Системы отопления зданий: виды, типы, расчеты, обследования

Из чего состоит отопление (отопительная система)

Сначала вкратце пробежимся что такое система отопления и из чего она состоит. В самом общем виде тепло должно где-то вырабатываться и куда-то по чему-то передаваться и, соответственно, отопительная система состоит из:

теплогенератора,
теплопровода,
отопительного прибора.

Вкратце система отопления состоит из трёх основных элементов

Всё это может существовать в едином приборе, например, переносной обогреватель — он же и генератор и проводник и сам себе отопительный прибор. Ну, а в других случаях это система, состоящая из основных этих элементов.

Теплогенератор

Генераторы могут иметь различные виды топлива: электрические, дизельные и т.п. (см. ниже классификацию). Суть генератора в выработке из топлива тепловой энергии и передачи её теплоносителю.

Теплоноситель

Теплоносителем может быть жидкость или газ (к примеру, воздух в печи, идущий по дымоходу — газовый теплоноситель). Генератор передаёт тепловую энергию теплоносителю и вместе с ним тепло переносится на отопительный прибор.

Отопительный прибор

Если это печь, то она выступает и прибором, так же отопительным прибором выступает дымоход. При водном отоплении (где теплоносителем служит жидкость) прибором выступают радиаторы отопления.

Пример перерасчета и уменьшения тепловых нагрузок

Далее мы рассмотрим пример реального уменьшения тепловых нагрузок и затрат на отопления на одном из выполненных нами объектов.

Объект №1 — помещение коммерческого назначения

Помещение коммерческого назначения на первом этаже пяти-этажного здания в Москве.

Основные данные по объекту:

Адрес объекта	г. Москва
Этажность здания	5 этажей
Этаж на котором расположены обследуемые помещения	1-й
Площадь обследуемых помещений	112,9 м2
Высота этажа	3,0 м
Система отопления	Однотрубная
Температурный график	95-70 оС
Расчетный температурный график для этажа на котором находится помещение	75-70 оС
Тип розлива	Верхний
Расчетная температура внутреннего воздуха	+ 20 оС
Отопительные радиаторы, тип, количество	Радиаторы чугунные М-140-АО – 6 шт. Радиатор биметаллический Global (Глобал) – 1 шт.
Диаметр труб системы отопления, мм	Ду25
Длина подающего трубопровода системы отопления, м	L = 28,0 м.

Горячее водоснабжение и вентиляция на данном объекте отсутствовали.

Договорные тепловые нагрузки составляли 0,02 Гкал/час или 47,67 Гкал/год.

Расчет теплопередачи установленных радиаторов отопления с учетом потерь в трубопроводах и способа установки составил 0,007454 Гкал/час.

Максимальный часовой расход на отопление в трубопроводах составил 0.001501 Гкал/час.

В итоге, максимальный часовой расход на отопление составил 0,008955 Гкал/час или 23 Гкал/год.

Годовая экономия = 47,67 — 23 = 24,67 Гкал/год.

При средней стоимости Гкал 1,7 тысяч рублей, годовая экономия на отоплении для объекта площадью 112 м. кв. составила 42 тысячи рублей.

Объект №2 — нежилое помещение

Основные данные по объекту:

Адрес объекта	г. Москва
Этажность здания	10 этажей
Этаж на котором расположены обследуемые помещения	1-й, 2-й
Площадь обследуемых помещений	472 м2
Высота этажа	2,95 м
Система отопления	Однотрубная
Температурный график	95-70 о С
Для 1 этажа – 72,5-70 о С

Для 2 этажа – 75-72,5 о С

2 этаж = 114,0 м.

Расчет теплопередачи установленных радиаторов отопления с учетом потерь в трубопроводах и способа установки составил 0,010199 Гкал/ч.

Максимальный часовой расход на отопление в трубопроводах

на первом этаже составил 0,002319 Гкал/ч,
на втором этаже составил 0,005205 Гкал/ч.

Схема расположения радиаторов отопления на объекте

Максимальный часовой расход на отопление составил 0,017724 Гкал/ч.

Годовой расход за отопительный период составил 43,8 Гкал/год.

Тепловая нагрузка на горячее водоснабжение составила 0,88 Гкал/год.

Максимальное годовое потребление для данного объекта составляет 44,7 Гкал/год.

Договорное потребление для данного объекта составляет 162,36 Гкал/год.

Годовая экономия составила 117,66 Гкал/год или 200 тысяч рублей.

Энергоаудит зданий и сооружений
Энергоаудит систем водоснабжения
Способы экономии тепла

Методика оценки технического состояния систем отопления

При оценке технического состояния трубопроводов всех инженерных систем также определяется их коррозионное состояние, которое оценивается по глубине максимального коррозионного поражения стенки металла по сравнению с новой трубой, а также по средней величине сужения сечения труб коррозионно-на-кипными отложениями по сравнению с новой трубой. В системах отопления также оценивается коррозионное состояние нагревательных приборов.

Оценка максимальной глубины коррозионного поражения труб, как и нагревательных приборов, должна производиться в случаях, когда срок службы элемента близок к среднему сроку, предусмотренному «Положением о планово-предупредительном ремонте», а также при отсутствии или недостаточном количестве сведений о ремонтах элементов системы отопления в здании.

Коррозионное состояние и величина сужения живого сечения определяются по образцам. Образцы отбираются из элементов системы (стояков, подводок к нагревательным приборам, нагревательных приборов).

При отборе и транспортировке образцов-вырезок необходимо обеспечить полную сохранность коррозионных отложений в трубах (образцах). На вырезанные образцы составляются паспорта по прил. 8 ВСН 57-88(р) , которые вместе с образцами направляются на лабораторные исследования.

Количество стояков, из которых отбираются образцы, должно быть не менее трех в случае, когда отсутствовали аварийные ремонты стояков в результате сквозной их коррозии и образования свища. При обследовании системы с замоноличенными стояками образцы для анализа отбираются в местах их присоединения к магистралям в подвале.

Количество подводок, из которых отбираются образцы, также должно быть не менее трех, идущих от стояков в разных секциях и к разным отопительным приборам в здании.

Допустимая величина максимальной относительной глубины коррозионного поражения труб принимается в пределах 50% толщины стенки новой трубы.

Допустимая величина сужения трубопроводов коррозионно-накипными отложениями принимается в соответствии с гидравлическим расчетом для труб, бывших в эксплуатации (с величиной абсолютной шероховатости 0,75 мм). При этих условиях допустимое сужение, , составит для труб d = 15 мм – 20; d = = 20 мм – 15; dy= 25 мм – 12; dy = 32 мм – 10; dy = 40 мм – 8; dy = = 50 мм – 6.

Для конвекторов допустимым сужением живого сечения из условия допустимого снижения теплоотдачи отопительного прибора считается 10.

Средний внутренний диаметр трубы с отложениями определяется в результате замеров индикатором часового типа, укрепленным на штативе.

Результаты замеров суммируются, и определяется среднеарифметическое значение толщины стенки. Из полученного результата вычитается толщина стенки новой трубы того же диаметра и вида.

Удвоенная средняя толщина кольца отложений вычитается от значения внутреннего диаметра трубы, тем самым определяется средний диаметр трубы с отложениями.

Обследование состояния трубопроводов начинается с выявления следующих дефектов: — свищей в металле труб; — свищей (течей) в резьбовых соединениях; — непрогрева регистров (полотенцесушителей). Результаты обследования системы отопления оформляются по форме, приведенной ниже.

ЧОрганизация труда в строительствеВентиляцияНормативная и проектная документацияОхрана труда при проведении ремонтных работСодержание конструкций зданияСебестоимость и рентабельность в строительствеТехническое и тарифное нормированиеОрганизация управления строительством в сссрЖилищное строительство в Советском СоюзеОборудование и устройство систем вентиляции и кондиционирования

Точные расчеты тепловой нагрузки

Значение теплопроводности и сопротивление теплопередачи для строительных материалов

Но все же этот расчет оптимальной тепловой нагрузки на отопление не дает требуемую точность вычисления. Он не учитывает важнейший параметр – характеристики здания. Главной из них является сопротивление теплопередачи материал изготовления отдельных элементов дома – стен, окон, потолка и пола. Именно они определяют степень сохранения тепловой энергии, полученной от теплоносителя системы отопления.

