Перечень основных видов водяного отопления: плюсы и минусы естественной и принудительной циркуляции

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.

Общие сведения о двухтрубной системе отопления

Любая система обогрева с жидким теплоносителем состоит из одного или нескольких замкнутых контуров, соединяющих радиаторы и котёл.

В двухтрубной разводке горячий теплоноситель подаётся по одной ветви контура, а возвращается по другой, отсюда и происходит название.

Схема типичной двухтрубной системы отопления в частном доме.

Признаки классификации:

1. Организация движения теплоносителя – самотёчная и принудительная.
2. Конструкция – открытая или закрытая, горизонтальная или вертикальная.
3. Разводка труб – лучевая, тупиковая, кольцевая.

Комбинируя свойства, можно добиться наилучшего соответствия условиям эксплуатации.

Схемы подключения отопительных приборов

Рис. 16. Некоторые схемы подключения отопительных приборов

Рис. 17. Разводка для радиаторов системы отопления

Рис. 18. Схема обвязки чугунного радиатора

Рис. 19. Схема установки чугунных радиаторов

Преимущества и недостатки

Плюсы и минусы двухтрубной системы следует рассматривать с учётом эксплуатационных свойств и технических характеристик.

В таблице отмечены общие для всех двухтрубных сетей недостатки. Однако каждому варианту разводки могут быть присущи отрицательные качества, ограничивающие применение, которые мы еще рассмотрим далее.

Как устроена однотрубная система отопления: объясняем на схемах

Способы монтажа

Затронем способы монтажа тепло-несущих коммуникаций. В этом вопросе однозначного мнения не существует, поэтому за консультацией лучше обратиться в компанию, которая занимается монтажом систем отопления. Наиболее распространёнными вариантами монтажа являются однотрубная или двухтрубная система отопительных коммуникаций. Мы не будем на них останавливаться, а расскажем о двух менее известных способах.

Коллекторная система

Основным узлом при таком способе монтажа в данной системе является коллектор, отвечающий за распределение теплоносителя.

Коллектор для однотрубной отопительной системы Источник termoresurs.ru

Схемы открытых и закрытых двухтрубных систем отопления

Циркуляция теплоносителя осуществляется тремя способами:

• самотёчным (гравитационный);
• принудительным с помощью насоса;
• комбинированным.

Кроме того, системы разделяются на открытые и закрытые. Этот показатель характеризует взаимодействие теплоносителя и атмосферы.

При нагревании объём любого жидкого теплоносителя увеличивается. Известно, что жидкость практически не поддаётся сжатию, поэтому для размещения «излишков» требуется отдельное устройство – расширительный бак.

Открытый тип

Схема двухтрубной системы отопления открытого типа.
В открытых системах бак устанавливают в высшей точке, он соединён с атмосферой патрубком.

Преимущества открытой системы – простота и минимум дополнительных устройств. В качестве расширительного бачка используют любую

.

Готовый расширительный бак под СО открытого типа.

По мере необходимости в бак добавляют воду. Для этого:

• устанавливают краны и соединяют систему с водопроводом;
• доливают теплоноситель через открывающийся люк.

Внимание! Открытую систему не допускается заполнять антифризом – испарившиеся газы могут быть ядовиты.

Закрытый тип

В закрытых системах используют герметичный расширительный бачок с эластичной диафрагменной или баллонной мембраной внутри. Мембрана разделяет устройство на 2 части. В одну камеру насосом нагнетают воздух под давлением 1,2–1,5 атм, а вторая соединена с трубой системы отопления.

Когда теплоноситель нагревается и расширяется, его избыток заполняет бачок. При понижении температуры жидкости мембрана выдавливает теплоноситель в систему. Предварительное нагнетание в бак воздуха позволяет поддерживать давление, необходимое для работы котла, автоматика которого отключает питание при давлении меньше 1,2 атм.

В герметичных конструкциях можно использовать антифризы или гликоли.

Схема двухтрубной системы отопления закрытого типа.

В закрытых сетях бак располагают неподалёку от котла, что упрощает контроль за работоспособностью всей конструкции.

