Основные схемы водяного отопления

Разновидности схем отопления

Различают несколько конструктивных моделей водяного отопления. По расположению главных трубопроводов существуют следующие типы схем:

1. Схема с вертикальными стояками;
2. Схема с горизонтальными лежаками;
3. Комбинированная схема.

Компоновка схем вытекает из их названия. Вертикальные стояки отопления проходят через несколько этажей. Горизонтальные лежаки проходят транзитом через помещения одного этажа. Комбинированная схема составлена из двух предыдущих вариантов.

По способу прокладки трубопроводов отопления выделяют два типа систем:

1. Системы с открытой прокладкой коммуникаций;
2. Системы со скрытой прокладкой труб – коммуникации прокладываются в материалах строительных конструкций.

Главная классификация схем водяного отопления ведется по способу группирования отопительных приборов. Существует 5 основных видов систем по этому признаку:

1. Однотрубная;
2. Двухтрубная;
3. Коллекторная (коллекторно-лучевая);
4. Комбинированная;
5. Водяной теплый пол.

Однотрубная система разводки труб

Однотрубная схема представляет собой группу отопительных приборов (радиаторов, конвекторов), подключенных последовательно к трубопроводу подачи теплоносителя. Обратный трубопровод выходит только из последнего радиатора, имеющего самую низкую температуру в ряду.

Однотрубная схема монтируется в двух исполнениях – с байпасом и без такового. Байпас – перемычка, которая соединяет вход и выход теплоносителя радиатора. По перемычке теплоноситель поступает на выход из прибора, смешиваясь с остывшей водой из радиатора.

Подобная компоновка наиболее экономична по количеству материалов. Главным недостатком ее является то, что каждый последующий радиатор имеет меньшую температуру, чем предыдущий прибор. Схема наиболее пригодна для систем централизованного отопления, имеет один трубопровод, проходящий через помещение.

Однотрубная компоновка применяется и в автономных системах отопления. При этом для качественной работы не рекомендуется устанавливать на одну ветку более 5 приборов с количеством секций от 4 до 10 штук.

Монтаж системы без перемычки подразумевает невозможность отключения отдельного прибора в цепочке без выключения всей цепи.

Двухтрубная попутная схема системы отопления

Двухтрубная схема является наиболее качественной с точки зрения управления. В ней отопительные приборы подключены к трубопроводам параллельно. Этот принцип дает удобство в регулировании температуры, позволяет отключить отдельные приборы для профилактики и ремонта.

Часть теплоносителя из подающего трубопровода поступает в радиатор, основная масса движется в последующие отопительные устройства. Этот тип обвязки применим для автономных и централизованных систем отопления. Установка термостатических головок может полностью автоматизировать процесс управления отоплением.

Коллекторно-лучевая схема отопления

Коллекторная схема – модификация двухтрубной системы. К распределительным коллекторам подсоединяются трубы подачи и возврата теплоносителя, которые лучами расходятся к отопительным приборам.

Схема отличается эффективной регулировкой и независимостью каждого радиатора. Управление имеет двухступенчатую структуру, производится на распределительных коллекторах и непосредственно на приборах отопления.

По количеству материалов монтажа (по протяженности трубопроводов) схема является самой содержательной из всех (кроме теплого пола). При подключении большого количества радиаторов к коллекторам последние (в ряду подключения) работают с меньшей эффективностью из-за потери давления в коллекторе по направлению к последней точке подключения. Коллекторная схема в основном применяется в автономных системах.

Система напольного водяного отопления

Напольное отопление в последние десятилетия пользуется большой популярностью. Оно обеспечивает комфортное ощущение тепла, не требует установки отопительных приборов, отсутствуют открытые участки труб.

Трубопроводы без соединения укладываются на слои тепловой и гидроизоляции, заливаются бетонным раствором. На бетонный раствор укладываются материалы наружного покрытия пола. В качестве покрытия нельзя применять паркет, изделия на древесной основе, имеющие малую теплопроводность. Теплоноситель циркулирует по трубам и нагревает пол, монолит которого становится отопительным прибором.

Управление полами производится на узле циркуляции. Узел состоит из распределительных коллекторов, к которым подключены контуры полов, циркуляционного насоса и термостатического смесителя.

Вода в контурах полов обычно имеет температуру около 50 градусов Цельсия. Такая температура обеспечивается работой термостатического смесителя. Смеситель подмешивает холодную воду из обратного трубопровода в коллектор подачи. При отсутствии термостатического смесителя высокая температура сделает поверхность пола излишне горячей.

