Как сделать теплые полы от водяного отопления в частном доме видео: Водяной теплый пол в частном доме своими руками, фото, схемы, расчеты

Водяной теплый пол в квартире своими руками: Инструкция по установке!

Содержание

• 1 Чем водяной пол лучше электрического?
• 2 Общее устройство теплого водяного пола в квартире
• 3 Видео – водяной теплый пол в квартире, укладка труб
• 4 Расчет водяного теплого пола
• 5 Используемые трубы
• 6 Способы укладки труб
• 7 Расчет длины труб

Многие современные квартиры имеют системы обогрева, отличные от традиционных.  Большую популярность в настоящее время приобретают теплые полы, кстати недавно мы уже писали, как сделать теплый пол от отопления. Они могут иметь разные конструкции и заслуженным уважением пользуются теплые полы с теплоносителем в виде воды. Теплый пол создаст в вашей квартире поистине уютную атмосферу. Его использование не только делают квартиру или частный дом комфортабельным, по и позволяет существенно экономить на счетах за отопление, так как теплый водяной пол может использоваться только в необходимых ситуациях и на важных участках.

Делаем водяной теплый пол в квартире

При создании водяного отопления пола поток энергии идет по направлению снизу вверх, по естественной траектории, равномерно обогревая весь объем помещения, создавая комфортные условия в нижней части комнаты, то есть именно в той области, где происходит основная жизнедеятельность. Возле пола температура повышается на несколько градусов по сравнению с потолочными областями, что благотворно влияет на человеческий организм.

Кроме того, теплые полы благотворно влияют на сохранность финишных напольных покрытий, увеличивая срок их службы.

Организация теплого водяного пола в вашей квартире позволит вам отказаться от установки радиаторов отопления и даст возможность применить нестандартные дизайнерские решения, например установить большие панорамные окна.

Подключение водяного теплого пола

Чем водяной пол лучше электрического?

Электрическая система нагревания пола может первоначально показаться более экономичной, чем использования водяного теплоносителя. Однако, при длительной эксплуатации, теплые полы с водой, используемой в качестве теплоносителя выглядят более предпочтительно с экономической точки зрения. В длительной перспективе расходы на водяное отопление выглядят более предпочтительно, чем электрический обогрев. Немаловажным фактором, влияющим на выбор жидкостного теплого пола, является и то, что электрическое отопление может создавать неблагоприятные электромагнитные поля.

Обратите внимание!. Необходимо помнить, что систему обогреваемых полов с жидкостным носителем следует подключать именно к магистральным трубам водяного отопления. Не допускается ее интеграция в систему горячего водоснабжения.

Прежде всего, такой подход запрещен на законодательном уровне (за исключением строительства новостроек, где теплые обогреваемые полы включены в проект). Также питание обогреваемых полов от ГВС вызывает значительное охлаждение теплоносителя, то есть воды, что вряд ли понравится вашим соседям.

Общее устройство теплого водяного пола в квартире

Итак, система теплых полов с теплоносителем-водой в первом приближении выглядит как водопроводные трубы, проложенные между основанием стяжки и окончательным покрытием пола. В качестве теплоносителя может использоваться горячая вода из обычного отопления или специальная жидкость (этиленгликоли или антифризы), нагреваемая в системе.

Основными элементами системы обогреваемых полов с жидкостным теплоносителем являются трубы, тепловая изоляция, крепежные узлы, система управления и арматурные устройства, регулирующие поток теплоносителя.

Видео – водяной теплый пол в квартире, укладка труб

Расчет водяного теплого пола

Для того, чтобы произвести расчет материалов, необходимых для организации теплого водяного пола, прежде всего, необходимо ответить на вопрос: в каком качестве будет конструироваться эта система? Существует два основных варианта применения теплых водяных полов: в качестве основного вида отопления, исключающего другие типы и в качестве дополнительного, предназначенного для создания локальной комфортной среды.

Кроме того, для расчета потребных материалов необходимо оценить следующие факторы: площадь отапливаемого помещения, его характеристику (например, материал стен и конструкцию окон, поддерживаемую температуру), тип финишного напольного покрытия. Например, организация напольного финишного покрытия из цельной доски требует более высокой степени обогрева, так как дерево отличается отличными теплоизолирующими свойствами.

Характеристики отапливаемого помещения существенно влияют на необходимую мощность водяного теплого пола. Так, если помещение буквально «сквозит по щелям», и его теплопотери превышают 100 Ватт на один квадратный метр – то целесообразно сначала заняться утеплением помещения, а уже потом организовывать постройку теплых полов. Даже наличие стеклопакетов не гарантирует герметизацию помещения. При плохой тепловой изоляции стен ваше помещение будет терять до 80 Ватт на квадратный метр. Вы буквально будете отапливать улицу и «выбрасывать деньги в трубу».

