Схема водяного отопления: варианты реализации и основные элементы

Содержание:


1. Классификация

• Последовательная и лучевая разводки
• Однотрубные и двухтрубные схемы
• Тупиковые и попутные схемы
• Верхний и нижний розлив
• Естественная и принудительная циркуляция

2. Оборудование

• Котел
• Трубы
• Отопительные приборы
• Безопасность

3. Заключение

По каким признакам могут различаться схемы водяного отопления? Как может быть реализовано отопление многоквартирного или частного дома? Из каких элементов оно состоит? Давайте постараемся разобраться.

Почему тогда лучевая система отопления (разводка) столь популярна?

• Управление температурным режимом делается очень удобным. Из одной точки владелец дома или квартиры может регулировать теплоотдачу каждого радиатора.
• Каждая пара ведущих от коллектора труб обслуживает только один отопительный прибор. Раз так – можно обойтись меньшим диаметром трубы, который, в свою очередь, позволяет уложить подводку в стяжку или пространство между лагами чернового пола. Трубы не будут оставаться на виду и портить дизайн помещения.

ОДНОТРУБНЫЕ И ДВУХТРУБНЫЕ СХЕМЫ

Разницу между ними легче объяснить на примерах.

Типичная однотрубная система отопления – Ленинградка, простая разводка, представляющая собой проложенное по периметру дома кольцо розлива. Отопительные приборы разрывают его или, что правильнее, подключаются параллельно.

Что дает такая реализация отопления?

• Дешевизну. Понятно, что одна труба обойдется дешевле двух.
• Исключительную отказоустойчивость. Пока теплоноситель циркулирует в контуре – остановка его движения в отдельном отопительном приборе и его разморозка невозможны в принципе.

Цена этих качеств – большой разброс температур на радиаторах, максимально близких к источнику тепла и удаленных от него. Впрочем, теплоотдачу легко выровнять дросселями или варьированием количества секций у батарей. Кроме того, контур должен быть неразрывным: дверь или панорамное окно придется обводить розливом снизу или сверху.

В случае двухтрубного отопления мы прокладываем два независимых розлива – подающий и возвратный. Каждый радиатор представляет собой перемычку между ними.

Важно: балансировка двухтрубного отопления дросселями обязательна. Иначе весь объем теплоносителя пойдет через ближние отопительные приборы; дальние могут быть разморожены. Прецеденты были.

ТУПИКОВЫЕ И ПОПУТНЫЕ СХЕМЫ

В тупиковой разводке подающий розлив достигает дальней точки контура, после чего теплоноситель возвращается к исходной точке по обратке, двигаясь в противоположном первоначальному направлении.

Однако в том случае, если отопительный контур опоясывает по периметру весь дом или квартиру, теплоноситель может вернуть в исходную точку и продолжив движение в том же направлении. В этом случае схема называется попутной.

Разумеется, подразделение по этому признаку возможно только у двухтрубных схем.

ВЕРХНИЙ И НИЖНИЙ РОЗЛИВ

Типичная для пятиэтажек советской постройки схема – когда в двухтрубной системе отопления оба розлива расположены внизу, в подвале. Каждая пара соединенных на верхнем этаже стояков служит перемычкой между ними. Это так называемый нижний розлив.

Нюанс: под розливом у профессионалов понимается и направление движения теплоносителя, и труба, по которой он движется к стоякам.

В домах с верхним розливом подающий трубопровод вынесен на чердак. Перемычкой между подающим и обратным трубопроводами служит КАЖДЫЙ стояк.

Какая схема лучше? Трудно сказать однозначно.

• При нижнем розливе вся запорная арматура и резьбовые соединения находятся в подвале. Утечки не затопят квартиры.
• С другой стороны, запуск циркуляции в отопительной системе усложняется многократно. Завоздушиваются ведь перемычки между парными стояками; а они находятся в квартирах, доступ в которые часто проблематичен.

В случае верхнего розлива все воздушные пробки вытесняются в находящийся в верхней точке подающего трубопровода расширительный бак, откуда воздух стравливается через вентиль или автоматический воздухооотводчик.

ЕСТЕСТВЕННАЯ И ПРИНУДИТЕЛЬНАЯ ЦИРКУЛЯЦИЯ

Давайте представим себе некий замкнутый объем, заполненный водой. А теперь поместим в него нагревательный элемент любого типа. Что произойдет с жидкостью?

Нагревшись, вода в полном соответствии с законами физики расширится, уменьшит свою плотность. После чего будет вытеснена окружающими ее более холодными и плотными массами в верхнюю часть сосуда.

Именно этот эффект лежит в основе работы гравитационной системы отопления. Как она устроена?

• После котла розлив поднимается вертикально вверх, формируя разгонный коллектор. В его верхней точке монтируется воздушник (в случае открытой системы без избыточного давления – расширительный бак открытого типа).
• Остальная часть контура проходит с небольшим постоянным уклоном по контуру дома. Остывающая вода проделывает путь через розлив самотеком, отдавая тепло отопительным приборам. Достигнув котла, она повторно нагревается – и далее по кругу.

Такая схема отказоустойчива и энергонезависима, однако имеет ряд недостатков:

• Напор в гравитационной схеме невелик, и для обеспечения циркуляции приходится минимизировать гидравлическое сопротивление розлива, завышая его диаметр. Это означает большие расходы и… пожалуйста, придумайте сами антоним к слову «эстетика».
• Проложенная не по уровню, а с уклоном труба тоже не добавляет изысканности дизайну помещения.
• Наконец, система с естественной циркуляцией прогревает дом весьма долго и после прогрева имеет большой разброс температур в начале и в конце контура.