Трубы укладываются двумя способами – рядами и улиткой. Способ укладки улиткой считают более эффективным, температура пола более равномерна по всей поверхности. Рекомендуемая длина одного контура – 80 метров.

Сооружение водяного теплого пола разрешено только в автономных системах с независимым теплогенератором (котлом). В централизованном отоплении подключать теплые полы запрещается из-за высокого гидравлического сопротивления контуров. Сопротивление вносит в общую схему дисбаланс и ущемляет других потребителей тепла.

Почему так популярно водяное отопление? Его особенности и схемы

Водяное отопление — технология обогрева жилых зданий жидким теплоносителем. Тепловая энергия передаётся в помещение радиаторами, регистрами труб, конвекторами.

Для обогрева здания устанавливают регистры в каждой комнате.

При работе водяного отопления жидкий теплоноситель нагревается в отопительном котле и по трубам поступает в комнаты, где отдаёт тепло и уже охлаждённым, возвращается в котёл, вступая в новый цикл.

Этот процесс повторяется постоянно и обогревает помещения.

Классификация водяных отопительных систем по принципу работы

По принципу работы отопление имеет естественную и принудительную циркуляцию теплоносителя.

С естественной циркуляцией

Используют для обогрева небольшого дома. Теплоноситель перемещается по трубам благодаря естественной конвекции.

Фото 1. Схема водяной отопительной системы с естественной циркуляцией. Трубы необходимо устанавливать под небольшим уклоном.

По законам физики тёплая жидкость поднимается вверх. Вода, нагреваясь в котле, поднимается, после чего спускается по трубам к последнему радиатору в системе. Остывая, вода поступает в трубу обратки и возвращается в котёл.

Использование систем, работающих с помощью естественной циркуляции, требует создание уклона — это упрощает перемещение теплоносителя. Длина горизонтальной трубы не может превышать 30 метров — расстояние от крайнего в системе радиатора до котла.

Такие системы привлекают своей дешевизной, не требуется покупать дополнительное оборудование, практически не издают шума, когда работают. Минус в том, что трубы нужны большого диаметра и укладываться максимально ровно (в них почти нет давления теплоносителя). Невозможно обогреть большое здание.

Схема с принудительной циркуляцией

Схема с использованием насоса сложнее. Здесь, кроме батарей отопления, устанавливают циркуляционный насос, перемещающий теплоноситель по отопительной системе. В ней давление выше, поэтому:

• Можно укладывать трубы с изгибами.
• Проще обогреть большие здания (даже в несколько этажей).
• Подойдут трубы малого диаметра.

Фото 2. Схема системы отопления с принудительной циркуляцией. Для перемещения теплоносителя по трубам используется насос.

Нередко эти системы делаются замкнутыми, что избавляет от попадания воздуха в отопительные приборы и теплоноситель — наличие кислорода приводит к коррозии металла. В такой системе необходимы закрытые расширительные бачки, которые дополняют предохранительными клапанами и устройствами для сброса воздуха. Они обогреют дом любого размера и более надёжны в работе.

Способы монтажа

Для маленького дома, состоящего из 2—3 комнат, используют однотрубную систему. Теплоноситель перемещается последовательно по всем батареям, доходит до последней точки и возвращается по обратной трубе назад в котёл. Батареи подключаются снизу. Минус в том, что дальние комнаты прогреваются хуже, так как в них поступает уже слегка остывший теплоноситель.

Более совершенны двухтрубные системы — к дальнему радиатору укладывается труба, и от неё делают отводы к остальным радиаторам. Теплоноситель на выходе из радиаторов поступает в обратную трубу и перемещается в котёл. Эта схема равномерно прогревает все помещения и позволяет отключить ненужные радиаторы, но основной минус — сложность монтажа.

Коллекторное отопление

Основной минус одно- и двухтрубной системы — быстрое охлаждение теплоносителя, у коллекторной системы подключения этого недостатка нет.

Фото 3. Система водяного коллекторного отопления. Используется специальный распределительный узел.

Главным элементом и основой коллекторного отопления является особый распределительный узел, называемый в народе гребёнка. Специальная сантехническая арматура, необходимая для распределения теплоносителя по отдельным магистралям и независимым кольцам, циркуляционный насос, приборы, обеспечивающие безопасность и расширительный бак.

