Почему так популярно водяное отопление? Его особенности и схемы

Почему так популярно водяное отопление? Его особенности и схемы

Водяное отопление — технология обогрева жилых зданий жидким теплоносителем. Тепловая энергия передаётся в помещение радиаторами, регистрами труб, конвекторами.

Для обогрева здания устанавливают регистры в каждой комнате.

При работе водяного отопления жидкий теплоноситель нагревается в отопительном котле и по трубам поступает в комнаты, где отдаёт тепло и уже охлаждённым, возвращается в котёл, вступая в новый цикл.

Этот процесс повторяется постоянно и обогревает помещения.

Классификация водяных отопительных систем по принципу работы

По принципу работы отопление имеет естественную и принудительную циркуляцию теплоносителя.

С естественной циркуляцией

Используют для обогрева небольшого дома. Теплоноситель перемещается по трубам благодаря естественной конвекции.

Фото 1. Схема водяной отопительной системы с естественной циркуляцией. Трубы необходимо устанавливать под небольшим уклоном.

По законам физики тёплая жидкость поднимается вверх. Вода, нагреваясь в котле, поднимается, после чего спускается по трубам к последнему радиатору в системе. Остывая, вода поступает в трубу обратки и возвращается в котёл.

Использование систем, работающих с помощью естественной циркуляции, требует создание уклона — это упрощает перемещение теплоносителя. Длина горизонтальной трубы не может превышать 30 метров — расстояние от крайнего в системе радиатора до котла.

Такие системы привлекают своей дешевизной, не требуется покупать дополнительное оборудование, практически не издают шума, когда работают. Минус в том, что трубы нужны большого диаметра и укладываться максимально ровно (в них почти нет давления теплоносителя). Невозможно обогреть большое здание.

Схема с принудительной циркуляцией

Схема с использованием насоса сложнее. Здесь, кроме батарей отопления, устанавливают циркуляционный насос, перемещающий теплоноситель по отопительной системе. В ней давление выше, поэтому:

• Можно укладывать трубы с изгибами.
• Проще обогреть большие здания (даже в несколько этажей).
• Подойдут трубы малого диаметра.

Фото 2. Схема системы отопления с принудительной циркуляцией. Для перемещения теплоносителя по трубам используется насос.

Нередко эти системы делаются замкнутыми, что избавляет от попадания воздуха в отопительные приборы и теплоноситель — наличие кислорода приводит к коррозии металла. В такой системе необходимы закрытые расширительные бачки, которые дополняют предохранительными клапанами и устройствами для сброса воздуха. Они обогреют дом любого размера и более надёжны в работе.

Способы монтажа

Для маленького дома, состоящего из 2—3 комнат, используют однотрубную систему. Теплоноситель перемещается последовательно по всем батареям, доходит до последней точки и возвращается по обратной трубе назад в котёл. Батареи подключаются снизу. Минус в том, что дальние комнаты прогреваются хуже, так как в них поступает уже слегка остывший теплоноситель.

Более совершенны двухтрубные системы — к дальнему радиатору укладывается труба, и от неё делают отводы к остальным радиаторам. Теплоноситель на выходе из радиаторов поступает в обратную трубу и перемещается в котёл. Эта схема равномерно прогревает все помещения и позволяет отключить ненужные радиаторы, но основной минус — сложность монтажа.

Коллекторное отопление

Основной минус одно- и двухтрубной системы — быстрое охлаждение теплоносителя, у коллекторной системы подключения этого недостатка нет.

Фото 3. Система водяного коллекторного отопления. Используется специальный распределительный узел.

Главным элементом и основой коллекторного отопления является особый распределительный узел, называемый в народе гребёнка. Специальная сантехническая арматура, необходимая для распределения теплоносителя по отдельным магистралям и независимым кольцам, циркуляционный насос, приборы, обеспечивающие безопасность и расширительный бак.