Используемые трубы

Кроме того, для расчетов при постройке системы теплых полов с жидкостным теплоносителем следует учитывать характеристики труб, используемых для оборота теплоносителя. В настоящее время в системе водяных полов используются следующие типы труб:

• -Пенопропиленовые. Это материал характеризуется низкой стоимостью и такой же низкой проводимостью тепла.
• -Металлопластиковые. На текущий момент они демонстрируют идеальное соотношение цены и качества.
• -Сшитые полиэтиленовые или PEX-трубы. Неплохой выбор.
• -Медь. Идеальная теплоотдача, но высокая стоимость.
• -Нержавейка-гофр. Свежее веяние на рынке теплых жидкостных полов, характеризуются отличной теплоотдачей.

После выбора типа труб для обустройства обогреваемого пола необходимо определить длину коммуникаций. Потребная длина заготавливаемых труб зависит от способа укладки.

Способы укладки труб

Перед тем, как приступить к укладке труб почитайте статью – водяной теплый пол без стяжки.

Существует два главных способа монтажа труб обогреваемого пола с теплоносителем-водой, условно называемых «змейка» и «улитка-ркушка».

Укладка труб методом – змейкой и улиткой

Интересно, что метод раскладки труб теплого водяного пола имеет географическую привязку: «змейкой» трубы укладывают преимущественно в Западной Европе, а вот «улиткой» преимущественно в Европе Восточной.

Укладка «змейкой» имеет один ощутимый недостаток: при ее использовании температура пола в различных участках помещения может существенно отличаться. Так в месте, где находится входная часть системы труб температура теплоносителя (а, следовательно, и температура напольного покрытия) будет несколько выше, чем на участке выходного трубопровода. Помимо некомфортных отношений такой подход может привести и к частичному разрушению среды, в которой находятся трубы обогреваемого пола от перепада температур.

Схемы укладки труб для водяного теплого пола

Для предотвращения перепада температурных уровней в систему вводят специальное ограничение на разницу температуры носителя тепла на различных участках помещения, а саму систему укладки «змейкой» лучше применять в комнатах с высокой теплоизоляцией.

Более сложной, но и более эффективной системой укладки труб при проектировании и создании теплого водяного пола является укладка «улиткой». В этом случае тепло, приносимое рабочей жидкостью, равномерно распределяется по всей поверхности помещения. Трубы с частично горячим и относительно холодным теплоносителем в такой системе последовательно чередуются. Недостатком такого подхода является повышенная сложность проектирования и монтажа системы.

Схема укладки труб водяного теплого пола в ванной комнате

При укладке «улиткой» «горячая» и «холодная» труба идут параллельно друг другу от входа теплоносителя до центра помещения, а потом возвращаются к участку вывода.

Расчет длины труб

Очень важной характеристикой, используемой при расчете теплого пола с переносом тепла жидкостью, является шаг труб, то есть расстояние между трубами, оставляемое при их монтаже. От промежутков между витками труб с теплоносителем  зависит потребная длина труб и равномерность распределения приносимого тепла. При повышении размеров промежутков между трубами рекомендуется повышать и температуру теплоносителя. Кроме того, шаг теплопровода может изменяться и в зависимости от участка помещения – где-то требуется делать температуру поверхности больше, а где-то поменьше.

Водяной Теплый пол в квартире своими руками

Приблизительно можно прикинуть, что для достижения тепловой отдачи величиной 50 Ватт на квадратный метр шаг трубы с теплоносителем может составлять 30 сантиметров. При повышении теплоотдачи до 80 Ватт расстояние между трубами должно быть уменьшено до 20 сантиметров, а вот на участках, для которых критично очень равномерное распределение температуры шаг труб не должен превышать 15 сантиметров.

Уменьшить шаг труб рекомендуется возле наружных стен, а вот вдоль внутренних перегородок его можно увеличить

Приведем примерный расчет: на помещение в 30 квадратных метров требуется обеспечить нагрев примерно 25-26 квадратных метров пола. При шаге трубы с теплоносителем в 15 сантиметров потребная длина трубы составит около 160 метров.

Однако, проще всего рассчитать потребную длину труб для обустройства водяного теплого пола можно, создав простой чертеж на миллиметровой бумаге или в специализированной программе.

Водяной теплый пол — Viessmann Казань

Современный инженерные системы предлагают огромное количество вариантов отопления помещений. Из-за этого многообразия очень часто потребители сталкиваются с проблемой выбора, потому что не знакомы со всеми тонкостями каждой отопительной системы. Мы хотим вам представить интересный и удобный вариант от «Салона отопительной техники Viessmann» — водяной теплый пол. Систему отопления, которая не только существенно экономит средства, но и позволяет сделать отопительную систему полностью незаметной.

Цена на теплые водяные полы и другие преимущества

Ни для кого не секрет, что каждый человек стремится к тому, чтобы снизить расходы на содержание своего дома, но при этом ничуть не потерять в качестве. Именно поэтому «Салон отопительной техники Viessmann» предлагает обратить внимание на современные технологии, которые позволяют реализовать практически любую идею с минимальными затратами. Например, наша цена на теплые водяные полы предоставляет уникальную возможность сэкономить не только на монтаже, но и на последующей эксплуатации.

