Принципиальная схема отопления – виды и особенности

Принципиальная схема системы отопления – это простейшая схема, при помощи которой можно быстро и без особых затрат смонтировать качественную и долговечную систему отопления. Но при реализации проекта следует знать несколько важных правил и особенностей, без которых вам попросту не справится с поставленной задачей.

Итак, любая принципиальная схема состоит из котлов и труб (в статье мы поговорим об автономных системах). Принцип работы такой схемы заключается в следующем – в котле нагревается теплоноситель и при помощи циркуляционного насоса подается по трубопроводу в радиаторы отопления. Отдав тепло помещению, теплоноситель возвращается по обратному контуру к котлу и все повторяется. Получается, что простейшая схема основана на цикличных процессах.

Это грамотно спланированная схема отопления одного из частных домов

Схемы отопления

Водяная система отопления

Водяное отопление – самый распространенный вариант для прогрева помещений любого типа. В большинстве случаев роль теплоносителя здесь исполняет вода, которая подается от котла к радиаторам отопления.

Вообще, специалисты различают два типа водяных систем:

• С естественной циркуляцией воды (когда давление образуется в самом контуре);
• С принудительной циркуляцией (вода поступает в трубы и радиаторы при помощи циркуляционного насоса).

В любой принципиальной схеме в обязательном порядке должны иметься:

• Отопительный котел (любого типа);
• Основной стояк;
• Обратный стояк;
• Трубопровод;
• Обратный трубопровод;
• Радиаторы.

Итак, на сегодняшний день известны следующие принципиальные схемы отопления:

• С нижним и верхним способом разводки;
• С горизонтальной разводкой;
• Однотрубные;
• Двухтрубные.

Верхняя разводка

Верхний вариант разводки

В данной схеме теплоноситель нагревается в котле и за счет своей плотности поднимается по стояку в расширительный бачок отопления.

Внимание!
Эта схема предусматривает нахождение расширительного бачка в самой верхней точке системы отопления.

Далее, по трубопроводу (который, кстати, должен идти под небольшим уклоном) теплоноситель поступает в горячие стояки. Эти стояки тянутся от самого верхнего этажа дома к первому и проходят по всей высоте здания. Отработанный теплоноситель, в свою очередь, попросту, вытесняется горячей водой и по «обратке» возвращается к котлу отопления по трубам. Для регулировки уровня подачи горячей воды на выходе в радиаторы устанавливаются специальные запорные вентили.

Нижняя разводка

Водяная отопительная система с нижним вариантом разводки

Система с нижней разводкой имеет основной (подающий) трубопровод, обеспечивающий теплоносителем все остальные стояки ниже уровня жилых помещений. Что касается обратных стояков, то они присоединены к общей «обратке», проведенной еще ниже.

Обратите внимание!
Данная схема содержит в своей структуре воздушную линию, расположенную сверху.
С ее помощью автоматически удаляется весь накопленный воздух в радиаторах, который в свою очередь выводится через расширительный бак.

Двухтрубные системы

Двухтрубная система с нижним вариантом разводки

В любой двухтрубной схеме, как при верхней, так и при нижней разводке, нагретая вода поднимается вверх и по трубопроводу поступает в радиаторы, где со временем охлаждается и становится тяжелее. По обратным стоякам остывший теплоноситель стекает в обратный трубопровод и возвращается в котел. Холодная вода имеет большую плотность и массу чем горячая и таким образом сама ее вытесняет в трубопровод, создавая естественную циркуляцию даже без насоса.

Однотрубные системы

Однотрубная система с верхней разводкой

По своей сути, это самая простая схема (см. фото), которую под силу изготовить и смонтировать своими руками даже неопытному человеку. Она отличается от двухтрубной тем, что отдав свое тепло на верхнем этаже, на нижний переносится уже меньше. Получается, что теплоноситель преодолевая этаж за этажом постепенно охлаждается и выходит, что жители первого этажа получают тепла меньше всего. Для того чтобы жители нижних этажей попросту не замерзли, инженеры добавили дополнительные секции к батареям отопления для жителей нижних этажей.

