Системы отопления: виды-схемы, элементы и основные понятия. Классификация систем отопления Виды систем водяного отопления зданий

Какой тип отопительной системы откажется лучшим на практике в наших условиях?
Важно разобраться в том, что может принести реальную пользу…

Отопительные системы можно подразделять по множеству признаков, в том числе отыскать такие редкие типы как водо-геотермальные или лучевые-каскадные. Но практическое значение у подобных отопительных систем не значительное, хозяев частных домов в подавляющем большинстве случае интересует другое.

Предстоит сжигать

Создание системы отопления, работающей от энергии солнца, ветра, а также за счет естественного тепла земли на сегодняшний день трудно осуществимо. Значительного распространения это оборудование у нас не получило, так как его окупаемость не достигается.

Установка ветрогенератора (выработка электроэнергии), солнечного коллектора (прямой нагрев теплоносителя), или теплового насоса, выкачивающего тепло из земли, сегодня удел энтузиастов-экспериментаторов. Но для домовладельцев является отличным способом буквально «зарыть деньги в землю», «пустить по ветру»…

Выбрать лучшее

Предстоит выбрать тип системы отопления экономически выгодной. В наших условиях нужно определится с тем, что доступно для сжигания, и окажется в лидеры по соотношению цена-удобство.

Именно удобство играет очень большую роль, ведь отопление не должно превратиться во вторую работу, желательно чтобы процесс шел на автомате. Например, из-за самого лучшего удобства иногда выбирают электрический котел как главный теплогенератор, несмотря на то, что это в 5 раз дороже чем топить дровами.
Схема включения электрокотла в отопительную сеть дома. Удобство достигается с буферной емкостью, — электрокотел может на всю мощь работать на ночном тарифе…

Что популярней

По популярности типы систем отопления, (классификация по виду топлива) расположились в таком порядке:

Газовое, магистральный газ.
Твердотопливное, дрова.
Электрическое, — резерв, вспомогательное ночное, основное дневное.
Твердотопливное, уголь.
Твердотопливное автоматизированное, пеллеты.
Газовое, газгольдер.
Солярочное.

Обычно владельцы обогреваемой площади знают предпочтения, которые сложились в данной местности относительно вида топлива. Подробней можно ознакомится и на других страницах ресурса.

В основном используется простая вода

Несмотря на то, что можно греть лучевой инфракрасной энергией, горячей воздушной струей, или конвекционными потоками от одного раскаленного центра, подавляющее преимущество у типа системы отопления в которой используется вода или другой жидкий теплоноситель.

Энергия, генерируемая котлом, распределяется по дому посредством разогретой воды, двигающейся в трубах. Радиаторы, внутрипольные конвектора, или отопительный прибор под названием «водяной теплый пол», разогреваются водой и затем нагревают воздух в помещении.
Этот тип системы отопления, — наиболее эффективный способ отопить всю площадь среднего и большого частного дома.

Но для совсем маленьких домов, для дач, не редко применяют всего одну печь, камин или электронагреватели. Подробнее
Но для воды нужны трубы.

Трубы — основа системы

Сейчас для отопительных системы в частных домах и квартирах применяются в основном трубы созданные с использованием полимерных материалов. Наибольшее распространения получили изделия под названиями
Подбор диаметров труб делается по несложным методикам, информацию по вопросу можно найти и на данном ресурсе. В основном применяются с внутренними диаметрами 16, 20 или 25 мм.
У специалистов в приоритете чаще металлопластиковые трубы (полимер-алюминий-полимер), как обеспечивающие высокое сопротивление проникновению кислороду в теплоноситель, небольшие линейные расширения (можно замоноличивать), надежный контролируемый стык с фитингами. В любительских конструкциях чаще преобладают полипропиленовые, как самые простые в монтаже стыков и самые дешевые.

Типы системы отопления по разводке труб

Все водяные системы отопления, по распределению теплоносителя, подразделяются на несколько типов. На совсем маленьких отопительных площадях могут с успехом использоваться и однотрубные системы отопления.

Но в обычных условиях жилого дома, экономически выгодными, удобными являются современные двухтрубные разводки. Подбор их под конкретный дом не сложный, даже если расположение котельной не слишком удобное – специалисты всегда найдут способ, как лучше проложить трубы…

Можно ознакомиться с основами вопроса –

Скрытая и открытая разводка

Одной из важных особенностей монтажа отопления является способ прокладки труб –скрытый или открытый. Сейчас в основном стараются прятать трубы. Но стоит помнить, что в несущих стенах не запроектированные штробы не допустимы. Нельзя просто так резать балки, стены, перекрытия. Обычно допускается сверлить в лагах отверстия под самые тонкие трубы в теплоизоляционной оболочке.

Обычна прокладка труб под лагами, в том числе и последующая зашивка навесным потолком. Или прокладка в штробах сделанных в стяжке пола, это наиболее предпочтительный вариант, совмещение с водяным теплым полом. При этом применяются в основном цельные куски металлопластиковых труб. Полипропилен бетонировать не допускается, стыки таких труб, прятать в не просматриваемых местах не рекомендуется.
Сейчас теплый пол, как основа температурного комфорта в доме, делается в основном металлопластиковой трубой, уложенной по определенным схемам.

Самотечное или под давлением

Еще одно деление – по типу движения теплоносителя. При любой разводке вода в системе отопления может двигаться под собственным весом, если нагрев будет ниже остывания. Но недостатки и ограничения при таком типе системы отопления столь значительны, что нужно отказаться от нее при любой возможности, т.е. при наличии более менее стабильного электроснабжения, чтобы можно было применить циркуляционный насос или автоматизированный котел.

Замкнутое отопление (работающее под давлением) обеспечивает подключение теплого пола, косвенного бака для нагрева воды (ГВС), не имеет ограничений по размерам и конфигурации. Еще –

Централизованные и местные

Зачастую не заслужено обходят вниманием квартиры в больших домах, будто там проблем не бывает. Квартиры могут быть с индивидуальным отоплением, тогда они мало отличаются от частных домов. Но на его создание владельцев обычно вынуждает лишь значительное не удовлетворительное качество централизованного отопления.

Что делать, если централизованно подается тепло плохо…. Иногда причины такого положения вещей бывают сугубо технические – не отрегулирована подача по стоякам в подвале, не спущен воздух в верхней точке, возможно у жильцов верхнего этажа… По работе с таким типом системы отопления рекомендуется только одно, все свои действия проводить руками организации, обслуживающей данную сеть – ЖЭК… Самовольное изменение грозит неприятностями….

Эффективные и не очень….

Еще один обобщенный тип системы отопления – под названием «не эффективная». На самом деле множество владельце частного отопления ищут ответ на вопрос, — «почему в доме холодно». Как сделать чтобы было тепло? В большинстве случаев виноват вовсе не обогрев, а большие утечки тепла. Если строение привести в нормы, то и теплогенерация внутри окажется эффективной… От самой же системы требуется в первую очередь два качества:

Соответствует ли система отопления типу «эффективная»? – если нет, нужно привести ее в порядок…

С незапамятных времен человек старался обогреть свое жилище. Современные виды систем отопления намного эффективнее первобытного костра. Они используют самые передовые энергетические технологии и отличаются высокой экологичностью. Наиболее надежными и эффективными являются комбинированные системы отопления.

За тысячелетия прогресса были разработаны разнообразные системы отопления. Они далеко ушли от костра в пещере как по энергетической эффективности, так и по снижению вредной нагрузки на окружающую среду. Сегодня при строительстве или реконструкции дома владелец выбирает среди нескольких основных видов систем отопления.

Водяное (жидкостное)

Тепловая энергия возникает при сжигании органического топлива или из другого источника, она переносится с помощью циркуляции жидкого теплоносителя- воды или незамерзающего состава. Трубопроводы соединяют теплообменник в топке и радиаторы отопления- всем привычные батареи или другие устройства. Они отдают тепло в помещениях, после чего охладившийся теплоноситель возвращается к теплообменнику и цикл повторяется.

