Назначение и классификация систем отопления зданий

Виды отопительных систем по месту расположения нагревательного агрегата

В этом плане различают сети:

Называется такая классификация систем отопления — «по радиусу действия». Первый тип сетей используется для обогрева большого количества зданий. Нагревательное оборудование в данном случае располагается в отдельно стоящих постройках. К примеру, именно такая система предусматривается для отопления квартир городских многоэтажек, цехов предприятий, офисов.

В автономных системах нагревательное оборудование устанавливается непосредственно в том здании, за создание комфортного микроклимата в котором зимой и отвечает. Котлы и другое оборудование в данном случае, конечно же, используются менее мощные и дорогие.

Классификация систем отопления и их виды: автономные сети

Инженерные коммуникации этого типа чаще всего используются для обогрева малоэтажных загородных зданий. Также их зачастую обустраивают в разного рода хозяйственных постройках, гаражах и банях.

Классификация систем отопления зданий малой этажности производится прежде всего по виду используемого нагревательного оборудования. В старых небольших загородных жилых зданиях иногда обустраивается печное отопление. Но чаще всего в жилых частных домах в наше время используются все же автономные магистральные сети, за поддержание нужной температуры теплоносителя в которых отвечают котлы.

Иногда в качестве нагревательного оборудования в частных домах также используются электрические радиаторы, калориферы или тепловые пушки. В некоторых случаях в таких зданиях могут обустраиваться и комбинированные сети с котлом и, к примеру, печью или камином.

Виды по типу используемого теплоносителя

Чаще всего для обогрева жилых или производственных помещений используются сети:

Классификация систем отопления в данном случае производится по типу используемого теплоносителя. Помимо водяных, паровых и воздушных, в строениях иногда могут использоваться сети, к примеру, радиационные, газовые, электрические. Печное отопление по-другому называют огневоздушным.

Теплоноситель

Одна из схем классификации. Надо признать — далеко не полная.

Если не вдаваться в мелкие детали, то можно выделить три основных типа теплоносителя для систем отопления:

• Водяное отопление — это на практике не только вода, но и различные незамерзающие жидкости на ее основе, глицерин и масло. В большинстве случаев перейти с одного теплоносителя этого типа на другой можно без какой-либо модификации отопительной системы.
• Использование для обогрева пара накладывает куда более жесткие требования к прочности и термостойкости труб и отопительных приборов. Очевидный плюс — перегретый пар благодаря более высокой температуре обеспечивает большую эффективность нагрева при том же размере радиатора или регистра. Минус — большая опасность для обитателей помещения при любых авариях.

Обратите внимание: жилые здания паром не отапливаются. В наше время паровое отопление — удел производственных помещений, причем в основном на предприятиях с устаревшей материально-технической базой.

• Наконец, в помещение может подаваться подогретый воздух. Для его транспортировки используются теплоизолированные воздуховоды. Как правило, воздушное отопление бывает совмещенным с системой вентиляции.

Принципиальная схема котла воздушного отопления.

В этом порядке мы и станем рассматривать применяемые схемы.

Что представляют собой водяные системы отопления

Такие сети считаются оптимальным вариантом для обогрева жилых зданий. Как в частных домах, так и в городских многоэтажках в подавляющем большинстве случаев монтируются именно водяные системы отопления.

В производственных помещениях такие сети также используются достаточно часто. Единственное — их нельзя монтировать в зданиях, предназначенных для хранения таких химических веществ, к примеру, как:

• калий;
• карбид кальция;
• натрий:
• литий и некоторые другие.

То есть такие отопительные сети не собираются там, где хранятся или используются в производственном процессе вещества, способные возгораться при контакте с водой.

В качестве нагревательного оборудования в системах этого типа чаще всего используются котлы. Вода в сетях этого типа циркулирует по трубам, протянуты по помещениям. Непосредственно же за обогрев здания отвечают радиаторы отопления, установленные в комнатах или цехах.

Основным преимуществом водяных систем является то, что батареи и трубы в данном случае не разогреваются слишком сильно. Следовательно, и исключается возможность появления ожогов при случайном контакте с ними. Также на батареях и магистралях таких сетей не горит и не спекается пыль.

Центральный источник и распределенное отопление

Наиболее распространена схема с одним централизованным источником тепла (котлом или печью), периферийными отопительными приборами и трубопроводами для транспортировки тепла. Однако наряду с ними используются и распределенные системы отопления.

• Электрические теплые полы с независимыми терморегуляторами.
• Электрические конвектора, размещенные в каждой комнате.
• Газовые конвектора с разводкой газа по дому.