Экономия при монтаже происходит потому, что вам не приходится покупать дорогостоящий инструмент, необходимый для сборки и установки деталей конструкции. А снижение траты средств во время эксплуатации достигается благодаря современному оборудованию и технологиям, которые мы используем при создании теплого пола.

Так же специалисты «Салона отопительной техники Viessmann» отмечают, что: теплые полы гарантируют равномерное прогревание всей площади комнаты, отсутствие видимых элементом системы отопления делает интерьер более привлекательным, возможен качественный обогрев больших площадей при минимальных затратах.

Укладка теплого водяного пола: секреты мастеров «Салона отопительной техники Viessmann»

Сегодня интернет богат материалами о том, как можно самостоятельно сделать данную систему отопления. Есть пошаговые инструкции и видео. Но наш опыт доказывает, что даже самое подробное изложение процесса не гарантирует качественного результата. Отсутствие опыта, знаний и необходимого инструмента неизбежно приведет к тому, что в конце концов вы обратитесь к услугам профессионалов. Так стоит ли тратить время на самостоятельные эксперименты? Специалисты «Салона отопительной техники Viessmann» утверждают, что нет.

На данный момент мы предлагаем своим клиентам два варианта укладки теплого водяного пола: бетонная технология, когда все нагревательные элементы располагаются под монолитной стяжкой, настильная технология, выполняемая из готовых материалов, что позволяет значительно сэкономить время на проведение работ.

Каждый вариант имеет свои плюсы и минусы. Бетонная технология более длительная (высыхание стяжки достигает 20 дней), но более дешевая. Настильная – более дорогая, но при этом быстрая, и в ней практически отсутствуют «грязные» монтажные работы.

Какой вариант подойдет именно вам, смогут подсказать наши специалисты, которые быстро и профессионально подсчитают количество необходимых материалов, с учетом особенностей дома, в котором будет располагаться теплый пол.

Чтобы получить более полную информацию и консультацию, узнать особенности проведения работ, сроки выполнения и стоимость, звоните специалистам «Салона отопительной техники Viessmann»!

Мы обязательно подберем для вас самый подходящий вариант!

Использование энергии в домах

• Основы
• Потребление электроэнергии в домах
• +Меню

Более половины энергии, используемой в домах, приходится на отопление и кондиционирование воздуха

Домохозяйствам США требуется энергия для питания многочисленных бытовых устройств и оборудования, но в среднем более половины (51% в 2015 г.) годового потребления энергии домохозяйством приходится на всего для двух конечных целей: отопление помещений и кондиционирование воздуха. ¹ Эти в основном сезонные и энергоемкие виды использования значительно различаются в зависимости от географического положения, размера и структуры дома, а также используемого оборудования и топлива.

Водяное отопление, освещение и охлаждение являются практически универсальными и круглогодичными источниками энергии в домашних условиях. В 2015 году на эти три вида конечного использования приходилось 27% общего годового потребления энергии в домашних условиях. ¹ Оставшаяся доля — 21% — энергопотребления в домашних условиях приходится на такие устройства, как телевизоры, кухонные приборы, стиральные машины и сушилки для белья, а также на растущий список бытовой электроники, включая компьютеры, планшеты, смартфоны, игровые приставки. , и устройства для потоковой передачи в Интернет.

Нажмите, чтобы увеличить

Многие факторы влияют на количество энергии, потребляемой домохозяйством

• Географическое положение и климат
• Тип дома и его физические характеристики
• Количество, тип и эффективность потребляющих энергию устройств в доме и время их использования
• Количество членов домохозяйства

Из-за более высокой потребности в отоплении домохозяйства в Северо-Восточном и Среднем Западе США потребляют в среднем больше энергии, чем домохозяйства в Южном и Западном регионах. Большие дома и более крупные домохозяйства, как правило, потребляют больше энергии в целом, чем дома меньшего размера и небольшие домохозяйства.

На отопление и кондиционирование воздуха приходится гораздо меньшая доля бытового потребления энергии в квартирах, чем в отдельных домах на одну семью. Квартиры, как правило, меньше, чем дома на одну семью, и они часто частично изолированы от погодных условий соседними квартирами. В 2015 году среднестатистическое домохозяйство, проживающее в отдельно стоящем доме на одну семью, потребляло почти в три раза больше энергии, чем домохозяйство, проживающее в многоквартирном доме с пятью и более квартирами. ¹

Электричество и природный газ являются наиболее часто используемыми источниками энергии в домах

Электричество используется почти во всех домах, и в 2021 году на розничные покупки электроэнергии приходилось 43% от общего конечного потребления энергии в жилом секторе. использовалась в 58% домов в 2015 г., на нее приходилось 42% конечного потребления энергии в жилом секторе в 2021 г. Нефть была следующим наиболее потребляемым источником энергии в жилищном секторе в 2021 г., на нее приходилось 8% от общего объема конечной использовать. Нефть включает печное топливо, керосин и сжиженный нефтяной газ (LPG), который в основном представляет собой пропан. На возобновляемые источники энергии — геотермальную энергию, солнечную энергию и древесное топливо — в 2021 году приходилось около 7% конечного энергопотребления в жилом секторе9.0013 2

