Фото отопление закрытого типа: Закрытая система отопления: особенности, оборудование, схемы, видео

Содержание

Закрытая система отопления частного дома

Массовое строительство частных домов требует усовершенствования многих систем – канализационной, отопительной, трубопровода. Ведь приходится в короткие сроки монтировать целые конструкции. Долгие годы предпочтение отдавалось открытой системе обогрева. Однако последние годы эта тенденция начала изменяться. Все чаще производится монтаж закрытой системы отопления частного дома. В чем же состоит разница этих конструкций?

Особенности открытой отопительной системы и закрытой

В момент запуска отопительной системы открытого типа следует проверять работоспособность всех элементов конструкции. В первую очередь требуется обеспечить бесперебойную работу насоса. Ведь именно он обеспечивает циркуляцию теплоносителя в системе. Главным преимуществом этого вида отопления является возможность монтажа дополнительных конструктивных элементов.

Закрытая система отопления – схема размещается в открытом доступе. Однако не стоит выполнять работы без предварительного расчета. Это относится и к открытому типу нагревания дома. Стоит заметить, что смонтированная закрытая система отопления своими руками имеет больше преимуществ, чем недостатков.

В открытой конструкции контакт теплоносителя и атмосферы нежелателен. К сожалению, избежать это не удается. И в результате в трубопроводе появляется воздух.

Это ведет к ускорению процесса коррозии всех металлических элементов в системе отопления. Смонтированная закрытая система отопления своими руками оказывается изолированной от проникновения воздуха.

Комплектация водяного отопления закрытого типа

Во время монтажа закрытой системы отопления частного дома важно обеспечить полную изоляцию от влияния окружающей среды. Именно поэтому требуется максимально четко выполнять монтаж, согласовываясь со схемой. В чертеже также указывается деталировка и комплектовка отопительной конструкции.

Котел закрытого типа – один из важных элементов в системе отопления.
Автоматический воздушный, балансировочный, предохранительный и термостатический клапаны.
Определенное количество радиаторов отопления (согласно смете).
Качественный расширительный бак.
Шаровой вентиль и насос.
Не стоит забывать о фильтре и манометре.

Правила выбора котла для закрытого отопления

Профессионал не только составит для закрытой системы отопления схему, но и выполнит все виды работ. Однако вряд ли он будет рассказывать вам о правилах выбора котла. А ведь это едва ли не основный элемент всей системы.

Мы советуем вам оценивать мощность котла. Если планируется обогревать дом, высота потоков в котором до 3-х метров, то подбираете так: на каждые 10 кв. м комнаты требуется 1 кВт. Естественно, это цифра усредненная. Ведь монтируемая закрытая система отопления своими руками должна быть еще и надежной.

А значит, к материалам предъявляется немало требований. Помните, расчеты лучше доверить инженеру. Лишь в этом случае дом будет полностью прогреваться в холода.

Принцип работы закрытой системы отопления

Как правило, в качестве теплоносителя в закрытой системе отопления используется либо вода, либо антифриз. В зимний период их объем увеличивается пропорционально росту температуры среды. Поэтому часть теплоносителя оказывается в расширительном баке.

Он состоит из 2-х отделений — гидравлической камеры и газовой камеры. Нагреваясь, вода оказывается в камере гидравлического типа. В газовое отделение под давлением подается азот.

До начала запуска всей отопительной системы следует установить этот параметр. Азот начинает вытеснять из расширительного бака горячий теплоноситель. Для этого запускается циркуляционный насос. В результате давление всей системы выравнивается.

Монтаж линии подпитки закрытой системы отопления

Работа отопительной системы напрямую зависит от возможностей поддержания рабочего давления и объема теплоносителя. Очень важно, чтобы эти 2 параметра были постоянными. К сожалению, создание герметичности в отоплении невозможно достигнуть в полном объеме. Поэтому происходят утечки воды. Следовательно, нельзя забывать о периодическом пополнении теплоносителя.

Стоит сказать, что подпитка закрытой системы отопления состоит из следующих компонентов:

Автоматический клапан подпитки размещается в месте, где самое низкое давление (как правило, перед входом сетевых насосов).
В трубопровод врезается кран. Так же требуется смонтировать задвижку и управляемый клапан. Это позволит контролировать заполнение системы отопления закрытого типа.
Избежать случайного ухода воды в питающую линию можно, если поставить обратный клапан. В этом случае высокое давление в закрытой системе отопления не станет причиной разгерметизации всей системы.
В качестве контролирующих приборов предлагается использование манометров. Эти небольшие устройства помогут отслеживать любые изменения в отопительной системе.

Монтаж закрытой системы отопления

Составление схемы отопительной конструкции.
Монтаж котла.
Установка радиаторов.
Прокладка трубопровода и обеспечение возможности подпитки закрытой системы отопления.
Размещение насоса, бака, фитингов и кранов. На этом этапе так же монтируются фильтры.
Установка манометров для контроля за давлением в закрытой системе отопления.
Подключение приборов учета и котла к электролинии.
Запуск и проверка заполнения системы отопления закрытого типа.

На этом технология монтажа отопительной системы завершается.

Как залить воду в отопление: инструкция для закрытой и открытой систем | 5domov.ru

Как правило, первоначальное заполнение системы отопления осуществляется теми специалистами, которые ее монтировали. Однако по ходу эксплуатации могут возникать ситуации, когда эту процедуру приходится проводить самостоятельно. Обычно это происходит во время ремонтных мероприятий, предусматривающих полное или частичное опорожнение системы.

Как отличить закрытую систему отопления от открытой

Процесс заполнения отопления водой во многом зависит от ее конструкции:

Открытая. В этой системе используется естественная циркуляция теплоносителя (как правило – воды), когда дополнительное давление отсутствует. Основой ее работы выступают элементарные законы термодинамики: жидкость тут циркулирует медленно, ведь дополнительный насос не используется. В самой верхней точке открытого контура монтируется специальный расширительный бак, позволяющий компенсировать увеличение объема воды при нагревании. Эта емкость принимает в себя лишнюю воду при расширении, возвращая ее обратно в остывшем состоянии. Бак не герметичен, поэтому из него происходит постоянное испарение жидкости: ее объем приходится время от времени восполнять. Котел в открытой системе, в противовес баку, должен монтироваться в самом низу схемы.

Открытая система отопления

Закрытая. Полностью герметичная система, в которой нагретый теплоноситель перемещается под воздействием циркуляционного насоса. Отопление закрытого типа также оснащается расширительным баком, однако в отличии от открытой системы, он здесь полностью герметичен, и может быть установлен в любой точке системы, а не только сверху. Внутри емкости имеются два отделения, разграниченные резиновой мембраной. Нижняя часть расширительного бака заполнена жидкостью, а верхняя – воздухом: благодаря его давлению на мембрану в контуре поддерживается комфортный уровень давления (1,5 атм.). При повышении температуры теплоносителя он через клапан проникает в расширительный бак и сжимает воздух. После остывания жидкость выталкивается обратно в контур сжатым газом.

Закрытая система отопления

Перечень ситуаций, когда возникает потребность в заполнении системы отопления водой:

При первом запуске. Как уже упоминалось, эта процедура обычно проводится теми сантехниками, которые занимались монтажом отопительной системы.

Ремонт. Предварительным сбросом теплоносителя сопровождаются ремонтные мероприятия, когда нужно починить или заменить запорную арматуру, радиатор, участок трубопровода и пр.

После сезонного сброса. Системы с чугунными радиаторами стараются опорожнять после окончания отопительного сезона, так как это на порядок уменьшает износ межсекционных паронитовых прокладок. Кроме того, в некоторых случаях теплоноситель может сливаться и на зиму: обычно это бывает в дачных домах, которые зимой не используются.

Уменьшение качества теплоносителя. Жидкость внутри системы постоянно подвергается критическим воздействиям, то нагреваясь, то остывая. Это провоцирует выпадения осадка (если используется вода) в виде извести и ржавчины. Для синтетических теплоносителей подобный режим эксплуатации чреват тем, что меняется уровень вязкости. Также следует учитывать тот факт, что в металлических контурах жидкость постепенно накапливает в себе примеси железа. Все это приводит к снижению КПД отопления и его эксплуатационного ресурса, вплоть до выхода отдельных элементов из строя. Поэтому существуют определенные рекомендации о частоте замены теплоносителя, в зависимости от ситуации. К примеру, дистиллированную воду в системе с двухконтурным котлом рекомендуется менять раз в год, перед началом нового отопительного сезона.

Как залить воду в закрытую систему отопления

Подготовка

Вне зависимости от того, проводится ли запуск новой, только смонтированной системы, или контур был сброшен для ремонта или замены теплоносителя, инженерная сеть перед заполнением должна пройти определенную подготовку:

Слив. Перед тем, как залить в систему новый теплоноситель, старый нужно полностью слить. Для этого отключают котел и ждут снижения температуры воды до комнатной. Далее, открыв сливной вентиль внизу отопительного контура, сливают всю жидкость: ее нужно собрать в специальные емкости для последующей утилизации. Дождавшись полного опорожнения системы, открывают кран Маевского в верхней ее точке – это позволит давлению в трубах стабилизироваться.

Кран Маевского

Промывка. Необходима для того, чтобы удалить изнутри контура весь мусор – стружку, окалину, известковый налет и т.п. Делается это при помощи подключенного к сети насоса, осуществляющего нагнетание промывочного раствора внутри. Зачастую необходимо несколько циклов, пока вода не будет выходить полностью чистой. Воду для последней промывки обогащают нейтрализаторами, для удаления добавок в первых порциях.

Промывка системы отопления

Прессовка. Она позволяет протестировать перед заливкой теплоносителя, насколько все стыки и соединения системы герметичны. Для этого создают избыточное давление внутри контура, нагнетая воздух или используя теплоноситель. Чтобы осуществить проверку, потребуется механический (электрический) насос. Также есть вариант с подключением водоснабжения, однако провести процедуру такого рода намного сложнее. Перед коммутацией насоса на входной патрубок системы нужно тщательно осмотреть все стыки и соединительные узлы. Если никакие дефекты обнаружены не были, внутри контура создают избыточное давление (нужно превысить норму в 1,5 раза).

Ручной опрессовочный насос

Устранение протечек. Все обнаруженные во время прессовки места протеканий необходимо устранить. Если изъян находится на стыке, то его перепаковывают, устанавливая новый уплотнитель. Протечки посредине трубы решаются заменой поврежденного участка.

Перед заливкой воды в систему отопления, необходимо устранить все протечки

Проверка комплектации. Закрытая система отопления перед заполнением водой должна быть проверена на наличие необходимой защитной аппаратуры. Речь прежде всего идет о кранах Маевского, байпасах, термометрах и манометрах. Если какой-то из этих элементов отсутствует, это скорее всего вызовет проблемы в работе отопления.

Расчет объема теплоносителя

В тех случаях, когда в качестве теплоносителя используется вода не из трубопровода, важно точно знать, какой объем жидкости необходим.

Определить это можно следующими способами:

При сбросе системы измерить сливаемую жидкость с помощью счетчика или специальной емкости известного объема. Тот же метод можно применить во время промывки и прессовки контура.

Отдельно суммировать объем входящих в состав системы элементов. Параметры котла, батарей и расширительного бачка указаны в паспортной документации к этим изделиям, а объем трубопровода определяется с помощью специальных таблиц из справочника по сантехнике.
Диаметр резьбы, дюйм
Условный проход, мм
Объем, литр
1/2
15 0,177
3/4
20 0,314
1
25 0,491
1 1/4
32 0,804
1 1/2
40 1,257
2 50
2, 467
2 1/2 65
3, 318
3 80
5,026
4 100
7, 854
Объем теплоносителя в одном метре трубы

Заполнение закрытой системы отопления

Заготовив нужное количество теплоносителя, можно начать заполнения заранее промытой и испытанной системы. Удобнее всего это делать с помощью вибрационного насоса.

Учитывая особенную важность этой процедуры, при ее проведении потребуется аккуратность:

В последний раз проверяют все стыки на предмет дефектов и протечек.

Перекрывают запорную арматуру, через которую осуществляется отведение теплоносителя из отопительного контура. Делается это во избежание ненужных потерь жидкости.

Тестируют, исправны ли воздушные клапаны. Если окажется, что их уровень работоспособности недостаточный, рекомендуется полностью открыть кран Маевского на время всей процедуры заполнения. Также можно оставить в открытом положении кран в верхнем участке сети, что значительно убыстрит выход накопившегося в трубах воздуха.

Элементы системы отопления

Начинают заливать воду через соседствующие с котлом патрубки. При этом жидкость желательно подавать как можно медленнее: в таком случае внутренний воздух сможет беспрепятственно отводиться через открытую арматуру. Спешка на этой стадии обычно приводит к образованию пробок. Во избежание гидроударов кран на патрубке, через который подается вода, нужно открыть не более, чем на половину.

По ходу заполнения контура все краны и клапаны, из которых начинает брызгать жидкость, перекрывают: перед началом процесса возле каждого из них желательно поставить пустой таз или ведро. По этой причине вода заготавливается с определенным запасом, с учетом возможных потерь.

Заливая воду, рекомендуется временами менять позицию насоса, переключаясь на более высокие отводы. Особенно это касается заполнения закрытой системы в домах с несколькими этажами.

Проверка качества заливки. Для заполнения количества теплоносителя рекомендуется определить не только суммарную цифру, но также объем отдельных участков контура. Это позволит осуществлять контроль качества заполнения по ходу его осуществления с помощью счетчиков на входных патрубках. Это позволит следить за количеством уже закачанного теплоносителя, сопоставляя его с объемом отдельных элементов системы. Если после заполнения определенного участка окажется, что на это ушло меньше жидкости, чем было рассчитано – значит внутри образовалась воздушная пробка. Если же залитый объем теплоносителя превосходит расчетные данные – нужно искать место протечки.

Спуск лишнего воздуха. По завершению процедуры заполнения закрытой системы необходимо вывести из нее весь воздух. Магистральную трубу обезвоздушивают при помощи воздушного клапана, который обычно имеется на котле. Если в контуре используется принудительный способ циркуляции теплоносителя, то стравливание воздуха из насосного оборудования осуществляется при помощи воздушного клапана, который обычно расположен спереди прибора.

Автоматический спуск воздуха и спуск воздуха при помощи крана Маевского

От воздушных пробок нужно освободить также каждый радиатор в отдельности, начиная с нагревательных элементов на первом этаже. Процедура эта очень проста: при помощи ключа или отвертки открывают кран Маевского, закрывая его лишь после появления в отверстии воды. В заключении нужно проверить обратку с помощью установленных на ней клапанов. Спустив весь воздух, давление в закрытой системе нужно довести до 1,5 атм., и лишь после этого перекрыть подачу воды.

Подпитывание системы

Для обеспечения эффективной работы закрытого отопительного контура давление в нем должно держаться на постоянном уровне. На это напрямую влияет объем теплоносителя, циркулирующий по трубам и батареям. Он в любом случае будет постепенно вытекать, несмотря на высокий уровень герметичности системы: для восполнения этих потерь потребуется подпитка жидкости. Вопрос решается специальными подпиточными клапанами, которыми оснащаются участки контура с наименьшим давлением (чаще всего – рядом с насосом, непосредственно перед ним).

Подпиточный клапан

Небольшие дома с системами отопления небольшой мощности обычно комплектуются клапанами механического типа. В такой схеме компенсация скачков давления происходит благодаря резиновой мембране бачка. Во избежание возникновение аварийных ситуаций приходится постоянно следит за параметрами давления.

Автоматическое заполнение

Двухконтурные котлы, как правило, обладают устройством для автоматического заливания теплоносителя. Устанавливают этот электронный регулирующий блок на входном патрубке. Удобство такого решения заключается в полностью автоматическом регулировании давления в системе через своевременную подкачку жидкости.

В случае критического занижения давления в сети сигнал от манометра подается на блок управления. Он, в свою очередь, активизирует подающий клапан, который начинает пропускать воду внутрь системы до полной стабилизации давления. Однако за удобство приходится платить, что выражено в высокой стоимости приборов автоматического заполнения.

Как залить воду в открытую систему отопления

Для того, чтобы заполнить теплоносителем открытую систему отопления частного дома, применяется несколько иной порядок действий. Основное отличие от закрытых сетей заключается во внутреннем давлении контура: оно здесь соответствует атмосферному, что позволяет использовать в качестве главного контролирующего устройства расширительный бак. В открытых отопительных системах его монтируют над всеми остальными элементами.

Пошаговая инструкция заполнения водой открытой отопительной системы:

Слив старой жидкости и чистка контура. Делается это таким же образом, как и в случае с закрытой системой.

Для заливания воды в открытую систему используется расширительный бачок, имеющий вид открытого резервуара. Сняв крышку, начинают заливать воду: заполнение небольшого контура обычно осуществляется ведром. Заливать обширные системы таким образом довольно утомительно, поэтому лучше воспользоваться бытовым вибрационным насосом. Для этого потребуется вместительный резервуар с предварительно подготовленной водой. Насос оснащается гибкими шлангами на хомутах: один конец погружают в емкость с водой, а второй – в расширительный бак.

Расширенный бак

Подавать воду рекомендуется не спеша, чтобы у воздуха было достаточно времени выйти. При использовании вибрационного насоса нужно следить за тем, чтобы давление в контуре во время его заполнения находилось в пределах 1,5-2 атм. При его понижении в подготовительную емкость доливают больше воды, чтобы была возможность погрузить всасывающий шланг глубже. Подачу воды перекрывают после того, как она начнет выливаться внутрь расширительного бачка.

В завершении процедуры необходимо освободить контур от воздушных пробок. Для этого по очереди открывают краны Маевского на всех имеющихся радиаторах, закрывая их лишь после появления воды. Чтобы не замочить пол, под краны рекомендуется подставлять переносную емкость. Спустив газ из всех батарей, проводят доливку воды в бачок. Как показывает практика, окончательное освобождение открытой системы от воздуха происходит через расширитель после первой топки.

Во время интенсивного использования открытого отопления (чаще всего это бывает зимой) теплоноситель будет постепенно испарятся через расширяющий бак. Объясняется это высокой температурой теплоносителя. Для поддержания работоспособности системы ее нужно периодически доливать, следя за тем, чтобы ее температура не поднималась выше +80 градусов.

Какую воду лучше заливать в систему отопления

Существует несколько видов воды, заливаемой в отопительный контур:

Водопроводная. Сюда же можно отнести жидкость, взятую из скважины, колодца или ближайшего водоема. Главное достоинство этого варианта – его дешевизна. Однако качество такого теплоносителя довольно низкое: он довольно агрессивно воздействует на внутренние стенки контура из-за растворенных в нем солей и кислорода.

Кипяченная. Кипячение позволяет вывести из воды часть кислорода и солей, выпадающих в осадок. Однако подготовить таким способом воду для объемного контура довольно непросто.

Очищенная реагентами. Для нейтрализации вредных примесей вместо кипячения удобно применить специальные химические вещества – реагенты. Подготовленная таким образом вода нуждается в тщательном процеживании перед заливкой в систему.

Дистиллированная. Ее продают в сантехнических магазинах в емкостях различного объема. Похожими свойствами обладает также дождевая вода, которую некоторые хозяева частных домов специально собирают для последующего использования в отопительных сетях.

Антифризы. Их применяют вместо воды в тех случаях, когда система отопления склонна к замерзанию (температура кристаллизации антифризов намного ниже, чем у воды). Этот способ заполнения отопительного контура из-за своей дороговизны используется довольно редко.

Антифризы для отопления

Заключение

Заполнение отопительного контура водой является довольно сложной и трудоемкой процедурой, выполнять которую рекомендуется, как минимум, вдвоем. Во время ее реализации важно не спешить, тщательно соблюдая все рекомендации. Особого внимание заслуживает подготовка воды к заливке в контур: в тех случаях, когда по финансовым или иным соображением используется жидкость из водопровода, ее нужно, по крайней мере, прокипятить. Для удаления постепенно скапливающихся в теплоносителе частиц осадка и ржавчины рекомендуется оснастить систему специальными фильтрами-грязевиками.

Как залить воду в отопление: инструкция для закрытой и открытой систем

4.36 (87.14%) 14 votes

Установка расширительного бака 🌡 в системе отопления закрытого типа

Одно из преимуществ автономной системы отопления — это возможность поддерживать комфортную температуру в доме, вне зависимости от сроков начала и завершения отопительного сезона, и экономить на оплате счетов за коммунальные услуги. Схематично она состоит из нагревательного котла и контура, по которому циркулирует горячий теплоноситель. В качестве теплоносителя обычно используется вода. Важную роль в отопительном оборудовании играет система оборота горячей воды, которая состоит из нескольких частей. Правильность ее работы во многом зависит от такого элемента конструкции, как расширительный бачок.

