С приходом холодного времени года у большинства владельцев загородных коттеджей либо небольших дачных домиков, возникает вопрос, связанный с эффективным и в то же время экономичным отоплением всех помещений своего жилья.
В этой статье будут рассмотрены разные типы отопительных систем для частного дома со всеми достоинствами и недостатками. Исходя из рассмотренного материала, можно будет принять правильное решение, касающееся оптимального выбора той из них, которая будет наиболее целесообразна для тех или иных условий проживания.
Перед углублением во все тонкости каждой из систем отопления, стоит обратить внимание на отличительные признаки достойного варианта для качественного обогрева дома. В их число обязательно должны входить:
— надежность;
— эффективность;
— компактность;
— доступность.
В каждом индивидуальном случае стоит взвешивать все положительные и отрицательные стороны всех видов отопления для того, чтобы в итоге принять правильное решение.
Виды систем отопления для частного дома
Для обогрева всех помещений дома, как правило, применяют такие системы:
1) работающие за счет передачи тепловой энергии посредством предварительно подогретого воздуха (он подается по специально оборудованным каналам непосредственно в каждую комнату, ванну, кухню и т.д.);
2) создающие комфортные условия проживания благодаря применению электрических отопительных приборов либо устройств, предназначенных для преобразования электроэнергии в тепло;
3) осуществляющие качественный обогрев дома благодаря циркулирующему в них теплоносителю (в его качестве применяют обычную или дистиллированную воду либо антифриз).
Можно соорудить печное отопление или возвести камин, но для правильного обустройства подобных строений нужно обладать определенными навыками, чтобы не только выполнить работы, связанные с кладкой, но также осуществить правильный расчет всех расстояний между элементами конструкции. Как правило, мало кто сможет это сделать самостоятельно. Но даже если в доме есть печь либо камин, такое отопление не будет эффективным, поскольку с его помощью можно обогреть лишь те помещения, в которых расположены подобные источники тепла. В других же местах дома, например, в ванной, всегда будет холодно. По этой причине рассмотрение этого варианта можно упустить.
Читайте также: Как правильно выбрать раковину для ванной? Виды раковин по форме, внешнему виду и функциональности, по материалу изготовления
Отчего же отталкиваться, осуществляя выбор подходящего отопления? Приоритет стоит отдать наиболее доступному виду топлива. Например, если поблизости есть газовая магистраль, в таком случае не придется задаваться дополнительными вопросами. Все что понадобиться – это:
— оформить все необходимые для подключения документы;
— приобрести трубы, газовый счетчик и т.д.;
— осуществить работы, связанные с выкапыванием траншеи (если газовый трубопровод придется прокладывать под землей);
— подключить отопительный котел, работающий на этом виде топлива, и подсоединить к нему трубы и батареи.
Если же поблизости есть много дров (речь идет о сельской местности), тогда можно приобрести твердотопливный котел и т.д.
Но бывают случаи, когда сразу несколько видов топлива могут быть доступными. Что тогда делать? Правильным решением будет выбор системы отопления, работающей на наиболее экономичном варианте.
Воздушное отопление
Его суть заключается в следующем. Проходя сквозь калорифер либо теплообменник, свежий воздух прогревается до необходимой температуры, после чего по специально смонтированным каналам поставляется в каждое помещение дома.
Преимущества воздушного отопления:
— КПД может достигать 90%;
— быстрый прогрев всех комнат, кухни, ванной и т.д.;
— невозможность образования прорывов трубопровода ввиду отсутствия теплоносителя.
Недостатки воздушного отопления:
— слабая теплоотдача;
— дороговизна обустройства;
— для источника тепла нужно оборудовать дополнительное помещение.
Такой вид обогрева подойдет для периодического использования (например, на даче). Если же с его помощью постоянно отапливать дом, это будет чревато большими затратами.
Читайте также: Как провести коммуникации в доме своими руками
Отопление частного дома электроэнергией
Оно может быть как основным, так и дополнительным. Нагрев происходит благодаря преобразованию электрической энергии в тепловую составляющую посредством электронагревателей трубчатого либо спирального типа.
Отопление с помощью электроэнергии преимущества:
— легкость установки;
— возможность транспортировки нагревателей из одного помещения в другое;
— простота эксплуатации.
Отопление с помощью электроэнергии недостатки:
— большие затраты на обогрев помещений по причине дороговизны электроэнергии;
— потребность в свежей порции чистого воздуха по причине сжигания кислорода внутри здания приборами подобного типа (помещения нужно часто проветривать);
— невозможность выполнения поставленных задач при отсутствии электроснабжения либо частых его перебоях.
