Рулонная теплоизоляция
Одним из этапов ремонта является установка тепловой изоляции. Она делается, чтобы сберечь энергию в зимний период и исключить чрезмерно высокую температуру в помещениях в жаркую погоду. Одна из самых распространенных и эффективных изоляций — рулонная. Она обладает низкой теплопроводностью, отличной гибкостью и в то же время хорошо сохраняет форму.
Плюсы и минусы рулонной изоляции
Выбор в пользу рулонной изоляции делают по многим причинам:
- быстрая установка, легко раскатывается, покрывая большие площади;
- возможность утепления объемных тел сложной формы, труднодоступных мест, например, углубленного в нишу водонагревателя;
- легко достичь герметизации стыков, которых намного меньше, чем при установке плит;
- меньше отходов по сравнению с плитами;
- широкий диапазон рабочих температур;
- легкость в транспортировке;
- высокая влагостойкость и низкая паропроницаемость, достигаемая в том числе за счет дополнительного защитного слоя из фольги и других покрытий;
- повышенная стойкость к воздействию негативных факторов окружающей среды;
- широкий ассортимент, возможность подобрать оптимальный вариант в зависимости от поверхности и условий;
- стоимость рулонной теплоизоляции ниже, чем плит, изготовленных из того же материала.
Обычный рулонный утеплитель на основе минеральной ваты за счет повышения энергосбережения способен повысить температуру в помещении на несколько градусов.
Рулонная изоляция имеет и свои недостатки. Например, из-за тонкого материала требуется укладка в несколько слоев. С другой стороны, полотна с большой толщиной неудобно монтировать. В некоторых случаях минусом является низкая жесткость материала. Отдельные виды утеплителей представляют реальную угрозу здоровью человека, поэтому ограничены в применении.
Область применения рулонной изоляции
Теплоизоляционные материалы в виде рулонов обладают целым арсеналом положительных качеств, что обеспечивает их широкое применение. С учетом условий и требований к эксплуатации они могут быть использованы для разных целей и объектов:
- для жилых домов и нежилых помещений;
- для внутренней и наружной декоративной отделки, под обои, плитку и другие облицовочные материалы;
- для поверхностей, расположенных как вертикально, так и горизонтально, в частности для полов, подвергающихся повышенной нагрузке;
- для трубопроводов и других коммуникаций;
- для кровли и чердаков, снижения тепловых потерь через перекрытия.
Такая универсальность достигается за счет гибкости материала, а также плотности, достаточной для того, чтобы он не подвергался деформации.
Изоляционный рулон, покрытый защитным слоем из металла, устанавливается там, где требуется обеспечить максимально низкие потери тепла. Это могут быть сауны, бани, помещения с «теплым полом» и т. д.
Благодаря рулонному утеплителю появляется возможность осуществлять монтаж изоляции на конструкциях со сложными геометрическими формами. С их помощью можно защитить поверхности с разными уровнями, изгибами, стыками и труднодоступными местами.
Основные виды рулонной изоляции
Для изготовления изоляции используют разное сырье. Широкое применение получили рулонные утеплители на основе минеральной ваты. Благодаря отличным эксплуатационным характеристикам все большую популярность завоевывает изоляция из вспененного полиэтилена.
Материалы натурального происхождения, например, изготовленные из пробки, встречаются не так часто из-за высокой стоимости. Для обеспечения дополнительной защиты и усиления положительных качеств одну или обе стороны некоторых утеплителей покрывают бумажным, фольгированным или металлическим слоем.
Общие требования к рулонной изоляции из минеральной ваты
Минеральная вата представляет собой волокнистый материал, в основе производства которого лежат расплавленные горные породы, стекло, металлургические шлаки и их смеси.
Во избежание проникновения пара для данного вида изоляции с любым составом требуется защитное покрытие. В функционал этого дополнительного слоя также входит сдерживание вредных веществ, способных нанести вред здоровью человека. Их концентрация со временем только увеличивается. К примеру, в составе минеральной ваты зачастую присутствуют опасные для здоровья формальдегиды. При этом, чем хуже качество утеплителя, тем больше содержание веществ данной группы.
Чтобы уложить минеральную вату, перед этим необходимо смонтировать каркас. Установка самих рулонов происходит встык. Во избежание появления на поверхности объекта холодных участков необходимо исключить зазоры между соседними полотнами. При этом, чтобы обеспечить надежную защиту от низких температур, рулон можно укладывать в несколько слоев.
В зависимости от сырья для изготовления, минеральная вата имеет следующую квалификацию:
- шпаковата;
- стекловата;
- базальтовая (каменная) вата.
По своей структуре данная изоляция бывает облегченной и очень плотной. Если первая больше предназначена для потолков и перекрытий, то второй изолируют стены и пол. Плотность и жесткость материала влияют на размеры рулона. Длина может варьироваться от 300 до 800 см, ширина — от 60 до 122 см, по толщине утеплитель выпускают в 3 исполнениях: 5, 10 и 15 см.
