Системи водяного опалення: класифікація видів

• Класифікація:
• Залежні і незалежні
• Відкриті та закриті
• Примусова та природна циркуляція
• Однотрубні і двотрубні
• Горизонтальна і вертикальна розводка
• Тупикові і попутні схеми
• Підключення опалювальних приладів
• Основні елементи:
• Котел
• Труби
• Арматура
• Безпека
• Опалювальні прилади
• Висновок

Якими бувають системи водяного опалення? Ця стаття представляє собою вступний екскурс, покликаний познайомити вас з основними типами та вузлами опалювальних систем. Крім того, ми познайомимося з базовими принципами створення схем обігріву житла своїми руками.


Зрозуміло, що за визначенням в якості теплоносія використовується вода або теплоносій на її основі з більш низькою температурою замерзання. Чи є альтернативи?

• Парове опалення. Теплоносій – перегріта пара високого тиску. Температура дозволяє зробити опалювальні прилади більш компактними або більш ефективними при тому ж розмірі.

Зверніть увагу: оборотні сторони ефективності – велика небезпека аварій (у житлових приміщеннях парове опалення не застосовується) і більш швидка корозія труб і регістрів з корозійно-нестійких сталей.

• Система повітряного опалення. Підігріте повітря розводиться теплоізольованими повітроводами, виконуючи заодно функції вентиляції.
• Децентралізоване опалення передбачає, що замість будь-якого теплоносія використовується своє джерело тепла для кожного приміщення або навіть для кожної зони кімнати. Саме так працюють електричні та газові конвектори, інфрачервоні панелі і масляні радіатори.

Повернемося, однак, до використання в якості теплоносія води. За якими ознаками можлива класифікація систем водяного опалення?

ЗАЛЕЖНІ І НЕЗАЛЕЖНІ

У залежній системі теплоносій ззовні (як правило, з теплотраси) надходить безпосередньо в систему опалення. Він може використовуватися виключно для обігріву; куди частіше можливий відбір гарячої води для госппотреб. Саме за такою схемою працює опалення в абсолютній більшості міських будинків.

Тепловий вузол незалежної системи включає теплообмінник, за допомогою якого вода теплотраси віддає теплову енергію теплоносія в замкнутому контурі. Схема може бути застосована в тому випадку, якщо в приватному будинку в якості теплоносія використовується антифриз. При наявності теплолічильників таке підключення дозволить відключити обігрів на час тривалого від'їзду, не ризикуючи розморожуванням системи.

ВІДКРИТІ ТА ЗАКРИТІ

Відкрита водяна система опалення функціонує без надлишкового тиску і відкривається в атмосферу. У її верхній точці монтується відкритий розширювальний бак, куди витісняються всі повітряні пробки.

В системі закритого типу підтримується постійний надлишковий тиск від 1 (в приватних будинках) до 6 (у багатоквартирних будинках) атмосфер.

ПРИМУСОВА ТА ПРИРОДНА ЦИРКУЛЯЦІЯ

Системи з природною циркуляцією в наш час застосовуються порівняно рідко. Однак це прекрасне рішення для невеликих будинків, що дозволяє зробити опалення незалежним від електрики.

В основі принципу роботи так званих гравітаційних систем лежить той факт, що при нагріванні щільність води падає. У замкнутому обсязі більш холодна вода витісняє нагріті водяні маси у верхню частину контура. При певній конфігурації можна забезпечити безперервний рух теплоносія.

Інструкція зі створення гравітаційної системи, заголом, порівняно проста:

• Котел розміщується якомога нижче. У будинках без підвалу під нього часто робиться поглиблення в підлозі.
• Від котла розлив піднімається вертикально вгору до найбільш високої точки контуру, формуючи так званий розгінний колектор.
• У верхній точці в разі відкритої системи монтується, як уже говорилося, розширювальний бак відкритого типу. У разі закритого контуру там встановлюється повітровідводчик – автоматичний або ручний; розширювальний ж бачок мембранного типу може розташовуватися в будь-якій частині контура.
• Від верхньої точки розлив повертається до котла з постійним невеликим ухилом, необхідним для руху остиглої води самопливом. По дорозі теплоносій віддає тепло радіаторам або іншим опалювальним приладам.

Особливість гравітаційних систем – жорсткі вимоги до гідравлічного опору контуру. Використовується труба не тонше ДУ 32 і мінімум запірної арматури. Дроселі будь-якого типу на розлив категорично не ставляться.

Для довідки: гідравлічний опір сучасного кульового вентиля в десятки разів менше, ніж у чавунного або латунного гвинтового. Порівняння цієї та низки інших характеристик призводять до простої думки: про гвинтові вентиля при закупівлі матеріалів краще повністю забути.

У системі з примусовою циркуляцією для її створення використовується зовнішній (з теплотраси) перепад або власний циркуляційний насос. При цьому насоси можуть працювати в системах як закритого, так і відкритого типів.

