Издательский Центр Аква-Терм
jaga
duim24

Низкотемпературные системы отопления

Низкотемпературные системы отопления сегодня по-прежнему еще не получили в России широкого распространения, зато успешно практикуются в Европе, в том числе, в странах с не самым мягким климатом, но там где активно используются для теплоснабжения и климатизации зданий ресурсы возобновляемых источников энергии (ВИЭ).

Главными и очевидными достоинствами таких систем является экономия энергоносителей на основе ископаемых углеводород в сочетании с минимизированием вреда экологии. Кроме того, низкотемпературные системы предоставляют пользователю дополнительные возможности в достижении теплового комфорта в доме и управлении микроклиматом помещений.

В России сфера применения низкотемпературных систем отопления ограничена не только климатическими особенностями во многих ее регионах, но и нормативами. В частности, этот фактор действует при массовой застройке, на объектах типа многоквартирных домов, для которых нормативы разработаны под другие режимы теплоснабжения зданий. Поэтому низкотемпературные системы отопления, если и применяются, то в таких учреждениях социального назначения, как поликлиники и детские сады, а также более широко в частном коттеджном секторе. Кроме того, их обычно проектируют и устанавливают для теплоснабжения и климатизации энергосберегающих домов, прежде всего «активных», которые в последние годы тоже стали строится в России. Минимизация теплопотерь через ограничивающие конструкции и вентиляцию здания –   вообще одно из главных условий успешного применения там низкотемпературных систем отопления.

Создаются низкотемпературные системы отопления на основе высокоэффективных теплогенераторов и трансформаторов энергии ВИЭ, а также с применением современных моделей отопительных приборов и электронной автоматики, объединяющейся в системы интеллектуального управления.

Генерация с аккумуляцией

По существующим нормативным документам температурный режим системы отопления характеризуется тремя параметрами: температурой теплоносителя на выходе из теплогенератора, на входе в него и температурой воздуха в помещении. Режим, где на выходе из теплогенератора температура теплоносителя не превышает 55 °С, а на входе составляет до 45 °С, считается присущим низкотемпературным системам. Температура воздуха в помещении принимается обычно равной 20 °С. Наиболее распространенные температурные режимы в таких системах – 55/45/20 °С, 45/40/20 °С или даже 35/30/20 °С.

Низкотемпературные системы отопления могут быть моновалентными, где тепло вырабатывается одним теплогенератором, или, чаще, поливалентными, в которых совмещается работа нескольких теплогенераторов или трансформаторов в тепло энергии ВИЭ (рис. 1). Такие поливалентные системы еще принято называть гибридными.

Рис.1

Как для моно-, так и для поливалентных систем (в качестве пикового теплогенератора)  удачно подходит конденсационный котел. Его режим работы наиболее близок к указанному выше и в значительной степени зависит от температурных параметров системы отопления. Чем ниже температура теплоносителя в обратном котловом контуре, тем более полно происходит конденсация пара, больше тепла будет утилизировано, выше КПД конденсационного котла. Для газовых котлов пороговая температура конденсационного режима – 57 °С. Поэтому и система отопления должна быть рассчитана на использование теплоносителя с более низкой температурой в обратном контуре.

При средних для зимнего периода температурах она по проектному расчету с учетом максимальной эффективности конденсационного режима не должна превышать 45 °С. Такие параметры обеспечиваются низкотемпературными системами отопления, в которых конденсационные котлы работают преимущественно в «штатном» для них режиме.

Разумеется, в низкотемпературных системах может использоваться и находит применение не только конденсационная котельная техника. Теплогенератором в такой системе, в том числе пиковым, может быть любой высокоэффективный котел, работающий на любом топливе и, в частности, электрический. В гибридных системах котел включается в работу только при пиковых нагрузках, когда остальные теплогенераторы (трансформаторы энергии ВИЭ – солнечные коллекторы, тепловые насосы) не справляются с обеспечением теплового комфорта в отапливаемых помещениях и нужд ГВС.

При использовании энергии ВИЭ в системы низкотемпературного водяного отопления обычно включают теплоаккумуляторы, которые могут быть с жидкими и твердыми заполнителями, фазовыми (использующими теплоту фазовых превращений) и термохимическими (теплота аккумулируется за счет эндотермических реакций и высвобождается при экзотермических).

В теплоаккумуляторах с жидкими и твердыми заполнителями (вода, низкозамерзающие жидкости (раствор этиленгликоля), гравий и др.) теплота накапливается за счет теплоемкости материала заполнителя. В фазовых теплоаккумуляторах накопление теплоты происходит при плавлении или изменении кристаллической структуры заполнителя, а высвобождение – при его твердении.

Наибольшее распространение в гибридных низкотемпературных системах водяного отопления, устанавливаемых в коттеджах, получили водяные баки-аккумуляторы, успешно демпфирующие пиковые нагрузки ГВС, запасающие тепло от работы солнечного коллектора, теплового насоса или (зимой) пикового теплогенератора. Аккумулируя тепловую энергию от различных источников, такой теплоаккумулятор позволяет оптимизировать их работу с точки зрения максимальной экономической эффективности в конкретный момент, резервируя «дешевое» тепло. Избыток выработанного тепла при этом может использоваться для ГВС. Их применение оправдано также при использовании тепловых насосов для оптимизации работы компрессоров и гидравлической развязки контуров теплового насоса и нагрузки.