Коллекторный узел для двухтрубной системы отопления состоит из 2 частей:

• Входной — его подключают к нагревательному устройству, где он принимает и распределяет по контурам горячий теплоноситель.
• Выходной — подключают к обратным трубам контуров, необходим для сбора охлаждённого теплоносителя и подачи его в котёл.

Основное отличие коллекторной системы — любая батарея в доме подключена независимо, что позволяет регулировать температуру каждой или отключить её. Иногда используют смешанную разводку: к коллектору подключают независимо несколько контуров, но внутри контура батареи подключены последовательно.

Теплоноситель доставляет до батарей тепло с минимальными потерями, КПД этой системы увеличивается, что позволяет использовать котёл меньшей мощности и тратить меньше топлива.

Но и коллекторная система обогрева не лишена недостатков, к ним относится:

Водяное отопление: классификация систем и их установка

Обогрев жилья в России – это насущная необходимость, и чем дальше на север и восток, тем она более актуальна. Решать эту проблему можно различными способами. Традиционно преобладает снабжение теплом при помощи нагретой воды, которое имеет как положительные, так и отрицательные стороны.

Особенности

Водяное отопление выполняется обычно как замкнутая система, в которую, кроме котла, входят радиаторы и связывающий два элемента трубопровод. Но, разумеется, ограничиться только тремя ключевыми звеньями бывает затруднительно, и на практике система заметно сложнее.

В дополнение к перечисленным устройствам стоит обратить внимание на следующие элементы:

• насосы, обеспечивающие циркуляцию (не во всех системах, правда, они нужны);
• аппаратура обеспечения безопасности;
• регулирующие и запирающие детали;
• устройства для дренажа и спуска жидкости;
• блоки для экстренного стравливания воздуха.

Что касается самих котлов, подогрев воды до нужной температуры достигается за счет установок различной конструкции неодинаковой мощности. Довольно широко варьируется потребляемое топливо. Трубы в системах водяного отопления ставятся как бесшовные, так и сварного изготовления, диаметр стального канала достигает 50 мм. Обязательное требование – это готовность работать под давлением в 16 атмосфер и при нагреве до +250 градусов, именно такова программа экстремальных испытаний. Типичный контур разделяется на два потока: через трубу на выходе жидкость затекает в радиаторы, а на вход в котел ведет обратно ориентированный ход.

Самотечные системы

Какое топливо ни применялось, какую автоматику ни использовали по решению конструкторов, водяное отопление четко классифицируется по способу теплопередачи. На использовании естественной подвижности разогретой жидкости основано действие самотечных систем. Вода, получившая порцию тепла, поднимается по полости стояка и далее, испытывая напор движущихся следом порций, продвигается в радиаторы. Отдав полученный импульс их стенкам, она переходит в трубы обратного контура и оттесняет из котла ту воду, которая там уже успела нагреться. Вскоре все повторяется сначала.

Естественная циркуляция наиболее рациональна в домах небольшой площади, поскольку установка насосов и регулирующего оборудования, расход тока значительно повышают эксплуатационные издержки. Но когда требуется обогревать значительную территорию или преодолевать мощное гидростатическое сопротивление ввиду сложности геометрии системы, целесообразно все же выбирать принудительную циркуляцию. Суть ее состоит в том, что движение воды форсируется и нормализуется за счет работы насосов, присоединяемых к возвратному трубопроводу. Так как между контурами возникает разница давления жидкости, она находится в непрерывном движении. Стабильность и качество работы подобных комплексов очень велики, но придется платить за дополнительные аппараты, за потребляемое электричество.

Кроме того, дополнительный сегмент сети на 220 вольт должен быть смонтирован по всем правилам, и в обращении с ним нужна осторожность. Чтобы перебои в электрической сети не нарушили нормальную работу теплоснабжения, приходится монтировать источники аварийного питания и рассчитывать, что их мощности хватит на все возможные случаи. Нагревательные аппараты отдают тепло не только воде, но и антифризу, который все чаще используется в современной технике. Польза его состоит в том, что отпадает риск замораживания трубопровода в принципе. Но нельзя забывать, что состав антифриза представляет серьезную опасность для людей и животных.

