Системы водяного отопления: классификация видов

Какими бывают системы водяного отопления? Эта статья представляет собой вводный экскурс, призванный познакомить вас с основными типами и узлами отопительных систем. Кроме того, мы познакомимся с базовыми принципами создания схем обогрева жилья своими руками.

Системы водяного отопления: классификация видов

На виду находятся, как правило, лишь отопительные приборы. Как устроена остальная часть системы отопления?

Классификация

Понятно, что по определению в качестве теплоносителя используется вода или теплоноситель на ее основе с более низкой температурой замерзания. Есть ли альтернативы?

  • Паровое отопление. Теплоноситель — перегретый пар высокого давления. Температура позволяет сделать отопительные приборы более компактными или более эффективными при том же размере.

Обратите внимание: оборотные стороны эффективности — большая опасность аварий ( в жилых помещениях паровое отопление не применяется) и более быстрая коррозия труб и регистров из коррозионно-нестойких сталей.

  • Система воздушного отопления. Подогретый воздух разводится теплоизолированными воздуховодами, выполняя заодно функции вентиляции.
  • Децентрализованное отопление подразумевает, что вместо любого теплоносителя используется свой источник тепла для каждого помещения или даже для каждой зоны комнаты. Именно так работают электрические и газовые конвекторы, инфракрасные панели и масляные радиаторы.

Вернемся, однако, к использованию в качестве теплоносителя воды. По каким признакам возможна классификация систем водяного отопления?

Зависимые и независимые

В зависимой системе теплоноситель извне (как правило, из теплотрассы) поступает непосредственно в систему отопления. Он может использоваться исключительно для обогрева; куда чаще возможен отбор горячей воды для хознужд. Именно по такой схеме работает отопление в абсолютном большинстве городских домов.

Тепловой узел независимой системы включает теплообменник, посредством которого вода теплотрассы отдает тепловую энергию теплоносителю в замкнутом контуре. Схема может быть применена в том случае, если в частном доме в качестве теплоносителя используется антифриз. При наличии теплосчетчиков такое подключение позволит отключить обогрев на время длительного отъезда, не рискуя разморозкой системы.

Системы водяного отопления: классификация видов

Принципиальная схема независимого отопления.

Открытые и закрытые

Открытая водяная система отопления функционирует без избыточного давления и открывается в атмосферу. В ее верхней точке монтируется открытый расширительный бак, куда вытесняются все воздушные пробки.

В системе закрытого типа поддерживается постоянное избыточное давление от 1 (в частных домах) до 6 (в многоквартирных зданиях) атмосфер.

Принудительная и естественная циркуляция

Системы с естественной циркуляцией в наше время применяются сравнительно редко. Однако это прекрасное решение для небольших домов, позволяющее сделать отопление независимым от электричества.

В основе принципа работы так называемых гравитационных систем лежит тот факт, что при нагреве плотность воды падает. В замкнутом объеме более холодная вода вытесняет нагретые водяные массы в верхнюю часть контура. При определенной конфигурации можно обеспечить непрерывное движение теплоносителя.

Инструкция по созданию гравитационной системы, в общем-то, сравнительно проста:

  • Котел размещается как можно ниже. В домах без подвала под него часто делается углубление в полу.
  • От котла розлив поднимается вертикально вверх до наиболее высокой точки контура, формируя так называемый разгонный коллектор.
  • В верхней точке в случае открытой системы монтируется, как уже говорилось, расширительный бак открытого типа. В случае закрытого контура там устанавливается воздухоотводчик — автоматический или ручной; расширительный же бачок мембранного типа может располагаться в любой части контура.
  • От верхней точки розлив возвращается к котлу с постоянным небольшим уклоном, необходимым для движения остывающей воды самотеком. По пути теплоноситель отдает тепло радиаторам или другим отопительным приборам.

Системы водяного отопления: классификация видов

Простейшая гравитационная система.

Особенность гравитационных систем — жесткие требования к гидравлическому сопротивлению контура. Используется труба не тоньше ДУ 32 и минимум запорной арматуры. Дроссели любого типа на розлив категорически не ставятся.

Для справки: гидравлическое сопротивление современного шарового вентиля в десятки раз меньше, чем у чугунного или латунного винтового. Сравнение этой и ряда других характеристик приводят к простой мысли: про винтовые вентиля при закупке материалов лучше полностью забыть.

В системе с принудительной циркуляцией для ее создания используется внешний (с теплотрассы) перепад или собственный циркуляционный насос. При этом насосы могут работать в системах как закрытого, так и открытого типов.

Прекрасное решение — схема с циркуляционным насосом, которая в отсутствие электроэнергии может работать как гравитационная. Для обеспечения такой возможности розлив выполняется трубой большого сечения и в одной точке разрывается вентилем. До и после вентиля врезается насос с грязевиком.

Статья в тему:  Тепловая мощность: 8 ответов на вопросы по расчету значений для помещений и отопительных приборов

Что дает такая схема?

