Системи опалення: види-схеми, елементи і основні поняття

У цій статті я збираюся розповісти про те, який буває система водяного опалення в багатоквартирному або приватному будинку. Нам з читачем належить вивчити її основні елементи, ключові поняття і познайомитися з варіантами розводки і підключення опалювальних приладів.

Схема системи опалення двоповерхового котеджу.

Елементи і поняття

Почнемо з вивчення короткого словничка, який допоможе читачеві не плутатися в термінології.

введення опалення – ділянку трубопроводу між найближчим тепловим колодязем (читай – відведенням від теплотраси) і вхідний запірною арматурою будинкової системи опалення;

Зазвичай межа розділу зон відповідальності між Тепломережами і житловиками проходить по першому фланця вхідний засувки. Однак можливі й інші схеми. У Інкермані, де я живу, Тепломережі обслуговують і теплотраси, і елеваторні вузли, і опалювальні системи.

водоструминний елеватор – серце елеваторного вузла, сталевий або чавунний трійник з соплом, що забезпечує змішування води з прямого та зворотного ниток теплотраси. Елеватор дозволяє направити частину відпрацьованого теплоносія на рециркуляцію. Він забезпечує високу швидкість теплоносія (і, отже, мінімальний перепад температур між кінцями контуру) при мінімальному витраті води з подачі;

Пристрій і принцип роботи водострумного елеватора.

елеваторний вузол – обв'язка елеватора, комплекс запірно-регулюючої арматури, що забезпечує роботу опалювальної системи;

Пристрій найпростішого елеваторного вузла.

Багатоквартирний будинок може мати кілька елеваторних вузлів. Як правило, один з них відповідає за опалення і подачу в будинок гарячої води, решта – тільки за опалення.

Елеваторний вузол з врізками гарячого водопостачання.

розлив (Він же – опалювальна лежневка, або лежак) – горизонтальний трубопровід, що з'єднує між собою опалювальні прилади або стояки (вертикальні трубопроводи) з опалювальними приладами;

Розливу подачі і обратки в підвалі багатоквартирного будинку.

Підводка – ділянку трубопроводу, що з'єднує опалювальні прилади з розливом (розливу) або стояком (стояками);

Сталеві підводки до радіатора.

Опалювальний котел – джерело тепла в автономній (не підключені до теплотрасі) системі. Котлами оснащуються і системи опалення приватного будинку, і окремі квартири в багатоквартирних будинках нової споруди;

Праворуч – підлоговий газовий котел.

Розширювальний бак – ємність, що вміщає надлишок теплоносія при його тепловому розширенні. Бак може бути відкритим (в системі, що працює при атмосферному тиску) і мембранним (в закритій системі з надлишковим тиском).

Розширювальний бак для відкритої системи.

У другому випадку бачок – це ємність з еластичною перегородкою, частина обсягу якої заповнена повітрям з невеликим надлишковим тиском;

Обсяг мембранного розширювального бака повинен бути приблизно дорівнює 1/10 від об'єму теплоносія. У збалансованої опалювальній системі цей обсяг розраховується як 15 л на 1 КВт потужності котла.

Пристрій мембранного бака.

воздушник – пристрій для відводу повітря з системи опалення. Воздушники монтуються у верхній точці закритого контуру і на всіх скобах, що піднімаються вище рівня розливу. В їх ролі можуть виступати крани Маєвського, автоматичні воздухоотводчики або звичайні крани;

На фото – кран Маєвського під плоску викрутку.

Запобіжний клапан – пристосування для скидання надлишку теплоносія при небезпечно високому тиску;

Зазвичай автоматичний воздушник, клапан і манометр (він потрібен для зорового контролю тиску) об'єднуються і формують групу безпеки, яка монтується на відводі від розливу після котла.

Група безпеки котла.

гідравлічний напір – висота водяного стовпа, відповідна перепаду тисків на ділянці системи опалення. Одна атмосфера (1 бар, 1 кгс / см2) відповідають напору в 10 метрів.

Елеваторний вузол багатоквартирного будинку працює з гідравлічним напором (перепадом тисків між сумішшю після елеватора і обраткой) всього в 2 метри, або 0,2 кгс / см2).

З якими параметрами працюють різні системи опалення?

Для ЦО типові тиску на вході в елеваторний вузол в 5 – 7 кгс / см2 на подачі і 3 – 4 кгс / см2 на зворотному трубопроводі. Температура теплоносія варіюється в залежності від вуличної температури.

У більшості випадків використовується температурний графік 150/70: в пік холодів температура подачі піднімається до 150С, а обратки – до 70С.

Температурний графік 150/70.