Базальтовая (каменная) вата
Основное применение базальтовой ваты — изоляция больших плоских поверхностей. Ее производят, переплавляя горные породы в хаотично переплетенные между собой тонкие волокна. Главным преимуществом данного утеплителя является негорючесть.
Базальтовая вата бывает жесткой и эластичной. Последняя используется в виде рулонной изоляции. Свое распространение она получила за один из самых низких показателей теплопроводности среди всех видов минеральной ваты. Материал объемом 1 м³ весит от 30 до 100 кг. Он рассчитан на температуру до 700 °C. По заявлению производителей, базальтовая вата не имеет в своем составе вредных веществ, которые могут нанести вред здоровью человека. Хотя анализы показывают, что микроэлементы волокон и связующих веществ через какое-то время проникают в воздух.
Стекловата
Стекловата является универсальным теплоизоляционным материалом. При ее производстве сырье подвергается сильному нагреву (до 1450 °C). Путем плавки получают такие же волокна, как в базальтовой вате, только на основе песка и стекла. Далее материал склеивают с помощью связующего вещества и производят формовку. На завершающем этапе происходит окраска в желтый цвет.
Стекловата имеет самую низкую цену, за счет чего пользуется огромным спросом на рынке. При этом стекловата отлично справляется со своей основной функцией — сохранением тепла. Она способна выдерживать температуру до 450 °C. Плотность материала составляет всего 25 кг/м³.
Основной недостаток стекловаты — содержащиеся в ней вредные микрочастицы, которые при контакте с материалом вызывают раздражение тканей и оказывают негативное воздействие на кожный покров и органы дыхательных путей. Именно поэтому, работая с ней, следует обязательно применять средства индивидуальной защиты (очки, перчатки и т. д.). Стекловату обычно используют для изоляции наружных поверхностей.
Шпаковата
Основой для производства шпаковаты служат металлургические отходы, а именно доменные шлаки. Цена и изоляционные качества материала являются оптимальными для массового использования, однако он считается устаревшим. Главные причины, по которым его перестали использовать в жилых помещениях — это ломкость и частые аллергические реакции.
Шпаковата имеет разную плотность. Для перекрытий лучше подходит материал с величиной 75 кг/м³, для стен — с 125 кг/м³. Отличается высокой гигроскопичностью, а контактируя с водой, теряет свои главные положительные свойства. Негорючий, при воздействии температуры 300 C° начинает плавиться.
Рулонный утеплитель с защитным покрытием из фольги
Рулонный утеплитель с защитным покрытием из фольги на основе минеральной ваты призван снизить воздействие ультрафиолетовых лучей, повысить энергосбережение и обеспечить должную гидроизоляцию.
При монтаже фольгированного утеплителя необходимо учитывать, что для снижения теплопередачи важно оставить зазор не менее 1,5 см между отделкой и изоляционным полотном.
Фольгированная изоляция применяется при установке «теплого пола», для изоляции сырых помещений, например, бассейнов и бань.
Рулонная изоляция из пенополиэтилена
Рулонная изоляция на основе пенополиэтилена не разрушается под воздействием негативных факторов окружающей среды, и, в целом, достаточно устойчива к влаге, перепадам температур, жаре и морозу. Она имеет несколько исполнений:
- с дополнительным фольгированным слоем и без;
- с клеевой основой и без;
- для изоляции стен или трубопроводов и различных коммуникаций;
- для различных условий окружающей среды, например, для сильных морозов с толщиной 4 см.
Для полиэтиленовой изоляции не нужна дополнительная защита от паропроницаемости. Она влагостойка и имеет длительный срок эксплуатации. Данный вид утеплителя рассчитан на температуру от -60 до +100 С°, подходит для наружного и внутреннего применения.
Вспененный полиэтилен имеет низкий коэффициент теплопроводности благодаря закрытой пористой структуре. Она образуется, когда нагретый материал смешивается с газовой смесью и впоследствии застывает. Для придания структуре прочности физическим или химическим способом производят усиление связей между молекулами (сшивают).
Тонкие рулоны с шириной от 0,6 до 1,2 м, могут достигать в длину до 30 м. Толщина изделия обычно составляет всего 1 см.
Из недостатков, в первую очередь, следует выделить горючесть материала и проводимость тока. Для установки рулонов на стене требуется специально предназначенный для этих целей клей.
Виды изоляции из вспененного полиэтилена
Существует два вида вспененного полиэтилена: сшитый и несшитый. Хоть оба материала обладают низкими показателями теплопроводности, за счет сильных связей между молекулами характеристики первого гораздо лучше, чем у второго. Рулонная изоляция из вспененного полиэтилена имеет следующие преимущества:
- долговечный, срок эксплуатации до 100 лет;
- водонепроницаемый;
- легкий монтаж;
- высокий коэффициент сопротивления паропроницаемости;
- экологически чистый, безвредный для человека;
- не подвержен разрушению со стороны бактерий и грибков;
- для эффективного удержания тепла достаточно даже небольшой толщины слоя.