Также, проблему можно решить частично, установив на каждый радиатор специальные перемычки. С перемычками часть горячей воды переходит на этаж ниже без охлаждения.

Следует отметить и тот факт, что главный стояк в однотрубной системе необходимо максимально надежно защитить от теплопотерь. В противном случае система потеряет не только тепло, но и мощность напора воды, что негативно скажется на отоплении дома в целом.

Что касается обратной линии, то ее наоборот – изолировать нельзя ни в коем случае! Это связано с тем, что более холодная вода имеет больший вес и соответственно, вытесняя горячую воду, создает более сильный напор.

Однотрубные схемы с горизонтальной проточной системой

Однотрубная схема с горизонтальной проточной системой

Данная схема привлекательна тем, что все радиаторы на этаже соединены в одну линию. Главное достоинство такой системы – простота монтажа. Также, вам потребуется значительно меньше труб и стояков.

Если говорить о недостатках, то главный из них – склонность такой системы к возникновению воздушных пробок. Данная проблема решается только путем установки кранов автоматического спуска воздуха (кранов Маевского).

Обратите внимание!
Для тех, кто не знает – принципиальные схемы не содержат никаких измерительных характеристик, а лишь показывают, что с чем соединяется и показывает примерную «обвязку» дома.

Способы циркуляции – какую выбрать

Принудительная и естественная циркуляция

Теперь, что касается способа циркуляции, – какую схему выбрать? С естественной или же с принудительной?

Что касается естественной циркуляции теплоносителя, то тут, пожалуй, больше минусов, чем плюсов.

1. Естественная циркуляция не поддается автоматическому регулированию;
2. Для ее обустройства необходимы трубы с большим диаметром, цена на которые заметно выше;
3. Не очень эстетично смотрятся в интерьере;
4. Отрегулировать данную систему можно только своими руками – в котле вы сможете лишь увеличить пламя, когда холодно, или наоборот уменьшить, когда стало жарко.

Если вы проживаете в регионах, где неожиданное выключение электричества в порядке вещей, то данные системы идеально вам подойдут.

В данной схеме не предусмотрено никаких дополнительных (электрических) приборов и устройств:

• Приборы группы безопасности;
• Перепускные клапаны;
• Электрические температурные датчики;
• Регуляторы топлива и пр.

1. Еще один минус данной схемы – значительно большее количество потребляемого топлива на отопительный сезон.

Что касается плюсов, то по своей сути это самая надежная схема, которая может прослужить без ремонта до 40 лет! Она крайне надежна и не зависит ни от каких-либо перепадов напряжения. Вообще, кроме котла, в ней ломаться в принципе нечему.

Двухтрубный вариант отопительной системы

Принудительная же циркуляция удобна и комфортна для жителей тех регионов, которые не страдают от скачков напряжения. В данном случае, система регулируется как в ручную, так и автоматически – для каждой комнаты вы сможете задать персональную температуру, исключительно под свои нужды.

Но в автоматических системах есть свои минусы – далеко не каждый местный монтажник сможет смонтировать сложную схему со всеми необходимыми вам датчиками и сложными узлами соединений, а нанимать иногороднего специалиста достаточно накладно.

Также, по своей сути эта система очень нежна и долго не проработает в том доме, где имеют место перебои с электропитанием.

Подведем итог

Рассмотрев все варианты, вам будет проще принять решение и сделать действительно правильный выбор, исходя из ваших жилищных и финансовых условий. У нас имеется подробная видео инструкция, которая осветит все вопросы более подробно, и поможет вам разобраться в хитросплетениях принципиальных схем.

Цена на оборудование разная, поэтому тут нет однозначного мнения и стоимости – каждый котел и каждая схема требуют индивидуального расчета, но следует сразу сказать, что обойдется вам это в серьезную «копеечку». Успехов!

ОСНОВНЫЙ ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ ЦЕНТРАЛЬНОГО ОТОПЛЕНИЯ

Из систем центрального отопления наиболее распространенными являются системы водяного отопления как наиболее отвечающие гигиеническим требованиям. Они подразделяются на системы двухтрубные н однотрубные.

Схема двухтрубной системы отопления с тупиковым движением воды в магистралях и естественной циркуляцией теплоносителя показана на рис. 1.2. В этой системе вода, нагретая в тепловом центре или котле 1, по главному стояку 2 поднимается к разводящей магистрали 4, а от нее по подающим стоякам 5, проходя через подводки 6, поступает в отопительные приборы 7. Охлажденная в отопительных приборах вода поступает в обратные стояки 8, затем в обратную магистраль 9 и возвращается в тепловой центр, где вновь нагревается.

Двухтрубной такая система называется из-за наличия двух параллельно прокладываемых стояков — подающего и обратного, а с тупиковым движением — поскольку идущая но подающей магистрали вода, дойдя до последнего стояка, попадает как бы в тупик и, поступив в обратную магистраль, возвращается в тепловой центр уже в противоположном направлении.

К самой верхней точке главного стояка присоединяют трубу, идущую к расширительному баку 3, который предназначается для восприятия прироста объема расширяющейся при нагревании воды и для удаления воздуха из теплопроводов системы как при первичном наполнении ее водой, так и выделяющегося из воды при ее нагревании. Для обеспечения удаления воздуха и полного опорожнения системы от воды все теплопроводы прокладываются с уклоном. Минимальная величина уклона 0,002.

Водяная система отопления может быть с верхней разводкой подающих магистралей (правая часть рис. 1.2) и с нижней разводкой (левая часть рис. 1.2). При нижней разводке удаление воздуха из системы происходит по специальным воздушным линиям 10 или через специальные воздушные краны 12, устанавливаемые в отопительных приборах верхних этажей.

Для возможности регулирования теплоотдачи отопительных приборов на одной из подводок к ним, предпочтительнее на обратной, устанавливают краны особой конструкции, так называемые краны двойной регулировки.

Обратные магистрали при верхней разводке или обе магистрали при нижней разводке прокладывают под потолком технического подвала, а при его отсутствии — в специально устраиваемых подпольных каналах.

В системе, представленной на рис. 1.2, вода перемещается благодаря давлению, возникающему вследствие разности плотностей горячей п охлажденной воды в пределах высот h2. Это давление называют естественным или гравитационным (от лат. gravitas — вес), и вследствие малой его величины радиус действия систем с естественной циркуляцией теплоносителя не превышает 30 м. Для отопительных приборов первых этажей здания высота h между центром нагрева воды в тепловом пункте и центром охлаждения ее в приборах должна быть не менее 3 м. При необходимости обогрева зданий большей протяженности в них устраивают системы с искусственной циркуляцией (рис. 1.3), в которых побудителем циркуляции является насос 7 с электродвигателем.

Системы с искусственной циркуляцией могут иметь верхнюю или нижнюю разводку магистралей. Расширительный бак 3 в этих системах присоединяют не к верхней точке главного стояка 2, а, как правило, к обратной магистрали перед всасывающим патрубком насоса.

В системах с искусственной циркуляцией и верхней разводкой подающих магистралей последние прокладывают с подъемом в направлении движения теплоносителя. В конечных наивысших точках магистралей устанавливают проточные воздухосборники 5 с ручным удалением воздуха либо устройства, автоматически удаляющие скапливающийся воздух,— вантузы.

Системы с искусственной циркуляцией воды делают с тупиковым и попутным движением воды. В системе с попутным движением, как это показано на рис. 1.3, вода в подающей магистрали 4 и обратной 6 течет в одном направлении. Применение попутной схемы движения теплоносителя дает возможность уравнять длину циркуляционных колец системы и поставить все отопительные приборы системы отопления в одинаковые условия.

Длиной циркуляционного кольца называют путь, который проходит вода от котла 1 или иного источника тепла к отопительному прибору и обратно. Сопоставляя рис. 1.2 и 1.3, легко убедиться, что в системе с тупиковым движением воды длина циркуляционных колец для разных приборов различна, а в системе с попутным движением — одинакова.

Двухтрубные системы отопления применяют, как правило, в зданиях высотою не более трех этажей. Для применения их в более высоких зданиях требуются технико-экономические обоснования.

Принципиальная схема однотрубной системы отопления с тупиковым движением и искусственной циркуляцией воды приведена на рис. 1.4. В правой части рисунка показана система с верхней разводкой, в левой — с нижней разводкой и П-образными стояками. Однотрубной эту систему называют вследствие того, что стояк имеет одну трубу. Однотрубные системы могут быть и с естественной циркуляцией и с попутным движением воды. Удаление воздуха и присоединение расширительного бака в этом случае осуществляется так же, как и в двухтрубных системах. Однотрубные системы применяют в зданиях высотою более двух этажей.

Различают однотрубные системы проточные (Ст 4), когда вся вода, идущая по стояку, проходит последовательно через все приборы, присоединенные к стояку, и системы с обходными участками 4 (Ст 3), по которым часть воды стояка проходит, минуя отопительные приборы.

Недостатком проточных систем является невозможность регулирования теплоотдачи отдельных приборов или даже полного их отключения, так как все это неизбежно сказывается на работе всех остальных приборов стояка. Такие системы отопления применяют только для зданий, где не требуется индивидуального регулирования теплоотдачи отопительных приборов. Однако при применении трехходовых крапов 3 (Ст 2) система становится проточной и регулируемой. Трехходовой кран позволяет пропускать всю воду стояка через прибор или через замыкающий участок, полностью отключая прибор. Возможны и промежуточные положения крапа, когда часть воды проходит через прибор, а часть — мимо него.

Однотрубные системы могут быть с осевыми обходными участками 4 либо со смещенными (участок 1, Ст 1).

В однотрубных системах с нижней разводкой и П-образными стояками удаление воздуха производят через воздушные краны 2, установленные в отопительных приборах верхних этажей.

Помимо вертикальных однотрубных систем (рис. 1.4), могут быть и горизонтальные (рис. 1.5), которые находят применение в промышленных и общественных зданиях большой протяженности. Горизонтальные однотрубные системы могут быть проточными (рис. 1.5, в), с обходными участками (рис. 1.5, б), с редукционными вставками (рис. 1.5, г), проточными без воздушных крапов у радиаторов (рис. 1.5, а). При использовании высокотемпературной воды применяют схемы с трехходовыми кранами и плинтусной (рис. 1.5, д) или подоконной (рис. 1.5, е) разводкой труб. Последняя схема (рис. 1.5, е) имеет неудобство, так как для опорожнения ветви необходимо освобождать от воды каждый радиатор в отдельности, отвинчивая в нем нижнюю пробку. Горизонтальные ветви системы получают воду из стояков, прокладываемых вертикально во вспомогательных помещениях.

Преимущество однотрубных систем перед двухтрубными состоит в том, что они требуют меньше затрат труда при монтаже и дают большую возможность для индустриализации монтажных работ.

Находят применение системы отопления, соединенные последовательно по теплоносителю (рис. 1.6). Такие системы отопления используются в случаях, когда в пределах одной части здания или этажа допускается использование теплоносителя с температурой 150 °С, а для другой части здания может быть использован теплоноситель с температурой не выше 105 или 95 °С. При наличии таких требований теплоноситель с высокими параметрами охлаждается в отопительных приборах системы I до температуры, являющейся верхним пределом системы II, и эта охлажденная вода направляется во вторую систему. Системы отопления, соединенные последовательно по теплоносителю, рекомендуется применять и в тех случаях, когда расход теплоносителя в теплопроводах недостаточен для поглощения располагаемой разности давлений в целях увязки.

Схема районного отопления приведена на рис. 1.7. Вода, нагретая в котлах 4, по наружным подземным теплопроводам 3 поступает в систему отопления 1 отдельных зданий и, охлажденная, по обратным магистралям 6 возвращается в котлы. Циркуляция воды осуществляется насосами 5, один из которых рабочий, а второй — резервный. Расширительный бак 2 является общим для всех систем.