Самотёчные схемы

Самотёчные (гравитационные) системы работают за счёт законов физики. При нормальном атмосферном давлении, будучи нагретой до 50оС, вода имеет плотность 988 кг/м3, а при 85оС — 968 кг м3.

Схема двухтрубной гравитационной системы открытого типа.

В отопительном контуре горячая вода (более лёгкая) поднимается по трубам, а остывший в радиаторах теплоноситель движется вниз, возвращаясь в котел по «обратке». Циркуляционный насос не используется.

Преимущества самотёчных систем:

• редкие случаи завоздушивания – низкая скорость теплоносителя медленно выдавливает воздух в расширительный бак;
• долгий срок службы из-за отсутствия циркуляционного насоса и мембранного расширительного бака, которые имеют ограниченный ресурс;
• использование дешёвого теплоносителя (воды) – при утечках не придётся покупать антифриз;
• саморегуляция – при снижении температуры воздуха в здании, вода в системе охлаждается быстрее, что увеличивает скорость циркуляции, повышая температуру в помещениях.

Независимость от электричества позволяет эксплуатировать систему в дачных домах, где часто отключают электроснабжение, а также устанавливать твердотопливные котлы – при отключении циркуляционного насоса, котёл не закипит и не взорвётся.

Самотёчные системы обладают и рядом недостатков:

• невысокий перепад давления вынуждает использовать трубы больших диаметров (до 75-100 мм) в стояках и до 50 мм в подающих ветвях;
• максимальная длина контура – 30 м;
• долгий разогрев после включения, вызванный медленным движением теплоносителя;
• трубопроводы укладывают под углом к горизонту, а расширительный бачок нельзя выносить за пределы отапливаемого помещения, что влияет на привлекательность интерьера;
• не подходят для зданий выше 3 этажей.

Как итог, самотёчные системы предпочтительны:

• в местности с перебоями в электрообеспечением;
• для помещений, где не важен внешний вид конструкции;
• для загородных домов не выше 7-9 метров;
• для котлов на твёрдом топливе (уголь, дрова, брикеты), которые нельзя остановить мгновенно при отключении электричества.

Байпас с циркуляционным насосом.
Часть недостатков устраняют, установив в разрыв подающей трубы байпас с насосом. В обычном режиме теплоноситель нагнетается в систему циркуляционным насосом, при отключении электричества поток направляется по открытой трубе самотёком.

Схемы с принудительной циркуляцией

(Повтор). В системе с принудительной циркуляцией может быть использована все та же схема двухтрубной системы отопления закрытого типа.
В системах с принудительной циркуляцией обязательно установлен насос: в составе котла или вынесенный. Монтаж проводят перед котлом в трубе обратки, где температура теплоносителя минимальна.

Насос даёт схеме преимущества:

• прогрев радиаторов происходит быстро, так как скорость теплоносителя повышается;
• мощные насосы позволяют создавать большие по протяжённости контуры;
• все радиаторы имеют примерно одинаковую температуру;
• в закрытых системах допустимо использовать антифриз, который не замёрзнет и не разорвёт систему при продолжительных отключениях;
• трубопроводы не требуют устройства уклонов;
• используются трубы меньшего диаметра, что сокращает расходы.

Недостатки:

• частые случаи завоздушивания из-за быстрой скорости перемещения теплоносителя;
• энергозависимость – понадобится установка мощных блоков автономного питания;
• высокая цена мощных и внутрикотловых насосов.

Внимание! Для систем с твердотопливными котлами обязательно предусматривают источник бесперебойного питания. Котёл невозможно быстро остановить и при отсутствии циркуляции происходит перегрев теплоносителя, его закипание и взрыв теплообменника.

Предпочтительное использование:

• большие по площади строения с протяженными контурами отопления;
• местность с качественным электроснабжением или дома с резервированием электричества.

Большинство современных видов двухконтурных систем используют принудительную циркуляцию.

Виды разводки труб и построения систем отопления

Виды системы отопления определяются пространственным размещением радиаторов и трубопровдов.

Различают схемы компоновок:

• горизонтальную или вертикальную;
• верхнюю или нижнюю разводку;
• с прямым и обратным течением теплоносителя;
• разводок труб до радиаторов – тупиковые, лучевые, кольцевые.

Каждому виду и их комбинациям присущи качественные характеристики, определяющие выбор в зависимости от условий эксплуатации.

Верхняя или нижняя разводка

Схема двухтрубной системы отопления с верхней разводкой.
Верхняя разводка может быть обустроена в системах с гравитационной и принудительной циркуляцией, а также в их комбинированном варианте. Горячий теплоноситель по центральному стояку подаётся в верхнюю горизонтальную трубу из которой происходит распределение по стоякам. Трубы располагают под потолком верхнего этажа.

Диаметр труб и протяженность контуров увеличивает объём теплоносителя, для перекачки которого покупают мощные насосы.

Схема двухтрубной системы отопления с нижней разводкой.

Системы с нижней разводкой отличаются расположением подводящей трубы и обратки ниже уровня радиаторов.

Преимущественно такие схемы используют в системах с принудительной циркуляцией.

Достоинства нижней разводки:

• трубопроводы можно скрыть в полу или стенах;
• не требуется делать общий стояк, что позволяет организовать отопление первого построенного этажа, а второй и последующий оборудовать в по мере необходимости;
• установив коллекторы, можно организовать систему «тёплый пол».

Пример коллекторного узла, распределяющего теплоноситель по контурам «теплого пола».
Среди недостатков пользователи отмечают частые завоздушивания, а монтажники – трудности с первоначальной настройкой и балансировкой.

Вертикальная и горизонтальная разводка

Схема горизонтальной и вертикально разводки двухтрубной СО.
Горизонтальная и вертикальная схема отличаются наличием главного стояка.

Вертикальные типы в основном применяют в многоэтажных зданиях. Горизонтальный вид подходит для строений любой этажности, при обустройстве учитывают конструкцию и подбирают насос необходимой мощности.

Проектировщики и монтажники различают несколько принципиальных схем разводки труб в системах отопления.

Три принципиальных схемы разводки труб.

Тупиковая схема монтируется в большинстве загородных домов и имеет ещё одно название – с обратным (встречным) движением теплоносителя. К каждому радиатору подключают подающую и отводящую трубы. Циркуляция осуществляется насосом. Главное преимущество системы заключается в том, что ко всем радиаторам теплоноситель доходит одинаковой температуры, а с помощью регуляторов можно поддерживать необходимый микроклимат в каждом помещении.

Недостатки:

• большое количество сварных и муфтовых соединений;
• требуется профессиональный гидравлический расчёт, если в одном контуре находится больше 3-х радиаторов;
• часто возникают шумы от движущегося теплоносителя.

Петля Тихельмана или схема с попутным движением теплоносителя используется в нижней горизонтальной разводке и позволяет скрыть трубы под напольным покрытием или в стяжке. Попутная схема по отзывам монтажников требует минимальной настройки. Петля Тихельмана отлично работает при большом количестве радиаторов, но потребует при этом увеличенного диаметра труб.

При монтаже лучевой разводки используют коллекторы, устанавливаемые на каждом этаже здания.

Схема лучевой разводки двухтрубной СО к радиаторам с нижним подключением.

Схема раздельно питает каждый радиатор и позволяет монтировать систему «тёплый пол». Важный недостаток – большие затраты на приобретение труб.

Исходная документация

При проектировании отопления Energy-Systems руководствуется техническим заданием, полученным от Заказчика, а также нормативно-отраслевой документацией (стандарты, своды правил, технические регламенты и так далее). Вне зависимости от вида используемого топлива, способа передачи тепла в окружающую среду и прочих нюансов, для проведения теплоэнергетических расчётов нам понадобятся ниже перечисленные документы:

Данная документация необходима для расчёта теплопотерь объекта, определения потребной мощности теплоэнергетической системы и выбора оптимального варианта. Если вы испытываете затруднения с оформлением технического задания на проектирование отопления, воспользуйтесь обратной связью: специалисты нашей компании окажут вам консультационную помощь в сборе исходных данных для проектирования теплоэнергетических установок.