Типы и основные виды конечного использования энергии в жилом секторе США включают:

• электричество — все виды конечного использования энергии
• природный газ — отопление помещений и воды, сушка одежды, приготовление пищи
• печное топливо – нагрев помещений и воды, сушка одежды
• СНГ/пропан – отопление помещений и воды, сушка белья, приготовление пищи
• керосин — отопление помещений
• геотермальная энергия — охлаждение помещений, нагрев помещений и воды
• солнечная энергия — отопление помещений и воды, производство электроэнергии
• древесина (кордовая древесина и древесные гранулы) – отопление помещений и воды, приготовление пищи

Нажмите, чтобы увеличить

В целом, три четверти домов в США используют два или более источников энергии, но мобильные дома во всех регионах страны и дома на юге, скорее всего, будут использовать только электричество для удовлетворения всех потребностей своего дома. потребности. Использование мазута наиболее распространено на Северо-Востоке. Использование СНГ для приготовления пищи на гриле на открытом воздухе распространено по всей стране, в то время как многие дома в сельской местности используют СНГ для удовлетворения большинства потребностей в отоплении и приготовлении пищи. Древесина используется в качестве основного топлива для отопления в основном в сельской местности, но многие дома по всей стране используют ее для дополнительного отопления. Примерно 10% домохозяйств в 2015 году использовали тепловой насос в качестве основного отопительного оборудования. Тепловые насосы также используются для охлаждения.

1 Количество домов с небольшими солнечными фотоэлектрическими системами за последние годы значительно увеличилось.

Потребление энергии на домохозяйство снизилось

• Улучшение изоляции зданий и материалов
• Повышение эффективности нагревательного и охлаждающего оборудования, водонагревателей, холодильников, освещения и бытовой техники
• Миграция населения в регионы с более низким уровнем отопления и, следовательно, более низким общим спросом на энергию

Нажмите, чтобы увеличить

Снижение среднего энергопотребления домохозяйств компенсировало увеличение общего числа домов, что привело к относительно стабильному энергопотреблению в жилом секторе с середины 1990-х годов.

Нажмите, чтобы увеличить

¹ Источник: Управление энергетической информации США, Обследование энергопотребления в жилых помещениях, 2015 г.
² Источник: Управление энергетической информации США, Monthly Energy Review , апрель 2022 г., предварительные данные

Последнее обновление: 14 июня, данные доступны из изданий исходных отчетов, как указано; предварительные данные на 2021 год.

• Также в

  Объяснение использования энергии
• Использование энергии
• Использование энергии в промышленности
• Использование энергии для транспорта
• Использование энергии в домах
• Использование энергии в коммерческих зданиях
• Энергоэффективность и энергосбережение
• Индикаторы энергии

• Узнать больше

• Что нового в том, как мы используем энергию дома
• Обследование энергопотребления в жилых помещениях (RECS)
• Данные исследования энергопотребления в жилых домах
• Потребление энергии в жилом секторе США
• Сохранение тепла в наших домах (видео)
• Статьи по бытовой энергетике

• Часто задаваемые вопросы

• Сколько электроэнергии потребляет американский дом?
• Сколько энергии потребляется жилыми и коммерческими зданиями в США?
• Сколько энергии человек использует в год?
• Имеются ли в EIA данные о потреблении энергии и ценах по городам, округам или по почтовым индексам?

отопление и вентиляция — Студенты | Britannica Kids

Введение

 Отопление жилых помещений восходит к древнейшим временам, когда люди, жившие в холодном климате, использовали для обогрева открытый огонь. Позднее открытый огонь был заменен печами или каминами, которые отапливали только отдельные комнаты.

Центральное воздушное отопление, которое равномерно распределяет тепло по всему зданию, использовалось во времена Римской империи. Сегодня центральное отопление является наиболее экономичным видом отопления для круглогодичного проживания и является необходимостью для больших зданий.

Системы центрального отопления

Системы центрального отопления получают тепло от сжигания топлива в печи. Печь может нагревать воду, она может превращать воду в пар (в этом случае она называется бойлером) или может нагревать рециркулирующий комнатный воздух. Затем эти жидкости используются для распределения тепла по различным помещениям здания. Если также желательно центральное кондиционирование воздуха, системы горячего воздуха, как правило, наиболее эффективны, поскольку одна и та же система может обеспечивать тепло зимой и прохладу летом. (См. также Кондиционирование воздуха. )

Системы горячего водоснабжения и пара.

В системах с горячей водой или паром горячая жидкость обычно распределяется от печи по изолированным трубам к радиаторам, расположенным в стратегических зонах здания. Охлажденная вода или сконденсированный пар затем возвращаются в печь для повторного использования.

Большинство систем горячего водоснабжения имеют две трубы, присоединенные к каждому радиатору, одна для подачи горячей воды, а другая для обратки. В системах с питанием самотеком горячая вода поднимается вверх, а холодная вода стекает в котел в подвале. Так как при нагреве вода расширяется, в самой высокой точке самотечной системы необходимо поставить расширительный бак. Расширительный бак состоит из закрытого сосуда, частично заполненного воздухом; воздух сжимается при нагревании воды. В больших зданиях для циркуляции неизменно используется водяной насос. Такие системы могут работать при более высоком давлении и с меньшими водопроводными трубами.

В каждом помещении фактическая теплопередача происходит за счет комбинации излучения, теплопроводности и конвекции (см. Тепло). Таким образом, холодный воздух, соприкасаясь с горячим радиатором, за счет конвекции поднимается вверх и циркулирует по помещению. Поскольку горячий воздух поднимается вверх, радиаторы обычно располагаются у пола комнаты, вдали от каких-либо препятствий. В то же время радиатор передает тепло более холодным стенам и мебели за счет излучения.

Encyclopædia Britannica, Inc. Encyclopædia Britannica, Inc.

В старых системах водяного и парового отопления часто используются чугунные радиаторы. В новых системах горячего водоснабжения обычно используются конвекторы, состоящие из одной или нескольких водяных труб, покрытых большим количеством тонких металлических листов или ребер, прикрепленных к трубам под прямым углом. Конвекторы обычно размещают у пола вдоль стен помещения. Часто они частично заключены в прямоугольный кожух из листового металла, открытый снизу и сверху. Кожух действует как дымоход, втягивая холодный воздух с пола, пропуская его через ребра, а затем выпуская обратно в помещение. И радиаторы, и конвекторы имеют клапаны для регулирования количества тепла. В зданиях с бетонными полами трубы с горячей водой также могут быть встроены в бетон для обогрева пола непосредственно за счет теплопроводности, а остальной части помещения за счет излучения.

Для паровых систем требуются трубы меньшего размера, чем для систем горячего водоснабжения, и они используются в основном в больших зданиях. В некоторых крупных мегаполисах недорогой пар низкого давления доступен как побочный продукт производства электроэнергии. В системе, известной как централизованное теплоснабжение, этот пар направляется в близлежащие здания для использования в их системах отопления.

Системы горячего воздуха.

Системы отопления жилых домов с горячей водой остаются популярными в Европе. Однако для частных домов в Соединенных Штатах и ​​​​Канаде системы горячего воздуха дешевле в строительстве, и, поскольку их можно комбинировать с центральными системами кондиционирования воздуха, они также стали широко использоваться в больших зданиях. В системах с горячим воздухом циркуляционный вентилятор и воздушные фильтры заключены в тот же корпус, что и топка. Горячий воздух распределяется по воздуховодам в различные помещения; поток воздуха через воздуховоды регулируется регулируемыми заслонками. В каждом помещении воздух отводится через выпускные регистры, расположенные у пола, из которых горячий воздух поднимается и циркулирует. В регистрах есть жалюзи, которые можно открывать или закрывать, чтобы контролировать количество горячего воздуха, поступающего в помещение. Воздух забирается обратно по обратным каналам, расположенным у пола на расстоянии от входных регистров, и подается обратно в топку. Если эта же система циркуляции используется и для кондиционирования воздуха, потребуются дополнительные воздуховоды и обратные входы.

Печи и котлы.

Топка состоит из двух основных компонентов: камеры сгорания, в которой сжигается топливо, и теплообменника, в котором горячие дымовые газы передают тепло распределяющей среде (воде, пару или воздуху). В водяных или паровых системах отопления теплообменник может располагаться в камере сгорания; в системах воздушного отопления горячие газы вступают в контакт с теплообменником после выхода из камеры сгорания. Затем горячие дымовые газы выбрасываются наружу через дымовую трубу или дымоход.

Хотя уголь был обычным топливом для печей в 1940-х годах, в Северной Америке он был в значительной степени заменен мазутом и природным газом. Прежде чем масло можно будет эффективно сжигать, его, возможно, придется предварительно нагреть и распылить или разбить на мелкие капли. Это распыление может быть достигнуто с помощью воздушной струи, нагнетания масла под высоким давлением через небольшие сопла в горелке пушечного типа или с помощью центробежного устройства, которое отталкивает масло от вращающегося диска или чашки. Отдельный вентилятор обычно подает воздух, необходимый для горения, которое затем инициируется электрической дугой. Топливо для бытовых печей аналогично дизельному топливу; для крупных коммерческих установок они могут быть более тяжелыми нефтепродуктами.

Газовым печам для горения требуется поток газа и воздуха, который можно запустить с помощью запальника или, что более экономично, с помощью электрической свечи зажигания. В отдаленных местах, где природный газ недоступен, для газовой печи может использоваться сжатое газообразное топливо, такое как пропан. Однако их относительно высокая стоимость делает их экономичной альтернативой только в регионах с умеренным климатом или в домах, используемых только часть года.

Все типы печей имеют защиту от перегрева. Если поверхность теплообменника становится слишком горячей, горение отключается до тех пор, пока температура не упадет до приемлемого уровня.

