Типовые схемы систем отопления и способы подключения радиаторов

Системами отопления являются искусственно созданные инженерные сети различных сооружений, основными функциями которых является обогрев зданий в зимнее и переходное время года, компенсация всех теплопотерь строительных конструкций, а также поддержание параметров воздуха на комфортном уровне.

Разновидности разводки отопления

В зависимости от способа подвода теплоносителя к радиаторам распространение получили следующие схемы систем обогрева зданий и сооружений:

Данные способы отопления принципиально различаются друг от друга, и каждый обладает как положительными свойствами, так и отрицательными.

Однотрубная схема отопительных систем

Однотрубная система отопления: вертикальная и горизонтальная разводка.

В однотрубной схеме систем отопления подвод горячего теплоносителя (подача) к радиатору и отвод остывшего (обратка) осуществляется по одной трубе. Все приборы относительно направления движения теплоносителя соединены между собой последовательно. Поэтому температура теплоносителя на входе в каждый последующий радиатор по стояку значительно снижается после снятия тепла с предыдущего радиатора. Соответственно теплоотдача радиаторов с удалением от первого прибора снижается.

Такие схемы используются, в основном, в старых системах центрального теплоснабжения многоэтажных зданий и в автономных системах гравитационного типа (естественная циркуляция теплоносителя) в частных жилых домах. Главным определяющим недостатком однотрубной системы является невозможность независимой регулировки теплоотдачи каждого радиатора в отдельности.

Для устранения этого недостатка возможно использование однотрубной схемы с байпасом (перемычкой между подачей и обраткой), но и в этой схеме первый радиатор будет на ветке всегда самый горячий, а последний самым холодным.

В многоэтажных домах используется вертикальная однотрубная система отопления.

В многоэтажных домах использование такой схемы позволяет экономить на длине и стоимости подводящих сетей. Как правило, отопительная система выполнена в виде вертикальных стояков, проходящих через все этажи здания. Теплоотдача радиаторов рассчитывается при проектировании системы и не может быть отрегулирована с помощью радиаторных вентилей или другой регулирующей арматуры. При современных требованиях к комфортным условиям в помещениях, эта схема подключения приборов водяного обогрева не удовлетворяет требованиям жителей квартир, находящихся на разных этажах, но присоединенных к одному стояку системы отопления. Потребители тепла вынуждены «терпеть» перегрев или недогрев температуры воздуха в переходный осенний и весенний период.

Отопление по однотрубной схеме в частном доме.

В частных домах однотрубная схема используется в гравитационных отопительных сетях, в которых циркуляция горячей воды осуществляется благодаря дифференциалу плотностей нагретого и остывшего теплоносителей. Поэтому такие системы получили название естественных. Главным плюсом этой системы является энергонезависимость. Когда, например, при отсутствии в системе циркуляционного насоса, подключаемого к сетям электроснабжения и, в случае перебоев с энергопитанием, система отопления продолжает функционировать.

Главным недостатком гравитационной однотрубной схемы подключения является неравномерное распределение температуры теплоносителя по радиаторам. Первые радиаторы на ветке будут самые горячие, а по мере удаления от источника тепла температура будет падать. Металлоемкость гравитационных систем всегда выше, чем у принудительных за счет большего диаметра трубопроводов.

Видео о устройстве однотрубной схемы отопления в многоквартирном доме:

Двухтрубная схема отопительных систем

В двухтрубных схемах подвод горячего теплоносителя к радиатору и отвод остывшего из радиатора осуществляются по двум разным трубопроводам отопительных систем.

Существует несколько вариантов двухтрубных схем: классическая или стандартная, попутная, веерная или лучевая.

Двухтрубная классическая разводка

Классическая двухтрубная схема разводки система отопления.

В классической схеме направление движения теплоносителя в подающем трубопроводе противоположно движению в обратном трубопроводе. Эта схема наиболее распространена в современных системах отопления как в многоэтажном строительстве, так и в частном индивидуальном. Двухтрубная схема позволяет равномерно распределять теплоноситель между радиаторами без потерь температуры и эффективно регулировать теплоотдачу в каждом помещении, в том числе автоматически путем использования термостатических клапанов с установленными термоголовками.