Принудительную циркуляцию в автономных схемах обеспечивает маломощный циркуляционный насос. В подключенных к центральному отоплению домах он не нужен: перепад давления между подающим и обратным трубопроводами теплотрассы обычно составляет не менее 2 кгс/см².

Любопытное решение – схема, построенная как гравитационная, но с врезанным в нее насосом. Причем последний не разрывает основной контур, а врезается параллельно ему. Между врезками розлив снабжается вентилем или обратным клапаном (исключительно шариковым, обладающим минимальным гидравлическим сопротивлением и не требующим большого перепада для срабатывания).

Предложенная схема способна работать в двух режимах:

1. При наличии электроэнергии насос обеспечивает быстрый и равномерный прогрев всех отопительных приборов. При этом байпас закрыт (вентилем или сработавшим обратным клапаном).
2. Без электричества открывается байпас, после чего система продолжает работать уже с естественной циркуляцией.

Такая реализация позволит вам обогреть свой дом и не бояться отказа отопительного оборудования из-за отсутствия энергоснабжения.

ОБОРУДОВАНИЕ

Итак, мы собираемся своими руками смонтировать водяное отопление. Какие основные элементы будет включать наша схема?

КОТЕЛ

Наиболее дешевы в эксплуатации бытовые газовые котлы отопления.

Котлы могут быть энергозависимыми (с электронным розжигом) и энергонезависимыми (использующими пьезорозжиг и пилотную горелку). Первые заметно экономичнее – пилотная горелка расходует до 20 % общего количества газа.

На втором месте по экономичности – твердотопливные котлы. Уголь и дрова будут прекрасным решением там, где нет магистрального газа. Однако использование твердого топлива подразумевает частые загрузки: в сутки вам придется растапливать котел как минимум дважды.

Есть, впрочем, ряд способов решить эту проблему.

• Газогенераторные твердотопливные котлы разбивают процесс сжигания топлива на два этапа. Вначале оно тлеет при ограниченном доступе воздуха, образуя горючий пиролизный газ; потом этот газ дожигается в собственной топке. Газогенераторный котел способен работать на одной закладке не 2-5, а 8-12 часов.
• Устройства верхнего горения используют тление тонкого верхнего слоя угля или дров. На угле котел может проработать до 5 суток без обслуживания и чистки.
• Простое и универсальное решение – использование теплоаккумулятора (теплоизолированной емкости объемом 300-2000 литров). Работая на полной мощности, котел после растопки нагревает воду в баке. Следующие несколько часов накопленная тепловая энергия постепенно отдается отопительным приборам.

Наконец, соляровые и электрические котлы мало отличаются по расходам на отопление. Они обеспечивают максимальную стоимость киловатт-часа тепла. Кроме того, не везде можно обеспечить требующуюся для отопления электричеством мощность.

ТРУБЫ

Их выбор определяется тем, идет ли речь о центральном или автономном отоплении.

Оптимальный материал для ЦО – это стальные трубы нескольких типов.

• Черная сталь дешева, однако подвержена коррозии. Кроме того, стальные стояки и подводки требуют больших затрат времени и сил на монтаж. Соединения чаще всего выполняются сваркой.
• Оцинкованная сталь защищена цинковым слоем от коррозии; собирать подводку из оцинковки будет правильным ТОЛЬКО на резьбах. Сварка нарушает защитное покрытие, в том числе внутри трубы.
• Наконец, прекрасный материал – гофрированная нержавейка. Трубы соединяются компрессионными фитингами с силиконовым уплотнителями и легко гнутся.

Почему именно сталь? Потому, что в системе ЦО вы не защищены от превышения расчетной температуры и гидроударов. Лучше переплатить при монтаже отопления, а не при устранении последствий прорыва грязного кипятка.

А вот автономное отопление подразумевает, что все параметры постоянны и подконтрольны вам. Отсюда и выбор материалов:

• Металлопластик с пресс-фитингами.

Важно: компрессионные фитинги с накидными гайками на отоплении и горячей воде лучше не применять. После нескольких циклов нагрева и охлаждения они начинают течь.

• Полипропилен. Желательно – армированный: армирование не только увеличивает прочность трубы на разрыв, но и уменьшает ее тепловое расширение.
• Сшитый полиэтилен. Помимо прочности, эти трубы обладают еще одним достоинством: они гибки и поставляются в бухтах длиной до 500 метров, что полезно при лучевой разводке с укладкой труб в стяжку.

ОТОПИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

И здесь стоит разделить центральное и автономное отопление.

В системах ЦО лучше применять стальные трубчатые радиаторы, стальные конвекторы и биметаллические радиаторы. Алюминий нежелателен.

Причем не только с точки зрения прочности: инструкция по применению алюминиевых радиаторов особо оговаривает способность этого металла к ускоренному разрушению в сочетании с медным водопроводом. Металлы образуют гальваническую пару.

Поскольку вы не можете знать, из чего сделаны подводки у соседей – лучше не рисковать.

А вот для автономного отопления алюминиевые радиаторы безоговорочно являются лучшим выбором.

БЕЗОПАСНОСТЬ

Ее обеспечивают:

• Расширительный бак. Он вмещает избыток теплоносителя при его расширении, сопутствующем нагреву.
• Предохранительный клапан – дополнительная страховка от переполнения контура. Клапан срабатывает и сбрасывает избыток теплоносителя, когда его давление достигает заданного порогового значения.
• Манометр или термоманометр устанавливаются для визуального контроля параметров.
• Автоматический воздухоотводчик или ручной воздушник монтируются в верхних точках контуров и в воздушных карманах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