Трубы для отопления
Отдельно следует рассмотреть вопрос о разновидностях труб, используемых для отопления частных домов. У каждого материала определенно есть свои как положительные, так и отрицательные стороны. Давайте разберемся, какой из вариантов является наиболее оптимальным.
Отопление металлическими трубами
К металлическим относят стальные и медные трубы.
Проводка водяного отопления дома из стали обойдется вам сравнительно недорого (и это основной плюс данного материала). Металл этот довольно универсален, подходит как для парового так и для водяного отопления. Выдерживает большое давление. Главным недостатком стальных труб является то, что они быстро поддаются коррозии. Это отражается не столько на качестве отопления, сколько на внешнем виде вашего дома — ржавые трубы не самое лучшее украшение интерьера.
Медные трубы имеют больше преимуществ: они крайне долговечны, хорошо держат температуру, не поддаются коррозии. Еще одним преимуществом медных труб является гладкость их внутренней поверхности, что обеспечивает высокую скорость передвижения жидкости по системе отопления. Самый главный минус меди — ее высокая цена.
Стоит заметить, что как стальные, так и медные трубы подходят только для открытых систем отопления и их нельзя монтировать в стены или полы. Поэтому, как мы видим, и у их универсальности есть предел.
Отопление дома полипропиленовыми трубами
Главным преимуществом полипропиленовых труб является их устойчивость к внешним факторам среды: коррозии, процессам гниения, воздействию бактерий и химических соединений.
Также одним из больших плюсов данного материала является его легкость. Отсюда вытекают другие плюсы: такие трубы проще монтировать, они подходят как для использования на опорной, так и на межкомнатной стене.
Отопление из полипропилена позволяет экономить расход топлива (газа или электричества), используемого для нагрева котла за счет низкого коэффициента трения, так как теплоноситель легко проходит по системе обогрева. Но разница несущественная.
Кроме того, полипропиленовые трубы довольно пластичны, имеют разные модификации с множеством стыков, а также дополнены огромным выбором различных комплектующих, что позволяет осуществить монтаж сложных систем отопления.
И, наконец, отопление полипропиленовыми трубами можно делать как в открытых, так и в закрытых системах, когда все трубы будут спрятаны в пол или стены.
При всех видимых плюсах есть у этих труб и минусы. Во-первых, при довольно высокой устойчивости к химическим воздействиям, такие трубы легко поддаются воздействию механическому (разрезать ее можно обычным кухонным ножом). Во-вторых, не для всех видов отопительных систем подходит полипропилен. Его категорически нельзя использовать в сочетании с парогенератором, но для рассматриваемого нами водяного отопления они отлично подходят. Так же водяное отопление полипропиленом подразумевает наличие большого количества стыков, что сильно влияет на надежность системы
Отопление металлопластиковыми трубами
Если говорить о достоинствах металлопластиковых труб, то можно выделить те же самые плюсы, что и у полипропиленовых собратьев. Но отдельно стоит выделить то, что они способны держать более высокую температуру. А также, и это является их главной отличительной чертой, металлопластик отлично гнется. При этом вы можете не боятся за его повреждение. И этот факт делает данный вид труб идеальным вариантом для системы «теплый пол».
Из недостатков — более высокая цена в сравнении с полипропиленовыми аналогами.
Устройство системы
Несложный по конструкции самодельный теплообменник послужит для отопления дома
Принцип действия самодельного теплообменника состоит в том, что печь передает ему энергию от сгорания дров или угля, а нагревшаяся вода расходится по трубам во все комнаты. Такой способ отопления позволяет обитателям дома наслаждаться равномерным распределением тепла. Кроме того, все помещения прогреваются гораздо быстрее, а расходы на приобретение топлива снижаются.
Усовершенствовать печное отопление частного дома можно двумя способами:
- построить печь «с нуля» под конкретный размер теплообменника;
- установить в существующую печь самодельный теплообменник, изготовленный по размерам топки.
