Системы водяного отопления: как сконструировать качественную климатическую сеть

Современным инженерам-теплотехникам известно немало способов обогрева жилищ. Комфортная температура в доме может создаваться тепловыми вентиляторами, электрическими конвекторами, традиционными дровяными печами и так далее. Но самыми экономичными и эффективными считаются системы водяного отопления с котлом и радиаторами.

Продолжив чтение, вы узнаете много полезного о разновидностях этих инженерных сетей и особенностях их монтажа своими руками.

Системы водяного отопления: как сконструировать качественную климатическую сеть

Система водяного отопления – самый популярный способ обустройства обогрева жилища

Разновидности водяных сетей отопления

Эффективность работы климатической инженерной системы квартиры или дома зависит не только от мощности отопительного агрегата или коэффициента теплоотдачи радиатора. Не менее важно то, какой тип трубной разводки выбран для доставки теплоносителя, как организован ток жидкости и многие другие параметры.

Системы водяного отопления: как сконструировать качественную климатическую сеть

Существует множество разновидностей водяного отопления, отличающихся теми или иными особенностями

Более полная и подробная классификация систем водяного отопления в зависимости от различных критериев приведена в таблице.

Вид Описание
По автономности
Зависимая Теплоноситель нагревается в централизованной котельной и подается в радиаторы отопления с помощью магистральных трубопроводов. Такой тип отопления смонтирован во всех городских квартирах домов старой постройки.
Независимая Отопительный агрегат устанавливается в самом жилище. Он нагревает воду, которая по трубам перетекает к радиаторам, где происходит теплообмен с воздухом. Затем остывшая жидкость по обратной трубе поступает назад в нагреватель и начинается следующий цикл. Подобными системами отопления оборудовано подавляющее большинство частных домов.
По контакту с окружающей средой
Открытая Такая система водяного отопления монтировалась в частных домах, оборудованных твердотопливными котлами старой конструкции. Однако встречается и сейчас. Особенность рассматриваемой инженерной сети в том, что теплоноситель циркулирует по трубам без избыточного давления. Частью системы отопления является расширительный бак открытого типа, закрепляемый в самой верхней точке .
Закрытая Используется герметичная расширительная емкость закрытого типа, устанавливаемая в котельной на обратке. Отопительная система закачивается жидкостью под избыточным давлением. Для частных домов этот показатель равен 1 атмосфере, в зависимых сетях отопления с централизованной подачей теплоносителя давление может доходить до 6 атмосфер.
По способу организации тока теплоносителя
Гравитационная Водяные системы отопления, где циркуляция воды происходит естественным путем за счет разницы давления и плотности. Масса нагретой воды меньше, поэтому она вытесняется в верхнюю точку системы. Затем, остывая, перетекает через радиаторы, отдавая тепловую энергию им. После чего по обратке, расположенной под уклоном, возвращается к котлу.
Принудительная В этом случае одним из элементов климатической сети является циркуляционный насос. Такие системы более эффективны и экономичны. При монтаже не нужно соблюдать обязательный уклон труб. Единственный минус – зависимость отопления от наличия электричества. Без него насос функционировать не будет (как, впрочем, и любой из современных котлов).
По количеству труб, подающих и отводящих теплоноситель
Однотрубная По всем комнатам прокладывается кольцо из трубы, в которую параллельным или последовательным способом врезаются радиаторы отопления. К плюсам следует отнести дешевизну, к минусам – сложность в ремонте и невозможность точно регулировать температуру в разных комнатах дома.
Двухтрубная Такая система отопления, как следует из названия, имеет две трубы: по одной подается, по другой удаляется жидкость. Преимущество – возможность регулировать температуру в радиаторах с помощью термостатов и легкость в ремонте (перекрыв доступ воды к одной батарее, вы не нарушите ее ток в остальных радиаторах). Однако цена ее изготовления будет выше – для монтажа понадобится в два раза больше труб.
По способу прокладки труб
Вертикальная В такой схеме отопления теплоноситель подается на верхний этаж, после чего стекает вниз, проходя через один радиатор отопления на каждом этаже.
Горизонтальная Здесь вода также подается вверх по вертикальной трубе, от нее затем делается горизонтальный отвод, по которому жидкость достигает всех батарей, расположенных на одном этаже.
Комбинированная Такая водяная система отопления имеет элементы как первой, так и второй разновидности.
По наличию тупика
Тупиковая При такой схеме прокладки подающий трубопровод доходит до самого дальнего радиатора, там замыкается перемычкой с обраткой, по которой вода возвращается назад.
Кольцевая В этом случае две трубы для теплоносителя образуют как бы кольцо, постепенно проходя через все комнаты и батареи. Такая схема считается более эффективной.
Лучевая Теплоноситель поступает из котла в коллекторный шкаф, который соединен парой труб (подающей и отводящей) с каждым радиатором в доме. Так можно очень точно контролировать микроклимат во всем здании с одной точки.

