Типы водяного отопления. Виды системы отопления частного дома - разновидности на примерах. Принудительная и естественная циркуляция

В зависимости от преобладающего способа теплопередачи отопление помещений может быть конвективным или лучистым.

К конвективному относят отопление, при котором температура внутреннего воздуха поддерживается на более высоком уровне, чем радиационная температура помещения, понимая под радиационной усредненную температуру поверхностей, обращенных в помещение, вычисленную относительно человека, находящегося в середине этого по­мещения. Это широко распространенный способ отопления.

Лучистым называют отопление, при котором радиационная температура помещения превышает температуру воздуха. Лучистое отопление при несколько пониженной температуре воздуха (по сравнению с конвективным отоплением) более благоприятно для самочувствия человека в помещении (например, до 18-20 °с вместо 20-22 °с в помещениях гражданских зданий).

Конвективное или лучистое отопление помещений осуществляется специальной технической установкой, называемой системой отопления. Система отопления — это совокупность конструктивных элементов со связями между ними, предназначенных для получения, переноса и передачи теплоты в обогреваемые помещения здания.

Основные конструктивные элементы системы отопления (рисунок 1):

• теплоисточник ( при местном или теплообменник при централизованном теплоснабжении) — элемент для получения теплоты;
• теплопроводы — элемент для переноса теплоты от теплоисточника к ;
• отопительные приборы — элемент для передачи теплоты в помещение.

Рисунок 1. Схема системы отопления: 1 — теплогенератор или теплообменник и ; 2 — подача то­плива или подвод первичного теплоносителя; 3 — подающий теплопровод; 4 — отопитель­ный прибор; 5 — обратный теплопровод.

Перенос по теплопроводам может осуществляться с помощью жидкой или газообразной рабочей среды. Жидкая (вода или специальная незамерзающая жидкость — антифриз) или газообразная (пар, воздух, продукты сгорания топлива) среда, перемещающаяся в системе отопления, называется теплоносителем.

Система отопления для выполнения возложенной на нее задачи должна обладать определенной тепловой мощностью. Расчетная тепловая мощность системы выявляется в результате составления теплового баланса в обогреваемых помещениях при температуре наружного воздуха.

Текущие (сокращенные) теплозатраты на отопление имеют место в течение почти всего времени отопительного сезона, поэтому теплоперенос к отопительным приборам должен изменяться в широких пределах. Этого можно достичь путем изменения (регулирования) температуры и (или) количества перемещающегося в системе отопления теплоносителя.

Требования к системе отопления

Санитарно-гигиенические : поддержание заданной температуры воздуха и внутренних поверхностей ограждений помещения во времени, в плане и по высоте при допустимой подвижности воздуха, ограничение температуры на поверхности отопительных приборов;

Экономические: оптимальные капитальные вложения, экономный расход тепловой энергии при эксплуатации;

Архитектурно-строительные: соответствие интерьеру помещения, компактность, увязка со строительными конструкциями, согласование со сроком строительства здания;

Производственно-монтажные: минимальное число унифицированных узлов и деталей, механизация их изготовления, сокращение трудовых затрат и ручного труда при монтаже;

Эксплуатационные: эффективность действия в течение всего периода работы, надежность (безотказность, долговечность, ремонтопригодность) и техническое совершенство, безопасность и бесшумность действия.

Деление требований на пять групп условно, так как в них входят требования, относящиеся как к периоду проектирования и строительства, так и эксплуатации здания.

Наиболее важны санитарно-гигиенические и эксплуатационные требования, которые обусловливаются необходимостью поддерживать заданную температуру в помещениях в течение отопительного сезона и всего срока службы системы отопления здания.

Классификация систем отопления

Системы отопления по расположению основных элементов подразделяются на местные и центральные.

В местных системах для отопления, как правило, одного помещения все три основных элемента конструктивно объединяются в одной установке, непосредственно в которой происходит получение, перенос и передача теплоты в помещение. Теплопереносящая рабочая среда нагревается горячей водой, паром, электричеством или при сжигании какого-либо топлива.

Еще одним примером местной системы отопления могут служить отопительные печи, конструкции и расчет которых будут рассмотрены.

В местной системе теплопередача может осуществляться с помощью жидкого или газообразного теплоносителя либо без него непосредственно от разогретого твердого элемента.

Центральными называются системы, предназначенные для отопления группы помещений из единого теплового центра. В тепловом центре находятся теплогенераторы (котлы) или теплообменники. Они могут размещаться непосредственно в обогреваемом здании (в котельной или местном тепловом пункте) либо вне здания — в центральном тепловом пункте (ЦТП), на тепловой станции (отдельно стоящей котельной) или ТЭЦ.

Теплопроводы центральных систем подразделяют на магистрали (подающие, по которым подается теплоноситель, и обратные, по которым отводится охладившийся теплоноситель), стояки (вертикальные трубы или каналы) и ветви (горизонтальные трубы или каналы), связывающие магистрали с подводками к отопительным приборам (с ответвления­ми к помещениям при теплоносителе воздухе).

Примером центральной системы является система отопления здания с собственным тепловым пунктом или котельной, принципиальная схема которой не будет отличаться от схемы на рисунке 1, если отопительные приборы размещены во всех обогреваемых помещениях этого здания.

Центральная система отопления называется районной, когда группа зданий отапливается из отдельно стоящей центральной тепловой станции. Теплогенераторы, теплообменники и отопительные приборы системы здесь также разделены: теплоноситель (например, вода) нагревается на тепловой станции, перемещается по наружным и внутренним (внутри здания) теплопроводам в отдельные помещения каждого здания к отопительным приборам и, охладившись, возвращается на тепловую станцию (рисунок 2).

Рисунок 2. Схема районной системы отопления: 1 — приготовление первичного теплоносите­ля; 2 — местный тепловой пункт; 3 и 5 — внутренние подающие и обратные теплопроводы; 4 — отопительные приборы; б и 7 — наружный подающий и обратный теплопроводы; 8 — цир­куляционный насос наружного теплопровода

В современных системах теплоснабжения зданий от ТЭЦ или крупных тепловых станций используются два теплоносителя. Первичный высокотемпературный теплоноситель перемещается от ТЭЦ или тепловой станции по городским распределительным теплопроводамк цтп или непосредственно к местным тепловым пунктам зданий и обратно. Вторичный теплоноситель после нагревания в теплообменниках (или смешения с первичным) поступает по наружным (внутриквартальным) и внутренним теплопроводам к отопительным приборам обогреваемых помещений зданий и затем возвращается в цтп или местный тепловой пункт.

Первичным теплоносителем обычно служит вода, реже пар или газообразные продукты сгорания топлива. Если, например, первичная высокотемпературная вода нагревает вторичную воду, то такая центральная система отопления именуется водоводяной. Аналогично могут существовать водовоздушная, пароводяная, паровоздушная, газовоздушная и другие системы центрального отопления.

По виду основного (вторичного) теплоносителя местные и центральные системы отопления принято называть системами , парового, воздушного или газового отопления.

Теплоносители в системах отопления

Движущаяся среда в системе отопления — теплоноситель — аккумулирует теплоту и затем передает ее в обогреваемые помещения. Теплоносителем для отопления может быть подвижная, жидкая или газообразная среда, соответствующая требованиям, предъявляемым к системе отопления.

Для отопления зданий и сооружений в настоящее время преимущественно используют воду или атмосферный воздух, реже водяной пар или нагретые газы.

Сопоставим характерные свойства указанных видов теплоносителя при использовании их в системах отопления.

Газы, образующиеся при сжигании твердого, жидкого или газообразного органического топлива, имеют сравнительно высокую температуру и применимы в тех случаях, когда в соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями удается ограничить температуру теплоотдающей поверхности отопительных приборов. При транспортировании горячих газов имеют место значительные попутные теплопотери, обычно бесполезные для обогревания помещения.

