Преимущества и недостатки водяного отопления

Из всех теплоносителей, которые задействованы для нужд отопления, естественно, наиболее распространенным является вода. Именно водой, а не паром или воздухом заполнены радиаторы отопления в каждой квартире. Да, у паровых и воздушных систем отопления есть свои плюсы, но все же в совокупности преимущества именно водяного отопления делают его наиболее подходящим для обогрева жилых зданий.

Наиболее распространены системы водяного отопления с принудительной циркуляцией, т.е. в которых циркуляция теплоносителя происходит с помощью специального приспособления — циркуляционного насоса. Данные системы популярны потому, что в них, в отличие от гравитационных систем, значительно большая теплоотдача, есть возможность регулировать мощность всей системы отопления и температуры воздуха в помещениях, присутствует возможность использования более узких диаметров труб, что позволяет экономить материалы. Также системы отопления с принудительной циркуляцией имеют более долгий срок службы.

Преимущества водяного отопления:

• обеспечение равномерного прогрева всех отопительных приборов;
• применение трубопроводов меньшего диаметра, чем в системах парового и воздушного отопления;
• возможность регулирования степени нагрева отопительных приборов;
• бесшумность работы;
• большая степень безопасности по сравнению с системами парового отопления;
• невысокая стоимость и относительно минимальный расход материалов.

Недостатки водяного отопления:

• необходимость постоянного контроля за бесперебойной работой источника тепла;
• большая инерционность, т.е. медленный нагрев и остывание. Правда, это относится больше к старым добрым чугунным радиаторам. С появлением алюминиевых и биметаллических радиаторов данная проблема уже не столь актуальна;
• невозможность оставления системы отопления в холодное время без присмотра. При низких температурах наружного воздуха вода, замерзая, расширяется, и система отопления может лопнуть. Поэтому если возникла необходимость отъезда на неопределенный срок, то систему лучше опорожнить;
• возможность развития коррозии при долгом отсутствии воды в системе;
• вероятность возникновения воздушных пробок в системе;
• трудности при монтаже.

Как видно из вышеперечисленного, преимуществ у водяного отопления много, но, в то же время, немало и недостатков. Но именно вода является основным теплоносителем в системах отопления жилых домов и административных зданий. Схема водяного отопления: красный трубопровод — подающий, синий — обратный

Перечень основных видов водяного отопления: плюсы и минусы естественной и принудительной циркуляции

Водяное отопление — замкнутая система, в которой основным теплоносителем является вода. Она переносит тепловую энергию от генератора к радиаторам или батареям. Для доставки существует несколько схем разводки, различающихся сложностью монтажа, количеством материалов, требуемых для установки, эффективностью.

Принцип работы автономного отопления

В системе индивидуального обогрева частного дома постоянно циркулирует теплоноситель — жидкость, передающая тепловую энергию от генератора к удаленным комнатам. В качестве теплоносителя выступает антифриз или отфильтрованная вода.

Антифриз не замерзает при температуре воздуха ниже нуля, за счет включения в состав пропиленгликоля или этиленгликоля.

Теплоноситель циркулирует по контуру, являющимся замкнутым трубопроводом. В состав контура входят: нагревательный элемент, насосы, краны и другие элементы. В зависимости от схемы теплоноситель движется в двух направлениях:

1. Прямое движение – циркуляция жидкости от котла к батареям или радиаторам.
2. Обратный ток – жидкость, отдавшая тепло прибору водяного отопления, движется по направлению к нагревательному элементу.

Приборы водяного отопления (радиаторы, батареи, теплый пол) – оборудование, передающее тепло в атмосферу комнаты.

Схема Ленинградка

Циркуляция теплоносителя осуществляется по трубам, различающимся материалом и диаметром в зависимости от схемы разводки:

1. Металлический трубопровод редко устанавливают из-за постепенного ржавления, краткого срока эксплуатации. Монтируется только на резьбовых соединениях.
2. Медные трубы. Отличаются долговечностью, надежностью. Выдерживают перепады температуры, высокое давление. Для соединения требуется пайка — метод высокотемпературного припоя с включениями серебра. После монтажа, трубы можно скрыть в стене. Медь отличается высокой стоимостью.
3. Трубы из полимерных материалов (полипропиленовые и полиэтиленовые). Главное преимущество — простота монтажа. Трубы из полипропилена дешевый материал, однако не ржавеют. Если регулярно проводить промывку, эффективно работают несколько лет.
4. Металлопластиковые изделия состоят из пластика и алюминия. Монтируются за счет резьбы, иногда с использованием прессовых соединений. К недостаткам можно отнести высокий коэффициент расширения под действием тепла. Если температура теплоносителя резко изменится, трубы потрескаются.

Отопление с естественной циркуляцией

Особенность схем с естественной циркуляцией — отсутствие наносов. Отопительная сеть с естественным движением теплоносителя работает за счет физического эффекта диффузии или расширения воды при повышении температуры.

1. Нагревательный элемент согревает жидкость. Из-за меньшей плотности теплая жидкость переносится более холодной вверх.
2. При подъеме в верхний участок внутреннего контура, вода самотеком проходит по основным элементам и возвращается к котлу. Во время движения, теплоноситель передает энергию приборам водяного обогрева, когда попадает в теплообменник имеет более высокую плотность, вытесняет следующую порцию воды.

Преимущества самотечного отопления

Такой вид отопления используется давно.

1. Низкая цена. Не требуется монтаж циркуляционных насосов.
2. Простота установки и ремонта. При необходимости сеть полностью монтируется самостоятельно.
3. Самотечное отопление может функционировать без электричества.
4. Практически нет издаваемого шума.

Недостатки отопления

1. Невозможность использования в помещениях с большой этажностью или габаритами.
2. Существенная разница температуры в отопительных приборах. Чем дальше помещение удалено от котла, тем ниже температура.
3. Трудно регулировать нагрев. Система функционирует при температуре воды в котле выше 50 градусов. Снизить температуру невозможно. Погрешность при монтаже теплорегуляторов будет существенной.

По этой причине схемы применяются редко.

Отопление с принудительной схемой

Схема с принудительной циркуляцией включает оборудование – насос или помпу, повышающие скорость движения жидкости в трубопроводе без повышения давления.

Принудительная схема отопления

1. Возможность обогрева больших помещений. Если в доме больше одного этажа, можно использовать только принудительную циркуляцию.
2. Систему можно сделать сложнее. Насос ускоряет движение воды, можно увеличить количество поворотов.
3. Возможно использование труб меньшего диаметра. Эффективность обогрева не снижается, конструкции выглядят аккуратнее.
4. Для отопления менее критично наличие воздуха в системе. Если в сети с естественной циркуляцией попадает воздух, возможна полная остановка движения теплоносителя. Потребуется установить расширительные баки с системами спуска воздуха.
5. Можно использовать более легкие и дешевые пластиковые или полипропиленовые трубы.
6. Трубопровод можно спрятать под перекрытием.

Виды водяных отопительных схем разводки

Существует несколько типов закрытых отопительных систем, различающихся способом подключения. Разновидности отличаются стоимостью монтажа, эффективностью.

Насос с принудительной схемой отопления

Однотрубные

Теплоноситель выходит из котла по одной трубе, поочередно достигает радиаторы и батареи. Отдает тепловую энергию, возвращается к котлу с обратной стороны. Главный недостаток системы — постепенное снижение температуры в следующей батарее. Систему отопления невозможно перекрыть. В случае поломки придется полностью остановить подачу горячей воды.

Ранее систему называли «ленинградка», использовали в многоквартирных домах. Достоинства — простота монтажа, трубопровод проходит по периметру дома.

