Что такое водяное отопление

CHto takoe vodyanoe otoplenie

Водяное отопление – самый популярный способ отопления жилых, административно-общественных, производственных и других помещений. Что же такое водяное отопление, каков его принцип работы, устройство, достоинства и недостатки – на эти вопросы дает ответ материал предлагаемой вашему вниманию статьи.

Принцип работы водяного отопления

Printsip raboty vodyanogo otopleniya

Работа комплекса водяного отопления основана на использовании теплофизических свойств воды – основного вида теплоносителя. Прежде всего это теплоемкость – она равна 4183 Дж/(кг град.) и превосходит теплоемкость воздуха более чем в 4 тысячи раз (теплоемкость воздуха при температуре от минус 50 до +1200С равна 1010 Дж/(кг град.). Другими важными свойствами воды являются несжимаемость, текучесть и химическая нейтральность.

Вода в системе водяного отопления выполняет роль теплоносителя – она транспортирует тепло, полученное в теплогенераторе, к приборам отопления. Приборы отопления нагреваются и передают тепло от своей поверхности воздуху отапливаемого помещения. Остывший теплоноситель возвращается к источнику тепла, где приобретает новую порцию теплоты и вновь направляется к отопительным устройствам. Режим движения теплоносителя имеет постоянный характер и реализуется принудительно (с помощью насоса) или естественным образом – за счет разницы плотностей холодной и горячей воды (только в частных домах небольшой площади).

Такова общая схема и принцип работы комплекса водяного отопления. Реализация процесса происходит посредством различного теплотехнического оборудования, общая схема включает в себя разные частные (локальные) схемы и их модификации.

Общая схема водяного отопления

Obshhaya shema vodyanogo otopleniya

В состав общей схемы водяного отопления входят следующие основные элементы:

  1. Источник тепла;
  2. Приборы отопления;
  3. Трубопроводы;
  4. Запорная и регулирующая арматура;
  5. Предохранительная и специальная арматура;
  6. Расширительные баки различных типов;
  7. Циркуляционный насос (в схеме с принудительной циркуляцией).

Кроме того, в общую схему часто включают дополнительное оборудование и устройства – коллекторы, гидравлические разделители (гидрострелки), тепловые аккумуляторы (теплоаккумуляторы), комплексы водяных теплых полов, различные теплообменники и калориферы (для систем приточной вентиляции, бассейнов и так далее), водонагревательное оборудование (бойлеры косвенного нагрева).

По виду источника тепла водяные комплексы отопления делятся на 2 типа – централизованные и автономные (индивидуальные). Подача теплоносителя в сети отопления централизованного типа осуществляется по магистральным трубопроводам от промышленных установок большой мощности. Работа автономных систем основана на собственном теплогенераторе – котле. Котлы для индивидуального водяного отопления бывают следующих типов:

  1. Газовые (в том числе работающие на сжиженном газе);
  2. Электрические – ТЭНовые, электродные, индукционные;
  3. Твердотопливные (в том числе котлы длительного горения);
  4. Жидкотопливные.

Котлы производятся в различных конфигурациях – напольные и настенные, с функцией ГВС, с встроенным оборудованием и без него, атмосферные и турбированные, с различными системами автоматики (электронными и механическими) и так далее. К источникам тепла для автономных систем можно отнести альтернативные генераторы энергии – тепловые насосы, ветровые генераторы, солнечные панели и коллекторы.

Приборы водяного отопления – один из базовых элементов схемы. Изделия производятся из различных металлов и сплавов, делятся на следующие категории:

  1. Радиаторы (батареи);
  2. Конвекторы;
  3. Регистры;
  4. Полотенцесушители.

Третий базовый элемент схемы – трубопроводы. Они являются «артериями» системы – по ним движется теплоноситель. Для монтажа комплексов водяного отопления используются трубопроводы из следующих материалов:

  1. Углеродистая сталь;
  2. Высоколегированная (нержавеющая) сталь;
  3. Полипропилен;
  4. Металлопластик;
  5. Сшитый полиэтилен;
  6. Медь.

Трубопроводные системы имеют разные алгоритмы монтажа, отличаются стоимостью, сроком службы и техническими характеристиками.

Запорная и регулирующая арматура используется для отключения оборудования для профилактики и ремонта, управления величиной массового расхода теплоносителя через отдельные участки и устройства (отопительные приборы). Чаще всего для реализации этих задач используются шаровые краны, ручные и термостатические (автоматические) клапаны, термостатические смесители (для водяных теплых полов).

Предохранительная и специальная арматура систем отопления представлена сбросными клапанами, предназначенными для сброса избыточного давления, и воздухоотводчиками ручного или автоматического типа.

Расширительные баки (экспанзоматы) предназначены для приема излишков теплоносителя при тепловом расширении воды и бывают 2 типов – открытые (для систем с естественной циркуляцией) и закрытые мембранные – для закрытых схем отопления.

Циркуляционный насос – обязательный компонент схемы водяного отопления закрытого типа. Агрегат предназначен для принудительного движения теплоносителя по системе.

Дополнительные устройства предназначены для оптимизации работы схемы (только автономной), повышения общего КПД комплекса, снижения расхода теплоносителя. Гидравлические разделители устанавливают в системы с несколькими потребителями тепла, теплоаккумуляторы чаще всего используют в комплексах с твердотопливными и электрическими котлами. Подробнее об использовании теплоаккумуляторов вы можете прочитать в специальной публикации нашего портала.