Преимущество сшитого полиэтилена над обычным аналогом заключается в заметном снижении интенсивности звуковых волн. Кроме этого, для него характерна большая прочность на сжатие, он отлично подходит для использования в качестве утеплителя поверхностей, подверженных повышенным нагрузкам, например, пола. Несшитый полиэтилен под действием внешней нагрузки теряет свою форму, которую невозможно возвратить в исходное состояние.
Пробковый утеплитель
Данный вид изоляции производят из коры пробкового дуба путем ее измельчения, соединения органическим клеем и опрессовки. Толщина получаемого рулона варьируется от 2 до 6 мм, длина может достигать 10 м, ширина, как правило, составляет 1 м. Натуральное происхождение материала делает его безопасным в течение всего срока эксплуатации. В основном пробковый утеплитель используется под обои, а также в качестве подложки для укладки ламината или монтажа «теплого пола».
Несмотря на маленькую толщину слоя теплопроводность «пробки» превосходит значение минеральной ваты. Из других свойств следует выделить малогорючесть, плохую впитываемость воды, не самую лучшую звукоизоляцию и большой запас прочности (может прослужить до 50 лет). Из-за высокой плотности она очень тяжелая. Одним из факторов, ограничивающих ее повсеместное применение, является высокая цена.
Изготовлением утеплителей из пробкового дуба преимущественно занимаются португальские компании. Они выпускают широкую линейку изоляционных рулонов, которые, в том числе, можно использовать в качестве отделки для стен. Установка пробкового полотна не представляет труда, для его укладки требуется специальный клей.
Защитный слой теплоизоляции
Защитный внешний слой тепловой изоляции служит для улучшения ее характеристик.
Самым распространенным материалом для внешнего покрытия рулонных утеплителей является фольга, способная отражать тепло. Как правило, она располагается на стороне, обращенной внутрь помещения. Ее наличие уменьшает теплопроводность, снижает паропроницаемость и защищает поверхность от воздействия влаги. Фольгированная изоляция разрабатывалась для горячих трубопроводов, но в скором времени стала успешно применяться и для других конструкций.
Покрытие из металла выгодно отличается от фольгированного, что касается паро- и воздухопроницаемости. Однако оно подвержено истиранию вследствие механического воздействия. С уменьшением толщины слоя увеличиваются потери тепла.
Бумажное покрытие обеспечивает более плотный контакт между утеплителем с изолированной поверхностью. Оно может быть как на одной стороне, так и на двух для поклейки обоев.
Выбор рулонного утеплителя
В наши дни существует огромное множество предложений рулонных утеплителей, среди которых нет так уж просто найти подходящий для конкретной конструкции и условий эксплуатации. Чтобы сделать правильный выбор, проанализируйте следующие факторы:
- тип помещения (является жилым, хозяйственным или административным);
- площадь всех поверхностей, которые необходимо изолировать;
- уровень уличного шума;
- уровень влажности внутри помещения.
Важно, чтобы теплоизоляционный утеплитель обладал не только хорошими эксплуатационными свойствами, но и был экологически чистым, не выделял вещества, способные вызвать аллергические реакции и нанести вред здоровью человека.
Рулонный утеплитель зачастую является предпочтительным вариантом из-за удобства монтажа и хорошей способности удерживать тепло. Но имейте в виду, что волокнистые материалы утрачивают свои эксплуатационные свойства при контакте с влагой. Выбирайте материал с защитным покрытием, которое обеспечит хорошую гидроизоляцию.
Если же вы остановили свой выбор на утеплителе из пенополиэтилена, учтите, что он не пропускает пар. Для поддержания нормального микроклимата в помещении потребуется установка приточно-вытяжной вентиляции или улучшение естественной циркуляции воздуха.
Задачи управления промышленными объектами через создание цифрового двойника предприятия
Модернизация производства — это комплексное, частичное или полное обновление систем или оснащения на предприятии. Данный процесс влечет за собой целый ряд мероприятий, среди которых большую часть занимает тщательный анализ и сбор информации.
В данной статье предлагается затронуть тему цифровых двойников[1] предприятий и их реализацию в виде набора цифровых информационных моделей.
В последние годы эта тема становится все более востребованной и острой. Среди причин такого повышенного интереса можно отметить:
- объявление национальной программы «Цифровая экономика Российской Федерации»;
- выполнение задач цифровизации строительной отрасли (раздел «Цифровизация строительной отрасли» в проекте «Стратегии развития строительной отрасли до 2030 года»[2]);
- рост применения технологий информационного моделирования;
- появление на рынке труда молодых специалистов, владеющих инструментом.
Все чаще владельцы предприятий и представители государственных структур обращают внимание на новые технологии применительно к своим задачам, в том числе и при решении вопросов модернизации. Ни для кого не секрет, что основная масса предприятий построена в прошлом веке и не соответствует современным требованиям. И, следовательно, чтобы вывести оных в список лидеров мирового технологического процесса и наилучших доступных технологий, необходима их модернизация. Это задача стратегического уровня. Политическая и экономическая обстановка, связанная с санкциями, пандемией и рядом других причин, только обострила эту необходимость.