• Инфракрасные излучатели с независимым питанием.
• Отопление кондиционерами с собственной сплит-системой в каждой комнате.

Два основных типа водяных систем

В жилых зданиях, в свою очередь, могут использоваться водяные сети:

• с естественным током теплоносителя;
• с принудительным током.

В этом случае классификация систем отопления производится по способу передвижения теплоносителя по трубам. В сетях первого типа вода от котла и обратно к нему перемещается под действием силы гравитации. В таких коммуникациях используются трубы значительного диаметра. Магистрали же при этом собираются с небольшим уклоном.

В системах отопления принудительного типа за передвижение теплоносителя отвечает циркуляционный насос. Такие сети, хотя и являются энергозависимыми, обустраиваются в жилых, офисах и производственных зданиях чаще всего. Трубы в таких коммуникациях обычно имеют не слишком большое сечение и не портят внешнего вида помещений. Преимуществом систем с принудительной циркуляцией воды, по сравнению с гравитационными, является, помимо всего прочего, и то, что их можно обустраивать в зданиях значительной площади и этажности.

Иногда вместо воды в системах отопления в качестве теплоносителя используется антифриз — вещество, не замерзающее при температуре внешней среды ниже нуля. Такие сети монтируются в тех зданиях, которые посещаются людьми лишь время от времени. При использовании антифриза в качестве теплоносителя при отключении котла зимой исключается возможность размораживания труб и другого оборудования системы.

Материалы

Водяное отопление

Для транспортировки теплоносителя могут применяться трубы из довольно большого списка материалов:

Именно этот материал применялся во всех домах советской постройки.

• Оцинкованная сталь.
• Гофрированная нержавеющая сталь.
• Металлополимер (два слоя пластика с алюминиевой трубкой между ними).

Важно: для отопления применяются исключительно металлопластиковые трубы с пресс-фитингами, обжатыми специальным инструментом. Компрессионные фитинги начинают течь после нескольких циклов нагрева и охлаждения.

• Полипропилен (как правило, армированный алюминием или стекловолокном).
• Сшитый полиэтилен (устойчивая к температуре модификация привычного нам полиэтилена).
• Медь.

Какими могут быть отопительные приборы?

• Стальными. В эту категорию попадают пластинчатые и трубчатые радиаторы, конвекторы и регистры.
• Алюминиевыми.
• Биметаллическими. Популярные сочетания — сталь с алюминием и медь с алюминием.
• Чугунными.

Паровое отопление

Типичные материалы, применяемые для отопления предприятий — стальные трубы и регистры, соединяющиеся с подводкой сварным швом. Часто применяются ребристые чугунные трубы (экономайзеры) и стальные конвекторы. Благодаря более высокой по сравнению с водой температуре пара отопительные приборы того же размера более эффективны.

Воздушное отопление

Из чего делаются воздуховоды для подогретого воздуха?

Наиболее типичное решение — гофрированный алюминиевый рукав в теплоизоляции. Отражающие свойства алюминия уменьшат потери тепла за счет инфракрасного излучения, а утепляющий слой — за счет конвекции.

Именно такое решение вы можете увидеть на фото.

Однако часто воздух от печи разводится и обычными тонкостенными трубами из оцинкованной жести. Потери, строго говоря, можно считать таковыми весьма условно: тепло ведь остается в доме.

Наконец, для канальных кондиционеров со сравнительно низкой температурой воздуха на выходе часто применяются обычные поливинилхлоридные вентканалы — круглые и коробчатые.

Типы по конструкции

Помимо всего прочего, в зданиях могут обустраиваться сети:

В этом случае классификация систем водяного отопления производится по типу разводки контура в помещениях. В сетях первого типа теплоноситель подается от котла и возвращается к нему по одной закольцованной магистрали. Радиаторы в таких коммуникациях подключаются последовательно. Основным недостатком систем этого типа является неравномерный нагрев помещений. Ведь последние батареи при использовании такой схемы нагреваются хуже расположенных ближе к котлу. Для компенсации этого недостатка при монтаже однотрубных систем приходится использовать специальную регулирующую и запорную арматуру.

В двухтрубных системах вода в контур отопления поступает по одной трубе, а возвращается — по другой. Все радиаторы в сетях этого типа разогреваются до одинаковой температуры. Но монтировать такие системы сложнее, чем однотрубные. К тому же и обходится их сборка дороже.

Коллекторные системы водяного отопления обычно монтируются в домах выше одного этажа. Магистраль от котла в данном случае подводится сначала к распределительной гребенке. Далее уже от такого коллектора монтируются отдельные контуры на каждый радиатор и другие потребители.

