Устройство системы отопления
(если кликнуть по зелёной ссылке в тексте – откроется иллюстрация)
12. Система отопления – сложная разветвлённая сеть труб, интегрированная в тело здания (стены, пол) и являющаяся его неотъемлемой частью; она просто обязана быть надёжной/долговечной, иметь стабильные гидравлические характеристики (предсказуемость потоков теплоносителя, их управляемость). Быть максимально теплоёмкой (вмещать большой объём горячего теплоносителя) и, как следствие, более теплоинерционной (в случае какого-либо сбоя в системе или даже при аварии, чтобы дом как можно дольше оставался тёплым). Иметь низкое гидросопротивление (чем оно ниже, тем свободнее и лучше движется вода (теплоноситель) по трубам, а в идеале циркулирует сама исключительно под действием законов физики, тёплые массы поднимаются вверх, а холодные опускаются вниз – безо всяких насосов), для этого путь теплоносителя должен быть по возможности свободным от различных препятствий: сужений, углов, изгибов, поменьше вентилей, разного рода приборов (датчиков, регуляторов). И система отопления должна продуцировать лучевое (качественное) тепло.
По поводу последнего. Ощущение жара/холод зависит не только и не столько от температуры окружающего воздуха, сколько от лучевого инфракрасного теплообмена. Каждый чувствует лучевое тепло от солнца, костра, печи, т.д. С другой стороны, вы и сами постоянно излучаете/отдаёте тепло, но когда не получаете его взамен, то уже вы охлаждаетесь, обогревая собой пространство вокруг. Так, человек, находящийся в доме с нагретым воздухом, но холодными неутеплёнными стенами постоянно обогревает эти стены своим инфракрасным (лучистым) теплом, играя роль некоего энергетического донора (температура тела человека 36°С, воздуха и стен, скажем, 23°С и 18°С). И вроде бы высокая температура воздуха, а жильцам как-то зябко, некомфортно... Жильцы делают температуру ещё выше, компенсируя теплопотери до приемлемо-комфортных, но здесь возникает другая проблема – человек дышит и живёт в пространстве с перегретым/пересушенным воздухом, в котором почти нет влаги, от которого сушатся кожа и волосы, страдают дыхательные пути и слизистые оболочки. И всё равно, тёплый воздух полностью не компенсирует лучевых энергетических потерь человека, именно лучевая (инфракрасная) подпитка позволяет снизить выработку собственного тепла организмом (обратите внимание, летом в жару меньше хочется есть, более того, человек пытается охладить себя напитками, мороженым, и пр.). В хорошо утеплённом доме с теплоёмкими излучающими тепло стенами, полами и потолками исчезает необходимость специального нагрева воздуха. Даже в случае залповых проветриваний морозный воздух нагревается быстрее (за счёт большего количества тёплых поверхностей).
По этой причине, лучше всего выбирать радиаторы с максимальной лучевой теплоотдачей. Оптимальным вариантом для частного дома (коттеджа) могут стать панельные радиаторы или качественные чугунные (из всех радиаторов, наиболее теплоёмкие, долговечные и красивые, но и самые дорогие, элитный вариант), либо биметаллические с повышенной лучевой составляющей. Для современных радиаторов оптимальное соотношение лучевой/конвективной теплоотдачи 50/50 (по ссылке выше как раз пример такого радиатора).
Учитывая, что охлаждаются только ограждающие конструкции (наружные стены, окна, крыша или перекрытие чердака) – их и нужно греть, а точнее, компенсировать теплопотери. В идеале их температура должна быть равна температуре внутренних стен, полов, потолков, столов и стульев, и прочей мебели внутри помещений. Тепловой комфорт обеспечивается, когда в помещении минимальный разброс температур. Например, если всё вокруг равнохолодное (скажем 16°С), это гораздо лучше, чем если с одного бока у вас 25°С, а с другого 18°С. Если к однородной температуре человек адаптируется, то от неравномерной заболеет. Соответственно, и передача тепла должна осуществляться не в помещение вообще, а конкретно к охлаждаемым конструкциям. По этой причине и трубы/радиаторы отопления размещают по периметру внешних стен, обогревая тем самым окна и сами наружные стены.
Существует две основные системы разводки труб: однотрубная (классическая, используется в обычных многоэтажках) и двухтрубная (состоит из двух веток – подающей и обратной). Единственное преимущество двухтрубной системы это меньшее гидросопротивление (вода движется «легче»), не нужен мощный энергозатратный насос, а в идеале, вода движется сама по себе под действием законов физики. В остальном, однотрубная система отопления и экономичнее (меньше материала труб), и прокладывать удобнее (одна труба вместо двух), и выглядит эстетичнее, и тепло распределяет более равномерно. По поводу последнего говорят, что в однотрубной системе отопления конечные радиаторы нагреваются хуже, чем первые, мол, теплоноситель, пройдя через все батареи, доходит до крайних батарей заметно похолодевшим. На самом деле, от основной несущей трубы радиатор берёт лишь часть теплоносителя, и чем батарея горячее, тем часть меньшую (по тем же законам физики: тёплые массы стремятся вверх, а холодные вниз, таким образом горячая вода в батарее не даст так просто себя заместить, зато охладевшая, наоборот, потянется вниз, способствуя циркуляции теплоносителя через радиатор); во-вторых, скорость потока теплоносителя достаточно высокая, поэтому тот не успевает сильно остыть (остывает примерно на 5-10°C на выходе).
Иллюстрации к тексту: