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.

Схемы вертикальных стояков системы водяного отопления

Вертикальные стояки присоединяют к горизонтальным магистралям и устраивают однотрубными и двухтрубными. Сравнивая однотрубные стояки с двухтрубными в системе водяного отопления, можно установить экономическое и производственное преимущества однотрубных стояков (особенно проточных), возрастающие по мере увеличения высоты зданий.

Эксплуатационное достоинство однотрубных стояков — их тепловая надежность объясняет их преимущественное использование в современной насосной системе водяного отопления.

Вертикальная однотрубная система. Вертикальные однотрубные стояки при верхней разводке подающей магистрали, применявшиеся еще в XIX в., получили широкое распространение 20-25 лет назад (с начала 50-х годов). На рисунке даны схемы такого стояка с одно- и двухсторонним присоединением отопительных приборов. Стояк представлен для 4-этажного здания с различными типами приборных узлов, в верхнем этаже — с проточным движением воды через отопительные приборы, в третьем этаже — с осевыми замыкающими участками, во втором этаже — со смещенными замыкающими участками и в нижнем этаже — проточно-регулируемого типа с трехходовыми кранами на смещенных обходных участках. Здесь (и далее) однотрубный стояк для наглядности и компактности изображения условно показан сборным, состоящим из приборных узлов различного типа. Обычно в стояке преобладает какой-либо один тип обвязки трубами отопительного прибора.

Относительные расход труб и площадь отопительных приборов, %, в насосной системе водяного отопления 5-этажного жилого здания

Вертикальные двухсторонние стояки	Длина труб	Масса труб	Площадь отопительных приборов
Двухтрубные	100	100	100
Однотрубные:
— с замыкающими участками	73	84	104
— проточные	70	80	98

Вертикальные однотрубные стояки при верхней разводке подающих магистралей применяют в многоэтажных зданиях, имеющих четыре — девять и более этажей.

Вертикальные однотрубные стояки при нижней прокладке обеих магистралей, так называемые П-образные стояки, стали распространяться около 15 лет назад (с 1960 г.) в связи с массовым строительством бесчердачных зданий. На рисунке приведена общеупотребительная схема П-образного стояка для 3-этажного здания при теплоснабжении деаэрированной водой. В нижнем этаже показано проточное движение воды через отопительные приборы, в среднем этаже изображены узлы со смещенными замыкающими участками и в верхнем — проточно-регулируемые узлы с трехходовыми кранами. На отопительных приборах верхнего этажа устанавливают воздушные краны, как показано на рисунке.

На рисунке показана схема вертикального бифилярного П-образного стояка, который получил распространение в последние годы в панельном строительстве жилых зданий. В этом стояке отопительный прибор каждого помещения делится на две части — одна (слева) с количественным регулированием теплопередачи, другая (справа) нерегулируемая, проточная. В верхнем этаже предусматривается воздушное регулирование теплопередачи проточного отопительного прибора.

В схеме П-образного однотрубного стояка, изображенной на рисунке, сочетаются преимущества движения воды в отопительном приборе сверху вниз и нижней прокладки обеих магистралей. Восходящую (холостую) часть стояка при этом можно замоноличивать в строительные конструкции здания и превращать в дополнительный панельный проточный отопительный прибор. Присоединение труб к прибору в верхнем этаже показано по схеме.

Схемы вертикальных однотрубных стояков при верхней разводке подающей магистрали с односторонним а и двухсторонним б присоединением отопительных приборов

Схемы вертикальных однотрубных стояков при нижней прокладке обеих магистралей

а — П образный, б — П-образный бифилярный, в — П-образный с «холостой» восходящей частью.

Вертикальные П-образные однотрубные стояки применяют в бесчердачных многоэтажных (три — семь этажей) зданиях, имеющих техническое подполье или подвал. Бифилярные стояки преимущественно используют в полносборном строительстве при внедрении бетонных отопительных панелей, совмещенных со строительными конструкциями, и пофасадного автоматического количественного регулирования их теплопередачи. При строительстве здания в зимнее время система отопления с П-образными стояками может включаться в действие постепенно — поэтажно по мере начала внутренних отделочных работ.

