Система отопления: существующие схемы и особенности организации подачи и отвода (обратки) теплоносителя

Опубликовано 29 ноября 2014 в 0:21

Комфорт в помещениях в холодный период в значительной мере зависит от корректно спроектированной системы обогрева здания, в частности, от выбора схемы организации подачи теплоносителя и его отвода (обратки) в отопительной системе.

Прежде всего, нужно отметить, что на сегодняшний день существуют два вида обеспечения домов теплом:

• автономный (независимый), когда источники тепловой энергии размещаются в здании или непосредственной от него близости. Этот вид преимущественно применяется для объектов индивидуального строительства или многоэтажных зданий современной планировки;
• централизованный (зависимый), при котором к прибору (или их комплексу) обогрева подключаются несколько соединенных сетью трубопроводов объектов. Такая система характерна для большинства городских жилых массивов, а также поселков с развитой инфраструктурой.

При этом по принципу циркуляции теплоносителя, в качестве которого чаще всего используется вода, различают гравитационные (с естественной циркуляцией) и насосные (с принудительной циркуляцией) отопительные системы, а по способу его распределения – с верхней или нижней разводкой трубопроводов.

Не смотря на разнообразие возможных вариантов обеспечения зданий теплом, количество способов организации подачи и отвода (обратки) теплоносителя ограничено.

Способы организации подачи и отвода теплоносителя в радиаторы отопления

Существуют три способа подключения радиаторов в систему отопления:

Нижнее подключение

В литературе можно встретить и другие названия этого способа: седельное, серповидное, «ленинградка». По данной схеме и подвод теплоносителя, и обратка предусмотрены в нижней части радиаторов. Его целесообразно применять, если трубы отопления расположены под поверхностью пола или под плинтусом.

Рисунок 1 – Схема нижнего подключения

Рисунок 2 – Схема движения теплоносителя в системе с нижним подключением

Условные обозначения:
1 – Кран Маевского
2 – Радиаторы отопления
3 – Направление теплопотока
4 – Заглушка

Необходимо помнить, что при небольшом количестве секций или малом размере радиаторов нижнее подключение является наименее эффективным по теплоотдаче (теплопотери могут составлять 15 %), чем другие существующие схемы.

Боковое подключение

Это наиболее распространенный вид подключения радиаторов в систему отопления. При применении такой схемы подача теплоносителя осуществляется в верхнюю их часть, обратку же организуют с той же стороны снизу.

Рисунок 3 – Схема бокового подключения

Рисунок 4 – Схема движения теплоносителя в системе с боковым подключением

Следует иметь в виду, что с увеличением количества секций эффективность такого подключения снижается. Для исправления ситуации рекомендуется использовать удлинитель протока жидкости (инжекционную трубку).

Диагональное подключение

Эту схему называют также боковой перекрестной, так как подача теплоносителя в радиатор осуществляется сверху, обратка же организуется снизу, но с противоположной стороны. Такое подключение целесообразно предусматривать при использовании радиаторов с большим количеством секций (14 и более).

Рисунок 5 – Схема диагонального подключения

Рисунок 6 – Схема движения теплоносителя в системе с диагональным подключением

Необходимо знать, что при изменении расположения подачи и обратки эффективность теплоотдачи уменьшается вдвое.

Выбор того или иного варианта подключения радиаторов во многом будет зависеть от предусмотренной схемы разводки труб (способа организации обратки) в отопительной системе.

Способы организации обратки

На сегодняшний день системы отопления могут быть организованы по одному из типов разводки труб:

Выбор того или иного способа будет зависеть от ряда факторов таких как: этажность здания, требования к стоимости отопительной системы, тип циркуляции теплоносителя, параметры радиаторов и др.

Наиболее распространенной является однотрубная схема разводки труб. В большинстве случаев ее используют для обогрева многоэтажных зданий. Для такой системы характерны:

• невысокая стоимость;
• легкость монтажа;
• вертикальная система с верхней подачей теплоносителя;
• последовательное подключение радиаторов отопления, а, следовательно, отсутствие отдельного стояка для обратки, т.е. теплоноситель после прохождения первого радиатора поступает во второй, затем третий и т.д.;
• невозможность регулирования интенсивности и равномерности нагрева радиаторов;
• высокое давление теплоносителя в системе;
• снижение теплоотдачи по мере удаления от котла или расширительного бака.

Рисунок 7 – Однотрубная система отопления с верхней подачей теплоносителя

Необходимо отметить, что для повышения эффективности однотрубных систем можно предусмотреть применение циркулярных наносов или устройство на каждом этаже байпасов.

«Байпас – (англ. bypass, букв. — обход) – обвод, параллельный прямому участку трубопровода, с запорной или регулирующей трубопроводной арматурой или приборами (например, счётчиками жидкости или газа). Служит для управления технологическим процессом при неисправности арматуры или приборов, установленных на прямом трубопроводе, а также при необходимости их срочной замены из-за неисправности без остановки технологического процесса». (Большой энциклопедический политехнический словарь)

Другим вариантом разводки труб является двухтрубная схема, называемая также отопительная система с обраткой. Этот вид чаще всего используется для объектов индивидуального строительства или элитного жилья.

Эта система представляет собой два замкнутых контура, один из которых предназначен для подвода теплоносителя к радиаторам отопления, подключаемым параллельно, второй – для его отвода.
Основными достоинствами двухтрубной схемы являются:

• равномерный прогрев всех приборов не зависимо от их удаленности от источника тепла;
• возможность регулирования интенсивности нагрева или ремонта (замены) каждого из радиаторов без влияния на работу других.

К недостаткам можно отнести достаточно сложную схему подключения и трудоемкость монтажа.

Рисунок 8 – Двухтрубная система отопления

Нужно учитывать, что если в такой системе не предусмотрено использование циркулярного насоса, при монтаже следует соблюдать уклоны (для подачи от котла, для обратки к котлу).

Третьим типом разводки труб считается гибридный, сочетающий в себе характеристики систем, описанных выше. Примером может служить коллекторная схема, при которой от стояка общей подачи теплоносителя на каждом уровне организуют индивидуальную ветку разводки.

Подогрев теплоносителя обратки

Очевидно, что температура теплоносителя на подаче должна быть несколько выше, чем в обратке. Но достаточно большой перепад, который не устраняется длительное время, приводит к сокращению срока службы котлов.

Это объясняется тем, что на стенках камеры сгорания образуется конденсат, который вступая в химическое взаимодействие с углекислым и другими газами, выделяющимися при сгорании топлива, образует кислоту. Под ее действием «водяная рубашка» топки постепенно разъедается, и котел выходит из строя.

Для устранения этого явления требуется либо подогревать теплоноситель обратки, либо предусмотреть включение в систему отопления бойлера.

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.