Высокотемпературные продукты сгорания топлива могут выпускаться непосредственно в помещения или сооружения, но при этом ухудшается состояние их воздушной среды, что в большинстве случаев недопустимо. Удаление же продуктов сгорания наружу по каналам усложняет конструкцию и понижает кпд отопительной установки. При этом возникает необходимость решения экологических проблем, связанных с возможным загрязнением атмосферного воздуха продуктами сгорания вблизи отапливаемых объектов.

Область использования горячих газов ограничена отопительными печами, газовыми калориферами и другими подобными местными отопительными установками.

В отличие от горячих газов вода, воздух и пар используются многократно в режиме циркуляции и без загрязнения окружающей здание среды.

Вода представляет собой жидкую, практически несжимаемую среду со значительной плотностью и теплоемкостью. Вода изменяет плотность, объем и вязкость в зависимости от температуры, а температуру кипения — в зависимости от давления, способна сорбировать или выделять растворимые в ней газы при изменении температуры и давления.

Пар является легкоподвижной средой со сравнительно малой плотностью. Температура и плотность пара зависят от давления. Пар значительно изменяет объем и энтальпию при фазовом превращении.

Воздух также является легкоподвижной средой со сравнительно малыми вязкостью, плотностью и теплоемкостью, изменяющей плотность и объем в зависимости от температуры.

Сравним эти три теплоносителя по показателям, важным для выполнения требований, предъявляемых к системе отопления.

Одним из санитарно-гигиенических требований является поддержание в помещениях равномерной температуры. По этому показателю преимущество перед другими теплоносителями имеет воздух. При использовании нагретого воздуха-теплоносителя с низкой теплоинерционностью — можно постоянно поддерживать равномерной температуру каждого отдельного помещения, быстро изменяя температуру подаваемого воздуха, т.е. Проводя так называемое эксплуатационное регулирование. При этом одновременно с ото­плением можно обеспечить вентиляцию помещений.

Применение в системах отопления горячей воды также позволяет поддерживать равномерную температуру помещений, что достигается регулированием температуры, подаваемой в отопительные приборы воды. При таком регулировании температура помещений все же может несколько отклоняться от заданной (на 1 -2 °С) вследствие тепловой инерции масс воды, труб и приборов.

При использовании пара температура помещений неравномерна, что противоречит гигиеническим требованиям. Неравномерность температуры возникает из-за несоответствия теплопередачи приборов при неизменной температуре пара (при постоянном давлении) изменяющимся теплопотерям помещения в течение отопительного сезона. В связи с этим приходится уменьшать количество подаваемого в приборы пара и даже периодически от­ключать их во избежание перегревания помещений при уменьшении их теплопотерь.

Другое санитарно-гигиеническое требование — ограничение температуры наружной поверхности отопительных приборов — вызвано явлением разложения и сухой возгонки органической пыли на нагретой поверхности, сопровождающимся выделением вредных веществ, в частности окиси углерода. Разложение пыли начинается при температуре 65-70 °С и интенсивно протекает на поверхности, имеющей температуру более 80 °С.

При использовании пара в качестве теплоносителя температура поверхности большинства отопительных приборов и труб постоянна и близка или выше 100 °С, т.е. Превышает гигиенический предел. При отоплении горячей водой средняя температура нагретых поверхностей, как правило, ниже, чем при применении пара. Кроме того, температуру воды в системе отопления понижают для снижения теплопередачи приборов при уменьшении теплопотерь помещений. Поэтому при теплоносителе воде средняя температура поверхности приборов в течение отопительного сезона практически не превышает гигиенического предела.

Важным экономическим показателем при применении различных теплоносителей является расход металла на теплопроводы и отопительные приборы.

При использовании воды обеспечивается достаточно равномерная температура помещений, можно ограничить температуру поверхности отопительных приборов, сокращается по сравнению с другими теплоносителями площадь поперечного сечения труб, достигается бесшумность движения в теплопроводах. Недостатками применения воды являются значительный расход металла и большое гидростатическое давление в системах. Тепловая инерция воды замедляет регулирование теплопередачи приборов.

При использовании пара сравнительно сокращается расход металла за счет уменьшения площади приборов и поперечного сечения конденсатопроводов, достигается быстрое прогревание приборов и отапливаемых помещений. Гидростатическое давление пара в вертикальных трубах по сравнению с водой минимально. Однако пар как теплоноситель не отвечает санитарно-гигиеническим требованиям, его температура высока и постоянна при данном давлении, что затрудняет регулирование теплопередачи приборов, движение его в трубах сопровождается шумом.

При использовании воздуха можно обеспечить быстрое изменение или равномерность температуры помещений, избежать установки отопительных приборов, совмещать отопление с вентиляцией помещений, достигать бесшумности его движения в воздуховодах и каналах. Недостатками являются его малая теплоаккумулирующая способность, значительные площадь поперечного сечения и расход металла на воздуховоды, относительно большое понижение температуры по их длине.

Основные виды систем отопления

В настоящее время в россии применяют центральные системы в основном водяного и, значительно реже, парового отопления, местные и центральные системы воздушного отопления, а также печное отопление в сельской местности. Приведем общую характеристику этих систем с детальной классификацией на основании рассмотренных свойств теплоносителей.

При водяном отоплении циркулирующая нагретая вода охлаждается в отопительных приборах и возвращается к теплоисточнику для последующего нагревания.

Системы водяного отопления по способу создания циркуляции воды разделяются на системы с естественной циркуляцией (гравитационные) и с механическим побуждением циркуляции воды при помощи насоса (насосные). В гравитационной системе (рисунок 3, а) используется свойство воды изменять свою плотность при изменении температуры. В замкнутой вертикальной системе с неравномерным распределением плотности под действием гравитационного поля земли возникает естественное движение воды.

В насосной системе (рисунок 3, б) используется насос с электрическим приводом для создания разности давления, вызывающей циркуляцию, и в системе создается вынужденное движение воды.

Рисунок 3. Схемы системы водяного отопления: а — с естественной циркуляцией (гравитационная); б — с механическим побуждением циркуляции воды (насосная); 1 — теплообменник; 2 — подающий теплопровод (т1); 3 — расширительный бак; 4 — отопительный прибор; 5 -обратный теплопровод (т2); 6 — циркуляционный насос; 7 — устройство для выпуска воздуха из системы

По температуре теплоносителя различаются системы низкотемпературные с предельной температурой горячей воды ниже 70 °С, среднетемпературные от 70 до 100 °С и высокотемпературные выше 100 °С. Максимальное значение температуры воды ограничено в настоящее время 150°С.

По положению труб, объединяющих отопительные приборы по вертикали или горизонтали, системы делятся на вертикальные и горизонтальные.

В зависимости от схемы соединения труб с отопительными приборами системы бывают однотрубные и двухтрубные.

В каждом стояке или ветви однотрубной системы отопительные приборы соединяются одной трубой, и вода протекает последовательно через все приборы. Если каждый прибор разделен условно на две части («д» и «б»), в которых вода движется в противоположных направлениях и теплоноситель последовательно проходит сначала через все части «а», а затем через все части «б», то такая однотрубная система носит название бифилярной (двухпоточной).

В двухтрубной системе каждый отопительный прибор присоединяется отдельно к двум трубам — подающей и обратной, и вода протекает через каждый прибор независимо от других приборов.

При воздушном отоплении циркулирующий нагретый воздух охлаждается, передавая теплоту при смешении с воздухом обогреваемых помещений и иногда через их внутренние ограждения. Охлажденный воздух возвращается к нагревателю.

Системы воздушного отопления по способу создания циркуляции воздуха разделяются на системы с естественной циркуляцией (гравитационные) и с механическим побуждением движения воздуха с помощью вентилятора.

В гравитационной системе используется различие в плотности нагретого и окружающего отопительную установку воздуха. Как и в водяной вертикальной гравитационной системе, при различной плотности воздуха в вертикальных частях возникает естественное движение воздуха в системе. При применении вентилятора в системе создается вынужденное движение воздуха.

