Чем больше поверхность отопительного прибора, тем эффективнее будет теплообмен. Скорость движения воздуха внутри прибора также увеличивает КПД теплообменника. Поэтому, например, у огневоздушных теплообменников, которые работают по принципу естественной тяги, есть существенный минус – недостаточный воздушный напор, в связи с которым возникает опасность перегрева разделительной стенки. Установка внутри отопительного прибора вентиляторов устраняет эту проблему, но тут же возникает новая – неравномерное распространение теплого воздуха (в связи с его большим объемом). Негативным фактором является также шум от работы вентиляторов.

Рис. 3.5. Тепловентилятор

Водяное отопление обладает огромным преимуществом по сравнению с воздушным. Теплоемкость и плотность воды больше, чем у воздуха, в тысячи раз, а коэффициент ее теплопередачи больше в 50 раз.

К основным элементам водяного отопления относятся:

♦ водонагреватели (топливные котлы, электрокотлы (преобразователи электрической энергии в тепловую), теплообменные аппараты (централизованное отопление)) (рис. 3.6, 3.7);

♦ отопительные устройства (простые и панельные конвекторы, радиаторы, трубы (ребристые, гладкие) и т. п.) (рис. 3.8);

Рис. 3.6. Электроводонагреватель

♦ трубопроводы (предназначены для движения горячей воды от водонагревателя к отопительным приборам и обратно);

♦ расширительная емкость для воды (при нагревании объем жидкости возрастает);

♦ запорно-регулирующая арматура (место установки – трубопровод).

Рис. 3.7. Новый тип энергосберегающих газовых котлов (фото автора, 2009 г.)

Рис. 3.8. Радиатор

Различают системы водяного отопления с естественным и механическим побуждением движения воды. В системах с механическим побуждением циркуляция воды происходит в основном за счет действия циркуляционного насоса, который устанавливают на трубопроводе, подводящем охлажденную воду к водонагревателю. В таких системах водонагреватель может быть расположен на одном уровне с отопительными приборами и даже выше них, а диаметры трубопроводов меньше, чем в системах с естественным побуждением.

По типу движения воды системы водяного отопления подразделяются на системы с естественной циркуляцией (рис. 3.9) и системы с искусственной (механической) циркуляцией.

Рис. 3.9. Схема системы водяного отопления с естественной циркуляцией (верхняя разводка):

1 – котел; 2 – главный стояк; 3 – разводящая линия; 4 – горячие стояки; 5 – обратные стояки; 6 – обратная линия; 7 – расширительный бак; 8 – сигнальная линия

Система естественной циркуляции воды применяется в индивидуальных домах малой этажности. Циркуляция воды происходит благодаря гидростатическому напору, который возникает за счет разности температуры и плотности воды (подогретая вода легче охлажденной).

Циркуляция при всех прочих равных условиях усиливается по мере увеличения расстояния по вертикали между отопительными приборами и водонагревателем, в связи с чем последний стараются размещать по возможности ниже.

В системе естественной циркуляции цикл движения воды выглядит следующим образом (см. рис. 3.9): котел (1) – главный подающий стояк (2) – магистральный трубопровод (3) – подающие стояки (4) – нагревательные приборы – обратные стояки (5) – обратная линия (б).

Опускаясь вниз, охлажденная вода, будучи более тяжелой, вытесняет своей массой более легкую подогретую воду обратно, в главный подающий стояк. Такой «водоворот» отопительной системы – постоянный процесс.

Циркуляция воды усиливается, если увеличить вертикальное расстояние между водонагревателем и отопительными устройствами. Для этого водонагреватель устанавливается как можно ниже (нижняя разводка) (рис. 3.10).