Принцип работы системы отопления

Знать принцип работы системы отопления, как работают системы водяного отопления, нужно для того, чтобы уметь находить неполадки в ней, или, вообще, избежать ошибок уже на этапе проектирования и монтажа.

Ну, и поскольку данный сайт посвящён конкретно водяным система отопления, то и рассматривать принцип работы будем только водяных систем.

Состав системы водяного отопления

Водяные системы называют ещё жидкостными, а ещё — гидравлическими, потому что тепло здесь передаётся от отопительного котла к отопительным приборам (радиаторам, конвекторам, тёплым полам) посредством циркулирующей по трубопроводу нагретой жидкости (теплоносителя). То есть, водяная система отопления — это замкнутая цепочка, состоящая из соединённых между собой труб, отопительного котла, отопительных приборов, заполненных жидкостью. В систему отопления входят и другие составляющие: краны, гайки, расширительный бак, манометр, блок безопасностии, но об этом речь ещё впереди, а пока будем рассматривать лишь основные элементы.

Схема системы отопления: основные приборы системы отопления (котёл, радиаторы, трубопровод).

Принцип работы системы отопления

Работает система отопления так.

Нагретый в котле теплоноситель движется по системе, постепенно отдавая тепло трубам и отопительным приборам, и далее — нагреваемому помещению.

Поскольку трубы, котёл и радиаторы образуют замкнутую систему, то теплоноситель постоянно движется по кругу.

Виды систем отопления

Cистемs отопления можно разделить по способу циркуляции теплоносителя на две большие группы:

• с естественной циркуляцией (конвективная система);
• с принудительной циркуляцией (от насоса).

Рассмотрим, как работает каждая система.

Система отопления с естественной циркуляцией

Это самая простая (в смысле состава, но не монтажа!) система отопления:

Схема системы отопления с естественной циркуляцией.

Теплоноситель нагревается в котле. Т. к. плотность воды при нагревании уменьшается, то она движется вверх по вертикальной трубе – подающему стояку. Вверху находится расширительный бак, куда вытесняется вода, увеличивая свой объём при нагреве. Затем вода растекается сверху вниз по нисходящим трубам (которые почему-то называются горизонтальными стояками (?), хотя стоять можно вроде бы только вертикально, ну да ладно) – обратным стоякам, и далее к отопительным приборам (радиаторам). Плотность остывшей воды больше, поэтому она из радиаторов стекает вниз, в «обратку», по которой возвращается в котёл.

Диаметр вертикальных стояков должен быть достаточно большим, чтобы в системе возникла побудительная сила к циркуляции теплоносителя.

Важно! В системах отопления с естественной циркуляцией обязательно нужно учитывать уклоны!

Во-первых, уклон от главного стояка в сторону отопительных приборов. Во-вторых, в «обратке» уклон должен быть в сторону котла. Если такие уклоны не будут соблюдены, система работать не будет.

Система отопления с принудительной циркуляцией

Схема системы отопления с принудительной циркуляцией.

Теплоноситель в такой системе движется благодаря действию циркуляционного насоса 5 (см. рис. выше). Насосы для систем отопления выпускаются разных мощностей. О том, как выбрать мощность насоса для конкретной системы отопления, рассказывается в отдельной статье.

Как видно на схеме, теплоноситель нагревается в котле; по подающему трубопроводу под действим циркуляционного насоса теплоноситель движется к приборам отопления. На схеме на каждом радиаторе также показаны вентили, за счёт которых можно регулировать температуру каждого радиатора. Вентили могут быть ручные либо автоматические, но об этом подробно рассказано в других материалах сайта.

На радиаторах стоят специальные краны Маевского для удаления воздуха из системы. И по обратному трубопроводу («обратке») охлаждённый теплоноситель возвращается в котёл.

Закономерный вопрос: какую систему выбрать для своего дома, с принудительной циркуляцией или с естественной? Для этого рассмотрим преимущества и недостатки каждой системы.

Достоинства и недостатки разных видов систем отопления

Рассмотрим плюсы и минусы систем с естественной и принудительной циркуляцией теплоносителя.

Достоинства системы с принудительной циркуляцией:

• возможность автоматического управления тепловым потоком от радиаторов: можно задать температуру отдельно для каждой комнаты, и заданный температурный режим будет автоматически поддерживаться;
• такая система более экономична в плане потребления топлива — как раз из-за возможности автоматического регулирования;
• можно применять пластиковые трубы вместо стальных, что уменьшит стоимость материалов и монтажных работ;
• дизайн помещения не портится видом трубопровода, т. к. пластиковые трубы зачастую даже скрывают в стенах.

