Усовершенствованная система квартирного отопления

В. С. Шароглазов, инженер, ООО "Аэровент", г. Кемерово

Для отопления усадебных домов и коттеджей широкое распространение получили совмещенные местные и централизованные квартирные системы водяного отопления. В качестве генераторов тепла для сравнительно больших зданий, таких как многоэтажные коттеджи, обычно применяются малометражные котлы заводского изготовления, а для зданий небольшого отопительного объема возможно использование генераторов, изготовляемых в местных условиях и встраиваемых в отопительные печи в виде змеевиков или П-образных коробчатых конструкций (см. рис. ).

Рисунок. Устройство высокоэкономичной системы квартирного отопления: 1 –горячая разводящая линия; 2 –нагревательный прибор; 3 –обратная линия; 4 –теплоаккумулятор; 5,7,9 –трубопроводы; 6 –насос; 8 –переключающий клапан; 10 –теплогенератор; 11 –главный стояк; 12 –расширительный бак; 13 –резиновый клапан; 14 –диск; 15 –водонагреватель; 16 –кран горячей воды

Здесь показана наиболее распространенная двухтрубная система квартирного водяного отопления с прокладкой горячей разводящей линии (1) под потолком помещений, а обратной (3) - под нагревательными приборами (2) (радиаторами, регистрами и др.). В верхней части имеется расширительный бак (12), а в нижней - теплогенератор (10), который при естественном побуждении желательно располагать ниже нагревательных приборов (на рисунке - уклон обратной линии к теплогенератору).

Подобные широко распространенные системы квартирного отопления могут быть усовершенствованы при более эффективном использовании тепла с введением в эту систему теплоаккумулятора (4), предназначаемого для снятия излишек тепла теплогенератора в периоды его невостребованности с учетом характера проходящих тепловых процессов генерации и теплоотдачи. Накопленное в теплоаккумуляторе тепло затем возвращается в эту же систему отопления, но уже при бездействующем теплогенераторе, что позволяет в среднем в полтора раза увеличить интервалы между топками. Далее рассматривается оригинальная система теплоаккумуляции с применением только бытового насоса (6) и переключающего клапана (8), где первый служит для преодоления гидростатического напора при закачке горячей воды в нижерасположенный теплоаккумулятор (4), а второй - для необходимых переключений прохода воды.

Теплоаккумулятор, располагаемый под полом помещения, представляет закрытый бак, к которому снизу подводятся два трубопровода: 3 - обратная линия и 5 - для возможности насосной циркуляции воды через теплогенератор. Сверху бак трубопроводом (7) подсоединяется к стояку (11) от теплогенератора. При удаленном расположении теплогенератора от теплоаккумулятора на последнем может быть установлен собственный стояк к горячей линии.

Переключающий клапан (15) имеет три патрубка для соединения с насосом (5), с обратной линией (3), с теплогенератором (9). Торец патрубка (5) скошен и при выключенном насосе перекрывается тяжестью резинового клапана (13) со стабилизирующими дисками (14), благодаря чему сечение клапана становится свободным для прохождения охлажденной воды в теплогенератор при естественной циркуляции.

Действие описываемой системы квартирного отопления при растопке теплогенератора происходит от гидростатического напора, возникающего благодаря различной плотности воды: горячей из теплогенератора и охлажденной в радиаторах, от которого и происходит естественная циркуляция теплоносителя по системе отопления. В этот период теплоаккумулятор, будучи расположенным в самой нижней точке системы отопления и находясь в холодном состоянии, участия в циркуляции не принимает.

Но после того как радиаторы будут достаточно прогреты и их тепловая инерция еще длительное время будет поддерживать нормальную температуру в помещениях, рациональным становится направление избыточного тепла теплогенератора на зарядку теплоаккумулятора. Это производится включением только одного насоса (6), а необходимые при этом переключения производятся за счет создаваемого им давления, под действием которого резиновый клапан (13) поднимается в верхнее положение (показано пунктиром), при котором перекрывается проход в главный стояк (11) и поток направляется в теплогенератор, а затем по трубопроводу (5) через теплоаккумулятор подводится к насосу.

Особую значимость представляет использование наиболее интенсивной фазы топочного процесса для зарядки теплоаккумулятора при насосной циркуляции и повышенной скорости воды в 3,5-4,5 раза против естественной циркуляции. Поскольку топочный цикл подобного теплогенератора при сжигании твердого топлива без дутья и при естественной циркуляции составляет около 75 минут, то период использования активной фазы горения легко определяется самими пользователями при ручном включении-выключении насоса без необходимости автоматизации этого процесса от датчика, устанавливаемого в топке.

Однако важный фактор определения полноты нагрева теплоаккумулятора, находящегося в малодоступном месте, должен присутствовать, что наиболее просто решается на основе использования манометрического термометра.

Теплоаккумулятором может выполняться и функция регулятора внутренней температуры помещения, когда при повышенном ее значении вместо выбрасывания тепла через открываемые окна и форточки включением насоса избыточное тепло будет запасаться впрок в теплоаккумуляторе.

В конце топки после зарядки теплоаккумулятора и выключении насоса какое-то время система отопления будет работать от затухающего теплогенератора до исчерпания его теплогенерирующего ресурса, после чего действием естественного давления горячая вода из теплоаккумулятора через главный стояк будет поступать в систему отопления, обеспечивая надежную циркуляцию запасенной горячей воды за счет низкого расположения теплоаккумулятора. При этом циркуляция будет происходить по контуру: теплоаккумулятор, главный стояк, горячая линия, радиаторы, обратная линия и теплоаккумулятор. Теплогенератор, будучи расположенным ниже радиаторов, в естественной циркуляции от теплоаккумулятора не участвует и не играет отрицательной роли потребителя тепла.

Действие отопления от теплоаккумулятора может быть переведено на работу в режиме дежурного отопления путем установки прикрываемого крана на трубопроводе (7) для снижения расхода проходящей воды и поддержания внутренней температуры на уровне 3-5°C, что на продолжительное время исключает опасность замерзания воды. Полная безопасность системы отопления, особенно для районов с суровым климатом, может быть обеспечена при заполнении ее незамерзающей жидкостью, например антифризом.

Теплоизоляция теплоаккумулятора не требуется, если по соседству не располагается хранилище продукции, но обязательна теплоизоляция главного стояка.

Описанное выше устройство квартирного отопления рассмотрено без системы горячего водоснабжения, но при необходимости такового на узле II показан вариант их совмещенного устройства. Здесь к главному стояку через вентиль присоединяется водоводяной теплообменник (15), после прохождения которого трубопровод охлажденной воды врезается в обратную линию. А поступающая холодная вода после нагрева в этом теплообменнике разбирается через кран (16).