Что же может позволить решить задачу цифровизации строительной отрасли в промышленном кластере? И почему именно о нем стоит говорить?
В России, на первый взгляд, есть все предпосылки для резкого роста и развития новых подходов к управлению через создание цифровых двойников: на правительственном уровне приняты или принимаются необходимые решения, говорящие об особом статусе задач цифровизации в строительной отрасли; в проектных организациях строительной отрасли полным ходом идет освоение технологий информационного моделирования; высшие учебные заведения меняют свои программы с учетом государственного заказа и общемировыми тенденциями; инвесторы и заказчики наконец-то научились не только выговаривать, но и понимать основной смысл и назначение технологий информационного моделирования (BIM-технологий). И надо отметить, что Россия быстро наверстывает разрыв в этом направлении.
Основные усилия по внедрению технологий информационного моделирования сейчас направлены на рынок жилищного строительства и госзаказ объектов социальной направленности. Однако даже рынок жилищного строительства не выдает ожидаемых результатов, если говорить о полном жизненном цикле объектов капитального строительства. И связано это в первую очередь с разрывом интересов игроков — инвестор (заказчик), как правило, не участвует в дальнейшей эксплуатации произведенной продукции, будь то жилые дома, школы, поликлиники или административные здания. И, как следствие, управляющие компании или комитеты городских структур, которым в дальнейшем предстоит эксплуатация этих объектов, имеют или мизерное представление о BIM и собственной вовлеченности в процесс цифровизации, или не имеют его вовсе.
И все-таки нельзя утверждать, что цифровые двойники в жилищном комплексе на территории России отсутствуют. Такие примеры есть, и связаны они только с крупными частными застройщиками, осваивающими территорию Москвы. Например, PSN Group (ТОП-5 девелопер Москвы по результатам 2016 года) была внедрена Единая система мониторинга, управления и аналитики для сети жилых комплексов (используются модели зданий), которая находится в промышленной эксплуатации, но по-прежнему постоянно развивается: происходит подключение новых жилых комплексов, разрабатываются новые модули, связанные с предикативным анализом работы оборудования, формируются планы развития[3]. Это скорее исключительный случай.
Другое дело — промышленные объекты. Любое предприятие проходит полный жизненный цикл от появления идеи до демонтажа, сохраняя интерес своего заказчика — управленца. И вот тут-то можно и должно в полной мере почувствовать преимущества применения технологий информационного моделирования в качестве создания цифрового двойника промышленного объекта.
Современный мир предлагает для решения таких задач множество технологий, концепций и инструментов: PLM/PDM, BigData (Большие данные), IIoT[4] (Промышленный интернет вещей), Cloud Computing (Облачные вычисления), GIS (Геоинформационные системы), BIM/openBIM и другие. Все это может быть востребовано при решении множества задач управления объектами предприятия, одной из которых является модернизация. Например, создание цифрового двойника путем формирования цифровых информационных моделей производственных цехов поможет собрать данные о состоянии оборудования, об основных и оборотных средствах, а также о производственных процессах и проанализировать их с помощью специализированных систем.
Модернизация предприятия без снижения объемов производства и, тем более, без его остановки — это задача, которая под силу современным технологиям. Кто-то может возразить, что такие задачи решались и прежде. Решались, но сейчас главный фактор — это время.
Несколько лет назад шли постоянные обсуждения отсутствия стандартов по технологиям информационного моделирования, а сейчас уже речь идет о более глубокой их проработке и применимости к особенностям российского рынка.
Если еще десять лет назад разворачивались целые баталии на тему отсутствия интеграции при применении программного обеспечения разных вендоров, то сейчас и этот вопрос начинает уходить в прошлое. Разработчики программного обеспечения становятся более открытыми друг другу, понимая, что не могут покрыть весь спектр решаемых в строительной отрасли задач. В качестве стандарта обмена и управления данными об объектах строительства в Российской Федерации принят формат IFC (Industry Foundation Classes — формат данных с открытой спецификацией)[5].
Так что же препятствует появлению цифрового двойника предприятия и его участия в вопросах модернизации и, возможно, в дальнейшем в задачах управления активами?
Ответ простой — желание заказчика, его умение идти к поставленной цели и добиваться ее, так как этот процесс невозможно решить в укороченные сроки.
В 2019 году Роснефть запустила в опытно-промышленную эксплуатацию цифровой двойник своего месторождения в Башкирии — проект «Цифровое месторождение»[6], выстраивая тем самым интегральную цепочку нового типа, включающую в себя «цифровое месторождение», «цифровой завод» и «цифровую АЗС». Разработка и запуск проекта «Цифровое месторождение» осуществляется в рамках стратегии «Роснефть-2022», предусматривающей переход на качественно новый уровень управления бизнес-процессами, повышение надежности и экономичности производства, сокращение потерь. Хоть в приведенном примере есть упоминание о «цифровом заводе», но все же выполненная работа относится к управлению производственными процессами, а не промышленными объектами недвижимости.