Отдельные схемы водяного отопления

Общая схема водяного отопления имеет несколько отдельных составляющих. Они представляют собой блок-схемы прокладки трубопроводов и обвязки различного оборудования – отопительных приборов, котлов, дополнительных устройств.

Первая группа схем формируется в зависимости от вида циркуляции теплоносителя. По этому признаку выделяют следующие конфигурации систем водяного отопления:

  1. Схема с естественной циркуляцией теплоносителя (открытая);
  2. Схема с принудительной циркуляцией теплоносителя (закрытая);
  3. Комбинированная система.

В системе с естественным движением воды комплекс оборудуется разгонным вертикальным коллектором, расширительным баком открытого типа, котел размещается в нижней точке схемы, трубопроводы должны иметь диаметр не менее 40 мм и укладываются с обязательным уклоном  в сторону движения теплоносителя (не менее 2%). Открытые схемы применяются только в частных домах площадью до 60 – 70 м2, подробнее прочитать о системах с естественной циркуляцией вы можете в отдельной статье нашего сайта.

Закрытая схема является самой распространенной и включает в себя циркуляционный насос, расширительный бак мембранного типа, предохранительные устройства. Здесь место расположения котла не регламентируется, трубопроводы прокладываются по различным схемам и имеют диаметр меньше, чем в открытой схеме – обычно от 15 до 32 мм. Схема является энергозависимой и функционирует только при наличии электроэнергии.

Комбинированная схема является конфигурацией открытой и включает в себя циркуляционный насос небольшой мощности – это положительно отражается на режиме циркуляции теплоносителя и повышает общий КПД. Подробнее об этой схеме водяного отопления можно прочитать здесь.

Вторая группа схем – схемы прокладки трубопроводов системы. Они бывают следующих типов:

  1. Однотрубная (с байпасами и без них);
  2. Двухтрубная (тупиковая и петля Тихельмана);
  3. Коллекторно-лучевая;
  4. Комбинированная.

Содержание схем характеризует варианты подключения отопительных приборов к трубопроводам системы. В однотрубной схеме приборы подключены последовательно, друг за другом, в двухтрубной – присоединены параллельно. Коллекторная схема является частным случаем двухтрубной – здесь радиаторы подключены к паре коллекторов и управление сосредоточено в одном узле. Комбинированная схема является гибридом основных, сочетает в себе все их показатели.

Третья группа схем отражает способы непосредственного подключения (обвязки) радиаторов к трубопроводам. При обвязке классических батарей реализуются следующие основные схемы:

  1. Диагональная;
  2. Боковая (односторонняя);
  3. Нижняя (разносторонняя);
  4. Верхняя;
  5. Нижняя специальная — подводки подключаются к специальным резьбам, расположенным на нижнем профиле радиатора (справа, слева или по центру).

Схемы обвязки радиаторов имеют разную степень реализации теплового потенциала отопительных приборов.

Строение схем обвязки котлов зависит от вида циркуляции теплоносителя, типа котла, наличия обязательных и дополнительных элементов. Подробнее об обвязке котлов отопления рассказано в отдельной статье нашего сайта.

Достоинства и недостатки водяного отопления

Dostoinstva i nedostatki vodyanogo otopleniya

Водяное отопление является самым распространенным видом обогрева помещений любого назначения. Популярность комплекса обусловлена следующими достоинствами:

  1. Размеры коммуникаций (диаметр труб) намного меньше, чем в воздушных и других сетях теплоснабжения;
  2. Удобство управления температурой – в любой зоне системы можно настроить необходимую температуру (при наличии соответствующих устройств управления);
  3. Практически бесшумная работа;
  4. Разнообразие видов топлива для котельного оборудования;
  5. Высокая степень автоматизации;
  6. Наличие специальной конфигурации, создающей высокую степень комфорта – водяных теплых полов;
  7. Доступность и дешевизна теплоносителя (воды);
  8. Отсутствие негативного влияния на микроклимат в помещениях;
  9. Возможность самостоятельного монтажа большинства элементов.

Вместе с этим системы водяного отопления имеют и некоторые недостатки:

  1. Возможно замерзание воды с последующим разрывом коммуникаций и оборудования (этот недостаток нейтрализуется использованием специальных незамерзающих жидкостей – антифризов);
  2. Возможность утечки теплоносителя и повреждения отделочных материалов;
  3. Образование воздушных пробок, снижающих эффективность работы оборудования;
  4. Подверженность гидравлическим ударам;
  5. Повышенный коррозионный износ стальных изделий;
  6. Необходимость постоянного контроля за работой котельного оборудования.

Часть этих недостатков можно успешно нейтрализовать. Основное условие отсутствия эффекта завоздушивания и гидравлических ударов – соблюдение правил монтажа оборудования, правильный подбор диаметров и соблюдение нормативных уклонов трубопроводов, своевременное стравливание воздуха. Для борьбы с явлениями коррозии при монтаже систем применяют современные материалы – полимеры, нержавеющую сталь и медь – не подверженные коррозионному износу.

Сопоставление преимуществ и недостатков позволяет сделать однозначный вывод – водяное отопление является наиболее оптимальной конфигурацией комплекса обогрева помещений любого назначения, отличается высокой эффективностью, маневренностью в работе и управлении, длительным ресурсом эксплуатации.

(Просмотров 17 , 1 сегодня)