Прекрасне рішення – схема з циркуляційним насосом, що при відсутності електроенергії може працювати як гравітаційна. Для забезпечення такої можливості розлив виконується трубою великого перерізу і в одній точці розривається вентилем. До і після вентиля врізається насос з грязьовиком.

Що дає така схема?

• При закритому байпасі і включеному насосі система працює з примусовою циркуляцією. Байпас перекривається для того, щоб насос не ганяв воду по колу.
• При відкритому байпасі система завдяки мінімальному гідравлічному опору здатна працювати як гравітаційна.

Чому примусова циркуляція змусила потіснитися гравітаційні системи? Адже вона за визначенням робить опалення більш відмовостійким, чи не так?

• Циркуляційний опалювальний насос дозволяє прокладати розлив строго за рівнем і обійтися трубою меншого діаметру. Крім економії, це сильно впливає на естетику приміщення.

Втім: у будинках з горищем і підвалом розлив подачі і обратки можуть бути винесені з житлової частини будинку.

Примусова циркуляція забезпечує більш швидкий і рівномірний нагрів опалювальних приладів. У гравітаційної системі далекі від котла радіатори завжди помітно холодніше ближніх.

ОДНОТРУБНІ І ДВОТРУБНІ

Різницю легше пояснити на прикладах.

Найпростіша однотрубна схема (барачного типу, або ленінградка) влаштована так:

• По контуру приміщення проходить кільце розливу.
• Паралельно йому або, розмикаючи його, монтуються опалювальні прилади.

Мінімальна витрата матеріалів і максимальна відмовостійкість – безсумнівні переваги. Недолік – великий розкид температур між першими і останніми радіаторами. Його, втім, легко нівелювати різною кількістю секцій або дроселюючою арматурою на кожному радіаторі (зрозуміло, в цьому випадку вони не повинні розривати основне кільце розливу).

У випадку двотрубної схеми нам, що цілком логічно, будуть потрібні два розливи –подаючий і зворотний. Кожен опалювальний прилад представляє собою перемичку між ними. Що в результаті?

• Не потрібен нерозривний контур по всьому периметру. Можна, наприклад, не обводити трубами двері або панорамне вікно.
• Температура опалювальних приладів може бути однаковою. На практиці, втім, розкид є.
• Балансування дроселями або термоголовками ОБОВ'ЯЗКОВЕ. Інакше цілком реальна ситуація, коли вся маса теплоносія рушить по короткому контуру – через ближні опалювальні прилади, а далека частина розливу і батарей в холоди буде просто разморожена.

ГОРИЗОНТАЛЬНА І ВЕРТИКАЛЬНА РОЗВОДКА

Чим відрізняються ці схеми систем водяного опалення – нескладно зрозуміти інтуїтивно. Наприклад, горезвісна ленінградка – типова горизонтальна схема, а ось стояк опалення в сучасній п'ятиповерхівці – вертикальна.

На практиці, однак, куди частіше можна бачити комбіновані схеми, що включають горизонтальні і вертикальні ділянки розводки:

• В стоячній системі в будинках радянської будівлі є, крім стояків, ще й горизонтально розташовані розливи.
• У новобудовах використовується ще більш складна комбінація: розливи з'єднуються вертикальними стояками, від яких на кожному поверсі запитана горизонтальна розводка всередині окремо взятої квартири.

ТУПИКОВІ І ПОПУТНІ СХЕМИ

Тупикові водяні системи опалення – це двотрубні схеми, в яких напрямки води в розливі подачі і обратки протилежні. Теплоносій добирається до далеких радіаторів і повертається назад. А от якщо він продовжує рухатися до котла або теплового вузла, зберігаючи той же напрямок – наша схема стає попутною.

Зауважте: попутна схема розводки має вкрай мало переваг перед однотрубною в разі одноповерхового будинку. На її користь говорить хіба що трохи більш рівномірний прогрів радіаторів.

ПІДКЛЮЧЕННЯ ОПАЛЮВАЛЬНИХ ПРИЛАДІВ

Різні типи підключення можуть використовуватися, насамперед, для секційних радіаторів різних типів.

Конвектори забезпечені підводками, і напрямок циркуляції в них визначений виробником. Які варіанти можливі при підключенні батарей?

• Бокове підключення найбільш популярне в міських квартирах. Підводки входять у дві пробки з одного боку радіатора. Основна перевага такої схеми – те, що довжина підводок, що ведуть від стояка, мінімальна. Недоліки – нерівномірний нагрів далеких і ближніх секцій і, що куди гірше, неминуче замулювання кінця батареї.
• Діагональне підключення (верхня пробка з одного боку радіатора і нижня – з іншого) змусить радіатор гріти по всьому об'єму максимально рівномірно. Під верхнім підведенням, однак, низ секцій буде замулюватися і в цьому випадку. Знадобиться періодична промивка.
• Нарешті, підключення знизу вниз означає і рівномірний нагрів по всій довжині, і абсолютно чисті секції. Ціна цього – повітряна кишеня в опалювальному приладі: потрібна установка крана Маєвського або, що краще, автоматичного повітрявідводчика.