Двухтрубные

В более крупных дачных строениях лучше организовать схему отопления из двух труб. Радиаторы подключаются снизу. Особенно эффективной, система становится при подключении циркуляционного насоса.

Снизить скорость остывания теплоносителя в системе можно при помощи монтажа байпасов, кранов на батареи, регулирующих подачу воды.

Главное отличие системы отопления — монтаж основной трубы к наиболее дальнему из радиаторов, от которого происходит ветвление к промежуточным батареям. После прохождения отопительной сети, теплоноситель возвращается в котел по обратному трубопроводу, обеспечивая равномерное распределение тепла по зданию.

Правильно провести двухтрубную систему отопления достаточно сложно. Однако, она обеспечит стабильное тепло в помещении.

Лучевая

Метод отличается тем, что трубопровод прокладывается под перекрытием, а не по периметру. Трубы подключаются к радиаторам отдельно. По одной подводится горячий теплоноситель, по второй — удаляется. Можно легко обеспечить отдельный температурный режим в каждой комнате. Для лучевой разводки можно монтировать трубы с меньшим диаметром.

Лучевая разводка

Если наступит аварийная ситуация на участке цепи, можно легко отключить, провести ремонт. Это упрощает замену устаревших, поврежденных модулей.

Главный недостаток лучевой разводки — сложность. Для монтажа придется выполнить подробный чертеж, провести расчет материалов. Нежелательно чтобы трубы были сильно изогнуты. Лучевая сеть лучше работает с принудительной циркуляцией.

Теплый пол

Теплый пол можно сочетать с другими методами, использовать как основной для обогрева дачи. Например, когда в комнатах монтируются батареи, а в коридоре теплый пол. Принцип функционирования заключается в прокладке под полом тонких трубок, соединенных в единую сеть. Для улучшения работы укладываются на отражающий материал, который кладется на теплоизолятор. Сверху серпантина трубок монтируется перекрытие. Комната равномерно обогревается.

Схема разводки лучше работает в комнатах с облицовкой керамической плиткой или натуральным камнем. Использовать можно только при принудительной циркуляции воды.

1. Тепло распределяется равномерно.
2. Постоянный нормальный микроклимат.
3. Незаметность отопительных элементов.

Виды котлов

Для отопления частного дома используются 3 вида котлов:

Газовые агрегаты выгодно использовать, если регион газифицирован. Существуют одноконтурные и двухконтурные модели котлов, различающиеся возможностями. Одноконтурные только согревают теплоноситель, двухконтурные одновременно предоставляют горячую воду. Однако объем жидкости ограничен, не подойдет для постоянного использования. Достоинства газовых котлов: невысокая стоимость, компактность, низкая масса. Недостаток: сложность ремонта в случае повреждения теплообменника.

Электрические модели работают за счет преобразования электроэнергии в тепловую. Стоимость ниже, чем у газовых. Намного безопаснее, работают без шума, не выделяют продуктов горения. Существует три вида нагревательных котлов, работающих на электричестве: на трубчатых электронагревателях, электродные, индукционные. Наиболее дорогие и совершенные — индукционные. Практические не образуется накипь, способны работать с любым теплоносителем. Жидкость прогревается быстро. Коэффициент полезного действия — 99%.

Твердотопливные котлы работают как традиционные печи, в которые добавляют водный контур для обогрева жидкости. Работают на торфе, дровах, угле. Устройство котла потребует установки дымохода.

Существует несколько видов отопительных сетей, различающихся эффективностью, принципом работы. Выбор зависит от размеров помещения. Перед монтажом необходимо подготовить план работ. Для циркуляции лучше смягчить воду. Можно использовать устройства – смягчители, дистиллированную воду.