Пример обустройства отопления с расширительным баком

Сравним системы отопления закрытого и открытого типа
Функционирование открытой системы отопления основано на законах термодинамики, за счет которых осуществляется движение теплоносителя. Из области высокого давления и соответствующей температуры на выходе котла вода перемещается по трубам в область более низкого давления, и ее температура при этом понижается. Охлажденный теплоноситель направляется обратно в котел, и процесс повторяется. Таким образом, происходит естественная циркуляция жидкости, согласно законам физики.
Так как при нагревании воды происходит увеличение ее объема, в конструкции открытой системы отопления предусмотрен расширительный бачок. Для эффективного движения теплоносителя открытого типа расширительный бачок устанавливают в самой высокой точке системы, а нагревательный котел – в самой низкой. Монтаж на чердаке расширительного бака представляется оптимальным вариантом. Устройство его не отличается сложностью.
Схема отопления открытого типа
С течением времени происходит испарение воды, поэтому ее уровень необходимо своевременно восполнять. При перерывах в использования отопления и при отрицательных температурах окружающей среды воду нужно сливать, иначе она замерзнет в трубах и разорвет их. Открытая система отопления имеет следующие преимущества:
независимость от источников электрической энергии;
отсутствие шума;
простоту обслуживания;
быстрый запуск и остановку.
В закрытой системе отопления испарения воды не происходит, так как она герметична. Движение теплоносителя осуществляется с помощью нагнетательного или циркуляционного насоса, с которым можно ознакомиться в статье «Какой циркуляционный насос выбрать для системы водяного отопления частного дома, технические характеристики». При этом для эффективной работы также необходим расширительный бак, изготовленный из прочного металла. Закрытая система отопления состоит из нагревательного котла, циркуляционного насоса, трубопроводной сети, радиаторов и расширительного бака. Замкнутая система отопления имеет следующие преимущества:
отсутствие необходимости постоянного контроля уровня теплоносителя;
возможность использования антифриза;
регулировка внутреннего давления;
возможность подключения дополнительных приборов.
Система отопления закрытого типа
При грамотном монтаже отопительного оборудования оба варианта будут работать отлично. Выбор между ними определяется условиями эксплуатации и особенностями размещения. Между двумя системами имеются следующие различия:
В открытой системе отопления расширительный бачок располагается в наивысшей точке. В закрытой отопительной системе он может располагаться практически в любом месте.
Вероятность образования воздушных пробок в закрытой системе отопления значительно ниже. Это обуславливается повышенным внутренним давлением и отсутствием прямого контакта с атмосферой.
Для функционирования открытой системы отопления необходимы трубы большого диаметра. Монтажные работы осложняются необходимостью учитывать правила гидравлики при распределении потоков, выполнении поворотов, уклонов и так далее.
Используемые в закрытой системе отопления трубы небольшого диаметра удешевляют ее стоимость. Здесь важно грамотно установить циркуляционный насос, чтобы при его работе создавалось как можно меньше шума.
Устройство и функции расширительного бака в отопительном контуре
Функцией расширительного бака в открытом отопительном контуре является прием излишков воды при ее расширении, вследствие нагревания, и возврат в систему при понижении температуры. Емкость не является герметичной, и теплоноситель напрямую контактирует с окружающей средой, поэтому в открытой системе отопления происходит испарение воды. Устройство отличается несложностью конструкции, при необходимости его можно сделать своими руками.
Расширительный бак открытого типа
К недостаткам открытой системы можно отнести необходимость постоянного контроля уровня воды, так как она испаряется, опасность замерзания жидкости в расширительном бачке, невозможность использования антифриза в качестве теплоносителя. Кроме того, попадающий в систему воздух вызывает образование воздушных пробок, коррозию внутренних частей и их кавитацию.
В закрытом отопительном контуре расширительный бак изготавливается из металла повышенной прочности. Устройство состоит из двух половинок, герметично завальцованных друг к другу. В конструкции предусмотрен приемный клапан и внутренняя мембрана. При повышении температуры теплоносителя клапан открывается, и в расширительный бачок поступают излишки увеличившегося объема жидкости.
Диафрагма, изготовленная из жаростойкой высокопрочной резины, разделяет его на две части. В верхнюю часть герметичной емкости закачивается газ, в нижнюю часть поступает горячий теплоноситель, сжимающий мембрану и расположенную за ней газовую среду. При остывании рабочей жидкости, вследствие расширения газовой среды, диафрагма выдавливает ее обратно в отопительный контур.
Устанавливать мембранный бак можно горизонтально или вертикально в любом положении.
Устройство расширительного бака закрытого типа
Работоспособность расширительного бака закрытого типа не зависит от его ориентации в пространстве, чего нельзя сказать о сроке службы. Для продления эксплуатационного периода мембранного бака его лучше располагать таким образом, чтобы воздушная камера оказалась сверху. С течение времени в диафрагме появляются трещины, и пока их размер и количество не достигнет критического уровня, система будет исправно работать при вертикальном размещении емкости. При горизонтальном положении (в случае появления трещин в диафрагме) воздух со своей половины будет быстро проникать в теплоноситель и наоборот, в связи с чем потребуется срочная замена бака.
К чему приводит недостаточный объем встроенного бака котла
Недостаточный объем встроенного бака котла может привести к сбоям в работе системы отопления. При нагревании жидкость расширяется, и ее излишки поступают в расширительный бачок. Если его объем недостаточен, происходит переполнение емкости, и клапан аварийного сброса давления стравливает теплоноситель в дренаж. Остатки остывшего теплоносителя возвращаются в отопительный контур.
Давление в системе при недостаточном объеме расширительного бака
В результате уменьшения его количества происходит снижение внутреннего давления в системе. Если оно уменьшается на небольшую величину, котел будет функционировать, при значительном снижении давления работа отопительного оборудования будет блокирована.
Если своевременно не восполнить уровень теплоносителя до нормального, система может разморозиться, поэтому не следует допускать возникновения подобных аварийных ситуаций.
Расчет необходимого объема мембранного бака
Необходимый объем мембранного бака рассчитывается по несложной формуле. Его величина составляет десять процентов от общего количества теплоносителя, циркулирующего по системе, в том случае, если в этом качестве выступает вода. Общий объем теплоносителя можно определить по показаниям водяного счетчика при заполнении системы отопления.
Более точную цифру получаем суммированием объема всех труб, емкости котла и батарей. Считается, что на один киловатт мощности котельного оборудования требуется пятнадцать литров теплоносителя, то есть общий объем жидкости определяется умножением паспортной мощности котла на пятнадцать. Это значение будет лежать в пределах допустимой погрешности.
Иллюстрация изменения объема в баке при колебаниях давления в системе
Например, если для работы обогревательного оборудования необходимо триста литров воды, то объем мембранного бака должен составлять тридцать литров. Этот параметр увеличивается на пятьдесят процентов при использовании в качестве теплоносителя незамерзающей жидкости, то есть в данном случае величина необходимого объема будет составлять сорок пять литров. Кроме того, надо учитывать возможность утечек и увеличить расчетное значение еще приблизительно на три процента. При правильном определении величины мембранного бака клапан аварийного сброса давления не срабатывает.
Устанавливаем оптимальное давление в бачке
Перед тем, как подключить расширительный бачок и заполнить его теплоносителем, в его воздушной камере необходимо установить оптимальное давление, соответствующее данному параметру в отопительной сети. Для выполнения этой процедуры с воздушного отсека снимается пластмассовая крышка, под которой находится ниппель, такой же, как в автомобильных покрышках. Измеренное манометром давление подгоняется под нужное значение подкачкой при помощи насоса или стравливанием при нажатии на шток ниппеля.
Группа защиты контролирует давление в системе
Оптимальное давление в бачке получается корректировкой в меньшую сторону внутреннего давления в закрытой системе отопления. Делается это для того, чтобы резиновая диафрагма была поджата со стороны теплоносителя. В противном случае, при его остывании произойдет затягивание воздуха сквозь автоматические отводчики, чего допускать ни в коем случае нельзя. Например, если внутреннее давление в сети составляет 1,2 атмосферы, то его оптимальная величина в расширительном бачке составит одну атмосферу. После установки этого значения можно открывать кран и заполнять систему теплоносителем.
С периодичностью в шесть месяцев в компенсационной емкости закрытого типа нужно проверять давление и производить визуальный осмотр на наличие механических повреждений.
При резком изменении внутреннего давления и температуры в отопительной сети существует риск повреждения мембраны, и в таком случае потребуется ее замена. Для этого необходимо выполнить следующие манипуляции:
расширительный бак отсоединить от магистрали;
стравить в нем давление, нажав на шток золотника;
снять поврежденную мембрану, слить излишки воды и установить новую;
установив оптимальное давление, прикрепить емкость на место.
Выбираем место установки расширительной емкости
Монтаж расширительного бака зависит от типа системы отопления и назначения самого резервуара. Компенсационную емкость закрытого типа лучше устанавливать на возвратной магистрали перед нагревательным котлом и циркуляционным насосом.
Варианты размещения и монтажа расширительного бака
При ее расположении на подающей магистрали срок службы мембраны уменьшится вследствие постоянного воздействия более высокой температуры теплоносителя. Кроме того, в этом случае при возникновении аварийной ситуации в расширительную емкость может проникнуть пар, в результате чего диафрагма перестанет компенсировать давление теплоносителя, так как смесь воздуха и пара является сжимаемой средой.
Подключение расширительного бачка осуществляется через отсекающий шаровой кран. Это делается для того, чтобы при необходимости можно было быстро заменить компенсационную емкость, не дожидаясь, пока произойдет остывание теплоносителя. Установка второго крана дает возможность предварительно слить горячую воду из бака.
Как правильно установить своими руками закрытый расширительный бак
Схема подключения не отличается особенной сложностью. Правильно монтировать закрытый расширительный бак своими руками можно, соблюдая следующую схему подключения. Предварительно нагревательный котел обесточивается, перекрывается подача теплоносителя, вода из радиаторов сливается.
Если для монтажа применяются полипропиленовые трубы, потребуется специальный паяльник для их монтажа. Понадобятся также муфты и уголки. Из фитингов лучше использовать «американку», так как она дает возможность без затруднений снимать емкость для проведения профилактических работ и ремонта. Ниже приводится последовательная схема действий по монтажу расширительного бака.
На резьбовую часть штуцера бака наматывается уплотнительная нить.
На штуцер заворачивается переходник для установки крана.
На резьбовую часть переходника наматывается уплотнительная нить.
На переходник устанавливается запорный кран.
На резьбовую часть «американки» наматывается уплотнительная нить. «Американка» заворачивается в кран с помощью пассатижей и разводного ключа.
На резьбовую часть уголка наматывается уплотнительная нить. Уголок заворачивается в «американку».
На корпус бака надевается хомут для крепления бака, который входит в комплект поставки.
На противоположной стороне бака находится ниппель для закачки воздуха, на который накручена пластиковая крышка.
После размещения расширительного бачка в выбранном месте проверяется качество всех соединений, и в систему осуществляется подача теплоносителя. После того, как внутреннее давление в батареях достигнет расчетных значений, из них стравливаются воздушные пробки, и отопительная система запускается на полную мощность. Компенсационная емкость устанавливается так, чтобы ее удобно было обслуживать, то есть между ней и стеной оставляется свободное пространство.
Уплотнять все соединения нужно герметиками, стойкими к воздействию высоких температур, иначе неизбежно возникновение протечек. Мембранный расширительный бак в закрытой системе отопления устанавливается со стороны подачи холодной воды. При выполнении всех манипуляций необходимо соблюдать требования техники безопасности.
Уважаемый читатель! Ваши замечания, предложения или отзыв послужат наградой автору материала. Спасибо за внимание!
Следующий видеоролик тщательно подобран и поможет разрешить оставшиеся вопросы.

установка в системе, как установить самодельный, расчет объёма, фото
Устройство и принцип работы
А теперь следует подробно рассмотреть, из каких элементов состоят баки расширения, и как они работают. Для начала выясним, как устроен подобный элемент.
Как правило, конструкция расширительного бака в целом помещается в штампованном корпусе из стали. Он имеет форму цилиндра. Чуть реже встречаются корпуса в виде своеобразных «таблеток». Обычно для производства этих элементов используются высококачественные металлы, покрытые антикоррозийным защитным составом. Внешняя сторона бачков покрывается эмалью.
Для отопления используются бачки расширения с корпусом красного цвета. Также встречаются и синие варианты, однако обычно такой окрас носят водяные аккумуляторы, которые являются составными частями водоснабжающей системы.
С одной из сторон бака находится резьбовой патрубок. Он требуется для обеспечения возможности врезки в отопительную систему. Бывают случаи, когда в комплект поставки также входят такие элементы, как фитинги. Они значительно упрощают монтажные работы.
С другой же стороны, находится специальный ниппельный клапан. Данный элемент служит для формирования нужного уровня давления во внутренней части воздушной камеры.
Во внутренней полости расширительный бак разделен с помощью мембраны на 2 отдельные части. Ближе к патрубку находится камера, предназначенная для теплового носителя, а с противоположной стороны есть воздушная камера. Обычно мембраны для баков изготавливаются из очень эластичного материала, который отличается минимальными значениями диффузии.
Принцип работы расширительного бака в системе отопления является очень простым и понятным. Разберем его детально.
В изначальном состоянии, в момент подключения резервуара к системе и ее наполнения тепловым носителем, конкретный объем воды проходит сквозь патрубок в отсек с водой. Показатель давления в обоих отсеках постепенно уравнивается. Далее подобная незамысловатая система обретает статичность.
При росте температурного значения осуществляется непосредственное расширение теплового носителя в объемах в отопительной системе. Этот процесс происходит с сопровождением роста показателей давления. Лишняя жидкость отправляется в сам бак, а потом давлением подгибает мембранную деталь. В этот момент объем камеры для теплоносителя становится больше, а воздушного отсека, наоборот, сокращается (в этот момент в нем растет давление воздуха).
Когда температура опускается и уменьшается общий объем теплового носителя, излишнее давление в камере с воздухом провоцирует смещение мембраны назад. Тепловой носитель в это время возвращается обратно в трубопровод.
Если параметры давления в системе отопления доходят до критических отметок, должен запуститься клапан, что относится к «группе безопасности». В такой ситуации он будет отвечать за выпуск лишней жидкости. Определенные модели расширительных баков имеют свой индивидуальный клапан предохранения.
Разумеется, стоит учитывать, что конструкция бака главным образом зависит от разновидности конкретной приобретенной модели. Например, они бывают неразборными или с возможностью замены мембранного элемента. В комплекте с подобными товарами могут идти такие детали, как хомуты для настенного крепления либо специальные подставки – небольшие ножки, с которыми напольный агрегат проще расположить на ровной плоскости.
Расширительные баки с мембраной-диафрагмой обычно являются неразборными. Во многих случаях в них присутствует баллонная мембранная деталь – она производится из податливого и эластичного сырья. По своей сути, эта мембрана являет собой обычную водяную камеру. По ходу роста давления она растягивается и увеличивается в объеме. Подобные разновидности бачков обычно дополняются разборным фланцем, который дает возможность самостоятельно менять мембрану, если она сломается.
Как изготовить бак своими руками
Схема устройства котла.
Подобную емкость для воды и воздуха можно сделать своими руками. Изготавливается бачок из углеродистой стали. Для этого подойдет любая емкость объемом от 10-12 л. При этом нужно учитывать, что вместимость его должна составлять не менее 4% от общего объема циркулирующей в системе воды. Емкость тары можно определить путем заливки туда воды с помощью трехлитровой банки. Для бака можно использовать металлические фляги от лакокрасочных материалов
Очень важно, чтобы толщина стенок была не менее 2,5 мм. Автомобильные же топливные баки не совсем подходят для этих целей, так как их толщина невелика. Если у вас есть в наличии баки грузовых автомашин, то они прекрасно справятся с поставленной для них задачей
Внутренняя поверхность покрывается водоупорными красками, а наружная – эмалью. Можно применять отрезок трубы, но только с большим сечением (20-30 см). Но самый оптимальный вариант – бак из нержавеющей стали от стиральной машины. Сварить бак можно и с помощью простого стального листа толщиной 2,5-4 мм
Если у вас есть в наличии баки грузовых автомашин, то они прекрасно справятся с поставленной для них задачей. Внутренняя поверхность покрывается водоупорными красками, а наружная – эмалью. Можно применять отрезок трубы, но только с большим сечением (20-30 см). Но самый оптимальный вариант – бак из нержавеющей стали от стиральной машины. Сварить бак можно и с помощью простого стального листа толщиной 2,5-4 мм.
После того как выбрана емкость, необходимо ее очистить. Если в ней содержатся остатки горюче-смазочных материалов, нужно убрать их путем выпаривания горячей водой, щеткой. Емкость должна просохнуть. После этого потребуется приварить штуцеры. Штуцер желательно приваривать сбоку на высоте 4-10 см от плоскости дна. Это будет способствовать осаждению мелких частиц, ржавчины.Они нужны для присоединения бака к трубам. Бак нужно оснастить крышкой с помощью болтов или люком. Он нужен для того, чтобы можно было периодически очищать емкость. Для того чтобы определить уровень воды в баке, можно изготовить щуп. Для этого в баке потребуется сделать небольшое герметичное отверстие.
Схема размеры частей котла для самостоятельного изготовления.
Далее изготавливается штуцер из стали в соответствии с диаметром отверстия. Если штуцер будет ввариваться в расширительный бак, то потребуется пробка для закручивания из латуни или бронзы. Она обязательно должна иметь грани для гаечного ключа. Внутрь пробки кладется резиновая прокладка толщиной 4-5 мм. На самом щупе наносят деления и держат его вне бака. Для проверки уровня воды сперва нужно открутить пробку, опустить щуп в бак (щуп должен быть сухим), достать его и снова закрутить пробку. Резьбу на штуцере нужно смазать жиром или маслом, чтобы не было проблем с открыванием. Если бак возводится на чердаке, потребуется его утеплить. Снаружи и внутри бак покрывается масляной краской.
Какая конструкция лучше?
Системы, в зависимости от устройства и материала расширительного бака, различаются перечнем плюсов и минусов. Но, по мнению экспертов и опытных пользователей, преимущества в функциональности на стороне закрытых вариантов.
Плюсы и минусы открытого бака
Самопроточная система нуждается в трубах большего диаметра, что в свою очередь напрямую увеличивает расходы. Бюджет обустройства открытой отопительной системы с негерметичным расширителем незначительно увеличивается, хотя и остается сравнительно небольшим.
Главными преимуществами такого варианта считаются простота, плюс низкая стоимость комплектующих и монтажных работ. Еще одной положительной особенностью является отсутствие необходимости в контроле уровня давления.
Расширитель открытого типа для небольших систем можно собрать из подручных средств, несложным будет и его монтаж
Однако минусов значительно больше:
применение незамерзайки опасно из-за токсичных испарений;
возможности монтажа ограничены только верхней точкой системы;
постоянный контакт с атмосферой увеличивает риск воздушных пробок и коррозии;
медленный разогрев;
перепады температур, сопровождающие конвекционную циркуляцию, ускоряют износ оборудования;
применяется в отоплении малоэтажных строений, максимум в два этажа;
большие теплопотери и расход энергии для разогрева.
Еще один недостаток открытой системы – потери от испарения и переливов. Поэтому при монтаже бака следует позаботиться о доступности доливного отверстия.
Плюсы и минусы закрытого бака
Если по ценам и простоте монтажных работ выигрывают открытые расширители, то функциональность – сильная сторона закрытого бака, который еще называют экспанзомат. Именно их используют в сооружении закрытых отопительных систем, не имеющих прямого контакта с атмосферой.
Экспанзоматы обладают следующими преимуществами:
полная герметичность позволяет использовать антифриз;
место размещения расширителя не влияет на работоспособность системы;
изоляция внутреннего пространства бака сводит к минимуму вероятность воздушных пробок и возникновения коррозии;
после запуска система прогревается быстрее, более чувствительна к регулировке температурных режимов;
меньшая разница между эксплуатационными условиями линий подачи и обратки, что в результате повышает эксплуатационный ресурс;
не требует монтажа труб большого диаметра, что позволяет сэкономить на сооружении;
не требует постоянного внимания к уровню и состоянию жидкости;
возможность применения в системах, рассчитанных на несколько этажей;
небольшие теплопотери, сокращающие затраты при эксплуатации оборудования.
При выборе расширителей этого типа могут встречаться герметичные баллоны с неразборной конструкцией. При неисправности диафрагмы баллон придется менять на новый.
Для контроля за уровнем рабочего давления на баллон монтируется манометр, для отвода излишков воздуха устанавливается воздухоотводчик автоматического или механического типа
Из минусов важно отметить сложность конструкции, особые требования к материалам, которые увеличивают стоимость оборудования. К этому можно добавить необходимость постоянного контроля давления и его восстановления при необходимости
Комплектация открытой системы отопления
Минимальная комплектация отопления
Помимо насоса в открытой системе отопления следует подобрать и другие компоненты. От правильности выбора будет зависеть работоспособность и эффективность всей схемы теплоснабжения.
Для правильного расчета открытой системы отопления в первую очередь вычисляется ее номинальная мощность. Если теплоизоляция здания хорошая – можно взять соотношение, что на 10 м² площади потребуется 1 кВт тепловой энергии. Для более точного расчета рекомендуется воспользоваться специальными программами. С их помощью можно составить корректную схему открытого теплоснабжения, вычислить оптимальные характеристики ее компонентов.
Для минимальной комплектации отопительной системы понадобятся такие элементы:
Котел;
Расширительный бак;
Трубопроводы;
Радиаторы и батареи.
Требования к последним двум невысокие. Чаще всего для обустройства теплоснабжения применяют полимерные трубы. Но специалисты рекомендуют для разгонного стояка использовать стальную трубу. Это объясняется высокой температурой в этой части системы отопления открытого типа для частного дома.
Выбор котла для открытого отопления
Виды котлов для открытого отопления
В первую очередь необходимо предупредить, что установка газовых и электрокотлов для открытой системы отопления запрещена. Нередко в системе образуются воздушные пробки, которые негативно повлияют на работу оборудования и могут привести к аварийным ситуациям. Поэтому единственной альтернативой остаются твердотопливные модели или котлы, работающие на дизельном топливе.
Установка котла должна выполняться согласно всем требованиям. Он располагается в отдельном помещении, где нельзя хранить топливо. Котельная должна иметь принудительную циркуляцию воздуха. Для оптимизации работы оборудования рекомендуется установка сэндвич-дымоходов.
Помимо этих факторов существуют специфические требования для нормальной адаптации котла открытой системы теплоснабжения:
Нельзя устанавливать котлы длительного горения. Они рассчитаны для низкотемпературного режима работы системы. В таком случае расширение теплоносителя будет недостаточно для циркуляции;
Если в системе не установлена насосная группа – необходим отдельный монтаж обратного клапана;
Котел в системе теплоснабжения открытого типа для частного дома должен располагаться в самой низкой точке схемы.
Если в комплектацию оборудования не входит температурный датчик – его следует установить отдельно. Для точности измерения он монтируется на подающей трубе непосредственно после котла.
Модели расширительных баков для открытой системы
Схема установки и конструкция расширительного бака
Для компенсации теплового расширения теплоносителя и своевременного контроля его уровня необходим монтаж расширительного бака для открытого отопления. Он располагается в самой высокой точке системы и может выполнять сразу несколько функций.
Сначала выполняется расчет оптимального объема расширительного бака открытого типа для систем отопления. Он должен составлять как минимум 5% от количества теплоносителя в системе. В стандартной конструкции есть 3 патрубка, которые выполняют следующие функции:
Входящий патрубок. С его помощью происходит подключение расширительного бака к открытой системе отопления. Обычно его диаметр на 1 размер меньше, чем у разгонного стояка, к которому выполняется монтаж. Поэтому необходим переходник;
Труба циркуляции. Через нее горячая вода поступает дальше по магистрали;
Сигнальный патрубок. Необходим для оповещения о критическом снижении уровня теплоносителя. При открытии крана из него не идет вода – следует дополнить систему.
Способы установки расширительного бака
Дополнительно можно модернизировать расширительный бак для открытого теплоснабжения. В некоторых случаях он может выполнять функцию узла подпитки. Для этого необходим дополнительный патрубок, который подключается к водопроводу. При критическом снижении объема горячей воды можно оперативно дополнить систему, открыв запорную арматуру.
Существует несколько схем монтажа расширительного бака. Для теплоснабжения открытого типа с насосом он может монтироваться на дальнем стояке. Такой вариант применяется редко, так как эффективность подобной схемы крайне низка. Чаще всего расширительный бак устанавливается на ближнем стояке для своевременного контроля состояния отопления.
Описание формулы расчёта
Главной характеристикой расширительного бака, по которой осуществляется его выбор — объём. Он имеет зависимость с определёнными показателями:
для большого количества (объёма) теплоносителя понадобится прибор большего размера;
коэффициент вместимости устройства больше в том случае, когда выше температура циркулирующей жидкости;
при повышенном уровне давления теплоносителя потребуется бак меньших габаритов.
Важно! Расчёт основных показателей требуется вести крайне аккуратно, чтобы не допустить даже малейших ошибок, которые впоследствии могут негативно сказаться на итоговом результате
Объём
Расчёт этого показателя производится по трём формулам:
Способ 1
Vб=(Vc*K)/D, где:
Vб — объём расширительной емкости.
Vc — количество циркулирующей в отопительной системе жидкости.
К — коэффициент температурного расширения теплоносителя.
D — показатель эффективности расширения самого бака за счёт температурных перепадов.
Способ 2
Существует ещё одна формула, по которой допускается просчитывать объём прибора:
Vб=С*ßt/(1-Pαmin/ Pαmax), где:
С — показатель полного объёма теплоносителя, циркулирующего в системе отопления.
Pαmin — изначальное давление в расширительном баке.
Pαmax — максимально возможное давление прибора.
Способ 3
Расчёт допускается проводить и по следующему методу:
Oв*Вк*(Дк+1)/Дк-Дб, где:
Ов — объём воды
При этом важно учитывать, что при нагревании происходит его увеличение на 5%.
Вк — количество воды в контуре. Если в качестве теплоносителя используется антифриз, то Ов будет больше Вк
Дк — максимально возможный уровень давления котла.
Дб — показатель давления внутри расширительного резервуара самого бака (эта величина прописывается среди прочих технических характеристик прибора).
Ов и Вк определяются ещё на этапе проектирования.
Полученный в итоге результат некритично округлять в бо́льшую сторону.
На многих сайтах интернета предлагается такая услуга, как «Онлайн-калькулятор». С его помощью можно рассчитать все необходимые значения, подставив в нужные строки исходные данные.
Коэффициент температурного расширения
Этот показатель является табличным. Так, если в качестве теплоносителя используется вода, то он равен 4%, а для 10 и 20%-го раствора этиленгликоля — 4,4% и 4,8% соответственно.
Эффективность для мебранного расширительного бака
Этот показатель рассчитывается по следующей формуле:
D=(Pmax-Pнач)/(Pmax+1), где:
Pmax — максимальное значение давления отопительной системы.
Как правило, оно совпадает с предельным давлением предохранительного клапана (2,5–3 атмосферы).
Pнач — давление в расширительном резервуаре, установленное фирмой-производителем. Определяется исходя из расчёта 0,5 атмосфер на каждые 5 метров высоты отопительного контура.
Котел — какой выбрать
Так как закрытая система отопления частного дома может работать в автономном режиме, имеет смысл установить отопительный котел с автоматикой. В таком случае, настроив параметры, вам нет необходимости к этому возвращаться. Все режимы поддерживаются без вмешательства человека.
Самые удобные в этом плане газовые котлы. У них есть возможность подключения комнатного термостата. Выставленная на нем температура поддерживается с точностью до одного градуса. Упала она на градус, котел включился, нагревая дом. Как только сработал термостат (температура достигнута), работа останавливается. Комфортно удобно, экономно.
В некоторых моделях есть возможность подключения погодозависимой автоматики — это наружные датчики. По их показаниям котел корректирует мощность работы горелок. Газовые котлы в закрытых системах отопление — хорошее оборудование, которое может обеспечить комфорт. Жаль только, что газ есть не везде.
Двухтрубная закрытая система отопления в доме на два этажа (схема)
Не меньшую степень автоматизации могут дать электрические котлы. Кроме традиционных агрегатов на ТЭНах не так давно появились индукционные и электродные. Они отличаются компактными размерами и малой инерционностью. Многие считают, что они более экономичны, чем котлы на ТЭНах. Но и этот видотопительных агрегатов далеко не везде можно использовать, так как перебои с электроэнергией в зимнее время — частое явление во многих регионах нашей страны. А обеспечить электроэнергией котел мощность. в 8-12 кВт от генератора — дело очень непростое.
Более универсальны и независимы в этом плане котлы на твердом или жидком топливе. Важный момент: для установки котла на жидком топливе обязательно отдельное помещение — это требование пожарной службы. Котлы на твердом топливе могут стоять в доме, но это неудобно, так как во время топки с топлива падает много мусора.
Современные котлы на твердом топливе хоть и остаются оборудованием периодического действия (то разогреваются при топке, от остывают, когда закладка прогорела), но и они имеют автоматику, которая позволяет поддерживать в системе заданную температуру, регулируя интенсивность горения. Хотя степень автоматизации и не столь высокая, как у газовых или электрических котлов, но она есть.
Пример закрытой системы отопления с индукционным котлом
Не очень распространены в нашей стане котлы на пеллетах. Фактически это тоже твердое топливо, но котлы этого типа работают в непрерывном режиме. В топку автоматически подаются пеллеты (пока не закончен запас в буркере). При хорошем качестве топлива, чистка золы требуется один раз в несколько недель, а все параметры работы контролирует автоматика. Сдерживает распространение этого оборудования только его высокая цена: производители в основном европейские, и цены у них соответственные.
Немного о расчете мощности котла для систем отопления закрытого типа. Она определяется по общему принципу: на 10 кв. метров площади с нормальным утеплением берут 1 кВт мощности котла. Только брать «впритык» не советуют. Во-первых, бывают аномально холодные периоды, в которые вам может не хватить расчетной мощности. Во-вторых, работа на пределе мощности ведет к быстрому износу оборудования. Потому желательно мощность котла для системы брать с запасом 30-50%.
Закрытый бак (мембранный)
Мембранный расширительный бак для отопления лишен всех тех минусов, которыми буквально бурлит предыдущая система. Вместе с тем, у него также есть некоторые требования, без которых установка не была бы возможной. Во-первых, он нуждается в манометре, а во-вторых, ему нужно еще и устройство для того, чтобы регулировать давление вручную, в противном случае давление превысит все допустимые нормы (а это примерно три-четыре бара, в зависимости от конкретных условий и особенностей модели).
Такого рода бак монтируется в непосредственной близости к котлу и подводится к обратному трубопроводу. Это необходимо для того, чтобы теплоноситель не закипал
При монтаже особое внимание нужно уделять надежности креплений, поскольку в ходе эксплуатации вес бака может существенно увеличиваться
По сути, этот расширительный бак для отопления – это металлическая емкость, которая по форме может быть как плоской, так и цилиндрической. Внутренняя полость бака разделяется на несколько зон посредством резиновой мембраны. В одной из таких зон находится сжатый газ или воздух (о степени его сжатости должно быть указано в техпаспорте). Следовательно, в неактивном состоянии весь объем резервуара заполнен газом. До того как запустить систему, давление в баке делают таким же, как и давление во всей отопительной системе.
Затем, когда температура повышается, вода попадает в специально отведенную для нее зону в баке, а в «газовой» части давление при этом увеличивается до значения отопительной системы. Если в ней достаточно большое количество теплоносителя, то давление воздуха следует тщательным образом контролировать. Для этого системы оснащаются специальными компрессорами, которые и поддерживают заданное предварительно значение.
Как можно догадаться из названия, основная деталь такого бака – это мембрана. Она, к слову, может быть двух типов:
Диафрагменную мембрану зачастую заменить при поломке ничем нельзя, а применяется она преимущественно в баках незначительного объема.
В отличие от нее, баллонная мембрана легко меняется при выходе из строя. Также она отличается тем, что теплоноситель в ней напрямую не контактирует с поверхностью бака, благодаря чему срок эксплуатации последнего существенно возрастает.
Монтаж мембранного устройства
Гидроаккумулятор этого типа устанавливают там, где имеется минимальная вероятность завихрений теплоносителя, поскольку для нормальной циркуляции водяного потока по контуру используется насос.
Правильное положение емкости
При подключении расширительного бака к закрытой системе отопления обязательно нужно учесть расположение воздушной камеры устройства.
Резиновая мембрана периодически растягивается и затем сокращается. Из-за такого воздействия со временем на ней появляются микротрещины, которые постепенно увеличиваются. После этого мембрану приходится заменять новой.
Если воздушная камера такого бака при установке останется внизу, то давление на мембрану усилится за счет гравитационного воздействия. Трещины появятся быстрее, ремонт понадобится раньше.
Разумнее устанавливать расширительный бачок таким образом, чтобы отсек, заполненный воздухом, оставался сверху. Это позволит продлить срок службы устройства.
Особенности выбора места установки
Существует ряд требований, которые нужно учитывать при установке мембранного расширительного бака:
Его нельзя ставить вплотную к стене.
Следует обеспечить свободный доступ к устройству для его регулярного обслуживания и необходимого ремонта.
Подвешенный на стене бак не должен располагаться слишком высоко.
Между баком и трубами отопления следует поставить запорный кран, который позволит снимать устройство без полного слива теплоносителя из системы.
Трубы, подведенные к расширительной емкости, при настенной установке также нужно прикрепить к стене, чтобы снять возможную дополнительную нагрузку с патрубка бака.
Для мембранного устройства наиболее подходящим местом подключения считается обратный отрезок магистрали между циркуляционным насосом и котлом. Теоретически можно поставить расширительный бачок и на подающей трубе, но высокая температура воды отрицательно скажется на целостности мембраны и сроке ее службы.
При использовании твердотопливного оборудование такое размещение опасно еще и тем, что из-за перегрева в емкость может попасть пар. Это серьезно нарушит работу мембраны и даже может ее повредить.
Помимо запорного крана и “американки” рекомендуется при подключении устанавливать дополнительно тройник и кран, который позволит опустошить расширительный бачок перед отключением.
Настройка прибора перед использованием
Перед установкой или непосредственно после нее необходимо правильно настроить расширительный бак, иначе называемый экспанзомат. Это сделать несложно, но сначала нужно узнать, какое давление должно быть в системе отопления. Допустим, приемлемый показатель составляет 1,5 бар.
Теперь нужно измерить давление внутри воздушной части мембранного бака. Оно должно быть меньше примерно на 0,2-0,3 бар. Измерения проводят манометром с подходящей градацией через ниппельное соединение, которое имеется на корпусе бака. Если необходимо, воздух подкачивают внутрь отсека или стравливают его избыток.
В технической документации обычно указано рабочее давление, которое устанавливается изготовителем на заводе. Но практика показывает, что это не всегда соответствует действительности. Во время хранения и транспортировки часть воздуха могла выйти из отсека. Нужно обязательно провести собственные измерения.
Если давление в баке выставлено неправильно, это может привести к подсосу воздуха через устройство для его отведения. Такое явление вызывает постепенное остывание теплоносителя в баке. Предварительно заполнять мембранный бак теплоносителем не нужно, достаточно просто заполнить систему.
Бак как дополнительная емкость
Современные модели отопительных котлов нередко уже снабжены встроенным расширительным баком. Однако его характеристики далеко не всегда соответствуют требованиям конкретной отопительной системы. Если встроенная емкость слишком мала, нужно установить дополнительный резервуар.
Он обеспечит нормальное давление теплоносителя в системе. Такое дополнение будет актуальным и в случае изменения конфигурации отопительного контура. Например, когда самотечную систему переделывают под циркуляционный насос и оставляют старые трубы.
Это верно и для любых систем со значительным объемом теплоносителя, например, в двух-трехэтажном коттедже или там, где помимо радиаторов имеется теплый пол. Если используется котел со встроенным мембранным баком небольшого размера, установка еще одной емкости практически неизбежна.
Расширительный бак будет уместен и при использовании бойлера косвенного нагрева. Клапан сброса, подобный тому, что устанавливают на электрокотлах, здесь не будет эффективным, экспанзомат – адекватный выход из положения.
О системе отопления: составные части системы отопления

