Водяное же отопление впервые было устроено в 1716 году в теплице для растений шведом Мартином Тривальдом, надзирателем угольных копей. С 1820 года такое отопление стали использовать для жилых домов в Англии, затем в других странах. Вот как было устроено, например, водяное отопление в одной из частных дач в Германии. Одни помещения обогревались батареями, поставленными у стен, а также в нишах под окнами. В других комнатах отопление было водно-духовым, и здесь имелись вытяжки, по которым воздух уходил в общую вытяжную трубу. В подвале действовала печь со змеевиком, который поставлял горячую воду. Змеевик состоял из двух труб: одна предназначалась для камеры, где согревался воздух, а другая – для батарей в комнатах. Обе трубы сообщались между собой так, что вода, отдав тепло комнатным батареям, поступала в камеру, где согревала воздух, и он уходил в комнаты по вертикальным каналам. Вода же возвращалась снова в печь для подогрева. Батареи состояли «из реберных элементов», которые закрывались чугунными решетками «изящного рисунка». Нагрев батарей регулировался усилением или ослаблением огня в топке. Сами же батареи имели краны тоже для регулирования нагрева.
Ныне обогрев помещений с помощью водяного отопления считается наиболее удобным и гигиеничным благодаря ровному распределению тепла в жилище. Оборудуя водяное отопление, необходимо добиться как можно более высокого теплового эффекта – коэффициента полезного действия, при этом обеспечив безопасную работу самой системы.
В странах бывшего СССР основой водяного отопления, как правило, служат теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), питающие теплом районы города по теплосетям, не всегда надежным, особенно после долгой эксплуатации. В других районах Земли приняты иные системы теплоснабжения, скажем, в США и Канаде используют локальное водяное отоплениежилищ. В Украине сейчас рассматриваются варианты теплоснабжения от мини-котельных, что гораздо выгоднее модернизации устаревших теплотрасс.
Центральная система отопления дома
В подавляющем большинстве многоквартирных жилых зданий применяется водяное отопление. От источника тепла вода с параметрами, пригодными для системы отопления, поступает по трубопроводам к отопительным приборам в помещениях. Конструкция системы отопления может быть различной, в зависимости от проектных решений.
Например, системы отопления могут быть однотрубнымии двухтрубными.Это различие достаточно легко определить визуально по количеству труб в стояке отопления. В двухтрубных системах каждый отопительный прибор подсоединен как к подающему, так и к обратному стояку. Падение температуры воды в приборе при этом практически равно перепаду температур во всей системе (например, 90–70 °C).
В однотрубных системах отопительные приборы подключаются последовательно к подающему стояку. В этом случае падение температуры воды в приборе отопления гораздо ниже, а расчетная мощность прибора достигается увеличением расхода воды.
Кроме того, в некоторых современных жилых домах применяется система отопление с поквартирной разводкой.В этом случае все трубопроводы системы отопления квартиры подключены к одному вертикальному стояку дома, находящемуся вне квартиры. При таком подключении возможно производить учет потребления тепловой энергии каждой квартирой путем установки поквартирных счетчиков тепловой энергии.
В квартире могут применяться различные типы отопительных приборов: радиаторы и конвекторы. Их выбор осуществляется и обосновывается на стадии проектирования дома, исходя из конкретных условий и требований. Согласно нормативным документам, у отопительных приборов следует устанавливать регулирующую арматуру.
Если по каким-либо причинам возникает желание или необходимость заменить приборы отопления в квартире, лучше обратиться к специалистам. Ведь новый прибор отопления необходимо подобрать не только по его тепловой мощности, но и учесть его технические характеристики: гидравлическое сопротивление, рабочее давление, требование к составу и качеству воды и т. д. Самый простой способ – это замена прибора на точно такой же, только новый. Если же такой вариант не подходит, то помощь специалистов будет весьма уместна.
Работы по замене отопительных приборов и арматуры лучше планировать вне отопительного сезона, чтобы не доставлять неприятности соседям, отключая весь стояк отопления.