Атмосферный тип

Изредка встречается еще открытый (атмосферный) тип водяного отопления. Обязательным условием его нормальной работы является наличие расширяющего бака, через который наружу уходят скопления воздуха. Гравитационный вариант требует очень прочных труб и ограничивает количество запирающей арматуры. Ведь каждая деталь такого рода повышает гидравлическое сопротивление и риск скопления пузырей воздуха. В классификацию не входит воздушно-местное отопление, но его полезно упомянуть для сравнения; в качестве источников тепла используются не котлы, а калориферы.

Огромное значение на практике имеет способ получения тепловой энергии. Так, относительно практичный газовый обогрев стоит весьма дорого, и подающие газ трубы протянуты не везде. Если даже они есть, оформление необходимых разрешений является делом крайне утомительным для большинства людей. Теплогенераторы на угле, пеллетах, дровах, жидком горючем требуют определенной подготовки, постоянного внимания. Без дымоходных контуров, выполненных по целому ряду правил, можно столкнуться с серьезными проблемами, даже с риском отравления.

Электрообогрев

Данный тип отопления становится все более востребованным. Речь не идет об устаревших схемах с использованием рефлекторов и радиаторов. Эти приборы, которые недостаточно эффективны и тратят много энергии, давно оттеснены в сторону котлами. Характеристики такого водяного отопления вынуждают использовать его строго в режиме искусственной циркуляции. Даже в самых благоприятных условиях естественный ход воды спровоцирует существенную потерю мощности и соответственный рост цифр на счетчике.

Использование насоса гораздо экономичнее; кроме того, сократить потери помогает исполнение всей системы по закрытой схеме с расширительным резервуаром мембранного типа. Расширитель всегда дополняется особой группой безопасности. Немалая часть котлов оборудуется обычными ТЭНами, вставленными в непроницаемый для воды каркас. По этой причине КПД систем относительно низок, и хуже могут быть только устройства в электродном исполнении. Подобные аппараты компактны и прогреваются быстро, почти невосприимчивы к рывкам параметров тока.

Но даже эти достоинства вместе с повышенной пожарной безопасностью не позволяют считать электродный котел универсальным решением. Электролит, выступающий в роли теплоносителя, должен иметь строго заданный состав без посторонних примесей. Лишь только нарушено это требование, и все положительные стороны такого вида техники оказываются перечеркнуты. Электродный котел практически невозможно автоматизировать, а все трубы необходимо будет регулярно прочищать от возникающих отложений солей. Индукционные электрические котлы используют наведенный ток в одном из контуров, который и греет жидкость.

Подогрев происходит равномерно, затраты энергии минимальны и КПД очень высок. По большей части индукционные котлы выполняются в виде цилиндров. Установка таких аппаратов проста, но лучше все же консультироваться со специалистами перед их выбором и размещением. Независимо от вида используемого котла, напольное размещение его практикуется в основном из-за избыточной тяжести и невозможности размещения на стенах. Впрочем, если сами стены в нужном месте всего лишь легкие перегородки из ГКЛ либо иного материала, именно напольный вариант будет обязателен.

Использование центрального отопления

Еще один способ – это подключение к системе центрального отопления. Это позволяет не запасаться никаким топливом и не устанавливать дополнительные приборы, распределяющие воду.

Использование центрального отопления имеет следующие недостатки:

• невозможно будет обеспечить нормальный обогрев при сбоях на магистрали или на генерирующей установке;
• гидравлические испытания и аварии могут привести к разрушению труб и радиаторов в доме;
• в холодные часы перед началом отопительного сезона или после его завершения не получится обогреть дом в принципе.

Дополнять обогревающий контур (центральный или местный) должна тепловая завеса. Даже в хорошо согретом частном доме дверные проемы, несмотря на утеплительные материалы, становятся входными воротами мороза.