Системы водяного отопления: как сконструировать качественную климатическую сеть

Некоторые разновидности инженерных сетей требуют наличия различного электрического оборудования

Обратите внимание! Выбор нужной системы отопления зависит от большого количества различных факторов. К ним относится площадь дома, количество этажей, диаметр используемых труб и так далее.

Расчеты и выбор подходящей схемы систем водяного отопления лучше доверить профессиональному инженеру. Он же выполнит гидравлический расчет, без которого о нормальной работе климатической сети можно забыть.

Остановимся более подробно на описании систем отопления с естественной и принудительной циркуляцией.

Виды отопления по способу циркуляции воды

Гравитационная система

Особенности

Система естественной циркуляции жидкости в климатической сети работает исключительно благодаря природным законам.

Схема такова:

  • нагреваясь, вода становится легче и поднимается в верхнюю часть системы отопления;
  • остывая, жидкость становится более плотной и тяжелой, вследствие чего опускается, попутно обогревая помещения.

Системы водяного отопления: как сконструировать качественную климатическую сеть

На фото – принцип работы гравитационной системы отопления

Описываемое отопление было эффективным лишь в том случае, если монтировать инженерную сеть так, чтобы обеспечить интенсивную циркуляцию жидкости в ней. Иначе теплоноситель не будет выполнять возложенную на него транспортную функцию и тепловая энергия, вырабатываемая установленным котлом, пропадет зря.

При строительстве и эксплуатации гравитационной системы отопления необходимо соблюдать такие требования:

  • Правильно подобрать диаметр труб, соединяющих котел с батареями, рассчитать их гидравлическое сопротивление, установить общую протяженность в вертикальной и горизонтальной плоскости. Необходимые исходные данные вы можете получить из сопроводительной документации к климатическому оборудованию.
  • Нельзя допускать перегрева теплоносителя. Вода может закипеть, из-за чего давление в трубах и радиаторах значительно повысится, а это приведет к поломке. Избежать этого помогает расширительный бак, устанавливаемый в верхней точке системы.
  • Системы водяного отопления: как сконструировать качественную климатическую сеть

    Такой дом не обогреть с помощью гравитационной сети отопления

    Обратите внимание! Как бы правильно вы ни считали, обогреть дом площадью более 200 кв. метров или смонтировать трубопроводы длиной более 30 метров и обеспечить естественную циркуляцию теплоносителя не получится. Придется устанавливать электрические насосы, а это уже система отопления с принудительным током воды.

    Порядок монтажа

    Инструкция по конструированию гравитационной системы обогрева проста и состоит из следующих пунктов:

  • Прежде всего, необходимо установить котел. По понятным причинам его нужно монтировать в самой низкой точке трубопроводов, куда стекает вся охлажденная жидкость из радиаторов.
  • Системы водяного отопления: как сконструировать качественную климатическую сеть

    Котел – основной элемент отопительной системы

  • От котла вверх прокладывается вертикальный стояк. Чем выше будет эта труба, тем эффективнее станет работать отопительная система. Чаще всего ее конец заводят на чердачный этаж дома.
  • Сверху ставится расширительный бак открытого типа. Если он установлен на чердаке, не забудьте тщательно утеплить емкость во избежание значительных теплопотерь и замерзания жидкости. Мембранную емкость можно монтировать и в котельной, на обратке.
  • Затем делается трубная разводка. Здесь необходимо проследить, чтобы ни одна батарея отопления не располагалась в точке, лежащей ниже котла. Чем больше перепад высот, тем эффективнее работа монтируемой инженерной сети.
  • Материал для труб можно выбирать произвольно. Помните, что если в системе установлен твердотопливный котел, теплоноситель может разогреваться до очень высоких температур, при которых не могут эксплуатироваться полимерные трубы. В этом случае рекомендуется остановиться на стальных.
  • Системы водяного отопления: как сконструировать качественную климатическую сеть

    Очень важно правильно подобрать трубы для системы отопления

  • В остальных же случаях больше подойдут пластиковые, так как они не подвержены коррозии и имею меньший коэффициент гидравлического сопротивления. Убедитесь, что внутреннее сечение используемых трубопроводов и патрубков котла совпадает. Использовать трубы меньшего диаметра запрещено.
  • Совет! Никто не запрещает монтировать подающие и отводящие трубы большего, чем патрубок, диаметра. Для гравитационной системы отопления это даже полезно.

    Система с принудительной циркуляцией

    Особенности

    Вы уже, наверное, поняли, что эффективность работы отопления во многом зависит от скорости перетока теплоносителя по всем элементам системы. Поэтому большей популярностью сейчас пользуются климатические сети с насосами, перекачивающими воду.

    Это небольшие устройства, потребляющие минимум электроэнергии и работающие практически бесшумно. Современные циркуляционные насосы могут менять скорость вращения электродвигателя, благодаря чему есть возможность точно регулировать объем протекающей горячей воды и, соответственно, температуру в комнатах.

    Системы водяного отопления: как сконструировать качественную климатическую сеть

    Схема работы отопления с принудительной циркуляцией жидкости

    Насос увеличивает коэффициент полезного действия описываемой климатической системы, поэтому топлива на поддержание нормальной температуры в комнатах будет тратиться меньше.

    Кроме того, теплоноситель, перекачиваемый насосом, легче преодолевает гидравлическое сопротивление. Следовательно, для монтажа системы отопления можно использовать трубы меньшего диаметра (но не меньше патрубка котла).

    Порядок монтажа

    Обустройство системы обогрева с принудительной циркуляцией отличается от монтажа гравитационной сети в сторону упрощения.

    В частности:

  • Насос устанавливается на обратной трубе, чтобы жидкость, поступающая в него, имела минимально возможную температуру.
  • Нагревательный котел можно ставить на одном уровне с радиаторами.
  • Частью системы может быть только мембранный расширительный бак (часто он уже встроен в котел). Так жидкость в трубах будет циркулировать под давлением в 1-1,5 атмосферы.
  • Соблюдать предписанный СНиП уклон труб в том случае не нужно.
  • Системы водяного отопления: как сконструировать качественную климатическую сеть

    Перед конструированием системы с принудительной циркуляцией необходимо произвести точные инженерные расчеты

    Комбинированная система отопления

    При строительстве частных домов часто применяют так называемую совмещенную схему обогрева. В этом случае трубопроводы, радиаторы и котел монтируются по правилам гравитационной сети, но на обратный трубопровод ставится циркуляционный насос с обводкой (байпасом).

    Так обеспечивается работоспособность обогрева даже в случае временного отключения электроэнергии или поломки циркуляционного насоса.

    Совет! Любое оборудование необходимо подключать к трубам через запорную арматуру. Также краном или обратным клапаном следует оснастить и байпас. В этом случае можно демонтировать оборудование для ремонта или замены без удаления теплоносителя из труб.

    Системы водяного отопления: как сконструировать качественную климатическую сеть

    С помощью байпаса можно врезать насос в устаревшую гравитационную систему отопления

    Таким же образом модернизируются устаревшие системы отопления. Необходимо просто сделать врезку с насосом и эффективность работы климатической сети значительно увеличится.

    Виды отопления по способу разводки труб

    Однотрубная

    Такая система отопления предусматривает монтаж одной трубы, по которой теплоноситель и подается к радиаторам, и возвращается назад к котлу. В эту магистральную линию последовательно или параллельно подключаются радиаторы отопления, где происходит теплообмен.

    Преимущество такой схемы – дешевизна. Вам понадобится минимальное количество труб и различной фурнитуры.

    Но эффективной и удобной систему не назовешь, так как она имеет несколько существенных недостатков:

    • невозможно вручную или с помощью термоклапанов отрегулировать объем теплоносителя, попадающего в каждую батарею, поэтому установить нужную температуру в каждой отдельной комнате не получится;
    • количество тепловой энергии, передаваемой радиаторам, будет уменьшаться по мере отдаления батарей от котла, следовательно, самые дальние (нижние) комнаты будут отапливаться хуже.