Там, где нет централизованного теплоснабжения, широко используют известное устройство АГВ – аппарат газовый водонагревательный. Он появился в СССР в 1950-е годы. Тогда стали выпускать агрегаты АГВ-80 для водяного отопления и горячего водоснабжения. В 1960-е годы началось производство агрегата АГВ-120, позволяющего снабжать теплом помещения площадью 85—100 м 2.
Но техника не стоит на месте, совершенствуется и АГВ, повышается, в частности, его тепловая мощность, снижается выброс вредных веществ, улучшаются эксплуатационные качества.
Основа АГВ – бак, связанный с отопительной сетью квартиры. Чем-то АГВ похож на самовар – в нем нет ничего лишнего. Газ, сгорая, нагревает жаровую трубу-теплообменник, расположенную внутри бака, а она отдает тепло воде в баке. Продукты сгорания по жаровой трубе попадают в дымоход и выбрасываются в атмосферу. Клапан подачи газа к горелке включается автоматическим устройством, поддерживающим нужную температуру воды в баке.
Нагретая вода поступает в отопительную сеть, которая обычно состоит из восходящего трубопровода, верхней разводящей магистрали, радиаторов и обратной магистрали, а также расширительного бачка. В полном соответствии с законами физики – теплая жидкость легче холодной – вода поднимается по восходящему трубопроводу и, отдав в радиаторах тепло, охлаждается, опускается вниз по обратному трубопроводу и вновь попадает в агрегат для нагрева. Движущую силу, которая перемещает воду, создает разница в высоте между центром нагрева – АГВ и центром охлаждения – радиаторами. Чем больше эта разница, тем интенсивней циркулирует вода. Такую отопительную систему называют термосифонной, или же системой с естественной циркуляцией, поскольку для перемещения воды не нужна внешняя сила.
При пуске системы вода, нагреваясь, существенно увеличивается в объеме. Ее излишки принимает расширительный бачок, который устанавливают в наивысшей точке восходящей магистрали. Лишняя вода из бачка сливается по переливной трубке. Бачок компенсирует неизбежные потери воды от испарения и, сообщаясь с атмосферой, исключает появление избыточного давления в системе.
Использование природного газа заставляет очень деликатно обращаться с ним. За безопасностью АГВ следит автоматика, полностью перекрывающая подачу газа, если пламя запальника погасло или упало его давление, а также если нарушилась тяга дымохода.
В современных аппаратах внутри цилиндрического корпуса вместо прежней жаровой трубы вертикально устанавливаются три стальные штампованные полые теплообменные секции, похожие на суживающийся короб, по ним продукты сгорания поступают в дымоход.
Вода для хозяйственных нужд нагревается в змеевике – медной трубке, многократно опоясывающей секции теплообменника. В нижней части резервуара находится топка с окном для розжига и наблюдений. В литой чугунной горелке первичный воздух, необходимый для сжигания, подсасывается струей газа, выходящей из сопла смесителя. В результате образуется газовоздушная смесь, которая сжигается в топке. Чтобы смесь сгорала без остатка, из атмосферы поступает так называемый вторичный воздух. Такая инжекционная горелка обеспечивает устойчивое горение газа, даже если меняется его давление, при этом не образуются окись углерода, соединения азота и другие вредные продукты горения.
В топочном узле устанавливается еще и вспомогательная горелка – запальник с двумя факелами, термопара с соединительным проводом и поддон, защищающий пол от перегрева. Разрежение в топке стабилизируется тягопрерывателем, который установлен в верхней части агрегата.
Безопасную работу агрегата обеспечивает блок автоматики из двух контуров. Один состоит из соединенных последовательно термопары, электромагнита, который управляет главным газовым клапаном, и термореле или датчика тяги, в верхней части резервуара возле тягопрерывателя. Термопара, находящаяся в одном из постоянно горящих факелов запальника, нагревается и создает в цепи электрический ток, который, проходя по обмотке электромагнита, воздействует на якорь, заставляя его удерживать открытым главный газовый клапан.
