Система водяного отопления
Одна из самых эксплуатируемых систем отопления в нашей
стране – водяное отопление. Разводка труб в доме или квартире – привычное
явление.
Принцип работы водяного отопления заключается в следующем:
нагретая от котла вода естественным образом (или принудительным) циркулирует по
трубам, отдавая тепло помещению. Учитывая то, что по ходу движение воды в
местах соединения, на изгибе труб и т.д. образуется трение и местные
сопротивления, многие системы оборудованы клапанами для обеспечения давления,
сила которого равна потерям на сопротивление. Такая система водяного отопления
называется системой с искусственной циркуляцией воды.
Система водяного отопления может быть конструктивно
реализована по двум схемам:
Одноконтурная (система с замкнутой циркуляцией воды,
ориентированная только на отопление)
Двухконтурная (система, ориентированная одновременно на
отопление помещения и нагрев воды в водопроводе). Такая система требует
использования специального двухконтурного котла.
Устройство водяного отопления предполагает 3 принципиально
разные схемы разводки труб в комнатах.
Разводка труб отопления
Однотрубная система отопления дома
Схема однотрубной системы отопления представлена на фото.
Как видно из рисунка, трубы закольцованы, а радиаторы подключены по очереди. Таким образом, теплоноситель выходит из котла и поочередно проходит каждый из них.
При этом стоит отметить, что температура теплоносителя постепенно снижается. Это существенный минус системы. Тем не менее, она достаточно распространена ввиду простоты, экономичности и возможности сделать однотрубную систему отопления своими руками.
Как снизить потери тепла при однотрубной системе отопления:
увеличить число секций в последних радиаторах (два-три последних);
увеличить температуру теплоносителя на выходе. Это, в свою
очередь, повышает расходы на отопление;
обеспечить теплоносителю принудительную циркуляцию. Т.е.,
установить насос, который создаст в системе дополнительное давление заставляя
воду циркулировать быстрее.
Двухтрубная система отопления дома
Схема двухтрубной системы отопления представлена на фото.
Синим цветом выделена труба отработки, которая отводит охлажденный
теплоноситель из радиатора в котел.
Двухтрубная система отопления дома с нижней разводкой – схемаСхема двухтрубной системы отопленияДвухтрубная система обеспечивает подачу теплоносителя к радиаторам без потери тепла. Ее разновидности показаны на фото. При параллельном подключении достигается экономия на материалах. При лучевом,
появляется возможность регулировать температуру в каждой комнате отдельно.
Коллекторная (лучевая) разводка
Предполагает использование специального устройства –
коллектора, которое собирает теплоноситель и распределяет по трубам к батареям.
Схема сложная в реализации, поэтому используется редко.
Схема коллекторной (лучевой) разводки
Безусловным плюсом системы водяного отопления можно назвать
ее безопасность.
К числу недостатков относят:
относительно трудно обогреть значительную площадь без
значительных затрат (ввиду потерь тепла при циркуляции воды);
эстетический параметр. Разветвленную систему труб можно
скрыть, пожертвовав некоторым количеством объема помещения, что не всегда
удобно, или же оставить на виду;
большие по размеру радиаторы отопления;
вероятность появления воздушных пробок. Эта проблема
возникает после спуска воды из системы.
Водяное отопление пола в доме
Водяной теплый пол представляет собой систему длинных пластиковых труб уложенных на
основание чернового пола.
Система водяного отопления пола
Монтаж системы теплого водяного пола выполняется в три этапа:
укладка утеплителя или устройство чернового пола;
правильная разводка труб, которая не допускает множественных
перегибов. Оба конца трубы подключаются к центральному отоплению. Через один
конец поступает горячая вода, через второй – отводится обратно в систему.
При укладке труб стоит помнить о высоком риске повреждения труб.
Во-первых, при укладке (изгиб).
Во-вторых, при эксплуатации, например, повреждение перфоратором. Чтобы не допустить этого, нужно составить подробную схему расположения труб;
заливка стяжки на систему труб.
Эта система может быть использована в качестве основной или
дополнительной. Выбирая водяное отопление по полу, следует помнить, что в системе должен поддерживаться оптимальный температурный режим, потому что при минусе и отключенном отоплении вода в трубах замерзнет, что неизбежно приведет к их деформации. Собственно, это касается любой системы водяного отопления.
Выбор котла
Котлы отопления для частного дома можно разделить на несколько групп по типу используемого топлива, мощности, способа установки и функциональных возможностей. Учитывая их разнообразие выбор того или иного типа необходимо осуществлять из особенностей эксплуатации и вида системы обогрева.