Обычные газовые печи имеют КПД от 70 до 80 процентов, то есть от 70 до 80 процентов тепловой энергии топлива поступает в дом. В нефтяных печах эффективность может упасть до 60 процентов, если печь не настраивается и не очищается часто. Большая часть оставшейся энергии теряется в виде горячего выхлопа. Если температуру выхлопных газов можно снизить, общая производительность системы существенно улучшится. Эта улучшенная производительность является целью современных газовых высокоэффективных печей, которые имеют КПД от 9от 3 до 97 процентов. Высокоэффективные топки значительно увеличивают площадь поверхности теплообменника, где горячие дымовые газы с одной стороны передают тепло воздуху помещения с другой стороны. Чтобы еще больше повысить свою эффективность, эти печи потребляют для горения только наружный воздух, а не теплый внутренний воздух, и они используют свечу зажигания для инициирования горения вместо использования пилотного пламени.

В одной из таких печей используется тип импульсного горения. Воздух и газ подаются в камеру сгорания с длинной выхлопной трубой и первоначально поджигаются свечой зажигания. Импульс давления закрывает впускные клапаны воздуха и газа, в то время как горячий дымовой газ выходит через выхлопную трубу в секции теплообменника. Волна низкого давления, отраженная от конца выхлопной трубы, впускает свежую воздушно-газовую смесь, и начинается новый импульс горения. Это пульсирование происходит примерно от 60 до 70 раз в секунду. (См. также «Печь и котел».)

Управление отоплением.

Большинство домашних печей управляются термостатом. Сердцем термостата является первичный или чувствительный элемент, физические свойства которого зависят от изменений температуры. Как правило, это элемент, который расширяется или сжимается при повышении или понижении комнатной температуры. Изменения в первичном элементе обычно активируют электрический переключатель, который называется вторичным элементом. Обычно, когда температура падает примерно на полградуса ниже заданного значения, выключатель срабатывает, замыкая электрическую цепь и запуская горелку. Затем, когда температура поднимется выше уставки, выключатель снова размыкается, и горелка останавливается.

В некоторых термостатах используются поворотные ртутные переключатели. Они содержат спиральную полосу из двух металлов, один из которых расширяется и сжимается в ответ на изменение температуры быстрее, чем другой. Эта неравномерная реакция вызывает изгиб полосы. Таким образом, когда комнатная температура падает ниже желаемого уровня и спираль остывает, она сжимается, позволяя крошечной капсуле, наполовину заполненной ртутью, наклоняться в одну сторону. На одном конце капсулы есть два провода; когда ртуть заполняет этот конец, она замыкает цепь, которая включает горелку. В других термостатах используется полностью электронное переключение. В больших зданиях система отопления обычно подразделяется на зоны, которыми можно индивидуально управлять с помощью отдельных термостатов.

Другие системы отопления

Используются не только печные системы отопления. Для некоторых регионов могут оказаться более практичными другие системы отопления. К таким системам относятся солнечное отопление, электрическое лучистое отопление и тепловые насосы.

Солнечное отопление.

Британская энциклопедия, Inc.

В теплицах используется простая форма солнечного отопления. Стекло и некоторые пластмассы прозрачны для коротковолнового солнечного излучения. Когда эти материалы используются в крышах и стенах, солнечное излучение легко проходит через них в пространство внутри. Растения в теплице переизлучают излучение, но поскольку они находятся при относительно низкой температуре, излучение имеет большую длину волны и не может проходить через стекло. Таким образом, большая часть солнечного тепла задерживается внутри теплицы, которая становится теплее, чем наружный воздух.

Солнечное излучение также можно использовать для обогрева домов и других зданий. Системы солнечного отопления, используемые в зданиях, обычно включают в себя солнечный коллектор, систему распределения воды или воздуха и систему хранения. Чаще всего плоский солнечный коллектор монтируется на крыше лицом на юг и желательно под крутым углом. В водяных системах коллектор обычно состоит из внешней стеклянной пластины, небольшого воздушного пространства и нижней теплопоглощающей пластины, через которую по близко расположенным трубкам прокачивается вода. Для обеспечения тепла, когда не светит солнце, используется большой резервуар для хранения горячей воды. При необходимости обогрева помещения горячая вода подается либо непосредственно из коллектора, либо из накопительного бака через одну сторону теплообменника. С другой стороны воздух здания нагнетается вентилятором. В такой системе фактически может быть использовано от 20 до 30 процентов падающей солнечной энергии. Также необходима резервная система отопления с использованием обычной печи.

Солнечные системы с горячим воздухом используют более сложные коллекторы, которые нагревают воздух напрямую. Однако, поскольку воздух не может хранить много тепловой энергии, необходимо добавить дополнительные системы хранения. Они состоят из каменных пластов или скоплений крупной гальки, которые нагреваются воздухом, проходящим через коллектор. Затем комнатный воздух проходит над накопительным слоем и поглощает тепло камней.