Что же такое сопротивление теплопередачи (R )? Это величина, обратная теплопроводности (λ ) – возможности структуры материала передавать тепловую энергию. Т.е. чем больше значение теплопроводности – тем выше тепловые потери. Для расчета годовой нагрузки на отопление воспользоваться этой величиной нельзя, так как она не учитывает толщину материала (d ). Поэтому специалисты используют параметр сопротивление теплопередачи, который вычисляется по следующей формуле:

Расчет по стенам и окнам

Сопротивление теплопередачи стен жилых зданий

Существуют нормированные значения сопротивления теплопередачи стен, которые напрямую зависят от региона, где расположен дом.

В отличие от укрупненного расчета нагрузки на отопление сначала нужно вычислить сопротивление теплопередачи для наружных стен, окон, пола первого этажа и чердака. Возьмем за основу следующие характеристики дома:

Площадь стен – 280 м². В нее включены окна – 40 м² ;
Материал изготовления стен – полнотелый кирпич (λ=0.56 ). Толщина наружных стен – 0,36 м. Исходя из этого рассчитываем сопротивление телепередачи — R=0.36/0.56= 0,64 м²*С/Вт ;
Для улучшения теплоизоляционных свойств был установлен наружный утеплитель – пенополистирол толщиной 100 мм. Для него λ=0,036. Соответственно R=0,1/0,036= 2,72 м²*С/Вт ;
Общее значение R для наружных стен равно 0,64+2,72= 3,36 что является очень хорошим показателем теплоизоляции дома;
Сопротивление теплопередачи окон — 0,75 м²*С/Вт (двойной стеклопакет с заполнением аргоном).

Фактически тепловые потери через стены составят:

(1/3,36)*240+(1/0.75)*40= 124 Вт при разнице температуры в 1°С

Температурные показатели возьмем такие же, как и для укрупненного вычисления нагрузки на отопление +22°С в помещении и -15°С на улице. Дальнейший расчет необходимо делать по следующей формуле:

Расчет по вентиляции

Затем необходимо вычислить потери через вентиляцию. Общий объем воздуха в здании составляет 480 м³. При этом его плотность примерно равна 1,24 кг/м³. Т.е. его масса равна 595 кг. В среднем за сутки (24 часа) происходит пятикратное обновление воздуха. В таком случае для вычисления максимальной часовой нагрузки для отопления нужно рассчитать тепловые потери на вентиляцию:

(480*40*5)/24= 4000 кДж или 1,11 кВт/час

Суммируя все полученные показатели можно найти общие тепловые потери дом:

Таким образом определяется точная максимальная тепловая нагрузка на отопление. Полученная величина напрямую зависит от температуры на улице. Поэтому для расчета годовой нагрузки на отопительную систему нужно учитывать изменение погодных условий. Если средняя температура в течение отопительного сезона составляет -7°С, то итоговая нагрузка на отопление будет равна:

(124*(22+7)+((480*(22+7)*5)/24))/3600)*24*150(дней отопительного сезона)=15843 кВт

Меняя температурные значения можно сделать точный расчет тепловой нагрузки для любой системы отопления.

К полученным результатам нужно прибавить значение тепловых потерь через крышу и пол. Это можно сделать поправочным коэффициентом 1,2 – 6,07*1,2=7,3 кВт/ч.

Полученная величина указывает на фактические затраты энергоносителя при работе системы. Существует несколько способов регулирования тепловой нагрузки отопления. Наиболее действенный из них – уменьшение температуры в комнатах, где нет постоянного присутствия жильцов. Это можно осуществить с помощью терморегуляторов и установленных датчиков температуры. Но при этом в здании должна быть установлена двухтрубная система отопления.

Для вычисления точного значения тепловых потерь можно воспользоваться специализированной программой Valtec. В видеоматериале показа пример работы с ней.

Анатолий Коневецкий, Крым, Ялта

Уважаемая Ольга! Извините,что обращаюсь к Вам еще раз. Что-то у меня по Вашим формулам получается немыслимая тепловая нагрузка: Кир=0,01*(2*9,8*21,6*(1-0,83)+12,25)=0,84 Qот=1,626*25600*0,37*((22-(-6))*1,84*0,000001=0,793 Гкал/час По укрупненной формуле, приведенной выше, получается всего 0,149 Гкал/час. Не могу понять, в чем дело? Разъясните пожалуйста! Извините за беспокойство. Анатолий.

Анатолий Коневецкий, Крым, Ялта

Обслуживание системы отопления зданий

После корректного теплотехнического расчета теплоснабжения здания необходимо знать обязательный перечень нормативных документов на ее обслуживание. Это нужно знать для своевременного контроля работы системы, а также минимизации появления аварийных ситуаций.

Составление акта осмотра системы отопления здания происходит только представителями ответственной компании. При этом учитывается специфика теплоснабжения, его вид и текущее состояние. Во время обследования системы отопления здания должны заполняться следующие пункты документа:

Местонахождение дома, его точный адрес.
Ссылка на договор о поставке тепла.
Количество и местонахождение приборов теплоснабжения – радиаторов и батарей.
Замер температуры в помещениях.
Коэффициент изменения нагрузки в зависимости от текущих погодных условий.

Для инициации обследования отопительной системы дома необходимо подать заявление в управляющую компания. В нем обязательно указывается причина — плохая работа теплоснабжения, аварийная ситуация или несоответствие текущих параметров системы нормам.

Согласно текущих норм во время аварии представители управляющей компании должны в течение максимум 6 часов ликвидировать ее последствия. Также после этого составляется документ о причиненном ущербе собственникам квартир из-за аварии. Если причиной является неудовлетворительное состояние – УК должна за свой счет восстановить квартиры или выплатить компенсацию.

Нередко во время реконструкции системы отопления здания необходимо выполнить замену некоторых ее элементов на более современные. Затраты определяются фактом – на чьем балансе состоит отопительная система. Восстановлением трубопроводов и других компонентов, не находящихся в квартирах должна заниматься управляющая компания.

Если же собственник помещения захотел поменять старые чугунные батареи на современные — следует предпринять такие действия:

В управляющую компанию составляется заявление, в котором указывается план квартиры и характеристики будущих отопительных приборов.
По истечении 6 дней УК обязана предоставить технические условия.
Согласно им выполняется подбор оборудования.
Монтаж осуществляется за счет собственника квартиры. Но при этом должны присутствовать представители УК.

В видеоматериале рассказывается об особенностях радиаторного отопления:

Отопление административного здания

Специфика отопительной системы административных зданий состоит в том, чтобы условия на рабочем месте сотрудника не препятствовали его профессиональной деятельности. Также в административных учреждениях могут пребывать пришедшие на прием люди. Особенности конструкции здания могут ограничить выбор системы отопления. К каждому отдельному случаю необходимо подойти индивидуально.

Чаще всего используется центральная водяная система отопления. Отопление с естественной циркуляцией в основном используется в зданиях в небольшим количеством этажей. Циркуляция воды в трубах происходит за счет разности плотности горячей и холодной обратной воды.

Отопление с механическим циркуляцией воды происходит под действием циркуляционного насоса, который установлен на трубопроводе, возвращающий холодную воду к генератору. На одном уровне с отопительными приборами, а иногда и выше них можно расположить водонагреватель. Существенным плюсом является меньший диаметр трубопроводов, чем при естественной циркуляции воды. Вместо газового котла возможно использование котла на дизельном топливе

Очень важно определится с материалом системы трубопроводов. В качестве отопительных приборов можно использовать настенные или впольные радиаторы или конвекторы

Возможно, использование системы водяного теплого пола для обогрева административного здания. Такая система наиболее удобная для нахождения человека. Для начала, нужно учесть площадь отапливаемого пола и определить, будет ли достаточно этой системы или необходимо воспользоваться комбинированной системой отопления, которая требует использования отопительных приборов. Данная система требует материальных затрат, если здание находится на реконструкции, а не вновь строится.

Водопровод противопожарный.

В соответствии с требованиями СНиП РК 4.01-41-2006 «Внутренний водопровод и канализация зданий», в здании предусмотрены пожарные краны. Расход воды на внутреннее пожаротушение составляет одна струя с расходом воды q=2.6 л/с. Кольцевая сеть противопожарного водопровода выполняется из стальных водогазопроводных труб по ГОСТ 3262-75*. Пожарные краны устанавливаются на высоте h=1.35м над полом межквартирного холла и размещаются в шкафчиках, имеющих отверстие для проветривания, приспособленных для их опломбирования и визуального осмотра без вскрытия. У каждого пожарного крана предусмотрена кнопка «Пуск». Шкафы ПК оборудуются рычагами, предназначенными для открытия пожарных кранов. Для снижения избыточного давления у пожарных кранов расположенных на 1,2 этажах предусмотрена установка диафрагм с центральным отверстием ∅16мм. В пожарных шкафах предусмотрено место для 2-х огнетушителей объемом 10 литров.

Раздел 6

ЗДОРОВЫЙ ОБРАЗ ЖИЗНИ И ЛИЧНАЯ ГИГИЕНА

Элементы здорового образа жизни:

а) рациональное питание;

б) отсутствие вредных привычек;

в) занятия физической культурой;

г) рациональный режим труда и отдыха.

Основные гигиенические требования к одежде:

а) сохранение теплового комфорта;

б) не затруднять движения человека;

в) быть модной и красивой;

г) легко очищаться от загрязнений.

Для гигиенической оценки физкультурных занятий с детьми используются следующие показатели:

а) общая продолжительность и структура занятия;

б) общая и моторная плотность занятия;

в) показатели реакции организма на физическую нагрузку;

Проявлениями гиподинамии у детей и подростков являются:

а) снижение количества локомоций;

б) снижение функциональных возможностей органов и систем;

в) снижение резистентности организма;

г) изменение качественного состава локомоций.

К основным принципам закаливания относятся:

а) учет состояния здоровья и степени закаленности;

б) постепенность;

в) комплектность;

г) доступность.

Оценка

Преимущества

Чем лучевая система отопления лучше последовательной? Вот типичный список аргументов ее сторонников:

Минимальный разброс температур между отопительными приборами. Они запитаны от общего коллектора и питаются с одной подающей нитки;
Удобство управления. Из коллекторного шкафа вы можете изменить температуру любого участка системы отопления;

Коллекторный шкаф — узел управления отоплением во всем доме.

Независимая регулировка температуры приборов. Если вы прикроете или полностью отключите любой из них, это никак не скажется на работе остальных батарей;
Скрытая прокладка подводок. Уложенные в стяжку или штробы, они не будут портить дизайн жилого помещения.

Подводки отопительных приборов будут скрыты настеленным по лагам полом.

Недостатки

Вначале — несколько критических комментариев к тем свойствам коллекторной разводки, которые я упомянул в числе ее преимуществ.

В двухтрубной последовательной системе тоже можно получить одинаковую температуру батарей. При тупиковой разводке она достигается балансировкой системы (то есть дросселированием подводок ближних к котлу батарей), при попутной разводке температура на всех отопительных приборах будет одинаковой и без балансировки;

Петля Тихельмана, или двухтрубная система с попутным движением теплоносителя. Температура всех радиаторов одинакова без балансировки.

Управлять температурой воздуха в комнате удобнее всего непосредственно из нее. Если вам нужно идти через весь дом к коллекторному шкафу для того, чтобы уменьшить нагрев батареи — это, согласитесь, вовсе не выглядит преимуществом;
Независимая регулировка температуры радиаторов возможна в любой двухтрубной системе. При однотрубной разводке она тоже достижима: достаточно подключать батареи не в разрыв розлива, а параллельно ему.

Подключение радиатора параллельно розливу в однотрубной ленинградке. Краны на подводке позволяют уменьшить нагрев батареи, не влияя на работу остальных отопительных приборов.

И собственно недостатки:

Дорого. Суммарная длина отопительных подводок в случае лучевой разводки труб будет в несколько раз больше, чем при последовательном подключении батарей;
Сложно. Штробление стен или заливка стяжки с коллекторной разводкой возможны только на стадии капитального ремонта частного дома или квартиры. Между тем развести батареи последовательно можно и после окончания чистового ремонта: из грязных работ предстоит только бурение стен под розливы;

Отопление с последовательным подключением радиаторов можно развести после окончания чистовой отделки.