А вот другой пример. Как сообщается на сайте компании «Газпром нефть»[7] от 27 октября 2020 года, «Газпром нефть» получила патент на собственную цифровую разработку — Систему управления инженерными данными (СУПРИД). Система формирует электронные модели производственных установок — цифровые двойники, включающие в себя инженерно-техническую документацию и 3D-модель объектов. Сейчас СУПРИД охватывает Московский и Омский НПЗ «Газпром нефти», позволяя на 20% сократить временные затраты на выполнение регламентных мероприятий по эксплуатации, ремонту и обслуживанию. Экономический эффект от внедрения системы на нефтеперерабатывающих заводах компании оценивается более чем в 700 млн рублей в год.
Итак, видно, что процесс создания цифровых двойников предприятий уже начал свое движение по территории России, и хочется верить в появление новой технологии, которая с каждым годом будет все более востребованной и совершенной. Однако, прикоснувшись к цифровым двойникам в жизни, понимаем, что пока это или попытка перевести привычный процесс проектирования на новый уровень, или подтягивание моделей зданий без информационной части к своим системам автоматизации, или же моделирование без учета всех последующих задач использования цифровых информационных моделей: эксплуатация, модернизация, управление активами и так далее.
В массе случаев появляющихся на свет цифровых двойников видно, что отсутствует главное — требования заказчика, которые зафиксированы в виде документов и будут неукоснительно выполняться исполнителями; что зачастую исполнители живут интересами, очерченными рамками своих договоров и получением вознаграждения за свой труд, без желания понять, что за каждым этапом жизненного цикла объекта до момента его ликвидации идет следующий этап со своими задачами, использующими результаты предыдущего этапа, и что несогласованный переход от одного этапа к другому может привести к большим финансовым издержкам. А ведь технологии информационного моделирования предназначены для наименее рискового прохождения объекта капитального строительства по всему жизненному циклу. Но для этого надо просто правильно организовать работу. Это значит, что впереди предстоит много интересной работы.
Компания ООО «Бюро ЕСГ» — это системный интегратор, который принимает активное участие в проработке правильного подхода к созданию цифровых двойников промышленных объектов. Нашими клиентами являются крупные промышленные компании в нефтегазовой, сталелитейной, судостроительной и других отраслях. «Бюро ЕСГ» имеет многолетний опыт по внедрению технологий информационного моделирования, применению технологий лазерного сканирования, созданию систем управления инженерными/проектными данными, использованию геоинформационных систем и их интеграции с цифровыми информационными моделями. Наша компания предоставляет полный комплекс услуг по разработке технологии создания цифрового двойника предприятия с учетом его последующего использования.
За последние годы специалистами ООО «Бюро ЕСГ»[8] выполнены и продолжают выполняться работы по созданию цифровых двойников как на основе лазерного сканирования, так и с использованием проектной, рабочей и исполнительной документации. ООО «Бюро ЕСГ» принимает активное участие при разработке требований заказчиков к цифровым информационным моделям в различных отраслях промышленности[9], в том числе для ПАО «Газпром нефть», а также в разработке методик создания цифровых информационных моделей с применением программного обеспечения разных разработчиков.
ООО «Бюро ЕСГ» принимает участие в пилотных проектах по разработке импортозамещающих систем управления инженерными данными и их интеграции с цифровым двойником предприятия. Группой специалистов ООО «Бюро ЕСГ» по геоинформационным системам реализован ряд проектов по созданию электронного генплана, а также интеграции BIM и 3D-ГИС.
[1] Цифровой двойник (англ. Digital Twin) — цифровая копия физического объекта или процесса, помогающая оптимизировать эффективность бизнеса. Концепция «цифрового двойника» является частью четвертой промышленной революции и призвана помочь предприятиям быстрее обнаруживать физические проблемы, точнее предсказывать их результаты и производить более качественные продукты. Википедия.
[2] https://nopriz.ru/upload/iblock/892/TSifrovizatsiya-stroitelnoy-otrasli-dlya-Strategii.pdf
[3] Информация получена с интернет-ресурса https://hmps-business.ru/portfolio/sistema-monitoringa-upravleniya-i-analitiki-dlya-psn-group.html
[4] Промы́шленный интерне́т веще́й (англ. Industrial Internet of Things, IIoT) — это система объединенных компьютерных сетей и подключенных к ним промышленных (производственных) объектов со встроенными датчиками и программным обеспечением для сбора и обмена данными с возможностью удаленного контроля и управления в автоматизированном режиме, без участия человека. Применение Интернета вещей в промышленности создает новые возможности для развития производства и решает ряд важнейших задач: повышение производительности оборудования, снижение материальных и энергетических затрат, повышение качества, оптимизация и улучшение условий труда сотрудников компании, рост рентабельности производства и конкурентоспособности на мировом рынке. Википедия.
[5] ГОСТ Р 10.0.02-2019/ИСО 16739-1:2018 Система стандартов информационного моделирования зданий и сооружений. Отраслевые базовые классы (IFC) для обмена и управления данными об объектах строительства.
