Система водяного отопления здания — это комплекс оборудо­вания, предназначенного для получения, переноса и передачи теплоты в обогреваемые помещения, состоящий из генератора теплоты, отопительных приборов, трубопроводов, насосов, рас­ширительного сосуда и устройств для удаления воздуха.

Генераторами теплоты в системе водяного отопления являют­ся: при центральном теплоснабжении — водогрейные котлы, при централизованном теплоснабжении — водонагреватели.

Рис. 2.1. Схема котельной установки:

1 — насос; 2 — топка; 3 — пароперегреватель; 4 — котел; 5 — экономайзер; 6—воздухоподогреватель; 7—дымовая труба; 8—дымосос; 9—вентилятор

На рис. 2.1 представлена схема котельной установки.

Водогрейный котел представляет собой теплообменное устрой­ство, в котором теплота от горячих продуктов горения топлива передается воде. Топка для сжигания топлива находится в ниж­ней части котла. Если используется твердое топливо (дрова, торф, бурый или каменный уголь, древесный уголь и др.), то в нижней части котла устанавливают специальную решетку, на которой оно сгорает. При сжигании жидкого или газообразного топлива (нефть, мазут, природный газ) вместо решетки устанавливают форсунки или горелки, через которые топливо вместе с возду­хом подается в топку. В верхней части котла располагается систе­ма труб, по которым движется нагреваемая вода. Горячие про­дукты сгорания топлива, поднимаясь вверх, нагревают воду до требуемой температуры.

Обычно котельная установка, работающая на твердом топли­ве, размещается в отдельном здании котельной, рядом с которым находится дымовая труба, через которую выводят в атмосферу дымовые газы. Такая котельная занимает большую территорию, загрязняет окружающую среду, не гарантирует надежность и без­опасность работы, требует постоянного контроля со стороны об­служивающего персонала и органов Госгортехнадзора в России.

Кроме того, котельная должна располагаться на определенном расстоянии от отапливаемого здания, в связи с чем требуется про­кладка тепловых сетей.

Перечисленных недостатков лишены современные локальные котельные, работающие на газе или мазуте. Они обеспечивают круглогодичное бесперебойное теплоснабжение здания и поэто­му рекомендуются к использованию для отопления зданий гос­тиниц малой и средней этажности. Газовые отопительные кот­лы, представленные на рис. 2.2, компактны, имеют малую мас­су, могут быть установлены в котельной, подсобном помещении и даже на этаже. Они экономичны, не токсичны, бесшумны при работе; отсутствует необходимость содержания протяженных теп­ловых сетей, подключенных к внешнему источнику теплоты. Ра­бота их полностью автоматизирована, поэтому не требуется по­стоянного присутствия обслуживающего персонала, имеется воз­можность регулировать подачу теплоты в зависимости от време­ни года, суток.

Отопительные приборы являются основным элементом сис­темы водяного отопления, осуществляющим передачу теплоты от теплоносителя в помещение. Их устанавливают под окнами и в углах наружных стен. Основными типами отопительных при­боров являются: радиаторы, конвекторы, ребристые и гладкие трубы.

В качестве отопительных приборов чаще всего используют чугун­ные радиаторы, состоящие из отдельных секций, соединенных между собой, и стальные панельные радиаторы, изготовляемые путем штам­повки стенок из листовой стали с последующим соединением их сваркой.

Рис. 2.2. Газовые отопительные котлы фирмы «Viessman» (Германия)

Рис. 2.3. Отопительные приборы — радиаторы:

а — чугунный секционный М-140-АО; б — соединение секций между собой; в — стальной штампованный РСВ-1; 1 — пробка глухая; 2 — секция радиатора; 3 — пробка с резьбовым отверстием; 4 — ниппель; 5 — штуцер с резьбой

