Обогрев помещений с помощью водяного отопления считают наиболее удобным и гигиеничным благодаря ровному распределению тепла в жилище. Оборудуя водяное отопление, преследуют двоякую цель: достигнуть высокого теплового эффекта - коэффициента полезного действия и обеспечить безопасную работу самой системы.
В нашей стране основой водяного отопления, как правило, служат теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), питающие теплом районы города по теплосетям, не всегда надежным, особенно после долгой эксплуатации. В других "прохладных" районах Земли приняты иные системы теплоснабжения, скажем, на Аляске используют локальное водяное отопление жилищ. Правительство Москвы рассматривает варианты теплоснабжения от мини-котельных, что гораздо выгоднее модернизации устаревших теплотрасс.
Там, где нет централизованного теплоснабжения, широко используют известное устройство АГВ - аппарат газовый водонагревательный. Он появился в пятидесятые годы вскоре после прихода в столицу первого природного газа со знаменитого Саратовского месторождения. Тогда стали выпускать агрегаты АГВ-80 для водяного отопления и горячего водоснабжения. В шестидесятые годы одно из подмосковных предприятий, которое сейчас называется "АО Жуковский машиностроительный завод", освоило производство агрегата АГВ-120, позволяющего снабжать теплом помещения площадью 85-100 квадратных метров. С тех пор устройство прочно прижилось, и те, кто его имеет, не мыслят замену своей "печи" на иную отопительную систему.
Но техника не стоит на месте, совершенствуется и АГВ, повышается, в частности, его тепловая мощность, снижается выброс вредных веществ, улучшаются эксплуатационные качества.
Как действует АГВ
Основа АГВ - бак, связанный с отопительной сетью квартиры. Чем-то АГВ похож на самовар - в нем нет ничего лишнего. Газ, сгорая, нагревает жаровую трубу-теплообменник, расположенную внутри бака, а она отдает тепло воде в баке. Продукты сгорания по жаровой трубе попадают в дымоход и выбрасываются в атмосферу. Клапан подачи газа к горелке включается автоматическим устройством, поддерживающим нужную температуру воды в баке.
Нагретая вода поступает в отопительную сеть, которая обычно состоит из восходящего трубопровода, верхней разводящей магистрали, радиаторов и обратной магистрали, а также расширительного бачка. В полном соответствии с законами физики - теплая жидкость легче холодной - вода поднимается по восходящему трубопроводу и, в радиаторах отдав тепло, охлаждается, опускается вниз по обратному трубопроводу и вновь попадает в агрегат для нагрева. Движущую силу, которая перемещает воду, создает разница в высоте между центром нагрева - АГВ и центром охлаждения - радиаторами. Чем больше эта разница, тем интенсивней циркулирует вода. Такую отопительную систему называют термосифонной, а также системой с естественной циркуляцией, поскольку для перемещения воды не нужна внешняя сила.
При пуске системы вода, нагреваясь, существенно увеличивается в объеме. Ее излишки принимает расширительный бачок, который устанавливают в наивысшей точке восходящей магистрали. Лишняя вода из бачка сливается по переливной трубке. Бачок компенсирует неизбежные потери воды от испарения и, сообщаясь с атмосферой, исключает появление избыточного давления в системе.
Использование природного газа заставляет очень деликатно обращаться с ним. За безопасностью АГВ следит автоматика, полностью перекрывающая подачу газа, если пламя запальника погасло или упало его давление, а также если нарушилась тяга дымохода.
Новое пополнение АГВ
Сегодня основная заводская модель АОГВ-23,2-1 (аппарат отопительный газовый бытовой) предназначена для обогрева помещений площадью 140-200 квадратных метров. Другой аппарат - АОГВ-17,4-3, внешне почти неотличимый от основной модели, рассчитан на обогрев помещений меньшей площади - примерно 100-140 квадратных метров. Эти агрегаты призваны заменить отслужившие свое модели АГВ-80 и АГВ-120.
Самым же совершенным агрегатом на заводе считают АКГВ-23,2-1 - аппарат комбинированный газовый бытовой с водяным контуром. Он предназначен для обогрева жилых и служебных помещений площадью 140-200 квадратных метров, а также для горячего водоснабжения.
В аппарате внутри цилиндрического корпуса вместо прежней жаровой трубы - три стальные штампованные полые теплообменные секции, похожие на суживающийся короб, установленные вертикально: по ним продукты сгорания поступают в дымоход.
Вода для хозяйственных нужд нагревается в змеевике - медной трубке, многократно опоясывающей секции теплообменника. В нижней части резервуара - топка с окном для розжига и наблюдений. В литой чугунной горелке первичный воздух, необходимый для сжигания, подсасывается струей газа, выходящей из сопла смесителя. В результате образуется газовоздушная смесь, которая сжигается в топке. Чтобы смесь сгорала без остатка, из атмосферы поступает так называемый вторичный воздух. Такая инжекционная горелка обеспечивает устойчивое горение газа, даже если меняется его давление, при этом не образуются окись углерода, соединения азота и другие вредные продукты горения.