Воздух, используемый в системах отопления, нагревается до температуры, обычно не превышающей 60 °с, в специальных теплообменниках -калориферах. Калориферы могут обогреваться водой, паром, электричеством или горячими газами. Система воздушного отопления при этом соответственно называется водовоздушной, паровоздушной, элек­тровоздушной или газовоздушной.

Может быть местным (рисунок 4, а) или центральным (рисунок 4, б)

Рисунок 4. Схемы системы воздушного отопления: а — местная система; б — центральная система; 1 — отопительный агрегат; 2 — обогреваемое помещение (помещения на рис. Б); 3 -рабочая (обслуживаемая) зона помещения; 4 — обратный воздуховод; 5 — вентилятор; б -теплообменник (калорифер); 7 — подающий воздуховод.

В местной системе воздух нагревается в отопительной установке с теплообменником (калорифером или другим отопительным прибором), находящимся в обогреваемом помещении.

В центральной системе теплообменник (калорифер) размещается в отдельном помещении (камере). Холодный воздух подводится к калориферу по обратному (рециркуляционному) воздуховоду. Горячий воздух от калорифера перемещается вентилятором в обогреваемые помещения по подающим воздуховодам.

Используемая литература:

1. А.Н. Сканави, Л.М. Махов. Отопление: учебник для студентов вузов. М.: асв – 2002 г – 576 c.

Какие бывают системы отопления и по каким признакам они классифицируются? Нам предстоит ознакомиться как с проверенными многолетней эксплуатацией схемами, применяющимися в частных и многоквартирных домах, так и со сравнительно новыми решениями, которые лишь начинают завоевывать популярность. Итак, приступим.

Водяное отопление

Эти типы системы отопления имеют общую черту: для транспортировки тепловой энергии от источника тепла к отопительным приборам используется жидкий .

Заметьте: вопреки названию, в этой роли не всегда выступает вода.
Применяются также растворы солей, этилен- и пропиленгликоль, отработанное моторное масло.
Они выгодно отличаются от воды куда более низкой температурой замерзания, что позволяет не бояться разморозки труб и батарей.

Водяной тип отопления, в свою очередь, можно классифицировать по длинному ряду признаков.

Источник тепла

В этой роли могут выступать:

• Котельная или ТЭЦ . Теплоноситель транспортируется к дому по двум ниткам теплоизолированной трассы (подающей и обратной); на вводе в дом монтируется элеваторный узел, стабилизирующий температурные параметры отопления за счет вовлечения части теплоносителя в повторную циркуляцию. Главный недостаток схемы – большие потери тепла при транспортировке.

Обратите внимание!
Эти потери оплачиваются конечным потребителем.
Отсюда – множество желающих перейти с ЦО на автономные типы отопления.

• Магистральный газ . Газовый котел обеспечивает минимальные затраты на обогрев (около 70 копеек за киловатт-час тепла). В настоящее время и в ближайшем будущем это самое выгодное решение. Газ в баллонах и газгольдерах обходится заметно дороже – от 1,8 до 2,8 руб/КВт*ч.

• Дрова, уголь . Затраты несколько выше (1,1 – 1,4 руб/КВт*Ч). Главный недостаток – низкая автономность котлов: им требуется периодическая загрузка топлива и удаление золы.
• Котел на дизтопливе , напротив, не требует внимания владельца неделями. В недостатки можно записать необходимость хранения большого количества топлива, запах, высокий уровень шума при работе соляровой горелки и дороговизну тепла (3,2 руб/КВт*ч).
• Наконец, электрокотлы всех видов (ТЭНовые, индукционные и электродные) наиболее удобны в эксплуатации и безопасны. Они не требуют ни частого обслуживания, ни отвода продуктов сгорания. За все хорошее приходится платить; в данном случае – вполне конкретными деньгами из расчета примерно 3,6 – 3,8 рубля за киловатт-час.

Циркуляция теплоносителя

Она может быть естественной и принудительной.

Полезно: практикуется монтаж схем, способных работать в обоих режимах.
В этом случае врезка насоса в розлив большого (от ДУ 32) диаметра снабжается байпасом.
Он нужен, чтобы сужение трубопровода не уменьшало и без того невысокий гидравлический напор в режиме естественной циркуляции.

Направление движения теплоносителя

Оно может быть тупиковым и попутным.

1. Тупиковый тип системы отопления подразумевает, что на разных участках контура теплоноситель движется в противоположных направлениях.
2. Попутное движение означает, что ни в одной точке контура вода, антифриз, масло и т.д. не меняют направления движения на противоположное.

Верхний и нижний розлив

Здесь все просто: схема с верхним розливом предполагает, что лежневка подачи отопления (горизонтальная ветка трубопровода, объединяющая стояки) находится на чердаке, а лежневка обратки – в подвале.

В случае нижнего розлива, соответственно, обе лежневки разводятся по подвалу. Стояки соединяются попарно; каждая пара объединяется перемычкой на верхнем этаже дома или в подвале.

Разводка

Разделяют вертикальную и горизонтальную разводку; термины, думается, понятны интуитивно и в комментариях не нуждаются. Стоит, однако, уточнить, что в реальном мире чаще встречаются комбинированные типы систем отопления. Скажем, в типичном многоквартирном доме стояк представляет собой вертикальную разводку, а вот розливы – горизонтальную.

Подключение отопительных приборов

По этому признаку выделяют однотрубную и двухтрубную схемы.

1. В первом случае розлив представляет собой кольцо между входным и выходным патрубками котла или домовыми задвижками элеваторного узла. Отопительные приборы разрывают его или, что куда разумнее, врезаются параллельно розливу.
2. Вторая схема подразумевает, что каждый радиатор или конвектор – это перемычка между розливами подачи и обратки.

Заметьте: в общем случае двухтрубная схема требует дросселирования каждого прибора и балансировки системы при запуске с помощью дросселей.
Инструкция связана с тем, что иначе вся циркуляция пойдет через ближние к котлу или элеватору приборы, что чревато разморозкой дальних радиаторов.

Экзотика

Какое бывает отопление помимо привычных и широко используемых схем с жидким теплоносителем?

Воздушное

В роли теплоносителя выступает обычный воздух. Поскольку его удельная теплоемкость невелика, приходится транспортировать большие объемы; зачастую системы воздушного отопления совмещаются с вентиляцией.

Решение интересно отсутствием в интерьере отопительных приборов. Главный недостаток – в том, что скрытая прокладка воздуховодов возможна лишь на стадии строительства или капитального ремонта дома.

Теплый пол

В роли отопительного прибора выступает вся поверхность пола. Для этого в стяжку или под чистовое покрытие укладывается труба с теплоносителем, греющий кабель или пленочный нагреватель. Работа легко может быть выполнена своими руками, без привлечения специалистов.

Теплый пол интересен своей экономичностью. Нет, цена киловатт-часа тепла не меняется: она зависит лишь от источника тепла. Экономия достигается более эффективным распределением температур и меньшими утечками через потолок.

Инфракрасное

Большая часть тепла передается от нагревательного элемента предметам и людям в помещении за счет теплового излучения, а не конвекции. Поскольку отопительные приборы воздействуют непосредственно на температурные рецепторы обитателей дома, температура в помещении может быть снижена до 15-16С без малейшего дискомфорта. Отсюда – опять-таки экономия энергии.

На фото – инфракрасная потолочная панель.

Заключение

Разумеется, наш миниатюрный обзор возможных решений в области отопления не претендует на абсолютную полноту. Прикрепленное видео дополнит его полезными и познавательными материалами. Успехов!

Наша страна занимает огромную территорию. На значительной ее части отопительный сезон длится половину года, а иногда и больше времени. Такая особенность заставляет подойти очень серьезно к вопросу обеспечения теплом самых разных зданий. Также существует постоянное увеличение стоимости топлива, используемого в котлах для нагрева теплоносителя. Оно предназначается, в свою очередь, для системы отопления, виды которой сегодня бывают разными.

Общие сведения

Для любого человека необходима комфортная температура в помещении, где он обитает. Обычно она находится в пределах от 18 до 22 градусов. Отопительные системы непосредственно позволяют решить этот вопрос. Они нагревают окружающий человека воздух, который передает тепло всем предметам, а также стенам. Несущие отдают его наружу. В результате такого непрерывного процесса приходится постоянно добавлять тепло внутри помещения.

В современных зданиях системы отопления, виды которых бывают разными, в основном состоят из следующих частей:

1. Котла или любого другого теплогенератора. Они могут работать на разных видах топлива.
2. Трубопроводов, предназначенных для доставки тепла потребителю. При этом используются различные теплоносители, которыми могут быть вода и антифризы.
3. Ими являются радиаторы или конвекторы, имеющие разное устройство.
4. Дополнительного оборудования и материалов.

Основные виды схем движения воды

В настоящее время на разных объектах применяют естественную и принудительную схему для устройства системы отопления. Виды различаются между собой по способу циркуляции теплоносителя. Так, при естественной схеме он движется по трубопроводам за счет разницы плотности горячей и холодной воды. Нагретый теплоноситель имеет меньший вес, чем холодный. Горячая вода, прошедшая через котел, как бы выдавливается уже остывшей жидкостью. Во время устройства такой схемы необходимо соблюдать требуемые уклоны для трубопроводов, имеющих увеличенный диаметр, потому что это помогает снизить гидравлическое сопротивление.

В принудительной системе всегда присутствует циркуляционный насос. Это является основным ее отличием. Его применение позволяет создавать отопление в домах при использовании труб, которые имеют меньший диаметр. Насос увеличивает эффективность отдачи тепла, но при этом он не способствует поднятию теплоносителя на какую-либо высоту. За счет него происходит преодоление гидравлического сопротивления, образующегося в трубопроводах.

Однотрубная схема отопления

В таких системах существует только один трубопровод. Он соединяет котлы для отопления и радиаторы в помещениях, которые размещаются последовательно относительно него. Одновременно такой трубопровод является подающим и обратным. Теплоноситель, проходя каждый радиатор последовательно, отдает часть тепла, при этом его температура на последнем приборе будет значительно ниже первоначальной. Чтобы уменьшить такую особенность, в системах применяется обходная трубка (байпас). Она позволяет части теплоносителя не заходить в радиатор. Если здание было спроектировано неграмотными специалистами, то жители на первых этажах ощущают нехватку тепла. В то же самое время люди на верхних уровнях дома испытывают воздействие повышенных температур. При устройстве однотрубных систем существенно экономится материал. Это является основным их плюсом.

Двухтрубная схема отопления

Основной характеристикой такой системы является наличие подающего и обратного трубопровода. Если на объекте создается двухтрубная схема отопления, то радиаторы отопления, цены которых сегодня зависят в основном от материала изготовления, подключаются параллельно. Теплоноситель нагревается в котле и поступает к каждому прибору по подающему трубопроводу, чтобы он вернулся обратно в теплогенератор, используется другая труба. Во время применения такой схемы отопления происходит равномерное прогревание всех подсоединенных радиаторов, но при этом требуется израсходовать больше материала для создания системы.

Коллекторная схема отопления

В такой системе к каждому радиатору подводится отдельный подающий и обратный трубопровод. Перед котлом они группируются при помощи коллекторов. За счет этого существует возможность прокладывать целые трубы, в которых будут отсутствовать соединения. Такая схема актуальна во время скрытой проводки инженерных коммуникаций. Благодаря созданию такой системы отопления, виды которой различаются по способу подключения радиаторов, ее внешний вид получается более привлекательным. Также существует возможность контролировать отопительные приборы из одного распределительного шкафа. При такой схеме исполнения требуется большой расход трубы, а также отсутствует возможность создать систему, которая будет иметь естественную циркуляцию воды. Кроме этого, ее необходимо оснащать дополнительными приборами для повышения безопасности.

Популярные виды системы отопления частного дома

Владельцам загородной недвижимости предоставляется возможность создать автономную схему для снабжения теплом своего здания. За счет нее в доме будет поддерживаться комфортная температура для каждого помещения в отдельности. Человек может не дожидаться, когда начнется или закончится официальный отопительный сезон, так как в частных зданиях устанавливаются индивидуальные котлы для отопления. Их выбор зависит в первую очередь от площади дома и вида топлива. Его определенный тип может не везде быть доступным. Сегодня самыми распространенными видами систем отопления, в зависимости от используемого топлива, являются:

1. Газовое.
2. Электрическое.
3. Дизельное.
4. Твердотопливное.

Расчет требуемой мощности котла

Сегодня на рынке представлены различные теплогенераторы. В некоторых ситуациях великолепно подойдут настенные котлы отопления, в других случаях понадобится установка напольных агрегатов. Чтобы правильно подобрать теплогенератор для установки в частном доме, необходимо знать его мощность. Обычно такая информация становится доступной после выполнения точных расчетов специалистами, но принято считать, что для отопления площади в 10 квадратов требуется 1 киловатт энергии котла. К этому значению следует прибавить около 25%, которые потребуются для Окончательная цифра получается после добавления еще 20%, необходимых на запас мощности теплогенератора. Материалом для изготовления котлов может быть чугун или сталь. Они между собой различаются по цене и весу. Самыми доступными для дач и других частных домов являются настенные котлы отопления, которые работают как от электричества, так и от газа.

Автономное газовое отопление

Безусловно, этот вид отопления является на сегодня самым надежным и удобным вариантом. Кроме того, газ — это экономичный энергоресурс, а такой фактор очень важен для большинства населения страны. Его преимуществом перед другими видами топлива является то, что он экологически чист и всегда имеет высокое качество. Газовое отопление обладает высоким КПД, особенно во время использования в загородных домах. Оборудование для таких систем способно долгое время функционировать без сбоев, а также его легко эксплуатировать. Газ можно использовать не только в летний период года, но также и зимой. Поэтому этот вид топлива очень удобен для людей.

Газ к котлам может доставляться трубопроводами и в баллонах. В последнем варианте используются специальные автомобили, которые обладают хорошей проходимостью и являются маневренными. В настоящее время проблем по его доставке не существует. Хранение сжиженных углеводородов происходит в газгольдерах. Чтобы понизить давление до рабочего, применяется в таких системах редуктор. Природный газ, для которого необходимо строительство специальных трубопроводов, сегодня доступен не всем жителям страны.

Электричество как вид топлива для котла

Если в определенном районе или даже на конкретной улице отсутствует газоснабжение, то в этой ситуации многим владельцам частных домов приходится решать, установить теплогенераторы на твердом топливе или электрокотлы для отопления. Иногда заниматься установкой первого варианта бывает хлопотно и накладно, тогда как во втором случае стоимость будет невысокой. Кроме того, такие котлы не имеют источника открытого пламени. Также для них не требуется выполнять так как отсутствуют продукты горения. Благодаря этому на монтаж расходуется меньше финансов, а также снижаются трудозатраты. Теплогенераторы такого типа во время работы практически бесшумны и очень легко управляются. У многих современных агрегатов КПД достигает 98%. В теплообменнике у них размещается главный рабочий элемент, которым является ТЭН. Также электрокотлы для отопления оснащаются современными регуляторами мощности и датчиками температуры. Такие элементы существенно упрощают их эксплуатацию.

Один из современных способов отопления помещений

Во время устройства теплого пола трубы располагаются в бетонной стяжке, но их также можно разместить в стене под верхним слоем отделочного материала. В такой ситуации получается настенное отопление, которое является отдельным видом обогрева помещений. В этом варианте энергия тепла около 85% передается способом излучения, что обеспечивает комфорт для людей, так как температура воздуха будет меньших значений. Также отсутствует перемещение пыли. Трубопроводы такого вида отопления располагаются петлями, у которых возможен значительный перепад температур, образующихся на входе и выходе. Это значение достигает 15 градусов. В результате чего обеспечивается лучшая теплоотдача. В такой системе можно использовать циркуляционный насос, имеющий меньшую производительность. Трубы в стене укладываются почти с любым шагом. Это становится допустимым из-за отсутствия ограничивающих условий для восприятия комфорта от греющей поверхности. Чаще всего отопление в стенах устраивают совместно с теплым полом или когда последнего не хватает для возмещения всех потерь в помещении.

Современные радиаторы для помещений

Батареи для любой отопительной системы являются неотъемлемой ее частью. Не так давно практически во всех зданиях использовались чугунные радиаторы. Сегодня все изменилось, модельный ряд приборов значительно расширился. Большинство производителей выпускают батареи, которые приспособлены к особенностям климата, где они будут применяться. В настоящее время производятся алюминиевые, медные, чугунные, стальные, биметаллические радиаторы отопления, цены которых формируются в зависимости от используемого материала для их изготовления, а также от типоразмера. Для того чтобы правильно подобрать батарею для любого помещения, необходимо знать площадь для снабжения теплом. Особенно популярными сейчас являются алюминиевые радиаторы. Они имеют очень хорошую теплоотдачу и доступную стоимость для большинства потребителей. Кроме того, батареи такого типа отлично противостоят коррозийным процессам.

Артерии отопительных систем

В настоящее время существует широкий ассортимент трубопроводов. Они изготавливаются из самых разных материалов. Раньше во всех отопительных системах применялись стальные или чугунные трубы. В настоящее время популярны полипропиленовые изделия. Такой материал обладает низкой теплопроводностью, устойчивостью к разным химическим веществам, экологической безопасностью, хорошей гибкостью, легкостью во время выполнения монтажных работ. Благодаря таким качествам созданное полипропиленовое отопление прослужит долгое время на любых объектах. Для него нескоро потребуется совершать ремонт.

Монтаж

Во многом на стоимость отопления влияет сложность установки систем. Независимо от этого, монтаж должен выполняться только профессионалами, потому что это в первую очередь связано с безопасностью людей. Электрическое, газовое или дизельное оборудование должно быть всегда правильно установлено. Если это требование не будет выполнено, то во время эксплуатации могут возникнуть необратимые последствия. Даже во время монтажа обычных радиаторов следует ответственно подходить к таким процессам, особенно когда работы осуществляются в многоэтажных домах. В случае утечки теплоносителя зачастую приходится выплачивать ущерб потерпевшей стороне, которая располагается этажом ниже.

В этой статье я собираюсь рассказать о том, какой бывает система водяного отопления в многоквартирном или частном доме. Нам с читателем предстоит изучить ее основные элементы, ключевые понятия и познакомиться с вариантами разводки и подключения отопительных приборов.

Элементы и понятия

Начнем с изучения краткого словарика, который поможет читателю не путаться в терминологии.

• Ввод отопления — участок трубопровода между ближайшим тепловым колодцем (читай — отводом от теплотрассы) и входной запорной арматурой домовой системы отопления;

Обычно граница раздела зон ответственности между Теплосетями и жилищниками проходит по первому фланцу входной задвижки. Однако возможны и другие схемы. В Инкермане, где я живу, Теплосети обслуживают и теплотрассы, и элеваторные узлы, и отопительные системы.

• Водоструйный элеватор — сердце элеваторного узла, стальной или чугунный тройник с соплом, обеспечивающим смешивание воды из подающей и обратной ниток теплотрассы. Элеватор позволяет направить часть отработанного на рециркуляцию. Он обеспечивает высокую скорость теплоносителя (и, стало быть, минимальный перепад температур между концами контура) при минимальном расходе воды с подачи;

• Элеваторный узел — обвязка элеватора, комплекс запорно-регулирующей арматуры, обеспечивающей работу отопительной системы;

Многоквартирный дом может иметь несколько элеваторных узлов. Как правило, один из них отвечает за отопление и подачу в дом горячей воды, остальные — только за отопление.

• Розлив (он же — отопительная лежневка, или лежак) — горизонтальный трубопровод, соединяющий между собой отопительные приборы или стояки (вертикальные трубопроводы) с отопительными приборами;

• Подводка — участок трубопровода, соединяющий отопительные приборы с розливом (розливами) или (стояками);

• Отопительный котел — источник тепла в автономной (не подключенной к теплотрассе) системе. Котлами оснащаются и системы отопления частного дома, и отдельные квартиры в многоквартирных домах новой постройки;

Справа — напольный газовый котел.

• Расширительный бак — емкость, вмещающая избыток теплоносителя при его тепловом расширении. Бак может быть открытым (в системе, работающей при атмосферном давлении) и мембранным (в закрытой системе с избыточным давлением).

Во втором случае бачок — это емкость с эластичной перегородкой, часть объема которой заполнена воздухом с небольшим избыточным давлением;

Объем мембранного расширительного бака должен быть приблизительно равен 1/10 от объема теплоносителя. В сбалансированной отопительной системе этот объем рассчитывается как 15 л на 1 КВт мощности котла.

• Воздушник — устройство для отвода воздуха из системы отопления. Воздушники монтируются в верхней точке закрытого контура и на всех скобах, поднимающихся выше уровня розлива. В их роли могут выступать краны Маевского, автоматические воздухоотводчики или обычные краны;

На фото — кран Маевского под плоскую отвертку.

• Предохранительный клапан — приспособление для сброса избытка теплоносителя при опасно высоком давлении;

Обычно автоматический воздушник, клапан и манометр (он нужен для зрительного контроля давления) объединяются и формируют группу безопасности, которая монтируется на отводе от розлива после котла.

• Гидравлический напор — высота водяного столба, соответствующая перепаду давлений на участке отопительного контура. Одна атмосфера (1 бар, 1 кгс/см2) соответствуют напору в 10 метров.

Элеваторный узел многоквартирного здания работает с гидравлическим напором (перепадом давлений между смесью после элеватора и обраткой) всего в 2 метра, или 0,2 кгс/см2).

Параметры

С какими параметрами работают разные системы отопления?

Для ЦО типичны давления на входе в элеваторный узел в 5 — 7 кгс/см2 на подаче и 3 — 4 кгс/см2 на обратном трубопроводе. Температура теплоносителя варьируется в зависимости от уличной температуры.

В большинстве случаев используется температурный график 150/70: в пик холодов температура подачи поднимается до 150С, а обратки — до 70С.

Температура смеси (воды после смешения подачи и обратки в элеваторе, поступающей в батареи) ограничена 95 градусами в жилых и производственных зданиях и 37 градусами в детских дошкольных заведениях.

При ряде форс-мажорных обстоятельств штатные параметры давления и температуры могут быть заметно превышены.

Вот примеры таких сценариев:

• Если быстро заполнить пустой контур или резко остановить циркуляцию в нем, на фронте потока образуется область повышенного давления. При гидроударе его значения могут достигать 25 — 30 атмосфер;

• После окончания отопительного сезона проводятся испытания теплотрасс «на плотность». В ходе испытаний давление в них повышается до 12 и более атмосфер. Входные задвижки элеваторного узла при этом должны быть перекрыты, но человеческий фактор или неисправность запорной арматуры вполне могут привести к тому, что испытываться будет не только трасса;
• В экстремально сильные заморозки и при большом количестве жалоб на холод в квартирах в северных регионах практикуется работа элеватора без сопла. Подсос при этом глушится стальным блином, и вода поступает в отопительный контур прямо из подающей нитки трассы. А ее температура в пик холодов, как мы помним, может достигать 150С.

В системе автономного отопления типично давление в 1,5-2,5 кгс/см2 при температуре 70-75С на подаче и 50-55С на обратке. Эти параметры при правильном расчете отопительной системы стабильны и не зависят от внешних факторов.