По типу потребляемого топлива выделяют электрические, дизельные, твердотопливные и газовые. Нагревательные котлы перечислены в порядке снижения затрат на энергоносители, т.е. газовые самые экономичные. Естественно, что выбор в пользу того или иного типа в первую очередь зависит от этой характеристики.
Несмотря на то, что отопление в своем доме можно создать, используя любой источник энергии, чаще всего имеется доступ к газу. По этой причине отопительный газовый котел более всех пользуется популярностью. Поэтому именно эту группу мы рассмотрим более подробно.
Газовые котлы для отопления могут быть двух типов исполнения напольные и настенные.
Напольные обладают большой мощностью и способны обогреть дом площадью более 150 кв.м. По устройству они более просты и могут работать как в системе гравитационного, так и закрытого типа. Большинство моделей энергонезависимы, т.е. не требуют подключения к электричеству.
Рис.8. Напольный газовый котел.
Настенные котлы отопления обладают меньшей мощностью и более компакты. Они имеют эстетичный внешний вид и могут быть установлены в любом месте. В основном они предназначены для использования в закрытой схеме. По этой причине настенные газовые котлы уже снабжены циркуляционным насосом, расширительным баком и всей необходимой автоматикой. Они энергозависимы, но благодаря электронному управлению способны полностью автоматизировать обогрев загородного дома.
Рис.9. Навесной котел.
Они могут быть с открытого и закрытого типа. Разница между ними в том, что с открытой камерой для работы берут воздух из помещения. Это накладывает требования по вентиляции и устройству дымохода. Котлы с закрытой камерой сгорания снабжены специальным вентилятором (турбиной), благодаря которой воздух нагнетается с улицы, а отработанные газы удаляются через коаксиальный дымоход, который очень прост в установке.
Настенный газовый котел может быть одноконтурный и двухконтурный. Одноконтурный работает только на обогрев помещения. Двухконтурные газовые котлы обеспечивают еще и горячее водоснабжение. Однако они хорошо справятся с задачей если имеется не более 2-х потребителей г.в.
Если же число точек водоразбора, которые могут использоваться одновременно больше, то целесообразно выбирать одноконтурный котел и устанавливать бойлер косвенного нагрева. Бойлер — это бочка в которой установлен змеевик, через который циркулирует теплоноситель и тем самым нагревает воду.
Рис.10. Схема установки настенного газового котла.
Самой важной характеристикой газового котла является его мощность. Проектирование отопления дома начинают с расчета мощности котла с учетом множества параметров
Однако при высоте потолков до 3 м и хорошем утеплении стен и кровли можно руководствоваться простым правилом: 1 кВт мощности необходим для обогрева 10 кв.м. площади дома.
Виды теплоносителя
Источник тепловой энергии (котел, например) передает ее теплоносителю, а тот уже радиаторам. Существуют 3 основных вида теплоносителей для отопления:
- Воздух;
- Вода;
- Смесь воды и антифриза.
Что нужно знать перед выбором теплоносителя? Рекомендуется изучить следующую информацию:
- Большинство котлов работают исключительно с водой.
- Водяное отопление нагревается помещение быстрее остальных.
- Не рекомендуется использовать чистую воду в холодных местностях, так как возможный сбой котельной или теплового узла приведет к замерзанию воды. А лед разорвет трубы.
- Смесь воды с антифризом на основе этиленгликоля будет жидкой и при низкой температуре.
- Антифриз ни в коем случае не должен превышать 2/3 от всего объема, иначе наступит коррозия радиаторов и котлов.
- Автомобильный антифриз непригоден для отопления.
Автономная или центральная система?
Централизованная система отопления имеет лишь одно достоинство: пользователю не придется заниматься ее обслуживанием и покупать дорогостоящее оборудование. В остальном же она только проигрывает:
- Помимо полезной работы пользователю приходится оплачивать магистральные теплопотери. Правда, сегодня принято устанавливать счетчики тепла, но при расчете тарифов эти самые теплопотери все равно учитываются.
- В централизованной системе часто случаются скачки давления и гидроудары.
Из-за значительных масштабов в теплоносителе таких систем всегда содержится большое количество твердых примесей.
Автономная система отопления и водоснабжения в частном доме
Состав и принцип работы системы
Все системы отопления частного дома с естественной циркуляцией теплоносителя рассчитаны на небольшие протяженности трубопроводов — не больше 25-35 м в одну сторону.
Состав системы отопления частного дома с естественной циркуляцией теплоносителя включает следующие элементы:
- котел, как правило, твердотопливный;
- трубопроводы: в зависимости от типа системы отопления может быть один или два трубопровода — подающий и обратный;
- отопительные радиаторы;
- расширительный бачок.
На первом рисунке видна взаимосвязь всех перечисленных выше компонентов.
Изображение 2. Схема возникновения циркуляционного напора.
В котле сгорает топливо (дрова, брикет и так далее). По подающему трубопроводу нагретый теплоноситель доставляется до радиаторов. Здесь теплоноситель отдает часть своего тепла в окружающую среду. Посредством обратного трубопровода остывший теплоноситель отопительной системы попадает обратно в котел. Расширительный бачок нужен для непрерывной подачи теплоносителя в систему отопления.
Такой цикл повторяется постоянно. Теплоноситель двигается за счет создаваемого давления. Его создает расширительный бачок. Давление воды создается за счет атмосферного давления, так как расширительный бачок находится выше всех остальных элементов системы отопления частного дома. Именно по этой причине такие системы называются системами с естественной циркуляцией.
Системы отопления двухэтажного коттеджа работают по такому же принципу, только в них существуют еще и вертикальные трубопроводы, которые называются стояками.
Вода течет по ним за счет давления, в образовании которого принимают участие сразу три фактора:
- давление за счет расширительного бачка;
- давление за счет расширения теплоносителя вследствие его нагревания;
- давление за счет действия холодного, более тяжелого теплоносителя.
Вода, сильно нагреваясь от котла, поднимается по стояку, а потом вытесняется более тяжелой холодной водой. Дальше вода растекается по горизонтальному трубопроводу. Эти движения происходят только за счет указанных выше составляющих общего давления, то есть самотеком. Таким же образом вода поступает обратно.
Стоит заметить, что все радиаторы и трубопроводы должны быть расположены под небольшим углом, чтобы создать дополнительное давление в трубах.
Схема разводящего трубопровода горячей и холодной воды.
Кроме того, наклон трубопроводов способствует удалению воздушных подушек через расширительный бачок. Это происходит по той причине, что воздух легче воды, поэтому стремится попасть в самую верхнюю точку — расширительный бак.
Расширительный бак имеет и другое предназначение — забирать нагретую воду, объем которой при нагревании увеличивается, при остывании вода возвращается обратно.
Если говорить кратко, то принцип действия движения воды такой: вода поднимается по стояку вследствие нагревания, а также под воздействием давления. Циркуляция теплоносителя обуславливается разностью между двумя плотностями — нагретой и остывшей воды.
Несмотря на наличие давления, хоть и небольшого, движение воды не имеет большой скорости. Это связано с тем, что атмосферное давление в системе отопления частного дома расходуется на преодоление сопротивления, которое возникает в результате трения воды о внутренние стенки труб. Особенно большое сопротивление теплоноситель испытывает в местах поворота трубы, в местах прохода через водопроводную арматуру и так далее.
В общем смысле скорость движения теплоносителя, то есть ее напор, зависит от многих факторов:
- от разности двух высот — высоты центра котла и высоты центра отопительного радиатора. Чем больше эта разность, тем быстрее движется вода в системе отопления двухэтажного частного дома с естественной циркуляцией;
- от разности плотностей холодной и горячей воды — чем выше температура, тем меньше ее плотность, а соответственно, и разность больше.
Как работают радиаторы отопления в частных домах: принцип действия
Радиаторы отопления в частном доме — это устройства, благодаря которым осуществляется передача тепла в помещение от теплоносителя. От площади нагревательной поверхности прибора зависит степень его теплопередающей способности. Открытый трубопровод служит в качестве дополнительной нагревательной поверхности.
В европейских странах наиболее распространенным является так называемое щадящее отопление, поскольку обычные отопительные системы высушивают воздух в комнате, а также электризуют его. В процессе того как работает радиатор отопления, на нем оседает пыль, которая затем поднимается с теплым воздухом вверх. Она начинает разлагаться на вещества, среди которых имеются достаточно вредные для здоровья человека.
Применив щадящее отопление, можно решить данную проблему. При этом температура нагреваемой поверхности не должна превышать 45 °С. Учитывая принцип работы радиатора отопления, на них устанавливают дополнительные ребра, которые позволяют увеличить площадь отопительных приборов.
Обычно отопительные приборы устанавливают в нишах стен под окнами, располагая вдоль стен в 1-2 ряда, иногда их закрывают сверху, используя декоративные панели. Однако в подавляющем большинстве случаев приборы размещают прямо на стенах под окнами. Длина отопительных приборов составляет не более 75% от длины оконного проема, на внутренних стенах же они не монтируются.
В зависимости от способа теплопередачи, типа нагревательной поверхности, материала, величины тепловой инерции выделяют несколько типов отопительных приборов: конвективные, радиационные, конвективно-радиационные. Все приборы могут быть либо с гладкой, либо с ребристой нагревательной поверхностью.
К отопительным приборам относятся ребристые трубы. Множество узких ребер позволяет увеличить площадь нагревательной поверхности. Устанавливают трубы, образуя несколько рядов. Данные отопительные приборы обладают невысокой стоимостью, компактностью. Их легко устанавливать.
Принцип действия радиатора отопления основан на совмещении принципов работы конвекторных и радиационных отопительных приборов. По своей конструкции он может быть секционным или панельным, изготавливается из металла.
В России наибольшее распространение получили секционные чугунные радиаторы. Они состоят из одно — или многоканальчатых секций, имеют каналы эллипсоидного или круглого сечения. Соединяются секции друг с другом с помощью ниппелей с резиновыми, паронитовыми либо картонными прокладками.
С целью предотвращения увеличения гидравлического давления используется расширительный бак (демпфер). Он не только представляет собой емкость для лишней воды, которая возникает после ее нагревания, но и восполняет недостаток жидкости при охлаждении воды. Расширительные баки могут быть как открытыми, так и закрытыми. В частных домах используются в основном последние.
Для подачи и вывода теплоносителя из отопительных приборов применяется теплопровод. В его состав входят подводки, стояки, магистрали и горизонтальные ветви. Водонагревательный котел и стояк соединяются между собой с помощью магистрали, а подводки выступают в качестве соединительных элементов между стояками и отопительными приборами. Стояк представляет собой трубу, соединяющую подводки с магистралью.
Требования к отоплению жилых и административных зданий
Схема теплоснабжения многоквартирного дома
Следует сразу отметить, что проект отопления административного здания должен выполняться соответствующим бюро. Специалисты оценивают параметры будущего здания и согласно требованиям нормативных документов выбирают оптимальную схему теплоснабжения.
- Санитарно-гигиенические. К ним относятся равномерное распределение температуры во всех помещениях дома. Для этого предварительно выполняется расчет тепла на отопление здания;
- Строительные. Работа отопительных приборов не должна ухудшаться из-за особенностей конструктивных элементов здания как внутри, так и снаружи его;
- Монтажные. При выборе технологических схем установки рекомендовано выбирать унифицированные узлы, которые можно будет оперативно заменить на аналогичные в случае выхода из строя;
- Эксплуатационные. Максимальная автоматизация работы теплоснабжения. Это является первичной задачей наряду с теплотехническим расчетом отопления здания.
На практике используют проверенные схемы проектирования, выбор которых зависит от типа отопления. Это является определяющим фактором для всех последующих этапов работы по обустройству отопления административного или жилого здания.
Принцип работы печной системы отопления частного дома (с фото)
Для того чтобы обогревать дом, в котором предполагается проживание людей только в теплое время года, достаточно соорудить камин или же тонкостенную печь. Однако для отопления жилища на протяжении всего года подойдет только толстостенная печь. Данная печная система отопления частного дома обладает значительно большей теплоотдачей, чем камин. Печь представляет собой достаточно сложное «устройство», рассчитанное не только на обогрев дома, но и на подогрев воды, а также приготовление пищи.
По своему назначению печи могут быть отопительными, отопительно-варочными, варочными. Кроме того, существуют русские печи и каменки для русской бани. Наиболее оптимальный вариант для частного дома — отопительная либо отопительно-варочная печь.
Наружная поверхность такой печи не должна нагреваться до температуры, превышающей 60 С. Печь обычно нагревается медленно и в течение длительного времени сохраняет тепло. Толщина ее стенок должна составлять не меньше половины кирпича.
Коэффициент теплоотдачи печного отопления частного дома находится в прямой зависимости от конструкции печи и имеет следующие показатели.
- Для толстостенной оштукатуренной печи или в металлическом футляре -400-500 ккал × м2/ч.
- Для толстостенной изразцовой печи – 500 — 600 ккал × м2/ч.
- Для тонкостенной печи массой более 1000кг – 500 -600 ккал × м2/ч.
- Для тонкостенной печи массой менее 1000кг – 450-550 ккал × м2/ч.
При проектировании печной отопительной системы необходимо стремиться к рациональности размещения печей, стараясь свести к минимуму их количества. Одна печь обычно устраивается для обогрева трех смежных комнат.