Виды водяного отопления частного дома

Водяное отопление, как следует из его названия, предполагает наличие в своем составе такого элемента, как вода, которая является здесь теплоносителем, то есть обеспечивает доставку тепловой энергии от её генератора (котла, печи) к месту её потребления – радиаторам, размещенных в разных местах помещения или в разных помещениях дома. Каким же может быть водяное отопление частного дома, в чем его преимущества и недостатки?

Источники тепла, схемы циркуляции и разводки

В зависимости от вида элементов, с помощью которых происходит нагревание помещение, системы водяного отопления могут быть:

• радиаторными — наиболее распространенный, в настоящее время, их вид, роль нагревательных устройств в которых выполняют радиаторы (батареи) различных типов;
• в виде водяных «теплых полов» с нагревательными элементами из труб, которые располагаются в основании напольного покрытия и по которым циркулирует нагретый теплоноситель — более современный, но еще менее распространенный вид.

Основные элементы

К тому же, любая такая отопительная система состоит из таких основных элементов:

• генератора тепла (котла, печи);
• труб, по которым циркулирует теплоноситель (вода) и которые также могут служить нагревательным элементом (например, в системе водяных теплых полов);
• радиаторов, обеспечивающих нагревание помещения — в системах водяного радиаторного отопления.

Кроме этого, в такие системы, как правило, входят дополнительные элементы, такие: как расширительный бак (открытый или мембранный), запорная и регулирующая арматура, средства контроля и обеспечения безопасности, а также другие, в зависимости от вида и сложности системы.

Генераторы или источники тепловой энергии

Источником тепловой энергии для водяного отопления могут служить котлы, использующие различные виды топлива:

• газовые;
• электрические;
• твердотопливные;
• жидкотопливные;
• тепловые насосы;
• гелиоустановки.

Кроме этого, водяное отопление можно совместить с традиционной отопительной или отопительно-варочной печью, а также с кухонной плитой или камином. При этом в конструкцию этих отопительных приборов включают теплообменники разных конструкций (змеевики, регистры), изготовленные из труб или листовой стали. Таким образом можно повысить КПД печи, плиты или камина и с помощью водяного контура отапливать сразу несколько комнат или весь дом.

Возможен даже комбинированный вариант, когда к одной системе отопления параллельно подключаются несколько генераторов тепла. Например: твердотопливный и газовый или твердотопливный и электрический. В этом случае один из видов отопления будет основным, а другой или другие – дополнительным или резервным. Тем более, что водяное отопление для разных котлов, практически не отличается, хотя и имеет некоторые особенности, которые мы рассмотрим далее.

Очень часто водяное отопление называют паровым. Но это не одно и то же. Хотя в паровом отоплении в качестве теплоносителя используется также вода, но она там нагревается до состояния пара. Для этого используются специальные парогенераторы. Такие установки очень редко используются в быту.

Закрытые и открытые системы

Система водяного отопления может быть открытой и закрытой. В первом случае в её состав входит расширительный бак, который располагают максимально высоко (под потолком или на чердаке). Такой бак обеспечивает некоторое избыточное давление в системе, отвод воздуха из неё и функцию предохранительного устройства, если вдруг вода закипит. Кроме того, он часто служит для добавления воды в систему во время её эксплуатации.

Открытая система водяного отопления

В закрытых системах функцию расширительного выполняет мембранный гидроаккумулирующий бак. В таких системах обычно устанавливается избыточное давление в пределах 1,5 атм. (бар), а для контроля и обеспечения безопасности используется специальный блок, в который входит манометр, воздушный и предохранительный клапаны.

Закрытая система водяного отопления

Для того, чтобы система водяного отопления функционировала, в ней необходимо обеспечить циркуляцию теплоносителя – воды или другой жидкости. Такая циркуляция может быть естественной, принудительной или комбинированной.

