Система отопления – один из важнейших видов инженерных комплексов, обеспечивающих комфортное проживание. В частных домах системы отопления в подавляющем большинстве случаев выстраиваются по автономному принципу, причем часто реализуются водяные схемы обогрева. Наличие собственного теплового источника – котла – позволяет реализовать целый набор схем системы, каждая из которых имеет как свои весомые преимущества, так и некоторые недостатки.
Правильный выбор схемы построения отопления - гарант будущего комфорта, обеспечивает возможность экономии топлива, приготовления горячей воды, сооружения дополнительных потребителей тепла – водяных теплых полов, теплообменников, калориферов и так далее. Материал статьи приводит описание принципиальной схемы водяного отопления и дает обзор ее возможных конфигураций, оценивает достоинства и недостатки проектных решений.
Принципиальная схема отопления
Принципиальная схема - базовое техническое решение, на основе которой выстраивается любая система водяного отопления. В состав схемы отопления входят следующие элементы:
- Источник тепла – котел (газовый, твердотопливный, электрический, жидкотопливный, иногда – печи с водяным контуром);
- Приборы отопления – нагревательные устройства (радиаторы, конвекторы, регистры и так далее);
- Трубопроводы, фитинги, фасонные элементы;
- Запорная, регулирующая, предохранительная, воздухоотводящая арматура;
- Расширительный бак открытого или закрытого (мембранного) типа;
- В закрытой системе – циркуляционный насос и группа безопасности;
- Дополнительные устройства (гидрострелки, теплоаккумуляторы, бойлеры косвенного нагрева ГВС, узлы водяного теплого пола (теплых стен) и другие).
Схема работает по несложному алгоритму: теплоноситель (вода или антифриз – незамерзающая жидкость) нагревается в котле и по трубопроводам поступает в отопительные приборы. Приборы отопления передают полученное тепло воздуху отапливаемого помещения посредством конвекции и теплового излучения, остывший теплоноситель возвращается в котел для получения нового объема тепла – система функционирует по замкнутому циклу.
Принципиальная схема является базой – на основе которой выстраивается система отопления – при этом используется несколько типов схем, которые можно разделить на следующие группы:
- Схемы по виду циркуляции теплоносителя – открытая и закрытая;
- Общие схемы системы отопления – однотрубная, двухтрубная, коллекторно-лучевая, смешанная;
- Схемы обвязки отопительных приборов (радиаторов).
Каждая из указанных схем реализует отдельный принцип работы, имеет различную эффективность, при монтаже требуется разное количество материалов.
Открытая и закрытая схемы отопления
Главным признаком данных схем является тип циркуляции теплоносителя – от него зависит построение системы.
Открытая система подразумевает естественное движение теплоносителя за счет разницы плотностей (и соответственно масс) холодной и горячей воды. При нагреве вода расширяется и движется вверх из котла, ее место занимает холодная (тяжелая) вода из обратного трубопровода. Такой принцип движения воды требует соблюдения специальных правил устройства комплекса отопления:
- Котел монтируется в нижней точке системы;
- Трубы имеют диаметр не менее 40 – 50 мм и прокладываются с уклоном (не менее 2%) в сторону движения теплоносителя;
- На котле сооружает вертикальный разгонный коллектор диаметром от 50 мм и высотой от 1,5 метра, из верхней его точки начинается разводка труб, сюда же присоединяется открытый расширительный бак (соединен с атмосферой);
- При сооружении системы монтируется минимальное число поворотов, арматура устанавливается в исключительных случаях, так как создает серьезное гидравлическое сопротивление;
- Основными материалами для монтажа являются стальные трубы, в качестве приборов отопления используются чугунные батареи или регистры из стали.
Открытая схема имеет ограничение по отапливаемой площади (60 – 70 м2), является практически нерегулируемой в отдельных зонах, по мере удаления от котла температура снижается. Единственное весомое достоинство – комплекс может работать без электроэнергии. Системы отопления с естественной (гравитационной) циркуляцией сейчас сооружаются довольно редко, основной схемой водяного отопления стала закрытая система с принудительным движением теплоносителя.
Закрытая схема герметична, движение воды реализуется с помощью циркуляционного насоса, расширительный бак имеет мембранное устройство, в обвязку котла включается группа безопасности в составе предохранительного клапана, воздухоотводчика и манометра (или термоманометра).
Принудительная циркуляция делает комплекс намного маневренней и функциональней – возникает более комфортный уровень управления, можно нагреть теплые полы, подогревать воду, обеспечить теплом других потребителей (например, теплообменник вентиляции или бассейна), температура по системе распределяется относительно равномерно. Устройство схемы здесь дает возможность реализовать целый ряд схем общего построения и обвязки радиаторов. Также следует отметить широкий выбор материалов для закрытых систем – полимерных и металлических труб, радиаторов, запорно-регулирующей арматуры и так далее.
Общие схемы системы отопления
Основным содержанием этой группы схем является способ присоединения отопительных приборов к трубопроводам разводки. Нагревательные устройства присоединяются 2-мя способами – последовательным и параллельным.
Самой простой по монтажу и материальным затратам является однотрубная схема – здесь радиаторы подключаются последовательно, друг за другом, к одному трубопроводу, из последнего устройства выходит обратный трубопровод, возвращающий теплоноситель в котел. Но такой принцип построения имеет следующие недостатки:
- Каждый радиатор холоднее предыдущего в ряду;
- Отсутствует возможность отключения одной батареи;
- Затруднена регулировка температуры отдельных радиаторов.
Эти недостатки частично нивелируются сооружением байпаса – перемычки между входом и выходом теплоносителя на каждой батарее, диаметр байпаса обычно на 1 шаг меньше диаметра подводки. Наиболее эффективно однотрубная система работает при ограничении числа отопительных приборов на одной ветке до 4 – 5 штук и правильном выборе диаметра трубопроводов. При монтаже схемы обычно наблюдается сниженный расход материалов по сравнению с другими схемами – двухтрубной и однотрубной.
Самой же эффективной и качественной считается двухтрубная система – в ней радиаторы присоединяются параллельно и оказывают минимальное взаимное влияние. Комплекс обладает отличной маневренностью, легко поддается управлению и балансировке, имеется возможность отключения отдельных батарей – для ремонта или профилактики. Схема имеет 2 разновидности – тупиковую и попутную, причем вторая (петля Тихельмана) считается более эффективной, хотя и требует большего количества трубопроводов.
Коллекторная схема является модификацией двухтрубной – здесь вместо магистральных труб используются распредколлекторы, к которым отдельными подводками присоединяются радиаторы. Достоинством этой схемы является сосредоточение управления в одном месте, но при монтаже наблюдается максимальный расход материалов, прежде всего трубопроводов.
Часто при строительстве комплекса отопления реализуются смешанные (комбинированные схемы), включающие в себя отдельные блоки классических систем – однотрубной, двухтрубной и коллекторно-лучевой.
Схемы обвязки радиаторов
Эта группа схем включает в себя основные способы обвязки радиаторов отопления. Стоит обратить внимание на следующие схемы обвязки:
- Диагональная – подача сверху, выход теплоносителя снизу по диагонали;
- Боковая – подача сверху, выход снизу (с этой же стороны);
- Нижняя классическая – подача теплоносителя снизу, выход – снизу, с противоположной стороны;
- Верхняя – подача сверху, выход – сверху, напротив.
Максимально эффективной является диагональная схема – она способна реализовать до 100% теплового потенциала батареи. Несколько уступает боковое подключение (до 97%), нижнее и верхнее присоединение менее эффективны. Кроме того, при нижней обвязке возможно завоздушивание отопительного прибора, при верхнем подключении – засорение нижней части.
Кроме базовых методов обвязки существуют специализированные – к нижним резьбам (чаще выполняется с помощью узлов подключения), и обратные – в них движение воды имеет направление снизу вверх. Последние схемы реализуются крайне редко из-за резкого снижения КПД радиатора, использование обычно вызвано соображениями дизайна, ошибками монтажников или техническими условиями.
Кроме описанных схем (по циркуляции, общих и радиаторных) в построении систем водяного отопления существует масса особенностей, учитывающих правила подключения отдельных устройств. Среди них можно выделить обвязку котла – ее содержание зависит от наличия встроенного оборудования и вида котлоагрегата.
Также по специальным алгоритмам выполняется присоединение потребителей к гидрострелкам и теплоаккумуляторам, подключение бойлеров косвенного нагрева, монтаж и привязка водяных теплых полов – подробнее об этом можно прочитать в целевых публикациях на эти темы.