Вступление
Академическое определение системы отопления, звучит, как набор аппаратов, устройств и других элементов, собранных и предназначенных для выработки тепла и переносе тепла в помещение (обогрев). Для всех систем отопления, характерно большое количество элементов, которые отличаются по технологии работы. Выбор систем отопления большой и подбор системы отопления дома зависит от многих факторов, прежде всего от конструкции дома. Здесь учитывается всё: из чего сделаны стены дома, как они утеплены, какие в доме перекрытия и плиты перекрытия, как сделан фундамент и какова конструкция крыши. В этой статье познакомимся про составные части системы.
Составные части системы отопления
Основой любой отопительной системы является котел отопления. От отопительного котла тепловой носитель, а это вода или антифриз, двигаются по трубам и отдают тепло вашему дому через радиаторы отопления. Вода двигается (циркулирует) в системе принудительно (при помощи насоса) или без него. Система отопления дома сложное сборное технологическое устройство, в которое входит масса необходимых элементов. Кроме котла, труб отопления, батарей отопления (радиаторов) не обойтись без расширительного бака, который компенсирует температурное расширение нагретой воды, без соединительных элементов для труб (фитингов), без клапанов и многих других сантехнических элементов.
Как подразделяются системы отопления
В зависимости от способа циркуляции воды (антифриза) в системе, системы отопления делятся на системы с принудительной и естественной циркуляцией.
При принудительной циркуляции движение теплоносителя осуществляется при помощи циркуляционного насоса. В такой системе есть возможность поддерживать температуру в доме по комнатно, также технологически нужны трубы меньшего диаметра для теплопровода, срок работы котла значительно увеличивается, потому что уменьшается разница между температурами выходящей (горячей) воды из котла и возвращающейся в него (остывшей) водой системы. Но такая система возможна только в домах, где есть электричество. Для работы насоса в доме необходимо электричество.
В системах отопления с естественной циркуляцией электричество не требуется. Теплоноситель циркулирует в системе из-за разницы в плотности горячей и холодной воды. Горячая вода легче холодной, поэтому она поднимается по системе, Далее отдавая тепло помещениям, вода охлаждается и опускается опять в отопительный бак для нагрева. К сожалению, такая система, тяжело настраивается и требует для монтажа трубы большого диаметра.
Отопительные системы закрытого и открытого типа
В зависимости от типа расширительного бака, отопительные системы могут быть закрытого и открытого типа.
В отопительной системе закрытого типа, для компенсации расширения нагретого теплоносителя применяется мембранный расширительный бак. В системе открытого типа используется расширительный бак открытого типа.
Если расширительный бак открытого типа нужно устанавливать в наивысшей точке системы, то место установки мембранного бака (закрытой системы отопления) значения не имеет. Это преимущество дает возможность устанавливать расширительный бак рядом с котлом, что значительно облегчает монтаж и техническое обслуживание системы. Также в закрытой системе отопления нет контакта теплоносителя с воздухом, и есть возможность, при необходимости повышать давление, что позволяет избежать воздушных пробок в системе.
©Obotoplenii.ru
Другие статьи по теме: Монтаж отопления