Циркуляция теплоносителя: естественная или гравитационная

Этот вид циркуляции в водяном отоплении используется с самого начала его существования. Такая циркуляция основана на том, что плотность нагретой воды меньше, чем холодной. Поэтому, при нагревании она поднимается вверх, вытесняемая более плотной – холодной, по трубам подается к радиаторам, где отдает свое тепло (охлаждается) и уже охлажденной поступает обратно в котел или печь. Все очень просто и нет надобности в каких-то дополнительных устройствах. Такой вид циркуляции не зависит от наличия электроэнергии и чаще всего используется при отоплении твердым топливом.

Рис. 1 Водяное отопление с естественной циркуляцией

Но для обеспечения естественной или, как ее еще называют — гравитационной циркуляции, необходимо, чтобы трубы доставляющие воду к радиаторам и отводящие её были проложены с уклоном не менее 1/10 (3-5°): подающие – в сторону радиаторов, а «обратка» — в сторону котла. При отсутствии таких уклонов вода естественным образом циркулировать не будет.

Проще всего, выдержать угол наклона при монтаже такой системы водяного отопления из металлических труб, благодаря их жесткости. Можно также использовать для этого и, довольно популярные в настоящее время, полипропиленовые трубы. Но для обеспечения правильных уклонов необходимо будет обеспечить более частое их крепление к стене по предварительной разметке или укладку в наклонные ниши или «штробы».

Для обеспечения естественной циркуляции имеет значение и диаметр труб водяного отопления. Он должен быть максимальным возле котла и постепенно уменьшаться до последней точки подключения (радиатора). Это касается как подающей трубы, так и «обратки». Максимальный диаметр труб должен соответствовать диаметру входного и выходного патрубков котла.

Кроме того, отопительный котел должен быть установлен с таким расчетом, чтобы точка входа в него «обратки» была расположена, по возможности ниже. Лучшим вариантом для обеспечения естественной циркуляции может быть расположение котла в цокольном или подвальном помещении. Если это невозможно, то на подающей трубе устраивают так называемый коллектор разгона: после котла она сначала поднимается вверх на1-1,5 м, а после этого опускается вниз, обеспечивая уклон в сторону радиаторов.

Принудительная циркуляция

Водяное отопление с принудительной циркуляцией позволяет увеличить КПД системы, как минимум на 20%. Для её обеспечения в систему отопления включается циркуляционный насос. В этом случае циркуляция практически не зависит от места положения котла и угла наклона труб. Кроме того, можно использовать трубы меньшего диаметра. Но такое водяное отопление получается энергозависимым: при отключении электроэнергии циркуляционный насос не работает и циркуляция прекращается. Поэтому, принудительная циркуляция оправдана в сочетании котлов, которые при отключении электроэнергии автоматически отключаются, например: электрических котлов.

Рис. 2 Схема водяного отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя

Системы водяного отопления с принудительной циркуляцией могут быть как открытыми так и закрытыми. Трубы, которые используются для разводки таких систем, могут быть металлическими, пластиковыми или металлопластиковыми. Циркуляционный насос может быть установлен на «обратке» или на подающей трубе, на горизонтальном или вертикальном её участке, в непосредственной близости от котла. Иногда в такие системы включают несколько циркуляционных насосов – свой, на каждую отдельную ветку разводки. Для того, чтобы насос можно было при необходимости поменять, перед и после него устанавливают запорные краны. А для того, чтобы предотвратить преждевременный его износ, перед ним устанавливают фильтр механической очистки теплоносителя. Некоторые конструкции котлов уже изначально укомплектованы циркуляционным насосом.

Комбинированная или совмещенная циркуляция

Водяное отопление с таким видом циркуляции совмещает в себе преимущества естественной и принудительной и, при необходимости, может переключаться из одного режима на другой.

Это важно для котлов, которые при отключении электроэнергии нельзя моментально остановить. Таким примером может служить твердотопливный котел или печь с теплообменником. Такая система, в этом случае, просто переключается с принудительной на естественную циркуляцию. А для этого она изначально монтируется со всеми необходимыми уклонами, но в неё с помощью байпаса устанавливается циркуляционный насос. Он, вместе с обвязкой (запорными кранами, фильтром, а иногда и воздушным клапаном) монтируется на параллельном ответвлении трубы, а на центральной трубе устанавливается шаровый кран, который открывается для естественной циркуляции и закрывается при работе насоса.