Примеры комбинированных систем

Рассматривая примеры применения оборудования, можно выделить несколько схем с применением разного вида тепловых источников, с независимыми системами отопления, одноконтурными с подключением к отопительным приборам нескольких видов.

Разберемся подробнее в некоторых видах:

1. Система теплого пола и конвекционное отопление. Такая схема соединяет контур теплого пола и батареи. Для работы может применяться подача обратки из радиаторов в контур теплого пола, тут нужен конденсационный газовый котел – минус в невозможности организации автономной работы. Также контур теплых полов может подключаться к котлу через трехходовый смеситель, рециркуляция теплоносителя обеспечивается насосом. Радиаторы в этом случае также подключаются к насосу. Получается схема комбинированного отопления с независимой работой двух контуров. К плюсам схемы относят равномерность прогрева – тепло поступает от пола, потому радиаторы можно поставить на минимальный прогрев или включать при необходимости, когда не хватает температуры носителя в контуре теплого пола (вода прогревается до +40 С). Минус видно при самостоятельности работы одной системы. Получается, что если оставить только теплый пол, отопление будет недостаточным, а при применении только конвекторов, распределение теплых потоков в помещении не является рациональным, прогрев идет верхней части комнаты, низ остается холодным.
2. Газовый и дизельный тип отопления. Система подразумевает применение котла совмещенного типа, где камера сгорания работает на двух типах топлива с заменой горелки. К преимуществам относят возможность сжигания дизеля при отсутствии подачи газа. Как только подключат к дому газ, то переход с одного вида топлива на другой осуществляется без замены оборудования.

Совет! При появлении возможности перехода на газ, не стоит экономить, так как стоимость 1 кВт в час энергии, вырабатываемой при сгорании газа и солярки, различается более чем в 5 раз.

1. Котел с электрическим питанием и камерой сгорания твердого топлива. Система подразумевает подключение 2-х котлов с поочередной работой приборов, а вот дополнительным элементом обвязки выступает теплоаккумулятор – бак со слоем утеплительного материала для поддержания оптимальной температуры теплоносителя. Плюсы – энергонезависимость, удобство пользования и экономность. Твердое топливо стоит недорого, а если включать электричество только на ночь, то при двухтарифном счетчике затраты будут минимальными.

Важно! Теплоаккумулятор нужен для накопления тепловой энергии и запуска ее в работу при отключении нагрева. Например, электричество включается только на ночь, вода нагревается и применяется как теплоноситель в дневное время.

1. Тепловой воздушный насос и твердое топливо. Основной источник тепла – насос воздух-воздух. Прибор напоминает кондиционер, но не охлаждает, а нагревает воздух. Твердотопливный котел в этом случае является источником резервного отопления. К плюсам схемы относят высокий КПД, малый расход электричества – ток питает только компрессор. Минус заключается в снижении функциональности теплового насоса воздух-воздух при температурах снаружи от -15 С и ниже. В этом случае запускается в работу твердотопливный котел, а при обустройстве самотечной системы отопления схема становится автономной и не зависит от подачи электрической энергии.
2. Котел электрический и система кондиционирования. Основной источник тепла – инверторный кондиционер. Но поставить таких агрегатов придется несколько, чтобы в каждой комнате было тепло. Электрокотел является резервным источником, он должен быть оборудован ТЭНом и двухконтурной системой отопления. К плюсам относят экономность расхода энергоносителей и равномерность прогрева. Также совмещенная система отопления позволяет быстро отремонтировать один прибор без отключения всей схемы.

Выбирая тип комбинированной схемы, следует ориентироваться на доступность топлива, дешевизну получаемой энергии и финансовые возможности. Самым дешевым топливом на сегодняшний день считается газ, а твердотопливный котел и тепловой насос воздух-воздух могут стать неплохой альтернативой при отсутствии газовой магистрали.

Виды используемого оборудования

Классификация систем водяного отопления, таким образом, может производиться по разным признакам. Но и само оборудование в такие сети может включаться разное. В большинстве случаев при обустройстве систем отопления в жилых и производственных зданиях в качестве основного нагревательного оборудования используются котлы. Такие агрегаты, в свою очередь, могут быть паровыми или водяными.

По виду используемого топлива же котлы подразделяются на:

Также в зданиях могут устанавливаться электрические агрегаты этого типа.

В конструкцию любой водяной системы отопления в обязательном порядке включается расширительный бак. Вода при перепадах температур, как известно, способна увеличиваться в объеме. В результате в магистрали системы отопления создается слишком большое давление, что может привести к порче оборудования и разрыву труб.