Температура суміші (води після змішання подачі і обратки в елеваторі, що надходить в батареї) обмежена 95 градусами в житлових і виробничих будівлях і 37 градусами в дитячих дошкільних закладах.

При ряді форс-мажорних обставин штатні параметри тиску і температури можуть бути помітно перевищені.

Ось приклади таких сценаріїв:

Якщо швидко заповнити порожній контур або різко зупинити циркуляцію в ньому, на фронті потоку утворюється область підвищеного тиску. При гідроударі його значення можуть досягати 25 – 30 атмосфер;

Наслідки передбачити неважко.

Після закінчення опалювального сезону проводяться випробування теплотрас «на щільність». В ході випробувань тиск у них підвищується до 12 і більше атмосфер. Вхідні засувки елеваторного вузла при цьому повинні бути перекриті, але людський фактор або несправність запірної арматури цілком можуть привести до того, що випробовуватися буде не тільки траса;
В екстремально сильні заморозки і при великій кількості скарг на холод в квартирах в північних регіонах практикується робота елеватора без сопла. Підсос при цьому глушиться сталевим млинцем, і вода надходить в опалювальний контур прямо з яка подає нитки траси. А її температура в пік холодів, як ми пам'ятаємо, може досягати 150С.

Вода з подачі теплотраси напряму потрапляє в опалювальний контур.

В системі автономного опалення типово тиск в 1,5-2,5 кгс / см2 при температурі 70-75С на подачі і 50-55С на обратке. Ці параметри при правильному розрахунку опалювальної системи стабільні і не залежать від зовнішніх факторів.

Класифікація видів

За якими ознаками можна класифікувати водяні системи опалення?

Природна і примусова циркуляція

Більшість систем опалення багатоквартирних і приватних будинків працює з примусовою циркуляцією. Теплоносій надає руху перепад тисків в теплотрасі або власний циркуляційний насос – компактний прилад з відцентрової крильчаткою, що має продуктивність в одиниці кубометрів на годину і створює гідравлічний напір до 6 – 10 метрів.

Пристрій насоса малої потужності.

Гідність таких систем – висока швидкість руху теплоносія.

Швидкий і рівномірний нагрів опалювальних приладів при запуску;
Мінімальний перепад температури між першими і останніми по ходу теплоносія батареями в процесі роботи.

Ахіллесова п'ята примусової циркуляції – енергозалежність. При тривалих відключення електроенергії будинок залишається без тепла.

Системи з природною циркуляцією (гравітаційні) працюють за рахунок різниці в щільності гарячої та холодної води.

Вони влаштовані так:

Котел опускається на мінімальний рівень щодо іншої частини опалювального контуру – в приямок, цокольний поверх або підвал;
Відразу після котла формується розгінний колектор – вертикальна труба, що закінчується у верхній точці контуру. Через неї нагріта вода витісняється вгору більш холодними і щільними масами теплоносія;
Потім вона самопливом рухається по прокладеному з постійним ухилом розливу, поступово віддаючи тепло радіаторів, і повертається до теплообмінника котла остигнула.

Гідравлічний напір в системі дорівнює різниці в висоті між теплообмінником котла і радіаторами.

Мінімальний гідравлічний напір в такій системі компенсується збільшеним діаметром розливу.

Компромісом між гравітаційної та примусовою циркуляцією є схема опалення, в якій циркуляційний насос врізається не в розрив розливу, а паралельно йому. Між врізки монтується зворотний клапан (зазвичай кульковий) або кульовий кран.

Кульковий зворотний клапан.

Як працює така схема водяного опалення?

При наявності електроенергії циркуляція теплоносія забезпечується працюючим насосом. Байпас між врізками перекритий краном або спрацювали завдяки перепаду тисків клапаном;
При відключенні насоса система опалення автоматично (при наявності зворотного клапана) або вручну (краном) перемикається в режим природної циркуляції. Вода починає рухатися через байпас.

Врізка насоса в гравітаційну систему.

Відкрита і закрита

Різниця між ними зрозуміла і очевидна. У першому випадку контур повідомляється з атмосферою і працює при гідростатичному тиску, відповідним висоті водяного стовпа (читай – віддалі по вертикалі від нижньої точки розливу до рівня води в відкритому розширювальному баку). У другому випадку в контурі створюється надлишковий тиск, підтримуване мембранним розширювальним бачком.

Гідність відкритої системи – гранична простота. Відкритий розширювальний бак в ній поєднує функції власне розширювального бачка, запобіжного клапана і воздушника. По суті, він є єдиним елементом обв'язки котла.

Відкрита система з твердопаливним котлом і примусовою циркуляцією.

У закритій системі теплоносій не контактує з атмосферою і не випаровується. При відсутності витоків його оновлення в закритому контурі не вимагається від слова «зовсім». Це означає відсутність мулу, мінеральних відкладень на стінках труб і, відповідно, максимальний ресурс всіх елементів системи.

Горизонтальна і вертикальна

Горизонтальна і вертикальна розведення цілком передбачувано розрізняються орієнтацією в просторі. У чистому вигляді вертикальні системи опалення практично не зустрічаються, а ось горизонтальні цілком типові для одноповерхових будівель.

Вертикальна опалювальна система.

У багатоквартирних будинках і приватних будинках висотою більше одного поверху схеми систем опалення зазвичай включають і горизонтальні, і вертикальні ділянки. Наприклад, прокладений по підвалу або горища опалювальний розлив – типова горизонтальна розводка, а стояк, що проходить через кілька кімнат або квартир – цілком собі вертикальна.

Однотрубна і двухтрубная

Однотрубна система, або ленінградка виконаний у вигляді кільця розливу, що проходить по периметру будинку або його поверху. Опалювальні прилади підключаються в розрив розливу або паралельно йому.

У другому випадку власник має можливість відключити окремий радіатор, на скидаючи весь контур, і регулювати тепловіддачу батарей незалежно один від одного.

Однотрубна ленінградка. Радіатори підключені паралельно розливу і забезпечені відсікають кранами на підводках.

У двухтрубной системі по опалювального приміщення прокладається два розливу – подача і обратка. Опалювальні прилади (або стояки з декількома приладами) підключаються до обох розливу.

Саме двотрубна система опалення типова для всіх багатоквартирних будинків сучасної споруди. Однотрубні ленінградки монтувалися в малоповерхових будинках і бараках повоєнної будівлі.

Тупикова і попутна

Існує два різновиди двотрубних систем – тупикова і попутна.

У першому випадку теплоносій при переміщенні з подає в зворотний трубопровід змінює напрямок руху на протилежне. Така схема дозволяє розведення опалення обійти будь-які перешкоди – дверні прорізи, панорамні вікна і т.д.

Тупикова двухтрубная розводка в квартирі-студії.

Однак у тупиковій схеми є серйозний недолік. Ближні до котла нагрівальні прилади являють собою байпас для теплоносія. Основний обсяг води буде циркулювати саме через них; далекі радіатори будуть помітно холодніше, а в сильні морози і зовсім можуть замерзнути.

Ця проблема вирішується дросселированием підводок до ближніх радіаторів. Так звана балансування системи дозволяє вирівняти температуру всіх опалювальних приладів. На підводки монтуються голчасті дроселі (вони дозволяють регулювати тепловіддачу приладів своїми руками) або термоголовки, що виконують регулювання в напівавтоматичному режимі.

Дросель на підводці до радіатора.

Проблема нерівномірного нагрівання радіаторів дуже дотепно вирішена в попутної схемою, що носить назву петлі Тіхельмана. Фактично, в ній формується кілька паралельних контурів однакової довжини і однакового гідравлічного опору. У ній будь-яку кількість радіаторів завжди буде мати приблизно однакову температуру.

Варіант петлі Тіхельмана для двоповерхового будинку.

Нижній і верхній розлив

Верхнім розведенням, або верхнім розливом називається схема двотрубного опалення з винесеною на горище подачею. Розлив обратки прокладається по підвалу; кожен стояк є перемичку між ними. Відсікаючі стояк вентиля або крани ставляться, відповідно, вгорі і внизу.

Схема верхнього розливу в п'ятиповерховому будинку. Подача прокладена по горищі.

Недолік такої схеми – великі витрати часу на відключення окремого стояка. Величезна перевага – гранично простий запуск: щоб ввести в роботу скинутий контур, потрібно лише відкрити запірну арматуру на подачі і обратки і стравити повітря з знаходиться у верхній точці розливу подачі розширювального бака.

У будинку з нижнім розведенням (нижнім розливом) лежневка подачі і обратки прокладаються по підвалу. Стояки по черзі підключаються до обох розливу і попарно з'єднуються перемичками, розташованими на верхньому поверсі або (рідше) винесеними на горище.

Ділянка системи опалення в будинку з нижнім розливом.

Як нижній розлив виглядає на тлі верхнього в плані зручності експлуатації?

Відключення стояків займає менше часу: крани знаходяться поруч один з одним і в одному приміщенні;

Незручність лише в тому, що для ремонту доводиться скидати не тільки проблемний стояк, але і парний до нього.

Ціна простоти відключення – незручність запуску опалювальної системи після її скидання. Для відновлення циркуляції в стояках потрібно стравити повітря з перемичок на кожній парі стояків.

У багатоквартирному будинку запуск ускладнюється тим, що власники верхніх квартир далеко не завжди знаходяться вдома в робочий час обслуговуючих будівлю слюсарів.

Колекторна і послідовна

У типовій послідовної схемою теплоносій проходить всі опалювальні прилади по черзі. Цим обумовлений розкид температур між ними. Колекторна схема має на увазі паралельне підключення приладів до загального колектору.

Незалежне регулювання температур всіх радіаторів з одного пункту;
Однакову температуру на них під час відсутності дроселювання.

У колекторної розводки, втім, є два очевидні недоліки:

матеріаломісткість;
Необхідність прихованої прокладки підводок в стягуванні або в фальшстену. Очевидно, що кілька пар тягнуться по стінах труб не прикрасять дизайн житлового приміщення.

Конвекційна і в середині підлоги

Традиційне опалення радіаторами (секційними і панельними), конвекторами і регістрами називається конвекційним тому, що саме конвекція (перемішування повітря за рахунок різниці в щільності гарячих і холодних повітряних мас) забезпечує відносно рівномірний розподіл тепла.

Я навмисно вжив визначення «приблизно однакову». Справа в тому, що при конвекційному опаленні повітря під стелею завжди нагрітий сильніше, ніж на рівні підлоги.

Тим часом будь-який поважаючий фізичні закони домовласник не має звичаю проводити вільний час на стелі. Тепло потрібно на підлозі. Нагрівання повітря в верхній частині житлової кімнати має лише один наслідок – великий витік тепла через перекриття.

Водяна тепла підлога – це трубчастий теплообмінник, покладений в стяжку або в теплорозподільні алюмінієві пластини під чистове покриття, що має досить високу теплопровідність. Нагрівання перетворює всю підлогу в опалювальний прилад. Крім суб'єктивного відчуття комфорту, стосується систем опалення забезпечує помітну економію тепла за рахунок зниження середньої температури в приміщенні.

Розподіл температур при різних схемах обігріву.

Монтаж водяної теплої підлоги.

Чим більше різниця температур між вулицею і будинком, тим більше тепла випаровується через огороджувальні конструкції.

Підключення опалювальних приладів

Спочатку – пара загальних правил, що відносяться до систем опалення багатоквартирних будинків.

Якщо на підводках до радіатора стоять відсікають крани, дроселі або термоголовки, між підводками обов'язково повинна стояти перемичка. Інакше запірно-регулююча арматура буде перешкоджати нормальній циркуляції теплоносія в стояку;

Перемичка на підводці до радіатора.

Якщо ви живете не на верхньому поверсі, радіатор категорично не можна підключати між стояками обратки і подачі. У вас буде тепло, а от сусіди зверху почнуть замерзати. Після скарги до житлової організації і складання акта про самовільної переробці інженерних комунікацій загального користування ви будете змушені відновити первинну схему врізки за свій рахунок.

Тепер – про розташування підводок щодо секційного радіатора.

Принцип роботи батареї водяного опалення такий: теплоносій циркулює через горизонтальні колектори щодо великого перерізу і з'єднують їх тонкі вертикальні канали в секціях. Завдяки різниці в прохідності колекторів і каналів забезпечується рівномірний нагрів перших і останніх секцій.

Традиційне бічне одностороннє підключення залишається ефективним, поки кількість секцій не перевищує 8 – 10 штук. Якщо їх більше, сумарне внутрішній перетин вертикальних каналів виявляється більше перетину колекторів. Теплоносій рухається лише через ближні до підводці канали, і останні секції остигають.

Бокове одностороннє підключення алюмінієвого радіатора.

Вирішити проблему нерівномірного нагріву допоможе проста інструкція: підключіть батарею діагонально. В цьому випадку вона буде рівномірно прогріта по всій довжині, незалежно від розмірів приладу.

Діагональна схема підключення.

Альтернативне рішення – нижнє підключення. Воно дещо зменшить тепловіддачу: основний обсяг води буде циркулювати по нижньому колектору, а верх секцій стане прогріватися в основному за рахунок теплопровідності металу і теплоносія.

Зате батарея зможе працювати навіть будучи завоздушенной: перешкоджає циркуляції пробка буде витіснена в верхній колектор і не завадить руху води по нижньому.

Нижня двостороннє підключення.

висновок

Сподіваюся, що мені вдалося дати відповіді на всі питання читача. Як завжди, відео в цій статті запропонує вашій увазі додатковий матеріал. Я буду вдячний за ваші коментарі та доповнення. Успіхів, камаради!