Схема кирпичной печи с теплообменником
Изготовив теплообменник для отопления своими руками, домовладелец может быть уверенным, что его печь с водяным контуром станет действовать не хуже настоящего твердотопливного котла. Отличие будет только в том, что у печки расположение входного отверстия теплообменника получится немного выше над полом, чем у заводских котлов. Это довольно существенная разница, которая может влиять на скорость естественной циркуляции теплоносителя.
Подключение теплообменника к системе отопления нужно сделать таким образом, чтобы труба поступления холодной воды (обратка) была расположена как можно ниже.
Так же, как в обычной системе отопления, в верхней точке трубопроводов нужно вмонтировать расширительный бачок. Он будет компенсировать изменение объема нагретой воды и выпускать из системы пузырьки воздуха. Если отопление через теплообменник с естественной циркуляцией окажется недостаточным для обогрева большого коттеджа, придется установить в систему циркуляционный насос.
Для присоединения самодельного теплообменника для отопления используют 2 штуцера: один снизу (вход холодной воды), другой сверху (выход горячей). При монтаже теплообменника нужно обеспечить необходимый уклон труб, как требуется по схеме.
Особенности тепловых насосов
Для получения тепловой энергии в ТН не используются энергоносители, и поэтому не наносится вред окружающей природе. Такая установка производит тепловой энергии больше, чем потребляет электроэнергии.
Принцип работы
В основе работы ТН лежит принцип переноса тепла от более холодного источника к более теплому. То есть более холодное он делает еще холоднее, а более теплое — еще теплее. Это значит здесь не заложена идея вечного двигателя, потому что в сумме количество тепла сохраняется неизменным, а электроэнергия тратится только на разделение и перенос тепла.
Для чего нужны
Тепловой насос можно применить как для отопления, так и для охлаждения, потому что при помощи его происходит разделение и перенос тепла. Значит ту часть установки, которая становится холоднее, можно использовать для понижения температуры, а другую часть — для повышения.
Система воздух-вода
Современные тепловые насосы, работающие по принципу воздух-вода, являются самыми удобными и популярными в своем роде. Если с вышеописанными системами очень удобно работать в частных домах, то такой вариант можно установить даже в многоэтажном жилом либо офисном здании, расположенном в городе.
Преимуществ у тепловых насосов воздух-вода очень много. В первую очередь, это существенная экономия оплаты коммунальных услуг. Достаточно один раз потратиться на установку оборудования, после чего нужно оплачивать лишь незначительное потребление электроэнергии. В остальном затрачивается воздух, который является абсолютно бесплатным ресурсом. Как правило, качественные установки работают бесшумно и очень эффективно. Даже в том случае, когда на улице минусовая температура, в квартиру будет поступать тепло.
Дополнительным плюсом конструкций такого типа является простота монтажа, если сравнивать с системой вода-вода. Тут нет необходимости бурить скважины и укладывать трубы. Для городских домов часто используются тепловые насосы без трубопровода.
Из недостатков стоит отметить не слишком высокую эффектность данного устройства при довольно низкой температуре воздуха за окном. К примеру, когда на улице -25 С, тепловой насос не будет обогревать помещение. На этот случай в доме должен быть предусмотрен другой вариант отопления. Специалисты рекомендуют использовать устройства для обогрева помещения с системой воздух-вода в регионах с мягкой зимой.
Особенности водяной отопительной системы
Принцип функционирования водяной отопительной системы построен на физических законах. Подогретый теплоноситель поднимается, охлажденный – спускается. Иными словами, лучшая циркуляция жидкости в системе отопления будет при большой температурной разнице выхода и возврата в котел теплоносителя. Оптимальная разница 25°.
Чтобы знать, как правильно сделать отопление в частном доме, необходимо ознакомиться со следующими правилами.
- Установка котла должна быть выполнена на 2 метра ниже уровня трубной системы и батарей, в самой нижней точке отопительного контура;
- При необходимости следует провести теплоизоляцию стояка, по которому жидкость поднимается в помещения;
- при естественном циркуляции теплоносителя длина труб должна быть менее 30 метров;
- для одноэтажного строения с естественным движением теплоносителя необходимо выполнить обратку с уклоном;
- для многоэтажных строений необходимо устанавливать дополнительно насосное оборудование.
Укладка труб под уклоном
Как сделать водяной контур для печи своими руками
Решив самостоятельно сделать печь с водяным контуром, следует подготовить чертеж. Для изготовления стенок, которые будут соприкасаться с пламенем, нужно взять листы стали. Лучше всего использовать материал, минимальная толщина которого составляет 5 мм. На наружные стенки воздействует меньшая тепловая нагрузка, поэтому их делают из стали толщиной 3 мм.
Для того чтобы из топливника выходил газ, следует сделать щель. Обратку (выход) и подачу делают из стальной трубы диаметром 40 мм. Подачу вваривают в верхней точке теплообменника, а обратку размещают в нижней. Подключить трубы можно и самостоятельно, но эту работу проще поручить специалисту.
Печь из кирпича можно сделать за неделю. Первый ряд делают сплошным, основание зольной камеры формируют на втором ряду. Здесь будет установлена дверца. Топливник формируют с четвертого ряда. Следует помнить о том, что для монтажа колосников нужно сделать резы в кирпичах.
Теплообменник устанавливают на дно топливника. Дверца топки перекрывается в восьмом ряду. Чугунную плиту устанавливают, когда выкладывают одиннадцатый ряд.
Достоинства двухконтурного отопления
Двухконтурным называется тот вид отопления, при котором с помощью котла происходит нагрев воды специально для использования ее в быту и для отопления всего помещения. Таким образом, всю потребность горячей воды обеспечивает один двухконтурный котел. Есть и другие причины, по которым он набирает все большую популярность :
- Дает возможность не зависеть от коммунальных хозяйств и позволяет самим регулировать отопление, тем самым создавая комфорт дома
- Возможность установки в любой части дома. так как не требуется дополнительная система вытяжки, вентиляция также не требуется
- Кроме самого котла Вам ничего не понадобится, ведь все необходимое для отопления и снабжения дома горячей водой в течении длительного времени уже будет встроено
- Выгодная и доступная цена
Как работает дровяная печь с водяным контуром Выбираем печи-камины для дачи с водяным контуром и теплообменником Кирпичная печь с водяным контуром Печь с водяным контуром на отработке – как сделать своими руками.
Пошаговое руководство
Изготовление бесканального теплообменника
- Подготовьте емкость, лучше металлическую, пластиковая будет дольше нагреваться.
- Установите бак к началу системы отопления.
- Проделайте в емкости 2 отверстия для выходов. Одно – вверху, через которое горячая вода будет выводиться. Второе – внизу, холодная жидкость будет поступать из труб системы.
- Разместите выходы правильно, от этого будет зависеть скорость отдачи тепла.
- Запаяйте герметично отверстия, чтобы температура воздуха не тратилась на батарею, а помещение равномерно прогревалось.
- Для трубки используйте медь, она должна хорошо гнуться и отдавать максимально тепло в помещение.
- Согните трубку в форме спирали, получился змеевик.
- Поместите спираль в бак, концы трубки нужно вывести наружу, хорошо закрепить их.
- Подсоедините к концам деталей фитинг с резьбой.
- Подсоедините к трубе регулятор мощности, его можно купить в магазине, стоит недорого, поэтому на самостоятельном изготовлении не стоит зацикливаться.
- Система вполне будет работать исправно и без регулятора, но он нужен для регулирования мощности, экономии электроэнергии. Мощность можно выставить по своему усмотрению.
- Подсоедините к термостату клеммы, после чего – провода питания.
- Чтобы бак не изнашивался от перепадов температуры, установите анод.
- Закройте герметично все элементы.
- Наполните бак водой, теплообменник готов.
Водяной
Устройство имеет два сектора, нагревающих друг друга. Циркуляция воды при большой мощности происходит по замкнутому контуру в резервуаре отопительной системы, где нагревается до 180 гр. После обтекания установленных трубок вода направляется в основную систему, где температура нагрева увеличивается.
Для изготовления водяного теплообменика приготовьте:
- Емкость в форме стального бака. Установите ее к началу системы. Для водной циркуляции нужны 2 ответвления из труб, нижнее – для входа холодной воды, верхнее – для входа горячей.
- Проверьте бак на герметичность.
- Разместите медные трубчатые спирали внутри бака, 4 метра трубы на 100 литров бака хватит вполне.
- Подсоедините к медной трубке регулятор мощности.
- Чтобы перепады давления и температуры не разрушили емкость, установите анод ближе к нагревательном элементу.
- Запаяйте герметично бак.
- Наполните водой.
- Проверьте систему в работе.
Пластинчатый
Цельный блок конструкции состоит их поочередно размещенных пластин с горячими и холодными средами. Смешивания сред не происходит, поскольку уплотнитель резиновый и многослойный. Пластинчатые виды сложны для собственноручного изготовления, важна герметичность внутренних платин, а для этого нужно специальное оборудование.
Труба в трубе
Обменник состоит из большой трубы и меньшей по диаметру, вставленной внутрь. Среды перемещаются по меньшей трубе, для охлаждения подаются во внешнюю трубу. Конструкция:
- проста в изготовлении;
- легко чистится;
- долговечна;
- применима к любому теплоносителю;
- в отличие от пластинчатой трубы может работать под давлением;
- изменив размеры труб, можно подобрать оптимальную скорость для движения жидкости.
Чтобы трубы не влетели вам в копеечку, тщательно рассчитывайте расход материала.
Для изготовления конструкции подберите две медных трубки по диаметру одна больше другой на 4 мм для зазора:
- Приварите боковой стороной тройник к обеим сторонам наружной трубы.
- Вставьте меньшую по диаметру трубку, приварите торцы большой трубки, зафиксируйте положение меньшей трубы.
- приварите короткие трубки к тройникам на выходе, по ним будет передвигаться жидкость.
- При использовании стального материала, увеличьте площадь поверхности, соберите батарею из обменников в отдельности.
- Соедините трубки отрезками, приварите поочередно к обоим тройникам, чтобы получилась змейка.
Воздушный
Воздушный теплообменник состоит из радиатора и вентилятора. Вентилятор охлаждает потоки воздуха, разгоняет их по всей системе вентиляции. Данные вид обменника устанавливают в зданиях администрации, для общественных целей.
Теплообменник своими руками
Принцип работы и составные части теплового насоса
В принципе, работа теплового насоса представляет собой совместное функционирование трех замкнутых контуров, которые взаимодействуют между собой:
- Первый, по которому циркулирует теплоноситель, забирающий тепловую энергию из низкотемпературной окружающей среды (почвы, воды, воздуха);
- Второй, в котором циркулирует жидкость с низкой температурой испарения (например, фреон), забирает эту энергию, с помощью процессов испарения и конденсации увеличивает температуру и отдает тепло третьему контуру;
- Третий контур представляет собой ни что иное, как систему отопления дома (чаще всего теплые полы), он забирает тепловую энергию из конденсатора и отдает помещению.
- По такому принципу работают все тепловые насосы, но в устройствах типа «грунт, вода/вода» в первом и третьем контурах жидкий теплоноситель, в устройствах «воздух/вода» — вместо первого контура наружный воздух, а в устройствах «воздух/воздух» и вместо первого и третьего контуров воздух наружный и помещения соответственно.
Для того чтобы такая система работала необходимы такие основные элементы:
- Испаритель –в котором под воздействием тепловой энергии теплоносителя первого контура , через теплообменник, происходит нагревание и испарение жидкого хладагента (фреона);
- Компрессор, который сжимает парообразный хладагент (при этом происходит выделение тепловой энергии);
- Конденсатор, в котором теплый сжатый хладагент с помощью теплообменника отдает свою энергию теплоносителю третьего контура, а сам конденсируется (превращается в жидкость).
- Терморегулирующий вентиль или клапан (ТРВ).
Все эти элементы соединены между собой герметичным трубопроводом второго контура. Испаритель, кроме того, должен иметь возможность подсоединения к первому контуру, а конденсатор – к системе отопления дома.
Рис. 1 Основные элементы теплового насоса
Конструкция и принцип работы
Конструкция кожухотрубного теплообменника отличается простотой и надежностью, а также обеспечивает простой доступ к основным элементам для технического обслуживания и ремонта. Что касается принципа действия рассматриваемой установки, он также не отличается особой сложностью. Рассмотрим подробно конструкцию и принцип действия кожухотрубных преобразователей тепловой энергии.
Конструкция теплообменника
В общем случае конструкция теплообменного аппарата состоит из следующих элементов:
- распределительной камеры с входным и выходным патрубками;
- оболочки, имеющей впускной и выпускной патрубки;
- теплообменных труб;
- трубных решеток;
- задней (разворотной) камеры.
Главным преимуществом кожухотрубного преобразователя тепловой энергии и основной причиной популярности этих устройств является простота и надежность конструкции. Кожухотрубчатый теплообменник включает в себя распределительную камеру, оснащенную теплообменными трубами, корпус, чаще всего цилиндрической формы, и специальные решетки.
На торцах корпуса располагаются крышки, полностью герметизирующие корпус агрегата. Благодаря находящимся в комплекте поставки опорам, теплообменник легко устанавливается в горизонтальное положение. Помимо этого, конструкцией предусмотрены специальные крепления, обеспечивающие возможность произвольной установки изделия.
Увеличить интенсивность теплообмена может использование труб, имеющих специальные рёбра. В том случае, когда необходимо уменьшить интенсивность теплопередачи, на трубы наносят специальное теплоизоляционное покрытие. Таким образом можно существенно повысить аккумулирующие возможности установки. В некоторых случаях применяются особые конструктивные решения, в которых предусмотрено использование двух труб: труба меньшего диаметра располагается внутри трубы большего диаметра.
Площадь теплопередающей поверхности кожухотрубных теплообменников может колебаться в пределах от 300 см2 до нескольких тысяч квадратных метров. В конденсаторе современных паровых турбин, мощность которых составляет 300 МВт имеется более 20 000 трубок, а общая поверхность поверхность теплообмена составляет приблизительно 15000 м2.
https://youtube.com/watch?v=E80Hec6WQ-4
Кожух теплообменного аппарата изготавливается из толстолистовой стали толщиной не менее 4 мм. Для изготовления решеток используется материал той же марки, однако толщина его должна быть не менее 20 мм. Главным элементом конструкции является комплект труб. Для эффективной работы устройства необходимо, чтобы материал из которого изготавливаются трубы, обладал высокой теплопроводностью. Положение пучка труб внутри корпуса фиксируется с помощью одной или нескольких решеток.
Принцип действия
Принцип действия кожухотрубного теплообменника довольно прост. Внутри аппарата происходит разделение рабочих сред таким образом, что они лишены возможности смешиваться между собой. В роли теплопередающих элементов выступают трубы, расположенные между двумя рабочими субстанциями.
Один из теплоносителей перемещается внутри труб, другой подается под давлением в межтрубное пространство. Кожухотрубчатые теплообменники могут работать с любыми агрегатными состояниями теплоносителей, это могут быть пар, газ, жидкость или их сочетание.
Подготовка к монтажу тепловентилятора.
Прежде всего, нужно исследовать помещение, в котором планируется установить тепловентилятор. Зачем это нужно? Ответ очевиден – если это не продумать, то даже правильный подбор мощности тепловентилятора, не сможет обеспечить быстрый и эффективный прогрев помещения.
Поток нагретого воздуха, должен равномерно распределяться по всему помещению. Чем меньше, на его пути препятствий, тем лучше будет прогреваться помещение. Немаловажным будет и экономия, на количестве тепловентиляторов (к примеру, можно установить один более мощный, вместо двух, с меньшей производительностью), и соответственно на материале, для их обвязки.
Приведу несколько вариантов расположения водяных тепловентиляторов, рекомендуемых производителями.
Как видно на фото, можно расположить тепловентиляторы:
- На потолке помещения;
- На стене;
- В углу помещения.
Конечно, всё зависит от специфики помещения и от его конфигурации. Принять решение о месте установки тепловентилятора можно, повторюсь, учтя все эти моменты.
Система вода-вода
Более эффективным способом для обогрева помещений является тепловой насос вода-вода. В этом случае можно извлекать тепло из водоема и передавать его в дом. Но подобный вариант возможен исключительно в том случае, если поблизости имеется источник воды. Желательно, чтобы он был не дальше 100 м, иначе конструкция будет слишком затратной.
В последнее время немалой популярностью пользуются геотермальные тепловые насосы. Они работают на основе воды из подземных источников, поэтому их использование очень выгодно. Чтобы обустроить работу конструкции через скважину, понадобится сразу два отверстия. В первом будет происходить забор воды, а во втором ее сброс.
Прочтите также нашу статью Обустройство скважины своими руками.
При работе с водяными тепловыми насосами мастер должен учесть все нюансы. В противном случае конструкция может оказаться просто неэффективной либо быстро прийти в негодность, а это нехорошо, учитывая ее высокую стоимость. В первую очередь необходимо позаботиться о том, чтобы вода очищалась перед тем, как попасть в трубы, иначе они быстро засорятся и перестанут нормально функционировать. Закладка труб для набора и слива жидкости должна происходить на том уровне, где грунт не будет промерзать.
Чтобы обеспечить дом теплом на должном уровне, необходимо учесть глубину скважины либо объемы пруда. Если воды будет слишком мало, тепла для обогрева явно не хватит.
При использовании геотермальных источников принцип сооружения остается тем же. В качестве теплоносителя желательно использовать антифриз. Подобный тип теплового насоса считается самым эффективным и стабильным. Однако нужно понимать, что его изготовление, а уже тем более приобретение, обойдется довольно дорого, так как конструкция сложная.
Прочтите также нашу статью Циркуляционный насос для отопления как выбрать.
Рациональное решение
При выборе котла с экономичной точки зрения предпочтителен самодельный котел для водяного отопления, который основан на принципе: теплоноситель сгорает – нагревается теплообменник. При выборе учитываются максимально дешевое топливо и материал изготовления.
На эффективность влияют факторы:
- модель теплообменника (площадь контакта топки и емкости с теплоносителем прямо пропорциональна количеству получаемого тепла);
- полностью ли сгорает топливо.
Заметим, что чем ниже температура продуктов сгорания – тем выше КПД котла, также от этого зависит безопасность, длительность эксплуатации.
Чтобы изготовить котел водяного отопления своими руками, следует учитывать такие рекомендации:
- при выборе гравитационной циркуляции, необходимо поднимать водяной бак максимально высоко;
- трубы применять с большим диаметром, т.к. движение теплоносителя обратно пропорционально диаметрам труб;
- при установке насосов, можно сэкономить на пропускной способности труб, а бак монтировать немного ниже;
- в случае аварийной остановки насоса, наблюдается быстрый рост температуры воды, скорости ее перемещения в системе;
- чтобы избежать поломки отопительного контура, в его конструкции желательно применять оцинкованные трубы, стыки герметизировать, при помощи пакли, сурика.
Как произвести расчет
Расчет для теплообменника гвс производится путем довольно сложных вычислений, требующих специальной подготовки. Детальный расчет требует составления теплового баланса, учета устройств теплопередачи, расчета средней разности температур и т.д. Все эти операции требуют познаний в области теплотехники, которыми обладает далеко не каждый, а вероятность ошибки очень высока даже у специалиста.
Выход из положения можно найти в сети интернет – онлайн-калькуляторы, в достаточном количестве имеющиеся на сайтах производителей теплового оборудования, позволяют получить нужные данные просто и достаточно надежно. Для проверки расчет следует продублировать несколько раз, сопоставить полученные результаты для выбора наиболее верного.
Заключение
К выбору системы нужно подходить обдуманно не только с финансовой точки зрения, но и последующих затрат, которые возникают в процессе эксплуатации. Основное правило любого отопления – надежное и бесперебойное функционирование.Для этого помимо расчетов, нужно выполнить качественный монтаж. Если нет уверенности в своих силах, лучше обратиться к профессионалам.
Комфортный микроклимат с теплым водяным полом
С принципом устройства водяной системы отопления можно ознакомиться в видео:
Watch this video on YouTube
Предыдущая ИнженерияВ поход с комфортом: как выбрать газовый обогреватель для палатки
Следующая ИнженерияБыстро и эффективно удаляем воздух: канальные бесшумные вентиляторы для вытяжки