З чого складається система водяного опалення в приватному будинку? Якщо в міській квартирі ми в'їжджаємо, як правило, в житло з уже функціонуючим опаленням, то тут нам доведеться складати проект з нуля.

КОТЕЛ

Джерело тепла, що перетворює енергію горіння палива або електрику в теплову енергію, що транспортується теплоносієм. Список основних типів котлів виглядає так:

• Газові забезпечують в даний час найбільш низькі експлуатаційні витрати. Зрозуміло, при роботі на магістральному газі: балонний збільшить вартість кіловат-години тепла в кілька разів.

• Твердопаливні котли на другому місці за дешевизною опалення. В якості палива використовуються дрова, вугілля, торф, тирса і т.д. Основна проблема – потреба в частих завантаженнях пального.
• Солярові котли можуть працювати в повністю автоматичному режимі; однак соляра дуже дорога і продовжує рости в ціні.
• Нарешті, електрика – самий зручний, безпечний і ... дорогий спосіб опалювати своє житло.

Крім того: сама ідея використовувати теплоносій в цьому випадку представляється дивною. Окремі електрорадіатори або конвектора виглядають куди більш здоровим рішенням.

ТРУБИ

Труби з чорної сталі ще застосовуються при монтажі центрального опалення; однак при самостійному перенесенні радіаторів та проектуванні опалювальних систем котеджів ставка робиться, як правило, на інші матеріали.

• Оцинкована сталь має міцність чорних сталевих труб і позбавлена їхнього головного недоліку – схильності до корозії.
• Гофрована нержавійка на додаток до міцності ще й легко гнеться. З'єднання виконуються фітингами з силіконовими ущільнювачами, без різьб, що робить збірку швидкою і легкою.
• Поліпропіленові труби дешеві і монтуються за допомогою найпростішого низькотемпературного паяльника. Зазвичай для гарячої води та опалення використовують труби, армовані алюмінієм або фіброю: вони міцніші і мають куди менший коефіцієнт теплового розширення.
• Зшитий поліетилен – прекрасний матеріал для променевої розводки з укладанням в стяжку. Стійкість до температури і міцність на розрив поєднується з гнучкістю і можливістю закупівлі в бухтах довжиною до 500 метрів.

АРМАТУРА

• Якщо потрібно перекрити воду, найкращий інструмент для цього – сучасний кульовий вентиль. Надійність поєднується із зручністю використання і низьким гідравлічним опором у відкритому стані.
• Дроселі застосовуються для ручного регулювання тепловіддачі опалювальних приладів та їх балансування.
• Термостатичні головки після калібрування здатні регулювати пропускну здатність таким чином, щоб у приміщенні з прийнятною точністю підтримувалася задана температура.
• Для відводу повітря найбільш зручні автоматичні повятрявідводчики. Однак замість них можуть застосовуватися як крани Маєвського, так і звичайні вентиля і навіть водорозбірні крани.

БЕЗПЕКА

Її забезпечують пристрої, які так і називаються – група безпеки:

• Розширювальний бак компенсує збільшення обсягу теплоносія при нагріванні. Вода практично нестислива і може просто порвати труби або радіатори; а ось повітря, відділене від води гумовою мембраною, стискається легко. Обсяг мембранного бака береться приблизно рівним 10% кількості теплоносія в системі.
• Запобіжний клапан потрібен на той випадок, якщо при сильному нагріванні місткості розширювального бачка не вистачить. При досягненні критичного тиску він скидає надлишки води.
• Манометр дозволяє контролювати поточний тиск в системі.

ОПАЛЮВАЛЬНІ ПРИЛАДИ

• Чавунні радіатори досить термостійкі і не схильні до корозії. Секції володіють великим внутрішнім об'ємом і завдяки повільному руху теплоносія в них легко замулюються при бічному підключенні.
• Сталеві опалювальні прилади діляться на кілька типів: пластинчасті, трубчасті, конвектори та регістри. Виконання з корозійно-нестійких сталей робить їх уразливими для іржі, а тонкі стінки пластинчастих радіаторів – ще і вкрай неміцними механічно.
• Алюмінієві радіатори дешеві і мають прекрасну тепловіддачу, але бояться перевищення тиску і гальванічних процесів, які породжують об'єднання в одному контурі різних металів (зокрема, алюмінію і міді).

• Біметалеві опалювальні прилади – це алюмінієві радіатори зі сталевими сердечниками, що збільшують міцність на розрив, і мідно-алюмінієві конвектора. Другі представляють собою мідну трубку з напресованими для збільшення тепловіддачі алюмінієвими пластинами.

Безумовно, наша розповідь про сучасне водяне опалення не претендує на повноту. Тема занадто велика, щоб охопити її в одній порівняно невеликій статті. Деяку кількість додаткової інформації ви зможете знайти в прикріпленому до статті відео.