Коллекторный узел для двухтрубной системы отопления состоит из 2 частей:

• Входной — его подключают к нагревательному устройству, где он принимает и распределяет по контурам горячий теплоноситель.
• Выходной — подключают к обратным трубам контуров, необходим для сбора охлаждённого теплоносителя и подачи его в котёл.

Основное отличие коллекторной системы — любая батарея в доме подключена независимо, что позволяет регулировать температуру каждой или отключить её. Иногда используют смешанную разводку: к коллектору подключают независимо несколько контуров, но внутри контура батареи подключены последовательно.

Теплоноситель доставляет до батарей тепло с минимальными потерями, КПД этой системы увеличивается, что позволяет использовать котёл меньшей мощности и тратить меньше топлива.

Но и коллекторная система обогрева не лишена недостатков, к ним относится:

• Расходтрубы. Потребуется потратить в 2—3 раза больше трубы, чем при последовательном подключении батарей.
• Необходимостьустановкициркуляционныхнасосов. Требует повышенного давления в системе.
• Энергозависимость. Не стоит использовать там, где возможны перебои электроснабжения.

Как сделать водяной обогрев самостоятельно

Независимые системы обогрева дома, более экономичны, чем центральное отопление. Можно изготовить систему с верхней или с нижней разводкой труб, применяют разные виды теплоносителя — наиболее дешёвым считается вода.

Проектирование

Даже специально созданные программы, не смогут корректно правильно рассчитать параметры отопительной системы при недостатке необходимых данных.

Расчёт реальных тепловых потерь

Первое — произвести расчёт тепловых потерь здания. Расчёт производят по максимальному значению в этом регионе — какое количество тепла дом или квартира могут потерять, когда на улице самые сильные морозы из возможных.

Расчёт потерь тепла помещения

Чтобы вычислить, нужны следующие данные:

• Площадь помещения (можно найти на плане).
• Помещение выходит на улицу через одну или несколько стен или находиться посреди здания.
• Учитывайте расположение здания по сторонам света. Солнце на северной стороне не греет, а с юга нагревает почти весь день.
• Для каждого региона существуют присущие ему направления ветра. Роза ветров, указывает, откуда чаще всего дует ветер (искать в интернете).
• Каждый регион обладает своими температурными показателями в самое холодное время (данные есть в интернете и СНиПах).
• Внешние стены бывают утеплёнными, или неутепленными.
• Под полом бывает простой грунт, неутепленные и утеплённые помещения.
• Принимать в расчёт, что расположено над помещением.
• Через окна теряется много тепла (зависит от их конструкции, количества и площади).
• Входные двери — лазейка, для потери тепловой энергии.

Внимание! Замеры помещения необходимо производить по наружной стороне здания, иначе расчёт даст неверный результат.

По замерам подсчитывают площадь внешних ограждений для каждой комнаты, и используются в формуле подсчёта общих теплопотерь. Там же пригодится значение R, которое вычисляют, разделив толщину стены на коэффициент потерь тепла для использованного в ней строительного материала (для новых металлопластиковых окон R вам может предоставить фирма, монтировавшая окна).

Потери теплоты в зимний период состоят из 2 частей:

• Потери через внешние стены.
• Потери, затраченные на подогрев вентиляционного воздуха.

Основная формула для расчёта затрат тепловой энергии выглядит так:

Q = 1/R х (tв — tн) х S х (1+ ∑β). В которой:

• Q — потери тепловой энергии Вт;
• R — температурное сопротивление материала стен, м²°С / Вт;
• S — площадь стен, м²;
• tв — температура воздуха внутри помещения, °С;
• tн — минимальная температура на улице, °С;
• β — дополнительные потери тепла, возможные из-за расположения здания.

Если при возведении стены использовали 2 разных материала, то их термическое сопротивление подсчитывается для обоих, а результат плюсуется. Температура снаружи здания подбирается как по нормативам, так и по своим наблюдениям, а внутри помещения — по желанию. Дополнительные потери тепла — специальные коэффициенты:

• если часть кровли или стена здания смотрят на север, то β = 0,1;
• если стена смотрит на запад или юго-восток, β = 0,05;
• β = 0, смотрит на юг.

Виды отопительных котлов по типу топлива

Чем больше ваш дом размером, тем мощнее котёл необходимо устанавливать.

Для расчета надо знать, что на 10 м² площади потребуется 1 кВт тепла (если потолки в комнате не выше 3 м). Но в разных регионах есть свои особенности. В СНиПах есть специальные климатические коэффициенты.

