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.

Современные отопительные системы – новые и традиционные способы обогрева

Выбор способа обогрева зависит от финансовых возможностей домовладельца. Горожан с достатком выше среднего больше интересуют современные системы отопления и новейшее энергосберегающее оборудование. Сельские жители с невысокими доходами ставят задачу иначе: экономно обогреть квартиру либо частный дом, понеся минимальные затраты на монтаж.

Обе группы домовладельцев объединяет вполне понятное желание – меньше платить за коммуналку. Вариантов решения проблемы тоже два: пользоваться новыми технологиями или уходить / уменьшать потребление дорогостоящих энергоносителей.

Высокотехнологичные решения

Обогрев жилых и производственных помещений – сфера довольно консервативная, здесь сложно изобрести что-то новое, кардинально отличающееся от традиционных вариантов. Поэтому современные принципы отопления остаются прежними – перенос тепла от источника водяной системой либо прямой нагрев воздуха.

Как правило, инновации в отоплении затрагивают теплосиловое оборудование. Производители стремятся повысить КПД твердотопливных и газовых котлов, а также предлагают разнообразные альтернативные варианты:

• тепловые насосы;
• солнечные коллекторы;
• напольный и панельный электрический обогрев с помощью инфракрасной пленки.

Так выглядят наружные блоки теплового насоса «воздух-воздух», напоминающие внешние модули сплит-систем

За последние 10 лет видоизменились тепловые сети загородных и многоквартирных домов (новостроек). Появились новейшие средства автоматизации, безопасности и дистанционного управления обогревом. Рассмотрим применяемые технологии по порядку.

Справка. За прошедший 10-летний период очень мало изменились отопительные приборы. В квартирах по-прежнему используется 4 типа водяных радиаторов – чугунные, алюминиевые, стальные и биметаллические. Аналогичная картина наблюдается в сфере электрообогрева, где применяются конвекторы, тепловентиляторы и приборы инфракрасного отопления.

Традиционные тепловые установки

Котлы, сжигающие различное топливо и использующие электричество, постоянно совершенствуются. Модернизируются и традиционные установки воздушного отопления, которые 20 лет назад встречались лишь в производственных зданиях. Мы однозначно относим к новинкам следующее оборудование:

• котлы газовые конденсационные;
• автоматические теплогенераторы на пеллетах и каменном угле;
• установки нагрева воздуха с регенерацией теплоты – рекуператоры.

Газовый конденсационный (слева) и пеллетный автоматический котел (справа)

Примечание. Казалось бы, ассортимент классических электрообогревателей тоже дополнился новыми изделиями, например, микатермические и кварцевые модели. Эти приборы нельзя назвать инновационными, поскольку их принцип действия и КПД идентичен инфракрасным обогревателям.

Разберемся, за счет чего повышена эффективность котельного оборудования:

1. В оптимальном режиме работы конденсационный котел использует скрытую теплоту сгорания природного газа, КПД достигает 96%. В обычных условиях при сжигании образуется вода, которая испаряется и улетает в дымоход. Цилиндрический теплообменник нашего агрегата заставляет пар сконденсироваться и отнять обратно теплоту парообразования.
2. Автоматическая подача твердого топлива в горелку позволяет увеличить КПД сжигания угля и пеллет до 86%. Решающую роль играет четкая дозировка горючего и объема воздуха, нагнетаемого вентилятором. Заметьте: теплообменная часть котла мало отличается от дровяных «собратьев» прямого горения.
3. Теплообменник рекуператора умеет подогревать приточный воздух, отнимая теплоту вытяжного потока. На практике удается передать 50…70%, остальные 30…50 процентов догревает отопительная установка.

Особенность классического рекуператора с перекрестными воздушными потоками – энергонезависимость и абсолютная изоляция вытяжки от притока. С другой стороны, для перемещения воздуха нужны вентиляторы, потребляющие электричество.

Самое лучшее теплосиловое оборудование стоит больших денег. Конденсационные теплогенераторы дороже обычных газовых на 40—80%, а стоимость 1 ретортной пеллетной горелки превышает цену простого котла с цепочкой. Но с течением времени и по мере распространения котельные установки дешевеют, становясь доступнее с каждым годом.

