Водяное отопление – наиболее распространенный способ обогрева помещений различного назначения. Работа системы водяного типа характеризуется высокой эффективностью, удобством управления и многофункциональностью. Комплекс сооружается по нескольким главным схемам, от выбора которых зависит уровень создаваемого комфорта, общий КПД системы и маневренность в работе. В материале данной публикации мы предлагаем вашему вниманию принцип построения и работы основных схем водяного отопления, анализ их качеств, оценку достоинств и недостатков.
Содержание
Основные виды водяного отопления
Системы водяного отопления по источнику тепла делятся на 2 типа:
- Централизованные;
- Автономные (индивидуальные).
Работа комплекса централизованного отопления осуществляется по общему принципу – теплоноситель по магистральным трубопроводам подается от крупных котельных в системы отопления жилых, административно-общественных, производственных и других помещений.
Автономное отопление базируется на работе собственного теплогенератора, система имеет гораздо меньшие масштабы, но является более маневренной, функциональной и эффективной – КПД комплекса обычно имеет более высокое значение, имеется возможность производства горячей воды, обеспечения теплом целого ряда потребителей различного типа.
Виды циркуляции теплоносителя
По способу циркуляции водяные системы отопления делят на 3 типа:
- С естественной циркуляцией;
- С принудительным движением теплоносителя;
- Комбинированные.
Работа схемы с естественным движением теплоносителя реализует свою работу за счет разницы плотностей (и соответственно масс) холодной и горячей воды. Схема комплекса имеет особое строение и сооружается только в автономном варианте – с собственным котлоагрегатом.
Котел в схеме с гравитационной циркуляцией размещается в нижней точке системы, от него сооружается вертикальный разгонный коллектор диаметром не менее 50 мм. На верхней точке коллектора устанавливается открытый расширительный бак, отсюда же начинается разводка трубопроводов системы. При прокладке труб и установке отопительных приборов строго соблюдается уклон не менее 2% в сторону движения теплоносителя, трубы должны иметь диаметр не менее 40 мм, в качестве отопительных приборов применяются чугунные радиаторы и стальные трубы. Следует отметить, что сооружение системы с естественным движением теплоносителя производится только из металлических труб – обычной или нержавеющей стали, так как полимерные материалы имеют ограничение по температуре.
Комбинированная схема является частным случаем открытой системы, также сооружается только в автономном варианте. Отличием ее от базовой схемы является установка циркуляционного насоса малой мощности, увеличивающего скорость перемещения теплоносителя – это позволяет выровнять температурный фон системы и несколько повысить ее КПД. Комбинированная система является двухцелевой – при отключении циркуляционного насоса она может функционировать в режиме естественной циркуляции теплоносителя.
Основной же схемой централизованных и автономных комплексов является система с принудительным движением теплоносителя. Работа ее осуществляется за счет работы циркуляционных насосов – теплоносителю придается определенная скорость и давление, он перемещается по оборудованию и коммуникациям. Схема функционирует под избыточным давлением, обязательными ее элементами являются циркуляционный насос, расширительный бак (закрытого типа) и предохранительные устройства, защищающие оборудование от неконтролируемого роста давления.
Основные схемы водяного отопления по способу подключения отопительных приборов
Основная классификация схем водяного отопления базируется на принципе подключения отопительных приборов к общим трубопроводам, по этому признаку выделяют 5 типов систем:
- Однотрубная;
- Двухтрубная;
- Коллекторно-лучевая;
- Комбинированная;
- Комплекс водяных теплых полов.
Однотрубная схема является простейшей по своему устройству – радиаторы здесь подключаются последовательно к подающему трубопроводу. Теплоноситель поступает в первый отопительный прибор, обратный трубопровод из него подключается ко второму по порядку устройству и служит для него подающим – по этому принципу подключается несколько устройств.
Такая схема комплекса отопления обладает рядом недостатков. Главным недостатком можно назвать отсутствие возможности управления температурой отдельного прибора в линии – при изменении расхода теплоносителя на одном из устройств происходит изменение расхода на всех последующих. Также не имеется возможности отключения радиаторов без полной остановки системы (или ветки), наблюдается постепенное снижение температуры от первого к последнему радиатору, невозможно применить автоматические устройства управления температурой.