Водяной тип завес превосходит электрические по сбережению ресурсов, при этом подобно им он может гарантировать следующее:

• исключение сквозняков;
• равномерное распределение теплоты в доме;
• блокаду проникновения выхлопных газов и выбросов, мелких насекомых и пылевых частиц;
• усиление прогрева дома;
• возможность открывать двери и проветривать коридор без риска переохлаждения;
• поддержание прохлады в жаркие дни.

Суть проста – есть мощный вентилятор, разгоняющий воздух до высокой скорости. Он и блокирует перемешивание холодного воздуха с улицы и прогретых масс в доме. Обязательным условием для нормальной работы водяной завесы является наличие центрального отопления. В противном случае предварительный прогрев необходимой массы воды в самом доме является излишне дорогостоящим делом. Важно учесть, что установка водяной завесы довольно сложна, хотя и оправдывается последующей выгодой.

В любой системе водяного отопления может развиться низкое давление. При условии нормальной работы циркуляционных насосов и при стабильном переносе тепла оно помогает сократить удельную нагрузку на соединения. Когда контур работает в режиме естественной циркуляции, давление является еще меньше – и это только положительно отражается на сроке службы компонентов. Но не стоит чрезмерно увлекаться, поскольку при высоком давлении температура кипения воды тоже повышается. А это дает возможность монтировать более сильные котлы, что крайне важно в большом доме, особенно на фоне жестких погодных условий.

Схема подключения

Кроме выбора варианта отопительного оборудования, немаловажна и организация разводки горячей воды, поскольку именно от нее зависит стабильность подачи тепла в самые отдаленные уголки. Для загородного дома требования обычно такие же, что и для городского жилища, поскольку законы физики везде одинаковы. А вот для двухэтажного строения придется приложить больше усилий при подключении, чем для одноэтажного дома. Неизбежно добавляется расчет подъема жидкости на увеличенную высоту, и реализовать его на практике тоже довольно непросто.

Выбирая систему отопления для двухэтажного дома, приходится разбираться во многих вариантах, такие как:

• с двумя трубами или с одним контуром;
• с организацией разводки сверху либо снизу;
• с натуральной или вынужденной циркуляцией;
• с идущими горизонтально либо вертикально стояками;
• с магистральным типом проводки теплоносителя или с тупиковым исполнением.

Рекомендуется выбирать в любом случае такую схему, которая будет способна работать сама, без участия людей за счет встроенной автоматики. Однотрубный вариант по системе «Ленинградка» позволяет экономить средства и полностью устранить зависимость от центрального отопления. Схема хорошо работает с разнообразными видами топлива. Смонтировать отопительный контур легко даже без помощи профессионалов. Вдобавок сокращение числа труб повышает эстетичность нагревательного комплекса; допускается оборудование теплого пола при соблюдении технологических условий.

У двухтрубной вариации есть свои преимущества, и главное из них – радиаторы в разных комнатах будут прогревать воздух одинаково эффективно. Исключается ситуация, когда где-то очень холодно, а где-то практически африканская пустыня. Даже увеличение количества труб вполне перекрывается объективными достоинствами. Важно: двухтрубный вариант с верхним отводом обратки не подходит для использования чугунных радиаторов. А вот совместимость с современными металлическими панелями у него на уровне.

Если обратный ход воды начинается снизу, а теплоноситель вводится сверху, то эффективность заметно вырастает. Исчезает опасность, что какой-то один угол в доме будет греться хуже других. Но проблема в том, что если в батареях установлено более 15 сегментов, уровень тепловых потерь превосходит все разумные рамки. Большинство людей отдает предпочтение диагональному способу, когда тепловой ввод и обратка подключаются не только на разной высоте, но и на противоположных сторонах радиатора. Почти всегда двухтрубный контур работает в режиме насосной прокачки, естественной подвижности воды не хватает.