Как залить воду в систему отопления закрытого типа: три возможных способа
Порядок действий
Прежде чем разбираться, как можно залить воду в систему отопления закрытого типа, необходимо определиться с самой системой и выяснить, из каких элементов она состоит и почему так называется.
Начнем с того, что существует два ее типа:
Открытая.
Закрытая.
В первом случае теплоноситель соприкасается с наружным воздухом через расширительный бачок, который устанавливается в самой верхней точке отопительной сети. Сам же расширительный бак выполняет функцию сбора теплоносителя, который расширяется при повышении температуры. Тут действует один из физических законов. Обычно открытая система отопления используется, если применяется принцип естественной циркуляции теплоносителя.
Мы же будем говорить об отоплении закрытого типа. Из самого названия понятно, что эта система герметична, и в ней теплоноситель не соприкасается с наружным воздухом. Отличительной чертой этого вида является наличие двух элементов — циркуляционного насоса и мембранного расширительного бачка. Получается, что в системе отопления закрытого типа используется принцип принудительной циркуляции теплоносителя.
И буквально несколько слов о мембранном расширительном баке, потому что он играет одну из самых важных ролей. Это герметичная конструкция, разделенная внутри резиновой мембраной. Нижнюю часть обычно заполняет теплоноситель, а верхнюю — воздух, закачанный внутрь на заводе под давлением 1,5 кг/см² (атм.). При расширении теплоноситель давит на мембрану, приподнимая ее до определенного уровня. Воздух под давлением этому сопротивляется. Получается, что внутри отопительной сети давление теплоносителя всегда будет 1,5 атм.
Схема отопления закрытого типа
Теперь о самом отоплении. Если в доме есть централизованная водопроводная сеть, то проблем с заполнением не будет. В водопроводе вода всегда находится под давлением 3–4 атм., и этого достаточно, чтобы заполнить отопительную сеть. Для этого котел соединяется с водопроводом, а между ними устанавливается отсекающий вентиль. При его открытии происходит заполнение, а воздух внутри системы стравливается через краны Маевского, установленные на радиаторах.
Для слива теплоносителя в самой низкой точке монтируется сливной патрубок с вентилем. Это важный элемент отопительного контура, когда дело касается заливки в него воды при отсутствии в загородном поселке водопровода.
Схема отопительной системы
Варианты заполнения отопления закрытого типа следующие:
Вам потребуется насос, с помощью которого можно забирать воду из колодца, скважины или любого открытого водоема. Нагнетательный шланг насоса подсоединяется к сливному патрубку, на котором открывается вентиль. Получается прямой доступ к отоплению. Именно таким способом можно заполнить отопление закрытого типа. При этом все доступные краны открываются полностью. Особенно это касается кранов Маевского, через которые воздух изнутри вытравливается наружу.
Обратите внимание, что подающий насос может обладать давлением большим, чем необходимо для отопления. Поэтому обязательно следите за этим показателем по манометру, установленному в трубопровод или в котел.
Что такое 1,5 атм.? Это водяное давление, равное 15 метрам водяного столба. То есть, подняв резервуар с водой на высоту 15 м, можно добиться внутри системы необходимого давления. Если насоса у вас под рукой нет, и вы пользуетесь водой из колодца, то заполнить отопительный контур можно, подняв шланг на высоту 15 м, после чего ведрами заливать в него воду. Шланг, как и в случае с насосом, подключается к сливному патрубку. Скажем прямо — вариант не самый лучший, но в качестве альтернативы его использовать можно.
А теперь, что касается расширительного бачка. Обычно он крепится к трубопроводу резьбовым соединением. Снять его будет очень просто. Открытый трубопровод — это отличное место, куда можно залить воду. Для этого необходимо подготовить воронку, чтобы было легче проводить процесс заполнения. Как только вода покажется в трубе, можно считать, что система заполнена полностью. Ведь место установки бака — самая верхняя точка в отоплении. Хотя в закрытых системах это не всегда так. После этого можно бак установить на место.
Устройство бака
При использовании последнего варианта заполнения появляется вопрос, как будет создаваться необходимое давление? Здесь все просто. В верхней части расширительного бачка расположен ниппель, с помощью которого стравливается воздух, если возникает ситуация с избыточным давлением внутри бака. Так вот ниппель легко снимается. К отверстию от ниппеля прикладывается шланг от обычного велосипедного насоса, и последним производится закачка. Обращайте внимание на манометр — как только показатель достигнет уровня 1,5 атм., перестаньте качать.
Вот как можно заполнить закрытую систему отопления. Конечно, оптимальный вариант — использовать насос для закачки воды. Кстати, можно взять маломощный агрегат. Для этого установите около дома металлическую бочку или другой резервуар, наполните его водой из открытого водоема ведрами (можно использовать собранную дождевую воду), подключите насос к отоплению, а другой шланг (всасывающий) опустите в бочку. Если объем резервуара меньше необходимого объема теплоносителя, при работе качающего прибора носите воду ведрами и заливайте ее в бочку.
И последнее, что касается стравливания воздуха. Дело это серьезное и непростое. Вам придется стравливать его с каждого отопительного прибора. На это уйдет какое-то время, но пренебрегать этой процедурой нельзя. Внутри системы не должно оставаться ни одного пузырька, поскольку это влияет на эффективность работы.
Заключение по теме
Закрытый тип контура самый эффективный. Дело в том, что теплоноситель при высоких температурах начинает испаряться. И если для паров найдется выход, то объем теплоносителя будет уменьшаться. За этим придется постоянно следить и заполнять сеть водой через водопровод или ведрами. В случаях с ведрами это доставляет много хлопот. Но всего это можно избежать.
Залив антифриза в системы отопления открытого и закрытого типа
Промышленные антифризы, которые используются для заливки в системы отопления частных домов, административных учреждений, торговых, спортивных или промышленных объектов, изготавливаются на основе раствора этиленгликоля или пропиленгликоля. Антифризы (теплоносителей) из раствора пропиленгликоля безопаснее и дороже.
Некоторые продавцы и поставщики используют эту информацию как маркетинговый ход. Периодически появляются мнения, что раствор этиленгликоля настолько опасен, что малейшая протечка приведет к его попаданию в систему горячего водоснабжения здания и отравит все живое. Реальная картина обстоит иначе.
Профессионалы уверены: при качественно подобранной конструкции и правильном монтаже системы отопления риск протечки и попадания промышленного гликолевого антифриза в воду сводится к нулю. Протечки из отопительной системы несущественны и безвредны для окружающей среды и здоровья человека.
Если вы уверены в качестве монтажа отопительной системы, смело применяйте растворы этиленгликоля.
Обратите внимание! Для объектов с особыми требованиями к экологической безопасности (детские, медицинские или оздоровительные учреждения) допускается только растворы на основе пропиленгликоля.
Чаще всего промышленный антифриз реализуется в виде концентрата, который в нужной пропорции разбавляется водой и заливается в отопительную систему. Помните, что при покупке концентрированного раствора важно приобрести антикоррозионные присадки: раствор гликоля обладает окислительными свойствами и приводит к разрушению металлических элементов системы, полимерных уплотнителей и прокладок трубопроводов.
Рекомендуемый срок эксплуатации большинства гликолевых антифризов – 5 лет, а нашей продукции до 10 лет.
Соблюдайте рекомендации производителя рабочей жидкости и не превышайте допустимую концентрацию раствора гликоля. Это не повлияет на срок эксплуатации антифриза (теплоносителя), но повысит температуру замерзания (между температурой кристаллизации и концентрацией присутствует нелинейная зависимость), что негативно скажется на работоспособности системы отопления.
Как залить антифриз в открытую отопительную систему?
Конструкция климатической системы часто предусматривается наличие открытого расширительного бачка, который располагается в пределах отапливаемого здания и сообщается с атмосферным воздухом. При раствора использовании этиленгликоля присутствует риск попадания токсичных испарений в жилые или рабочие помещения. Поэтому специалисты рекомендуют отдавать предпочтение пропиленгликолевым антифризам.
Разбавленный в нужной пропорции концентрат раствора гликоля заливается через подпиточный вентиль или расширительный бак с помощью насоса.
Установленные на радиаторах отопления краны Маевского должны быть открыты.
По мере заполнения системы теплоносителем краны закрываются, а уровень рабочей жидкости доводится примерно до трети от объема расширительного бака.
Важно!
Перед тем, как заливать промышленный антифриз в систему открытого типа, обязательно проверьте работоспособность запорно-регулирующей арматуры. После запуска и прогрева отопительного котла повторно стравите воздух через радиаторы. Если в процессе удаления воздуха из системы уровень нагретого теплоносителя в расширительном баке падает, долейте антифриз примерно до половины от объема бака.
Как залить антифриз в закрытую систему отопления?
Закрытая отопительная система гликолевым антифризом заполняется с помощью насоса, который подключается к штуцеру подпитки. Если насоса нет, придется заливать жидкость через самую высокую точку. Для этого нужно открутить автоматический воздухоотводчик. Это длительный и трудоемкий процесс, с которым сложно справиться в одиночку. Роль помощника – следить за своевременным удалением воздуха из батарей в момент залива теплоносителя в систему.
Перед началом работы важно проверить:
открыта ли запорно-регулирующая арматура;
закрыты ли краны, отсекающие котел;
правильно ли разбавлен концентрат антифриза;
закрыты ли сбросные клапаны Маевского;
открыт ли вентиль, отсекающий мембранный расширительный бак.
Антифриз закачивается в систему пока показания манометра не достигнут 1,5 Бар (усредненное значение). После этого нужно выпустить воздух из радиаторов отопления и параллельно следить за падением давления в системе по манометрам (минимально допустимый показатель – 1 Бар). После этого нужно регулировать уровень давления периодической подкачкой теплоносителя.
Важно! В системах отопления закрытого типа на подпиточной врезке должен располагаться обратный клапан пружинного типа. Иначе закачать внутрь системы антифриз практически невозможно.
После удаления воздуха из радиаторов отопления рабочая жидкость доливается в систему до достижения показателей давления 1,5 Бар.
Далее нужно открыть отсекающие котел краны: на обратной и подающей магистрали. Второй кран открывайте максимально аккуратно, чтобы атмосферный воздух успевал выйти через автоматический воздухоотводчик.
При пробном запуске котла и прогреве рабочей жидкости контролируйте показатели давления в системе. Максимально допустимый показатель – 1,8 Бар (усредненное значение).
Последний этап заливки антифриза – повторный сброс воздуха и корректировка давления.
После завершения работы тщательно обследуйте трубопроводы и соединения на наличие протечек антифриза. При обнаружении протечки можно не сливать весь объем теплоносителя из системы, а отсечь отдельную ветку или радиатор арматуры. После устранения дефектов конструкции скорректируйте давление выпустив воздух и долив необходимый объем рабочей жидкости.
Советы специалистов
Залив гликолевого антифриза (теплоносителя) в систему отопления – трудоемкий процесс. Важно использовать рабочую жидкость одной концентрации и от одного производителя. Это связано с различиями в пакетах антикоррозионных присадок. Некоторые компоненты могут вступать в химическую реакцию и образовывать осадок, который негативно сказывается на производительности системы и эксплуатационном ресурсе оборудования.
Смотрите допуски и сертификаты соответствия жидкостей компании «Техноформ».
В ассортименте компании «Техноформ» вы подберете раствор гликоля нужной концентрации, а также сможете приобрести карбоксилатные ингибиторы коррозии бельгийского производства.
Для использования в системах отопления рекомендуем готовые составы Hot Stream, температура кристаллизации и рабочие характеристики которых адаптированы под нужные климатические условия.
Главное — использовать антифриз (теплоноситель) совместимый с отопительным котлом для сохранения гарантии на котел. Многие производители выдвигают строгие требования, не допуская совместной работы теплогенераторов и незамерзающей жидкости. Перечень антифризов на основе раствора гликоля устанавливает производитель, поэтому важно придерживаться требований и проводить регулярное техническое обслуживание оборудования.
Вам могут быть интересны следующие товары
Вам могут быть интересны услуги
типов систем отопления дома
Существует несколько типов систем, используемых для обеспечения тепла в доме, и в пределах каждого широкого типа существует множество вариаций. Некоторые системы отопления имеют общие компоненты с охлаждающим оборудованием дома, а некоторые системы обеспечивают как отопление, так и охлаждение. Термин HVAC — отопление, вентиляция и кондиционирование — используется для описания всей системы климат-контроля в доме.
Независимо от того, какая система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха используется, все отопительные приборы предназначены для отвода тепловой энергии от источника топлива и передачи ее в жилые помещения для поддержания комфортной температуры окружающей среды.В системах отопления могут использоваться различные источники топлива, включая природный газ, пропан, мазут, биотопливо (например, дрова) и электричество. В некоторых домах имеется более одной системы отопления, например, когда дополнительный или готовый подвал обогревается другой системой, чем остальная часть дома.
Системы воздушного отопления / охлаждения
Безусловно, наиболее распространенной системой отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в современных домах в Северной Америке является система приточного воздуха, в которой используется печь с нагнетательным вентилятором, который подает теплый воздух в различные комнаты дома через сеть воздуховодов.Системы с принудительной подачей воздуха очень быстро регулируют температуру в помещении, а поскольку в системах кондиционирования могут использоваться один и тот же вентилятор и воздуховоды, это эффективная общая система HVAC.
Источники топлива: Топки, питающие системы с принудительной подачей воздуха, могут работать на природном газе, жидком пропане (LP), мазуте или электричестве.
Распределение: Воздух, нагретый горелкой печи или нагревательным элементом, воздух распределяется по сети каналов к нагревательным регистрам в отдельных помещениях.Другая система каналов возвращает воздух обратно в топку через возврат холодного воздуха.
Преимущества:
Системы с принудительной подачей воздуха можно фильтровать для удаления пыли и аллергенов. Однако они также могут увеличить количество переносимых по воздуху аллергенов.
Увлажнитель (или осушитель) может быть интегрирован в систему принудительной подачи воздуха.
Печи с принудительной подачей воздуха относительно недороги.
Эти печи могут достигать самых высоких показателей AFUE (годовой эффективности использования топлива) среди всех систем отопления (но это не обязательно означает, что это наиболее эффективный способ обогрева дома).
Системы с принудительной подачей воздуха могут сочетать охлаждение с обогревом.
Недостатки:
Требуется воздуховод и занимает место в стенах.
Печные вентиляторы могут быть шумными.
Движущийся воздух может распространять аллергены.
Движущийся воздух может стать сухим, если его не увлажнить.
Поскольку системы с принудительной подачей воздуха нагревают воздух, а не предметы в комнате, это не считается самым удобным способом обогрева.
BanksPhotos / Getty Images
Системы гравитационных печей на воздухе
Предшественники систем с принудительной подачей воздуха, гравитационные воздушные печи также распределяют воздух через систему металлических каналов, но вместо того, чтобы нагнетать воздух через воздуходувку, гравитационные воздушные системы работают по простой физике: теплый воздух поднимается и холодный воздух опускается. Печь с гравитационным воздухом в подвале нагревает воздух, который затем поднимается по воздуховодам в разные комнаты. Холодный воздух возвращается в топку по системе каналов возврата холодного воздуха.Так называемые печи «осьминоги», которые можно найти во многих старых домах, представляют собой гравитационные печи.
Системы гравитационного воздуха больше не устанавливаются, но во многих старых домах они продолжают работать эффективно.
Источник топлива: Печи с принудительным воздухом могут работать на природном газе, жидком пропане (LP), мазуте или электричестве.
Распределение : Кондиционированный воздух циркулирует по сети металлических каналов.
Преимущества :
Гравитационные системы не имеют движущихся частей и могут служить многие десятилетия.
Системное оборудование очень надежное и требует минимального обслуживания.
Недостатки :
Воздух не фильтруется эффективно.
Энергоэффективность ниже, чем у более новых печей.
Регулировка температуры происходит медленно, потому что системы работают за счет простых конвекционных потоков.
Системы водяного отопления для пола
Современные теплые полы — это система лучистого отопления.Лучистое отопление отличается от принудительного воздушного отопления тем, что нагревает предметы и материалы, такие как мебель и пол, а не только воздух. Большинство излучающих систем для всего дома распределяют тепло через горячую воду, нагретую в бойлере или водонагревателе.
Напольное отопление включает в себя пластиковые водопроводные трубы, устанавливаемые внутри бетонных перекрытий или прикрепляемые к верхней или нижней части деревянных полов. Он тихий и в целом энергоэффективный. Он имеет тенденцию нагреваться медленнее и требует больше времени для адаптации, чем принудительное воздушное тепло, но его тепло более стабильно.
Существуют также внутрипольные системы, в которых используется электропроводка, проложенная под напольными материалами, обычно керамической или каменной плиткой. Они менее энергоэффективны, чем системы горячего водоснабжения, и обычно используются только в небольших помещениях, таких как ванные комнаты.
Источники топлива : Системы трубопроводов горячей воды обычно обогреваются центральным котлом, который может работать на природном газе, жидком пропане (LP) или электричестве. Горячая вода также может быть обеспечена солнечными системами горячего водоснабжения, которые обычно используются в дополнение к топливным системам.
Распределение : Напольные системы обычно распределяются с помощью горячей воды, протекающей по пластиковым трубам.
Преимущества :
Излучающие системы обеспечивают комфортное, равномерное тепло.
При отоплении котлами излучающие системы могут быть очень энергоэффективными.
Недостатки :
Излучающие системы относительно медленно нагреваются и приспосабливаются к изменениям температуры.
Установка внутрипольных систем может быть дорогостоящей.
При возникновении проблем с обслуживанием доступ к скрытым трубопроводам затруднен.
Котельные системы нельзя совмещать с кондиционированием воздуха.
elenaleonova / Getty Images
Традиционные котельные и радиаторные системы
Старые дома и многоквартирные дома в Северной Америке часто отапливаются традиционными котельными и радиаторными системами. К ним относится центральный котел, который направляет пар или горячую воду по трубам к радиаторам, расположенным в стратегически важных местах вокруг дома.Классический радиатор — чугунный вертикальный блок, обычно устанавливаемый возле окон — часто называют паровым радиатором, хотя этот термин иногда неточен.
На самом деле с этими старыми радиаторами используются два типа систем. Настоящие паровые котлы действительно направляют газообразный пар по трубам к отдельным радиаторам, который затем конденсируется обратно в воду и возвращается в котел для повторного нагрева. В современных радиаторных системах горячая вода подается к радиаторам с помощью электронасосов. Горячая вода отдает тепло в радиаторе, а охлажденная вода возвращается в котел для дополнительного нагрева.Радиаторные системы с горячей водой очень распространены в Европе.
Источники топлива: Системы котлов / радиаторов могут работать на природном газе, жидком пропане, мазуте или электричестве. Оригинальные котлы могли даже работать на угле.
Распределение: Тепло вырабатывается паром или горячей водой, циркулирующими по металлическим трубам к радиаторам, форма которых облегчает передачу тепловой энергии.
Преимущества :
Лучистое тепло довольно комфортно и не сушит воздух, как принудительное тепло.
Радиаторы
можно обновить до низкопрофильных плинтусов или панельных радиаторов.
При замене старых котлов современные котлы могут предложить очень хорошую энергоэффективность.
Недостатки :
Радиаторы могут быть некрасивыми.
Расположение радиаторов может ограничивать размещение мебели и оконные покрытия.
Котельные системы нельзя совмещать с кондиционированием воздуха.
Дэвид Де Лосси / Getty Images
Радиатор плинтуса с горячей водой
Еще одна более современная форма лучистого тепла — это система плинтуса с горячей водой, также известная как гидронная система.В этих системах также используется централизованный бойлер для нагрева воды, которая циркулирует по системе водяных труб к низкопрофильным нагревательным элементам на плинтусе, которые излучают тепло от воды в комнату через тонкие металлические ребра, окружающие водопроводную трубу. По сути, это просто обновленная, усовершенствованная версия старых вертикальных радиаторных систем.
Источники топлива: Котлы для гидравлических систем могут работать на природном газе, жидком пропане (LP), мазуте или электричестве. Им также могут помочь солнечные системы отопления.
Распределение :
Горячая вода нагревается бойлером и направляется к плинтусам типа «ребристая труба», установленным вдоль стен. Ребра увеличивают площадь отвода тепла для повышения эффективности.
Тепло распределяется за счет естественной конвекции: нагретый воздух поднимается от плинтуса, а холодный воздух падает в сторону блока для обогрева.
Преимущества :
Гидравлические системы могут предложить отличную энергоэффективность.
Гидравлические системы работают тихо, потому что нет вентиляторов или нагнетателей.
Температуру можно точно контролировать.
Радиаторные системы очень долговечны и не требуют значительного обслуживания.
Недостатки :
Блоки излучения / конвекции плинтуса должны оставаться беспрепятственными, так как они могут создавать проблемы при расстановке мебели и дизайне драпировки.
Радиаторы медленно нагреваются.
Системы горячего водоснабжения нельзя комбинировать с системами кондиционирования воздуха.
Если тепло будет отключено на продолжительное время, трубы отопления могут замерзнуть.
Thinkstock Images / Getty Images
Системы отопления с тепловым насосом
Новейшая технология отопления (и охлаждения) дома — это тепловой насос. Используя систему, аналогичную кондиционеру, тепловые насосы извлекают тепло из воздуха и доставляют его в дом через внутренний кондиционер. Стандартные домашние системы представляют собой воздушные тепловые насосы, которые забирают тепло из наружного воздуха.Существуют также наземные или геотермальные тепловые насосы, которые отбирают тепло из глубины земли, а также тепловые насосы с водным источником, которые получают тепло от пруда или озера.
Популярный тип теплового насоса с воздушным источником — это мини-сплит или бесканальная система. Это относительно небольшой наружный компрессорный агрегат и один или несколько внутренних воздухообрабатывающих агрегатов, которые легко добавить к дополнительным комнатам или удаленным районам дома. Многие системы тепловых насосов являются реверсивными и могут быть переключены в режим кондиционирования летом.Тепловые насосы могут быть энергоэффективными, но они подходят только для относительно мягкого климата; они менее эффективны в очень жаркую и очень холодную погоду.
Источники топлива: Тепловые насосы обычно работают от электричества, хотя также доступны модели, работающие на природном газе.
Распределение : тепло (и охлаждение) обеспечивается настенными блоками, которые продувают воздухом змеевики испарителя, связанные с наружным насосом, который отбирает или поглощает тепло снаружи.
Преимущества :
Системы предлагают как обогрев, так и охлаждение.
Тепловые насосы могут быть очень энергоэффективными.
Индивидуальные настенные блоки позволяют точно контролировать каждую комнату.
Вентиляторы тише, чем центральные приточно-вытяжные системы.
Никаких воздуховодов не требуется.
Недостатки :
Тепловые насосы лучше всего подходят для относительно мягкого климата.
Распределение нагретого или охлажденного воздуха может быть ограничено, поскольку он исходит от одного блока (в каждой комнате или зоне).
Системы электрического сопротивления
Электрические обогреватели для плинтусов и другие типы электрических обогревателей обычно не используются для первичных систем отопления дома, в основном из-за высокой стоимости электроэнергии. Тем не менее, они остаются популярным вариантом дополнительного отопления в готовых подвалах, домашних офисах и сезонных помещениях (например, трехсезонных верандах и соляриях). Электрические обогреватели просты и недороги в установке, и для них не требуются воздуховоды, насосы, кондиционеры или другое распределительное оборудование.Агрегаты недорогие, не имеют движущихся частей и практически не требуют обслуживания.
Помимо обычных обогревателей для плинтусов, существуют электрические лучистые обогреватели, которые нагреваются излучением. Обычно они устанавливаются под потолком и направлены на людей, находящихся в комнате, обеспечивая более сфокусированное тепло, чем при использовании плинтусов. Лучистые обогреватели также более энергоэффективны, чем плинтусы.
Распределение : В обогревателях плинтуса используется естественная конвекция для циркуляции тепла по комнате.Настенные обогреватели и многие специальные обогреватели (например, обогреватели toekick) обычно имеют внутренние вентиляторы, которые выдувают нагретый воздух.
Преимущества :
Нагревательные элементы универсальны и могут быть установлены практически в любом месте.
Системам требуется только электрическая цепь для питания.
Агрегаты без вентиляторов работают бесшумно.
Лучистые электрические обогреватели нагревают предметы в помещении, как лучистое тепло в полу.
Не требуются воздуховоды или дорогостоящая установка.
Недостатки :
Электронагреватели очень дороги в эксплуатации.
Они потребляют много электроэнергии и поэтому вносят непропорциональный вклад в чрезмерное использование энергосистемы общего пользования и связанные с этим проблемы.
Большая часть электроэнергии вырабатывается угольными электростанциями, поэтому электрические обогреватели, хотя и чисты в эксплуатации, в значительной степени способствуют загрязнению воздуха и выбросу углерода в атмосферу.
Подробное объяснение 5 основных типов водонагревателей
Вот очень подробная статья, объясняющая 5 типов водонагревателей, включая обычные, безбаквальные, солнечные, тепловые насосы и конденсационные.Узнайте все, что вам нужно знать о водонагревателях, здесь.
Если вы ищете новый водонагреватель, возможно, вы не совсем понимаете, что ищете.
Конечно, водонагреватель — это не то, что вы покупаете каждый день, и некоторым людям может потребоваться купить только один или два за всю жизнь.
Итак, нет ничего постыдного в том, чтобы ничего не знать о системах отопления, пока, конечно, вам не понадобится знать. Что еще хуже, на рынке существует множество различных типов водонагревателей, таких как электрические водонагреватели, солнечные водонагреватели, водонагреватели по запросу, обычные водонагреватели, водонагреватели с накопительными баками, газовые обогреватели, безбаковые системы для нагрева воды и высокоэффективная вода обогреватели.
Если вы хотите купить новый водонагреватель для своего дома и задаетесь вопросом, какие у вас есть варианты, то вы нашли правильное место.
Связано: Кредитные карты для сантехников | Виды сантехников | Виды сантехнических труб | Идеи подарков для сантехников
A. 5 основных типов водонагревателей
Существует пять основных стилей водонагревателей, каждый из которых имеет свои преимущества и потенциальные недостатки. Вот немного о каждом стиле водонагревателя, чтобы помочь вам выбрать, какой из них лучше всего подходит для вас и вашего дома.
1. Обычный водонагреватель резервуара для хранения
Этот тип водонагревателей является наиболее популярным и, вероятно, наиболее знакомым вам.
а. Что такое обычный водонагреватель накопительного бака?
Водонагреватель этого типа имеет резервуар, в котором хранится вода для нагрева. Это означает, что вместимость бака определяет, сколько горячей воды вам доступно за один раз. Бак изолирован, поэтому при нагревании вода остается теплой до тех пор, пока она не понадобится.Этот бак оснащен двумя клапанами, клапаном регулирования температуры и клапаном регулирования давления. Клапан контроля температуры открывается для выпуска тепла и умеренной температуры, когда вода достигает более 120 градусов по Фаренгейту. Клапан сброса давления открывается для понижения давления, когда оно достигает примерно 150 фунтов на квадратный дюйм. Это самый распространенный тип водонагревателя среди семейных домов, но вы ограничены тем, сколько горячей воды вы можете вместить. Если ваш резервуар слишком мал или вам нужно в один прекрасный день чрезмерное количество горячей воды, у вас может закончиться резервуар, и вам придется ждать, пока следующий резервуар нагреется.
г. Какое обслуживание требуется?