Оборудование для альтернативного отопления

Выше мы привели список нетрадиционных источников тепла, теперь раскроем секреты их эффективности:

Тепловые насосы (ТН), используя принцип работы кондиционера, переносят энергию внутрь жилых помещений. Агрегат отнимает низкопотенциальное тепло грунта, воды либо воздуха. Соотношение потребленного электричества к перенесенной тепловой энергии составляет 1 : 3 у воздушных и 1 : 5 у геотермальных установок.

Способы отбора теплоты геотермальным ТН
Расположенные на открытом участке солнечные коллекторы греют воду напрямую либо посредством вещества, заключенного внутри прозрачных вакуумных трубок. Энергия достается практически даром, но с перебоями – ночью и в зимний период гелиосистемы сильно теряют эффективность.

Солнечные коллекторы не могут отапливать дом самостоятельно, поэтому отдают энергию в буферную емкость или бойлер косвенного нагрева

Тонкая полимерная пленка с нагревательным углеродным слоем не экономит электричество напрямую. Но будучи заложена под напольное покрытие (потолок, стены) по всей площади комнаты, она позволяет уменьшить затраты на электроотопление за счет невысокой температуры нагрева.

Уточнение. Тепловые агрегаты различных типов греют непосредственно воздух комнат или теплоноситель, направляемый к приборам отопления. Самая лучшая по эффективности – современная геотермальная установка, добывающая энергию земли. На каждый затраченный киловатт электричества она приносит 4—5 кВт теплоты.

Из-за высокой стоимости оборудования и монтажа перечисленные способы отопления дома реализуются немногими пользователями. Исключение – инфракрасная пленка, доступная благодаря низкой цене и простоте укладки.

Постепенно дешевеют и тепловые насосы – некоторые фирмы уже показывают удобоваримые цифры, например, 300 у. е. за 1 кВт отопительной мощности вместе с монтажом (бурение скважин считается отдельно). При большом желании грунтовый ТН можно собрать самостоятельно, используя старую сплит-систему.

Отопительные сети

Водяные системы не собираются сдавать позиции воздушному отоплению и прямому электрическому нагреву, оставаясь наиболее распространенным методом передачи тепла в помещения. Выделим 3 схемы отопления, постепенно вытесняющие классическую двухтрубную систему закрытого типа:

• радиаторная сеть, подключенная коллекторным (лучевым) способом;
• контуры напольного отопления;
• панельный обогрев — так называемые теплые стены.

Пример лучевой разводки к батареям от гребенки

Примечание. По-хорошему, только лучевую схему следует считать современной. Греющие полы и стены описаны еще в советских учебниках по отоплению и вентиляции, но широкую популярность обрели в середине 2000-х годов.

Суть коллекторной разводки заключается в скрытой прямой прокладке труб к каждой батарее индивидуально. Регулировка производится на гребенке, куда подсоединяются все трубопроводы, спрятанные в полу, за подшивкой потолков либо замурованы в стенах. Схема позволяет максимально автоматизировать работу отопления и управлять температурой каждой комнаты отдельно.

Проект греющих напольных контуров одноэтажного здания

Преимущества теплых полов (сокращенно – ТП) хорошо известны домовладельцам – комфортный обогрев нижней зоны помещений теплоносителем низкой температуры (30—50 °С), отсюда экономия топлива 10—30%. Существенный недостаток – инерционность (длительный прогрев и остывание бетонного монолита).

Справка. В санузлах и коридорах малой площади лучше устраивать электрические теплые полы, где нагревательным элементом служит резистивный кабель или та же пленка. Причина – меньшие затраты на монтаж.

Панельный обогрев – это аналог теплого пола, только труба крепится к стене и заделывается штукатуркой. При подключении к тепловому насосу либо чиллеру настенный контур может охлаждать комнату в летний период. Подробнее о современном варианте отопления смотрите на видео.