Обогрев загородного дома с помощью отопительных приборов, работающих за счет электрической энергии, может быть оправданным в очень маленьких строениях, обладающих хорошим утеплением пола, фасада и потолка либо в качестве дополнительного отопления больших домов.
Использование теплоносителя
Чаще всего именно такие системы применяют для качественного и полноценного отопления загородных домов, независимо от их размеров. Наиболее часто монтируют закрытые системы. Чтобы правильно их обустроить, понадобятся такие устройства, приборы и материалы:
1) газовый либо электрический, либо твердотопливный (или работающий на жидком топливе) котел;
2) отопительные приборы (радиаторы, батареи и т.д.), подключенные к системе с помощью труб соответствующих диаметров;
3) трубы, благодаря которым осуществляется процесс подачи нагретого теплоносителя от котла к батареям и обратно;
4) циркуляционный насос с характеристиками, необходимыми для безотказной работы всей системы, независимо от этажности здания;
5) закрытый расширительный бак и т.д.
Использование теплоносителя преимущества:
— такой вид отопления можно обустроить своими руками;
— экономия средств при использовании простой воды;
— в замкнутых контурах практически отпадает необходимость в постоянной подпитке свежей порции теплоносителя, поскольку он не испаряется так, как бывает в системах с расширительным баком открытого типа.
Общий принцип действия всех водяных систем отопления один и тот же: теплоноситель нагревается в котле и по трубам движется к радиаторам, отдает тепло помещению, после чего возвращается в котел. При этом, циркуляция может быть естественной или принудительной. Все зависит от того, что приводит теплоноситель в движение. В первом случае это сила тяжести, во втором насос.
Системы с естественной циркуляцией
Системы с естественной циркуляцией в силу своих особенностей, больше подходят только для домов с общей площадью до 200 кв. м, или помещений имеющих мало тепловых контуров. Кроме того, для них понадобятся трубы большого диаметра (не менее 40- 50 мм). Причем прокладывают их под углом к горизонтальной плоскости, чтобы вода текла под действием своего веса. Такие системы трудно регулировать, но зато они независимы от электроснабжения.
Системы с принудительной циркуляцией
Системы с принудительный циркуляцией подходят для домов и объектов любой площади, они легко регулируются и более эффективны при теплоотдаче. Большим достоинством является комфорт от эксплуатации (возможность поддерживать необходимую температуру в каждом помещении). В них могут использоваться трубы небольшого диаметра. В такой системе меньше разница в температуре между подачей и обработкой, что увеличивает срок службы котла. Единственный недостаток- потребность в бесперебойном электропитании.
Также системы отопления бывают открытого и закрытого типа :
В первом случае для компенсации расширения теплоносителя (воды или антифриза) в системе отопления используется открытый расширительный бак. Во втором - применяется закрытый мембранный бак.
В открытой системе расширительный бак должен устанавливаться в наивысшей точке системы. В закрытой же - размещать мембранный бак наверху нет никакой необходимости.
Система с закрытым мембранным баком имеет массу преимуществ по сравнению с открытой. Вот основные: бак можно расположить возле котла, нет необходимости тянуть и утеплять трубу на чердак, во всей системе создаётся давление, способствующее равномерной работе всех радиаторов, нет испарений пара или жидкостей. Открытые системы в наше время применяются редко.
Типы разводок труб в системах отопления
По типу конструкции трубопроводов системы разделяют на однотрубные и двухтрубные.Однотрубные системы бывают разные:
С нижней разводкой (в народе часто называемая - ленинградкой) когда трубопровод отопления проходит через весь дом или объект по кругу, возвращаясь в котёл. Приборы отопления зацеплены на лежак отопления, бывает вариант когда трубопровод непосредственно проходит через батареи.
Иногда такую систему применяют на нескольких этажах, делая на каждый этаж свой контур. Плюс ленинградки: малое количество труб, нет стояков, можно расположить систему не испортив дизайна (когда нет возможности спрятать трубы). Минус большой диаметр труб, неравномерность распределения тепла (первые приборы горячие, последние холодные), невозможность регулировать систему.
Второй
тип однотрубных систем - с верхней разводкой (называемые московской системой), когда трубопровод отопления проходит по верху помещения и возвращается в котёл через низ. Батареи сидят на стояках, которые соединяют подачу и обработку. Плюс, такой системе возможность работать без электричества, равномерность температуры по батареям, достигается с помощью разных диаметров труб и теплового расчёта количества секций (причём количество секций в одинаковых помещениях будет различаться, и зависит от многих характеристик).
Минус
системы сложность точной регулировки системы, стояки и лежаки отопления нарушают дизайн (если нет возможности спрятать в стены). У нас в Сибири, часто применяемая схема в частных домах (многие наши клиенты используют именно эту схему, если есть перебои с электричеством).
Двухтрубные системы отопления тоже бывают нескольких типов: коллекторная или веерная разводка труб. Часто её ещё называют лучевой или шкафной. Эта система самая популярная в коттеджах и зданиях. Смысл коллекторной системы в том, что на каждом этаже стоит один или несколько шкафов с коллекторами, а уже от этих коллекторов отходят трубопроводы подачи и обработки к каждому отопительному прибору.
Лучевая поэтажная разводка
Бывает когда все коллектора собраны в котельной. Плюсы веерной разводки: каждый прибор можно отдельно отключать или регулировать по температуру, все трубопроводы можно прокладывать в полу, система не портит дизайн помещений, легка в расчётах при проектировании, возможность автоматизировать систему. Минусы: больше труб, большие затраты на систему. Последовательная двухтрубная система.
Часто классическая двухтрубная система отопления с нижней разводкой в жилых многоквартирных домах. Трубопроводы отопления прокладываются под потолком цокольного этажа (в подшивном потолке или открытом) либо в конструкции пола цокольного этажа, к ним присоединяются стояки отопления, обеспечивающие теплоносителем приборы отопления.
Данную схему целесообразно проектировать при отоплении больших загородных домов (от 1500 кв. м.), при наличии службы эксплуатации. Достоинство данной схемы в том, что в жилых помещениях находятся только отопительных приборы, нет шкафов, стяжка пола уменьшается (не нужно место для прокладки трубопроводов отопления), по материалу, относительно коллекторной схемы, она более выгодна. Так как это двухтрубная схема, то температурный перепад на приборе постоянный, и при желании каждый прибор можно отключить для его замены без остановки всей системы отопления загородного дома.
В местах подключения стока к магистрали(на цокольном этаже) часто устанавливаются регуляторы перепада давления (балансировочные краны) - они могут создавать большое местное сопротивления и гидравлически выравнивать все стояки в здании. Одной из разновидностей двухтрубной последовательной системы является - поэтажная система отопления.
Смысл этой системы в следующем - от котла поднимают стояк, и на каждом этаже по периметру дома прокладывают магистрали отопления с последовательным присоединением к ним отопительных приборов. Основной критерий по которому используют эту схему - трубопроводы располагаются у наружной стены дома и никому и ничему не мешают и удобство монтажа - все трубопроводы находятся около пола, строительные работы сведены к минимуму (нет штроб, ниш под шкафы во встроенном исполнении), возможно, отключить каждый этаж отдельно, не дорогая в монтаже схема (относительно шкафной).
Помимо последовательной и лучевой разводки труб, мы в своей работе часто сталкиваемся еще и с "комбинированным" типом разводки. Он применяется в случае, когда при лучевой разводке на одно кольцо коллектора, запитывается несколько радиаторов. Как правило эти радиаторы располагаются в непосредственной близости друг от друга (в одном помещении).
Или комбинированный коллекторный тип когда в котельной монтируются распределительные коллекторы подачи и обработки, и далее расходятся трубопроводы по контурам (на разные помещения или даже разные объекты) Эта система эффективна в больших коттеджах и зданиях, где много различных тепловых контуров или несколько помещений. Возможность настройки разной температуры в разных помещениях, недорогая в монтаже система.
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.
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.
- . 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.
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.
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.
Что дает такая схема?
- При закрытом байпасе и включенном насосе система работает с принудительной циркуляцией. Байпас перекрывается для того, чтобы насос не гонял воду по кругу.
- При открытом байпасе система благодаря минимальному гидравлическому сопротивлению способна работать как гравитационная.
Почему принудительная циркуляция заставила потесниться гравитационные системы? Ведь она по определению делает отопление более отказоусточивым, не так ли?
- 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.
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.
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.
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.
- 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.
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.
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.
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:
- Материалоемкость;
- 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.
- 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;
- 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!
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.
- Тупиковый тип системы отопления подразумевает, что на разных участках контура теплоноситель движется в противоположных направлениях.
- 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.
- 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.
- 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!