  1. При закрытом байпасе и включенном насосе система работает с принудительной циркуляцией. Байпас перекрывается для того, чтобы насос не гонял воду по кругу.
  2. При открытом байпасе система благодаря минимальному гидравлическому сопротивлению способна работать как гравитационная.

Системы водяного отопления: классификация видов

На фото вместо вентиля розлив разрывается шариковым обратным клапаном. Такая реализация способна переключаться на принудительную циркуляцию при запуске насоса автоматически, но менее отказоустойчива.

Почему принудительная циркуляция заставила потесниться гравитационные системы? Ведь она по определению делает отопление более отказоусточивым, не так ли?

  • Циркуляционный отопительный насос позволяет прокладывать розлив строго по уровню и обойтись трубой меньшего диаметра. Помимо экономии, это сильно влияет на эстетику помещения.

Впрочем: в домах с чердаком и подвалом розливы подачи и обратки могут быть вынесены из жилой части дома.

  • Принудительная циркуляция обеспечивает более быстрый и равномерный нагрев отопительных приборов. В гравитационной системе дальние от котла радиаторы всегда заметно холоднее ближних.

Однотрубные и двухтрубные

Разницу легче объяснить на примерах.

Простейшая однотрубная схема (барачного типа, или ленинградка) устроена так:

  • По контуру помещения проходит кольцо розлива.
  • Параллельно ему или, размыкая его, монтируются отопительные приборы.

Минимальный расход материалов и максимальная отказоустойчивость — несомненные достоинства. Недостаток — большой разброс температур между первыми и последними радиаторами. Его, впрочем, легко нивелировать разным количеством секций или дросселирующей арматурой на каждом радиаторе (разумеется, в этом случае они не должны разрывать основное кольцо розлива).

В случае двухтрубной схемы нам, что вполне логично, потребуются два розлива — подающий и обратный. Каждый отопительный прибор представляет собой перемычку между ними. Что в результате?

  • Не нужен неразрывный контур по всему периметру. Можно, к примеру, не обводить трубами дверь или панорамное окно.
  • Температура отопительных приборов может быть одинаковой. На практике, впрочем, разброс есть.
  • Балансировка дросселями или термоголовками ОБЯЗАТЕЛЬНА. Иначе вполне реальна ситуация, когда вся масса теплоносителя двинется по короткому контуру — через ближние отопительные приборы, а дальняя часть розлива и батарей в холода будет просто разморожена.

Системы водяного отопления: классификация видов

Двухтрубная схема. Дроссель для балансировки обязателен.

Горизонтальная и вертикальная разводка

Чем отличаются эти схемы систем водяного отопления — несложно понять интуитивно. К примеру, пресловутая ленинградка — типичная горизонтальная схема, а вот стояк отопления в современной пятиэтажке — вертикальная.

На практике, однако, куда чаще можно видеть комбинированные схемы, включающие горизонтальные и вертикальные участки разводки:

  • В стоячной системе в домах советской постройки есть, помимо стояков, еще и горизонтально расположенные розливы.
  • В новостройках используется еще более сложная комбинация: розливы соединяются вертикальными стояками, от которых на каждом этаже запитана горизонтальная разводка внутри отдельно взятой квартиры.

Тупиковые и попутные схемы

Тупиковые водяные системы отопления — это двухтрубные схемы, в которых направления воды в розливах подачи и обратки противоположно. Теплоноситель добирается до дальних радиаторов и возвращается обратно. А вот если он продолжает двигаться к котлу или тепловому узлу, сохраняя то же направление — наша схема становится попутной.

Заметьте: попутная схема разводки имеет крайне мало преимуществ перед однотрубной в случае одноэтажного дома. В ее пользу говорит разве что несколько более равномерный прогрев радиаторов.

Простейшая попутная схема.

Подключение отопительных приборов

Разные типы подключения могут использоваться, прежде всего, для секционных радиаторов разных типов.

Конвекторы снабжены подводками, и направление циркуляции в них определено производителем. Какие варианты возможны при подключении батарей?

  • Боковое подключение наиболее популярно в городских квартирах. Подводки входят в две пробки с одной стороны радиатора. Основное достоинство такой схемы — то, что длина подводок, ведущих от стояка, минимальна. Недостатки — неравномерный нагрев дальних и ближних секций и, что куда хуже, неизбежное заиливание конца батареи.
  • Диагональное подключение (верхняя пробка с одной стороны радиатора и нижняя — с другой) заставит радиатор греть по всему объему максимально равномерно. Под верхней подводкой, однако, низ секций будет заиливаться и в этом случае. Потребуется периодическая промывка.
  • Наконец, подключение снизу вниз означает и равномерный нагрев по всей длине, и абсолютно чистые секции. Цена этого — воздушный карман в отопительном приборе: потребуется установка крана Маевского или, что лучше, автоматического воздухоотводчика.
Статья в тему:  Возведение печи: выбор конструкции и особенности кладки

Основные элементы

Из чего состоит система водяного отопления в частном доме? Если в городской квартире мы въезжаем, как правило, в жилье с уже функционирующим отоплением, то здесь нам придется составлять проект с нуля.

Котел

Источник тепла, превращающий энергию горения топлива или электричество в тепловую энергию, транспортируемую теплоносителем. Список основных типов котлов выглядит так:

  • Газовые обеспечивают в настоящее время наиболее низкие эксплуатационные расходы. Разумеется, при работе на магистральном газе: баллонный увеличит стоимость киловатт-часа тепла в несколько раз.

Системы водяного отопления: классификация видов

Современный газовый котел.

  • Твердотопливные котлы на втором месте по дешевизне отопления. В качестве топлива используются дрова, уголь, торф, опилки и т.д. Основная проблема — потребность в частых загрузках горючего.
  • Соляровые котлы могут работать в полностью автоматическом режиме; однако соляра очень дорога и продолжает расти в цене.
  • Наконец, электричество — самый удобный, безопасный и… дорогой способ отапливать свое жилье.

Кроме того: сама идея использовать теплоноситель в этом случае представляется странной. Отдельные электрорадиаторы или конвектора выглядят куда более здравым решением.

Трубы

Трубы из черной стали еще применяются при монтаже центрального отопления; однако при самостоятельном переносе радиаторов и проектировании отопительных систем коттеджей ставка делается, как правило, на другие материалы.

  • Оцинкованная сталь обладает прочностью черных стальных труб и лишена их главного недостатка — подверженности коррозии.
  • Гофрированная нержавейка в дополнение к прочности еще и легко гнется. Соединения выполняются фитингами с силиконовыми уплотнителями, без резьб, что делает сборку быстрой и легкой.
  • Полипропиленовые трубы дешевы и монтируются с помощью простейшего низкотемпературного паяльника. Обычно для горячей воды и отопления используют трубы, армированные алюминием или фиброй: они прочнее и имеют куда меньший коэффициент теплового расширения.
  • Сшитый полиэтилен — прекрасный материал для лучевой разводки с укладкой в стяжку. Стойкость к температуре и прочность на разрыв сочетается с гибкостью и возможностью закупки в бухтах длиной до 500 метров.

Системы водяного отопления: классификация видов

Разводка от коллекторов выполнена сшитым полиэтиленом.

Арматура

  • Если нужно перекрыть воду, лучший инструмент для этого — современный шаровый вентиль. Надежность сочетается с удобством использования и низким гидравлическим сопротивлением в открытом состоянии.
  • Дроссели применяются для ручной регулировки теплоотдачи отопительных приборов и их балансировки.
  • Термостатические головки после калибровки способны регулировать пропускную способность таким образом, чтобы в помещении с приемлемой точностью поддерживалась заданная температура.
  • Для отвода воздуха наиболее удобны автоматические воздухоотводчики. Однако вместо них могут применяться как краны Маевского, так и обычные вентиля и даже водоразборные краны.

Безопасность

Ее обеспечивают устройства, которые так и называются — группа безопасности:

  • Расширительный бак компенсирует увеличение объема теплоносителя при нагреве. Вода практически несжимаема и может просто порвать трубы или радиаторы; а вот воздух, отделенный от воды резиновой мембраной, сжимается легко. Объем мембранного бака берется примерно равным 10% количества теплоносителя в системе.
  • Предохранительный клапан нужен на тот случай, если при сильном нагреве вместимости расширительного бачка не хватит. При достижении критического давления он сбрасывает излишки воды.
  • Манометр позволяет контролировать текущее давление в системе.

Системы водяного отопления: классификация видов

Манометр, воздухоотводчик и предохранительный клапан часто продаются как одно целое.

Отопительные приборы

    • Чугунные радиаторы довольно термостойки и не подвержены коррозии. Секции обладают большим внутренним объемом и благодаря медленному движению теплоносителя в них легко заиливаются при боковом подключении.
    • Стальные отопительные приборы делятся на несколько типов: пластинчатые, трубчатые, конвекторы и регистры. Исполнение из коррозионно-нестойких сталей делает их уязвимыми для ржавчины, а тонкие стенки пластинчатых радиаторов -еще и крайне непрочными механически.
    • Алюминиевые радиаторы дешевы и обладают прекрасной теплоотдачей, но боятся превышения давления и гальванических процессов, которые порождает объединение в одном контуре разных металлов (в частности, алюминия и меди).

  • Биметаллические отопительные приборы — это алюминиевые радиаторы со стальными сердечниками, увеличивающими прочность на разрыв, и медно-алюминиевые конвектора. Вторые представляют собой медную трубку с напрессованными для увеличения теплоотдачи алюминиевыми пластинами.

Системы водяного отопления: классификация видов

В отличие от алюминиевых, биметаллические радиаторы можно подключать медной трубой.

Заключение

Безусловно, наш рассказ о современном водяном отоплении не претендует на полноту. Тема слишком обширна, чтобы охватить ее в одной сравнительно небольшой статье. Некоторое количество дополнительной информации вы сможете найти в прикрепленном к статье видео (читайте также статью «Автоматика систем отопления: как управлять тепловыми потоками максимально эффективно»).

Теплых зим!

Поделитесь с друзьями в соц.сетях

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *