Классификация систем отопления, виды и назначение

Согласно нормативам, те помещения, в которых люди находятся более 2 часов подряд, должны в обязательном порядке отапливаться. В таких зданиях обустраиваются системы, основным назначением которых является поддержание оптимальной температуры в холодное время года. Видов отопительных сетей существует несколько.

По каким признакам могут подразделяться

Классификация систем отопления может производиться по нескольким признакам:

месту расположения нагревательного оборудования;

виду используемого теплоносителя.

Также такие сети могут подразделяться по типу применяемого оборудования и конструкции.

Виды отопительных систем по месту расположения нагревательного агрегата

В этом плане различают сети:

Называется такая классификация систем отопления — «по радиусу действия». Первый тип сетей используется для обогрева большого количества зданий. Нагревательное оборудование в данном случае располагается в отдельно стоящих постройках. К примеру, именно такая система предусматривается для отопления квартир городских многоэтажек, цехов предприятий, офисов.

В автономных системах нагревательное оборудование устанавливается непосредственно в том здании, за создание комфортного микроклимата в котором зимой и отвечает. Котлы и другое оборудование в данном случае, конечно же, используются менее мощные и дорогие.

Классификация систем отопления и их виды: автономные сети

Инженерные коммуникации этого типа чаще всего используются для обогрева малоэтажных загородных зданий. Также их зачастую обустраивают в разного рода хозяйственных постройках, гаражах и банях.

Классификация систем отопления зданий малой этажности производится прежде всего по виду используемого нагревательного оборудования. В старых небольших загородных жилых зданиях иногда обустраивается печное отопление. Но чаще всего в жилых частных домах в наше время используются все же автономные магистральные сети, за поддержание нужной температуры теплоносителя в которых отвечают котлы.

Иногда в качестве нагревательного оборудования в частных домах также используются электрические радиаторы, калориферы или тепловые пушки. В некоторых случаях в таких зданиях могут обустраиваться и комбинированные сети с котлом и, к примеру, печью или камином.

Классификация систем центрального отопления

Сети этого типа подразделяются на:

В первом случае теплоноситель для обогрева зданий отбирается непосредственно из водовода. В закрытых системах вода сначала нагревается в теплообменнике ТЭЦ.

Виды по типу используемого теплоносителя

Чаще всего для обогрева жилых или производственных помещений используются сети:

Классификация систем отопления в данном случае производится по типу используемого теплоносителя. Помимо водяных, паровых и воздушных, в строениях иногда могут использоваться сети, к примеру, радиационные, газовые, электрические. Печное отопление по-другому называют огневоздушным.

Что представляют собой водяные системы отопления

Такие сети считаются оптимальным вариантом для обогрева жилых зданий. Как в частных домах, так и в городских многоэтажках в подавляющем большинстве случаев монтируются именно водяные системы отопления.

В производственных помещениях такие сети также используются достаточно часто. Единственное — их нельзя монтировать в зданиях, предназначенных для хранения таких химических веществ, к примеру, как:

литий и некоторые другие.

То есть такие отопительные сети не собираются там, где хранятся или используются в производственном процессе вещества, способные возгораться при контакте с водой.

В качестве нагревательного оборудования в системах этого типа чаще всего используются котлы. Вода в сетях этого типа циркулирует по трубам, протянуты по помещениям. Непосредственно же за обогрев здания отвечают радиаторы отопления, установленные в комнатах или цехах.

Основным преимуществом водяных систем является то, что батареи и трубы в данном случае не разогреваются слишком сильно. Следовательно, и исключается возможность появления ожогов при случайном контакте с ними. Также на батареях и магистралях таких сетей не горит и не спекается пыль.

Два основных типа водяных систем

В жилых зданиях, в свою очередь, могут использоваться водяные сети:

с естественным током теплоносителя;

с принудительным током.

В этом случае классификация систем отопления производится по способу передвижения теплоносителя по трубам. В сетях первого типа вода от котла и обратно к нему перемещается под действием силы гравитации. В таких коммуникациях используются трубы значительного диаметра. Магистрали же при этом собираются с небольшим уклоном.