[6] Более полную информацию можно получить на сайте Роснефть (https://www.rosneft.ru/press/news/item/195043/).
[7] «Газпром нефть» защитила патентом собственную систему управления инженерными данными
[8] Более подробно об опыте компании ООО «Бюро ЕСГ» и предоставляемых услугах можно узнать на сайте http://esg.spb.ru
[9] Автор статьи в период работы в СПб ГАУ ЦГЭ (Центр государственной экспертизы Санкт-Петербурга) сформулировала требования к цифровым информационным моделям, представляемым для проведения экспертизы в Санкт-Петербурге (https://www.spbexp.ru/docs/podgotovka-informatsionnykh-modeley-bim/), которые уже успешно применяются и продолжают развиваться.
Приборы отопления
Россия - страна, раскинувшаяся от субтропических широт до вечной мерзлоты заполярья. Основная часть территории лежит в природных зонах, где требуется постоянное или периодическое отопление. Отопление - это принудительный обогрев здания, с целью поддержания комфортной температуры и компенсации теплопотерь, которые неизбежно присутствуют в любом гражданском строении.
Отопление помещений осуществляется в результате теплообмена. В свою очередь, теплообмен в помещении между внутренней средой и теплоносителем возможен двумя путями:
- Конвекцией – перенос тепла в результате циркуляции неравномерно нагретых жидкости или газа.
- Лучистой энергией. Нагревание тел волнами электромагнитной энергии в инфракрасном диапазоне.
Обособленно друг от друга типы теплопередачи сложно встретить. Они всегда комбинируются между собой. Но по преобладающему принципу отопительные приборы принято называть конвекторами и излучателями или радиаторами.
Классификация отопительных приборов
В отечественной практике сформировалась следующая классификация отопителей:
- По принципу теплоотдачи. В зависимости от физического принципа теплоотдачи отопительные приборы делятся на две большие группы:
- Радиаторы.
- Конвекторы.
- По конструктиву исполнения.
Радиаторы выпускают секционные, трубчатые, панельные и блочные.
Конвекторы- с предусмотренным кожухом и без кожуха.
- По размеру.
Высота. Низкие. Имеют размер от 200 до 400мм.; средние- 400-650; высокие- от 650 до 900мм.; плинтусные- существуют размером 200мм и меньше.
Глубина или ширина. Малая до 120мм; Средняя от 120мм до 200мм; Большая- 200мм и более.
- По материалу изготовления. Радиаторы производят из:
- чугуна
- алюминия
- стали
- комбинированные- биметаллические
Конвекторы делают из:
- стали
- алюминия
- меди
Значительно реже отопительные приборы изготавливаются из органических материалов, имеющих высокую теплопроводность и коэффициент теплоотдачи.
- По способу изготовления. Изготавливают приборы отопления литым, штампованным, сварным, комбинированным способом.
- По вариантам монтажа. Выделяют напольные, настенные приборы, и монтируемые в интерьерные конструкции.
Все конвекторы и радиаторы выпускаются со встроенной регулировкой теплового потока или без таковой.
Различия между конвектором и радиатором
Несмотря на общие задачи, конвекторы и радиаторы имеют существенные отличия.
Способ теплоотдачи принципиально разный. Рабочий конвектор разогревает воздух, который находится в непосредственной близости. Нагретые слои воздуха увеличиваются в объеме и теряют плотность, поэтому становятся легче более холодных слоев. Теплый воздух стремиться к потолку. Внизу, у конвектора образуется зона разрежения, куда засасывается холодный воздух, который снова разогревается и устремляется к потолку. И так постоянно, до выравнивания температуры конвектора и температуры в помещении в любой точке. Ускорить и усилить конвективные потоки помогает кожух, который выполняет роль вытяжного канала.
Радиатор - это отопительный прибор, который осуществляет перенос тепла помимо конвекции, излучением тепловых волн. Как это происходит? Теплоноситель, благодаря процессу теплопередачи, разогревает поверхность радиатора, а точнее передает энергию частицам вещества радиатора. Молекулы в разогретом материале радиатора начинают колебаться интенсивнее и высвобождать энергию в невидимом длинноволновом диапазоне. Распространяясь в помещении, электромагнитные волны поглощаются окружающими предметами с последующим выделением теплоты. Таким предметы, находящиеся вокруг сами становятся излучателями тепла.
Другое отличие - это конструкция. Конвектор выглядит, как труба, на которую насажены многочисленные тонкие пластины. Конвектор должен иметь максимально возможную площадь соприкосновения с воздухом. Радиатор, при равных габаритах, имеет меньшую площадь. Устройство конвектора отличается от радиатора присутствием кожуха. В радиаторе кожух не предусмотрен, так как это значительно снизит степень эффективности прогрева помещения.
Радиаторы более термоинертны. То есть тепловому прибору требуется больше времени для разогрева, так как он обладает повышенной теплоемкостью по сравнению с конвектором. Но и остывать радиатор будет дольше. В определенных ситуациях это может быть как плюсом, так и минусом.
Конвекторы окрашивают в разные цвета. Радиаторы традиционно встречаются в белом исполнении, что может потребовать коррекции в дизайнерском интерьере. Белый цвет применим по соображениям его респектабельности и универсальности, но, по законам физики, наибольшей теплоотдачей будет обладать поверхность черного цвета.
Преимущества и недостатки отопительных приборов
Радиатор отличает в лучшую сторону надежность, долговечность, невысокая цена. Термоинерция играет в плюс, когда происходят перебои с отоплением. Но когда нужно отрегулировать температуру на комфортный уровень этот показатель доставляет неудобства.
Очевидным минусом радиаторов служит высокая температура разогрева поверхности. Она приближена к температуре теплоносителя в системе. В системе центрального теплоснабжения температура может достигать 800C и более. Есть угроза получения ожогов. Избежать этого можно, установив защитный корпус или защитный экран. Но в этом случае падает мощность отопителя.
К достоинствам конвекторов можно отнести небольшую массу, возможность скрытой установки и монтажа в сложных местах, например, под панорамными окнами. Невысокую температуру поверхности конвекторных пластин, в районе 500С, что не приведет к ожогам. Конвекторы быстрее и полнее прогревают помещение.
Существенным минусом конвекторов выступает то, что в результате циркуляции конвекционных потоков в окружающий воздух поднимается пыль.
Нецелесообразно применять конвекторы в помещениях с высокими потолками.
Требования безопасности к отопительным приборам
Поверхность конвекторов и радиаторов не должна иметь острых краев и быть травмобезопасной.
В случае, если технологически предусмотрено нагревание поверхности отопительного прибора до температуры превышающей 750С, то должны устанавливаться защитные экраны
Для окраски приборов отопления необходимо применять порошковые, лакокрасочные материалы, которые не выделяют в процессе эксплуатации вредных и токсичных веществ.
Использование батарей централизованного отопления для организации заземления или токопроводящих работ запрещено.
Не допускается производить выпуск воздушной смеси из алюминиевого прибора в процессе эксплуатации при наличии поблизости открытого огня.
От чего зависит выбор отопительных приборов
Приборы отопления должны соответствовать конкретным проектным требованиям эксплуатации. Запрещено применять отопительные приборы, у которых показатели по температуре теплоносителя и давлению ниже, чем требуемых условий по эксплуатации сети.
Утилизацию радиаторов и конвекторов требуется осуществлять в соответствии с нормативной документацией завода- изготовителя.
Для правильного выбора приборов для отопления жилища или производственного помещения стоит опираться на ряд критериев, которые помогут сориентироваться в многообразии.
- Экономические. Любая система отопительных приборов в помещении должна выдерживать соотношение цены и эффективности эксплуатации, минимизировать траты на монтаж и обслуживание.
- Санитарно-гигиенические. Отопительные приборы должны соответствовать санитарно-гигиеническим нормам, поддерживать температуру и влажность воздуха, установленную в СанПиН в зависимости от назначения помещения. Не должны препятствовать проведению обеспыливания и служить источником загрязнения окружающего пространства.
- Стилистико-архитектурные. Большое внимание уделяется стилистической направленности изделий. Отопители должны гармонично вписываться в пространство и не занимать много места.
- Монтажные. Установка отопительных приборов не должна вызывать трудностей и привлекать сложного инструмента и высокооплачиваемого персонала. Приборы отопления должны быть универсальны по крепежу, иметь прочные и надежные способы крепления.
- Эксплуатационные. Современная теплотехническая продукция должна соответствовать параметрам теплоснабжающей сети. Иметь регулировку теплоотдачи для поддержания комфортных условий в помещении.
- Теплотехнические. Отопительные приборы должны обладать максимальным коэффициентом полезного действия для максимального использования энергии теплоносителя.
Как выбрать отопительный прибор
В первую очередь, это зависит от системы отопления. Они бывают централизованные и автономные. В централизованных системах давление теплоносителя выше, чем в автономных и составляет 9-10 бар, а при опрессовке системы давление поднимают до 12. Существует вероятность гидроудара из-за неравномерной работы гидро насосов на станции теплоснабжения . Вода в системе централизованного отопления имеет повышенную химическую активность в виде растворимых и нерастворимых солей. Автономные системы отличаются пониженным давлением и меньшей жесткостью воды, по сравнению с централизованными. В автономных системах в качестве теплоносителя может применяться антифриз. Эти моменты стоит учитывать при выборе продукции для отопления квартиры, офиса или производства.
Удачно вписываются в указанные требования для систем централизованного отопления чугунные секционные батареи и биметаллические секционные приборы. Секционные приборы имеют возможность дооснащаться необходимым количеством элементов, что делает их универсальными.