Водяной бак теплоаккумулятор представляет собой хорошо изолированную, например, слоем пенополиуретана толщиной 80–100 мм емкость, в которую встроено несколько теплообменников. Теплоаккумулятор объемом 0,25–2 м3 может накапливать 14–116 кВт·ч тепловой энергии.

Приборы для систем низкотемпературного отопления

Низкая температура теплоносителя определяет выбор приборов для систем низкотемпературного отопления, которые должны эффективно осуществлять теплоотдачу в отапливаемых помещениях, работая в гибком режиме. Если эти приборы устанавливаются в коттедже, где давление теплоносителя в трубопроводах заведомо невелико, то их прочностные характеристики уходят на второй план.

Рис.2

По мнению специалистов, наиболее удачно в низкотемпературных системах применяются настенные, парапетные или встраиваемые в пол конвекторы с принудительной вентиляцией (рис. 2) и стальные панельные радиаторы (рис. 3). В таких системах должны применяться конвекторы, оснащенные теплообменником с большой поверхностью  – многослойные с частым оребрением и вентилятором, обеспечивающим большой теплосъем. Кроме конвекторов, этим условиям удовлетворяют также настенные настенные и потолочные фанкойлы (вентиляторные доводчики).

Рис.3

В системах принудительной конвекции без вентилятора могут применяться эжекционные доводчики. За счет эффективного теплосъема и большой мощности эти приборы будут обладать небольшими габаритами по сравнению с другими видами оборудования.

Преимуществом таких приборов является возможность их использования в комбинированных системах, которые отапливают помещения в холодный период, а летом используются для охлаждения воздуха.

Если же в низкотемпературных системах применяются конвекторы без вентилятора, их высота должна быть не меньше 400 мм.

Панель с теплоносителем стального панельного радиатора находится снаружи отопительного прибора. От нее греются ламели конвективного элемента. Чем дальше от панели, тем ламели холоднее. Конвекции при низкой температуре радиатора мешает вязкость воздуха, зажатого между ламелями. Но тепловому излучению с панели ничто не мешает.

Стальные панельные радиаторы находят удачное применение в системах низкотемпературного отопления еще и потому, что их модельные линейки включают широкий набор типоразмеров, а это важно для оптимального размещения отопительных приборов в таких системах, в частности, в них должны устанавливаться отопительные приборы, которые перекрывают всю длину оконного проема.

Рис.4

Работа конвекторов с принудительной вентиляцией и стальных панельных радиаторов будет удачно сочетаться с теплым водяным полом (рис. 4), который буквально рассчитан на работу с теплоносителем, характеризующимся низкой температурой. Согласно СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», п. 6.5.12, среднюю температуру поверхности полов со встроенными нагревательными элементами следует принимать не выше 26 °С – для помещений с постоянным пребыванием людей; и не выше 31 °С – для помещений с временным пребыванием людей. Температура поверхности пола по оси нагревательного элемента в детских учреждениях, жилых зданиях и плавательных бассейнах не должна превышать 35 °С. В реальных условиях при существующих технологиях монтажа теплого пола такие температуры его поверхности достигаются при температурах теплоносителя на входе в трубопровод теплого пола не выше 45 °С.

Теплые полы значительно повышают экономичность низкотемпературных систем отопления. Так, при оборудовании теплого пола запаса энергии водяного теплоаккумулятора емкостью 1,2 м3 достаточно для отопления дома площадью 130–140 м2 за счет электроэнергии, получаемой по низкому ночному тарифу.

Все приборы водяного отопления в низкотемпературных системах отопления оснащаются терморегулирующей автоматикой.

Интеллектуальное управление

Так как большинство низкотемпературных систем являются гибридными, а также возможно совмещение в одной такой системе функций отопления и кондиционирования, то наибольшей их эффективности и экономичности можно достичь при рациональном управлении всеми составляющими системы. Сегодня для этого применяются системы smart-управления.

Без интеллектуального управления невозможно эффективно и в то же время гибко регулировать систему, основываясь на реальных показаниях датчиков, а не на встроенных графиках, не учитывающих условия конкретно взятого объекта теплоснабжения. Когда в проекте используется smart-управление, необходимо только задать первоначальные настройки, а дальше интеллектуальная автоматика будет автоматически их поддерживать.

Smart-контроллер отвечает за переключение системы с одного источника тепла на другой. Ежесекундно обрабатывая несколько вводных, контроллер выбирает самый экономичный на данный момент источник тепла. Согласно заданной логике сначала используется тепловая энергия от самого дешевого источника.

Применение таких систем интеллектуального управления позволяет дифференцированно задавать температуры в контролируемых помещениях, добиваясь тем самым, кроме экономичности, еще и наивысшего уровня теплового комфорта.

Статья из журнала "Аква-Терм" , № 5/2017. Рубрика "Отопление и ГВС"


Поделиться:

Опубликовано: 17 ноября 2017 г.

вернуться назад

hp2018
шидель новый
huchentec