Такое устройство имеет двухтрубная система отопления в многоэтажном доме.

Попутная схема или «петля Тихельмана»

Попутная схема разводки отопления.

Попутная схема является вариацией классической схемы с тем отличием, что направление движения теплоносителя в подаче и обратке совпадает. Такая схема применяется в системах отопления с длинными и удаленными ветками. Использование попутной схемы позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление ветки и равномерно распределить теплоноситель по всем радиаторам.

Веерная (лучевая)

Веерная или лучевая схема используется в многоэтажном строительстве для поквартирного отопления с возможностью установки на каждую квартиру прибора учета тепла (теплосчетчика) и в частном домостроении в системах с поэтажной разводкой трубопроводов. При веерной схеме в многоэтажном доме на каждом этаже устанавливается коллектор с выходами на все квартиры отдельного трубопровода и установленным теплосчетчиком. Это позволяет каждому владельцу квартиры учитывать и оплачивать только им потребленное тепло.

Веерная или лучевая система отопления.

В частном доме веерная схема используется для поэтажного распределения трубопроводов и для лучевого подключения каждого радиатора к общему коллектору, т. е. к каждому радиатору походит отдельная труба подачи и обратки от коллектора. Такой способ подключения позволяет максимально равномерно рассредоточить теплоноситель по радиаторам и уменьшить гидравлические потери всех элементов системы отопления.

Обратите внимание! При веерной разводке трубопроводов в пределах одного этажа монтаж осуществляется цельными (не имеющими разрывов и разветвлений) отрезками труб. При использовании полимерных многослойных или медных труб все трубопроводы могут быть залиты в бетонную стяжку, тем самым снижается вероятность разрыва или подтекания в местах состыковки элементов сети.

Разновидности подключения радиаторов

Основными способами подключения приборов отопительных систем является несколько типов:

• Боковое (стандартное) подключение;
• Диагональное подключение;
• Нижнее (седельное) подключение.

Боковое подключение

Боковое подключение радиатора.

Подключение с торца прибора – подача и обратка находятся с одной стороны радиатора. Это наиболее распространенный и эффективный способ подключения, он позволяет снять максимальное количество тепла и использовать полностью теплоотдачу радиатора. Как правило, подача находится сверху, а обратка снизу. При использовании специальной гарнитуры возможно подключение снизу–вниз, это позволяет максимально спрятать трубопроводы, но снижает теплоотдачу радиатора на 20 – 30%.

Диагональное подключение

Диагональное подключение радиатора.

Подключение по диагонали радиатора – подача находится с одной стороны прибора сверху, обратка с другой стороны снизу. Такой тип подключения используется в тех случаях, когда длина секционного радиатора превышает 12 секций, а панельного 1200 мм. При установке длинных радиаторов с боковым подключением присутствует неравномерность прогрева поверхности радиатора в наиболее удаленной от трубопроводов части. Чтобы радиатор прогревался равномерно, применяют диагональное подключение.

Нижнее подключение

Нижнее подключение с торцов радиатора

Подключение с низа прибора – подача и обратка находятся внизу радиатора. Такое подключение используется для максимально скрытого монтажа трубопроводов. При монтаже секционного прибора отопления и подключения его нижним способом подающий трубопровод подходит с одной стороны радиатора, а обратный с другой стороны нижнего патрубка. Однако эффективность теплоотдачи радиаторов при такой схеме снижается на 15-20%.

Нижнее подключение радиатора.

В случае когда нижнее подключение используется для стального панельного радиатора, тогда все патрубки на радиаторе находятся в нижнем торце. Конструкция самого радиатора при этом выполнена таким образом, что подача поступает по коллектору сначала в верхнюю часть, а затем обратка собирается в нижнем коллекторе радиатора, тем самым теплоотдача радиатора не снижается.

Нижнее подключение в однотрубной схеме отопления.

Как установить и рассчитать регистры отопления: теория и практика

Регистр отопления – водо-воздушный трубчатый теплообменник, используемый в качестве отопительного прибора в системах водяного отопления в жилых и нежилых помещениях. Регистры конструктивно проще и дешевле радиаторов отопления, они надежны и неприхотливы в работе, доступны для самостоятельного изготовления. Однако для достижения высокой эффективности системы отопления необходимо правильно рассчитать, подобрать и смонтировать регистры. Эти вопросы подробно рассмотрены в данной статье.

Регистры отопления – простое и доступное решение для отопления домов и нежилых помещений

Виды регистров отопления

Конструктивно все регистры отопления являются простыми трубчатыми теплообменниками типа «вода-воздух», которые отдают тепло за счет конвекции (в меньшей степени) и излучения (в большей степени). Однако на практике реализация функций этих приборов может достигаться различными путями, что обуславливает различие в конструкции регистров и материалах изготовления, способах соединения и подключения, дополнительному функционалу и т.д.

По форме и конструкции

Существует два основных конструктивных типа регистров отопления:

• Секционные;
• Змеевиковые (S-образные).

Типы регистров отопления

Секционный регистр отопления состоит из ряда параллельных труб (от 2 до 5) одинакового диаметра, заваренных с торцов, и соединенных друг с другом поперечными перемычками из труб меньшего диаметра. Эта конструкция наиболее проста в изготовлении, однако она обладает невысокими эстетическими качествами. Соединение труб в регистрах данного типа может осуществляться двумя способами:

• Колонка – перемычки расположены с обеих сторон всех труб;
• Нитка – по одной перемычке между каждой парой труб (создается один непрерывный поток теплоносителя).

Способы соединения труб в приборах секционного типа

Змеевиковый регистр отопления состоит из ряда параллельных труб, соединенных торцевыми полукруглыми перемычками того же диаметра. Также змеевик может изготавливаться из одной трубы путем ее гибки – обычно этот способ используется для производства полотенцесушителей и регистров малых размеров.

По способу подключения

Регистры могут подключаться к системе отопления тремя способами:

• Диагональное подключение – ввод в верхней точке, вывод в нижней точке, вода проходит по всему регистру, чем достигается наибольшая теплоотдача и эффективность всего прибора;
• Нижнее подключение – ввод и вывод расположены снизу, эффективность регистра понижается, однако такое подключение позволяет улучшить эстетические качества конструкции;
• Верхнее подключение – ввод и вывод расположены сверху, такое подключение наименее эффективно, оно используется только в случае крайней необходимости.

Наиболее эффективная схема подключения регистра отопления (диагональная)

По материалу изготовления

Приборы изготавливаются из различных материалов:

• Стальные трубы гладкие и с оребрением – стандартные электросварные или бесшовные трубы с покрытием (цинковым) или без него;
• Чугунные трубы гладкостенные и с оребрением – специальные трубы, обладающие увеличенной площадью поверхности;
• Трубы круглого сечения и профильные из нержавеющей стали;
• Трубы круглого сечения и профильные из цветных металлов – меди, алюминия.

Наиболее часто используются гладкостенные трубы диаметром 48 – 159 мм из стали различных марок, легко поддающиеся сварке и механической обработке (именно такие регистры чаше встречаются в продаже). Реже находят применение регистры из нержавеющей трубы, обычно они изготавливаются гнутьем без применения сварки. Чугунные регистры также находят относительно небольшое применение, так как они тяжелы, имеют невысокие эстетические качества и практически не поддаются ремонту. Регистры из цветных металлов наиболее дорогие и находят ограниченное применение в тех случаях, когда необходимо обеспечить высокие эстетические качества помещения.

Регистр отопления из трубы с оребрением

По функционалу

Основная масса регистров не имеет дополнительного функционала – это простые трубы, в которых могут быть предусмотрены кран Маевского, кран для очистки от отложений, штуцеры для отвода горячей воды и т.д. Но некоторое распространение получили автономные передвижные отопительные приборы, выполненные в виде регистров со встроенными электронагревателями. Такие приборы являются интересным решением для отопления хозяйственных построек, гаражей, производственных и иных нежилых помещений.

Расчет регистров отопления

При расчете количества, типа и расположения регистров в помещении необходимо учитывать массу параметров: климат региона, объем помещения, высоту потолков, площадь внешних стен и их ориентация относительно сторон горизонта, этажность здания и расположение помещения относительно других отапливаемых/неотапливаемых помещений, наличие и площадь окон и дверей, теплотехнические характеристики здания (материал стен, наличие теплоизолятора) и т.д. Точные расчеты производятся соответствующими специалистами, однако для частного домостроения достаточно воспользоваться приблизительной оценкой.

Для расчета тепловой мощности, которой должны обладать регистры, необходимо воспользоваться данными о тепловых потерях помещения. Тепловые потери считаются на квадратный метр площади помещения, в среднем они имеют следующие значения:

• Комната с одной внешней стеной и одним окном – около 100 Вт/кв. м;
• Комната с двумя внешними стенами и одним окном – около 120 Вт/кв. м;
• Комната с двумя внешними стенами и двумя окнами – около 130 Вт/кв. м.

Для компенсации потерь тепловая мощность отопительных приборов должна быть на 20% (для северных регионов – на 40%) выше найденных значений.

Тепловая мощность прибора отопления рассчитывается по формуле:

где Q – тепловая мощность (Вт), K – коэффициент теплопередачи (Вт/(кв. м·°C), зависит от материала трубы, типа теплоносителя и некоторых конструктивных особенностей), F – площадь поверхности трубы (кв. м, для труб круглого сечения рассчитывается по формуле πdl, где π – 3,14, d – диаметр трубы и l – длины трубы), ∆t – разница температур, 0,9 – коэффициент для многорядных регистров (с числом рядов от 2 и выше), при расчете тепловой мощности одной трубы данный коэффициент не используется.

В домах малой этажности и площади разница температур в среднем составляет 60 – 70 °C, при этом коэффициент теплопередачи многорядных регистров из труб диаметром до 50 мм составляет 12,8 Вт/(кв. м·°C), из труб диаметром свыше 50 мм – 10,5 Вт/(кв. м·°C).

Разнообразие регистров отопления позволяет подобрать прибор для любых помещений и сооружений

Нетрудно посчитать, что теплопотери небольшой комнаты площадью 10 кв. м с одной внешней стеной и одним окном составляют около 1000 Вт – для такого помещения необходимы регистры с тепловой мощностью 1200 Вт. При наличии длинной стены с окном такую мощность можно получить от одного 4-рядного регистра длиной 3 м из труб диаметром 57 мм. Но чаще всего стены с окнами имеют малую длину, поэтому можно использовать один 4-рядный регистр длиной 1,5 м из труб диаметром 108 мм. Разумеется, можно подобрать и приборы с иными параметрами – они рассчитываются по указанной выше формуле, а при использовании покупных регистров следует использовать информацию из паспорта к прибору.

Особо следует указать, что змеевиковые регистры при одинаковых размерах обладают большей мощностью, чем секционные. Например, для указанного помещения подойдет змеевиковый 4-рядный регистр длиной 2,5 м из труб диаметром 57 мм или 3-рядный регистр длиной 1,5 м из труб диаметром 108 мм. Разница весьма ощутимая, она сказывается и на стоимости прибора.

Монтаж регистров отопления

При монтаже регистров отопления необходимо учитывать ряд рекомендаций общего характера:

• Регистры располагаются на стенах с окнами;
• Наиболее эффективно применение регистров в многотрубных системах отопления;
• Каждый регистр на входе и выходе должен иметь краны;
• В верхней точке регистра необходимо предусмотреть кран Маевского.

Основные типы систем отопления частного дома

Обычно регистры имеют большую массу, поэтому для них необходимо предусмотреть надежные крепления к стене с помощью стальных кронштейнов. Соединение с системой отопления может осуществляться сваркой, однако в ряде случаев удобнее воспользоваться резьбовыми соединениями. Приборы рекомендуется покрывать термостойкой краской, однако слой ее не должен быть слишком большим. В дальнейшем регистры отопления необходимо регулярно осматривать и в случае необходимости выполнять ремонт или замену.