Для устранения этих недостатков применяется специальное техническое решение – каждый отопительный прибор оборудуется обводной линией (байпасом) – она соединяет подачу и обратку каждого устройства, имеет меньший диаметр (на 1 шаг). По байпасу часть горячего теплоносителя помимо радиатора поступает в следующий по порядку отопительный прибор – это позволяет отчасти выровнять температуру на радиаторах, возникает возможность отключения каждого устройства.
Наиболее технически развитой является двухтрубная схема системы отопления – здесь радиаторы подключаются параллельно к общим подающему и обратному трубопроводам. Такая компоновка делает систему маневренной, дает возможность регулирования температуры на каждом устройстве (в том числе с помощью термостатической арматуры), каждое устройство можно отключить без ущерба для работы всего комплекса в целом. По построению двухтрубная система бывает двух видов – тупиковая и попутная (петля Тихельмана), причем вторая большинством специалистов считается белее эффективной.
Коллекторно-лучевая схема является частным случаем двухтрубной системы – здесь вместо пары общих трубопроводов имеются распределительные коллекторы – отопительные приборы подключаются к ним отдельными подводками. Достоинством данной схемы является возможность управления системой из одного места (с коллекторного узла), но в то же время имеются и недостатки – увеличенный расход трубопроводов и повышенное гидравлическое сопротивление из-за большой протяженности труб.
Комбинированная схема является гибридом основных конфигураций (однотрубной, двухтрубной и лучевой), получила большое распространение, сочетает в себе как достоинства, так и недостатки базовых схем.
Комплекс водяных теплых полов (или стен) – особая конфигурация системы отопления. Здесь теплоотдающими элементами являются строительные конструкции (массив пола или стены), внутри которых проложены трубопроводы, по которым циркулирует теплоноситель. Базовым элементом схемы является узел управления, состоящий из термостатического смесителя, циркуляционного насоса и коллекторов с регулирующей (балансировочной) арматурой.
Схемы обвязки отопительных приборов
Последняя группа схем устройства водяного отопления – схемы обвязки отопительных приборов. В качестве отопительных приборов в комплексах водяного отопления применяются радиаторы, конвекторы, регистры и полотенцесушители. Конвекторы имеют упрощенный тип обвязки – подключение «вход/выход» теплообменного аппарата, регистры подключаются по диагонали или сбоку, полотенцесушители – сбоку или снизу.
Обвязка радиаторов производится различными способами, при этом реализуются следующие способы:
- Универсальная (боковая);
- Нижняя специальная;
- Комбинированная.
Универсальная схема является самой распространенной, здесь подключение подводок производится в боковые отверстия устройств (торцевые резьбы крайних секций, верхний и нижний коллекторы), при этом можно реализовать следующие схемы (расположим их по мере убывания эффективности):
- Диагональная;
- Боковая односторонняя (с байпасом или без него);
- Нижняя разносторонняя;
- Верхняя.
Нижнее специализированное присоединение производится через пару резьб, расположенных на нижнем срезе отопительного прибора. Резьбы при этом располагаются справа, слева или по центру корпуса, между ними размещаются непроходные или калибровочные шайбы. Присоединение подводок может производиться с помощью специальных узлов для однотрубных (с байпасом или без него) и двухтрубных систем, имеющих угловую или прямую форму, зачастую – с помощью стандартной арматуры соответствующего размера. Многие производители оборудуют модели с нижним подключением встроенными терморегулирующими клапанами для автоматического управления температурой.
Комбинированная схема обвязки дает возможность подключения радиаторов как по универсальному, так и по нижнему специальному способу – то есть в дополнение к боковым отверстиям изделия оснащаются и нижними резьбами.
Схемы водяного отопления – базовый элемент, основа проекта любой системы водяного отопления. От правильного выбора схем и последующего грамотного монтажа трубопроводов и оборудования зависят все показатели работы комплекса – эффективность, легкость и маневренность управления, качество поддержания комфорта в отапливаемых помещениях, возможность экономии топлива.