Поскольку резервуар предназначен для постоянного хранения воды, вам необходимо регулярно его чистить, чтобы продлить срок службы вашего водонагревателя. Вы должны чистить бак водонагревателя не реже двух раз в год, чтобы удалить отложения и минеральные отложения и уменьшить коррозию. В этом нет необходимости, и ваш водонагреватель обычно работает без очистки, но может и не работать так долго. Типичный срок службы обычного водонагревателя с накопительным баком составляет около двенадцати лет.
г. В чем преимущества такого водонагревателя?
Водонагреватели традиционного типа, как правило, являются наиболее доступными по цене и довольно простыми в установке.
г. Какие минусы покупки обычного водонагревателя накопительного бака?
Этот водонагреватель вмещает только определенное количество воды за раз. Это количество основано на его вместимости, а это означает, что бак на 40 галлонов обеспечит вас непрерывным потоком 40 галлонов горячей воды, прежде чем она закончится.Однако после того, как горячая вода уйдет, может потребоваться некоторое время — иногда час или больше, — чтобы снова наполнить и нагреть еще 40 галлонов воды.
2. Бесконтактный водонагреватель (водонагреватель по требованию)
Водонагреватель «без бака» оснащен современными технологиями и может обеспечить почти бесконечное количество горячей воды для вашего дома.
а. Что такое безбаковый водонагреватель?
Бесконтактный водонагреватель, как нетрудно догадаться, не имеет бака. Вместо этого есть перегретые змеевики, которые заполняются водой и мгновенно нагревают воду по мере необходимости, поэтому его также называют водонагревателем по запросу.Это отлично подходит для быстрого нагрева воды даже для больших семей, которым сразу требуется большое количество горячей воды. Этот тип водонагревателя бывает разных размеров, и вам нужно убедиться, что у вас есть правильный размер для вашего дома, так как меньший водонагреватель без резервуара не сможет справиться с вашим потреблением воды, и это приведет к теплой или холодная вода. Эти модели хорошо работают в домах, в которых для питания водонагревателя используется природный газ, но для более крупных моделей требуется больший газопровод и больше газа для правильной работы.Для более крупных водонагревателей без резервуаров, работающих на электричестве, может потребоваться увеличить электрическую мощность вашего дома, что может быть дорогостоящим.
г. Какое обслуживание необходимо?
Несмотря на то, что бака нет, вы все равно должны чистить безбаковый водонагреватель не реже одного раза в год, чтобы удалить минеральные отложения и избежать коррозии. Очистка может быть более сложной, поскольку детали меньше и труднодоступны. Срок службы водонагревателя такого типа составляет 8–10 лет.
г. Какие преимущества по сравнению с другими стилями водонагревателей?
Водонагреватели без резервуаров невероятно энергоэффективны, потому что они нагревают воду только по требованию, а не поддерживают нагретую воду весь день, даже когда она не используется. Если у вас есть модель, достаточно большая для вашего дома, у вас будет неограниченное количество горячей воды все время.
г. А как насчет минусов?
Первоначальные вложения в покупку безбаквального водонагревателя значительно выше, чем у более традиционного стиля, и для этого могут потребоваться большие газовые линии или большая мощность, чем у вашего дома в настоящее время (не всегда), что может быть дорогостоящим ремонтом.
3. Водонагреватель с тепловым насосом (гибридный водонагреватель)
Этот гибридный водонагреватель может помочь сэкономить деньги на электроэнергии, поскольку он непосредственно не генерирует тепло.
а. Что такое тепловой насос / гибридный водонагреватель?
Этот водонагреватель уникален тем, что использует тепло воздуха и земли для нагрева воды. Это означает, что электричество используется только для передачи тепла от земли или воздуха к воде, вместо альтернативы, когда электричество используется для выработки тепла.Водонагреватели с тепловым насосом могут потреблять до 60 процентов меньше электроэнергии, чем традиционные водонагреватели. Поскольку насос находится сверху, вам может потребоваться довольно много места для этого водонагревателя, иногда до восьми футов вертикального зазора.
г. Есть ли техническое обслуживание?
Этот водонагреватель имеет бак, и, как и обычные водонагреватели с накопительным баком, его необходимо регулярно чистить (до двух раз в год), чтобы продлить срок его службы.
г.Каковы преимущества теплового насоса / гибридных водонагревателей?
Этот водонагреватель невероятно энергоэффективен и, следовательно, может быть невероятно экономичным в долгосрочной перспективе.
г. А как насчет минусов такого стиля водонагревателя?
Поскольку этот тип водонагревателя основан на отборе тепла от земли или воздуха вокруг себя, он не будет работать очень хорошо в холодных помещениях, таких как подвалы, или в климате, где чрезмерно холодно в течение длительных периодов в течение года.Однако это один из самых дорогих для покупки стилей водонагревателей.
4. Водонагреватель на солнечных батареях
Водонагреватель на солнечных батареях позволяет получать энергию от солнца. Это отличная идея, если у вас уже есть солнечные батареи или вы планируете их добавить.
а. Что такое водонагреватель на солнечных батареях?
Этот тип водонагревателей может быть самым энергоэффективным из всех и полагается на установленные на крыше солнечные панели в качестве источника энергии.Энергия передается замкнутой системе, содержащей теплопроводящий материал, который затем нагревает воду в резервуаре. Это может сэкономить много денег в солнечные дни и особенно хорошо работает для тех, кто живет в теплом солнечном климате. Однако для этой системы часто требуется резервный план, например, природный газ или электричество, чтобы водонагреватель мог продолжать работать в пасмурные дни.
г. Какое обслуживание мне следует делать?
Опять же, эта система имеет резервуар, который необходимо регулярно чистить для удаления накипи и предотвращения коррозии.Вы также должны учитывать необходимость обслуживания солнечных батарей.
г. Каковы преимущества?
Эти водонагреватели очень энергоэффективны и, следовательно, очень экологичны. Вы можете ежемесячно экономить кучу денег на электричестве, если позволяете солнцу обеспечивать большую часть энергии для вашего водонагревателя.
г. А как насчет недостатков?
Эти водонагреватели на солнечных батареях невероятно дороги, и иногда может потребоваться до 40 лет, чтобы окупить ваши инвестиции.В неблагоприятных погодных условиях, когда мало или совсем нет солнца, вам может понадобиться альтернативный источник энергии для вашего водонагревателя, что может стать проблемой.
5. Нагреватель конденсационной воды
Этот водонагреватель использует для нагрева воды неиспользованные газы вашего дома.
а. Что такое конденсационный водонагреватель?
Конденсационный водонагреватель может быть лучшим вариантом, если в доме вашей семьи в качестве источника энергии используется в основном природный газ.Этот тип воронки водонагревателя нагревает выхлопные газы из системы природного газа и использует их для нагрева воды, которая хранится в резервуаре, как и в обычной версии водонагревателя. Дымовые газы проходят через змеевик, расположенный на дне резервуара, для нагрева воды. Следовательно, для нагрева воды в вашем доме используется очень мало энергии (кроме газа, который уже сжигался где-то еще, например, у вашей духовки или обогревателя). Это водонагреватель в виде резервуара, поэтому вам нужно обязательно купить достаточно большой для размера вашей семьи.
г. Какое обслуживание я буду делать?
Как и в других стилях, здесь есть резервуар для чистки. Для этого типа также может потребоваться чистка клапанов для импорта газа один раз в год.
г. В чем преимущества такого водонагревателя?
Обычно это наиболее энергоэффективная версия для семей, которые отапливают свой дом природным газом. Как правило, воды достаточно, так как для этого типа водонагревателя обычно требуется резервуар большего размера.
г. Есть ли у этого стиля недостатки?
Водонагреватель такого типа нелегко найти в моделях меньшего размера и лучше всего подходит для семей, которым требуется емкость более 55 галлонов. Это также не лучший выбор для домов, которые не работают на природном газе.
B. Причины замены водонагревателя
Есть несколько вещей, на которые вы должны обратить внимание, чтобы определить, нужна ли вам замена водонагревателя. Конечно, если не работает, ничего страшного.Но вы можете подумать, что он работает нормально, и на самом деле вам уже давно нужна замена. Если вам интересно, стоит ли вам обновиться, подумайте об этом:
1. Срок действия гарантии истек
Хороший способ узнать, что, возможно, пришло время для обновления, — это когда вы на несколько лет превысили свою 12-летнюю гарантию. Мало того, что у вас больше нет покрытия для ремонта вашего водонагревателя в случае внезапных повреждений, но есть вероятность, что конструкция вашего водонагревателя довольно устарела и потребляет гораздо больше энергии, чем необходимо.Это может стоить вам кучу лишних денег каждый месяц, даже если вы этого не заметите. Если ваш водонагреватель давно прожил свой срок службы, возможно, пришло время выбросить его и заменить обновлением.
2. У вас течет водонагреватель
Обычно, когда ваш водонагреватель протекает, вам понадобится сантехник, чтобы устранить проблему. Это может быть очень дорогостоящим и трудоемким. Иногда утечки водонагревателя бывает трудно обнаружить, и до устранения проблемы может произойти много повреждений, вызванных водой.Если у вас есть протечка, вы можете попросить сантехника ее осмотреть. Если это достаточно плохо, вам, вероятно, будет лучше купить новый водонагреватель, чем платить за устранение утечки.
3. У вас закончилась горячая вода, когда она вам понадобится
Если вы обнаружите, что часто принимаете теплый душ или у вас заканчивается горячая вода во время мытья посуды, возможно, у вас нет водонагревателя, достаточно большого, чтобы преодолеть объем горячей воды, который использует ваша семья. Это означает, что вам может потребоваться обновление до водонагревателя с резервуаром большего размера.
4. Ваши строительные коды изменились
Другая причина, по которой вам может понадобиться новый водонагреватель, — это то, что он больше не соответствует строительным нормам вашего района. Вам следует регулярно проверять местные строительные нормы и правила, и, если вы переехали в другой штат, у вас могут быть другие строительные нормы и правила, чем раньше. Если ваши строительные нормы и правила изменились, возможно, потребуется и водонагреватель.
C. Что следует учитывать при выборе водонагревателя
1. Гарантия:
Гарантия на водонагреватель
может сильно различаться как по стоимости, так и по продолжительности.Поскольку ваш водонагреватель является неотъемлемой частью повседневной жизни вашей семьи, вы всегда должны внимательно следить за условиями гарантии при выборе нового водонагревателя. В случае его повреждения вы можете получить новый, не потратив тысячи долларов по требованию. Гарантия обычно составляет от 2 до 10 лет, но вы можете найти производителей, которые предлагают до 12 лет гарантии. Если у вас есть дом, вы можете рассмотреть возможность продления гарантии, даже если вам придется заплатить немного больше, чтобы избежать неожиданных затрат в будущем.Поскольку водонагреватели могут сломаться, а они очень важны, мы предлагаем вам выбрать самую длительную доступную гарантию.
2. Сливные клапаны: пластик или латунь?
Сливной клапан расположен рядом с нижней частью водонагревателя и используется для слива воды из водонагревателя перед техническим обслуживанием или для облегчения подъема при перемещении. Этот клапан обычно изготавливается из латуни или пластика. Если вам нужно заменить сливной клапан водонагревателя или вы покупаете новый водонагреватель, вам нужно будет решить, какой тип использовать.И пластик, и латунь — особенно экономичные варианты. Пластик может быть менее реактивным, хотя ни один из материалов не вызывает коррозии. Латунь намного прочнее пластика, а также более податлива, поэтому она получит больше повреждений. Латунь, в отличие от пластика, не подвержена изменению температуры. Это не слишком серьезное решение, но вам все же нужно будет его принять.
3. Устройства защиты от накипи:
Минеральные отложения могут повредить ваш водонагреватель и другие водозаборники.Некоторые производители включают в свой водонагреватель устройства для защиты от накипи. Это устройство перемещает воду на дно резервуара. Постоянно движущаяся вода менее склонна к накоплению минералов, что может увеличить срок службы вашего водонагревателя. Эта функция может работать, но есть и другие факторы, помимо накопления минералов, которые могут повредить ваш водонагреватель. Нет необходимости покупать водонагреватель с устройством защиты от накипи, а при длительной гарантии он вам, вероятно, не понадобится.
4.Стеклянные резервуары:
Вы можете заметить, что некоторые водонагреватели имеют внутри стеклянную облицовку. Эта облицовка на самом деле представляет собой фарфоровую эмаль, а покрытие помогает защитить водонагреватель (который обычно делается из стали) от коррозии. Эмалевое покрытие может творить чудеса, продлевая срок службы вашего водонагревателя, но из-за процесса покрытия участки стали чаще всего остаются незащищенными. Покрытие керамической эмалью становится все более популярным и сегодня может быть даже стандартным дизайном для некоторых производителей.Опять же, это необязательное включение, но оно определенно может замедлить процесс коррозии внутри вашего водонагревателя.
5. Цифровые дисплеи:
Водонагреватели
с цифровыми дисплеями удобны тем, что вы можете легко настроить параметры водонагревателя в соответствии с вашими личными потребностями. Вы можете легко настроить мощность водонагревателя, температуру воды, а в некоторых моделях даже есть функция расписания, которая позволяет вам вводить часы, в которых ваш дом занят, чтобы повысить энергоэффективность водонагревателя, отключая его при ты далеко.Водонагреватели без цифрового дисплея часто показывают только основные показания, такие как общая температура и давление воды. Цифровой дисплей — определенно то, что вам нужно в современном водонагревателе.
6. Вместимость:
Определение емкости вашего водонагревателя зависит исключительно от количества людей, использующих воду в вашем доме. Может быть трудно определить, какого размера резервуар вам понадобится, поскольку потребление воды каждым человеком может сильно различаться. Вы можете использовать рейтинг первого часа (FHR), чтобы определить размер водонагревателя, который нужен вашей семье.Чтобы рассчитать FHR вашей семьи, подсчитайте количество людей в вашем доме и умножьте его на двенадцать. Это означает, что у семьи из четырех человек FHR составляет 48 галлонов. Вы можете проверить частоту сердечных сокращений вашего водонагревателя, чтобы определить, достаточно ли он нагревает воду для вашего дома. Вот еще одно хорошее практическое правило:
Если в вашем доме только один или два человека, 30-галлонного бака должно быть достаточно.
Если в вашем доме два или три человека, вам может понадобиться бак водонагревателя на 40 галлонов.
Если в вашем доме живет от трех до четырех человек, вы должны выбрать что-то побольше, около 40–50 галлонов.
Для более чем пяти человек вам следует рассмотреть резервуар, вмещающий 55 галлонов или более.
Для восьми человек и более вам могут понадобиться два водонагревателя, чтобы обеспечить дом горячей водой.
Конечно, для безрезервуарных водонагревателей вам нужно будет использовать FHR, чтобы определить, какой размер покупать.
D. Где купить водонагреватель
Обычно вы не встретите огромную вывеску «Водонагреватели на продажу» каждый раз, когда идете на местный продуктовый рынок, и если вы никогда раньше не покупали водонагреватель, вы можете не знать, где искать.К счастью, у вас есть несколько вариантов:
1. Ваш местный хозяйственный магазин
Иногда в местных семейных хозяйственных магазинах есть небольшой выбор водонагревателей. В противном случае они могут точно знать, где взять тот, который вам нужен, и, вероятно, закажут его для вас. Конечно, вам придется подождать доставки. Вероятно, они тоже предлагают доставку за небольшую плату.
2. Товары для дома
Если у вас есть сеть магазинов товаров для дома рядом с вами, можете быть уверены, что у них есть довольно большой выбор водонагревателей.При покупке водонагревателя в магазине товаров для дома у вас будет квалифицированный персонал, который поможет вам принять решение.
3. Посетите Интернет
Обычно вы можете сделать заказ в местном магазине товаров для дома через Интернет, и вам доставят водонагреватель. Вы также можете проверить Amazon, особенно если вам нужен водонагреватель меньшего размера.
Связанные с: Типы сантехнических инструментов | Учебники по сантехнике своими руками | Сантехник против сантехника
Отопление фермерских магазинов — Публикации
Типы обогревателей
У вас есть три основных варианта с вариантами обеспечения тепла в фермерском магазине: приточный воздух, инфракрасное излучение и системы подогрева пола.
Воздухонагреватели с принудительной подачей воздуха обычно устанавливаются возле потолка и сжигают источник топлива для нагрева воздуха, который затем циркулирует по всему цеху (Рисунок 1) .
Инфракрасные обогреватели свисают с потолка и нагревают предметы, попадающие на них. Они часто используются для точечного обогрева помещений, таких как верстак, но могут обогреть весь цех (рис. 2) .
Для обогрева пола используются водопроводные трубы (напольное отопление), встроенные в пол или под ним для обеспечения тепла (Рисунок 3) .Тепло обеспечивается котлом или геотермальным тепловым насосом. Эти системы часто предпочтительны, потому что пол с подогревом обеспечивает теплую поверхность, на которой можно стоять, а вода на полу быстро высыхает.
Рисунок 1. Пропановая печь с принудительным воздухом. (Карл Педерсен, NDSU)
Рисунок 2. Лучистый обогреватель. (любезно предоставлено www.USDA.gov)
Рис. 3. Гидравлические трубки в полу. (Карл Педерсен, NDSU)
Что такое британские тепловые единицы?
Британская тепловая единица (британская тепловая единица) — это мера тепла.Британские тепловые единицы в час — это мощность обогрева или охлаждения нагревательного прибора или кондиционера. Одна британская тепловая единица — это количество энергии, необходимое для нагрева пинты воды на 1 градус по Фаренгейту.
Правильный размер
Решение о том, какой размер отопительной системы купить для фермерского магазина, будет зависеть от размера магазина, от того, как магазин будет использоваться, насколько хорошо он изолирован и как часто будут открываться большие двери.
Конструкция здания имеет огромное значение в том, сколько тепла необходимо отводить системе отопления.Всего несколько лет назад общее практическое правило заключалось в том, что системы отопления фермерских магазинов должны обеспечивать около 50 британских тепловых единиц на квадратный фут в час. С развитием технологий изоляции, в том числе повышенным вниманием к герметизации воздуха и изоляции фундамента, фермерским хозяйствам обычно требуется всего 20 британских тепловых единиц на квадратный фут в час.
Хотя использование обобщений для простых сравнений систем отопления — это нормально, вам необходимо выполнить расчеты потерь тепла, чтобы правильно определить размер обогревателя в фермерском магазине. С точным расчетом теплопотерь вы можете установить систему отопления надлежащего размера, которая обеспечит получение надлежащего количества тепла от установленной системы и сэкономит ваши деньги, поскольку система отопления не будет слишком большой для пространства, которое вы хотите. нагревать.Хороший подрядчик по отоплению не только выполнит расчет теплопотерь, но и даст рекомендации относительно необходимости резервных систем отопления.
Размещение разных частей фермерского магазина в разных зонах, в которых можно управлять теплом по отдельности, может привести к экономии энергии. Если разные помещения магазина должны отапливаться на разных уровнях, вам нужно будет внести поправки в британские тепловые единицы в час (например, если площадь магазина отапливается до 50 F, а офис в здании нагревается до 72 F. ).
Преимущества / недостатки общих систем
Затраты на отопление
Типичными источниками энергии для фермерских хозяйств являются пропан, электричество, мазут и биомасса, такая как кукуруза или древесина. Решение о том, какой источник топлива является наиболее рентабельным, зависит от текущих и будущих цен на топливо, включая тарифы на электроэнергию в непиковый период, эффективность системы отопления и количество энергии, которое потребуется каждой системе отопления.
NDSU Extension содержит публикацию и приложение для мобильных устройств под названием «NDSU Fuel Cost Comparison», которое может помочь вам сравнить различные источники топлива.Приложение доступно в магазинах приложений для мобильных устройств Android и Apple.
Изоляция
Правильная изоляция так же важна, если не более важна, как выбор системы отопления, которая будет хорошо работать для обеспечения комфортного и эффективного здания.
Тепло найдет путь наименьшего сопротивления, чтобы покинуть здание. Если одна часть здания не герметична (Рис. 4) или не изолирована должным образом, результатом будет потеря тепла и деньги в течение всего срока службы здания.
Рис. 4. Утечки воздуха, приводящие к потере тепла. (Карл Педерсен, NDSU)
Потери тепла будут происходить через потолки, стены и пол. При правильной изоляции потери тепла можно свести к минимуму, а изоляция окупится за счет экономии энергии всего за несколько лет.
Для получения экономически эффективных уровней изоляции в северном климате специалисты по отоплению рекомендуют иметь потолки со значением R-30, если изоляция является сплошной изоляцией над настилом крыши (Рисунок 5) .Для металлических зданий (Рис. 6) стандартная рекомендация — установить изоляцию на величину не менее R-25, накинутую на прогоны. Кроме того, должен быть дополнительный R-11, параллельный прогонам, а также настил крыши и прогоны, разделенные термоблоками R-5. R-49 следует устанавливать на крышах с чердаками или в других изоляционных материалах.
Рис. 5. Сплошная изоляция на крыше. (любезно предоставлено Университетом строительных норм Министерства энергетики США)
Рисунок 6.Утепленная металлическая кровля. (любезно предоставлено Североамериканской ассоциацией производителей изоляционных материалов и Университетом строительных норм Министерства энергетики США)
Стены в магазине должны быть изолированы как минимум до R-13 между элементами каркаса, с непрерывной изоляцией как минимум до R-7,5.
Фундаменты по периметру должны быть изолированы как минимум до R-10, с добавлением дополнительного R-5, если плита обогревается. (Рисунок 7) . Изоляция должна выступать как минимум на 24 дюйма под неотапливаемой плитой и как минимум на 48 дюймов под нагретой плитой.
Рисунок 7. Защищенный от мороза неглубокий фундамент под обогреваемую плиту. (любезно предоставлено Ларри Майером, Solution Design Inc.)
Потери тепла по периметру плиточного здания с водяным отоплением могут быть огромными. Почва по периметру постоянно охлаждается наружным воздухом, поэтому изоляция по периметру имеет решающее значение. Изоляция под бетонной плитой снизит скорость теплового потока в почву и направит больше тепла в цех. Утеплитель, как правило, не используется под полом, если почва используется в качестве резервуара тепла.Высокий уровень грунтовых вод может отводить тепло из-под пола. Гидравлические трубки могут быть помещены в бетон или в песчаный слой под бетоном (Рисунок 8) .
Рисунок 8. Гидравлический пол и отопление помещений.
Земляные тепловые насосы (геотермальные)
Геотермальные тепловые насосы, часто называемые геотермальными, являются одним из вариантов обогрева магазинов на фермах из-за высокой эффективности систем. Тепловые насосы нагревают или охлаждают здание, перемещая тепло из одного места в другое.Хотя системы заземления очень эффективны, их установка требует более высоких затрат.
Для подземных систем отопления обычно требуются три основных компонента (рис. 9) : теплообменник (контур заземления), тепловой насос (конденсаторный агрегат) и распределительная система, такая как внутрипольный трубопровод (рис. 3) .
Рисунок 9. Компоненты системы подземного отопления. (внутренний NDSU)
Теплообменник или контур (Рис. 10) — это просто отрезок или моток труб, размещенный под землей и используемый для передачи тепла от земли к тепловому насосу.
Рисунок 10. Петли для геотермального теплового насоса. (Деннис Визенборн, NDSU)
Тепловой насос концентрирует тепло с помощью конденсационной установки. Зимой это тепло передается в распределительную систему и отводится через системы приточного воздуха в здании или систему водяного (водяного) отопления в полу.
Для получения дополнительной информации о тепловых насосах с грунтовым источником см. Публикацию NDSU Extension AE-1483 «Тепловые насосы с грунтовым источником».
Дополнительные ресурсы
Разнообразная информация, связанная с энергетикой
AE-1483, «Тепловые насосы с грунтовыми источниками», публикация NDSU Extension, охватывающая основы тепла с помощью тепловых насосов с грунтовым источником.
Большая часть публикации написана бывшим преподавателем энергетики Карлом Педерсоном
Особая благодарность Шелдону Герхардту, агенту по расширению округа Логан, NDSU, и Рэнди Мазерну из компании Comfort Zone Heating and Air за предоставленные технические обзоры.
Этот материал основан на работе, поддержанной Министерством энергетики под номером DE-FG26-07NT43202.
Этот отчет был подготовлен как отчет о работе, спонсируемой агентством правительства США.Ни правительство США, ни какое-либо его ведомство, а также ни один из их сотрудников не дает никаких гарантий, явных или подразумеваемых, и не принимает на себя никаких юридических обязательств или ответственности за точность, полноту или полезность любой раскрытой информации, оборудования, продукта или процесса. , или заявляет, что его использование не нарушит права частной собственности. Ссылка в данном документе на какой-либо конкретный коммерческий продукт, процесс или услугу по торговому наименованию, товарному знаку, производителю или иным образом не обязательно означает или подразумевает поддержку, рекомендацию или поддержку со стороны правительства США или любого его агентства.Взгляды и мнения авторов, выраженные в данном документе, не обязательно отражают или отражают точку зрения правительства Соединенных Штатов или какого-либо его ведомства.
Как это работает — Солнечные водонагреватели | Продукция
Солнечные водонагреватели бывают самых разных конструкций, все они включают коллектор и накопительный бак, и все они используют тепловую энергию солнца для нагрева воды.
Солнечные водонагреватели обычно описываются по типу коллектора и циркуляционной системы.
Типы коллекторов
Коллекторы периодического действия , также называемые системами интегрированного коллектора-хранилища (ICS), нагревают воду в темных резервуарах или трубках внутри изолированной коробки, накапливая воду до тех пор, пока она не наберется. Вода может оставаться в коллекторе в течение длительного времени, если потребность домохозяйства невысока, что делает ее очень горячей. Клапан темперирования — ваша защита от ожогов на кране. Клапан темперирования подмешивает холодную воду, чтобы снизить температуру воды перед подачей в кран.Коллекторы периодического действия несовместимы с системами циркуляции замкнутого цикла. Таким образом, они обычно не рекомендуются для холодного климата.
Плоские коллекторы обычно состоят из медных трубок, установленных на плоских пластинах поглотителя. Наиболее распространенная конфигурация представляет собой серию параллельных трубок, соединенных на каждом конце двумя трубами, входным и выходным коллекторами. Узел плоской пластины находится в изолированной коробке и покрыт закаленным стеклом.
Плоские коллекторы обычно рассчитаны на 40 галлонов воды. Два коллектора обеспечивают примерно половину горячей воды, необходимой для обслуживания семьи из четырех человек.
Вакуумные трубчатые коллекторы — самые эффективные доступные коллекторы. Каждая откачиваемая трубка в принципе похожа на термос. Стеклянная или металлическая трубка, содержащая воду или теплоноситель, окружена стеклянной трубкой большего размера. Пространство между ними представляет собой вакуум, поэтому жидкость теряет очень мало тепла.
Эти коллекторы могут работать даже в пасмурную погоду и при температурах до -40 ° F. Отдельные трубки заменяются по мере необходимости. Вакуумные трубчатые коллекторы могут стоить в два раза дороже за квадратный фут, чем плоские коллекторы.
Замкнутые или непрямые системы используют незамерзающую жидкость для передачи тепла от солнца воде в резервуаре для хранения. Тепловая энергия солнца нагревает жидкость в солнечных коллекторах. Затем эта жидкость проходит через теплообменник в резервуаре для хранения, передавая тепло воде.Затем незамерзающая жидкость возвращается к коллекторам. Эти системы имеют смысл в условиях холодного климата.
Циркуляционные системы
В системах Direct вода циркулирует через солнечные коллекторы, где она нагревается солнцем. Затем нагретая вода хранится в баке, отправляется в безбаковый водонагреватель или используется напрямую. Эти системы предпочтительнее в климате, где редко замерзает. Защита от замерзания необходима в холодном климате.
Замкнутый контур или непрямой , в системах используется незамерзающая жидкость для передачи тепла от солнца к воде в резервуаре для хранения. Тепловая энергия солнца нагревает жидкость в солнечных коллекторах. Затем эта жидкость проходит через теплообменник в резервуаре для хранения, передавая тепло воде. Затем незамерзающая жидкость возвращается к коллекторам. Эти системы имеют смысл в условиях холодного климата.
Активные системы или с принудительной циркуляцией , в системах используются электрические насосы, клапаны и контроллеры для перемещения воды из коллекторов в резервуар для хранения.Они распространены в США
Пассивные системы не требуют насосов. Естественная конвекция перемещает воду из коллекторов в резервуар для хранения по мере того, как она нагревается.
Регуляторы температуры, системы, алгоритмы, методы и типы термостатов
