Системы водяного отопления

Системы водяного отопления

Системы отопления с водой в качестве теплоносителя являются ведущей конфигурацией комплекса обогрева жилых, производственных, общественных и других зданий. Водяное отопление имеет различные виды, схемы, состав, компоновку оборудования. Материал статьи дает обзор устройства систем отопления этого вида, оценивает преимущества и недостатки схем, оборудования и материалов.

Системы водяного отопления имеют общий принцип работы, но отличаются по ряду признаков и компоновке элементов схемы. Принцип работы систем основан на использовании теплофизических свойств воды, прежде всего теплоемкости. Вода нагревается в источнике тепла при переработке определенного вида топлива, перемещается к отопительным приборам, отдает им полученную теплоту. Обогревательные приборы, в свою очередь, отдают тепло воздуху отапливаемого помещения.

По виду источника теплоты и особенностям устройства отопление с жидким теплоносителем (водой или антифризом) разделяют на 2 вида:

  1. Централизованное;
  2. Автономное (индивидуальное).

Централизованное отопление

Котлы централизованного отопления
Котлы централизованного отопления

В централизованных схемах отопления источником теплоты служат крупные производители тепла – ТЭЦ или мощные котельные. От источника теплоты горячая вода по магистральным трубопроводам подается к отапливаемым зданиям (в основном к многоквартирным домам), где распределяется по отопительным приборам.

Внутреннее распределение производится по системе трубопроводов, проложенных по 2 типам схем:

  1. Сквозные стояки (или лежаки);
  2. Отдельные поквартирные вводы от стояков увеличенного диаметра.

Схема со сквозными стояками имеет различные конфигурации – с верхним и нижним розливом, однотрубную или двухтрубную компоновку трубопроводов, радиаторы также подключаются по разным схемам. Недостатком систем со стояками является взаимная зависимость приборов обогрева в смежных помещениях, ограниченность регулировки температурного фона отдельного помещения.

Отдельное поквартирное подключение выгодно отличается от стояковой схемы – здесь улучшается качество регулировки в отдельном помещении без ущерба другим потребителям, производится индивидуальный учет потребления тепла (чаще всего).

Автономное индивидуальное отопление

Автономное (индивидуальное) отопление в большинстве случаев применяется в частных домах, иногда может быть организовано и в квартирах многоэтажных домов. Отопление этого типа отличается наличием собственного источника тепла – котла, большими возможностями по подбору конфигурации системы, экономичностью.

Котел является базовым элементом комплекса. По виду используемого энергоносителя котлоагрегаты делят на 5 групп:

  1. Газовые;
  2. Электрические;
  3. Твердотопливные;
  4. Жидкотопливные;
  5. Комбинированные (универсальные).

Газовые котлы выпускаются в настенном и напольном исполнении, могут иметь второй контур для производства горячей воды, возможность подключения бойлера косвенного нагрева. Установка газового оборудования имеет определенный алгоритм и влечет весомые затраты, но дешевизна газа окупает все затраты.

 По способу отбора теплоты газовые теплогенераторы делят на конвекционные (прямого сжигания, атмосферные и турбированные) и конденсационные. Конденсационные имеют повышенный КПД за счет отбора тепла дымовых газов, но стоят дороже и работают в низкотемпературном режиме, что порождает свои проблемы в разработке проекта отопления.

Электрические котлы по конструкции делятся на 3 типа:

  1. ТЭНовые;
  2. Электродные;
  3. Индукционные.

Электрокотлы обладают высоким КПД (до 99%), не требуют сооружения дымовых труб, монтажа приточной вентиляции, просты в эксплуатации. Главными недостатками оборудования этого типа является высокая стоимость электроэнергии и ограничения поставщиков по потребляемой электрической мощности.

Твердотопливные котлы имеют КПД в среднем около 70 – 80 %, делятся на 2 вида:

  1. Прямого горения;
  2. Длительного горения (в т.ч. пеллетные).

Теплогенераторы прямого горения требуют ручного обслуживания, работают в пикообразном режиме, имеют узкий диапазон регулировки. Пиролизные котлоагрегаты (длительного горения) используют принцип более качественного сжигания топлива, имеют повышенный КПД. Пеллетные котлы полностью автоматизированы, но стоят довольно дорого.

Жидкотопливные агрегаты в качестве топлива используют солярку, реже – различные продукты нефтепереработки. Устройства обладают высоким уровнем автоматизации, но требуют выделения отдельного помещения и строительства хранилища горючего.

Комбинированные котлы имеют сложную конструкцию, в качестве горючего могут использовать различные виды топлива – газ, дрова, уголь, электричество. Стоимость оборудования обычно превышает цену на другие котлоагрегаты.

Альтернативными источниками теплоты в автономных комплексах частных домов могут использоваться тепловой насос, ветряной электрогенератор, солнечные панели.

Кроме котельного оборудования автономные системы различаются по следующим критериям:

  1. Способ циркуляции теплоносителя;
  2. Схема обвязки радиаторов (прокладки трубопроводов);
  3. Способ подключения радиаторов.

