Системы водяного отопления: классификация видов

• Классификация:
• Зависимые и независимые
• Открытые и закрытые
• Принудительная и естественная циркуляция
• Однотрубные и двухтрубные
• Горизонтальная и вертикальная разводка
• Тупиковые и попутные схемы
• Подключение отопительных приборов
• Основные элементы:
• Котел
• Трубы
• Арматура
• Безопасность
• Отопительные приборы
• Заключение

Какими бывают системы водяного отопления? Эта статья представляет собой вводный экскурс, призванный познакомить вас с основными типами и узлами отопительных систем. Кроме того, мы познакомимся с базовыми принципами создания схем обогрева жилья своими руками.


Понятно, что по определению в качестве теплоносителя используется вода или теплоноситель на ее основе с более низкой температурой замерзания. Есть ли альтернативы?

• Паровое отопление. Теплоноситель – перегретый пар высокого давления. Температура позволяет сделать отопительные приборы более компактными или более эффективными при том же размере.

Обратите внимание: оборотные стороны эффективности — большая опасность аварий ( в жилых помещениях паровое отопление не применяется) и более быстрая коррозия труб и регистров из коррозионно-нестойких сталей.

• Система воздушного отопления. Подогретый воздух разводится теплоизолированными воздуховодами, выполняя заодно функции вентиляции.
• Децентрализованное отопление подразумевает, что вместо любого теплоносителя используется свой источник тепла для каждого помещения или даже для каждой зоны комнаты. Именно так работают электрические и газовые конвекторы, инфракрасные панели и масляные радиаторы.

Вернемся, однако, к использованию в качестве теплоносителя воды. По каким признакам возможна классификация систем водяного отопления?

ЗАВИСИМЫЕ И НЕЗАВИСИМЫЕ

В зависимой системе теплоноситель извне (как правило, из теплотрассы) поступает непосредственно в систему отопления. Он может использоваться исключительно для обогрева; куда чаще возможен отбор горячей воды для хознужд. Именно по такой схеме работает отопление в абсолютном большинстве городских домов.

Тепловой узел независимой системы включает теплообменник, посредством которого вода теплотрассы отдает тепловую энергию теплоносителю в замкнутом контуре. Схема может быть применена в том случае, если в частном доме в качестве теплоносителя используется антифриз. При наличии теплосчетчиков такое подключение позволит отключить обогрев на время длительного отъезда, не рискуя разморозкой системы.

ОТКРЫТЫЕ И ЗАКРЫТЫЕ

Открытая водяная система отопления функционирует без избыточного давления и открывается в атмосферу. В ее верхней точке монтируется открытый расширительный бак, куда вытесняются все воздушные пробки.

В системе закрытого типа поддерживается постоянное избыточное давление от 1 (в частных домах) до 6 (в многоквартирных зданиях) атмосфер.

ПРИНУДИТЕЛЬНАЯ И ЕСТЕСТВЕННАЯ ЦИРКУЛЯЦИЯ

Системы с естественной циркуляцией в наше время применяются сравнительно редко. Однако это прекрасное решение для небольших домов, позволяющее сделать отопление независимым от электричества.

В основе принципа работы так называемых гравитационных систем лежит тот факт, что при нагреве плотность воды падает. В замкнутом объеме более холодная вода вытесняет нагретые водяные массы в верхнюю часть контура. При определенной конфигурации можно обеспечить непрерывное движение теплоносителя.

Инструкция по созданию гравитационной системы, в общем-то, сравнительно проста:

• Котел размещается как можно ниже. В домах без подвала под него часто делается углубление в полу.
• От котла розлив поднимается вертикально вверх до наиболее высокой точки контура, формируя так называемый разгонный коллектор.
• В верхней точке в случае открытой системы монтируется, как уже говорилось, расширительный бак открытого типа. В случае закрытого контура там устанавливается воздухоотводчик – автоматический или ручной; расширительный же бачок мембранного типа может располагаться в любой части контура.
• От верхней точки розлив возвращается к котлу с постоянным небольшим уклоном, необходимым для движения остывающей воды самотеком. По пути теплоноситель отдает тепло радиаторам или другим отопительным приборам.

Особенность гравитационных систем – жесткие требования к гидравлическому сопротивлению контура. Используется труба не тоньше ДУ 32 и минимум запорной арматуры. Дроссели любого типа на розлив категорически не ставятся.