Классификация видов

По каким признакам могут классифицироваться водяные системы отопления?

Естественная и принудительная циркуляция

Большинство систем отопления многоквартирных и частных домов работает с принудительной циркуляцией. Теплоноситель приводит в движение перепад давлений в теплотрассе или собственный циркуляционный насос — компактный прибор с центробежной крыльчаткой, имеющий производительность в единицы кубометров в час и создающий гидравлический напор до 6 — 10 метров.

Достоинство таких систем — высокая скорость движения теплоносителя.

Это означает:

• Быстрый и равномерный нагрев отопительных приборов при запуске;
• Минимальный перепад температуры между первыми и последними по ходу теплоносителя батареями в процессе работы.

Ахиллесова пята принудительной циркуляции — энергозависимость. При длительных отключениях электроэнергии дом остается без тепла.

Системы с естественной циркуляцией (гравитационные) работают за счет разницы в плотности горячей и холодной воды.

Они устроены так:

• Котел опускается на минимальный уровень относительно остальной части отопительного контура — в приямок, цокольный этаж или подвал;
• Сразу после котла формируется разгонный коллектор — вертикальная труба, заканчивающаяся в верхней точке контура. Через нее нагретая вода вытесняется вверх более холодными и плотными массами теплоносителя;
• Затем она самотеком движется по проложенному с постоянным уклоном розливу, постепенно отдавая тепло радиаторам, и возвращается к теплообменнику котла остывшей.

Минимальный гидравлический напор в такой системе компенсируется увеличенным диаметром розлива.

Компромиссом между гравитационной и принудительной циркуляцией является схема отопления, в которой циркуляционный насос врезается не в разрыв розлива, а параллельно ему. Между врезками монтируется обратный клапан (обычно шариковый) или шаровый кран.

Как работает такая схема водяного отопления?

• При наличии электроэнергии циркуляция теплоносителя обеспечивается работающим насосом. Байпас между врезками перекрыт краном или сработавшим благодаря перепаду давлений клапаном;
• При отключении насоса система отопления автоматически (при наличии обратного клапана) или вручную (краном) переключается в режим естественной циркуляции. Вода начинает двигаться через байпас.

Открытая и закрытая

Разница между ними понятна и очевидна. В первом случае контур сообщается с атмосферой и работает при гидростатическом давлении, соответствующим высоте водяного столба (читай — расстоянию по вертикали от нижней точки розлива до уровня воды в открытом расширительном баке). Во втором случае в контуре создается избыточное давление, поддерживаемое мембранным расширительным бачком.

Достоинство открытой системы — предельная простота. Открытый расширительный бак в ней совмещает функции собственно расширительного бачка, предохранительного клапана и воздушника. В сущности, он является единственным элементом обвязки котла.

В закрытой системе теплоноситель не контактирует с атмосферой и не испаряется. При отсутствии утечек его обновление в закрытом контуре не требуется от слова «совсем». Это означает отсутствие ила, минеральных отложений на стенках труб и, соответственно, максимальный ресурс всех элементов системы.

Горизонтальная и вертикальная

Горизонтальная и вертикальная разводки вполне предсказуемо различаются ориентацией в пространстве. В чистом виде вертикальные системы отопления практически не встречаются, а вот горизонтальные вполне типичны для одноэтажных построек.

В многоквартирных зданиях и частных домах высотой более одного этажа схемы систем отопления обычно включают и горизонтальные, и вертикальные участки. Например, проложенный по подвалу или чердаку отопительный розлив — типичная горизонтальная разводка, а стояк, проходящий через несколько комнат или квартир — вполне себе вертикальная.

Однотрубная и двухтрубная

Однотрубная система, или ленинградка представляет собой кольцо розлива, проходящее по периметру дома или его этажа. Отопительные приборы подключаются в разрыв розлива или параллельно ему.

Во втором случае владелец имеет возможность отключить отдельный радиатор, на сбрасывая весь контур, и регулировать теплоотдачу батарей независимо друг от друга.

В двухтрубной системе по отапливаемому помещению прокладывается два розлива — подача и обратка. Отопительные приборы (или стояки с несколькими приборами) подключаются к обоим розливам.

Именно двухтрубная система отопления типична для всех многоквартирных домов современной постройки. Однотрубные ленинградки монтировались в малоэтажных домах и бараках послевоенной постройки.

Тупиковая и попутная

Существует две разновидности двухтрубных систем — тупиковая и попутная.

В первом случае теплоноситель при перемещении из подающего в обратный трубопровод меняет направление движения на противоположное. Такая схема позволяет разводке отопления обойти любые препятствия — дверные проемы, панорамные окна и т.д.

Однако у тупиковой схемы есть серьезный недостаток. Ближние к котлу нагревательные приборы представляют собой байпас для теплоносителя. Основной объем воды будет циркулировать именно через них; дальние радиаторы будут заметно холоднее, а в сильные морозы и вовсе могут замерзнуть.

Эта проблема решается дросселированием подводок к ближним радиаторам. Так называемая балансировка системы позволяет выровнять температуру всех отопительных приборов. На подводки монтируются игольчатые дроссели (они позволяют регулировать теплоотдачу приборов своими руками) или термоголовки, выполняющие регулировку в полуавтоматическом режиме.

Проблема неравномерного нагрева радиаторов очень остроумно решена в попутной схеме, носящей название петли Тихельмана. Фактически, в ней формируется несколько параллельных контуров одинаковой длины и одинакового гидравлического сопротивления. В ней любое количество радиаторов всегда будет иметь примерно одинаковую температуру.

Нижний и верхний розлив

Верхней разводкой, или верхним розливом называется схема двухтрубного отопления с вынесенной на чердак подачей. Розлив обратки прокладывается по подвалу; каждый стояк представляет собой перемычку между ними. Отсекающие стояк вентиля или краны ставятся, соответственно, вверху и внизу.

Недостаток такой схемы — большие затраты времени на отключение отдельного стояка. Огромное преимущество — предельно простой запуск: чтобы ввести в работу сброшенный контур, нужно лишь открыть запорную арматуру на подаче и обратке и стравить воздух из находящегося в верхней точке розлива подачи расширительного бака.

В доме с нижней разводкой (нижним розливом) лежневки подачи и обратки прокладываются по подвалу. Стояки поочередно подключаются к обоим розливам и попарно соединяются перемычками, расположенными на верхнем этаже или (реже) вынесенными на чердак.

Как нижний розлив выглядит на фоне верхнего в плане удобства эксплуатации?

• Отключение стояков занимает меньше времени: краны находятся рядом друг с другом и в одном помещении;

Неудобство лишь в том, что для ремонта приходится сбрасывать не только проблемный стояк, но и парный к нему.

• Цена простоты отключения — неудобство запуска отопительной системы после ее сброса. Для возобновления циркуляции в стояках нужно стравить воздух из перемычек на каждой паре стояков.

В многоквартирном доме запуск осложняется тем, что владельцы верхних квартир далеко не всегда находятся дома в рабочее время обслуживающих здание слесарей.

Коллекторная и последовательная

В типичной последовательной схеме теплоноситель проходит все отопительные приборы поочередно. Этим обусловлен разброс температур между ними. Коллекторная схема подразумевает параллельное подключение приборов к общему коллектору.

Это дает:

• Независимую регулировку температур всех радиаторов из одного пункта;
• Одинаковую температуру на них в отсутствие дросселирования.

У коллекторной разводки, впрочем, есть два очевидных недостатка:

1. Материалоемкость;
2. Необходимость скрытой прокладки подводок в стяжке или в фальшстенах. Очевидно, что несколько пар тянущихся по стенам труб не украсят дизайн жилого помещения.

Конвекционная и внутрипольная

Традиционное отопление радиаторами (секционными и панельными), конвекторами и регистрами называется конвекционным потому, что именно конвекция (перемешивание воздуха за счет разницы в плотности горячих и холодных воздушных масс) обеспечивает относительно равномерное распределение тепла.