В топочном узле есть еще вспомогательная горелка - запальник с двумя факелами, термопара с соединительным проводом и поддон, защищающий пол от перегрева. Разрежение в топке стабилизируется тягопрерывателем, который установлен в верхней части агрегата.
Безопасную работу агрегата обеспечивает блок автоматики из двух контуров. Один состоит из соединенных последовательно термопары, электромагнита, который управляет главным газовым клапаном, и термореле или датчика тяги, в верхней части резервуара возле тягопрерывателя. Термопара, находящаяся в одном из постоянно горящих факелов запальника, нагревается и создает в цепи электрический ток, который, проходя по обмотке электромагнита, воздействует на якорь, заставляя его удерживать открытым главный газовый клапан.
Датчик тяги, или термореле - это биметаллическая изогнутая полоса, которая при нормальной тяге в дымоходе замыкает контакты электроцепи. Если тяга нарушается, то продукты сгорания идут мимо дымохода сквозь отверстие в тягопрерывателе и нагревают биметаллическую полосу. Она изгибается и разрывает цепь питания электромагнита. Якорь "отпускает" клапан подачи газа, и горелка полностью гаснет.
Чтобы снова включить аппарат, выполняют несколько действий: определяют и устраняют причину нарушения тяги, затем, нажав кнопку "пуск", открыв главный газовый клапан, зажигают запальник и кнопку удерживают до тех пор, пока не сработает электромагнит, управляющий главным газовым клапаном. Только тогда открывают кран основной горелки, и она вспыхивает от факела на запальнике. Другой контур поддерживает в баке нужную температуру воды для отопительной сети. Здесь датчиком служит небольшой баллон, заполненный керосином. Баллон помещен между секциями теплообменника в верхней части резервуара и герметично соединен трубкой с сильфоном - тонкостенным металлическим цилиндром, имеющим поперечные ребра-гофры. Сильфон, связанный с клапаном основной газовой горелки, способен удлиняться, увеличивая свой объем.
Вместе с водой в резервуаре нагревается в баллоне и керосин. При этом он расширяется, значительно увеличивает объем (коэффициент термического объемного расширения у керосина впятеро больше, чем у воды). Когда вода нагревается сильнее, чем нужно, сильнее растягивается и сильфон, заставляя рычаг закрыть клапан основной горелки. Если вода в баке остывает, керосин уменьшается в объеме, сильфон сжимается, рычаг, перемещаясь, открывает газовый клапан, основная горелка зажигается от запальника, и вода снова начинает нагреваться. Нужную ее температуру устанавливают, вращая регулировочную гайку со шкалой.
Когда завод, выпускавший разные типы АГВ, был акционирован, он стал наращивать мощности, расширять номенклатуру, использовать современную технологию. Вместо прежних стеклянных термометров, которые быстро приходили в негодность, теперь ставят итальянские приборы. По договору с американской фирмой "Хонейвелл" внедряют ее тепловую автоматику и систему пьезоподжига, которая вместо прежнего чирканья спичками включает аппарат поворотом ручки.
Используют современные способы нанесения покрытий, например напыление в электростатическом поле полимерного порошка с последующим терморазогревом, что делает более привлекательным внешний вид агрегатов.
В основном продукция предприятия рассчитана на внутренний рынок (было время, когда наши АГВ покупала Польша, сейчас из "иностранцев" их приобретают страны Балтии и Украина) и на людей со средними доходами. Потому, например, в АКГВ пришлось отказаться от сравнительно дорогих теплоизоляционных материалов и использовать как изоляцию воздушную пазуху между кожухом и резервуаром. Это решение, кстати, оказалось удачным: даже при интенсивной работе агрегата стенки кожуха нагреваются сравнительно слабо.
Как обращаться с отоплением
Агрегат монтируют в специально подготовленном, желательно звукоизолированном помещении, чтобы слабее был слышен хлопок при включении горелки. Этот недостаток во многом устранен у модели АОГВ-23,2-1-У. Здесь автоматика устроена так, что при перегреве воды выше заданного предела (на 5 градусов от установленной температуры) основная горелка не гаснет, а переходит в режим минимального огня.
Дымоход, точнее газоход, диаметром не менее 135 мм оборудуют вне жилого помещения с теплоизоляцией на чердаке. Ниже того места, где к дымоходу подходит труба от бака, устраивают так называемый "карман" - сборник мусора, случайно попавшего в дымоход.
Подключают агрегат к газовой сети исключительно специалисты местного газового хозяйства, регистрируя при этом сам аппарат. Агрегат устанавливают в нижней части помещения, например в подвале. Обратный трубопровод не утепляют, в отличие от главного восходящего трубопровода.
Устройства, излучающие тепло: радиаторы, пристенные конвекторы, отопительные панели - монтируют по возможности на максимальной высоте от агрегата, как правило, под окнами - для улучшения циркуляции воздуха. Обратный трубопровод можно прокладывать под полом. Иногда его помещают над дверным проемом, но тогда в трубе не исключено появление воздушных пузырей-пробок, парализующих отопление. Не забудьте еще, что слишком малый диаметр сетевых труб может вызвать резкий рост гидравлического сопротивления, ослабить ток воды и в конечном счете ухудшить отопление.