В системах отопления принудительного типа за передвижение теплоносителя отвечает циркуляционный насос. Такие сети, хотя и являются энергозависимыми, обустраиваются в жилых, офисах и производственных зданиях чаще всего. Трубы в таких коммуникациях обычно имеют не слишком большое сечение и не портят внешнего вида помещений. Преимуществом систем с принудительной циркуляцией воды, по сравнению с гравитационными, является, помимо всего прочего, и то, что их можно обустраивать в зданиях значительной площади и этажности.

Иногда вместо воды в системах отопления в качестве теплоносителя используется антифриз — вещество, не замерзающее при температуре внешней среды ниже нуля. Такие сети монтируются в тех зданиях, которые посещаются людьми лишь время от времени. При использовании антифриза в качестве теплоносителя при отключении котла зимой исключается возможность размораживания труб и другого оборудования системы.

Типы по конструкции

Помимо всего прочего, в зданиях могут обустраиваться сети:

В этом случае классификация систем водяного отопления производится по типу разводки контура в помещениях. В сетях первого типа теплоноситель подается от котла и возвращается к нему по одной закольцованной магистрали. Радиаторы в таких коммуникациях подключаются последовательно. Основным недостатком систем этого типа является неравномерный нагрев помещений. Ведь последние батареи при использовании такой схемы нагреваются хуже расположенных ближе к котлу. Для компенсации этого недостатка при монтаже однотрубных систем приходится использовать специальную регулирующую и запорную арматуру.

В двухтрубных системах вода в контур отопления поступает по одной трубе, а возвращается — по другой. Все радиаторы в сетях этого типа разогреваются до одинаковой температуры. Но монтировать такие системы сложнее, чем однотрубные. К тому же и обходится их сборка дороже.

Коллекторные системы водяного отопления обычно монтируются в домах выше одного этажа. Магистраль от котла в данном случае подводится сначала к распределительной гребенке. Далее уже от такого коллектора монтируются отдельные контуры на каждый радиатор и другие потребители.

Виды используемого оборудования

Классификация систем водяного отопления, таким образом, может производиться по разным признакам. Но и само оборудование в такие сети может включаться разное. В большинстве случаев при обустройстве систем отопления в жилых и производственных зданиях в качестве основного нагревательного оборудования используются котлы. Такие агрегаты, в свою очередь, могут быть паровыми или водяными.

По виду используемого топлива же котлы подразделяются на:

Также в зданиях могут устанавливаться электрические агрегаты этого типа.

В конструкцию любой водяной системы отопления в обязательном порядке включается расширительный бак. Вода при перепадах температур, как известно, способна увеличиваться в объеме. В результате в магистрали системы отопления создается слишком большое давление, что может привести к порче оборудования и разрыву труб.

Для компенсации давления в водяных системах отопления и используются расширительные баки. По виду такого оборудования сети этого типа классифицируются на:

В первом случае расширительные баки устанавливают обычно на значительной высоте от уровня котла. Представляют они собой открытые устройства.

В закрытых системах отопления используются герметичные расширительные баки. Устанавливается оборудование этого типа рядом с котлом. В обоих случаях бачки чаще всего монтируются на трубе обратки, то есть на той магистрали, по которой уже остывший теплоноситель возвращается в нагревательный агрегат.

Классификация циркуляционных насосов систем отопления выглядит примерно следующим образом:

оборудование с «сухим» ротором;

приборы с «мокрым» ротором.

Второй тип насосов обычно используется для перекачки небольших объемов теплоносителей. Основным преимуществом такого оборудования является простота в установке и использовании.

Насосы с «сухим» ротором отличаются высоким КПД и нетребовательностью к качеству теплоносителя. Но такое оборудование является довольно-таки шумным.

Классификация приборов систем отопления может производиться и по особенностям их конструкции. В этом плане различают насосы:

консольные, монтируемые на фундаменте;

блочные, комплектуемые двигателями с воздушным охлаждением;

inline, с патрубками, находящимися на единой оси.

Радиаторы в системах отопления могут использоваться чугунные, алюминиевые или биметаллические.

Что представляет собой паровая система отопления

Такие системы по принципу работы сходны с водяными. Единственное, в сетях этого типа по контуру разводки циркулирует не вода, а пар. Основным преимуществом таких сетей является практически стопроцентный КПД. Недостатками же паровых систем считаются:

невозможность регулировки температуры нагрева радиаторов;

слишком сильный нагрев батарей и труб;

сравнительно недолгий срок службы оборудования.

Паровые сети

Классификация паровых систем отопления производится по показателям давления пара в магистралях. Различают сети этого типа:

Инженерные коммуникации первого типа используются для отопления зданий большой площади. Также такие системы монтируются в том случае, если теплоноситель приходится подавать на значительные расстояния. Системы низкого давления монтируются в домах малой площади. Вакуумные сети могут использоваться для автономного обогрева как жилых зданий, так и производственных.

Виды воздушных сетей

Такие сети также иногда используются для обогрева офисных, производственных и жилых помещений. Классификация систем воздушного отопления производится:

по способу передачи нагретого воздуха;

В первом случае различают:

системы с естественной циркуляцией;

По принципу работы воздушные сети могут быть:

с полной рециркуляцией;

с частичной рециркуляцией.

В качестве основного нагревательного оборудования в таких сетях используются калориферы. В системах с полной рециркуляцией воздух по каналам направляется в помещения, а затем возвращается обратно в калорифер. В прямоточных сетях после прохождения через комнаты и отдачи тепла он удаляется на улицу. Далее снаружи забирается новая порция воздуха. В системах с частичной рециркуляцией через калорифер одновременно проходят воздух, поступающий и из помещений, и с улицы.

Конвекторные и радиационные системы

Производиться классификация систем отопления зданий может и по типу используемых для обогрева радиаторов. Батареи, устанавливаемые непосредственно в помещениях, бывают:

Чаще всего в жилых домах монтируется первый тип радиаторов. Тепло окружающей среде такие батареи передают путем конвекции. Соприкасаясь с поверхностью радиатора этого типа, воздух нагревается и начинает подниматься вверх. Отдавая тепло окружающим предметам, воздух снова опускается вниз. Здесь он снова соприкасается с поверхностью радиатора.

Радиационные батареи работают по другому принципу. Такие приборы излучают в окружающее пространство инфракрасные лучи. В результате происходит нагрев не воздуха, а непосредственно расположенных в зоне действия радиатора предметов.

Обогрев теплиц

Классификация систем отопления теплиц может производиться по следующим признакам:

типу используемого теплоносителя;

виду применяемого оборудования.

По типу теплоносителя все отопительные сети, используемые в таких сооружениях, подразделяются на:

По виду применяемого оборудования они бывают:

Работают системы отопления теплиц примерно по тому же принципу, что и сети жилых зданий.

Какое оборудование может использоваться в теплицах

Обуславливается выбор конкретного типа системы отопления для теплицы в первую очередь ее размерами. Водяные и воздушные сети с котлами, к примеру, монтируются, конечно же, только в значительных по площади производственных сооружениях этого типа.

Небольшие частные теплицы чаще всего отапливаются электрическими или газовыми обогревателями.

При этом в первом случае могут использоваться приборы как конвекторного типа, так и инфракрасные. Второй тип обогревателей для таких сооружений считается более предпочтительным. Инфракрасное излучение имеет ту же природу, что и солнечный свет.

Иногда в теплицах, обустраиваемых на загородных участках, может устанавливаться и огневоздушное отопительное оборудование — то есть небольшие печи. В данном случае обогрев производится или с использованием дров, или же угля.

Вместо заключения

Подразделяться сети, отвечающие за обогрев зданий, таким образом, могут по таким признакам, как вид используемого оборудования, способы разводки контура, тип теплоносителя, назначение. О классификации систем отопления представление иметь стоит в том числе и владельцам загородных жилых домов. В случае необходимости это поможет выбрать для своего дома наиболее оптимальный вариант сети.

Назначение и классификация систем отопления зданий

В помещениях с постоянным или длительным пребыванием людей и в помещениях, где по условиям производства требуется поддержание положительных температур в холодный период года, устраивается система отопления.

Отоплением называется искусственное обогревание помещений здания с возмещением теплопотерь для поддержания в них температуры на заданном уровне, определяемом условиями теплового комфорта для находящихся в них людей и требованиями протекающего технологического процесса. Известно три вида отопления: водяное, паровое и воздушное.

Системы отопления включают три основных элемента: источник теплоты (генератор тепла), теплопроводы (каналы или трубопроводы) и отопительные (нагревательные) приборы.