Я намеренно употребил определение «относительно равномерное». Дело в том, что при конвекционном отоплении воздух под потолком всегда нагрет сильнее, чем на уровне пола.

Между тем любой уважающий физические законы домовладелец не имеет обыкновения проводить свободное время на потолке. Тепло нужно на полу. Нагрев воздуха в верхней части жилой комнаты имеет лишь одно следствие — большую утечку тепла через перекрытие.

Водяной теплый пол — это трубчатый теплообменник, уложенный в стяжку или в теплораспределительные алюминиевые пластины под чистовое покрытие, имеющее достаточно высокую теплопроводность. Нагрев превращает весь пол в отопительный прибор. Кроме субъективного ощущения комфорта, внутрипольное отопление обеспечивает заметную экономию тепла за счет снижения средней температуры в помещении.

Чем больше разница температур между улицей и домом, тем больше тепла улетучивается через ограждающие конструкции.

Подключение отопительных приборов

Вначале — пара общих правил, относящихся к системам отопления многоквартирных домов.

1. Если на подводках к радиатору стоят отсекающие краны, дроссели или термоголовки, между подводками обязательно должна стоять перемычка. Иначе запорно-регулирующая арматура будет препятствовать нормальной циркуляции теплоносителя в стояке;

1. Если вы живете не на верхнем этаже, радиатор категорически нельзя подключать между стояками обратки и подачи. У вас будет тепло, а вот соседи сверху начнут замерзать. После жалобы в жилищную организацию и составления акта о самовольной переделке инженерных коммуникаций общего пользования вы будете вынуждены восстановить первоначальную схему врезки за свой счет.

Теперь — о расположении подводок относительно секционного радиатора.

Принцип работы батареи водяного отопления таков: теплоноситель циркулирует через горизонтальные коллекторы относительно большого сечения и соединяющие их тонкие вертикальные каналы в секциях. Благодаря разнице в проходимости коллекторов и каналов обеспечивается равномерный нагрев первых и последних секций.

Традиционное боковое одностороннее подключение остается эффективным, пока количество секций не превышает 8 — 10 штук. Если их больше, суммарное внутреннее сечение вертикальных каналов оказывается больше сечения коллекторов. Теплоноситель движется лишь через ближние к подводке каналы, и последние секции остывают.

Решить проблему неравномерного нагрева поможет простая инструкция: подключите батарею диагонально. В этом случае она будет равномерно прогрета по всей длине, независимо от размеров прибора.

Альтернативное решение — нижнее подключение. Оно несколько уменьшит теплоотдачу: основной объем воды будет циркулировать по нижнему коллектору, а верх секций станет прогреваться в основном за счет теплопроводности металла и теплоносителя.

Зато батарея сможет работать даже будучи завоздушенной: препятствующая циркуляции пробка будет вытеснена в верхний коллектор и не помешает движению воды по нижнему.

Заключение

Надеюсь, что мне удалось дать ответы на все вопросы читателя. Как всегда, видео в этой статье предложит вашему вниманию дополнительный материал. Я буду признателен за ваши комментарии и дополнения. Успехов, камрады!

Любой обладатель загородной недвижимости рано или поздно сталкивается с необходимостью создания комфортных условий проживания. Водяное отопление загородного дома - это достаточно простая система, однако существует множество различных вариантов ее реализации. Причина в том, что она должна быть не только надежной и простой в управлении, но и экономичной и эффективной. Поэтому при ее создании важно правильно выбрать ее тип и все входящие в нее элементы.

Виды систем отопления частного дома

Система водяного отопления частного дома может быть двух видов: открытая (гравитационная) и закрытая.

Открытая система состоит из нагревательного котла, радиаторов и расширительного бака. Все элементы соединены между собой трубами. Горячая вода, нагретая котлом, по стояку поднимается вверх к подающей трубе и под действием силы тяжести самотеком растекается по батареям.

Движение воды обеспечивается за счет разности плотности горячей (нагретой котлом) и холодной (отдавшей тепло в радиаторах) воды. Расширительный бак необходим для компенсации увеличения объема воды при нагревании. При этом бачек применяется открытого типа для снижения гидравлического сопротивления.

Рис.1.

Водяное отопление в частном доме без насоса - энергонезависимо. Ему нужен только источник топлива, на котором работает котел.

Недостатков же у этой схемы много и все они связаны с гравитационным принципом работы. Вот некоторые из них:

• медленный прогрев;
• необходимость устанавливать расширительный бак в самой высокой точке системы при этом котел должен быть в самой низкой точке;
• постоянное испарение теплоносителя из расширительного бака (так как он сообщается с атмосферой);
• сложность балансировки;
• невозможность устройства теплых полов и пр.

Устранить такой недостаток как высокая инертность и повысить производительность можно установкой циркуляционного насоса. Он подключается по схеме с байпасом, который обеспечивает два режима работы. Такая отопительная система дома может работать как при гравитационном принципе циркуляции теплоносителя, так и при принудительной прокачке. Однако все остальные ее недостатки сохраняются.

Рис.2.

Несмотря на энергонезависимость открытой чаще всего делают выбор в пользу закрытой системы. От открытой она отличается наличием циркуляционного насоса и применением герметичного расширительного бака.

Рис.3.

Циркуляция теплоносителя осуществляется по средствам специального насоса. Поэтому отсутствуют ограничения по установке элементов (определенный уклон труб и расположение элементов и пр.), возможно устройство водяных теплых полов, вся разводка становится более компактной и занимает меньше места.

Схемы отопления загородного дома

Закрытая система отопления частного дома может реализовываться различными способами в зависимости от этажности и площади, а также от вида обогревательных приборов. Наибольшее распространение получили однотрубная, двухтрубная, лучевая схема и их комбинация.

Однотрубные системы отопления представляют собой схему, при которой подача и обратка радиаторов подключены к одной трубе.

Рис.4.

Достоинство данной схемы в том, что она компактна, проста в монтаже и не требует большого расхода материала. Главным недостатком является то, что чем дальше радиатор отстоит от котла, тем меньше тепла он отдает помещению, т.к. в него попадает более холодная вода, чем в предшествующие.

Для устранения этого недостатка требуется точный расчет отопления дома, т.е. трубопроводов (по диаметру труб) и обогревательных приборов (количество секций) при проектировании. Однако часто сбалансировать однотрубную схему очень сложно.

Недостатков лишена двухтрубная система отопления частного дома. В этой схеме подача теплоносителя в радиаторы производится из трубы подачи, а слив остывшей воды осуществляется в трубу обратка.

Таким образом все нагреватели получаются подключены параллельно, и обеспечить одинаковую теплоотдачу обогревательных приборов значительно проще. Для этой цели применяются терморегуляционные вентили.

Рис.5.

Обе схемы могут использоваться в домах различной этажности. В зависимости от количества радиаторов на этаже может применяться горизонтальная или вертикальная разводка.

Двухтрубная система отопления одноэтажного дома небольшой площади должна иметь горизонтальную разводку. Для многоэтажного следует предпочесть вертикальную схему расположения стояков. Такой вариант позволит более равномерно распределить тепло по всем помещениям, благодаря более простой балансировке.

Рис.6.

Эффективное отопление дома достигается за счет применения лучевой (коллекторной) схемы. В ней каждый радиатор подключается индивидуально. По этой же схеме работает водяной теплый пол.

Рис.7.

Коллекторная система отопления частного дома более затратная в монтаже, чем предыдущие, но они с лихвой окупаются на экономии в эксплуатации. Дело в том, что можно точно настроить не только всю систему, но и каждый радиатор в отдельности. Таким образом в нежилых помещениях легко поддерживать небольшую температуру, тем самым значительно снизить потребления топлива для котла.

Выбор котла

Котлы отопления для частного дома можно разделить на несколько групп по типу используемого топлива, мощности, способа установки и функциональных возможностей. Учитывая их разнообразие выбор того или иного типа необходимо осуществлять из особенностей эксплуатации и вида системы обогрева.