    Системы водяного отопления: как сконструировать качественную климатическую сеть

    Схема однотрубной системы отопления

    Обойти некоторые ограничения описываемой системы можно путем установки байпаса – обводной трубы – соединяющей входной и выходной патрубки радиатора напрямую. В этом случае, открывая и закрывая запорную и регулирующую арматуру, можно не только установить комфортную температуру батареи, но и произвести (в случае необходимости) ее демонтаж и ремонт без остановки работы всей сети обогрева.

    Двухтрубная вертикальная с нижней разводкой

    Главное отличие однотрубной схемы разводки от двухтрубной является наличие двух трубопроводов: по первому к радиаторам подается горячий теплоноситель, по второму отводится остывшая вода и доставляется назад к котлу.

    Благодаря такой схеме можно регулировать объем жидкости, поступающей в каждую батарею, и добиваться наиболее комфортной температуры в комнатах.

    Системы водяного отопления: как сконструировать качественную климатическую сеть

    Двухтрубная система отопления с нижней разводкой

    Один из вариантов – двухтрубная система, с вертикальными стояками и нижним расположением подающих труб.

    Ее особенности состоят в следующем:

  • По самому нижнему уровню системы от котла отопления прокладывают трубопроводы, подключенные к прибору отопления.
  • От этих магистралей вверх пускают стояки, поднимающие теплоноситель в самую верхнюю точку системы и доставляющие его в радиаторы отопления на каждом этаже.
  • Затем через другую трубу производится возврат остывшей жидкости для повторного цикла обогрева.
  • Минус подобного решения – опасность завоздушивания системы.

    Необходимо предусмотреть устройства для удаления воздуха из труб и радиатора:

    • воздушную трубу, поднимающуюся к верхней точке системы;
    • расширительный бак открытого типа или мембранное устройство со специальным воздушным клапаном;
    • краны Маевского, монтируемые в верхней части каждой батареи.

    Системы водяного отопления: как сконструировать качественную климатическую сеть

    Кран Маевского поможет избежать завоздушивания системы отопления

    Двухтрубная вертикальная с верхней разводкой

    В этом случае распределение жидкости происходит в самой верхней точке системы – на чердаке или под потолком верхнего этажа. Теплоноситель доставляется туда вертикальной трубой, после чего по горизонтальным трубопроводам перетекает в батареи.

    Здесь также необходим расширительный бак, но лучше использовать именно герметичный, чтобы можно было увеличить давление воды, чем повысить эффективность обогрева.

    Системы водяного отопления: как сконструировать качественную климатическую сеть

    Схема отопления с верхней разводкой

    Двухтрубная горизонтальная

    Этот тип распределения жидкости по трубам наиболее распространен в строительстве частных домов и дач. Особенность здесь в том, что для обеспечения перетока воды обязательно нужно ставить циркуляционный насос, так как добиться нужной скорости движения воды естественным способом не получится.

    Системы водяного отопления: как сконструировать качественную климатическую сеть

    Лучевая схема разводки труб отопления

    Трубы прокладываются по одной из нескольких схем:

  • Тупиковая. Плюс этого метода в достаточно экономном расходовании труб. Минус – значительная протяженность системы, что затрудняет ее точную регулировку.
  • Попутная. В такой системе длина отопительных контуров меньше, вследствие чего их легче отрегулировать. Однако, значительно увеличиваются расходы на покупку труб и монтажные работы.
  • Коллекторная. В этом случае каждый радиатор с помощью труб подключается к двум гребенкам – подающей и отводящей. Наиболее эффективная сеть, но стоимость ее монтажа выше, чем всех остальных. Кроме того, нужно предусмотреть скрытую прокладку труб, так как эстетично проложить такое количество вдоль стен не получится.
  • Вывод

    Как вы смогли убедиться, существует огромный выбор различных вариантов обустройства климатической системы. Выбор нужной схемы зависит не только от вашего желания и количества денежных средств, но и от инженерных возможностей. Поэтому так важен технический расчет климатических сетей.

    Этому вопросу посвящено видео в этом материале.

     

    Понравилась статья? Подписывайтесь на наш канал Яндекс.Дзен

    Оставить комментарий

    ОБЯЗАТЕЛЬНО приложите ФОТО проблемы — так ответ эксперта будет гораздо точней

    Оставляя комментарий, Вы принимаете пользовательское соглашение

    Ваше имя:
    Ваш e-mail:
    Источник gidroguru.com