Термостаты (или регуляторы температуры) — это устройства, которые используются для измерения и регулирования температуры воздуха, жидкости, такой как вода, или другого процесса. В то время как термометры обеспечивают считывание или значение температуры, термостаты предназначены для повышения или понижения температуры до желаемой точки по сравнению с ее текущим значением.
Типы регуляторов температуры
Изображение предоставлено: Fahroni / Shutterstock
Термостаты находят применение в различных продуктах и отраслях, некоторые из которых являются привычными потребительскими товарами. В этом руководстве кратко описаны распространенные типы термостатов как по применению, так и по конструкции / функциональности. Кроме того, в этом руководстве также представлена дополнительная информация о типах регуляторов температуры, используемых в производственных процессах.
Типы термостатов (регуляторов температуры) по применению
Термостаты контроля нагрева
Контроль температуры нагревателя, пожалуй, наиболее распространенная область применения термостатов, и, конечно, та, с которой знакомо большинство людей.Термостаты регулирования температуры используются для регулирования температуры воздуха в помещении. Эти устройства подключаются к системе контроля температуры отопления, такой как котел или печь, и отправляют электрический сигнал в эту систему, когда есть запрос на тепло, что означает, что термостат обнаружил, что температура в помещении упала ниже желаемого (установленного ) температура. Сигнал активирует управляющее реле, чтобы начать процесс розжига котла или печи и подачи тепла через принудительный воздух или через радиаторы.Когда температура повысится до желаемой, сигнал термостата отключается и котел или печь отключается.
Термостаты регулирования температуры
Другие распространенные продукты включают термостаты для регулирования температуры. Термостаты электрических нагревателей определяют температуру и включают в себя питание электрических нагревательных элементов по мере необходимости для обогрева комнаты. Вентиляторы охлаждения оснащены термостатами управления вентиляторами, которые можно использовать для включения и выключения вентилятора по мере необходимости в зависимости от температуры воздуха в помещении.Термостаты электрогрелки работают аналогичным образом, ограничивая температуру, до которой может подняться электрогрелка, с целью предотвращения случайных ожогов. Термостаты для бассейнов используются в нагревателях бассейнов, чтобы определять температуру воды в бассейне, когда она циркулирует через нагреватель бассейна. Как и в случае с термостатами системы контроля температуры нагрева, описанными ранее, термостат бассейна будет включать и выключать нагреватель бассейна по мере необходимости, чтобы поднять температуру воды до желаемой уставки.В бытовых системах горячего водоснабжения используются термостаты горячей воды, также называемые аквастатами, которые определяют, когда водонагреватель должен включиться, чтобы создать горячую воду для использования.
Автомобильные термостаты
В автомобильной промышленности термостаты играют важную роль и появляются в нескольких местах. Автомобильные термостаты контролируют температуру в салоне и используются для добавления тепла или активации системы кондиционирования воздуха для поддержания уровня комфорта в салоне автомобиля. Термостаты систем охлаждения автомобилей и самолетов стремятся регулировать температуру охлаждающей жидкости в автомобиле или самолете, оставаясь закрытыми в условиях холодного запуска двигателя, а затем открываясь, чтобы позволить жидкости циркулировать к радиатору или теплообменнику при повышении температуры двигателя.Дополнительное управление термостатом используется в системе охлаждения для измерения температуры охлаждающей жидкости или двигателей, активируя электрические вентиляторы, чтобы втягивать дополнительный воздух через радиатор для охлаждения жидкости по мере необходимости.
Контрольные термостаты
Термостатический контроль также применяется к критическим компонентам системы. Масляные термостаты предназначены для контроля температуры смазочной жидкости в машинах и двигателях, чтобы гарантировать защиту двигателя. Вращающиеся валы, поддерживаемые подшипниками, могут использовать термостаты подшипников для контроля температуры подшипника, что может помочь предсказать наступление условий, требующих обслуживания.Термостаты дизельных двигателей предназначены для поддержания надлежащей температуры двигателя на больших транспортных средствах, таких как тягачи с прицепами, где потребность в охлаждении будет зависеть от рабочей нагрузки. В некоторых конструкциях используются два термостата, которые функционируют как клапаны с регулируемой температурой и регулируют количество охлаждающей жидкости, поступающей в радиатор автомобиля.
Термостаты используются в других учреждениях, например в лабораториях, для поддержания температуры процесса. Термостаты для опасных зон используются в приложениях, где может существовать риск присутствия взрывоопасной атмосферы.Существуют даже термостаты торговых автоматов, которые используются для контроля температуры внутри этих автоматов, чтобы сохранять напитки холодными или предотвращать таяние закусок, таких как шоколадные батончики.
Типы термостатов по конструкции / функциям
Существует несколько конструкций термостатов, в которых используются различные материалы и их свойства, чтобы определять изменения температуры и отправлять управляющие сигналы в другие системы.
Термостаты Mercurial
Один из старейших типов термостатов — ртутные термостаты.Эта конструкция использует тепловую катушку и ртутный переключатель, который управляется ручным диском или рычагом на термостате. Когда установка температуры повышается поворотом шкалы, действие приводит к закрытию ртутного переключателя и отправке сигнала системе обогрева на включение. Когда воздух начинает нагреваться, изменение температуры вызывает разматывание тепловой катушки, что размыкает ртутный переключатель и отключает систему обогрева.
Биметаллические термостаты
Еще одна испытанная конструкция термостата — биметаллический термостат.Биметаллическая полоса состоит из двух металлов, таких как латунь и железо, коэффициенты теплового расширения которых различны. Когда термостат настроен на нагрев, контур замыкается. При повышении температуры в помещении биметаллическая полоса изгибается и размыкает электрическую цепь, в результате чего система отопления отключается.
Электронные термостаты
В то время как ртутные и биметаллические термостаты являются электрическими термостатами и управляются вручную, большинство современных термостатов представляют собой электронные термостаты, в том числе программируемые цифровые термостаты.Преимущество этих устройств заключается в том, что они позволяют создавать профили для отопления и охлаждения, соответствующие потребностям жителей здания. Эти термостаты предлагают отдельные настройки для разного времени дня и дней недели, так что вечером может быть прохладнее, когда люди спят, и тепло утром или днем, когда люди бодрствуют. Новейшие технологии для термостатов иногда называют интеллектуальными термостатами и используют беспроводную связь, что позволяет пользователям использовать мобильные телефоны и планшеты для изменения температурных условий по запросу.
Некоторые конструкции термостатов называются термостатами сетевого напряжения, что означает, что сам термостат переключает электрические сигналы на стандартном уровне рабочего напряжения (120 В / 240 В в жилых помещениях в США). Напротив, большинство термостатов переключают управляющий сигнал с более низким напряжением. , отправив его в цепь реле, предназначенную для переключения сетевого напряжения, например, для управления циркуляционными насосами в котлах.
Пневматические термостаты
Пневматические термостаты будут регулировать выходное давление воздуха в зависимости от температуры воздуха в помещении.Пневматические термостаты бывают двух типов — прямого действия (DA) и обратного действия (RA). Устройства прямого действия будут производить более высокое давление на выходе при повышении температуры в помещении; Устройства обратного действия создают более низкое выходное давление при повышении температуры в помещении.
Погружные термостаты
В погружных термостатах
обычно используется погружной нагреватель / охладитель и насос для регулирования температуры ванны с жидкостью в лабораторных, медицинских или научных целях.
Дистанционные термостаты
Термостаты с дистанционной лампой и термостаты с дистанционным зондированием имеют термодатчик, расположенный на некотором расстоянии от блока управления термостатом, который в некоторых случаях отправляет показания по беспроводной сети.
Методы контроля температуры для производственных операций
Контроль температуры на производстве — важнейшая часть правильного формирования продукта. Если температура опускается выше или ниже идеального диапазона, необходимого для конкретной стадии производственного процесса, результаты могут быть вредными — неправильно приклеенные покрытия, ослабленный основной материал или общий скомпрометированный компонент — поэтому становится все более важным, чтобы производитель не только определять правильную температуру для каждого этапа, но также контролировать температуру внутри машины и получать соответствующую обратную связь.
Контроллеры температуры
в производственных операциях выполняют именно эту функцию: они обеспечивают правильную работу машины, измеряя температуру на разных этапах процесса и сравнивая данные с запрограммированными температурными характеристиками. В результате производители могут быстро и легко обнаруживать неисправности оборудования, связанные с температурой, и при необходимости устранять их.
Существует три основных типа регуляторов температуры, которые используются для контроля температуры во время производственных процессов: двухпозиционные, пропорциональные и ПИД-регуляторы.
Включение / выключение контроля температуры
Двухпозиционный терморегулятор — наименее затратный из всех типов управления, а также самый простой с точки зрения принципа действия. Управление либо включено, либо выключено — если температура опускается ниже определенной точки, система управления подает сигнал машине, чтобы она включила повышение температуры. Точно так же, если температура поднимается выше определенной точки, срабатывает управление, чтобы машина понизила температуру. Распространенным примером двухпозиционных систем является бытовой термостат.Когда температура падает ниже определенной точки, контроллер запускает нагреватель, чтобы поднять температуру до запрограммированного значения. С кондиционированием воздуха все работает по-другому: если температура поднимается выше определенной точки, контроллер включает кондиционер, понижая температуру до запрограммированной нормы.
Регуляторы включения / выключения
часто используются в процессах, где изменение температуры происходит очень медленно, и точный контроль температуры не требуется.
Пропорциональное управление
В отличие от регуляторов включения / выключения, которые реагируют только при достижении установленного предела, пропорциональные регуляторы предназначены для реагирования на изменение температуры до того, как она выскользнет из желаемого диапазона.По сути, пропорциональные регуляторы увеличивают или уменьшают подачу питания по мере того, как температура достигает своего верхнего или нижнего предела или уставки, что замедляет или ускоряет нагреватель и помогает стабилизировать температуру.
Температурный диапазон, в котором пропорциональные регуляторы либо уменьшают, либо увеличивают подачу питания на медленный или быстрый нагрев, известен как «зона пропорциональности». Если температура достигает нижнего или верхнего заданного значения, регулятор затем функционирует как полный контроль включения / выключения — температура либо полностью включается для повышения температуры, либо полностью выключается, чтобы понизить температуру.Когда температура находится в пределах диапазона пропорциональности, а электропитание уменьшается или увеличивается, нагрев увеличивается или уменьшается в зависимости от того, насколько далеко температура от заданного значения.
ПИД-регулятор (пропорционально-интегрально-производная)
Этот регулятор сочетает в себе пропорциональное регулирование с интегральным и производным регулированием (ПИД). Система PID, работающая в пределах диапазона пропорциональности так же, как и пропорциональное управление, имеет две дополнительные функции, которые улучшают общее регулирование температуры.Пропорциональная функция позволяет контроллеру реагировать на текущие обстоятельства и соответствующим образом настраиваться. Интегральное значение учитывает сумму недавних событий (другими словами, прошлые ритмы пропорционального управления), а производное значение определяет соответствующую реакцию на основе скорости изменения прошлых ритмов. Вместе эти три используют текущие данные, прошлые данные и скорость, с которой данные меняются, чтобы установить алгоритм контроля температуры для конкретного случая. Компенсация температурной погрешности между переменной процесса и уставкой позволяет поддерживать стабильную температуру.
Соображения
При принятии решения о том, какой вид управления лучше всего подходит для конкретного процесса, следует помнить о нескольких моментах. Во-первых, рассмотрите тип входного датчика (термопара или RTD) и температурный диапазон, который требуется для процесса. Во-вторых, рассмотрите форму, в которой должен быть представлен выход: электромеханическое реле, SSR или аналоговый выход. В-третьих, определитесь, какой алгоритм регулирования температуры нужен (вкл / выкл, пропорциональный, PID). Наконец, рассмотрите количество и тип выходов, необходимых для приложения, таких как нагрев, охлаждение, сигнализация и ограничение.Как только эти факторы будут определены, будет намного проще определить, какой тип регулятора температуры подходит для конкретного применения.
Сводка
В этой статье представлен краткий обзор распространенных типов термостатов с разбивкой по применению и дизайну / функциональности. Кроме того, был представлен обзор регулирования температуры в производственных процессах. Для получения информации по дополнительным темам обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.
Источники:
http://asecertificationtraining.com/diesel-engine-thermostats/
https://www.trane.com
https://www.globescientific.com/images/files/Immersion%20Thermostats.pdf
http://www.airheaters.info/thermostats-and-humidistats/remote-bulb-thermostats.html
https://www.alanmfg.com/blog/zone-control-systems/
Прочие «виды» статей
Больше от Instruments & Controls
Солнечное водонагревание | WBDG
Введение
На этой странице
ЭТА СТРАНИЦА ПОДДЕРЖИВАЕТСЯ
На водяное отопление приходится значительная часть энергии, потребляемой многими жилыми, коммерческими, институциональными и федеральными объектами.По стране примерно 18% энергии, потребляемой в жилых домах и 4% в коммерческих зданиях, приходится на нагрев воды. Солнечные водонагревательные системы, в которых для нагрева воды используется энергия солнца, а не электричество или газ, могут эффективно обслуживать до 80% потребностей в горячей воде без затрат на топливо или загрязнения окружающей среды и с минимальными затратами на эксплуатацию и техническое обслуживание (O&M). Солнечное водонагревание в настоящее время составляет менее 1% потенциального рынка водонагревания (около 1% жилых домов имеют солнечное водонагревание, что обеспечивает около двух третей потребностей каждого здания в нагреве воды).
Солнечные водонагревательные системы могут эффективно использоваться на всей территории Соединенных Штатов на объектах, которые имеют подходящую крышу, ориентированную почти на юг, или близлежащие незатененные участки для установки коллектора. Различные типы зданий могут использовать преимущества систем солнечного нагрева воды, включая бассейны, жилые дома, отели, прачечные, больницы, тюрьмы и кухни. Солнечные водонагревательные системы наиболее рентабельны для объектов со следующими характеристиками:
Нагрузка на нагрев воды постоянна в течение года (летом не работает)
Нагрузка на водонагреватель постоянна в течение недели (используйте солнечное тепло каждый день)
Стоимость топлива, используемого для нагрева воды, высока (примеры включают электричество, которое составляет 46% рынка водяного отопления, и пропан, который составляет 2% рынка в удаленных местах)
Солнечный климат (полезно, но не обязательно — в 2003 году тремя крупнейшими рынками были Флорида, Калифорния и Нью-Джерси).
Этот обзор предназначен для предоставления конкретных подробностей для федеральных агентств, рассматривающих солнечные технологии нагрева воды как часть нового строительного проекта или капитального ремонта.
Описание
Солнечная система водяного отопления состоит из нескольких основных компонентов, в том числе:
Солнечные коллекторы
Тепловой накопитель
Системные органы управления / контроллер
Резервный водонагреватель обычный.
Солнечный водонагреватель — это надежная технология с использованием возобновляемых источников энергии, используемая для нагрева воды.Солнечный свет падает и нагревает поверхность поглотителя в солнечном коллекторе или собственно резервуаре для хранения. Либо теплоноситель, либо реальная питьевая вода, которая будет использоваться, протекает по трубам, прикрепленным к абсорберу, и забирает тепло от него (системы с отдельным контуром теплоносителя включают теплообменник, который затем нагревает питьевую воду. ) Нагретая вода хранится в отдельном баке для предварительного нагрева или в обычном баке водонагревателя до тех пор, пока не понадобится. Если необходимо дополнительное тепло, оно вырабатывается электричеством или ископаемым топливом с помощью традиционной системы водяного отопления.
Накопление тепла обычно требуется для того, чтобы связать синхронизацию прерывистого солнечного ресурса с синхронизацией нагрузки горячей водой. Обычно достаточно от 1 до 2 галлонов воды для хранения на квадратный фут площади коллектора. Если используется теплообменник на стороне нагрузки, для хранения может использоваться питьевая вода или непитьевая вода. Для небольших систем хранилище чаще всего осуществляется в виде стальных резервуаров, облицованных стеклом.
Активные системы имеют регулятор «дельта-Т» (разность температур) для запуска и остановки насосов.Если температура на выходе из солнечного коллектора превышает температуру на дне накопительного бака на заданную величину, например, на 6 ° C или 42,8 ° F, контроллер запускает насос. Когда эта разница температур падает ниже другого установленного значения, например, 2 ° C или 35,6 ° F, контроллер останавливает насосы. Контроллер также будет иметь функцию верхнего предела для отключения насосов, если температура в накопительном баке превышает третье значение, например, 90 ° C или 194 ° F. Из-за простоты и невысокой стоимости контроллера дельта-T целесообразно сохранять средства управления независимыми от какой-либо системы управления энергопотреблением всей установки, хотя желательно включать некоторые показатели производительности системы, такие как выходной сигнал измерителя Btu или предварительный нагрев. датчик температуры бака в системе управления зданием.
Солнечные водонагреватели экономят энергию за счет предварительного нагрева воды до обычного водонагревателя. Солнечные системы горячего водоснабжения обычно рассчитаны на от 40% до 70% нагрузки по нагреву воды. Резервный обычный нагреватель по-прежнему необходим для удовлетворения 100% пикового спроса на горячую воду в целом, особенно в пасмурные дни или когда солнечная система не работает.
Виды технологий и стоимость технологий
Типы коллекторов
Хотя все солнечные водонагревательные системы используют один и тот же основной метод улавливания и передачи солнечной энергии, они делают это с помощью трех специальных технологий, которые различают разные коллекторы и системы.Различия важны, потому что разные потребности в нагреве воды в разных местах лучше всего удовлетворяются с помощью определенных типов коллекторов и систем.
Материалы и компоненты, используемые в солнечных водонагревательных системах, различаются в зависимости от ожидаемого диапазона рабочих температур.
Низкотемпературные системы (неглазурованные) обычно работают при низкой температуре, до 18 ° F (10 ° C) выше температуры окружающей среды, и чаще всего используются для обогрева плавательных бассейнов. Часто вода в бассейне холоднее воздуха, и изоляция коллектора была бы контрпродуктивной.Низкотемпературные коллекторы изготавливаются из полипропилена или других полимеров со стабилизаторами ультрафиолета. Проходы для воды в бассейне отформованы непосредственно в пластине абсорбера, и вода в бассейне циркулирует через коллекторы с помощью циркуляционного насоса фильтра бассейна. По состоянию на 2004 год обогреватели для бассейнов стоили от 10 до 40 долларов за квадратный фут.
Небольшой образец неглазурованного низкотемпературного солнечного коллектора, показывающий проточные каналы и коллекторную трубу.
Небольшой образец среднетемпературного плоского пластинчатого коллектора, показывающий покровное стекло, изоляцию, медную пластину-поглотитель и проточные каналы.
Среднетемпературные системы производят воду на 18–129 ° F (на 10–50 ° C) выше наружной температуры и чаще всего используются для нагрева воды для бытового потребления. Однако также можно использовать солнечные водонагревательные коллекторы средней температуры для отопления помещений в сочетании с конвекционными змеевиками с принудительной вентиляцией или лучистыми полами.
Среднетемпературные коллекторы обычно представляют собой плоские пластины, изолированные покровным стеклом с низким содержанием железа и изоляцией из стекловолокна или полиизоцианурата. Отражение и поглощение солнечного света в покровном стекле снижает эффективность при низких перепадах температур, но требуется, чтобы стекло сохраняло тепло при более высоких температурах.Используется медная пластина поглотителя с приваренными к ребрам медными трубками. Чтобы уменьшить потери на излучение коллектора, пластина поглотителя часто обрабатывается селективной поверхностью из черного никеля, которая имеет высокую поглощающую способность в коротковолновом солнечном спектре, но низкую излучательную способность в длинноволновом тепловом спектре. По состоянию на 2004 год среднетемпературные системы стоили от 90 до 120 долларов за квадратный фут площади коллектора.
Крупным планом — вакуумированная стеклянная трубка с черной медной абсорбирующей пластиной внутри.
В высокотемпературных системах используются вакуумные трубки вокруг приемной трубки для обеспечения высокого уровня изоляции и часто используются фокусирующие изогнутые зеркала для концентрации солнечного света.Высокотемпературные системы требуются для абсорбционного охлаждения или производства электроэнергии, но также используются для среднетемпературных применений, таких как коммерческое или общественное водяное отопление. Из-за механизма слежения, необходимого для удержания фокусирующих зеркал обращенными к солнцу, высокотемпературные системы обычно очень большие и устанавливаются на земле рядом с объектом. Сами вакуумные трубчатые коллекторы стоят около 75 долларов за фут², но использование изогнутых зеркал и экономия на масштабе позволяют снизить эти затраты для систем большого размера до относительно низкой стоимости — от 40 до 70 долларов за фут² (2004).
Эффективность солнечного коллектора варьируется в зависимости от того, насколько высокая температура на входе коллектора относительно температуры окружающего воздуха. На следующем рисунке показаны типичные кривые КПД для трех типов коллекторов. Обратите внимание, что недорогие неглазурованные коллекторы очень эффективны при низких температурах окружающей среды, но эффективность очень быстро падает при повышении температуры. Они обеспечивают лучшую производительность для низкотемпературных применений, но для эффективного достижения более высоких температур требуются застекленные коллекторы.Вакуумные трубы необходимы для достижения более высоких температур воды, что необходимо для охлаждения и некоторых промышленных технологических процессов нагрева.
КПД типовых коллекторов
Типы солнечных водонагревательных систем
Типы солнечных водонагревательных систем подразделяются на следующие типы:
Действует . Требуется электроэнергия для включения насосов и / или органов управления.
Пассивный . Для циркуляции нагретой воды полагается на плавучесть (естественная конвекция), а не на электроэнергию.Системы Thermosyphon размещают резервуар для хранения над солнечным коллектором, в то время как коллекторы со встроенным коллектором-накопителем размещают накопитель внутри коллектора.
Прямой . Нагревает питьевую воду прямо в коллекторе.
Косвенный . Нагревает пропиленгликоль или другой теплоноситель в коллекторе и передает тепло питьевой воде через теплообменник.
Типы солнечных водонагревательных систем
Затраты на технологии
Стоимость системы будет варьироваться в зависимости от географического положения, использования воды и тарифов на коммунальные услуги.Установленные затраты на квадратный фут для коллекторов варьируются от 10 долларов для низкотемпературных систем, используемых для обогрева бассейнов, до 225 долларов для отдельных небольших систем для жилых помещений. Наименьшая стоимость достигается при использовании больших центральных систем отопления, используемых для обогрева больших помещений с большими объемами и высокой температурой воды. Однако большинство систем водяного отопления с остеклением попадают в диапазон установленных затрат от 60 до 150 долларов за квадратный фут площади коллектора. Новые строительные системы обычно имеют лучшую экономику, чем проекты модернизации, из-за меньших затрат на установку.Новые недорогие пластиковые комплекты для солнечного нагрева воды значительно снизили затраты на установку, но они не работают так же хорошо, как некоторые традиционные системы в условиях более высоких температур.
Стоимость будет зависеть от географического положения и размера системы. Установленные затраты на квадратный фут для полных систем варьируются от 60 долларов за квадратный фут для большой системы в месте с конкурентоспособной солнечной промышленностью до 225 долларов за квадратный фут для небольшой системы в удаленном месте. Стоимость также зависит от типа системы: неглазурованные низкотемпературные коллекторы стоят намного дешевле, чем лучше изолированные.
Приложение
Решая, подходят ли солнечные водонагревательные системы для конкретного строительного проекта, необходимо учитывать несколько факторов. Солнечные водонагревательные системы пригодны для многих приложений по всей стране, но особое внимание следует уделять проектам, в которых:
Высокие затраты на электроэнергию, которых можно избежать (газ недоступен, тарифы на электроэнергию выше 0,034 доллара США / кВтч)
Существует надежная и постоянная потребность в горячей воде (например, в жилых помещениях, лабораториях или больницах).
На наклонной поверхности достаточно высокая среднесуточная интенсивность солнечной радиации (более 4.5 кВтч / м² / день — хотя, если предотвращенные затраты достаточно высоки, солнечное нагревание воды эффективно в большинстве климатических условий)
Энергетическая безопасность важна (например, на международной базе, где поставки энергии могут быть прерваны).
Для крупных объектов чаще всего используются активные непрямые системы. Для небольших предприятий в мягком климате с умеренной угрозой замерзания пассивные прямые или косвенные системы также являются жизнеспособным вариантом.
Руководство Федеральной программы энергоменеджмента (FEMP) по интеграции возобновляемых источников энергии в федеральное строительство содержит дополнительную информацию по оценке вариантов использования возобновляемых источников энергии.
Экономика
Экономия денег от установки солнечного водонагревателя зависит от множества факторов, включая климат, количество используемой горячей воды в данном месте, затраты на обычное топливо, требуемую температуру воды и производительность системы. Однако в среднем установка солнечного водонагревателя снизит счета за нагрев воды на 50-80%.
Общее практическое правило для федеральных предприятий состоит в том, что солнечная установка для нагрева воды окупается в течение 10–15 лет при установке против электричества.Как указано в Законе об энергетической независимости и безопасности 2007 года, ожидаемый срок службы солнечной водонагревательной системы, используемой для анализа жизненного цикла, составляет 40 лет, что означает, что предприятие может рассчитывать на 30 лет «бесплатной» энергии.
Новые строительные системы обычно имеют лучшую экономичность, чем проекты модернизации, из-за меньших затрат на установку. Новые недорогие пластиковые комплекты для солнечного нагрева воды значительно снизили затраты на установку, но они не работают так же хорошо, как некоторые традиционные системы в условиях высоких температур и большого объема.Для федеральных объектов установка возобновляемой энергии должна окупаться в течение срока службы системы, включая время / стоимость денег, чтобы она была рентабельной. Ключевой параметр — отношение сбережений к инвестициям. Отношение сбережений к инвестициям более 1,0 было бы рентабельным. Федеральные стандарты анализа затрат жизненного цикла изложены в положении 10 C.F.R. Статья 436.
Агентства часто могут улучшить экономику системы и получить доступ к дополнительным стимулам, когда используются альтернативные механизмы финансирования проектов.Среди вариантов финансирования проектов в области возобновляемых источников энергии — контракт на энергосбережение и программы коммунальных услуг. FEMP заключила бессрочные контракты на количество, по которым любое федеральное агентство может оформлять заказы на поставку солнечных водонагревательных систем в рамках контракта на энергосбережение. Некоторые коммунальные предприятия предлагают скидки, аренду или другие программы солнечного нагрева воды.
Руководство
FEMP по интеграции возобновляемых источников энергии в федеральное строительство содержит дополнительную информацию о финансировании проектов использования возобновляемых источников энергии для федеральных строительных проектов.
Полный список стимулов представлен в Базе данных государственных стимулов для возобновляемых источников энергии и повышения эффективности (DSIRE). Свяжитесь с местной коммунальной компанией для получения более подробной информации.
Оценка доступности ресурсов
Несколько факторов влияют на то, есть ли у участка хороший ресурс для солнечного нагрева воды. Во-первых, количество солнечного излучения, которое получает сайт. Первая карта показывает базовую солнечную радиацию, доступную в Соединенных Штатах. Как отмечалось ранее, многие объекты со средней интенсивностью солнечной радиации выше 4.5 кВтч / м² в день следует тщательно рассмотреть для солнечного нагрева воды.
Но даже участок с менее привлекательными солнечными ресурсами может иметь хороший потенциал для солнечного нагрева воды, если компенсируемый им тариф на электроэнергию достаточно высок или имеются стимулы. Чтобы изобразить это, Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) составила серию карт, которые объединяют солнечные ресурсы с предполагаемой стоимостью системы и отображают факторы, необходимые для обеспечения рентабельности системы. Эти карты доступны для систем, которые будут компенсировать использование электроэнергии, и для систем, которые будут компенсировать использование природного газа.
В качестве примера на двух приведенных ниже картах показаны тарифы на электроэнергию, необходимые для обеспечения рентабельности системы солнечного нагрева воды. Одна карта предполагает стоимость установленной системы в 75 долларов за квадратный фут площади коллектора (вероятно, для более крупной коммерческой системы), а вторая предполагает стоимость в 150 долларов за квадратный фут (меньшая система). Первая карта показывает, что большая часть страны могла бы с минимальными затратами использовать солнечное нагревание воды по цене 75 долларов за фут², если компенсационная стоимость электроэнергии превышает 0,06 доллара за киловатт-час. Доступные стимулы улучшат это еще больше.
Тарифы на электроэнергию, необходимые для создания рентабельной системы солнечного нагрева воды по цене 75 долл. / Фут². На этой карте не учтены доступные финансовые стимулы.
Вторая карта также включает льготы, доступные для федеральных агентств. Даже при повышенных системных затратах тарифы на электроэнергию ниже 0,05 долл. США / кВтч позволят обеспечить рентабельный солнечный нагрев воды в Аризоне или Висконсине, но системе в Вайоминге, возможно, потребуется компенсировать розничный тариф на электроэнергию в размере 0,09–0,11 долл. США / кВтч, чтобы окупиться.Конечно, ставки безубыточности значительно изменяются, если стоимость системы отличается от предположений карт или если стимулы меняются от изображенных.
Тарифы на электроэнергию, необходимые для создания рентабельной системы солнечного нагрева воды стоимостью 150 долл. / Фут². Эта карта учитывает финансовые стимулы.
Инструменты анализа
Чтобы определить, является ли проект возможным кандидатом на использование солнечной энергии для нагрева воды, агентства могут использовать программу Federal Renewable Energy Screening Assistant.Этот программный инструмент на базе Microsoft Windows, разработанный NREL, проверяет федеральные проекты в области возобновляемых источников энергии на предмет экономической целесообразности. Он также оценивает многие возобновляемые технологии, включая солнечное водонагревание, фотоэлектрическую энергию и ветер. Несколько более подробный инструмент скрининга предоставляется RETScreen International.
После того, как предварительная жизнеспособность будет установлена, в конечном итоге потребуется оценить производительность системы для получения более точных инженерных данных и экономического анализа.Это может быть выполнено с помощью программного обеспечения для ежечасного моделирования или с помощью методов ручной корреляции на основе результатов почасового моделирования. Для этой задачи рассмотрите возможность использования:
F-CHART, метод корреляции, доступный в Университете Висконсина
TRNSYS, программа моделирования переходных систем, доступная в Университете Висконсина.
Рекомендации по проектированию
Солнечные водонагревательные системы должны быть спроектированы таким образом, чтобы минимизировать стоимость жизненного цикла.Разработка системы, обеспечивающей 100% нагрузки солнечной энергией, никогда не будет экономически выгодной из-за чрезмерных вложений в площадь коллектора и объем хранилища. Стоимость жизненного цикла может быть минимизирована за счет разработки системы, которая выдерживает 100% нагрузки в самый солнечный день года. Такая система обычно обеспечивает около 70% годовой нагрузки. Другие конструктивные особенности включают техническое обслуживание, защиту от замерзания, защиту от перегрева, эстетику крепления коллектора и ориентацию. Кроме того, программы скидок на коммунальные услуги могут налагать дополнительные требования к конструкции.Например, солнечная система нагрева воды на Гавайях должна соответствовать 90% нагрузки, чтобы иметь право на скидки от компании Hawaiian Electric Company.
При проектировании солнечной системы водяного отопления рекомендуются определенные шаги. Во-первых, важно обеспечить правильное расположение солнечных коллекторов. Наилучшая годовая отдача энергии достигается при обращении к экватору с наклоном вверх от горизонтали, равным местной широте. Недавние исследования показывают, что адекватные характеристики могут быть получены при углах наклона и ориентации, которые значительно отличаются от этого.
В континентальной части США коллекторы должны быть повернуты в пределах 30 ° от истинного (немагнитного) юга для максимальной производительности. Также важно оптимизировать наклон собирающей решетки. Поверхности, наклоненные вверх от горизонтали под углом минус 15 ° к широте, максимизируют приток солнечной энергии летом, но снижают приток энергии зимой. Поверхности, наклоненные вверх на широту плюс 15 °, максимизируют приток солнечной энергии зимой и обеспечивают более равномерную подачу солнечной энергии в течение всего года. Угол наклона, равный местной широте, обеспечивает близкий к максимальному круглогодичному приросту солнечной энергии и обычно подходит для солнечного нагрева воды.Обычно приемлемо монтировать коллекторы заподлицо на скатной крыше и как можно ближе к оптимальной ориентации, чтобы снизить затраты на установку и улучшить внешний вид. Карты и таблицы солнечных ресурсов США размещены в Центре данных по возобновляемым ресурсам NREL.
Во-вторых, повреждение может быть вызвано замерзанием воды в проточных каналах коллектора или соединительном трубопроводе. Существует несколько стратегий защиты от замораживания. Наиболее распространенным является циркуляция раствора пропиленгликоля (никогда не используйте токсичный этиленгликоль) и воды в коллекторном контуре непрямой системы.Другая стратегия состоит в том, чтобы слить воду из коллектора обратно в сливной резервуар, размер которого позволяет вместить всю жидкость контура коллектора. Эта конфигурация с обратным сливом имеет дополнительное преимущество, заключающееся в защите системы от чрезмерных температур, если потребление горячей воды снижается из-за сезонного использования, реконструкции или отпуска. Там, где замерзание не является обычным явлением, функция контроллера, которая обеспечивает циркуляцию воды в коллекторном контуре, когда температура приближается к нулю, в сочетании со значениями защиты от замерзания может быть адекватной, но может значительно снизить чистый выигрыш энергии.
Еще одним шагом является создание регулирующего клапана и возможности байпаса. Клапан темперирования очень важен для обеспечения подачи воды с постоянной температурой в краны, даже когда накопление солнечной энергии значительно превышает заданное значение водонагревателя. Байпасные трубопроводы и клапаны позволяют обычной системе обеспечивать горячую воду, если солнечная система отопления не работает по какой-либо причине.
Наконец, необходимо проводить периодическое обслуживание всех систем. Проверьте наличие явных повреждений, например, сломанного стекла коллектора или мокрой изоляции труб.Проверьте pH и точку замерзания теплоносителей. Сравните датчики контрольной температуры с термометрами, чтобы убедиться, что датчики работают. Также не забудьте проверить правильность работы насоса и других функций системы. Чтобы выполнить простой комплексный тест, проверьте температуру резервуара для предварительного нагрева — после солнечного дня в нем должно быть жарко. Более подробные количественные тесты можно найти в руководствах по проектированию ASHRAE. Для получения дополнительной информации см. Страницы «Ввод здания в эксплуатацию и техническое обслуживание, ориентированное на надежность».
В частности, при интеграции солнечной системы водяного отопления в более крупный строительный проект обязательно:
Включить солнечные батареи на крыше с выходом на южную сторону в архитектурную программу и конструктивный дизайн
Спроектировать крышу, чтобы выдержать дополнительный вес солнечных водонагревательных панелей, включая их физический вес и ветровую нагрузку
Рассмотрите интегрированные конструкции солнечной тепловой крыши
Свести к минимуму проникновение в крышу
Обеспечить достаточно места в помещении для нагревательного оборудования для размещения баков для солнечного отопления, насосов и оборудования
Обеспечить проход для водопровода и проводки от крыши до помещения с оборудованием
При включении обогрева помещения вместе с подогревом воды, интегрируйте солнечную тепловую систему с системой отопления здания через теплообменник для обогрева помещения
Для больших систем более низкая стоимость обычно достигается за счет установки солнечных коллекторов на незатененном участке земли рядом со зданием и рядом с отопительным оборудованием для предотвращения потерь.
Превосходное руководство по проектированию и установке солнечных водонагревателей в промышленных масштабах было выпущено в 1980-х годах компанией ASHRAE на основе опыта использования активной солнечной энергии в рамках программы «Солнечная энергия в федеральных зданиях». Эти три тома охватывают проектирование, установку и подготовку к эксплуатации и техническому обслуживанию вручную и доступны в Solar Rating and Certification Corporation.
Эксплуатация и обслуживание
Затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание каждой солнечной системы водяного отопления оцениваются в половину от 0.5–2% от начальной стоимости в год, в зависимости от типа и конструкции системы. Oamp; M аналогичен тому, который требуется для любого контура водяного отопления, и может быть предоставлен персоналом объекта с привлечением экспертов, если что-то выйдет из строя. Регулярно плановое ТО включает:
Проверка солнечных коллекторов и рам на предмет повреждений и определение местоположения сломанных или протекающих трубок для замены
Проверка правильности положения всех клапанов
Проверка и уход за изоляцией труб и защитными материалами для минимизации потерь и поддержания защиты от замерзания
Проверка затяжки монтажных разъемов и ремонт любых изогнутых или корродированных монтажных компонентов
Определение того, затеняют ли массив какие-либо новые объекты, такие как рост растений, и переместить их, если возможно
Ежегодная очистка массива простой водой или мягким средством для мытья посуды (не используйте щетки, любые типы растворителей, абразивов или агрессивных моющих средств)
Проверка всех соединительных трубопроводов на герметичность и ремонт поврежденных компонентов
Проверка сантехники на предмет коррозии
Наблюдение за рабочими показателями температуры и давления для обеспечения правильной работы насосов и органов управления
Обеспечение работы насоса в солнечный день, а не ночью
Использование инсоляционного измерителя для измерения падающего солнечного света и одновременного наблюдения за температурой и выходом энергии на лицевой панели контроллера.Сравните эти показания с исходной эффективностью системы (дополнительные тесты см. В руководствах ASHRAE).
Проверка индикаторов состояния лицевой панели контроллера и сравнение индикаторов с измеренными значениями
Документирование всех операций по эксплуатации и техническому обслуживанию в рабочей книге и предоставление этой рабочей книги всему обслуживающему персоналу
Ежегодная промывка резервуара для хранения питьевой воды от отложений
Промывка и заливка теплоносителя каждые 10 лет
Промывка системы для удаления накипи из-за плохого качества воды при необходимости (только части системы с питьевой водой)
Замена расходуемого анода в резервуаре для хранения при необходимости.
Дополнительное обслуживание может включать замену отключенных датчиков температуры, замену конденсаторов и двигателей насоса, устранение утечек или повреждений от замерзания, а также замену стекла, разбитого градом или вандализмом. В какой-то момент — обычно более 10 лет — может потребоваться замена резервуара.
Особые соображения
Особые соображения, которые следует учитывать при проектировании и установке солнечных систем горячего водоснабжения, включают доступ к солнечным батареям, права на использование солнечной энергии, а также соответствующие нормы и стандарты.
Доступ к солнечной энергии и права на солнечную энергию
Законы о доступе к солнечной энергии защищают право потребителя устанавливать и эксплуатировать системы солнечной энергии в доме или на предприятии, включая доступ собственности к солнечному свету. Доступ к солнечному свету означает способность одного объекта недвижимости продолжать получать солнечный свет через границы участка без препятствий со стороны ближайшего дома или здания, ландшафта или других препятствий. Наиболее распространенные типы законов о доступе к солнечной энергии — это сервитут и права на использование солнечной энергии.
Сервитут на солнечной энергии дает владельцам солнечных энергетических систем право на постоянный доступ к солнечному свету без препятствий со стороны соседской собственности и предотвращает будущую застройку собственности, которая может ограничить доступ к солнечной энергии.Соглашения об установлении солнечного сервитута должны быть составлены в письменной форме и подлежат тем же требованиям регистрации и индексации, что и другие имущественные права. Большинство договоров об установлении солнечного сервитута предусматривают следующие элементы:
Описание . Размеры сервитута, включая вертикальные и горизонтальные углы и необходимые часы солнечного света, в течение которых близлежащие здания, растительность или другие сооружения не могут препятствовать попаданию прямого солнечного света в солнечную энергетическую систему.
Ограничения .Ограничения, накладываемые на ландшафтный дизайн и растительность, конструкции и другие объекты, которые могут ухудшить или затруднить прохождение солнечного света через сервитут и повлиять на работу солнечной энергетической системы.
Условия . Условия, если таковые имеются, в соответствии с которыми сервитут может быть пересмотрен или прекращен.
Права на использование солнечной энергии обеспечивают защиту домов и предприятий, ограничивая или запрещая частные ограничения (например, договоренности и подзаконные акты соседства, постановления местных органов власти и строительные нормы) на установку систем солнечной энергии.Около дюжины штатов приняли законы о правах на солнечную энергию, которые ограничивают ограничения, которые могут накладываться соглашениями соседства и / или местными постановлениями на установку солнечного оборудования. Законы различаются по положениям о защите солнечного оборудования, типам покрываемых зданий, применимости к новому и существующему строительству и обеспечению соблюдения прав. Расплывчатые или отсутствующие положения в законах о правах солнечной энергии привели к судебным искам и задержкам в ряде штатов.
Использование солнечного нагрева воды в соответствии с директивами администрации:
Распоряжение 13693 «Планирование обеспечения устойчивости федерального правительства в следующем десятилетии»
Закон
об энергетической политике 1992 года (EPAct) предписывает агентствам:
«включают возобновляемые источники энергии [например, солнечное нагревание воды] наряду с мерами по повышению энергоэффективности» (раздел 542 Закона о национальной политике в области энергосбережения),
«демонстрируют новые технологии и включают экологические преимущества, такие как сокращение выбросов парниковых газов, в критерии отбора демонстрационных технологий» (Раздел 549),
«включают рекомендации по рентабельным проектам использования возобновляемых источников энергии» (Раздел 550).
Закон об энергетической политике 2005 г. (EPACT), который требует, чтобы федеральные предприятия удовлетворяли 30% своих потребностей в горячей воде за счет солнечной энергии, при условии, что это будет рентабельным в течение всего срока службы системы.
Указ Президента № 13514, который расширяет требования к снижению энергопотребления и производительности EISA 2005 и последующих нормативных актов.
Установить все солнечное водонагревательное оборудование в соответствии с отраслевыми стандартами, в том числе:
Дополнительные ресурсы
Сертификат монтажника солнечного отопления
Североамериканский совет сертифицированных специалистов по энергетике (NABCEP) обеспечивает добровольную сертификацию установщиков слуховых аппаратов на солнечных батареях.Сертификация установщика солнечного отопления — это добровольная сертификация, которая обеспечивает набор национальных стандартов, по которым установщики солнечного отопления, обладающие навыками и опытом, могут выделиться среди своих конкурентов. Сертификация обеспечивает определенную степень защиты общественности, давая им возможность оценивать компетентность практикующих специалистов.
Программы сертификации оборудования
The Solar Rating and Certification Corporation (SRCC) — это независимая некоммерческая торговая организация, которая создает и внедряет программы сертификации солнечного оборудования и стандарты рейтинга.SRCC сертифицирует сборщиков и публикует рейтинги производительности и уравнения эффективности сборщиков (необходимые для прогнозирования производительности системы в целом) в соответствии со своим стандартом OG-100. SRCC разработала рейтинг и программу сертификации солнечных водонагревательных систем, сокращенно OG300, для повышения производительности и надежности солнечных продуктов. Сводка сертифицированных SRCC рейтингов солнечных коллекторов и водонагревательных систем, в которой перечислены характеристики сертифицированной продукции, доступна бесплатно.
Сайтов
Управление энергетической информации выпускает очень подробные отчеты о солнечной энергетике и использовании солнечного нагрева воды, включая отчет о деятельности производителей солнечных коллекторов.
Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) предоставляет обширную информацию о солнечном нагреве воды, включая отличные карты и таблицы солнечных ресурсов в США и во всем мире.
Ассоциация производителей солнечной энергии предлагает каталог производителей, дистрибьюторов, подрядчиков и консультантов по проектированию для производства горячей воды от солнечной энергии. Есть также несколько государственных глав SEIA, которые являются полезными ресурсами и источниками региональных участников торгов по проектам.
Solar Rating & Certification Corporation — это некоммерческая организация, которая предоставляет авторитетные рейтинги производительности, сертификаты и стандарты для солнечной тепловой продукции с целью защиты и предоставления рекомендаций потребителям, поставщикам стимулов, правительству и отрасли.
Solar-Estimate — это бесплатная государственная служба, предлагающая инструменты для оценки солнечной энергии и поддерживаемая Министерством энергетики и Комиссией по энергетике Калифорнии.
Министерство энергетики США, Федеральная программа управления энергопотреблением, выпустило несколько публикаций, включая Федеральное технологическое предупреждение о солнечном водонагревании и тематические исследования. FEMP также периодически проводит учебные курсы под названием «Реализация проектов в области возобновляемых источников энергии» с двухчасовым модулем, посвященным солнечному нагреву воды.Расписание всех тренингов FEMP доступно на сайте выше.
Потребность в современных механических системах — одна из самых распространенных причин, по которой нужно проводить работы на исторических зданиях .Такая работа включает модернизацию старых механических систем, повышение энергоэффективности существующих зданий, установку новых систем отопления, вентиляции или кондиционирования воздуха (HVAC) или — особенно для музеев — установку системы климат-контроля с функциями увлажнения и осушения. Решения об установке новых систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха или климат-контроля часто являются результатом заботы о здоровье и комфорте жителей, желанием сделать старые здания конкурентоспособными или необходимостью предоставить специализированные среды для работы компьютеров, хранения артефактов или демонстрации музейных коллекций.К сожалению, удобству обитателей и заботам об объектах внутри здания иногда уделяется больше внимания, чем самому зданию. Слишком часто применение современных стандартов внутреннего климатического комфорта к историческим зданиям оказывало пагубное влияние на исторические материалы и декоративную отделку.
В данном документе по консервации подчеркивается важность тщательного планирования для того, чтобы уравновесить цели консервации с потребностями внутреннего климата в здании.Он не предназначен в качестве технического руководства для расчета тоннажа или размеров трубопроводов или воздуховодов. Скорее, это краткое описание определяет некоторые проблемы, связанные с установкой механических систем в исторических зданиях, и рекомендует подходы к минимизации физических и визуальных повреждений, связанных с установкой и обслуживанием этих новых или модернизированных систем.
Исторические здания нелегко приспособить для размещения современных прецизионных механических систем. На раннем этапе необходимо обеспечить тщательное планирование, чтобы гарантировать правильность решений, принимаемых на этапах проектирования и установки новой системы.Поскольку новые механические и другие связанные с ними системы, такие как электрические и противопожарные, могут использовать до 10% площади здания и 30–40% от общего бюджета на восстановление, решения должны приниматься систематически и скоординированно. Установка неподходящих механических систем может привести к одному или всем из следующего:
Для исторической собственности очень важно понимать, какие помещения, особенности и отделка являются историческими в здании, что следует сохранить и каковы реальные потребности в отоплении, вентиляции и охлаждении для здания, его жителей и его содержимого.Системный подход, включающий планирование консервации, дизайн консервации и последующую программу мониторинга и обслуживания, может гарантировать, что новые системы будут успешно добавлены — или существующие системы будут соответствующим образом модернизированы — при сохранении исторической целостности здания.
Не существует определенной формулы для определения того, какой тип механической системы лучше всего подходит для конкретного здания. Каждое здание и его потребности необходимо оценивать отдельно. Некоторые здания будут настолько значительными, что необходимо приложить все усилия для защиты имеющихся исторических материалов и систем с минимальным вмешательством со стороны новых систем.В некоторых зданиях будут музейные коллекции, требующие особого климат-контроля. В таких случаях необходимо учитывать потребности куратора, но не в ущерб историческому ресурсу здания. Остальные здания будут отремонтированы для коммерческого использования. Для них может быть приемлемо множество систем, при условии сохранения значительных пространств, функций и отделки.
Большинство механических систем требуют модернизации или замены в течение 15-30 лет из-за износа или доступности улучшенных технологий.Следовательно, исторические здания не следует сильно изменять или приносить в жертву каким-либо другим образом ради достижения краткосрочных системных целей.
История механических систем в зданиях включает в себя изучение изобретений и изобретательности, когда владельцы зданий, архитекторы и инженеры разрабатывали способы улучшения внутреннего климата в своих зданиях. Ниже приведены основные моменты эволюции систем отопления, вентиляции и охлаждения в исторических зданиях.
Первые системы отопления и вентиляции в Америке полагались на здравый смысл в управлении окружающей средой.Строители специально разместили дома, чтобы запечатлеть зимнее солнце и преобладающий летний ветерок; они выбрали материалы, которые могут помочь защитить жителей от непогоды, и приняли меры предосторожности против атмосферных осадков и повреждения системы дренажа. Расположение и размеры окон, дверей, подъездов и сам план этажа часто менялись, чтобы обеспечить максимальную вентиляцию. Отопление осуществлялось в основном с помощью каминов или печей и, следовательно, являлось источником поставки. В 1744 году Бенджамин Франклин сконструировал свою «Пенсильванскую печь» с забором свежего воздуха, чтобы максимизировать тепло, излучаемое в комнату, и свести к минимуму раздражающий дым.
Теплоизоляция была рудиментарной — часто плетень и мазня, кирпич и дерево. Уровень комфорта для пассажиров был низким, но относительно небольшая разница между внутренней и внешней температурой и относительной влажностью позволяла строительным материалам расширяться и сжиматься в зависимости от времени года.
Региональные стили и архитектурные особенности отражают региональный климат.В теплом, сухом и солнечном климате толстые глинобитные стены укрывали от солнца и сохраняли прохладу внутри. Веранды, дворы, веранды и высокие потолки также уменьшали воздействие солнца. Жаркий и влажный климат требовал высоких жилых этажей, решеток и ставен, балконов и внутренних дворов для циркуляции воздуха.
Промышленная революция впервые предоставила технологические средства контроля окружающей среды.Двойное развитие энергии пара из угля и промышленного массового производства сделало возможными первые системы центрального отопления с распределением нагретого воздуха или пара с использованием металлических каналов или труб. Были усовершенствованы первые котлы из кованого железа, и к концу века паровые радиаторные системы и системы водяных радиаторов низкого давления стали широко использоваться как в офисах, так и в жилых домах. Некоторые крупные институциональные здания нагревали воздух в печах и распределяли его по всему зданию в кирпичных дымоходах с сетью металлических труб, доставляющих нагретый воздух в отдельные комнаты.В жилых домах того периода часто использовались гравитационные системы горячего воздуха с использованием декоративных решеток для пола и потолка.
Вентиляция стала более научной, и введение свежего воздуха в здания стало важным компонентом отопления и охлаждения. Улучшенная принудительная вентиляция стала возможной в середине века с появлением механических вентиляторов. Архитектурные элементы, такие как веранды, навесы, оконные и дверные фрамуги, большие ажурные железные стропильные фермы, мониторы на крыше, купола, световые люки и оконные проемы помогали рассеивать тепло и обеспечивать здоровую вентиляцию.
Полостная конструкция стены, популярная в каменных конструкциях, улучшает изоляционные качества здания, а также обеспечивает естественную полость для отвода влаги, образующейся внутри здания. В некоторых зданиях крошка и сломанная кладка между железными балками и сводчатыми перекрытиями обеспечивали теплоизоляцию, а также противопожарную защиту. Минеральная вата и пробка были новыми источниками легкой изоляции и предшественниками современных утеплителей из войлока и одеял.
Однако современных технологий было недостаточно для производства «плотных» зданий. Разница между внутренней и внешней температурами по-прежнему была умеренной. Частично это было связано с ограничениями ранней изоляции, почти исключительным использованием окон с одинарным остеклением и отсутствием герметичной конструкции. Наличие вентиляторов и опора на архитектурные особенности, такие как открывающиеся окна, купола и фрамуги, обеспечивали достаточное движение воздуха для хорошей вентиляции зданий.Строительные материалы могут вести себя довольно традиционным образом, расширяясь и сужаясь в зависимости от времени года.
Двадцатый век стал свидетелем интенсивного развития новых технологий и идеи полной интеграции механических систем. Нефтяные и газовые печи, разработанные в девятнадцатом веке, были усовершенствованы и сделаны более эффективными, а электричество стало критически важным источником энергии для строительных систем во второй половине века.Системы принудительного воздушного отопления с воздуховодами и регистрами стали популярными для всех типов зданий и позволили архитекторам экспериментировать с архитектурными формами, свободными от механических препятствий.
В 1920-х годах в крупных театрах и аудиториях было введено центральное кондиционирование воздуха, а к середине века системы принудительной вентиляции, объединяющие отопление и кондиционирование в одном воздуховоде, установили новый стандарт комфорта и удобства. Комбинация и координация множества систем объединились в высотных зданиях после Второй мировой войны; в проект здания были интегрированы комплексные системы отопления и кондиционирования воздуха, электрические лифты, механические опоры, вентиляторы и комплексное электрическое освещение.
Улучшены изоляционные качества строительных материалов. Синтетические материалы, такие как изоляция из стекловолокна, были полностью разработаны к середине века. В строительных журналах рекламировались прототипы теплоизоляционных стеклопакетов и интегрированных систем штормовых окон. Конопатка для герметизации воздуха по периметру оконных и дверных проемов стала стандартной конструктивной деталью.
