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.

Что такое тепловая мощность радиатора и от чего она зависит

Для обогрева помещения важно то, с какой скоростью в помещение подается тепло. Так как в традиционных системах водяного отопления за передачу тепла отвечают радиаторы, то от того, насколько эффективно они справляются с поставленной задачей и зависит климат в помещениях. Эффективность передачи тепла характеризуется таким параметром, как теплоотдача или тепловая мощность. В случае с радиатором она показывает, какое количество тепла в час данное устройство может передать воздуху при определенных условиях. Под условиями понимают заданную температуру теплоносителя, скорость его движения и определенный тип подключения. На заводах теплоотдача отопительных приборов определяется в процессе испытания на стендах, потом она усредняется и заносится в паспорт изделия.

Насколько отопительный прибор будет эффективно отдавать тепло, зависит от многих факторов. Это и материал, из которого он сделан, и его форма, и то, как движется внутри теплоноситель и какова поверхность теплоотдачи. Немного подробнее обо всех этих факторах расскажем ниже.

Как зависит теплоотдача от материала

Радиаторы отопления делают из металлов неслучайно. Они имеют лучшее сочетание характеристик, главная из которых — коэффициент теплопередачи. В таблице приведены данные для некоторых металлов.

Коэффициент теплопроводности металлов

Как видим, для изготовления радиаторов используют далеко не самые лучшие по теплопроводности металлы, но радиатор из серебра, это слишком… Редко используют и медь, и все по той же причине: это очень дорого. Некоторые умельцы делают самодельные радиаторы из медных труб. В этом случае денег требуется меньше, но эксплуатация таких отопительных приборов проблематична: медь довольно капризный материал и работает не со всякой средой, она очень пластична и легко повреждается, химически активна и вступает в реакции окисления. Так что тут еще большое внимание придется уделить водоподготовке и защите от механических воздействий.

А вот следующий металл — алюминий, используется уже довольно широко. Хоть теплоотдача алюминия практически в два раза ниже, чем меди, но, по сравнению с другими металлами, она достаточно высока. Алюминий легкий, быстро нагревается и эффективно передает тепло. Но и он далеко не идеален: химически активен, потому использоваться с незамерзающими жидкостями не может. К тому же он конфликтует с другими металлами в системе: начинается коррозия, что приводит к быстрому разрушению металлов. И хотя теплоотдача алюминия самая высокая — 170-210 ват/секцию, устанавливаться они могут не в любой системе.

Медные радиаторы имеют очень высокую теплоотдачу, но стоят дорого

Данные по тепловой мощности всех радиаторов приведены усредненные. Причем для высокотемпературного режима работы (90 o C на подаче, 70 o C на обратке, для поддержания помещении 20 o C). Также имеются в виду радиаторы с осевым расстоянием 50 см. Теплоотдача при других размерах и условиях будет другой.

Теплоотдача чугунных радиаторов не самая хорошая, но материал имеет низкую коррозионную активность, долговечен и изделия из него относительно недороги. Потому чугунные батареи, несмотря на не самый привлекательный вид, все еще популярны.

В среднем теплоотдача одной секции чугунного радиатора — 130-170 Вт. Такой показатель достигается за счет большой массы и толщины стенок, а не характеристик металла. Большая масса приводит к большей инерционности системы: требуется большее время на нагрев. Что плохо, что пока не нагрелись радиаторы, помещение почти не прогревается. Но именно большая инерция позволяет дольше поддерживать температуру после выключения котла (прогорания топлива). Поэтому чугун ставят чаще в частных домах, отапливаемых твердотопливными котлами. Большая инерция тут в плюс: она сглаживает температурные колебания, которые характерны для таких агрегатов и позволяет поддерживать более-менее нормальную температуру к утру, хотя дрова (или уголь) уже давно прогрели.

Чугунные радиаторы имеют не самую высокую теплоотдачу, обладают большой инертностью

Сталь, как видим из таблицы, имеет еще более низкий коэффициент теплопроводности. К тому же она быстро коррозирует и потому имеет небольшой срок эксплуатации. Производителей (и потребителей) она привлекает из-за невысокой цены. Для улучшения характеристик разработаны специальной формы радиаторы — панельные. Они за счет большой площади и дополнительных перегородок между двумя нагревательными панелями обогревают помещения довольно эффективно. Разброс мощностей панельных радиаторов велик. Теплоотдача стальных радиаторов лежит в пределе от 270 Вт до 6,7 кВт, но это мощность не одной секции, а всего радиатора (может быть длиною и в полтора метра). И зависит она как от размера радиатора, так и от количества пластин в нем.

Из стали изготавливают и трубчатые радиаторы. Это набор труб определенной длины, которые объединяются двумя коллекторами в единый отопительный прибор. Трубы могут располагаться вертикально или горизонтально, иметь нижнее или боковое подключение. Часто имеют наваренные пластины для увеличения теплоотдачи.

Так выглядеть могут трубчатые радиаторы. Но это продукция европейских брендов

Изготавливают трубчатые батареи из труб разного диаметра (от 3,2 см до 25 см), имеют они разную высоту (от 9 см до 3 метров) и длину. Потому определить диапазон мощностей очень сложно. В нашей стране этот тип отопительных приборов используется все реже. Во-первых, из-за посредственной теплоотдачи, во-вторых, из-за не самого привлекательного вида. Во всяком случае, серийно выпускаемые экземпляры приходится закрывать декоративными кожухами, что еще больше снижает теплоотдачу. Хотя есть очень привлекательные решения, но это «европейцы», и стоимость они имеют немалую. А у нас если и ставят трубчатые стальные радиаторы, то только из соображений экономии.

Как видим, идеального металла для радиатора нет, есть только более-менее подходящие. Но всегда можно пойти испытанным путем: скомбинировать и использовать лучшие качества материалов. Это и сделали в случае с биметаллическими радиаторами: внутренняя часть отопительного прибора сделана из прочной и химически нейтральной стали, а наружная часть — из отлично отдающего тепло алюминия. В результате теплоотдача биметаллических радиаторов хоть и ниже, чем у алюминиевых, но намного выше, чем у чугунных, и тем более стальных — 150-190 Вт.

Биметаллический радиатор из стали и алюминия имеет неплохую теплоотдачу

Есть и другие комбинации. Например, некоторые фирмы делают радиаторы из меди и алюминия. В этих устройствах теплоноситель циркулирует по медным трубам, а за повышение эффективности теплоотдачи отвечают многочисленные алюминиевые ребра. Благодаря такой конструкции, 80% тепла передается путем конвекции (за счет нагрева проходящего воздуха) и лишь 20% за счет теплового излучения. Потому отопительные приборы такого типа (с интенсивным оребрением) называются радиаторами конвекционного типа. Но тут ситуация такая же, как и с панельными радиаторами: теплоотдача сильно зависит от количества труб и ребер. И это не секционные, а панельные отопительные приборы. Но уже не стальные, а медно-алюминиевые.

Биметаллические панельные радиаторы из меди и алюминия

Радиаторы конвекционного типа могут быть выполнены из разных материалов. И панельные радиаторы с оребрением также относятся к этой категории. Кроме того, они бывают с естественной и принудительной конвекцией. В устройствах с принудительной конвекцией встраивают вентиляторы (как правило, это радиаторы, работающие от электричества).

Зависимость тепловой мощности от формы

Какой бы ни был высокий коэффициент теплоотдачи металла, многое зависит от формы радиатора. Возьмем, к примеру, стальные панельные радиаторы. Они имеют много видов и могут выглядеть по-разному. Но в большинстве своем это несколько панелей со сформованными в них каналами, по которым протекает теплоноситель. Одна такая панель 50*50 см имеет тепловую мощность 377 Вт. Но если к ней приварить полосы металла, то радиатор такого же размера будет отдавать при тех же условиях 569 Вт. Разница в полтора раза. И это притом, что не добавилось ни каналов, не изменилась интенсивность нагрева (скорость движения теплоносителя и его температура остались такими же). Просто площадь теплоотдачи стала больше.

Добавив к стальной панели ребра можно на 50% увеличить теплоотдачу

Потому современные производители и проводят исследования, а современные модели радиаторов имеют дополнительные ребра, улучшающие движение воздуха вдоль отопительных приборов. Именно из-за них и имеют они высокие показатели теплоотдачи. Исключение — чугунные батареи: этот сплав очень хрупок и непластичен, и не поддается ковке или другой обработке. По этой причине и формы у них большей частью традиционные, и показатели низкие.

Как мы выяснили, в зависимости от формы теплоотдача секции радиатора изменяется в довольно широких пределах. Потому, чтобы в комнатах было тепло, при расчете системы опираться нужно на конкретные данные. Сначала выбираете производителя и модель радиатора, потом под выбранный тип рассчитываете необходимое количество секций (или их тип, размеры, в случае с панельными радиаторами).

Установка радиатора и его теплоотдача

Как показала практика, количество тепла, которое отдает батарея отопления, зависит еще и оттого, где ее установить, и как подключить трубы. В зависимости от подключения труб тепловая мощность одного и того же радиатора может остаться 100% или стать меньше на 32%. Самым эффективным считается диагональное подключение при подаче горячей воды сверху, и подключении обратного трубопровода снизу с другой стороны. Именно по такой схеме подключают радиаторы на заводах во время испытания. Самое неэффективное — обратное односторонне подключение (горячая вода подается снизу, а отбирается холодная с той же стороны сверху) — тут потери достигают 32%.

От того, как подключены радиаторы теплоотдача тоже может понижаться или повышаться

Сильно снижают теплоотдачу радиаторов отопления защитные или декоративные экраны, большие подоконники, нависающие над прибором. Значительно понижает эффективность обогрева и установка в нише. И все это нужно учитывать при расчете количества радиаторов, увеличивая пропорционально количество секций. Тогда при любых условиях в доме или квартире будет тепло.

Как повысить теплоотдачу радиаторов

Снижение теплоотдачи радиатора может быть вызвано целым рядом причин. Самая распространенная — засоры. Это достаточно актуально в системах централизованного отопления: в теплоносителе содержится большое количество разного рода посторонних примесей. Они оседают на малейших неровностях. Потому входные и выходные патрубки, фильтры и радиаторная арматура часто засоряются. Если у вас радиатор стал хуже греться, первым делом проверьте и прочистите всю арматуру и подводящие/отводящие теплоноситель трубы.

Ручные регуляторы на радиаторах. Они могли забиться. Проверьте и почистите их

Если установлены регулирующие краны на входе, проверьте не сломались ли они. Стоит проверить также работоспособность радиаторного термостата. С ними все проще: снимите термоголовку, возможно, дело в ней. Регулирующие краны придется снимать и заменять сгонами. Сами по себе эти устройства уже сильно снижают количество проходящего через радиатор теплоносителя. Так что, избавившись от них, вы сможете повысить теплоотдачу.

Иногда батарея становится холодной сверху. Это значит, что в радиаторе скопился воздух. Для его отвода обычно вверху справа или слева стоит кран «Маевского», автоматический воздухоотводчик или обычный кран. Для спуска воздуха нужно открыть их, предварительно подставив емкость для сбора воды (она пойдет после того, как выйдет воздух).

Это кран «Маевского» с его помощью можно стравливать воздух с радиаторов отопления

Но что делать, если теплоотдача батареи отопления и была изначально недостаточной? Как увеличить тепловую мощность в этом случае, и возможно ли это вообще? Для кардинального изменения понадобятся непростые работы. Их проводить нужно, как правило, при выключенной системе отопления, что в сезон очень сложно. Но есть несколько вариантов, которые позволят «дотянуть» до конца сезона в более комфортных условиях.

Установка за радиатором теплоотражающего экрана. Покупаете фольгированный (желательно) или металлизированный тонкий утеплитель, нарезаете его по размеру радиатора, и прикрепляете к стене позади отопительного прибора. Для большей эффективности нужно непросто заправить за радиатор, а именно прикрепить к стене. В этом случае между радиатором и слоем фольги будет иметься некоторое расстояние, что увеличит эффективность отражения теплового излучения.