Средства автоматизации и арматура безопасности

В современных системах отопления применяются следующие устройства автоматики:

1. Терморегуляторы–программаторы подключаются к газовым и электрокотлам, снабженным электронными «мозгами». Фиксируя температуру воздуха, прибор управляет горением/нагревом отопителя и таким образом поддерживает микроклимат в доме. Следуя установкам пользователя, регулятор меняет температуру в зависимости от присутствия людей в разное время суток.
2. Радиаторные термоголовки + термостатические вентили ограничивают проток теплоносителя через батареи, не позволяя нагревать помещение выше заданной температуры.
3. Термоголовки RTL управляют расходом теплоносителя в петлях ТП, ориентируясь по нагреву обратного потока.
4. Смесительные узлы на базе двух– и трехходовых клапанов ограничивают температуру теплоносителя в любой магистрали – греющих напольных контурах, тупиковых ветвях с радиаторами, в малом кольце циркуляции твердотопливного котла.
5. Система зонального контроля включает электронный блок, комнатные терморегуляторы и сервоприводы, установленные на вентилях распределительного коллектора. Контроллер регулирует расход воды в контурах и автоматически поддерживает в помещениях разную температуру, задаваемую пользователем.
6. Дистанционное управление обогревом через GSM-канал либо интернет. К котлу подключается электронный блок, например, «Кситал», обменивающийся информацией с сотовым телефоном домовладельца. Последний всегда видит состояние отопителя, температуру в доме и может дистанционно отдавать различные команды.

Справка. В последние годы появились приложения для смартфона, взаимодействующие с котлом в режиме реального времени через интернет.

Настоящей новинкой в сфере безопасности отопления мы считаем клапаны теплового сброса, применяемые в закрытых системах с ТТ-котлами. В отличие от обычных предохранительных клапанов, срабатывающих по давлению, эти устройства реагируют на превышение температуры воды и быстро охлаждают рубашку котла в случае закипания.

Принцип следующий: через один патрубок клапан сбрасывает кипяток в канализацию, а по второму подает в котловой бак холодную воду из водопровода. Вероятность взрыва твердотопливного котла сводится к нулю.

Варианты бюджетного отопления

В сельской местности и отдаленных регионах отопительные системы частных домов монтируются с учетом усложняющих факторов:

• при перебоях с подачей электроэнергии любые инновации и технологичные решения превращаются в груду бесполезного хлама, после отключения света помещения остывают;
• нередко приходится рассматривать варианты обогрева без газа, поскольку подключение к магистрали слишком дорогое либо невозможно технически;
• цена сжиженного газа и соответствующего оборудования не позволяет хозяину с небольшими доходами устроить автономное отопление;
• ограниченный бюджет.

Замечание. Если отключения света или перепады напряжения наблюдаются постоянно, покупать блок бесперебойного питания либо электрогенератор бессмысленно. У первого может не хватить заряда, второй без помощи хозяина не запустится. Результат: вы приходите с работы и попадаете в холодный дом.

В подобных условиях современной считается энергонезависимая схема обогрева, реализуемая 2 способами:

1. Монтируется самотечная разводка из труб увеличенного диаметра с соблюдением уклонов на горизонтальных участках, как сделано выше на схеме двухэтажного дома. Теплоноситель нагревает печка с водяным контуром или котел, не нуждающийся в электричестве.
2. Строится кирпичная печь с выходом в 3—4 комнаты. В небольшом дачном домике ставится металлическая либо чугунная печка на дровах.

Небольшую плиту с баком-котлом можно сложить своими руками

Источником тепла может выступать напольный газовый котел с энергонезависимой автоматикой типа «Житомир», «Лемакс», АОГВ и тому подобные. Если газ на участке отсутствует, можно установить твердотопливный теплогенератор прямого горения, управляемый цепным регулятором тяги.

Во времена СССР, когда населенные пункты массово газифицировались, владельцы жилых домов разрушали кирпичные печки, напрасно занимающие площадь. Теперь наблюдается обратная тенденция – печи восстанавливаются либо выкладываются с нуля.

Многие современные застройщики предпочитают заложить в проект добротный отопитель из кирпича и не зависеть от внешних факторов. Если же старая печка в доме сохранилась, восстановите ее, как показано в видеосюжете:

Заключение

Современная система отопления в нашем понимании – это эффективный способ обогрева, соответствующий нынешним условиям. Нет смысла вкладывать средства и городить автоматику, которая отключится вместе с сетевым напряжением, покупать одни аппараты (генераторы, бесперебойники), чтобы работали другие (насосы, контроллеры, приводы). Исповедуйте принцип экономической целесообразности.