В небольших помещениях иногда не ставят радиаторы, тепло излучают сами трубы.

Современный и эффективный способ водяного отопления- жидкостный теплый пол. трубы зигзагообразно укладываются на черновой пол и заливаются цементной стяжкой. Сверху настилается чистовой пол и напольное покрытие. Пол нагревает воздух, он поднимается вверх и равномерно прогревает все помещение. Для обеспечения нормальной циркуляции в таких системах применяют напорный насос.

Существует два вида разводки труб систем водяного отопления:

лучевая- каждый радиатор подключается к главному распределительному коллектору отдельной парой труб;
тройниковая (одно трубная и двухтрубная) –радиаторы подключены к котлу последовательно.

Лучевая схема обходится дороже, но в ней легче добиться равномерного прогрева помещений. В однотрубной или двухтрубной схеме для этого приходится выполнять сложные процедуры гидравлической балансировки.

Достоинства:

универсальность системы, она может подключаться к любому источнику тепла;
возможность устройства энергонезависимой системы при организации естественной циркуляции теплоносителя;
отработанные технологии и низкая стоимость установки и обслуживания;

Недостатки:

большая трудоемкость монтажа, необходимость многочисленных отверстий в стенах и перекрытиях для протяжки труб;
риск протечки;
риск замерзания и выходя из строя при использовании в качестве теплоносителя воды.

На сегодняшний день для обогрева общего вида зданий жидкостные системы являются самыми распространенными

Воздушное

Традиционный способ обогрева- воздух, строительные конструкции и предметы в помещениях нагреваются от расположенной в середине каменной, кирпичной или металлической печи. В топке печи сжигают органическое топливо, ее стенки нагреваются и излучают тепло. Обтекающий топку через предусмотренные конструкцией каналы воздух выходит в том же помещении либо подается в другие комнаты через скрытые в стенах воздуховоды.

Если печь размещена в цокольном этаже, то появляется возможность устройства теплого пола, для этого между черновым и чистовым полом предусматривают каналы-воздуховоды.

Достоинства:

доступность, это самый дешевый в постройке вид отопления;
простота конструкции;
морозоустойчивость- печь не боится заморозки;

Недостатки:

низкая энергоэффективность, большая часть энергии «вылетает в трубу»;
сложность технологии протопки, необходимость постоянного присмотра;
требуется ежедневное обслуживание- очистка топки от золы, загрузка дров, растопка;

Такие отопители широко используются в дачных домиках временного пребывания, банях, времянках и сторожках.

Электрическое

Отопление строений с помощью электроэнергии удобно и эффективно. Такие устройства легко устанавливать, настраивать и регулировать, они легко объединяются в единые комплексы с централизованным автоматическим управлением. Теплообменники могут быть выполнены в виде традиционных радиаторов и размещаться под окнами, доступны также электроплинтусы и электрические тепле полы. Электрическое отопление легко комбинируется с водяным- теплоноситель нагревается электрокотлом, используемым в качестве вспомогательного источника тепла.

Достоинства:

наибольшая энергетическая эффективность
мгновенный старт, быстрый прогрев помещений;
морозоустойчивость;
простота монтажа и настройки;
возможность программирования дневных, недельных и более долгих циклов, дистанционного управления;

Недостатки:

высокая потребляемая мощность может потребовать замены всей системы электроснабжения дома;
высокая стоимость электроэнергии.

Из- за дороговизны электрические системы отопления используют в небольших частных постройках, либо в качестве вспомогательного источника тепла. Широко применяется электрическое отопление в коммерческих и общественных зданиях.

Газовое

Источником тепловой энергии служит природный газ. Газовые котлы используются в составе жидкостной системы отопления.

Достоинства:

высокая энергетическая эффективность;
высокая автономность;
отличная управляемость возможность программирования режимов и удаленного управления

Недостатки:

высокая стоимость оборудования;
риск пожара и взрыва газа;
требует периодического сервисного обслуживания квалифицированными специалистами.

Газовые отопительные системы доминируют в тех регионах, где проведена газификация населенных пунктов.

Инфракрасные полы

Этот способ относится к электрическим видам отопления. Нагреватель представляет собой пластиковую теплостойкую пленку, на которую нанесены греющие дорожки из фольги или графитового состава. Эти пленки закладываются под напольное покрытие и подключаются к электроснабжению через систему управления.

Достоинства:

простота монтажа;
не требует цементной стяжки, как водяной теплый пол, не уменьшается высота помещения;
быстрый прогрев;
возможность снятия и монтажа в другом месте.

Недостатком является высокая стоимость электроэнергии, такие полы обычно устраивают в небольших помещениях или зонах.

Солнечные коллекторы

Современный экологичный способ отопления использует возобновляемый источник энергии- солнечный свет.

Теплообменники устанавливают на крышах и стенах домов так, чтобы они были максимально освещены в течение дня. Солнечное излучение нагревает теплоноситель, он прокачивается циркуляционным насосом и отдает тепло радиаторам или тепловым аккумуляторам. В средней полосе и более северных широтах энергии Солнца не хватает для полноценного обогрева здания в зимний период, поэтому такие системы используются в качестве вспомогательных.

Достоинство такой системы- низкие эксплуатационные расходы. К недостаткам следует отнести высокую стоимость оборудования и монтажа, особенно тепловых аккумуляторов.

Распространены системы с прямым преобразованием солнечного света в электричество. Они не требуют сложно трубопроводной системы, нагрев помещений происходит за счет электроконвекторов, инфракрасных излучателей или теплых полов. Избыток энергии может запасаться в обычные свинцовые или современные литий- ионные аккумуляторы.

Достоинства:

простота конструкции и установки;
низкие эксплуатационные расходы.

Солнечные коллекторы – один из видов отопления

Недостатки:

не может выступать в качестве основной системы отопления;
высокая стоимость аккумуляторов;
низкий срок службы солнечных батарей.

Ученые и изобретатели постоянно ищут пути повышения эффективности солнечных батарей и коллекторов, снижения их стоимости и продления срока службы.

Тепловые насосы

Эти высокотехнологичные устройства работают за счет тепловой энергии, запасенной в воздухе, грунте, незамерзающих водоемах или геотермальных водах.

Тепловой насос пропускает через свой внешний контур большой объем теплоносителя, понижая температуру природного источника тепла на малую величину- до нескольких градусов. При этом внутренний контур с малым объемом теплоносителя нагревается на несколько десятков градусов, его теплом и пользуются для отопления помещений.

В зависимости от источника тепла устройства подразделяют на:

геотермальные- используют тепло почвы или подземных водных горизонтов;
воздушные- отбирают тепловую энергию от атмосферного воздуха;
вторичные- используют тепло дренажных стоков.

Основным достоинством таких систем является их высокая экологичность. Они оказывают ничтожно малое влияние на окружающую среду. Недостаток таких устройств – высока цена оборудования и установки.

Типы систем отопления

Кроме источника тепла и типа теплоносителя, жидкостные отопительные системы подразделяются также по схеме разводки труб и по способу организации циркуляции.

По разводке труб

Применяются следующие основные схемы разводки трубопроводов:

Однотрубная. Радиаторы включаются последовательно в разрывы единственной трубы, опоясывающей все здание. Теплоноситель поступает в радиатор и возвращается в трубу, отдав часть тепловой энергии. Самая дешевая и наименее эффективная схема. Такие виды систем отопления часто используются в многоквартирных домах.
Двухтрубная. Радиаторы также соединены последовательно, но отработанный теплоноситель выходит во вторую, обратную трубу, по которой и возвращается к котлу. Обходится несколько дороже однотрубной и позволяет достичь большей равномерности прогрева помещений.
Лучевая. К каждому радиатору подводится своя подающая и возвратная труба, которые соединяются в центральных коллекторах. Наиболее дорогая схема позволяет легко добиться равномерного прогрева помещений и экономить энергоресурсы.

По типу движения теплоносителя

Существует две разновидности типов циркуляции теплоносителя – естественная и принудительная.

В небольших постройках, использующих простые твердотопливные котлы без электронного управления, часто обходятся естественной циркуляцией. Нагретый в теплообменнике топки теплоноситель поднимается по трубам вверх и поступает в радиаторы. Отдав свое тепло, он охлаждается и под действием законов физики опускается вниз, в обратную трубу, возвращаясь по ней в теплообменник. Преимуществом такой схемы является энергонезависимость- в доме будет тепло и при отсутствии электроснабжения. Недостаток- медленный прогрев и невозможность подключения теплых полов.

Принудительная циркуляция осуществляется под напором, создаваемым насосом. Он снимает ограничения на количество уровней и использование теплых полов. Кроме того, растет скорость оборота теплоносителя и помещения будут прогреваться заметно быстрее. Недостатком схемы является зависимость от электроснабжения.

Особенности комбинированного отопления

Комбинированная система сочетает в себе несколько источников тепла разного типа. Один из них, как правило, это газовый или твердотопливный котел с минимальной стоимостью тепловой энергии, служит в качестве основного. Остальные являются вспомогательными и служат для обеспечения экономии энергоресурсов основной системы либо для поддержки ее в сложных погодных условиях.

В комбинированных системах применяются разные сочетания источников, например:

электрокотел для подогрева воды при основном газовом котле;
солнечные батареи или коллекторы в дополнение к твердотопливному бойлеру;
воздушный тепловой насос в дополнение к дровяной печи.

При выборе системы отопления во внимание принимают множество факторов, прежде всего- доступность и сравнительную стоимость различных энергоресурсов. В современных условиях владельцы все чаще выбирают комбинированные системы, в которых возобновляемые источники тепла становятся надежных подспорьем в деле отопления дома.

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

Виды систем отопления частного дома

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

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

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

Рис.1.

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

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

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

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

Рис.2.

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

Рис.3.

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

Схемы отопления загородного дома

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

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

Рис.4.

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

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

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

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

Рис.5.

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

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

Рис.6.

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

Рис.7.

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

Выбор котла

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

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

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

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

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

Рис.8.

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

Рис.9.

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

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

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

Рис.10.

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

Расширительный бак и циркуляционный насос

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

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

Рис.11.

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

Рис.12.

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

Формула для расчета расхода:

Q=0,86 x P / dT ,

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

Формула для расчета напора:

H=N x K ,

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

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

Трубы и автоматика

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

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

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

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

Рис.13.

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

Рис.14.

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

Рис.15.

Отопление частного дома теплыми полами

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

Отопление теплым полом имеет ряд достоинств:

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

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

Рис.16.

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

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

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

Рис.17.

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

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

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.

Назначение и классификация систем отопления.

Характеристика систем отопления.

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

К ковективному относиться отопление, при котором температура внутреннего воздуха поддерживается на более высоком уровне, чем радиационная температура помещения,понимая под радиационной, усредненную температуру поверхностей, обращенных в помещение, вычисленную относительно человека, находящегося в середине этого помещения.

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

Система отопления – это совокупность конструктивных элементов со связями между ними, предназначенных для получения, переноса и передачи теплоты в обогреваемые помещения здания.

Система отопления предназначена для возмещения теплопотерь отапливаемых помещений. Основные конструктивные элементы системы отопления: теплоисточник - элемент для получения теплоты; теплопроводы - элемент для переноса теплоты от теплоисточника к отопительным приборам; отопительные приборы - элемент для передачи теплоты в помещение.

К системе отопления предъявляются требования: 1. санитарно-гигиенические: поддержание заданной температуры воздуха и внутренних поверхностей ограждений помещения во времени, в плане и по высоте при допустимой подвижности воздуха, ограничение температуры на поверхности отопительных приборов;

2. экономические: оптимальные капитальные вложения, экономный расход тепловой энергии при эксплуатации;

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

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

5. эксплуатационные: эффективность действия в течении всего периода работы, надежность и техническое совершенство, безопасность и бесшумность действия.

Классификация систем отопления

ИЗ ЧЕГО ЖЕ СОСТОИТ СИСТЕМА ОТОПЛЕНИЯ "Сердцем" отопительной системы является котел. От него нагретый теплоноситель (вода или антифриз) с помощью циркуляционного насоса (если система с принудительной циркуляцией) или без него (естественная циркуляция) движется по трубам и отдает тепло вашему дому через отопительные приборы. Кроме вышеназванных основных элементов в систему отопления входит еще масса других более мелких, но необходимых для нормальной работы вещей: расширительный бак - компенсирующий температурное расширение воды, фитинги - для соединения труб, воздушные клапаны и многое другое.

Какие бывают системы отопления

Системы с принудительной и естественной циркуляцией. В чем же их отличие? В системе с принудительной циркуляцией движение теплоносителя осуществляется с помощью циркуляционного насоса. Плюсами такой системы являются: комфорт (есть возможность поддерживать заданную температуру в каждой комнате), более высокое качество, небольшой диаметр труб, меньшая разница температур выходящей из котла нагретой воды и возвращающейся в котел остывшей (увеличивает срок службы котла). Основной и, пожалуй, единственный минус таких систем - насос требует наличия электричества. В системе с естественной циркуляцией насоса нет. Роль насоса в ней выполняет гравитационная сила, возникающая за счет разности плотности (удельного веса) теплоносителя в подающей и обратной трубах (плотность горячей воды меньше, т. е. она легче, чем холодная). Для такой системы требуются трубы большого диаметра (чтобы снизить сопротивление), она практически не поддается регулированию, и при ее использовании вы получаете меньший комфорт при больших затратах топлива.

СПОСОБЫ РАЗВОДКИ ТРУБ К РАДИАТОРАМ Существует два способа разводки труб к отопительным приборам - однотрубная и двухтрубная. При двухтрубной к каждому радиатору подведено две трубы - "прямая" и "обратная". Эта разводка позволяет иметь одинаковую температуру теплоносителя на входе во все приборы. Двухтрубная разводка может быть двух типов: а) с параллельным подключением радиаторов (см. рис. 2), б) лучевая (коллекторная), когда от коллектора "лучами" к каждому отопительному прибору подводятся две трубы - прямая и обратная. Минус лучевой системы - большие затраты труб. Плюс - легкая регулировка отопительных приборов и балансировка системы. При однотрубной разводке (см. рис. 1) теплоноситель переходит последовательно от одного радиатора к другому, при этом остывая. Таким образом, последний радиатор в цепочке может быть значительно холоднее первого. Если вы заботитесь о качестве системы отопления - выбирайте двухтрубную систему, позволяющую регулировать температуру в каждой комнате. Единственный плюс однотрубной системы - более низкая цена.

Рис. 1 Однотрубная разводка Рис. 2 Двухтрубная разводка с параллельным подключением радиаторов ОП - отопительный прибор 1 - прямая 2 - обратная

по взаимному расположению основных элементов:

ЦЕНТРАЛЬНЫЕ МЕСТНЫЕ

Центральными называют системы отопления Предназначенные для отопления нескольких помещений из одного теплового пункта, где находиться теплогенератор (котельная,ТЭЦ)

Местными системами отопления называют такой вид отопления, при котором все три основных элемента конструктивно объединены в одном устройстве, установленном в обогреваемом помещении. (пример печь, газовые и электрические приборы, воздушно-отопительные агрегаты).

по виду теплоносителя: паровые водяные воздушные комбинированные

по способу циркуляции теплоносителя: системы с естественной циркуляцией (гравитационные) системы с искусственной циркуляцией (насосные)

по месту расположения подающих и обратных магистралей: с верхним расположением подающих магистралей (по чердаку или под потолком верхнего этажа) с нижним расположением обеих магистралей (по подвалу, над полом первого этажа или в подпольных каналах)

по схеме включения отопительных приборов: Двухтрубные (в которых горячая вода поступает в приборы по одним стоякам,а охлажденная вода отводиться по другим) Однотрубные (в которых горячая вода подается в приборы и охлажденная вода отводиться из них по одному стояку)

Теплоносители.

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

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

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