Чугунные секционные батареи. Самые недорогие на сегодняшний день отопительные приборы. Имеют отличный запас прочности и долговечности. Радиаторы из чугуна служат до 50 лет. Продукция из чугуна стойка к гидроударам и коррозийным процессам. На рынке отопительной продукции можно встретить чугунные батареи художественного литья, тем самым можно подчеркнуть дизайнерский стиль интерьера. Однозначно не позволяет сделать выбор в пользу чугунины то, что материал тяжелый и имеет непрезентабельный вид. Если не брать во внимание художественное литье. У чугуна высокая теплоемкость, поэтому требуется время, чтобы его разогреть, но в то же время батарея долго остывает. Это минус, когда требуется оперативно отрегулировать температурный режим.
Биметаллические секционные приборы. Приборы из биметалла лишены недостатков чугуна, и имеют свои преимущества: рассчитаны на высокое давление в сети; имеют современный внешний вид. Но дороже чугуна по стоимости. Биметаллические изделия представляют собой стальной сердечник в виде труб, облитый алюминием по форме готовой батареи. Такая конструкция создавалась для того, чтобы исключить контакт алюминия с теплоносителем, так как вода в системе теплоснабжения довольно реактивна по отношению к алюминию.
Алюминиевые изделия. Отопительные батареи из алюминия обладают отличным коэффициентом теплоотдачи, имеют высокий КПД. Из недостатков можно выделить высокую стоимость и данный тип приборов не предназначен для сетей с высоким давлением теплового агента. Вдобавок алюминий не стоек к воздействию агрессивных сред. Поэтому алюминиевые тепловые приборы целесообразно использовать в частном теплоснабжении, где рабочее давление не превышает 8 атмосфер и теплоагент в составе несет минимум солей.
У секционных приборов, независимо от материала изготовления, есть общий недостаток. Они не предназначены для работы с антифризом. Со временем антифриз уменьшает уплотнительную способность межсекционной прокладки и появляется течь.
Панельные отопители. Делаются из стали. Штампуются два листа, симметричных между собой относительно продольной плоскости и свариваются. Таким образом получается плоский отопительный элемент, внутри которого есть каналы для циркуляции теплоагента. Далее отдельные элементы связываются между собой трубами в единую батарею. Полученная прямоугольная панель закрывается декоративным кожухом, но может обходиться без него. Без защитного экрана эффективность прибора выше, но страдает привлекательность. Стальные отопительные панельные приборы имеют хорошую теплоотдачу, современный вид. Можно устанавливать и в частном домостроении и интегрировать в централизованную магистраль.
Трубчатые отопительные приборы. Похожи на секционные отопители по форме. Выглядят как радиаторы из изогнутых вертикальных трубок, соединенных сверху и снизу трубчатым коллектором. Очень вариативны по размерам: от 0,3 метра до 3 метров. Устанавливаются в жилых и производственных помещениях, независимо от системы теплоснабжения.
Конвекторы. Производят из стали, меди и алюминия. Наиболее физически эффективны медные конвекторы. Изготавливаются конвекторы из центральной трубы диаметром до 3см, с нанизанными на нее пластинами. Между пластинами происходит прогрев воздуха. Конвекторы бывают настенной и скрытой установки. На настенные конвекторы одевается специальный кожух, который обеспечивает эффект тяги воздушным массам. Конвекторы скрытой установки могут монтироваться в пол и располагаться под панорамными окнами. Тепловые приборы на основе конвекции существуют естественной и принудительной циркуляции. Искусственная циркуляция достигается применением вентилятора в системе. Конвекторы имеют хороший коэффициент полезного действия, но имеют трудности в очистке от пыли.
Сколько тепловых приборов нужно в помещении
В помещении, согласно технологии установки тепловых приборов, требуется монтаж отопителя под каждым окном. Так как основная цель отопительных приборов компенсировать теплопотери, то и мощность приборов основывается на суммировании коэффициентов тепловых потерь. По усредненным теплотехническим расчетам, при высоте потолка в 2,7 м. 1м3 жилища в панельном доме требует 40Вт тепловой энергии, а кирпичный 35 Вт. Исходя из этого можно посчитать общую мощность обогревателей. На конечный результат будут играть факторы: отношение площади остекленной поверхности к площади стен; площадь наружных стен в помещении и степень утепленности, теплопотери потолка и пола, тип стеклопакета, амплитуда колебаний температур. В частном доме учитываются коэффициенты теплопотерь крыши и фундамента. Каждому фактору присвоен коэффициент, который можно найти в таблицах по теплотехническим расчетам.
Итог тепловой системы приборов
В результате подбора приборов по личным и техническим критериям должна получится система, которая отвечает эксплуатационным пунктам:
Отопительная система должна быть надежной и безопасной, не сильно затратной, простой в обслуживании.
Управление температурным режимом продублировано: автоматика- ручное.
Последовательность действий по управлению приборами должно быть простым и логичным.
Должна быть исключена вероятность нанесения ущерба системе по незнанию пользователя.
В частном жилье меры по предотвращению разморозки отопительной системы обязательны.
Отопительная система должна быть собрана из качественных материалов, согласно теплотехническому расчету, законов физики и здравого смысла.