Системи водяного опалення: класифікація видів

Якими бувають системи водяного опалення? Ця стаття являє 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.

На очах знаходяться, як правило, лише опалювальні прилади. Як влаштована інша частина системи опалення?

Класифікація

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 боку ефективності – велика небезпека аварій (в житлових приміщеннях парове опалення не застосовується) і швидша корозія труб і регістрів з корозійно-нестійких сталей.

Система повітряного опалення. Підігрітий повітря розлучається теплоізольовані воздуховодами, виконуючи заодно функції вентиляції.
децентралізоване опалення має на увазі, 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 залежною 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 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.

Принципова схема незалежного опалення.

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 (в багатоквартирних будинках) атмосфер.

Примусова і 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 просторі більш холодна вода витісняє нагріті водяні маси в верхню частину контуру. При певній конфігурації можна забезпечити безперервний рух теплоносія.

Інструкція по створенню гравітаційної системи, в общем-то, 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 повітровідвідник – автоматичний або ручний; розширювальний ж бачок мембранного типу може розташовуватися в будь-якій частині контуру.
Від верхньої точки розлив повертається до котла з постійним невеликим ухилом, необхідним для руху остигає води самопливом. По дорозі теплоносій віддає тепло радіаторів або іншим опалювальних приладів.

Найпростіша гравітаційна система.

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.

В 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, яка за 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 грязьовики.

Що дає така схема?

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

На фото замість вентиля розлив розривається кульковим зворотним клапаном. Така реалізація здатна перемикатися на примусову циркуляцію при запуску насоса автоматично, але менш відмовостійкості.

Чому примусова циркуляція змусила потіснитися гравітаційні системи? Адже вона за визначенням робить опалення більш отказоусточівим, 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: в будинках з горищем і підвалом розливу 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 – безперечні переваги. Недолік – великий розкид температур між першими і останніми радіаторами. Його, втім, легко нівелювати різною кількістю секцій або дросселирующей арматурою на кожному радіаторі (зрозуміло, в цьому випадку вони не повинні розривати основне кільце розливу).

У разі двотрубної схеми нам, що цілком логічно, будуть потрібні два розливу – подає і зворотний. Кожен опалювальний прилад являє собою перемичку між ними. Що в результаті?

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

Двотрубна схема. Дросель для балансування обов'язковий.

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:

У стоячной системі в будинках радянської будівлі є, крім стояків, ще й горизонтально розташовані розливу.
У новобудовах використовується ще більш складна комбінація: розливу 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 протилежно. Теплоносій добирається до далеких радіаторів і повертається назад. А ось якщо він продовжує рухатися до котла або теплового вузла, зберігаючи той же напрямок – наша схема стає попутної.

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.

Найпростіша попутна схема.

Підключення опалювальних приладів

Різні типи підключення можуть використовуватися, перш за все, для секційних радіаторів різних типів.

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

Бокове підключення найбільш популярно в міських квартирах. Підводки входять в дві пробки з одного боку радіатора. Основна перевага такої схеми – то, що довжина підводок, що ведуть від стояка, мінімальна. Недоліки – нерівномірне нагрівання 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 верхньою підведенням, однак, низ секцій буде замулюватися і в цьому випадку. Буде потрібно періодична промивка.
нарешті, підключення знизу вниз означає і рівномірний нагрів по всій довжині, і абсолютно чисті секції. Ціна цього – повітряний кишеню в опалювальному приладі: потрібно установка крана Маєвського або, що краще, автоматичного повітрявідводчика.

Основні елементи

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.

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.

Сучасний газовий котел.

Твердопаливні котли на другому місці по дешевизні опалення. В якості палива використовуються дрова, вугілля, торф, тирсу і т.д. Основна проблема – потреба в частих завантаженнях пального.
Соляровим котли можуть працювати в повністю автоматичному режимі; проте соляру дуже дорога і продовжує рости в ціні.
Нарешті, електрику – самий зручний, безпечний і … дорогий спосіб опалювати своє житло.

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

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

Оцинкована сталь володіє міцністю чорних сталевих труб і позбавлена їхнього головного недоліку – схильності корозії.
Гофрована нержавіюча сталь на додаток до міцності ще й легко гнеться. З'єднання виконуються фітингами з силіконовими ущільнювачами, без різьби, 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.

Розводка від колекторів виконана зшиті поліетиленом.

Якщо потрібно перекрити воду, кращий 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 і їх балансування.
Термостатичні головки після калібрування здатні регулювати пропускну здатність таким чином, щоб в приміщенні з прийнятною точністю підтримувалася задана температура.
Для відводу повітря найбільш зручні автоматичні воздухоотводчики. 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, відділений 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.

Манометр, повітровідвідник і запобіжний клапан часто продаються як одне ціле.

опалювальні прилади

чавунні радіатори досить термостійкі і не схильні до корозії. Секції мають великий внутрішній об'єм 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 володіють чудовою тепловіддачею, але бояться перевищення тиску і гальванічних процесів, які породжує об'єднання в одному контурі різних металів (зокрема, алюмінію і міді).

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

На відміну від алюмінієвих, біметалічні радіатори можна підключати мідною трубою.

висновок

Безумовно, наша розповідь про сучасне водяне опалення не претендує на повноту. Тема дуже обширна, щоб охопити її в одній порівняно невеликій статті.Деяка кількість додаткової інформації ви зможете знайти в прикріпленому до статті відео (читайте також статтю «Автоматика систем опалення: як керувати тепловими потоками максимально ефективно»).