Если сооружается несколько печей, их группируют в тепловой узел, когда дымоходы объединены одним кирпичным стояком.
Такое размещение отопительных сооружений позволяет снизить финансовые расходы на устройство сооружений.
Учитывая принцип работы печного отопления, дверца поддувала всегда должна находиться в открытом или полуоткрытом положении. Сгорание топлива происходит в топочной камере, которая снизу посредством колосников сообщается с пространством поддувала, а сверху — с дымоходами, обеспечивающими отвод дымовых газов.
На этих фото показано печное отопление частного дома:
Теплопровод системы отопления
Перенос тепла от установленного источника осуществляется по теплопроводам. К ним относятся все трубы системы. Это и магистрали, и стояки, и подводка к приборам.
Подбор оборудования для обвязки котла лучше доверить специалистам. Насосы, расширительный бак, регулирующие клапаны, автоматика и распределительные гребенки – это важные элементы системы, неправильный подбор которых приводит к завышенной стоимости тепла при эксплуатации.
Это же касается и индивидуального теплового пункта (ИТП), который будет в доме вместо котельной, если теплоснабжение централизованное.
Выбор теплоносителя
После того как выбран генератор тепла, нужно продумать, каким образом это тепло будет подаваться к приборам отопления. Внутри теплопровода циркулирует теплоноситель, который может быть:
- Жидким – вода.
- Газообразным – воздух, пар, газ.
Для отопления загородных домов используют воду. Иногда в нее добавляют присадки, выбор которых зависит от труб и температуры наружного воздуха зимой. Газообразный теплоноситель обычно нужен для технического производства.
Схемы систем отопления
Следующим важным шагом является выбор схемы разводки трубопроводов и подключение к ним приборов отопления. Этот раздел я рекомендую согласовать с проектировщиками, так как каждая система имеет свои особенности и подбирается индивидуально для каждого дома.
Однотрубная. Приборы подключаются к одной трубе. Главный плюс системы в том, что она снижает расход труб почти в 2 раза. А это значительно уменьшает стоимость.
Двухтрубная. Приборы отопления подключаются к двум трубам. Считается, что в этой системе тепло распределяется более равномерно. Двухтрубка легче всего регулируется при монтаже, поэтому ее чаще всего предлагают монтажные организации.
Лучевая. Каждый прибор отопления подключен самостоятельно от общего коллектора. При такой схеме можно регулировать каждый прибор, а это позволяет снизить затраты на отопление при эксплуатации. Но, с другой стороны, увеличивается стоимость системы из-за увеличения расхода труб.
При сравнении схем считается, что однотрубные системы более экономичные. При правильном расчете и равномерной нагрузке стояков они хорошо себя зарекомендовали. Заказчики целых микрорайонов по сей день предпочитают однотрубную систему.
Многие монтажники частных домов настаивают на двухтрубной системе. Это связано с тем, что при запуске и пусконаладочных работах, входящих в обязанности монтажной организации, двухтрубку легче отрегулировать. А при ошибках в монтаже однотрубки в процессе запуска возникнут проблемы.
Выбирая схему, нужно учитывать планировку дома, наличие нежилых помещений (тренажерный зал, гараж, бассейн), метод регулирования и автоматизации. Также сравните варианты по стоимости
Особое внимание уделите монтажу водяного отопления
Система “теплый пол”
Это самостоятельная система обогрева, состоящая из трубопроводов, уложенных в конструкции пола. Теплый пол может быть элементом системы отопления, т. е. частично погасить потери тепла.
Самостоятельного контура обогрева конструкцией теплого пола будет достаточно для небольшого помещения без окон. Например, в ванной комнате. Также удачным решением будет использовать теплый пол по зонам. Например, в большой гостиной, в зоне кухонного гарнитура или около дивана.
Если в комнате большие витражи, то отопление только теплым полом использовать нельзя. Обязательно изучите, как монтировать теплый пол.
Какие трубы использовать для отопления
Подбор труб для системы отопления является важной частью и во многом зависит от температуры теплоносителя и схемы отопления
Также стоит обратить внимание на материал труб, если вы планируете монтировать трубопроводы своими руками. Для некоторых видов труб нужно специальное оборудование
Для загородного дома можно использовать:
Для всех типов труб необходим качественный монтаж, поэтому я рекомендую выбирать проверенных специалистов, так как экономия в этом случае может дорого обойтись в процессе эксплуатации. Любой прорыв сети – это испорченные ремонт, мебель и нервы.