Отопительные котлы подразделяются по видам: на жидком и твёрдом топливе, электрические, газовые. Если в здание проведён газ, лучшего топлива не нужно. Остальные варианты необходимо рассматривать с учётом экономической целесообразности. Если с электричеством проблемы, то лучше выбрать твердотопливный котёл.

Фото 4. Газовый котёл настенного типа с расширительным баком, подсоединенный трубами к системе водяного отопления.

Трубы

В отопительной системе устанавливайте только термостойкие пластиковые трубы, которые способны выдерживать высокую температуру. Диаметры труб подбирают после расчёта всей системы, но не меньше 40 мм. Для подключения к батареям используют диаметр 20—25 мм.

Радиаторы

Сейчас промышленность предлагает 4 вида батарей:

• Чугунные.
• Стальные (бывают панельные и трубчатые).
• Алюминиевые.
• Биметаллические (стальные трубы, расположенные внутри, сверху покрыты алюминием).

У каждого вида свои плюсы и минусы. Например, чугунные медленно нагреваются, но и долго остывают.

Из алюминия нагреются быстро, и лучше остальных передают тепловую энергию, но сильно страдают от коррозии. Оптимальный вариант — использовать стальные или биметаллические батареи.

Важно подсчитать требуемое количество секций для помещения, от этого прямо зависит, количество тепловой энергии, поступающей в комнату. Для этого необходимо знать общую площадь, сколько тепла может отдать одна секция, и учитывать пропорцию отдачи тепла и площади комнаты.

Расширительный бачок

Выбор объёма и вида расширительного бака — важный момент монтажа отопительной системы. Его предназначение — компенсировать увеличивающийся от нагрева воды объем, дополнительно он служит для удаления воздуха.

Бывает расширительный бачок открытого и закрытого вида. Открытый — простая ёмкость с открытым верхом. Его монтируют в наивысшей точке системы. Через открытый верх вода испаряется и его необходимо периодически пополнять. Закрытый — герметичная ёмкость, внутри установлена резиновая мембрана, служащая для создания давления в трубах. Закрытую модель чаще всего используют в системах с циркуляционным насосом.

Расширительный бак должен вмещать 15% теплоносителя, залитого в систему. Объем жидкости, которую содержит котёл можно найти в паспорте. Сложней всего узнать количество теплоносителя в трубах, это необходимо вычислить по формуле расчёта объёма цилиндра, с учётом диаметра и общей длины труб.

Циркуляционный насос

Такой прибор необходим для отопления с принудительной циркуляцией. Благодаря ему внутри труб появляется давление, повышающее скорость перемещения теплоносителя.

Основная характеристика насоса — производительность. Для подсчёта применяют формулу — Q = N/1,16 x (tвых — tвх), в которой:

​

• 1,16 — коэффициент теплоёмкости воды;
• tвых и tвх — показатели температуры на входе и выходе из котла;
• N — обозначена мощность генератора.

Разница температур — характеристика, которую необходимо замерять. Но это невозможно сделать, пока система не запущена. По этой причине используют усреднённые данные.

Особенности применения системы с водой в качестве отопления в квартире

Плюсы автономной системы:

• Можно включить обогрев жилища в любое время, а не только в течение отопительного сезона.
• Поддерживается комфортная температура в комнатах, что сложно при использовании центрального отопления.
• Отопление несложно настроить индивидуально, к примеру, нет, смыла включать котёл на полную мощность, если жильцы уехали на время.
• Плата за центральное отопление взымается и летом, при автономном обогреве, платить придётся только по счётчику (электрическому или газовому).

Минусы:

• Работы необходимо выполнять в соответствии с законом, самовольная реконструкция, не избавит от коммунальных платежей и грозит административным штрафом.
• Потребуется найти место с хорошей вентиляцией для установки оборудования.
• Монтаж системы должны выполнять профессионалы.
• Расходы на оформление документов, и на покупку элементов автономного отопления.
• Вся ответственность, ложится на хозяина жилья. Работу оборудования будут контролировать профильные организации.

Полезное видео

Посмотрите видео, в котором сравниваются системы водяного отопления с естественной и с принудительной циркуляцией.

Стоит ли устанавливать своё отопление

Отопительные системы разнообразны по стоимости оборудования и по эффективности работы. Объединяет их одно — проектирование отопления потребует точных расчётов и выбора подходящего оборудования, которое ещё необходимо правильно установить. Но собственное отопление, гарантировано принесёт вам экономическую выгоду.