По типу потребляемого топлива выделяют электрические, дизельные, твердотопливные и газовые. Нагревательные котлы перечислены в порядке снижения затрат на энергоносители, т.е. газовые самые экономичные. Естественно, что выбор в пользу того или иного типа в первую очередь зависит от этой характеристики.

Несмотря на то, что отопление в своем доме можно создать, используя любой источник энергии, чаще всего имеется доступ к газу. По этой причине отопительный газовый котел более всех пользуется популярностью. Поэтому именно эту группу мы рассмотрим более подробно.

Газовые котлы для отопления могут быть двух типов исполнения напольные и настенные.

Напольные обладают большой мощностью и способны обогреть дом площадью более 150 кв.м. По устройству они более просты и могут работать как в системе гравитационного, так и закрытого типа. Большинство моделей энергонезависимы, т.е. не требуют подключения к электричеству.

Рис.8.

Настенные котлы отопления обладают меньшей мощностью и более компакты. Они имеют эстетичный внешний вид и могут быть установлены в любом месте. В основном они предназначены для использования в закрытой схеме. По этой причине настенные газовые котлы уже снабжены циркуляционным насосом, расширительным баком и всей необходимой автоматикой. Они энергозависимы, но благодаря электронному управлению способны полностью автоматизировать обогрев загородного дома.

Рис.9.

Они могут быть с открытого и закрытого типа. Разница между ними в том, что с открытой камерой для работы берут воздух из помещения. Это накладывает требования по вентиляции и устройству дымохода. Котлы с закрытой камерой сгорания снабжены специальным вентилятором (турбиной), благодаря которой воздух нагнетается с улицы, а отработанные газы удаляются через коаксиальный дымоход, который очень прост в установке.

Настенный газовый котел может быть одноконтурный и двухконтурный. Одноконтурный работает только на обогрев помещения. Двухконтурные газовые котлы обеспечивают еще и горячее водоснабжение. Однако они хорошо справятся с задачей если имеется не более 2-х потребителей г.в.

Если же число точек водоразбора, которые могут использоваться одновременно больше, то целесообразно выбирать одноконтурный котел и устанавливать бойлер косвенного нагрева. Бойлер - это бочка в которой установлен змеевик, через который циркулирует теплоноситель и тем самым нагревает воду.

Рис.10.

Самой важной характеристикой газового котла является его мощность. Проектирование отопления дома начинают с расчета мощности котла с учетом множества параметров. Однако при высоте потолков до 3 м и хорошем утеплении стен и кровли можно руководствоваться простым правилом: 1 кВт мощности необходим для обогрева 10 кв.м. площади дома.

Расширительный бак и циркуляционный насос

Расширительный бак необходим для компенсации увеличения объема теплоносителя при нагревании. Так для воды, при нагреве до температуры 80 градусов ее объем увеличивается примерно на 5 %. Поэтому необходимо устанавливать расширительный бачек, при чем для открытой и закрытой системы применяются различные конструкции.

Бачек для открытой системы представляет собой емкость, объем которой полностью используется для заполнения теплоносителем при его расширении. Поэтому его объем должен составлять примерно 7% от общего объема теплоносителя.

Рис.11.

Система отопления частного дома с насосом подразумевает применение герметичного бачка. Такие емкости конструктивно разделены на 2 части эластичной мембраной, с одной стороны которой находится воздух под давлением обычно 1,5 атмосферы, а с другой теплоноситель. В этом случае бак необходим объемом 10 – 12% от общего объема.

Рис.12.

Выбор циркуляционного насоса осуществляют на основе расчетных значений расхода и напора. Расход – объем жидкости за единицу времени который должен прокачать насос. Напор – это гидравлическое сопротивление, которое должен преодолеть насос.

Формула для расчета расхода:

Q=0,86 x P / dT ,

где Q – расчетный напор, P – тепловая мощность (мощность котла), dT – перепад температур между подачей и обраткой (обычно 20 градусов).

Формула для расчета напора:

H=N x K ,

где H – величина напора, N – количество этажей с учетом подвала, K – коэффициент усредненных гидравлических потерь, принимается 0,7 – 1,1 для двухтрубных систем, 1.16 – 1,85 для лучевых схем.

Приведенные формулы это расчет системы отопления для частного дома приближенного характера, для точных вычислений характеристик необходимо использовать специальные методики, которые позволяют учесть все возможные факторы и точно определить режимы работы.

Трубы и автоматика

Системы отопления и водоснабжения коттеджей и дач имеет не высокую температуру теплоносителя обычно до 90 градусов. Поэтому для соединения всех отопительных приборов может применяться любой тип труб: стальные трубы, металлопластиковые, полипропиленовые.

Стальные прочны и долговечны. Однако их использование сопряжено со сложностью монтажа, выполнить который без навыков сварных работ невозможно. Кроме того, чтобы они не портили внешний вид помещения их необходимо периодически красить.

Металлопластиковые трубы пользуются большой популярностью. Монтаж системы отопления загородного дома с их помощью очень прост, особенно если применять резьбовые фитинги. Однако, как показывает практика, за счет сезонных перепадов температур зажим фитинга может ослабнуть и вызвать утечку теплоносителя. Поэтому места соединений необходимо регулярно проверять на утечки.

Полипропиленовые трубы (армированные) лишены недостатков стальных и металлопластиковых. Они монтируются с помощью сварки, что делает соединения очень прочным и долговечным, при этом сделать это можно своими руками даже не обладая опытом проведения подобного рода работ.

Рис.13.

Важнейшем элементом являются воздухоотводчики. Это простые механические приборы, которые позволяют устранить воздух из системы, который блокирует ее работу. Другое их название - кран Маевского. Эти устройства необходимо устанавливать не только в самой верхней точке, но и на распределительных коллекторах и отопительных приборах.

Рис.14.

В случае если для обогрева помещения применяются радиаторы отопления, то на каждый целесообразно установить терморегуляционный вентиль. С его помощью можно точно задать требуемую температуру.

Рис.15.

Отопление частного дома теплыми полами

В качестве нагревательных элементов могут применяться радиаторы или теплые полы, а также их комбинация. Довольно часто делают комбинированное отопление дома, т.е. первый этаж обогревают теплыми полами, а второй батареями.

Отопление теплым полом имеет ряд достоинств:

• позволяет создать более равномерный прогрев помещения, тем самым климатические условия становятся более комфортными, а система становится более простой;
• радиаторы должны быть установлены вдоль всех наружных стен, что не всегда предусматривает планировка, в тоже время как теплые полы лишены данного ограничения;
• простота регулировки.

Однако при всех достоинствах монтаж теплых полов более трудоемкий и дорогостоящий. Основной вклад вносят затраты на материалы и работу.

Рис.16.

Принципиально эта система не сильно отличается от традиционной. Главное различие заключено в необходимости монтажа специального смесительного и распределительного коллекторов.

Дело в том, что температура воздуха теплого пола обычно не превышает 35 градусов, в то время как котел дает температуру теплоносителя более 50 градусов. Смесительный коллектор предназначен для решения трех задач:

• задания невысокой температуры теплоносителя благодаря смешению горячего с остывшим;
• распределение воды по контурам;
• обеспечение циркуляции.

Рис.17.

Система теплого пола строится по лучевой схеме. Благодаря чему, она очень проста в настройке и регулировки, что в свою очередь упрощает создания комфортных условий и одновременно позволяет экономить на отоплении.

Рассмотренные варианты создания системы обогрева могут быть применены для дома любой площади и этажности. Важно найти компромисс между требуемыми климатическими факторами, стоимости элементов, сложности обслуживания и затратами на энергоносители. Если правильно соотнести все выше перечисленные параметры, то в доме всегда будет тепло и уютно, а затраты на отопление не сильно обременят семейный бюджет.