Для справки: гидравлическое сопротивление современного шарового вентиля в десятки раз меньше, чем у чугунного или латунного винтового. Сравнение этой и ряда других характеристик приводят к простой мысли: про винтовые вентиля при закупке материалов лучше полностью забыть.

В системе с принудительной циркуляцией для ее создания используется внешний (с теплотрассы) перепад или собственный циркуляционный насос. При этом насосы могут работать в системах как закрытого, так и открытого типов.

Прекрасное решение – схема с циркуляционным насосом, которая в отсутствие электроэнергии может работать как гравитационная. Для обеспечения такой возможности розлив выполняется трубой большого сечения и в одной точке разрывается вентилем. До и после вентиля врезается насос с грязевиком.

Что дает такая схема?

• При закрытом байпасе и включенном насосе система работает с принудительной циркуляцией. Байпас перекрывается для того, чтобы насос не гонял воду по кругу.
• При открытом байпасе система благодаря минимальному гидравлическому сопротивлению способна работать как гравитационная.

Почему принудительная циркуляция заставила потесниться гравитационные системы? Ведь она по определению делает отопление более отказоусточивым, не так ли?

• Циркуляционный отопительный насос позволяет прокладывать розлив строго по уровню и обойтись трубой меньшего диаметра. Помимо экономии, это сильно влияет на эстетику помещения.

Впрочем: в домах с чердаком и подвалом розливы подачи и обратки могут быть вынесены из жилой части дома.

Принудительная циркуляция обеспечивает более быстрый и равномерный нагрев отопительных приборов. В гравитационной системе дальние от котла радиаторы всегда заметно холоднее ближних.

ОДНОТРУБНЫЕ И ДВУХТРУБНЫЕ

Разницу легче объяснить на примерах.

Простейшая однотрубная схема (барачного типа, или ленинградка) устроена так:

• По контуру помещения проходит кольцо розлива.
• Параллельно ему или, размыкая его, монтируются отопительные приборы.

Минимальный расход материалов и максимальная отказоустойчивость – несомненные достоинства. Недостаток – большой разброс температур между первыми и последними радиаторами. Его, впрочем, легко нивелировать разным количеством секций или дросселирующей арматурой на каждом радиаторе (разумеется, в этом случае они не должны разрывать основное кольцо розлива).

В случае двухтрубной схемы нам, что вполне логично, потребуются два розлива – подающий и обратный. Каждый отопительный прибор представляет собой перемычку между ними. Что в результате?

• Не нужен неразрывный контур по всему периметру. Можно, к примеру, не обводить трубами дверь или панорамное окно.
• Температура отопительных приборов может быть одинаковой. На практике, впрочем, разброс есть.
• Балансировка дросселями или термоголовками ОБЯЗАТЕЛЬНА. Иначе вполне реальна ситуация, когда вся масса теплоносителя двинется по короткому контуру – через ближние отопительные приборы, а дальняя часть розлива и батарей в холода будет просто разморожена.

Заметьте: попутная схема разводки имеет крайне мало преимуществ перед однотрубной в случае одноэтажного дома. В ее пользу говорит разве что несколько более равномерный прогрев радиаторов.

ПОДКЛЮЧЕНИЕ ОТОПИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Разные типы подключения могут использоваться, прежде всего, для секционных радиаторов разных типов.

Конвекторы снабжены подводками, и направление циркуляции в них определено производителем. Какие варианты возможны при подключении батарей?

• Боковое подключение наиболее популярно в городских квартирах. Подводки входят в две пробки с одной стороны радиатора. Основное достоинство такой схемы – то, что длина подводок, ведущих от стояка, минимальна. Недостатки – неравномерный нагрев дальних и ближних секций и, что куда хуже, неизбежное заиливание конца батареи.
• Диагональное подключение (верхняя пробка с одной стороны радиатора и нижняя – с другой) заставит радиатор греть по всему объему максимально равномерно. Под верхней подводкой, однако, низ секций будет заиливаться и в этом случае. Потребуется периодическая промывка.
• Наконец, подключение снизу вниз означает и равномерный нагрев по всей длине, и абсолютно чистые секции. Цена этого – воздушный карман в отопительном приборе: потребуется установка крана Маевского или, что лучше, автоматического воздухоотводчика.

Из чего состоит система водяного отопления в частном доме? Если в городской квартире мы въезжаем, как правило, в жилье с уже функционирующим отоплением, то здесь нам придется составлять проект с нуля.

КОТЕЛ

• Газовые обеспечивают в настоящее время наиболее низкие эксплуатационные расходы. Разумеется, при работе на магистральном газе: баллонный увеличит стоимость киловатт-часа тепла в несколько раз.

• Твердотопливные котлы на втором месте по дешевизне отопления. В качестве топлива используются дрова, уголь, торф, опилки и т.д. Основная проблема – потребность в частых загрузках горючего.
• Соляровые котлы могут работать в полностью автоматическом режиме; однако соляра очень дорога и продолжает расти в цене.
• Наконец, электричество – самый удобный, безопасный и… дорогой способ отапливать свое жилье.

Кроме того: сама идея использовать теплоноситель в этом случае представляется странной. Отдельные электрорадиаторы или конвектора выглядят куда более здравым решением.

ТРУБЫ

Трубы из черной стали еще применяются при монтаже центрального отопления; однако при самостоятельном переносе радиаторов и проектировании отопительных систем коттеджей ставка делается, как правило, на другие материалы.

• Оцинкованная сталь обладает прочностью черных стальных труб и лишена их главного недостатка – подверженности коррозии.
• Гофрированная нержавейка в дополнение к прочности еще и легко гнется. Соединения выполняются фитингами с силиконовыми уплотнителями, без резьб, что делает сборку быстрой и легкой.
• Полипропиленовые трубы дешевы и монтируются с помощью простейшего низкотемпературного паяльника. Обычно для горячей воды и отопления используют трубы, армированные алюминием или фиброй: они прочнее и имеют куда меньший коэффициент теплового расширения.
• Сшитый полиэтилен – прекрасный материал для лучевой разводки с укладкой в стяжку. Стойкость к температуре и прочность на разрыв сочетается с гибкостью и возможностью закупки в бухтах длиной до 500 метров.

АРМАТУРА

• Если нужно перекрыть воду, лучший инструмент для этого – современный шаровый вентиль. Надежность сочетается с удобством использования и низким гидравлическим сопротивлением в открытом состоянии.
• Дроссели применяются для ручной регулировки теплоотдачи отопительных приборов и их балансировки.
• Термостатические головки после калибровки способны регулировать пропускную способность таким образом, чтобы в помещении с приемлемой точностью поддерживалась заданная температура.
• Для отвода воздуха наиболее удобны автоматические воздухоотводчики. Однако вместо них могут применяться как краны Маевского, так и обычные вентиля и даже водоразборные краны.

БЕЗОПАСНОСТЬ

Ее обеспечивают устройства, которые так и называются – группа безопасности:

• Расширительный бак компенсирует увеличение объема теплоносителя при нагреве. Вода практически несжимаема и может просто порвать трубы или радиаторы; а вот воздух, отделенный от воды резиновой мембраной, сжимается легко. Объем мембранного бака берется примерно равным 10% количества теплоносителя в системе.
• Предохранительный клапан нужен на тот случай, если при сильном нагреве вместимости расширительного бачка не хватит. При достижении критического давления он сбрасывает излишки воды.
• Манометр позволяет контролировать текущее давление в системе.

ОТОПИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

• Чугунные радиаторы довольно термостойки и не подвержены коррозии. Секции обладают большим внутренним объемом и благодаря медленному движению теплоносителя в них легко заиливаются при боковом подключении.
• Стальные отопительные приборы делятся на несколько типов: пластинчатые, трубчатые, конвекторы и регистры. Исполнение из коррозионно-нестойких сталей делает их уязвимыми для ржавчины, а тонкие стенки пластинчатых радиаторов -еще и крайне непрочными механически.
• Алюминиевые радиаторы дешевы и обладают прекрасной теплоотдачей, но боятся превышения давления и гальванических процессов, которые порождает объединение в одном контуре разных металлов (в частности, алюминия и меди).

• Биметаллические отопительные приборы – это алюминиевые радиаторы со стальными сердечниками, увеличивающими прочность на разрыв, и медно-алюминиевые конвектора. Вторые представляют собой медную трубку с напрессованными для увеличения теплоотдачи алюминиевыми пластинами.

Безусловно, наш рассказ о современном водяном отоплении не претендует на полноту. Тема слишком обширна, чтобы охватить ее в одной сравнительно небольшой статье. Некоторое количество дополнительной информации вы сможете найти в прикрепленном к статье видео.