Вертикальные однотрубные стояки при нижней разводке подающей магистрали и верхней прокладке обратной, так называемые стояки с «опрокинутой» циркуляцией воды, стали применять около Шлет назад (с 1965 г.) в зданиях повышенной этажности (девять и более этажей).

На рисунке показана схема однотрубного стояка с «опрокинутой» циркуляцией воды с проточным узлом в нижнем этаже, со смещенным замыкающим участком во втором этаже и с проточно-регулируемым узлом в верхнем этаже. Преимуществом применения этой схемы является улучшение теплового режима высоких зданий и возможность стандартизации размеров отопительных приборов (когда темп охлаждения воды в стояке соответствует степени уменьшения теплопотерь однотипных помещений по вертикали). Недостатком является некоторое увеличение площади поверхности отопительных приборов при движении воды в них снизу вверх по сравнению с площадью при подаче воды сверху, а также возможность нарушения циркуляции воды при незначительном сопротивлении стояков (под влиянием различного естественного циркуляционного давления в стояках).

Для большинства рассмотренных схем вертикальных однотрубных стояков характерно одностороннее присоединение отопительных приборов к стояку. Хотя при этом и увеличивается число стояков, однако это позволяет унифицировать узлы обвязки отопительных приборов как по диаметру, так и по длине труб, что необходимо для интенсификации производства при массовом обезличенном изготовлении. Следует также учитывать, что отопительные приборы из гладких труб малого диаметра (здесь им уподобляются трубы стояков) обладают максимальным коэффициентом теплопередачи в сравнении с отопительными приборами других видов. Следовательно, при увеличении числа открыто прокладываемых стояков уменьшаются размеры основных отопительных приборов.

Схема вертикального однотрубного стояка при нижней разводке подающей и верхней прокладке обратной магистрали

Схемы вертикальных двухтрубных стояков при верхней разводке подающей магистрали (слева — столбовая, справа — цепочечная)

Схемы вертикальных двухтрубных стояков при нижней прокладке обеих магистралей

а — столбовая с воздушными кранами 1 в отопительных приборах верхнего этажа; б — цепочечная с воздушной трубой 2.

Вертикальная двухтрубная система. Вертикальные двухтрубные стояки при верхней разводке подающей магистрали применяют в основном при естественной циркуляции воды в системе отопления. При насосной циркуляции воды из-за тепловой ненадежности их используют в системе отопления малоэтажных зданий (два-три этажа).

На рисунке приведены схемы вертикальных двухтрубных стояков при верхней разводке с односторонним (столбовая) и двухсторонним (цепочечная) присоединением труб к отопительным приборам. При столбовой (более распространенной) схеме подающий и обратный стояки прокладывают рядом (на рисунке — слева), при цепочечной — разобщенно (справа).

Вертикальные двухтрубные стояки при нижней прокладке обеих магистралей (наиболее распространенная схема вертикальных стояков в зарубежной практике) применяют в малоэтажных (с кранами двойного регулирования у отопительных приборов) и в многоэтажных (с кранами повышенного сопротивления) зданиях. Расширенная область применения объясняется большей гидравлической и тепловой надежностью, таких стояков по сравнению с двухтрубными стояками при верхней разводке подающей магистрали.

На рисунке даны схемы вертикальных двухтрубных стояков при нижней прокладке магистралей также с односторонним (столбовая) и двухсторонним (цепочечная) присоединением труб к отопительным приборам. В верхнем этаже присоединение труб показано в столбовой схеме с использованием воздушных кранов, в цепочечной схеме — при наличии воздушной трубы. Столбовая схема отличается обособлением парных стояков и применением скоб на них для огибания горизонтальных подводок к приборам.