Цены

Без детального изучения клиентской задачи и ознакомления с объектом мы не можем озвучить точную стоимость по проектным услугам, однако можем сориентировать вас в приблизительных расценках на проектные работы, наши расценками указаны в прайсе ниже.

Здесь вы можете произвести расчет стоимости проектирования отопления.

Какой вид разводки выбрать

Выбор схемы построения зависит от предполагаемых условий эксплуатации:

1. В зданиях выше 2-х этажей монтируют отопление с главными стояками по вертикальной схеме.
2. В местности с частыми или продолжительными отключениями электричества отдают предпочтение гравитационным системам с энергонезависимыми котлами.
3. Для больших по площади объектов обустраивают системы с принудительной циркуляцией, построенные по горизонтальному типу разводки. Наиболее подходящая схема в – петля Тихельмана.
4. Для самостоятельного исполнения неопытные пользователи выбирают тупиковую разводку с несколькими плечами.
5. При заливке труб в пол желательно остановиться на лучевой схеме с коллекторами на каждом этаже – при аварийном разрыве трубы можно отключить 1 радиатор, отсрочив затратный ремонт со вскрытием полов.
6. Небольшие дачные домики, бани и подсобные помещения оборудуют по тупиковой схеме.

Каждый конкретный случай должен рассматриваться индивидуально, учитывая достоинства и недостатки видов и типов систем отопления.

Гидравлический расчет двухтрубной системы отопления

Цель гидравлического расчёта – уже на этапе проектирования определить минимально необходимый диаметр труб и выбрать (при необходимости) циркуляционный насос достаточной мощности.

Общая последовательность сводится к следующим шагам:

1. Расчёт необходимой мощности радиаторов и построение общей схемы теплового баланса.
2. Определение расхода теплоносителя в каждом плече схемы.
3. Расчёт диаметра трубопроводов.
4. Выбор необходимой производительности насоса.

Произвести точные расчёты по силам только специалистам, имеющим теплотехническое образование, и мы советуем обратиться в специализированную организацию.

Для большей части мастеров, желающих самостоятельно оборудовать систему отопления небольшого дома можно ограничиться приблизительным расчётом и заложить 10-15% запаса по мощности батарей, котла, диаметру труб и производительности насоса.

Определение минимально необходимой мощности

Для точного расчёта тепловой мощности радиаторов (а, соответственно, и котла)можно воспользоваться калькулятором.

Дома из стандартных строительных материалов и с качественным утеплении потребуют 1,5-2 кВт тепловой мощности радиаторов на 10 м2 площади в северных регионах, 1-1,5 – в средней полосе и 0,6-1 кВт – в южных регионах.

Расчёт делают для каждой комнаты, а потом складывают все показатели. Данные наносят на единую схему для дальнейших расчётов.

Расход теплоносителя

Количество необходимого в единицу времени теплоносителя рассчитывают для каждого плеча схемы.

Для этого используют формулу: G=860*q/ΔТ, где

• G — расход теплоносителя кг/ч;
• q — тепловая мощность радиаторов в рассчитываемом участке (кВт);
• ΔТ — разность температуры теплоносителя на входе и выходе радиатора, обычно принимают 20 оС.

Например, для ветки с суммарной мощностью радиаторов 3 кВт и теплоносителем в виде воды понадобится расход 860*3/20= 129 кг/час.

Для дальнейших расчётов результат переводят в данные для воды при температуре 60оС (наиболее частый параметр в индивидуальных домах).

Используют формулу: GV = G /3600ρ, где

• GV — расход воды, измеренный в л/сек;
• ρ — плотность воды при 60оС.

Результат: 129/3600*0,983=0,035 л/сек.

Далее необходимо получившееся значение найти в таблицах гидравлического расчёта труб, их можно найти на сайтах производителей труб.

Пример такой таблицы.

Для нашего примера достаточно будет трубы с внутренним диаметром не менее 16 мм.

Важно! Стальные трубы маркируют с указанием внешнего диаметра, полипропиленовые — внутреннего.

Расчёты проводят отдельно для каждого контура и отображают на схеме. Складывая расход по участкам, получают общий показатель, который учитывают при выборе труб стояков и циркуляционного насоса.