На рис. 2.3 представлены чугунные и стальные отопитель­ные радиаторы. Количество секций чугунных радиаторов и размер стальных радиаторов рассчитывают так, чтобы полностью возмес­тить потерю теплоты в помещении. В качестве отопительных прибо­ров применяются также алюминиевые радиаторы. Они рассчитаны на невысокое рабочее давление воды и используются в связи с этим в зданиях малой этажности. Сдерживающим фактором исполь­зования алюминиевых радиаторов является также быстрая корро­зия металла в местах присоединения алюминиевого радиатора к стальной трубе. Указанных недостатков лишены особые биметалли­ческие радиаторы, сделанные из двух металлов: алюминия и стали, которые без ограничений можно устанавливать в высотных домах. Эти радиаторы запатентовала итальянская фирма «Бпа», являюща­яся их единственным производителем в Европе. По внешнему виду и устройству они похожи на алюминиевые радиаторы, но все их внутренние элементы выполнены из трехмиллиметровой стали. Сталь обеспечивает исключительную прочность конструкции и устойчи­вость к агрессивным средам, а алюминиевый корпус-рубашка обес­печивает высокую теплоотдачу.

Конвекторы состоят из двух—шести стальных труб, имеющих поребрение различного профиля из листовой стали. На рис. 2.4 представлены различные виды конвекторов. Недостаток конвек­торов — затрудненная очистка межреберного пространства от пыли и мусора.

Рис. 2.4. Отопительные приборы —конвекторы:

а, б — «Аккорд» однорядный и двухрядный; в — «Комфорт»; 1 — труба диаметром 20 мм с резьбой на концах; 2 — пластинчатые ребра; 3 — кожух; 4 — воздухо-выпускная решетка; 5 — воздушный клапан

Рис. 2.5. Отопительные приборы из гладких стальных и чугунных ребри­стых труб:

1— одинарная труба; 2 — змеевик; 3 — регистр; 4 — чугунная ребристая труба

Ребристые и гладкие отопительные трубы изображены на рис. 2.5. Они бывают чугунные или стальные. На концах труб имеются со­единительные фланцы. Чугунные трубы устанавливают горизон­тально, соединяя их последовательно друг с другом, или монти­руют параллельно.

Трубопроводы с запорно-регулирующей арматурой предназначе­ны для подвода горячей воды от генератора теплоты к отопитель­ным приборам и отвода остывшей воды в генератор теплоты для повторного нагрева. Вертикальные трубы называются стояками, горизонтальные — магистралями, или ветвями. Короткие участки труб, соединяющие стояки и ветви с отопительными приборами, называются подводками. В системах водяного отопления использу­ют стальные или пластиковые трубы. Стальные трубы соединяют путем сварки или при помощи фланцев. Для уменьшения потерь теплоты в трубопроводах их теплоизолируют.

Рис. 2.6. Запорно-регулирующая трубопроводная арматура систем

отопления:

а — вентиль запорный муфтовый латунный; б — вентиль запорный фланцевый из ковкого чугуна; в — задвижка клиновая с выдвижным шпинделем и ручным приводом;

г — пробковый кран сальниковый муфтовый; 1 — корпус; 2 — от­верстие; 3 — уплотнительное кольцо; 4 — золотник; 5 — шпиндель; 6 — крышка; 7 — накидная гайка; 8 — маховик; 9 — полумуфта; 10 — фланец; 11 — диск затвора; 12 — клин; 13 — болт с гайкой; 14 — сальниковая набивка; 15 — гайка; 16 — четырехгранный хвостовик; 17—пробка

В мире широко используются пластиковые трубопроводы. Они имеют следующие преимущества перед стальными: небольшой удельный вес, устойчивость к механическим воздействиям, кор­розии, действию горячей воды, высокая прочность, большой срок службы (более 50 лет), трубы можно соединять между собой пу­тем склеивания, сварки или обжимными муфтами.

Для пуска системы отопления, ее регулировки, отключения отдельных частей (магистралей, стояков, ветвей) при проведе­нии ремонтных работ на трубопроводах устанавливают запорно-регулирующую арматуру: задвижки, вентили, пробковые краны, и термостаты. С помощью задвижек и вентилей, изображенных на рис. 2.6, можно перекрыть подачу горячей воды в ветви, стояки или магистрали системы. На подводках воды к отопительным при­борам устанавливают краны и термостаты для индивидуальной регулировки температуры воздуха в помещении. Поворот рукоят­ки крана или термостата на определенный угол позволяет изме­нить количество горячей воды, протекающей через них, и тем самым уменьшить или увеличить подачу теплоты в помещение. На рис. 2.7 представлены различные виды регулировочных кранов.

Рис. 2.7. Регулировочные краны на подводках к отопительным приборам:

а — двойной регулировки; б — дроссель-кран; в — трехходовой; 1 — корпус; 2—открытый с торца цилиндр; 3—прорезь в цилиндре; 4—шток; 5 — руко­ятка; б — сальник; 7 — розетка-ограничитель

В гостиницах высокого класса на подводках к отопительным при­борам устанавливают термостаты, позволяющие плавно и в широ­ком диапазоне регулировать температуру воздуха в помещениях.

Вода в отопительной системе беспрерывно циркулирует по замк­нутому кольцу: генератор теплоты—отопительный прибор—гене­ратор теплоты. Различают отопительные системы с естественной и искусственной (насосной) циркуляцией. При естественной цир­куляции горячая вода, имеющая меньший удельный вес, чем ох­лажденная, стремится подняться от котла вверх и попадает в ото­пительные приборы. Отдав значительную часть тепла, вода охлаж­дается, ее удельный вес увеличивается, и она стремится вниз, к котлу. Отопительные системы с естественной циркуляцией исполь­зуются в небольших одно-, двух- и трехэтажных гостиницах, рас­положенных в пригородной или сельской местности.

Системы отопления с искусственной (насосной) циркуляцией могут обслуживать здания любой этажности и любого размера. При этом напор воды создается в результате работы насоса. При тепло­снабжении гостиницы от индивидуальной котельной перемеще­ние воды может быть естественным или искусственным, а при теплоснабжении от групповой котельной или городской теплосе­ти осуществляется только насосная циркуляция воды. При насос­ной циркуляции воды системы отопления могут быть с верхней и нижней разводкой. В первом случае горячие магистрали размеща­ют выше отопительных приборов и прокладывают по чердаку. Во втором случае магистрали горячей воды размещают ниже отопи­тельных приборов и прокладывают под полом первого этажа, в подвале.

Насосы предназначены для перемещения воды по трубопрово­дам системы отопления при минимальном напоре, обеспечиваю­щем преодоление сопротивления трубопроводов и оборудования. Обычно в системе отопления устанавливают два насоса, работаю­щих поочередно. При этом один насос всегда является резервным на случай выхода из строя другого.

В схеме подключения насосов к системе отопления предусмат­ривается обводная линия с задвижкой, которая при работе насоса закрыта. В случае отключения насосов или их аварийного состоя­ния задвижка может быть открыта и будет осуществляться есте­ственная циркуляция воды. Для каждой конкретной системы ото­пления насосы подбирают на основе расчета.

Расширительный сосуд служит для отвода воздуха, находяще­гося в трубопроводах и отопительных приборах, воспринимает объем воды, образующийся вследствие ее температурного рас­ширения, и позволяет контролировать уровень заполнения си­стемы отопления водой с помощью контрольной трубки. Если образовавшийся при нагреве объем воды не будет вытеснен в сосуд, то повысится давление в системе, что может привести к аварии.

Расширительный сосуд изготовляется из стального листа в виде цилиндрического или прямоугольного бака с люком в верхней части и патрубками для подсоединения труб. Емкость расшири­тельного сосуда определяется расчетным путем. Расширительный сосуд и подходящие к нему трубопроводы во избежание замерзания воды теплоизолируют. Расширительный сосуд устанавливают выше всех элементов системы отопления, обычно на чердаке или лест­ничной клетке.

Устройства для удаления воздуха из системы отопления пред­отвращают образование воздушных пробок в трубопроводах и ото­пительных приборах, вызывающих разрыв струи и прекращение циркуляции воды. Удаление воздуха осуществляется через возду­хосборник с воздухоотводчиками, располагаемыми в наиболее вы­сокой точке системы отопления.

Другие системы отопления

Система панельно-лучистого отопления отличается от системы водяного отопления тем, что здесь отопительными приборами являются части здания — панели, стены, полы, потолки. В них имеются трубопроводы или каналы для прохода воды. Температу­ра поверхности отопительных панелей на 10 — 35 °С выше темпе­ратуры воздуха в помещении.

В зданиях пятизвездочных гостиниц система панельно-лучис­того отопления используется для подогрева пола и воздуха в ван­ных и душевых комнатах. В полы закладываются металлические или пластиковые трубы, образующие каналы для циркуляции го­рячей воды. Трубы обогрева пола можно устанавливать непосред­ственно в заливаемый бетон. Для обогрева применяется слабо на­гретая вода с температурой 35 — 40 "С. С помощью устройств руч­ного или автоматического регулирования температуры можно из­менять количество теплоты, поступающей в помещение.

Обогрев полов в ванных и душевых комнатах заменяет традици­онное водяное отопление, обеспечивает равномерное распределе­ние теплоты в помещении, создает условия теплового комфорта при невысокой температуре и позволяет экономить расход теплоты.

Система воздушного отопления также широко применяется для создания комфортных условий проживания, при этом теплоноси­телем является воздух, нагретый до температуры более высокой, чем температура помещения. При воздушном отоплении воздух может нагреваться не выше 70 "С, если он подается в помещение на высоте не более 4 м. При подаче его на высоте 2—4 м температу­ра не должна превышать 45 °С, а при непосредственном длитель­ном воздействии на определенное место в помещении — 25 — 28 "С.

Рис. 2.8. Приборы воздушного отопления:

а — электроконвектор; б — электронагреватель

В зависимости от устройства системы воздушного отопления подразделяют на центральные и местные.

В центральной системе воздушного отопления воздух очищает­ся от пыли, нагревается в приточной вентиляционной камере, а затем подается в помещения. В гостиницах такая система может быть использована в ряде общественных и служебных помещений в дополнение к системе водяного отопления.

В местной системе воздушного отопления оборудование для нагрева и перемещения воздуха находится непосредственно в обогреваемом помещении. В таком оборудовании используют принудительное дутье воздуха через нагреватели (спирали, тэны) с помощью вентилятора. По указанному принципу работают электроконвекторы, электронагреватели, тепловентиляторы, представленные на рис. 2.8 и 2.9. Недостатком многих из них яв­ляется сжигание кислорода воздуха, поэтому такие нагреватели лучше всего использовать в проветриваемых помещениях.

В гостиницах нашли применение воздушно-тепловые завесы, ко­торые устанавливают у входных дверей. Они предназначены для создания направленного воздуш­ного потока, являющегося барь­ером для проникновения в по­мещение холодного наружного воздуха в зоне прохода. Воздуш­но-тепловые завесы позволяют избегать сквозняков, поддержи­вают в вестибюле гостиницы комфортные климатические ус­ловия, преграждают попадание внутрь пыли, неприятных запа­хов, насекомых.

Рис. 2.9. Тепловентилятор

Рис. 2.10. Сплит-система

Для поддержания в помещениях гостиниц необходимой темпе­ратуры воздуха могут быть использованы кондиционеры.

В последние годы в России наибольшее распространение полу­чил такой вид кондиционеров, как сплит-системы. Характерной их особенностью является то, что они состоят из наружной и внут­ренней частей, изображенных на рис. 2.10. Шумный наружный блок вынесен за пределы помещения и может быть установлен на фа­саде здания, чердаке, балконе. Маленький и бесшумный внутрен­ний блок подвешивается на стене помещения и практически не­заметен. Такие кондиционеры удобны в управлении, могут рабо­тать в автоматическом режиме. Простым нажатием кнопки на пульте дистанционного управления можно по своему желанию умень­шить или увеличить температуру воздуха в номере, а благодаря использованию таймера можно задавать программу работы систе­мы на период от 12 ч до нескольких суток.

Режим обогрева является одним из основных режимов работы кондиционера наряду с охлаждением, вентиляцией и регулиро­ванием влажности воздуха. Подробнее о кондиционерах рассказа­но в подразд. 2.1.5.

Электрическое отопление также может быть использовано в го­стиницах. Выпускают различные виды электроотопительных при­боров: электрокамины, электрорадиаторы, электропечи, электро­калориферы и др. (рис. 2.11).

В гостиницах электронагревательные приборы часто использу­ются для дополнительного обогрева помещений, если недоста­точно теплоты, создаваемой системой водяного отопления. В на­стоящее время некоторые зарубежные и российские фирмы, та­кие как «Русьтеплоприбор», предлагают использовать для отопле­ния гостиниц электрическую систему отопления, базирующуюся на использовании масляных электрорадиаторов.

Рис. 2.11. Электроотопительные приборы:

1 — электрокамин; 2 — электрорадиатор

Радиаторы имеют современный дизайн и надежную конструкцию. Благодаря встро­енным термовыключателям температура поверхности радиатора не превышает 95 °С. Радиаторы не сжигают кислород, не сушат воздух, безопасны, просты в эксплуатации, удобны в управле­нии, бесшумны в работе. Для того чтобы установить систему ото­пления, ее предварительно рассчитывают исходя из площади комнат, высоты потолков, количества окон и дверей. Схема си­стемы электрического отопления загородного коттеджа представ­лена на рис. 2.12. В каждом помещении устанавливают один или несколько масляных радиаторов и один термостат, который сле­дит за изменением температуры воздуха в данном помещении и при необходимости может включить или выключить радиаторы. В основе устройства термостата лежит биметаллическое реле, принцип действия которого базируется на различии коэффици­ентов расширения различных металлов при тепловом воздействии на них. Две пластины из таких металлов жестко соединяют друг с другом. При повышении температуры до определенного значе­ния эти пластины изогнутся в сторону материала с меньшим коэффициентом расширения и разомкнут электрическую цепь, питающую электрорадиаторы. При понижении температуры пла­стины вернутся в исходное положение и замкнут цепь электро­питания, электрорадиаторы включатся в работу и начнут нагре­вать воздух в помещении.

Рис. 2.12. Схема системы электрического отопления загородного коттеджа:

1 — электрорадиатор; 2 — комнатный термостат; 3 — блок защиты

Все радиаторы в здании соединяются между собой в единую электрическую систему, управляемую с пульта дежурным или ав­томатически, с помощью термостатов, в том числе программируе­мых комнатных термостатов, позволяющих задавать режим ото­пления в каждом помещении на сутки или на неделю.

Управление такой системой не требует никаких умений и на­выков. Поворотом рукоятки термостата можно установить темпе­ратуру воздуха в помещении от 5 до 30 °С, и система будет автома­тически поддерживать заданный уровень температуры даже в от­сутствие человека.

Система электрического отопления не требует постоянного ухода, профилактических работ, не боится морозов, пожаро­безопасна, оснащена автоматическими выключателями для защиты всех элементов системы от перегрузок и токов короткого замыкания. Использование такой системы отопления позволяет без протя­женных труб, дорогостоящих, небезопасных в эксплуатации кот­лов, без воды обеспечить гостиницу мягким и комфортным теп­лом при самом высоком уровне энергосбережения.

Электрическая система отопления может использоваться для теплоснабжения зданий гостиниц, расположенных в сельской или загородной местности, в горах, а также для всех видов специали­зированных гостиниц.

В качестве отопительных приборов в системе электрического отопления могут использоваться также инфракрасные нагреватели.