В районных системах, в которых используют воду с температурой более 100 °С, расширительный бак не устанавливают. Его функции выполняет насос.

Если воду в котлах нагревают до 130 или 150 °С (высокотемпературная вода), то районная система отопления выполняется по схеме, представленной на рис. 1.8, и носит название водоводяной системы отопления. Характерными особенностями такой системы являются: наличие смесительной установки 2, в которой происходит смешение высокотемпературной воды с охлажденной водой системы в таких количествах, чтобы температура воды, поступающей в систему отопления 1, не превышала допустимых для этой системы пределов, и наличие автоматически включающегося подпиточного насоса 3, поддерживающего постоянное давление в заданной точке и восполняющего утечку воды из системы.

Системы парового отопления низкого давления могут быть замкнутыми и разомкнутыми.

Принципиальная схема замкнутой системы парового отопления показана на рис. 1.9. Для получения пара используют чугунные сборные котлы 1, такие же, как и для водяных систем, но с паросборником 2, из которого пар по главному стояку 4 поступает в разводящие магистрали 5, а из них по стоякам 6 — в отопительные приборы 7. Пар в отопительных приборах конденсируется, т. е. превращается в воду, отдавая тепло фазового превращения, а конденсат стояками 8 собирается в общий конденсатопровод 9 и возвращается в котел. Для выхода воздуха из трубопроводов системы при заполнении ее паром служит трубка 10. Через эту же трубку система трубопроводов заполняется воздухом при прекращении подачи пара в них.

Для того чтобы сборный конденсатопровод не заполнялся конденсатом полностью, высота прокладки его над уровнем воды в паросборнике должна быть на 0,3. 0,35 м больше высоты столба воды h, уравновешивающего давление в котле.

Как видно из рис. 1.9, схема проста по устройству, но применима только в тех случаях, когда паровой котел может быть размещен значительно ниже отопительных приборов и при небольшом давлении пара в котле, так как требуется выдерживать расстояние II.

Каждый котел системы парового отопления низкого давления должен быть снабжен предохранительным устройством 3, срабатывающим при повышении давления в котле сверх заданного.

При невозможности установки котла ниже отопительных приборов применяют разомкнутую схему парового отопления низкого давления (рис. 1.10). Отличие этой системы от замкнутой состоит в том, что конденсат попадает не непосредственно в котел, а собирается в специальный конденсатный бак 2 через конденсатоотводчик 3, пропускающий только конденсат, но не пропускающий пара. Возврат собранного конденсата в котел производится насосом 1.

На подводках к приборам для возможности их выключения или регулирования теплоотдачи устанавливают паровые вентили.

При наличии пара, но недопустимости устройства парового отопления в здании, осуществляют комбинированные пароводяные системы отопления. Схема такой системы показана на рис. 1.11. Она состоит из разомкнутой паровой системы отопления низкого давления, отопительным прибором в которой является пароводяной теплообменник 1, передающий тепло пара циркулирующей по системе отопления воде. На рис. 1.11 условно показана водяная система отопления с искусственной циркуляцией воды, осуществляемой насосом 2. Такая же пароводяная система может быть применена и для систем с естественной циркуляцией воды.

Устройство пароводяных систем оправдывается только в тех случаях, когда пар, вырабатываемый в котельной, используется не только для нужд отопления.

Принципиальная схема воздушного отопления показана на рис. 1.12. Воздух, нагретый в специальном воздухонагревателе 5 водой или паром, по приточным каналам 2 нагнетается вентилятором 1 в отапливаемые помещения. По каналу 4 к воздухоподогревателю может поступать свежий наружный воздух, при добавлении которого будет одновременно осуществляться и вентиляция помещений. Возврат воздуха для повторного подогрева по каналам 3 (рециркуляция) в многоквартирных жилых домах не допускается. Воздушное отопление в таких домах может осуществляться только подачей в помещения наружного подогретого воздуха.