Недостатки системы с принудительной циркуляцией:

• зависимость работы системы отопления от электропитания, т. к. циркуляционный насос работает от электросети.

Преимущества системы с естественной циркуляцией:

• система не привязана к источнику электроэнергии, так как в ней отсутствует циркуляционный насос.

Недостатки системы с естественной циркуляцией:

• невозможно автоматическая регулировка теплового режима отопительных приборов;
• как правило, перерасход топлива;
• использование труб большого диаметра (чтобы сопротивления потоку теплоносителя были как моно меньше) и только стальных, что обойдётся дороже: и стоимость самих труб больше и при недостаточной квалификации такую систему не собрать самостоятельно;
• смотрятся толстые трубы в интерьере помещения не очень эстетично;
• в системе с естественной циркуляцией невозможно использовать бойлер косвенного нагрева;
• нельзя такую систему использовать с водяными тёплыми полами.

Вот теперь, пользуясь полученной информацией, вы можете решить, по какому принципу будет работать ваша система отопления. После чего можно переходить к проектированию.

Особенности отопительной системы дома

Для организации максимального комфорта при проживании в доме, в нем обязательно должен быть установлен чрезвычайно необходимый элемент, как отопительная система. Только система отопления частного дома может действительно создать очень приятные и комфортные условия жизни. Само собой, носитель тепла является одной из важнейших частей системы отопления.

По большому счету, наличие теплоносителя обогрева является обязательным условием. Без него отопление в доме никак не будет способно работать с требуемым уровнем качества. Почти все сегодняшние системы отопления используют воду как носитель тепла.

Самым верным решением будет обращение к профильной фирме, специалисты которой дадут помощь в осуществлении выбора отопительной системы и окажут услуги по монтажу системы отопления частного дома.

Специалисты дадут советы, какая именно модель системы отопления больше всего подойдет для использования в доме заказчика и сделают правильную установку системы.

Не стоит забывать, что иногда хозяева домов, не хотят нанимать работников дополнительно. Из-за этого владельцы сами устанавливают систему отопления частного дома. В действительности, здесь все просто. Нужно следовать точным правилам установки.

Состав системы отопления

Чаще всего, ядром, главной частью любой системы отопления является котел отопления. Именно котлом производится процесс нагрева носителя тепла. Обязанностью теплоносителя является распространение тепла во всем доме. Наилучшим образом с такой задачей справится жидкость. Большая часть систем отопления используют воду как носитель тепла. Система отопления с носителем тепла подобного вида конструируется замкнутой. Это значит, что вода в системе циркулирует по кругу. При этом довольно редко появляется потребность долива.

Двухтрубная система отопления

В наше время самой эффективной и безотказной считается двухтрубная система отопления.

Конструкция имеет в своем составе два контура, которые замыкаются на котле. Это подача носителя тепла и его обрата. Первый предназначен для подвода к радиаторам отопления нагретой в котле жидкости. Именно там она передает свое тепло. После остывания носитель тепла через трубы обрата для последующего нагрева возвращается в котел.

Для этого самым грамотным и эффективным по максимуму, будет решение по параллельному расположению радиаторов. При этом они смогут одновременно прогреваться. Из-за этого, все помещения прогреются равномерно. Также нужно не забывать о том, что на качество обогрева имеет влияние расстояние между контурами обрата и подачи носителя тепла. Минимум, который возможен – расстояние от пола к подоконнику.

Большинство профессионалов уверены, что подобная система отопления является менее эффективной, чем старый печной метод отопления.

Можно и согласиться, что эти специалисты в некотором роде правы. Так как из-за прохождения через трубы отопления происходит процесс определенной потери носителя тепла. Но не стоит при этом забывать, что отопление с помощью печки не дает возможности к одновременному равномерному прогреву всех помещений. Помимо прочего, печной обогрев является довольно неудобным по причине нужды хранения обширного запаса дров. При использовании котла, который работает на дровах – потребность в горючем будет ощутимо ниже.

Схема печного отопления

Наиболее часто применяется довольно простая и одновременно продуктивная система отопления двухтрубного типа с естественным типом циркуляции носителя тепла. Эта система дает возможность качественного отопления дома, без дополнительного использования для этого агрегатов – электронасосов циркуляционного типа. Есть большой спрос на данную модель отопительной системы из-за того, что часто случаются перебои с электричеством. При отсутствии электроэнергии, система не будет просто функционировать.