Для компенсации давления в водяных системах отопления и используются расширительные баки. По виду такого оборудования сети этого типа классифицируются на:

В первом случае расширительные баки устанавливают обычно на значительной высоте от уровня котла. Представляют они собой открытые устройства.

В закрытых системах отопления используются герметичные расширительные баки. Устанавливается оборудование этого типа рядом с котлом. В обоих случаях бачки чаще всего монтируются на трубе обратки, то есть на той магистрали, по которой уже остывший теплоноситель возвращается в нагревательный агрегат.

Классификация циркуляционных насосов систем отопления выглядит примерно следующим образом:

• оборудование с «сухим» ротором;
• приборы с «мокрым» ротором.

Второй тип насосов обычно используется для перекачки небольших объемов теплоносителей. Основным преимуществом такого оборудования является простота в установке и использовании.

Насосы с «сухим» ротором отличаются высоким КПД и нетребовательностью к качеству теплоносителя. Но такое оборудование является довольно-таки шумным.

Классификация приборов систем отопления может производиться и по особенностям их конструкции. В этом плане различают насосы:

• консольные, монтируемые на фундаменте;
• блочные, комплектуемые двигателями с воздушным охлаждением;
• inline, с патрубками, находящимися на единой оси.

Радиаторы в системах отопления могут использоваться чугунные, алюминиевые или биметаллические.

Источник тепла

В данной роли смогут выступать:

• Газ. Газовые котлы отопления снабжают минимальную цена тепловой энергии. Там, где газовые магистрали отсутствуют, вместо них смогут употребляться газгольдеры либо баллоны.

Но: в этом случае цена киловатт-часа тепла заметно увеличится.

• уголь и Дрова. Твердотопливные котлы для этих источников энергии в большинстве случаев унифицированы. Их основной недочёт — ограниченная автономность работы: чистка зольника и закладка топлива требуются пара раз в день.

Но, котлы и газогенераторы верхнего горения способны пара расширить промежуток между закладками.

• Пеллеты. Пеллетные котлы с дозаторами и бункерами разрешают добиться автономности в пара дней.

• Соляра. Тут автономность уже исчисляется семь дней; к недочётам возможно отнести потребность и высокую шумность оборудования в громоздкой емкости под дизтопливо.
• Электричество. Наровне с устройствами прямого нагрева ее применяют тепловые насосы, применяющие электричество для перекачки тепла от относительно холодной среды (воздуха, воды либо грунта) в более теплое помещение.

Вот примерная оценка затрат для различных источников.

Источник тепла	Цена киловатт-часа
Газовый котел (магистраль)	0,7 р.
Твердотопливный котел (дрова)	1,1 р.
Тепловой насос	1,2 р.
Твердотопливный котел (уголь)	1,3 р.
Газовый котел (газгольдер)	1,8 р.
Газовый котел (баллоны)	2,8 р.
Дизельный котел	3,2 р.
Электричество (прямой нагрев)	3,6 р.

Паровые сети

Классификация паровых систем отопления производится по показателям давления пара в магистралях. Различают сети этого типа:

• высокого давления;
• низкого;
• вакуум-паровые.

Инженерные коммуникации первого типа используются для отопления зданий большой площади. Также такие системы монтируются в том случае, если теплоноситель приходится подавать на значительные расстояния. Системы низкого давления монтируются в домах малой площади. Вакуумные сети могут использоваться для автономного обогрева как жилых зданий, так и производственных.

Геотермальная установка

Ее принцип работы схож с гидротермальным вариантом. Разница заключается в том, что используется тепло земли, а не воды.

Особенности оборудования

Укладка внешнего контура может осуществляться как вертикально, так и горизонтально. Вертикальное расположение обусловлено рядом сложностей в процессе монтажа. Для труб необходимо бурить скважины на большую глубину. Но с горизонтальной укладкой связаны два отрицательных момента:

• необходима большая площадь частного участка для размещения контура;
• невозможность посадки растений, потому что коллектор будет охлаждать их корни.

Забор тепла в обоих случаях осуществляется непосредственно из почвы поблизости частного строения. Отвечающий за перекачку теплоносителя геотермальный насос располагают в самом доме. Шахта с теплообменником должна располагаться в непосредственной близости к строению.

Достоинства использования тепла земли

Данная система имеет следующие преимущества:

• тепловая энергия земли является неисчерпаемым источником энергии;
• автономная работа системы;
• абсолютная пожаробезопасность, отсутствует вероятность возгорания;
• минимальный расход электроэнергии;
• нет необходимости в доставке и хранении топлива;
• длительный срок эксплуатации.

Высокая стоимость объекта – вот главный минус. Геотермальная установка для такой же квадратуры, как в предыдущем случае увеличится до 600 тыс.рублей.

Виды воздушных сетей

Такие сети также иногда используются для обогрева офисных, производственных и жилых помещений. Классификация систем воздушного отопления производится:

• по способу передачи нагретого воздуха;
• принципу работы.

В первом случае различают:

• системы с естественной циркуляцией;
• дополненные вентиляторами.

По принципу работы воздушные сети могут быть:

• прямоточными;
• с полной рециркуляцией;
• с частичной рециркуляцией.

В качестве основного нагревательного оборудования в таких сетях используются калориферы. В системах с полной рециркуляцией воздух по каналам направляется в помещения, а затем возвращается обратно в калорифер. В прямоточных сетях после прохождения через комнаты и отдачи тепла он удаляется на улицу. Далее снаружи забирается новая порция воздуха. В системах с частичной рециркуляцией через калорифер одновременно проходят воздух, поступающий и из помещений, и с улицы.

Холодоснабжение

В современное жизни огромную роль играет не только теплоснабжение, но и холодоснабжение. Как правило, системы холодоснабжения устанавливают в торговых центрах, магазинах и т.д. Холодоснабжение также может быть централизованным и местным. Первые обеспечивают поддержание заданной температуры во всём холодильном оборудовании организации. Стоит отметить, что использовать такое холодоснабжение экономически целесообразно только в помещениях площадью свыше 400 квадратных метров.

В крупных торговых центрах используются многокомпрессорные агрегаты вместе с включенными компрессорами. Такие агрегаты отличаются энергоэффективностью без потери коэффициента полезного действия, высокой надежностью, увеличенным сроком эксплуатации, отсутствием шума, низкими эксплуатационными издержками. Кроме того, обслуживанием таких агрегатов не требует прерывания работы торговых залов.

Конвекторные и радиационные системы

Производиться классификация систем отопления зданий может и по типу используемых для обогрева радиаторов. Батареи, устанавливаемые непосредственно в помещениях, бывают:

Чаще всего в жилых домах монтируется первый тип радиаторов. Тепло окружающей среде такие батареи передают путем конвекции. Соприкасаясь с поверхностью радиатора этого типа, воздух нагревается и начинает подниматься вверх. Отдавая тепло окружающим предметам, воздух снова опускается вниз. Здесь он снова соприкасается с поверхностью радиатора.

Радиационные батареи работают по другому принципу. Такие приборы излучают в окружающее пространство инфракрасные лучи. В результате происходит нагрев не воздуха, а непосредственно расположенных в зоне действия радиатора предметов.

Обогрев теплиц

Классификация систем отопления теплиц может производиться по следующим признакам:

• типу используемого теплоносителя;
• виду применяемого оборудования.

По типу теплоносителя все отопительные сети, используемые в таких сооружениях, подразделяются на:

По виду применяемого оборудования они бывают:

Работают системы отопления теплиц примерно по тому же принципу, что и сети жилых зданий.

Какое оборудование может использоваться в теплицах

Обуславливается выбор конкретного типа системы отопления для теплицы в первую очередь ее размерами. Водяные и воздушные сети с котлами, к примеру, монтируются, конечно же, только в значительных по площади производственных сооружениях этого типа.

Небольшие частные теплицы чаще всего отапливаются электрическими или газовыми обогревателями.

При этом в первом случае могут использоваться приборы как конвекторного типа, так и инфракрасные. Второй тип обогревателей для таких сооружений считается более предпочтительным. Инфракрасное излучение имеет ту же природу, что и солнечный свет.

Иногда в теплицах, обустраиваемых на загородных участках, может устанавливаться и огневоздушное отопительное оборудование — то есть небольшие печи. В данном случае обогрев производится или с использованием дров, или же угля.

Жидкотопливные котлы

Как правило, такие конструкции работают на дизтопливе. Обычно такие котлы выбирают, если нет возможности подключиться к газовой магистрали. Также котел разумно использовать, если в местности существуют проблемы с электроснабжением. К преимуществам жидкотопливных котлов можно отнести:

1. Высокий КПД.
2. Легкое управление – как правило, все модели имеют автоматическую систему управления.
3. Для того чтобы использовать природный газ, достаточно установить соответствующую горелку.

Но есть и недостатки, которые плюсы перевешивают: