме поняття низьких температур досить умовне і, тим щонайменше, використання теплоносія або інших джерел тепла з температурою до 45˚Має безліч переваг, що впливають на вибір такої системи для опалення житла, і завдяки своїм особливостям органічно вписується в застосування з відновлюваними джерелами енергії.

До всіх систем опалення пред'являються певні вимоги, які мають зробити найбільш ефективним, комфортним і безпечним їх використання. Будівельні, кліматичні, гігієнічні та технологічні вимогидокладно викладені у ДБН В.2.5-67:2013 у пунктах 4, 5, 6, 7, 9, 10 та 11. Ці вимоги дозволяють максимально знизити негативні та одночасно підвищити позитивні впливи на людський організм, що надаються системами опалення.

Необхідно відзначити, що одним з найважливіших умовефективності роботи будь-яких систем опалення є ретельний облік тепловтрат, а для низькотемпературних систем це чи не найважливіше. Інакше такі системи будуть малоефективними і надмірно енерго-, отже, і матеріально витратними.

Класифікація

Системи низькотемпературного опалення можна умовно розділити – за способом приготування тепла – на монолітні, бівалентні та комбіновані. Монолітні системи характеризуються використанням однієї або декількох установок, що тепловиробляють. У бівалентних використовуються два теплогенератори, що мають різні принципи роботи, один з яких може включатися як додаткове джерело тепла при дуже низьких температурахзовнішнього повітря. Кілька установок, що тепловиробляють, включених паралельно, утворюють комбіновану систему опалення.

Нагрів теплоносія у всіх системах опалення може здійснюватися прямим способом або непрямим. Прикладом прямого нагріву є водонагрівальні котли. різного типу, що працюють на твердому, рідкому або газоподібному паливі, а також електричні котли. Непрямим способом нагрівають теплоносій у теплообмінниках (бойлерах) або теплоакумуляторах. Цей спосібдуже широко використовується в системах, що працюють на відновлюваних джерелах енергії – вітряних та сонячних.

Також системи низькотемпературного опалення можна розділяти за типом теплоносія - рідкі, газові, повітряні та електричні, та за видом опалювальних приладів - поверхневі, конвекційні та панельно-променеві.

Опис систем

Все більшої популярності низькотемпературні системи опалення набувають за рахунок того, що вони дуже гармонійно поєднуються з обладнанням, що працює на відновлюваних джерелах енергії. За часів, коли традиційна енергія стає все дорожчою, це важливий фактор.

Водяне опалення

Всі системи цього типу характеризуються трьома основними параметрами - температура теплоносія на виході з тепловиробника (в цьому випадку використовуються водонагрівальні котли на твердому, рідкому, газоподібному паливі та електричні), температура на його вході і температура повітря в приміщенні, що опалюється. Така послідовність цифр вказується у всіх документах на казани.
Сучасні системи низькотемпературного опалення, в основному, базуються на європейському стандарті EN422, в якому введено поняття «м'якого тепла», що передбачає використання теплоносія з температурою на виході з теплопровідного пристрою 55С, а на вході - 45С.

Даний тип опалення передбачає застосування в системі циркуляційних насосів, що розміщуються так само, як і у звичайних системах опалення. Найбільш економічними вважаються «відкриті» системи з розміщенням розширювального бака в верхній точці. Встановлення насосів у магістраль подачі теплоносія дозволяє уникнути можливих зонрозрідження, що має місце при встановленні циркуляційних насосів на зворотній магістралі.

В закритих системах, що працюють з підвищеним тиском, поряд з циркуляційним насосомнеобхідно використовувати автоматичний відвідник повітря та скидний клапан, а також манометр, що показує тиск в системі. Розширювальний бак у цьому випадку розміщується у зручному для користувача місці.

Однією з вимог, що визначає ефективність роботи відкритого типу опалювальних систем, є необхідність хорошої теплоізоляції розширювального бака. Іноді – у разі розміщення його на горищах будівель – потрібний і його примусовий підігрів.

Одним з найпоширеніших видів низькотемпературної системи опалення є всім відома «тепла підлога» (рис. 1). Системи поверхневого опалення, наприклад, виробництва компанії Oventrop (Німеччина), включають труби, монтаж яких може проводитися і в підлогу, і в стелю, і стіни. При цьому зовсім не торкається інтер'єру.

Рис. 1. Система опалення з «теплою підлогою»

У цих системах, завдяки переважно променистому теплообміну, немає руху повітря, і тепло рівномірно розподіляється по приміщенню. Електронні програмовані регулятори значно підвищують економічність системи.

Подає магістраль систем поверхневого обігріву містить теплоносій температурою 40-45˚С, що дозволяє з максимальним ефектомвикористовувати можливості конденсаційних котлів, а також альтернативні (відновлювані) джерела енергії. В системі, як правило, використовується труба із зшитого поліетилену із захисним від кисню шаром.

Парове опалення

Цей тип опалення характеризується використанням як теплоносій «насиченої» пари, що призводить до необхідності забезпечити відповідний збір конденсату. І якщо в системі опалення є один опалювальний прилад, що не створює проблем, то при збільшенні їх кількості конденсат відводити стає все важче і важче. Вирішення цієї проблеми знайшлося у використанні як теплоносій «холодної» пари. Його роль у сучасних системах низькотемпературного парового опаленняграє, зокрема, хладон-114 - негорюче, неотруйне, без запаху та хімічно стійке неорганічне з'єднання.

Система на «холодній» парі працює за рахунок використання тепла, що виділяється при конденсації насиченої пари, яка і нагріває прилади опалення. Конденсатопроводи працюють у «мокрому» режимі, що з підпором конденсату. Конденсатовідвідники в цьому випадку не потрібні – конденсат самопливом повертається у випарник. Підживлювальний насос також не потрібний. І паропроводи, і конденсатопроводи монтуються як горизонтально, і вертикально. Причому абсолютно необов'язково дотримуватися ухил. В разі вертикального монтажуподає провід може розміщуватися як зверху, так і знизу.

Регулювання системи, що працює на «холодній» парі, здійснюється впливом на тиск пари та її температуру, для чого систему розраховують на тиск, що відповідає максимально можливій температурі пари.

Як опалювальні прилади в системі низькотемпературного парового опалення зазвичай використовуються секційні радіаторита конвекторні панелі. Для регулювання тепловіддачі кожен опалювальний прилад забезпечують мембранним клапаном.

Повітряні системи

Використання цього типу систем (мал. 2) досить обмежене. На це впливають кілька факторів. По-перше, достатньо низький ступіньтеплообміну між повітрям та пристроєм для теплопостачання або теплообмінником. По-друге, з гігієнічних міркувань. Повітряні потоки переносять пил, а повітряні канали та теплообмінні пристрої створюють гарні умовидля розвитку небажаних бактерій та мікроорганізмів, і вимагають спеціального захисту. І, по-третє, такі системи дуже матеріаломісткі, отже, мають високу вартість.

Рис. 2. Повітряна система опалення

Але незважаючи на це, повітряні системинизькотемпературного опалення можна використовувати у таких випадках:

якщо необхідно забезпечити централізоване обігрів при низькій швидкості руху повітря в каналах. Такий спосіб підходить для обігріву невеликих будинків та котеджів за допомогою плінтусного повітроводу;
якщо необхідно забезпечити центральний підігрів з високою швидкістю повітря в каналах - система високого тиску. В цьому випадку потрібне спеціальне повітророзподільне обладнання, що забезпечує рівномірне надходження повітря у всі приміщення і має шумопоглинаючі властивості. Регулювання цієї системи здійснюється двома способами: первинним – на теплообміннику, та вторинним – кількістю припливного теплого повітря;
якщо потрібен локальний підігрів кількох приміщень чи одного великого. Такі системи знайомі кожному по великих магазинах - використовуються і повітряні завісина вході в приміщення, та додаткові повітроводи з теплим повітряму необхідних місцях.

Електричне опалення

Ця система представлена на ринку опалювальних систем безліччю виробників. В її основі лежить принцип нагрівання спеціального кабелю резистивного (рис. 3). електричним струмом. Тепло, що знімається з кабелю, передається в навколишнє середовиществорення м'якого прогріву приміщення. Комплектація системи може включати гріючі кабелі або готові мати, терморегулятори і установчий комплект, що забезпечує швидкий і легкий монтаж.

Рис. 3. Електрична «тепла підлога»

Конструктивні елементи систем

Всі системи опалення, як уже говорилося вище, призначені для підтримання оптимального і комфортного співвідношення трьох параметрів - температура теплоносія після пристрою, температура опалювального приладу і температура повітря в приміщенні. Забезпечити таке співвідношення можна правильним підбором важливих елементівсистеми.

Тепловиробні пристрої

Усі пристрої для виробництва тепла можна поділити на три групи.

Перша група – теплогенератори на основі використання традиційного паливата електроенергії. В основному це різні водогрійні котли, що працюють на твердому, рідкому, газоподібному паливі та електричної енергії. Навіть для непрямого нагріву«холодної» пари в парових системах низькотемпературного опалення використовуються ті самі водогрійні пристрої.

У цій групі приладів можна відзначити побутовий конденсаційний котел, що є пристроєм, що з'явився в результаті інноваційних розробок раціонального використанняводяної пари, що утворюються при горінні палива. Дослідження, спрямовані на повніше використання енергії та одночасно мінімізацію негативного впливуна довкілля, дозволили створити новий тип опалювального обладнання- конденсаційний котел - що дозволяє за допомогою конденсації отримувати додаткове тепло із димових газів.

Наприклад, італійська виробник Baxiвипускає лінійку конденсаційних котлів як підлогового, і настінного виконання. Модельний ряднастінних котлів Luna Platinum (рис. 4) складається з одноконтурних та двоконтурних конденсаційних котлів, з потужністю від 12 до 32 кВт. Ключовим елементом є теплообмінник із нержавіючої сталі AISI 316L. Різними складовими частинамикотла управляє електронна плата, є знімна панель керування з рідкокристалічним дисплеєм та вбудованою функцією керування температурою. Система модулювання потужності пальника дозволяє адаптувати вихідну потужність котла до енергії споживаної будинком в діапазоні 1:10.

Рис. 4. Конденсаційний казан BAXI Luna Platinum

Друга група – установки, що використовують тепло позасистемних теплоносіїв. У таких випадках застосовують теплоакумулятори.

До третьої групи відносяться пристрої, що використовують зовнішній теплоносій для непрямого нагріву. Вони з успіхом застосовуються поверхневі, каскадні або барботажні кульові теплообмінники. Саме такий тип використовується для підігріву холодної пари в системах парового низькотемпературного опалення.

Опалювальні прилади

Опалювальні прилади поділяються на 4 групи:

прилади з рівними за площею поверхнями як з боку теплоносія, так і з боку повітря. Такий тип приладів відомий усім – це традиційні секційні радіатори;
пристрої конвекційного типу, в яких площа поверхні, що стикається з повітрям, набагато більша за поверхню з боку теплоносія. У цих приладах випромінювання тепла має другорядний характер;
пластинчасті повітронагрівачі з спонукальним повітряним потоком;
пристрої панельного типу - підлогові, стельові чи стінові. У цій лінійці опалювальних панелейНаприклад, можна відзначити чеські панельні сталеві радіатори Korado під назвою Radik, що випускаються у двох виконаннях - з бічним підключенням (Klasik), і з нижнім із вбудованим термостатичним вентилем (VK). Панельні сталеві радіатори пропонує компанія Kermi (Німеччина).

Рис. 5. Панельний сталевий радіатор Korado

До опалювальних приладів низькотемпературних систем можна віднести різноманітні секційні та панельні нагрівачі, опалювальні конвектори, калорифери та опалювальні панелі.

Теплоакумулятори

Ці пристрої необхідні в бівалентних системах низькотемпературного опалення, в яких використовується енергія з відновлюваних джерел або теплопостачання. Теплоакумулятори можуть бути рідко або твердозаповненими, що використовують теплоємність заповнювача для накопичення теплоти.

Широке поширення все більше набувають пристрої, в яких тепло виділяється в момент фазових перетворень. Вони теплота накопичується у процесі плавлення речовини чи тоді, коли кристалічна його структура зазнає певних змін.

Також ефективно працюють термохімічні теплоакумулятори, принцип роботи яких ґрунтується на накопиченні теплоти в результаті. хімічних реакцій, що відбуваються із виділенням тепла.

Акумулятори тепла можуть підключатися до системи опалення як за залежною схемою, так і незалежною, коли в них акумулюється тепло від позасистемного теплоносія.

Теплові акумулятори можуть бути також ґрунтовими, скельними і навіть підземні озера можуть використовуватися як накопичувач тепла.

Грунтові теплові акумулятори одержують при розміщенні регістрів, виготовлених із труб, з кроком півтора-два метри. Скельні теплоакумулятори облаштовують шляхом буріння вертикальних або похилих свердловин у скельних породах на глибину від 10 до 50 м, куди закачується теплоносій. Використання підземних озер як теплоакумулятори можливе у разі розміщення в нижніх шарах води труб із закаченим у них теплоносієм. Відбір тепла здійснюється із труб, розміщених у верхніх шарах підземних озер.

Теплові насоси

При використанні в низькотемпературних системах опалення джерела тепла, температура якого нижче температури повітря в приміщенні, а також зниження матеріаломісткості опалювальних приладів, в систему можуть включатися теплові насоси (рис. 6). Найпоширенішими пристроями цієї групи є компресійні теплові насоси, що при конденсації дають температуру від 60 до 80˚С.

Рис. 6. Принцип роботи теплового насосу

Ефективну роботу теплового насоса в низькотемпературній системі опалення забезпечує включення до контуру випарника теплового акумулятора, який сприяє стабілізації температури випару «холодної» пари. Регулювання цієї системи здійснюється шляхом зміни тепловіддачі насоса.

Переваги і недоліки

Низькотемпературні системи опалення завойовують своїх прихильників тим, що створюють більше комфортні умовиу приміщенні, ніж традиційні - з високим нагріванням опалювальних приладів. Не відбувається зайве «осушення» повітря, відсутня – знову-таки зайва – запиленість приміщення внаслідок неминучого переміщення повітря при дуже гарячих опалювальних приладах.

Використання теплоакумуляторів у системі дає можливість накопичувати тепло та миттєво використовувати його у разі потреби.

Низький розкид температур - вихідний з тепловиробника та повітря в приміщенні - дозволяє легко регулювати систему, використовуючи програмовані термостати.

А щодо недоліків, то він, по суті, один - вартість закінченої системи дещо, а то й у рази вище, ніж традиційної високотемпературної.

Читайте статті та новини у Telegram-каналі AW-Therm. Підписуйтесь на YouTube-канал.