Самое важное, что нужно для эффективной и как можно более продуктивной работы такой системы – точное следование правилам при ее установке и также топливный запас.

Важнейшим фактором, который должен соблюдаться для надежной работы системы в будущем, является техническая реализация максимально большого расстояния по высоте между системным выходным патрубком и наивысшей точкой. Именно по этой причине самым рациональным будет решение об установке котла с патрубком в подвале. При отсутствии подвала, монтаж котла производится на первом этаже в углубленном месте. Также важным будет и работы по созданию уклона магистрали обрата. Этот уклон делается по горизонтали с началом от первого системного радиатора.

Котел отопления в подвале

В подобной системе отопления есть еще одна важная часть конструкции – расширительный бак. Его назначение – это создание давления по максимуму в системе. Это является очень важным для хорошей циркуляции. Функционирование бака основано на принципе обычной гравитации. Он должен размещаться как можно на большей высоте. Самым идеальным будет решение о его размещении на чердаке. Давление будет зависеть именно от высоты размещения, а не от объема жидкости, которая содержится в баке.

Бак обязан иметь средний объем. Еще одной функциональной возможностью бака является контроль за уровнем носителя тепла. При необходимости он сливается из бака.

Также не нужно забывать, что подобные системы правильно функционируют только тогда, когда вода является носителем тепла. Подобная схема называется открытой системой.

Закрытые системы отопления, где расширительный бак абсолютно ни в коей мере не связан с внешней средой. Говоря проще – нет никакой возможность по откачке носителя тепла. В подобных системах обычно используется компенсационный бак. Компенсационным баком является емкость малого размера, внутренняя часть которой делится надвое с помощью гибкой мембраны. Носитель тепла заполняет собой одну из этих частей. Контроль давления в подобной системе осуществляется с помощью выгибания мембраны в разные стороны. По причине того, что система является замкнутой, при этом возможно использование тосола как носителя тепла.

Трубы для системы отопления

На протяжении долгого времени, при установке системы отопления ставили только трубы из стали. Это причиняло неудобства, так как установка требовала много времени, и грубые швы потом ощутимо ухудшали внешний вид системы.

Но в наши дни уже есть возможность установки системы отопления любой по сложности конструкции с использованием металлопластиковых труб. Эти трубы являются более гибкими и тонкими. Поверхность этих труб изготавливается из особого термоустойчивого пластика, а внутреннее пространство с помощью тонкого алюминиевого слоя. В продаже есть очень большой выбор элементов для труб из металлопластика. Это: краны, соединения, уголки. Эти элементы дают возможность подключения труб между собой и подключение к ним труб других типов.

По причине того, что в наши дни есть широкий выбор труб из металлопластика, важным также является обращать внимание на маркировку. Трубы для систем отопления маркируются символами «PE-RT-AL-PE-RT».

Важным достоинством труб из металлопластика является простота работы с ними. Они являются довольно легкими и гибкими, и их просто разрезать с помощью самой обычной ножовки или ножниц по металлу.

Для достижения максимальной герметичности отопительной системы, нужно очень надежно монтировать все составные части. Самым лучшим для этого будет использовать пресс фитинг — они смогут хорошо сохранить целостность трубы.

Какие работы являются первоочередными?

Можно считать решение о создании в доме надежной и качественной системы отопления, работающей с жидким носителем тепла, принятым. Самым первым будет, при создании любых видов отопительных систем, — это создание подробного плана, схемы отопления. В этой схеме требуется указать: уровень и местоположение котла, длинна трубопровода, местоположение радиаторов и других частей системы до кранов Маевского.

План отопительной системы

Потом нужно решить, котел с какой мощностью точно требуется. Так как слабый котел не создаст нужный уровень и скорость прогрева. Невыгодным будет также использование более мощного – так как он будет функционировать на половину мощности.

Расчет мощности является простым: 1 кВт соответствует 1 квадратному метру. Это простое соответствие дает конкретный параметр. Полученный результат нужно умножить на 1.5 — это будет подходящий параметр мощности котла.

Нередко при конструировании отопительной системы могут быть использованы котлы, сделанные своими руками. Эти котлы являются более доступными по цене, но при этом не является возможным рассчитать точную их мощность.

При условии, что клиент все же решил дополнить с помощью такого котла свое отопление, то нужно всего лишь сделать расчеты максимального объема носителя тепла, который может вмещаться в этот котел. Для таких расчетов нужно объем помещения (или общий объем помещений), которое будет обогреваться, разделить на 1000 и в результате выходит 300. Это и показывает то количество носителя тепла, которое вместит котел, сделанный своими руками.

Также не следует забывать, что размеры котла полностью связаны с его мощностью. Соответственно: для большей мощности требуется больший котел. Само собой, перед работами над созданием плана-схемы системы отопления, нужно подобрать подходящее место, где смонтированный котел не создаст никаких помех.

Также нужно учитывать высоту установки котла. Котел обязан находиться в самом низу всей системы. Наилучшим выбором будет установка котла в подвальном помещении. При отсутствии подвала – следует позаботиться про нишу в полу. Рекомендуется, чтобы котел был установлен в отдельной комнате, куда доступ был бы ограничен по соображениям безопасности.

Важно также не забывать, что отдельные модели котлов (электрокотлы, газовые), нуждаются в особых условиях по размещению. В случае если заказчик об этом не имеет информации – перед работами по монтажу системы, обязательно нужно обратиться за советом к профессионалам.

Правила установки отопительной системы

При установке магистрали, нужно брать такие трубы, у которых будет в два раза больше диаметр, чем у тех труб, через которые будет подводиться носитель тепла напрямую к радиатору. Это норма нужна и для труб, через которые идет подача, и для обрата. При работах по установке магистрали, трубы закрепляются с помощью специальных колец. С помощью этого будет возможность избежать провисания.

Даже если вся система будет выполнена с помощью труб из металлопластика, вертикальный стояк, который идет от нагревательного котла к расширительному баку, обязан быть изготовлен из стальной трубы. При отсутствии бака, стальными изготавливают начальные пару метров трубы. Если подключается мембранный расширительный бак, то возможным является использование труб с меньшим диаметром.

Крайне нежелательным является использование металлопластиковых труб в том помещении, где установлен нагревательный котел.

Это связано с тем, что жаркий воздух, который поднимается от котла, может привести к повреждению части трубы из пластика. Наилучшим решением будет размещение трубы из металлопластика только в помещении с отоплением.

При наличии условий, можно прокладывать два отопительных контура. Каждый из них будет иметь в своем составе трубы подачи и обрата. Подобные решения по отоплению будут более накладными. Но если возникает потребность по ремонтным работам, один из контуров может быть перекрытым.

Пример обвязки котла отопления

На всех радиаторах, также на магистралях, через которые подается носитель тепла и обрат, нужно обязательно установить краны, через которые стравливается воздух.

Большой переизбыток воздуха в системе может привести к серьезной поломке. Установка радиаторов производится с выполнением важной особенности – сторона, из которой выходит труба обрата, обязана располагаться немного ниже. Это требуется для систем, где носитель тепла циркулирует естественным образом.

При применении для отопления котла, сделанного своими руками, не нужно забывать, что патрубок прямой магистрали обязан быть расположен по максимуму высоко. Это даст возможность избежания опасных гидроударов. Котел для отопления монтируется с уклоном в 5 мм. Это уклон делается в сторону магистралей обратки.

Принцип работы системы отопления

После полного завершения монтажа системы, она заполняется носителем тепла. При выполнении таких работ – все краны, с помощью которых стравливается воздух, обязаны оставаться в открытом состоянии. После заполнения всей системы с помощью носителя тепла, нужно растопить котел с использованием малого объема топлива. Это предоставит возможность для проверки равномерного уровня прогрева системы. При таких условиях не должны быть очень горячие или холодные участки. При такой ситуации требуется открытие клапана на радиаторе и проводить спуск воды до того момента, пока не начнет идти горячая.

В процессе растопки в котле не могут присутствовать посторонние звуки. Допустимым является небольшое просачивание носителя тепла в месте соединений резьбой.

По окончании проведения начальных запусков, места с резьбовым соединением не будут больше пропускать воду. Тогда появится возможность растопки котла уже на максимальной мощности.

Мощность котла – чрезвычайно важная величина. Она обязана точно подобраться. Если мощность превысит норму, возможно закипание котла. Это может принести трагические результаты не только для отопления, но и всему зданию. При заниженной мощности котла, это отобразится на показаниях температуры обрата. Она не превысит 40 градусов.

Установленные правильно части отопительной системы, не должны производить никаких лишних шумов. Помимо прочего, температурная разница подаваемого носителя тепла и обрата не выше 40 градусов. Видео с информацией по монтированию системы доступно ниже для просмотра.