Циркуляция теплоносителя осуществляется 2 способами – естественным и принудительным. Работа открытой схемы реализуется на перемещении теплоносителя за счет разницы плотностей (и масс) холодной и горячей воды. Горячая вода поднимается в верхнюю часть системы, ее место занимает холодный теплоноситель – этот процесс происходит непрерывно (при нагреве).

Движение теплоносителя в закрытой системе осуществляется циркуляционным насосом. Трубопроводы в этом случае имеют меньший диаметр по сравнению с гравитационной схемой, вода в системе находится под давлением. Для компенсации температурного расширения и выравнивания давления в сети закрытые комплексы оборудуются мембранными расширительными баками. Для предотвращения аварийных ситуаций и стравливания воздуха в схему также включается группа безопасности – воздухоотводчик, сбросной клапан, манометр.

Естественная циркуляция сейчас применяется очень редко, чаще всего комплексы отопления строятся по закрытому типу. Закрытая схема обладает массой преимуществ – равномерное распределение тепла, удобство регулирования, малый диаметр труб. В отдельных случаях схемы комбинируются – в сеть с естественной циркуляцией устанавливается насос.

По способу обвязки радиаторов выделяют 3 основных схемы:

  1. Однотрубная;
  2. Двухтрубная;
  3. Коллекторная.

Однотрубная схема реализует принцип последовательного подключения радиаторов, двухтрубная – параллельного, коллекторная является подвидом двухтрубной. Наиболее оптимальными схемами в плане регулировки и эксплуатации являются двухтрубная и коллекторная компоновка. Зачастую все 3 схемы комбинируются между собой.

Радиаторное отопление
Водяное радиаторное отопление

Последнее различие радиаторных сетей отопления – способ подключения радиатора. По мере убывания эффективности они располагаются в следующем порядке:

  1. Диагональное;
  2. Боковое;
  3. Нижнее;
  4. Верхнее.

В качестве отопительных приборов в радиаторном отоплении используются радиаторы, конвекторы, регистры.

Кроме традиционной радиаторной компоновки отопления большой популярностью пользуется система водяных теплых полов. В ней трубопроводы прокладываются в массиве пола, который и служит поверхностью теплоотдачи. Существует также еще один вид встроенного обогрева – теплые стены – здесь теплоотдающей поверхностью служит поверхность стены.

В качестве теплоносителя вода часто используется для нужд подогрева воздуха в системах приточной вентиляции. Этот процесс реализуется с помощью калориферов – теплообменных аппаратов, по трубам которых циркулирует горячая вода, между трубами движется нагреваемый воздух. В отдельных случаях водяные калориферы полностью покрывают тепловую нагрузку в сетях воздушного отопления.

Радиаторное, напольное и воздушное отопление (приточная вентиляция) часто комбинируются между собой.

Используемое оборудование и материалы

Используемое оборудование и материалы
Полипропиленовые трубы и фитинги

Централизованные сети обогрева выполняются всегда по закрытой схеме, основным прибором отопления является радиатор. Конвекторы в центральных системах обогрева практически не применяются – это обусловлено малым проходным сечением труб теплообменника устройства.

Вид применяемых радиаторов зависит от качества теплоносителя и рабочих параметров сети. Оптимальным вариантом считаются универсальные чугунные радиаторы, часто применяются приборы нагрева из других материалов – алюминия, стали, биметаллического сплава. Узлы напольного отопления в центральных сетях запрещены из-за высокого гидравлического сопротивления контуров и сооружаются чаще всего нелегально.

В качестве запорно-регулирующей арматуры обычно применяются шаровые краны и ручные регулирующие вентили.

В автономных системах перечень применяемого дополнительного оборудования довольно широк и включает в себя следующие устройства:

  1. Циркуляционные насосы;
  2. Расширительный бак мембранного или открытого типа;
  3. Группа безопасности котла;
  4. Распределительные коллекторы;
  5. Гидравлический разделитель (гидрострелка);
  6. Тепловой аккумулятор;
  7. Бойлер косвенного нагрева;
  8. Термостатические регуляторы и клапаны, сервоприводы, датчики температуры;
  9. Узлы смешения в случае теплых полов.

Состав оборудования индивидуальной схемы отопления зависит от вида котла, размера системы, типов теплоотдающих приборов (радиаторы, конвекторы или теплые полы), реализации нужд ГВС.

Для монтажа систем водяного отопления используются трубопроводы из следующих материалов:

  1. Сталь – «черная» или нержавеющая;
  2. Медь;
  3. Полипропилен;
  4. Полиэтилен;
  5. Металлопластик.

Наиболее надежными считаются трубы из меди и нержавейки, но они имеют сложную методику сборки и дорого стоят. Полимерные трубы долговечны, проще в монтаже и дешевле, но несколько уступают по показателям рабочей температуры и давления металлическим трубопроводам. Трубы из «черной» стали применяются все реже и реже – главной причиной этого является слабая коррозионная стойкость.

Системы водяного отопления являются основным видом обогрева помещений, зарекомендовали себя с лучшей стороны за долгие годы. Конкуренцию им составляют воздушные комплексы, обогрев отдельными электрическими устройствами, печи – но в силу множества достоинств водяное отопление по сей день является самым популярным.

(Просмотров 21 , 1 сегодня)