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.

Горизонтально направленное бурение : выбирая высокую производительность

Технология горизонтально направленного бурения (ГНБ) продолжает внедряться в работы по подземной прокладке коммуникаций и становится все более востребованной.

Горизонтально направленное бурение – один из современных методов бестраншейной подземной прокладки коммуникаций. Данная технология достаточно давно и активно применяется в зарубежных странах,  в некоторых даже считается основной. В России ГНБ используется немного реже, тем не менее, отмечают эксперты, такой способ прокладки подземных сетей становится все более востребованным как у заказчиков работ, так и подрядных организаций.

По словам генерального директора СРО А «Подземдорстрой», исполнительного директора Тоннельной ассоциации Северо-Запада Сергея Алпатова, в течение последних 15 лет в стране объемы применения бестраншейных технологий в целом и техники и технологий ГНБ в частности растут. В последние годы отраслевой расклад в процентном отношении по объемам применения технологии ГНБ выглядит следующим образом: строительство и ЖКХ – 34% , электроэнергетика – 30%, транспорт нефти и газа - 18%, инженерные коммуникации - 23%, нестандартные применения - 5%.

«Техника и технология ГНБ эффективна и оправдана всегда, когда производство работ по строительству и реконструкции трубопроводов различного назначения по традиционным технологиям с внешними экскавациями грунта затруднено или попросту невозможно. Это федеральные автомобильные трассы, железные дороги, взлетно-посадочные и рулежные полосы аэродромов, улицы современных городов – не только мегаполисов с многомиллионным населением, но и небольших населенных пунктов. Применение технологии ГНБ эффективно при строительстве трубопроводов с пересечением водных преград – при выполнении работ открытым способом рыба в таких реках и водоемах не водится еще как минимум лет десять из-за нарушения экологического баланса. К примеру, в Санкт-Петербурге более 60% сетей водоснабжения и водоотведения было отремонтировано с применением техники и технологии ГНБ и подобная ситуация наблюдается во всех крупных российских городах. Что касается эффективности эксплуатации техники и технологии ГНБ, не существует ситуаций, когда их применение при наличии определенных ограничений на открытый метод работы, ведет к удорожанию проекта. Если учитывать стоимость строительства альтернативных объектов, затраты на восстановление зеленых насаждений и асфальтового покрытия, неудобства, связанные с нарушением транспортного режима, технология ГНБ всегда окажется намного эффективнее и экономичнее, чем открытый способ строительства», - не сомневается Сергей Алпатов.

Руководитель ООО «Велес Инженерные Сети» Герман Усанов также отмечает высокую технологичность ГНБ, но делает выводы, что пока она достаточно активно задействуется только в крупных городах, где высока конкуренция на рынке строительства подземных коммуникаций. К сожалению, многие организации на периферии считают технологию ГНБ слишком дорогой в сравнении с открытым способом прокладки трубопровода (ручной/механизированный способ разработки грунта).

Герман Усанов напомнил, что ГНБ – это один из нескольких методов бестраншейной прокладки труб. У каждой технологии свое поле применения и свои потребители, все зависит от задач. Непосредственно метод ГНБ выполняется в три этапа, из которых первый – это пилотное бурение, которое является управляемым как по профилю, так и в плановой части. Второй этап – это расширение скважины. Процесс абсолютно неуправляемый, т.е. расширитель (специальный инструмент для формирования скважины) ведет себя хаотично вплоть до того, что может отклониться от заданного пилотного бурения в ту или иную сторону, где меньше сопротивление грунта. «Именно поэтому данный метод не используется для прокладки самотечных канализаций, ведь при третьем этапе – протяжка трубопровода, труба ляжет так, как сформирована скважина, имея естественные некритичные эксплуатационные изгибы. Во всех остальных случаях ГНБ универсальный и эффективный метод, менее затратный в плане подготовительных работ и высокий по производительности», - добавил он.

Стоит отметить, что эффективность технологии ГНБ во многом зависит и от  применяемого бурового оборудования. В настоящее время оно иностранного производства. Руководитель отдела продаж ООО «ДДВ» Андрей Штемпель подчеркивает, что сейчас основные поставщики — это США и Китай. Но кроме страны происхождения, буровые установки отличаются своей оснащенностью, удобством эксплуатации, уровнем предлагаемого сервисного обслуживания и, конечно, ценой. При выборе буровой установки необходимо обращать внимание не только на основные параметры самой машины, но и на качество сервисного обслуживания. «2020 год стал отчасти переломным в поставках установок ГНБ на российский рынок. В частности, объем поставок американских установок значительно снизился. Это связано, прежде всего, с дороговизной в обслуживании данных установок и большой востребованностью и доступностью китайских моделей. При этом увеличился ввоз китайских брендов, но не всех. Основные поставщики потеряли объемы поставок в среднем на 20 %, но бренд DDW увеличил количество завозимых машин на 60 %! В текущем году мы планируем очередной прирост в объеме поставок наших машин DDW на 20% и выход на лидирующие позиции в России. В настоящее время понятно, что направление ГНБ продолжит уверенное развитие в России, большие установки класса Макси будут более универсальными и станут применяться как для ГНБ так и в нефтяной промышленности для добычи тяжелой нефти», - считает он.

По словам Андрея Штемпеля, серьезное внимание при ГНБ следует уделять и подбору бентонита и полимеров. Это вспомогательные материалы, применяемые при бурении.  Прежде всего нужно уточнить их состав, предварительно оценив необходимость данного продукта. На некоторых объектах бентонит и полимеры могут и вовсе не понадобиться. Для грамотного подбора и приготовления бурового раствора нужно начать с изучения грунта на объекте, получить шурфы, провести «лабораторию» с использованием нескольких образцов бентонита и выбрать наиболее оптимальный, при этом не выйдя за рамки бюджета.

Мнение

Герман Усанов, руководитель ООО «Велес Инженерные Сети»

Что касаемо факторов выбора, обслуживания и обновления, то есть один весомый аргумент: любая техника требует ухода и своевременного обслуживания, а чтобы эксплуатация была бережной и предсказуемой, нужно исключить использование техники на предельных нагрузках. Для каждого ГНБ перехода есть свой класс установок. Также надо стараться «не пускать технику по рукам», стараться, чтобы оператор был один – это самое основное. Все остальное аналогично эксплуатации любой спецтехники, правда, если запустить инструмент, нарушить технологию или по иным причинам оставить/похоронить при протяжке колонну в земле – это чревато колоссальными издержками, ведь хороший инструмент порой стоит не дешевле самой установки.