Разводящий и обратный трубопроводы монтируют с уклоном 0,01 - на 1 метр длины понижение на 1 сантиметр, чтобы улучшить циркуляцию воды, исключить появление воздушных пробок и полностью сливать воду на зиму, когда помещение не отапливается, или же при ремонте сети. По тем же причинам радиаторы устанавливают тоже с небольшим наклоном.
В отопительный период потребление горячей хозяйственной воды ограничивают 1,5 часами, что связано с поддержанием нужной температуры в помещении.
При снижении температуры горячей воды в агрегате ниже 50 градусов начинает обильно выделяться конденсат, который заливает горелки и усиливает действие вредных веществ, образующихся при сгорании газа, - серной кислоты и окиси азота. Эти вещества усиливают коррозию стальных стенок резервуара, заметно сокращая его долговечность. И еще одно: вода при температуре менее 50 градусов практически перестает циркулировать в системе.
Отопительная система с АГВ наряду с достоинствами имеет и недостатки. Она, например, требует соблюдения строгих правил разводки труб теплосети. Воду из системы на зиму приходится сливать, если не жить в доме, но тогда в трубах начинается интенсивная коррозия. Наконец, система не предусматривает автоматической регулировки температуры в помещениях.
Такие недочеты сегодня легкоустранимы. Разводка системы отопления существенно упрощается, если использовать электрические импортные и отечественные насосы для принудительной циркуляции теплоносителя. Установка насосов позволяет оснастить радиаторы температурными регуляторами. Чтобы избавиться от слива воды, используют незамерзающий теплоноситель - антифриз, с коэффициентом объемного расширения в несколько раз большим, чем у воды. Но в этом случае уплотнение соединений труб выполняют, используя так называемую ленту ФУМ, и устанавливают расширительный бачок. Стоит помнить, что антифриз - ядовит, потому следите, чтобы он не попал в питьевую воду. Из-за этого все же лучше не использовать антифриз для заправки систем отопления с АКГВ, подающим горячую хозяйственную воду.
Иногда, чтобы исключить испарение теплоносителя в атмосферу, вместо расширительного бачка устанавливают закрытый резервуар, герметично разделенный эластичным мешком-диафрагмой на две полости: одна - для воздуха, другая - для воды. Нагреваясь, жидкость увеличивается в объеме и поступает в компрессионный бак - экспанзомат. Действуя через диафрагму, она сжимает воздух. При этом давление в системе отопления сохраняется в допустимых пределах.
Летом, чтобы получить горячую воду, не грея котел и всю систему, используют кран, прекращающий в системе оборот воды. А еще лучше сохранить оборот и устроить обходной короткий "летний" путь для воды, соединив восходящий и обратный трубопроводы. И последний совет: не перегревайте помещение, не забывайте, что повышение температуры всего на один градус увеличивает расход энергии примерно на 6 процентов.
Коллекция сведений не слишком известных
ВОДА И ГАЗ ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ
Еще в прошлом веке для отопления стали использовать газ, получая его, по примеру англичанина Доусона, при сухой перегонке тощего каменного угля в шахтной печи. В 1861 году парижский инженер Жильяр начал топить так называемым водяным газом, выделяющимся при пропуске водяных паров через раскаленный кокс. Тогда писали, что "газовая печь, как и всякая иная, состоит из топливника, в котором происходит горение, и оборотов или труб, отдающих воздуху получаемую ими теплоту". Еще указывалось, что существуют газовые печи, в которых "при помощи рефлекторов усиливается действие лучистой энергии".
Водяное же отопление впервые было устроено в 1716 году в теплице для растений шведом Мартином Тривальдом, надзирателем угольных копей. С 1820 года такое отопление стали использовать для жилых домов в Англии, затем в других странах. Вот как было устроено, например, водяное отопление в одной из частных дач в Германии. Одни помещения обогревались батареями, поставленными у стен, а также в нишах под окнами. В других комнатах отопление было водно-духовым, и здесь имелись вытяжки, по которым воздух уходил в общую вытяжную трубу. В подвале действовала печь со змеевиком, который поставлял горячую воду. Змеевик состоял из двух труб: одна предназначалась для камеры, где согревался воздух, а другая - для батарей в комнатах. Обе трубы сообщались между собой так, что вода, отдав тепло комнатным батареям, поступала в камеру, где согревала воздух, и он уходил в комнаты по вертикальным каналам. Вода же возвращалась снова в печь для подогрева. Батареи состояли "из реберных элементов", которые закрывались чугунными решетками "изящного рисунка". Нагрев батарей регулировался усилением или ослаблением огня в топке. Сами же батареи имели краны тоже для регулирования нагрева.
См. в номере на ту же тему
К. НИКОЛАЕВ - Зарубежные газовые котлы.