Ненадежно. Для работы системы отопления нужен циркуляционный насос, что делает ее энергозависимой. При остановке циркуляции (например, в случае длительного отключения электричества) вода в трубах замерзнет. Отогреть скрытые в полу или стенах подводки куда сложнее, чем проложенные открыто розливы.

Подводка ниже соединения с радиатором заполнена водой. Слить ее полностью невозможно.

Выводы

На мой взгляд, лучевая разводка оправдана лишь в одном случае: если вы монтируется водяные теплые полы.

Аргументы? К вашим услугам:

Длина одного контура теплого пола не может превышать 120 метров из-за высокого гидравлического сопротивления труб, поэтому в доме в любом случае будет несколько параллельных контуров;
Параллельные контуры удобнее всего подключить к выводам распределительного коллектора. Альтернативные способы монтажа подразумевают открытую прокладку розливов и открытый монтаж дросселей или термоголовок, что, сами понимаете, идет вразрез с эстетикой.

Водяной теплый пол: коллекторная разводка полностью оправдана.

Высокотемпературную систему радиаторного отопления дешевле, проще и разумнее развести последовательно.

Водяная

Проект отопления на основе наиболее распространенной водяной системы являет собой планирование замкнутого контура, по которому беспрерывно осуществляется циркуляция горячей воды. В этом случае функцию нагревателя выполняет котел, от которого по комнатам разводятся трубы и примыкают к радиаторам, отдающим основное количество тепла.

Осуществив теплоотдачу, вода перетекает обратно в котел, где снова нагревается и повторяет технологический цикл. Нагревателем для водяного типа отопления служат котлы, работающие на любом топливе. Водяная система обогрева делится на два типа: естественную и принудительную.

Естественная циркуляция

В первом случае теплоноситель циркулирует по трубам и радиаторам без воздействия дополнительной силы. Такой эффект достигается определенным способом монтажа элементов тепломагистрали.

Проектирование отопления при естественной циркуляции воды предусматривает необходимый угол наклона труб, дающий возможность протекать процессу под воздействием гравитации.

Принудительная циркуляция

Принудительное перемещение воды по системе достигается работой циркуляционного насоса, интегрированного в отопительный котел. В отличие от естественной циркуляции принудительная нуждается в источнике электричества, от которого питается насос.

Разводка

Естественная и принудительная система циркуляции воды может использоваться при однотрубной, двухтрубной и коллекторной разводке. В первом случае проектирование систем отопления предусматривает монтаж одной трубы, которая выполняет функцию подачи и отвода воды одновременно.

При такой схеме температура дальнего от котла радиатора будет ниже, нежели ближнего. К тому же при выходе из строя одной батареи, остальные также перестанут функционировать, так как они не могут отключаться по отдельности.

Двухтрубная разводка дает возможность равномерного прогрева батарей благодаря тому, что подающая труба параллельно подключена к каждой из них. Вторая труба отводит остывший теплоноситель обратно в котел. При условии установки крана на каждом радиаторе их можно отключать по отдельности.

Коллекторная разводка наиболее удобна, так как после ее монтажа можно регулировать температуру теплоносителя в каждой отдельной комнате. Для данного способа обогрева помещения потребуется установка коллекторного шкафа.

Вертикальная и горизонтальная разводка

Здесь все просто: при горизонтальной разводке трубопровод отходит от подающей магистрали горизонтально, а при вертикальной разводке вертикально.

Для частных домов с одним потребителем тепла вертикальная и горизонтальная разводки равнозначны.

Другое дело многоквартирные дома. В них горизонтальная разводка, при которой все приборы отопления в одной квартире расположены «на одной трубе» позволяет устанавливать и успешно эксплуатировать счетчики тепла, а значит, расходовать тепло по своему усмотрению и оплачивать его потребление в соответствии с данными собственного учета.

При вертикальной разводке в одной квартире может быть несколько стояков, каждый из которых объединяет приборы отопления, расположенные на всех этажах многоэтажного дома. При такой разводке учесть потребление тепла можно только на стояке, что для владельцев квартир просто бесполезно.

Подведем итоги — Система отопления может быть однотрубной или двухтрубной, с верхней или с нижней подачей, горизонтальной или вертикальной, тупиковой или попутной.