Солнечные системы могут быть активными, при которых циркулирующая вода или воздух прокачиваются через систему, или пассивными. При пассивном кровообращении циркуляция зависит исключительно от подъема теплых жидкостей и опускания более холодных. Солнечные отопительные системы, особенно пассивные, запроектированные в здании до его строительства, могут быть весьма экономичными в умеренном климате и солнечных районах. В настоящее время активные солнечные системы и солнечное отопление в менее идеальных климатических условиях, как правило, менее экономичны.

Электрическое лучистое отопление.

В некоторых системах отопления электрические нагреватели сопротивления заглублены в бетонные плиты перекрытий. Эти обогреватели нагревают сначала пол за счет теплопроводности, а затем остальную часть дома за счет излучения и конвекции. Хотя этот вид отопления очень удобен, его высокая стоимость делает его нецелесообразным, за исключением районов, где электроэнергия недорога, а сезонные потребности в отоплении невелики.

Тепловые насосы.

Домашний холодильник забирает теплый воздух из холодного региона, нагревает его до более высокой температуры, а затем выпускает в помещение (см. Охлаждение). Для этого требуется механическая энергия. Для многих бытовых холодильников количество извлекаемого тепла примерно в шесть раз превышает механическую энергию, необходимую для извлечения тепла, а отводимое тепло примерно в семь раз превышает механическую энергию. Эти значения уменьшаются, когда разница между высокой и низкой температурами увеличивается.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Тепловой насос работает как холодильник. Он извлекает тепло из атмосферы или из земли и отдает его в более высокой температуре в здание. При умеренно низких температурах наружного воздуха отводимое тепло во много раз превышает механическую и электрическую энергию, поступающую в систему. Таким образом, тепловой насос может быть практичной системой отопления в климате, где температура воздуха не опускается намного ниже 50°F (10°C). При более низких температурах воздуха тепло может извлекаться из земли или грунтовых вод, хотя это может быть дорогостоящим. Тепловые насосы могут со временем стать более распространенными в умеренном климате. Однако сегодня высокая начальная стоимость ограничивает использование таких систем.

Печи и камины.

В Соединенных Штатах использование бытовых дровяных печей резко возросло после энергетического кризиса начала 1970-х годов. В северных частях страны, где дрова были дешевыми, они служили простым и экономичным средством обогрева дома. Однако их использование было ограничено из-за опасности случайного возгорания и отравления угарным газом, а также из-за роста стоимости дров.

Камины издавна являются излюбленным средством обогрева жилых помещений. Однако, хотя камин согревает окружающую среду, на самом деле он может охлаждать остальную часть дома, поскольку втягивает большое количество окружающего воздуха. Эти потери тепла можно уменьшить, сужая отверстие заслонки после того, как пламя установится на медленное горение. Тем не менее, камин эффективен для обогрева помещений только в том случае, если он окружен отдельными воздуховодами или теплогенераторами. Они позволяют комнатному воздуху входить в нижнюю часть камина, отводить тепло от стенок камина, а затем возвращаться в комнату через верхнюю часть камина.

Обогреватели помещений.

Дополнительное тепло для отдельной комнаты или помещения, которое используется лишь время от времени, может обеспечиваться электрическими обогревателями. Когда электрический ток проходит через элементы сопротивления нагревателя, элементы нагреваются докрасна. Отражающая поверхность на задней стороне устройства может служить для концентрации тепла в направлении передней части обогревателя. Теплопередача происходит в основном за счет излучения и теплопроводности, чему может способствовать вентилятор, который направляет воздух мимо элементов и отражающей поверхности. В целях безопасности многие обогреватели имеют запорное устройство, которое срабатывает, если обогреватель опрокидывается. Поскольку стоимость электрического отопления обычно намного выше, чем стоимость газового или масляного отопления, обогреватели обычно используются только для дополнительного кратковременного обогрева.

Сезонные потребности в отоплении

Зимой для комфорта человека необходим не только определенный диапазон температур, но и определенный уровень влажности. Относительная влажность — процентное содержание влаги в воздухе по сравнению с максимальным количеством влаги, которое воздух может удерживать при данной температуре, — должна составлять от 30 до 70 процентов. Из-за повышенного испарения с кожи люди в помещении с температурой 75°F (24°C) чувствуют себя холоднее, если относительная влажность слишком низкая, чем в помещении с температурой 70°F (21°C) и умеренной относительной влажностью. Таким образом, поскольку холодный воздух может содержать меньше влаги, чем теплый воздух, относительная влажность наружного зимнего воздуха после нагревания будет слишком низкой для комфорта. Это можно исправить в системах центрального воздушного отопления, добавив в топку увлажнитель. Для паровых и водяных систем могут потребоваться отдельные комнатные увлажнители.

Как правило, отопление требуется, если среднесуточная температура наружного воздуха падает ниже 65° F (18° C). Система «градусо-дней», основанная на градусах Фаренгейта, иногда используется для оценки годовой потребности в топливе для данного региона. На каждый градус Фаренгейта, при котором средняя температура падает ниже 65° F, прибавляется один градусо-день. Таким образом, если среднесуточная температура составляет 20 ° F, накопится 45 градусо-дней. Общее количество градусо-дней в году является мерой годовой потребности в топливе, хотя фактическое количество необходимого топлива зависит как от точного количества градусо-дней, так и от температуры, при которой поддерживается дом. Чем выше средняя температура внутри, тем больше расход топлива.

Потребность в отоплении также возрастает при сильном ветре, который ускоряет потерю тепла из здания. Во всех случаях расходы на отопление можно значительно снизить, если снизить настройку термостата в ночное время, когда комнатные температуры между 60°F и 65°F (16°C и 18°C) комфортны для большинства людей.

Изоляция зданий и воздухообмен

Потребность здания в отоплении в значительной степени зависит от количества изоляции в здании. Современные каркасные дома в районах США с умеренным климатом обычно имеют утепление стен от 2 до 3 дюймов (от 5 до 8 сантиметров) и 6 дюймов (15 сантиметров) или более на мансардном этаже.

Эта изоляция может быть в виде матов или реек (изоляция упакована в бумажные чехлы). Или, для утепления стен, его можно задуть в промежутки между стойками.

Однако большая часть теплопотерь здания происходит не через стены. Вместо этого это происходит через стеклянные окна и трещины в стенах, часто возле оконных рам.

Таким образом, потери тепла в здании можно уменьшить, установив окна с двойным или тройным остеклением, в которых стекла разделены небольшим воздушным пространством, которое действует как изолятор. Тяжелые шторы на окнах также могут снизить потери тепла. Потери излучения от зданий можно уменьшить, нанеся на внутреннюю сторону оконного стекла специальные покрытия, которые отражают излучение обратно в помещение. (См. также Изоляция.)

Потери тепла через трещины в стенах зданий можно свести к минимуму путем тщательной заделки всех швов герметиком. Однако ни один дом не должен быть полностью герметичным — должен быть обеспечен непрерывный обмен между внутренним и наружным воздухом. Обычно рекомендуется, чтобы в здание входило от 15 до 25 кубических футов (от 0,4 до 0,7 кубических метра) свежего воздуха в минуту на человека. Это не представляет проблемы в большинстве жилых помещений, где даже в хорошо построенном здании обычно происходит обмен половины воздуха каждый час. Для особенно сквозняков это число может даже приближаться к двум полным воздухообменам в час. Однако недостаточный воздухообмен может представлять проблему для больших зданий. В таких случаях должна быть предусмотрена вентиляция.

Вентиляция

В больших зданиях требуется вентиляция для распределения свежего воздуха по всем частям конструкции, особенно если окна нельзя открыть. Требуемая степень вентиляции зависит от использования здания, высоты потолков, количества дверных проемов и количества людей. Система вентиляции может потребоваться для подачи свежего воздуха в количестве от 7,5 до 40 кубических футов (от 0,2 до 1,1 кубических метра) в минуту на каждого человека.

Вентиляционные системы забирают свежий воздух с улицы, фильтруют его и затем распределяют по системе воздуховодов с помощью воздуходувок.

Часть комнатного воздуха возвращается через отдельные воздуховоды и часто смешивается с поступающим воздухом, особенно если в систему также входит кондиционер. Фильтры для вентиляции промышленных и коммерческих зданий изготавливаются из многих материалов. Сменные фильтры из ткани или стекловолокна, также используемые в домашних системах воздушного отопления, удаляют частицы из воздуха. Их необходимо заменять, когда они засоряются. Электростатические фильтры заряжают воздух частицами и осаждают их на пластинах с масляным покрытием, которые необходимо периодически промывать. Фильтры с активированным углем эффективны для удаления запахов и табачного дыма и часто используются при рециркуляции большого количества воздуха.

Здания с лабораториями или производственными помещениями, выделяющими нежелательные газы или пары, имели специальные вентиляционные колпаки, которые вытягивали плохой воздух и выбрасывали его прямо наружу. Загрязнять воздух таким образом уже невозможно. Законы об охране окружающей среды требуют фильтровать воздух перед тем, как он покинет здание.

В доме может потребоваться специальная вентиляция, если у жильца аллергия на материалы, обычно находящиеся в воздухе, например на пыльцу. В этом случае поступающий воздух может быть отфильтрован перед распределением. Для общей циркуляции можно использовать вытяжные вентиляторы для удаления застоявшегося воздуха из здания и всасывания свежего воздуха через окна и двери. Чердачные вентиляторы могут использоваться для вентиляции закрытых помещений под крышей. Закрытые вентиляционные системы, которые не подают наружный воздух в дом, могут способствовать циркуляции и, в меньшей степени, обогреву дома. Поскольку горячий воздух поднимается вверх, верхние этажи открытого дома, скорее всего, будут намного теплее нижних. Тепло может быть более равномерно распределено по дому с помощью системы рециркуляции воздуха. Точно так же потолочные вентиляторы могут перераспределять теплый воздух, выталкивая горячий воздух, который скапливается у потолка, и обеспечивая движение воздуха. (См. также Вентилятор, Электрический.