Расчет

Выбрав принципиальную схему и вид отопительного оборудования, нужно внимательно все рассчитать. Для частного дома и на даче действует одна схема вычислений, но требуется учесть, будет ли эксплуатироваться жилище круглогодично или же возможны остановки обогрева даже в холодный сезон. Во внимание принимается мощность, выдаваемая котлом – ее необходимо сопоставить с мощностью, приходящейся на единичную секцию радиатора. Из потерь тепла домом обязательно вычитают его приток, поступающий за счет тепловых солнечных лучей через окна, двери и в меньшей степени через стены.

Независимо от тонкостей конкретной ситуации, нужно учитывать и такие универсальные требования:

• приближение отопительного контура к полу не более чем на 6 см;
• дистанция до подоконника по вертикали самое меньшее 5 см;
• вертикальное ориентирование ребер радиаторов;
• нежелательность размещения их вдали от окон;
• размещение отопительных аппаратов на идентичном уровне и примерно на равных расстояниях друг от друга.

Монтаж

Когда схема расстановки отопительных приборов своими руками готова, можно немедленно браться за ее воплощение. Целесообразно покупать комплектующие только от известных изготовителей, что значительно понижает риск покупки некачественного товара. В однотрубных системах рекомендуется делать уклон на уровне 3–5 градусов, благодаря такому решению удается улучшить циркуляцию воды и повысить эффективность использования системы в целом. Каждый радиатор следует оснащать воздушными кранами, обеспечивающими стабильность внутреннего давления. При помощи кранов Маевского можно снять отдельную батарею, не осушая ее полностью.

Сделать правильно двухтрубную отопительную систему заметно сложнее. Без крайней необходимости браться за эту работу самостоятельно не следует, куда правильнее приглашать мастеров. Обязательным условием стабильной работы коллекторного варианта отопления является применение терморегуляторов и ряда запирающих клапанов. Благодаря им система сможет работать в полуавтоматическом режиме с минимальным вовлечением людей в управление. Если только есть малейшая материальная и техническая возможность, стоит оборудовать отопительную систему циркуляционными насосами.

Советы

Как в деревянном, так и в кирпичном, блочном и другом доме рекомендуется ставить котел мощностью 1000 Вт на 10 м² отапливаемого помещения. Занижать это соотношение даже при очень солидной теплоизоляции не рекомендуется, поскольку тогда не получится нормально прогреть жилище. И даже то соображение, что его обогрев дешевле, чем мог бы быть, уже не слишком порадует жильцов. Стандартный показатель исходит из того, что потолки в доме не выше 3 м; если они подняты в большей степени, интенсивность обогрева должна быть увеличена.

Во внимание стоит принять фактический объем дома, совершенство утепления отдельных помещений, величину окон и защищенность их от утечек тепла. Подача воды по традиции часто производится стальными трубами. Но их высокая коррозионная активность при наличии более стабильных аналогов вынуждает все больше отказываться от стали. Лучше всего вместо черного металла применять нержавеющие или содержащие цинк сплавы. Медная труба для воды считается рекордно надежной, но за нее приходится уплачивать весьма солидные суммы.

Поэтому набирает обороты использование металлопластика и полипропилена иногда с добавками алюминия. Крепость и химическая устойчивость всегда будут радовать владельцев, как и нулевой риск образования отложений внутри. Недостаток – это слишком активное расширение при обогреве. Расставлять трубы в виде одноконтурного массива можно только в домах не более 100 кв. м по площади. Применять такие системы можно и для бытовых нужд, если дополнить их бойлерами либо колонками, работающими на газовом топливе.

Не рекомендуется подавать для водяного отопления воду из скважин, поскольку ее жесткость нередко превышает все допустимые пределы. При развертывании двухтрубной системы желательно каждый радиатор предварять регулирующим клапаном. Дороговизна коллекторной схемы полностью оправдывается тем, что она позволяет замаскировать плохо выглядящие составляющие нагревательного комплекса. Рекомендуется рассмотреть и использование теплых полов, поскольку они повышают эффективность нагрева и делают его более правильным в физиологическом плане. Кроме того, понижение температурного режима благотворно влияет на экономию ресурсов.

Гибридом радиаторов и теплого пола можно считать плинтусный обогрев. Он помогает равномерно подать тепло еще и на стены. Если в отопительной системе есть два и более гидравлических контура, отделяемых друг от друга гидравлической стрелкой либо буферным резервуаром, каждый контур целесообразно оснащать своим насосом. Упростить работу помогает отказ от такого разделения системы, ведь реально она необходима только в наиболее сложных системах. Немаловажное значение, конечно, играет и выбор оптимального источника тепловой энергии (котла).

Кроме приведенных выше рекомендаций, есть и ряд других тонкостей. Так, среди газовых нагревателей наиболее экономным вариантом является конденсационный аппарат с электрическим розжигом. Исключение стартовой горелки само по себе понижает общее потребление газа примерно на ¼. Почти 12% топлива высвобождается благодаря использованию теплоты, выделяющейся при конденсации паров, обычно уносящихся в дымоходы других видов котлов. Применять газ из баллонов либо автономного газгольдера менее экономно, чем при подключении к ответвлению от магистрального газопровода.

Там, где нет постоянного снабжения газом, применение теплового насоса, несмотря на расходование электричества, является даже практичнее твердотопливных котлов. Вместо бурения дорогостоящих глубоких скважин, можно использовать способ обогрева «воздух-воздух». Все, что потребуется в такой схеме – это обдув теплообменника. В системах с естественным ходом циркуляции нормальная работа гарантирована только при заполнении всех составных частей трубопровода теплоносителем и при различии температур между потоками минимум 25 градусов. Чтобы улучшить циркуляцию, можно увеличивать вертикальный разрыв от котла до отопительных приборов, но не более чем до 3 м.

Часто даже размещают котлы в подвальных и цокольных помещениях, в приямке. Не имеет смысла опираться на натуральную циркуляцию там, где расстояние от источника тепла до радиатора превышает 30 м по прямой линии. На большей дистанции внутреннее давление поглощает всю выгоду от использования термодинамических процессов. В домах средней полосы РФ возвратную линию располагают по большей части непосредственно над полом, но только при отсутствии дверей по ее ходу. Если все же встречается проем на пути, канал протягивают под полом или выводят над ним в форме буквы П.

Нецелесообразно монтировать соединяющие детали в подполье, поскольку за ними всегда требуется визуальный контроль. Любой отрезок, выводимый под полом, основательно утепляется подходящими рулонными материалами. Не рекомендуется приближать верхний участок трубопровода к потолкам более чем на 400–500 мм. Вывод на чердак обязательно требует утепления и подготовки тщательно продуманных отверстий, которые не ухудшат характеристики перекрытий. Когда принципиально не получается оборудовать возвращающую линию по полу, нужно вести ее наверху, параллельно подающей линии.

По мнению профессионалов, длинные прямые участки трубопроводов лучше всего делать из стали либо металлопластика. Лучшие стояки получаются из труб диаметром ¾ или 1 дюйм. А вот остальную структуру разводки обычно делают из труб сечением ½ дюйма. Уклон делают одинаковым и для горячего, и для холодного секторов. Целесообразно монтировать кран около каждой батареи, что обеспечивает не только выборочный слив, но и более эффективную регуляцию работы системы.

Металлопластиковая труба монтируется открытым методом, в противном случае исправлять возникающие протечки будет очень сложно. Полипропиленовые конструкции монтируются легко даже при использовании скрытого способа. Обвязка котла и подача газа требуют применения лишь металлических труб, поскольку все остальные материалы недостаточно надежны при возникающих температурах. Вполне оправдано размещение водяного фильтра очистки перед насосным оборудованием. Когда выбирают накопительный бак, учитывают, что нормативное давление в нем должно быть таким же, как и в трубопроводах.

О принципе работы системы водяного отопления рассказывается в видео ниже.

Источник https://ogon.guru/otoplenie/sistemi/vodyanaya.html

Источник https://stroy-podskazka.ru/otoplenie/vodyanoe/

Источник

Источник