Рис. 3 Схема системы водяного отопления с комбинированной (совмещенной) циркуляцией теплоносителя

Схемы разводки труб

Схема разводки труб при водяном отоплении может быть:

• однотрубной;
• двухтрубной;
• коллекторной (лучевой).

Однотрубная разводка предполагает, что для подачи нагретой и возврата охлажденной воды используется одна и та же труба, которая представляет собой замкнутый контур. К ней подсоединяется вход и выход из радиаторов. Таким образом, после первого же радиатора вода в магистральной трубе будет иметь более низкую температуру и каждый последующий радиатор будет получать меньше тепловой энергии. Это является главным недостатком однотрубных систем водяного отопления. Зато они позволяют экономить на трубах. Кроме того, одну трубу проще вписать в интерьер комнаты.

Двухтрубная схема (представлена на рис. 1,2,3) предполагает наличие двух магистральных труб: одна для подачи нагретой воды, другая (так называемая «обратка») – для возврата охлажденной обратно к котлу. При такой системе тепло более равномерно распределяется между радиаторами, но при этом увеличивается расход труб и объем работ по их монтажу. Двухтрубные системы водяного отопления могут быть с нижней и верхней разводкой труб. В первом случае подающая труба укладывается ниже радиаторов, рядом с «обраткой», а во втором – над ними.

Коллекторная или, как еще её иногда называют, лучевая разводка, по сути, является разновидностью двухтрубной. При такой разводке нагретая вода сначала подается на распределительный коллектор (гребенку), а оттуда к каждому радиатору отдельной трубой. То же самое и с «обраткой» — охлажденная вода из каждого радиатора подается на свой коллектор и дальше к котлу. Такой способ разводки требует наибольшее количество труб, но и позволяет максимально равномерно распределять тепло между радиаторами и, при необходимости, легко регулировать его подачу.

Преимущества и недостатки водяного отопления

Водяное отопление дома, независимо от его вида и выбранной схемы, имеет свои плюсы и минусы. Из преимуществ можно выделить следующие:

1. Можно отапливать весь дом из одного места, разместив котел в одном из его помещений (котельной), а в остальных — нагревательные приборы (радиаторы различного вида, теплые водяные полы). И если в случае отопления дома с помощью электричества, это не так важно (в принципе, в каждой комнате можно установить конвектор или другой электообогреватель), то при использовании для обогрева твердого топлива или газа намного удобней иметь один котел, чем устанавливать в каждой комнате печку или газовый конвектор.
2. Относительно невысокая температура поверхности нагревательных приборов. Максимальная температура жидкого теплоносителя не превышает 90-100°С. Но на практике, поверхности радиаторов водяного отопления редко нагреваются выше 60 °С, что предотвращает подгорание пыли на них, как например на теплообменниках «сухих» электроконвекторов. В системах же теплых водяных полов она, как правило, не более 40 °С. Что позволяет обогревать помещение «мягким» комфортным теплом.

Из недостатков можно выделить такие:

1. Необходимость разводки системы труб для подачи теплоносителя от котла к нагревающим приборам, а это затраты на трубы, соединительные элементы, дополнительное оборудование и их монтаж.
2. Вода в системе может замерзнуть. Если в доме не проживают постоянно (дача, загородный дом), то в холодное время года, при отсутствии жильцов, то либо из системы необходимо сливать воду, либо она должна работать в режиме, поддерживающем минимальную температуру или в качестве теплоносителя должна использоваться не вода, а незамерзающая жидкость.
3. Возможны протечки теплоносителя в процессе эксплуатации.

Видео по теме