В последней четверти двадцатого века системы HVAC стали более энергоэффективными и более интегрированными.Использование пароизоляции для контроля миграции влаги, термоэффективных окон, уплотнений и прокладок, сжатой тонкостенной изоляции стало стандартной практикой. Новые интегрированные системы теперь сочетают контроль микроклимата в салоне с пожаротушением, освещением, фильтрацией воздуха, контролем температуры и влажности, а также обнаружением безопасности. Компьютеры регулируют производительность этих интегрированных систем в зависимости от времени суток, дня недели, загруженности и температуры окружающей среды.
Хотя технология механических систем двадцатого века оказала огромное влияние на создание комфортных исторических зданий, внедрение этих новых систем в старые здания сопряжено с определенными проблемами.Попытка соответствовать и поддерживать современные стандарты контроля климата может на самом деле нанести ущерб историческим ресурсам. Современные системы часто проектируются чрезмерно, чтобы компенсировать присущую им неэффективность материалов и планировок некоторых исторических зданий. Меры по модернизации энергии, такие как установка изоляции внешних стен и пароизоляции или герметизация окон и вентиляционных отверстий, в конечном итоге влияют на производительность и могут сократить срок службы стареющих исторических материалов.
В целом, чем больше разница между внутренней и внешней температурой и влажностью, тем выше вероятность повреждения. Поскольку естественное давление пара перемещает влагу из теплого помещения в более холодное и сухое, на строительных материалах в более холодном районе или в них будет происходить конденсация. Например, слишком низкая влажность зимой может привести к сушке и растрескиванию исторических деревянных или окрашенных поверхностей. Слишком высокая влажность зимой приводит к тому, что влага собирается на холодных поверхностях, таких как окна, или перемещается в стены.В результате этот конденсат портит деревянные или металлические окна и вызывает гниение стен и деревянных элементов конструкции, увлажняя изоляцию и удерживая влагу на внешних поверхностях. Миграция влаги через стены может вызвать коррозию металлических анкеров, уголков, гвоздей или проволочной рейки, может образовывать пузыри и отслаивание наружной краски или может оставлять высолы и отложения соли на внешней кладке. В холодном климате повреждения от замерзания-оттаивания могут быть вызваны чрезмерной влажностью внешних стен.
Чтобы избежать подобных повреждений исторического здания, важно понимать, как компоненты здания работают вместе как система.В любой новой или модернизированной системе отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха или климат-контроля необходимо учитывать методы контроля температуры и влажности в помещении и улучшения вентиляции. Хотя определенные меры по модернизации энергетики окажут положительное влияние на здание в целом, установка эффективных пароизоляционных материалов в исторических стенах является сложной задачей и часто приводит к разрушению важных исторических материалов.
Системы климат-контроля обычно классифицируются в зависимости от среды, используемой для кондиционирования температуры: воздух, вода или их комбинация.Сложность выбора, стоящего перед владельцем или менеджером здания, означает, что систематический подход имеет решающее значение при определении наиболее подходящей системы для здания, его содержимого и людей, в которых оно находится. Независимо от того, какая система установлена, это приведет к изменению внутреннего климата. Это физическое изменение, в свою очередь, повлияет на работу строительных материалов. Новые регистры, решетки, шкафы или другие аксессуары, связанные с новой механической системой, также визуально изменят внутренний (а иногда и внешний) внешний вид здания.Независимо от типа или степени механической системы, владелец исторического здания до установки системы должен знать, как она будет выглядеть и какие проблемы можно ожидать в течение срока службы этой системы. Потенциальный ущерб зданию и затраты владельца на выбор неправильной механической системы очень велики.
Использование здания и его содержимого в значительной степени определяет лучший тип механической системы. Исторические строительные материалы и строительные технологии, а также размер и наличие второстепенных пространств в исторической структуре повлияют на выбор системы.Возможно, потребуется исследовать комбинацию систем. В каждом случае необходимо учитывать потребности пользователя, потребности здания и потребности коллекции или оборудования. Возможно, нет необходимости иметь комплексную систему климат-контроля, если чувствительные к климату объекты можно разместить в специальных помещениях или в витринах с климат-контролем. Возможно, нет необходимости иметь центральное кондиционирование воздуха в мягком климате, если системы естественной вентиляции могут быть улучшены за счет использования исправных окон, навесов, вытяжных вентиляторов и других «низкотехнологичных» средств.Современные стандарты контроля микроклимата, разработанные для нового строительства, могут оказаться недостижимыми или нежелательными для исторических зданий. В каждом случае следует выбирать самый низкий уровень вмешательства, необходимый для успешного выполнения работы.
1. Определить использование здания . Предлагаемое использование здания (музейное, коммерческое, жилое, торговое) будет влиять на тип системы, которая должна быть установлена.Количество людей и функций, которые будут размещены в здании, определит уровень комфорта и обслуживания, которые должны быть предоставлены. Избегайте использования, которое требует серьезных изменений в значительных архитектурных пространствах. Какова интенсивность использования здания: периодическое или постоянное использование, особые мероприятия или сезонные мероприятия? Потребуются ли для использования здания новые важные услуги, такие как рестораны, прачечные, кухни, раздевалки или другие помещения, в которых выделяется влага, которая может усугубить контроль климата в историческом пространстве? В контексте сохранения исторического наследия использование, которое требует радикальной реконфигурации исторических пространств, не подходит для этого здания.
2. Собрать квалифицированную команду. В идеале эта группа должна состоять из архитектора по консервации, инженера-механика, инженера-электрика, инженера-строителя и консультантов по консервации, каждый из которых должен знать правила и местные требования. Если речь идет о специальном использовании (церковь, музей, художественная студия) или коллекции, следует также нанять специалиста, знакомого с механическими требованиями этого типа здания или коллекции.
Члены команды должны быть знакомы с потребностями исторических зданий и уметь сбалансировать комплексные факторы: сохранение исторической архитектуры (эстетика и сохранение), требования, предъявляемые механическими системами (количественная оценка нагрузок на отопление и охлаждение), строительные нормы (здоровье и безопасность), требования арендатора (качество комфорта, простота эксплуатации), доступ (обслуживание и будущая замена) и общая стоимость для владельца.
3. Провести оценку состояния существующего здания и его систем . Какие существуют строительные материалы и механические системы? В каком они состоянии и можно ли использовать их повторно? Где расположены существующие чиллеры, котлы, кондиционеры или градирни? Посмотрите на состояние всех других служб, которые могут выиграть от интеграции в новую систему, таких как электрические системы и системы пожаротушения. Где можно повысить энергоэффективность, чтобы уменьшить размеры любого добавляемого нового оборудования, и какие из исторических особенностей, например.грамм. ставни, навесы, мансардные окна можно использовать повторно? Оцените проникновение воздуха через внешнюю оболочку; контролировать температуру и влажность в помещении с помощью гигротермографов не менее года. Определите недостатки здания, участка или оборудования или наличие асбеста, которые необходимо исправить до установки или модернизации механических систем.
4. Определите приоритетность архитектурно значимых пространств, отделки и функций, которые необходимо сохранить . Существенные архитектурные пространства, отделка и особенности должны быть идентифицированы и оценены с самого начала, чтобы гарантировать их сохранность.Сюда входят важные существующие механические системы или элементы, такие как декоративные решетки радиаторов горячей воды, сложные переключатели и немеханические архитектурные элементы, такие как купола, фрамуги или подъезды. Определите незначительные пространства, где может быть размещено механическое оборудование, и второстепенные пространства, где можно разместить оборудование и распределительные устройства, работающие как по горизонтали, так и по вертикали. Подходящие второстепенные пространства для жилищного оборудования могут включать чердаки, подвалы, пентхаусы, антресоли, подвесные потолки или полости в полу, вертикальные выступы, лестничные башни, туалеты или внешние подземные своды.
5. Ознакомьтесь с местными строительными и противопожарными нормами . Владельцы или их представители должны встречаться заранее и часто с местными властями. Необходимо проверить юридические требования; например, можно ли повторно использовать существующие воздуховоды или модифицировать их с помощью заслонок? Требуется ли сокращение выбросов асбеста? Каковы действующие нормы и стандарты в области энергетики, пожарной безопасности и безопасности, и как они могут быть соблюдены при сохранении исторического характера здания? Каким образом несколько арендаторов должны работать с противопожарными стенами и механическими системами? Требуется ли приток свежего воздуха к лестничным башням, что повлияет на внешний вид здания? Многие требования норм по охране здоровья, энергии и безопасности будут влиять на решения, принимаемые в отношении механического оборудования для управления микроклиматом.Важно знать, что они из себя представляют, до того, как начнется этап проектирования.
6. Оцените варианты для типа и размера систем . Следует разработать матрицу или технико-экономическое обоснование, чтобы сбалансировать преимущества и недостатки различных систем. Факторы, которые следует учитывать, включают нагрев и / или охлаждение, тип топлива, систему распределения, устройства управления, генерирующее оборудование и аксессуары, такие как фильтрация и увлажнение. Каковы первоначальные затраты на установку, прогнозируемые затраты на топливо, долгосрочное обслуживание и затраты на жизненный цикл этих компонентов и систем? Используются ли повторно и обновляются ли части существующей системы? Нельзя упускать из виду преимущества дополнительной вентиляции.Каковы компромиссы между одной большой центральной системой и несколькими меньшими системами? Что делать: принудительная система воздуховодов, двухтрубная система фанкойлов или комбинированная водовоздушная система? Какое место доступно для оборудования и системы распределения? Оцените уровни пожарной опасности различных видов топлива. Понимать преимущества и недостатки различных типов доступных механических систем. Затем оцените каждую из этих систем в свете целей сохранения, установленных на этапе проектирования.
Водные системы обычно называют гидравлическими и используют сеть труб для подачи воды к радиаторам горячей воды, излучающие трубы, установленные в полу, или шкафы с фанкойлами, которые могут обеспечивать как обогрев, так и охлаждение. Котлы производят горячую воду или пар; чиллеры производят охлажденную воду для использования с фанкойлами. Термостаты контролируют температуру по зонам для радиаторов и теплых полов.
Недостатки: Однако существует риск скрытых протечек в стене или прорыва труб зимой в случае выхода котла из строя. Поддоны для сбора конденсата фанкойла могут переполниться, если они не обслуживаются должным образом.Фанкойлы могут быть шумными.
Радиаторы или радиаторы плинтуса соединяются петлей и обычно устанавливаются под окнами или вдоль стен по периметру. Новые котлы и циркуляционные насосы могут модернизировать старые системы. Большинство трубопроводов были чугунными, хотя можно использовать медные системы, если они расположены отдельно. Доступны современные чугунные плинтусы и медные ребристые трубы. Исторические радиаторы можно отремонтировать.
В системах фанкойлов используются распределительные шкафы в каждой комнате, обслуживаемые 2, 3 или 4 трубами диаметром примерно 11/2 дюйма каждая.Вентилятор обдувает змеевики, которые обслуживаются горячей или холодной водой. Каждым шкафом фанкойла можно управлять индивидуально. Четырехтрубные фанкойлы могут обеспечивать как обогрев, так и охлаждение круглый год. Большинство трубопроводов — стальные. Не шкафы могут быть скрыты в шкафах или могут быть построены нестандартные шкафы, такие как скамейки.
Основная система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) — это воздушная, однозонная система с приводом от вентилятора, предназначенная для распределения низкого, среднего или высокого давления.Система состоит из приводов компрессора, чиллеров, конденсаторов и печи в зависимости от того, нагревается ли воздух, охлаждается или и то, и другое. Конденсаторы, как правило, с воздушным охлаждением, расположены снаружи. Воздуховоды изготовлены из листового металла или гибкого пластика и могут быть изолированы. Свежий воздух может циркулировать. Регистры могут быть предназначены для потолков, полов и стен. Система контролируется термостатами; по одному на зону.
Большинство жилых или небольших коммерческих систем будут состоять из основной печи с охлаждающим змеевиком, установленным в агрегате, и компрессора или конденсатора хладагента, расположенного вне здания. Каналы отопления и охлаждения обычно используются совместно.Если к базовой системе HVAC добавить сложное увлажнение и осушение, в результате получится полноценная система климат-контроля. Это часто может удвоить размер оборудования.
Тепловой насос представляет собой базовую систему HVAC, описанную выше, за исключением метода производства горячего и холодного воздуха. Система работает в основном холодильном цикле, в котором скрытая теплота извлекается из окружающего воздуха и используется для испарения паров хладагента под давлением.Функции переключателя конденсатора и испарителя при необходимости нагрева. Тепловые насосы, несколько менее эффективные в холодном климате, могут быть оснащены катушкой электрического сопротивления.
Эти системы популярны для реставрационных работ, потому что они сочетают в себе простоту установки трубопроводной системы с производительностью и контролем системы воздуховодов. Небольшие приточно-вытяжные установки, в отличие от фанкойлов, могут располагаться по всему зданию с обслуживанием от центрального котла и чиллера.Во многих случаях вода поступает с центральной станции, обслуживающей комплекс зданий.
Эта система преодолевает недостатки центральной системы воздуховодов, в которой отсутствуют подходящие горизонтальные или вертикальные участки для воздуховодов. Оборудование, которое меньше по размеру, может работать тише и вызывать меньшую вибрацию. Если в здании используется только один кондиционер, можно разместить все оборудование в хранилище за пределами здания и направлять в здание только кондиционированный воздух.
Недостатки: Точечное отопление, охлаждение и колебания влажности могут повредить чувствительные коллекции или мебель. Если желательна интегрированная система, компоненты могут предоставить только временное решение.
Большинство индивидуальных кондиционеров устанавливаются в окнах или через внешние стены, что может нанести как визуальный, так и физический ущерб историческим зданиям.Доступны более новые портативные кондиционеры, которые устанавливаются в комнате и выводят воздух прямо наружу через небольшую щель, образованную приподнятой оконной створкой.
Вентиляторы должны быть рассмотрены в большинстве свойств для улучшения вентиляции. Вентиляторы могут располагаться на чердаках, наверху лестницы или в отдельных комнатах. В умеренном климате вентиляторы могут устранить необходимость в установке систем центрального кондиционирования.
Переносные лучистые обогреватели, например, с водой и гликолем, могут временно обеспечивать тепло в зданиях, которые используются нечасто, или во время сбоев систем. Следует проявлять осторожность, чтобы не создать опасность возгорания из-за неправильно подключенных устройств.
При проектировании системы важно предвидеть, как она будет установлена, как минимизировать ущерб историческим материалам и насколько заметной будет новая механическая система в восстановленных или реконструированных помещениях.Потребности в пространстве для механического оборудования часто огромны; в некоторых случаях может быть полезно искать места за пределами здания, включая подземные хранилища, для размещения некоторого оборудования, но только если это не оказывает неблагоприятного воздействия на исторический ландшафт или прилегающие археологические ресурсы. Следует изучить различные способы уменьшения нагрузок на нагрев и охлаждение (и, следовательно, размера оборудования). Это может означать небольшое снижение уровня комфорта в интерьере, увеличение количества зон климат-контроля или повышение энергоэффективности здания.
1. Установите особые критерии для новой или модернизированной механической системы . Новые системы должны устанавливаться с минимальным повреждением ресурса и должны быть визуально совместимы с архитектурой здания. Они должны быть установлены таким образом, чтобы их было легко обслуживать, поддерживать и обновлять в будущем. Если в зданиях есть коллекции, компьютерные залы, хранилища или особые условия, требующие наблюдения, должны быть установлены устройства для наблюдения за безопасностью и резервным копированием.Новые системы должны работать в конструктивных пределах исторического здания. Они не должны создавать чрезмерной вибрации, чрезмерного шума, пыли или плесени, а также лишней влаги, которая могла бы повредить исторические строительные материалы. Если какое-либо оборудование будет размещено за пределами здания, это не должно повлиять на исторический облик здания или участка, а также на археологические ресурсы.
2. Определите приоритетность требований к новой системе климат-контроля .От использования здания будет зависеть уровень внутреннего комфорта и климат-контроля. Иногда внутри исторического здания можно безопасно создать различные температурные зоны. Такой зональный подход может быть подходящим для зданий со специализированными хранилищами коллекций, для зданий со смешанным использованием или для больших зданий с различным внешним воздействием, схемами размещения и графиками подачи контролируемого воздуха. Для специальных архивов, складских помещений или компьютерных залов может потребоваться совершенно иной климат-контроль, чем в остальной части здания.Определите уровни температуры и влажности для пассажиров и коллекций, а также требования к вентиляции между различными зонами. Определите, будет ли система работать 24 часа в сутки или только в рабочие или рабочие часы. Определите, какие элементы управления являются оптимальными (ручное, компьютерное, предустановленное автоматическое или другое). Размер и расположение оборудования для работы в этих различных ситуациях в конечном итоге также повлияет на конструкцию всей системы.
3. Свести к минимуму влияние нового HVAC на существующую архитектуру . Критерии проектирования новой системы должны основываться на типе архитектуры исторического ресурса. Следует учитывать, является ли система доставки видимой или скрытой. Утилитарные и промышленные пространства могут принять более заметную и функциональную систему.Более формальные, богато украшенные пространства, которые могут быть частью интерпретирующей программы, могут потребовать менее видимой или замаскированной системы. Система воздуховодов должна устанавливаться без вырывания или ограждения больших участков пола, стен или потолка. Следует установить систему влажных труб, чтобы скрытые протечки не повредили важные декоративные отделки. В каждом случае необходимо оценивать не только тип системы (воздух, вода, комбинация), но и ее распределение (воздуховод, труба) и внешний вид поставки (решетки, шкафы или регистры).Может потребоваться сочетание различных систем, чтобы сохранить историческое здание. Существующие чейзы следует использовать повторно, когда это возможно.
4. Баланс количественных требований и целей консервации . Идеальная система может быть недоступна для каждого исторического ресурса из-за стоимости, ограничений по объему, требований кода или других факторов, находящихся вне контроля владельца. Тем не менее, значительные исторические помещения, отделка и особенности могут быть сохранены почти в каждом случае, даже с учетом этих ограничений.Например, если некоторые области потолка необходимо немного опустить для размещения воздуховодов или трубопроводов, они должны находиться во второстепенных областях, вдали от декоративных потолков или высоких окон. Если современные оконечные устройства фанкойлов должны быть видны в исторических местах, следует рассмотреть возможность индивидуального проектирования шкафов или использования небольших блоков в большем количестве мест, чтобы уменьшить их влияние. Если решетки и регистры должны быть расположены в значительных пространствах, они должны быть спроектированы так, чтобы работать в рамках геометрии или размещения декоративных элементов.Все новые элементы, такие как воздуховоды, регистры, участки трубопроводов и механическое оборудование, должны устанавливаться обратимо, чтобы их можно было удалить в будущем без дальнейшего повреждения здания.
После установки система потребует регулярного обслуживания и балансировки для обеспечения надлежащего уровня производительности. В некоторых случаях были разработаны чрезвычайно сложные компьютеризированные системы для контроля внутреннего климата, но они все еще нуждаются в мониторинге со стороны обученного персонала.
Если для ресурса важны коллекционные экспонаты и архивное хранилище, система климат-контроля потребует постоянного контроля и настройки. Резервные системы также необходимы для предотвращения повреждений, когда основная система не работает. Владелец, менеджер или начальник службы технического обслуживания должны знать обо всех аспектах новой системы климат-контроля и иметь план действий до ее установки.
Следует проводить регулярные тренинги по эксплуатации, мониторингу и обслуживанию новой системы как для кураторов, так и для обслуживающего персонала. Если есть кураторские причины для поддержания постоянного уровня температуры или влажности, только лица, тщательно обученные работе систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, должны иметь возможность регулировать термостаты. Плохо информированные и случайные попытки отрегулировать уровень комфорта или сэкономить энергию в выходные и праздничные дни могут нанести большой ущерб.
Использовать ставни, действующие окна, веранды, шторы, навесы, тенистые деревья.
и другие исторически соответствующие немеханические особенности исторических зданий
для уменьшения нагрузки на отопление и охлаждение.Подумайте о добавлении тщательно продуманных
штормовые окна в существующие исторические окна.
По возможности сохранить или модернизировать существующие механические системы:
например, повторно использовать радиаторные системы с новыми котлами, модернизировать вентиляцию внутри
в здании установите соответствующие термостаты или гигростаты.
Повышение энергоэффективности существующих зданий за счет установки теплоизоляции
на чердаках и в подвалах. Добавьте теплоизоляцию и пароизоляцию снаружи
стены только тогда, когда это можно сделать без дальнейшего повреждения ресурса.
В основных помещениях сохранить декоративные элементы исторической системы.
как только возможно. Сюда входят переключатели, решетки и радиаторы. Быть
творческий подход к адаптации этих функций для работы в новых или обновленных
система.
Проектирование систем климат-контроля, совместимых с архитектурой
здания: скрытая система для формальных пространств, более открытые системы
возможно в промышленных или второстепенных помещениях.В формальных областях избегайте стандартных
коммерческие регистры и использовать пользовательские регистры слотов или другие менее навязчивые
решетки.
Размер системы должен соответствовать физическим ограничениям здания.
Используйте многозональные блоки меньшего размера в сочетании с существующими вертикальными валами,
например, многоуровневые туалеты, или подумайте о размещении оборудования в подземных хранилищах,
если возможно.
Для особо важных зданий установите мониторы безопасности и резервное копирование.
такие функции, как двойные сковороды, датчики влажности, лотки с подкладкой и аккумулятор
пакеты для предотвращения или обнаружения утечек и других повреждений в результате сбоев системы.
Не обрезайте внешние стены исторического здания, чтобы добавить сквозные системы отопления и кондиционирования воздуха. Они визуально уродуют, они разрушают историческую ткань, а сток конденсата с таких элементов может еще больше повредить исторические материалы.
Обслуживающий персонал должен научиться управлять, контролировать и обслуживать механическое оборудование. Они должны знать, где хранятся руководства по обслуживанию.Необходимо разработать графики регулярного технического обслуживания для замены и очистки фильтров, вентиляционных отверстий и поддонов для сбора конденсата для борьбы с грибком, плесенью и другими опасными для здоровья организмами. Такие наросты могут навредить как жителям, так и технике. (В трубопроводных системах, например, формы в поддонах для конденсата могут блокировать дренажные линии и вызывать утечку перелива на готовые поверхности). Обслуживающий персонал также должен иметь возможность контролировать соответствующие датчики, шкалы и термографы. Персонал должен быть обучен вмешиваться в аварийные ситуации, знать, где находятся главные органы управления и к кому обращаться в аварийной ситуации.По мере найма нового персонала им также потребуется обучение обслуживанию.
В дополнение к регулярному циклическому техническому обслуживанию время от времени следует проводить тщательные проверки для оценки непрерывной работы системы климат-контроля. По мере старения системы части могут выйти из строя, и могут появиться признаки неисправности. В плохо проветриваемых помещениях может пахнуть плесенью. На поверхностях стен могут быть пятна, мокрые пятна, пузыри или другие признаки повреждения от влаги. Регулярные тесты качества воздуха, влажности и температуры должны показать, правильно ли работает система.Если в результате новой системы появилось повреждение, ее следует немедленно отремонтировать, а затем внимательно следить, чтобы обеспечить полный ремонт.
Оборудование должно быть доступно для обслуживания и должно быть видимым для облегчения осмотра. Более того, поскольку механические системы служат всего 15-30 лет, сама система должна быть «обратимой». То есть система должна быть установлена таким образом, чтобы последующий демонтаж не повредил постройку. Помимо обслуживания, необходимо регулярно проверять, настраивать и обслуживать резервные мониторы, сигнализирующие о неисправности оборудования.Контрольные списки должны быть разработаны, чтобы гарантировать, что все аспекты текущего обслуживания выполнены и данные переданы управляющему зданием.
Успешная интеграция новых систем в исторические здания может оказаться сложной задачей. Удовлетворение современных требований HVAC к комфорту человека или установка контролируемого климата для музейных коллекций или для работы сложного компьютерного оборудования может привести как к визуальному, так и к физическому повреждению исторических ресурсов. Владельцы исторических зданий должны осознавать, что конечный результат потребует уравновешивания множества потребностей; не существует идеальной системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.При проведении изменений в исторических зданиях лучше всего получить совет и помощь квалифицированных специалистов, которые могут:
Слишком часто предполагаемые климатические потребности жильцов или коллекций могут отрицательно сказаться на долгосрочной сохранности здания. При тщательном балансе между потребностями сохранения здания и потребностями жителей в температуре и влажности внутри, проект может стать успешным.
Автор с благодарностью отмечает неоценимую помощь Майклу К. Генри, P.E., AIA, в разработке и техническом редактировании этого краткого обзора.Технический обзор был также предоставлен Ernest A. Conrad, P.E. Также выражается благодарность сотрудникам Программы культурных ресурсов Службы национальных парков, включая Тома Кеохана и Кэтрин Колби, регион Роки-Маунтин; Майкл Кроу, Западный регион; Марк Чавес, регион Среднего Запада; Рэндалл Дж. Биаллас, AIA, руководитель отдела исторической архитектуры парков, и Джордж А. Торсен, исторический архитектор, Сервисный центр Денвера. Особая благодарность также выражается Майклу Дж. Ауэру из службы технической сохранности за его редакторскую помощь в подготовке этой статьи и Тиму Бюнеру за его помощь с иллюстрациями.
Настоящая публикация подготовлена в соответствии с Законом о сохранении национальных исторических памятников 1966 года с внесенными в него поправками, который предписывает министру внутренних дел разрабатывать и предоставлять информацию об исторических объектах. Служба технической сохранности (TPS), Служба национальных парков, готовит для широкой общественности стандарты, руководства и другие образовательные материалы по ответственным методам сохранения исторических памятников.

Диаметр резьбы, дюйм	Условный проход, мм	Объем, литр
1/2	15	0,177
3/4	20	0,314
1	25	0,491
1 1/4	32	0,804
1 1/2	40	1,257
2	50	2, 467
2 1/2	65	3, 318
3	80	5,026
4	100	7, 854