Установив за батареей теплоотражающий экран можно немного повысить его теплоотдачу

Простой способ увеличить теплоотдачу радиатора — повесить на него алюминиевый (лучший вариант) или стальной защитно-декоративный экран. Только он должен быть по размерам отопительного прибора, а не больше. Таким образом вы увеличиваете площадь, теплоотдачи, и греться воздух будет лучше. Но экран должен быть с большим количеством отверстий, чтобы не «запирать» воздух за батареей.

Сильно уменьшает количество отдаваемого тепла, пыль и лишние слои краски. Понятно, что перекрашивать никто в сезон не будет, но вымыть от пыли можно в любое время.

Иногда и батареи горячие, а в комнате холодно. Это может случиться из-за того, что возле радиатора нарушена конвекция (движение воздуха). Поставьте вентилятор и направьте его на отопительный прибор. Тепло будет активно отводиться и распространятся по комнате, сразу станет теплее. Вентилятор необязательно большой, даже старые компьютерные кулеры могут изменить ситуацию к лучшему. Электроэнергии они тратят немного, работают тихо, места занимают мало — неплохой вариант.

Если на радиаторе установлены регуляторы температуры (автоматические или ручные), снимите их. Во-первых, они часто забиваются, а во-вторых, даже в открытом положении снижают количество проходящего через радиатор теплоносителя почти вдвое.

Теплоотдача радиатора зависит от скорости продвижения воздуха мимо его нагретых частей. Если поставить внизу вентилятор, это поможет лучше обогревать комнату

Варианты быстрого улучшения теплоотдачи радиаторов отопления, пожалуй, все. Остались технические варианты. Их тоже не так много:

• Проверить состояние подводящих и отводящих трубопроводов, при необходимости заменить их.
• Изменить подключение радиатора. Эта мера может оказаться эффективнее, чем увеличение количества секций. Например, при одностороннем боковом подключении (обе трубы с одной стороны) нет смысла устанавливать больше 8-ми секций. Теплоотдача не увеличится. А вот переделав подключение на диагональное, вы получите увеличение теплоотдачи на 10-15%. В этом случае также имеет смысл добавить несколько секций.

В однотрубных системах с принудительной циркуляцией хорошо работает нижнее седельное подключение (это когда трубы входят и выходят снизу с разных сторон). Оно может оказаться эффективнее, чем диагональное. К тому же смотрится лучше.

• Нарастить количество секций радиаторов. Вам нужно будет докупить несколько секций, причем найти нужно того же производителя. Слить систему, снять радиатор, скрутить с него заглушки и/или кран «Маевского». Зачистить стыки и при помощи ниппель-гаек присоединить новые секции специальным ключом.
• Если радиаторы старые и забитые, имеет смысл их промыть. Если на входе и выходе радиаторов установлены у вас запорные краны (шаровые), можно это делать и в отопительный сезон. Если же они не предусмотрены, требуется слить систему. После чего снять их и затем промыть. Иногда достаточно воды, но в некоторых случаях требуются химические составы. Какие именно, зависит от характера отложений.

Самый кардинальный выход — нарастить количество секций, но он не всегда дает ожидаемые результаты. Эффективнее бывает смена типа подключения

Как видите, и технических решений не очень много. Но что-то из этого перечня обязательно вам поможет.

Для обитателей квартир многоэтажных домов есть еще один вариант, но от вас тут почти ничего не зависит: теплоотдача у вас может снизиться из-за переделки системы отопления у соседей сверху. В домах старой постройки разводка отопления практически повсеместно однотрубная с верхней подачей. И если в вашей квартире стояк вверху стал еле теплым, кто-то над вами этому поспособствовал. В этом случае вам имеет смысл обратиться в управляющую компанию — они проверят состояние стояка и выяснят причину понижения теплоотдачи.

Итоги

Теплоотдача радиаторов зависит от материала, из которого он изготовлен, формы секции или панели, от наличия и количества дополнительных ребер, улучшающих конвекцию. Большое значение имеют способ подключения и установки.