В генераторе тепла происходит сжатие тепла, а выделяемое при этом тепло передается теплоносителю, т.е. среде, переносящей тепло от генератора к нагревательным приборам. Нагревательные приборы передают полученное от генератора тепло воздуху помещений. По теплопроводам теплоноситель перемещается от генератора тепла к нагревательным приборам.

Система отопления является одной из строительно-технологических установок здания, которая должна отвечать следующим основным требованиям:

1) санитарно-гигиеническим – обеспечивать необходимые внутренние температуры, регламентируемые соответствующими СНиП, без ухудшения состояния воздушной среды;

2) экономическим – обеспечивать наименьшие приведенные затраты при уменьшении расхода металла;

3) строительным – предусматривать размещение отопительных элементов в уровне с архитектурно-планировочным и конструктивным решениями здания без нарушения прочности основных конструкций при монтаже и ремонте систем отопления.

4) монтажным – предусматривать возможность монтажа индустриальными методами с максимальным использованием унифицированных узлов заводского изготовления при минимальном количестве типоразмеров и ограничением применения узлов и деталей индивидуального изготовления;

5) эксплуатационным – характеризоваться простотой и удобством управления и ремонта, бесшумностью и безопасностью действия;

6) эстетическим – хорошо гармонировать с внутренней отделкой помещения и не занимать излишних площадей.

В практике строительства нашли применение разнообразные системы отопления, в основе выбора которых лежит использование тех или иных особенностей систем.

Системы отопления классифицируют по следующим основным признакам (рисунок 5): по виду использованного теплоносителя; по способу перемещения теплоносителя; по месту расположения источника теплоты.

По виду использованного теплоносителя системы отопления делятся на водяные, паровые, воздушные, огневоздушные.

По способу перемещения теплоносителя системы отопления делятся на системы с естественным (гравитационным) побуждением движения теплоносителя и системы с принудительным побуждением.

По месту расположения источника теплоты системы отопления разделяют на центральные и местные.

Водяные системы отопления	С принудительным побуждением	Центральные Местные	Двухтрубные Однотрубные
С естественным побуждением	Местные
Паровые системы отопления	Низкого давления Высокого давления	С самотечным возвратом конденсата С конденсационным баком и питательным насосом
Печное отопление	С нетеплоемкими печами С теплоемкими печами
Воздушное отопление	Совмещенное с вентиляцией (прямоточное) Рециркуляционное
Электрическое отопление	С промежуточными теплоносителями (вода, пар, воздух) С непосредственным обогревом помещения

Рисунок — 5 Классификация систем отопления

В местной системе отоплениягенератор тепла, нагревательные приборы и теплоотдающие поверхности конструктивно объединены в одном устройстве. Примером местного отопления может служить комнатная печь. В ней генератором тепла является топливник, в котором происходит сгорание топлива, теплопроводом служат дымообороты, прогревающие стенки печи и отводящие продукты сгорания из топки, а воздух помещений нагревается при его непосредственном соприкосновении с горячими поверхностями стенок печи. К местным системам отопления относятся также газовое отопление (при сжигании газа в нагревательных приборах, находящихся в отапливаемом помещении) и электрическое, если электрическая энергия переходит в тепловую непосредственно в самих нагревательных приборах. Радиус действия местных систем отопления невелик и ограничивается одной или двумя-тремя смежными комнатами.

Центральными системами отопления называются системы, в которых генератор тепла (например, котел) находится вне отапливаемых помещений, а теплоноситель к местам потребления подается по трубопроводам.

В центральных системах отопления одним генератором тепла, состоящим из одного котла или группы котлов, могут отапливаться не только отдельное здание, но и группы зданий. Система отопления, которая обслуживает целую группу зданий от одной котельной, называется районной.

В зависимости от вида теплоносителя центральные системы отопления подразделяются на системы водяного, парового, воздушного и комбинированного отопления.

Если в системе водяного отопления циркуляция воды в трубопроводах и нагревательных приборах происходит под действием разности объемных весов охлажденной и нагретой воды, то она называется системой с естественной циркуляцией.

В системах большой протяженности применять естественную циркуляцию воды экономически нецелесообразно, так как это привело бы к необходимости установки труб слишком больших диаметров. Поэтому в этих случаях устраивают системы водяного отопления с искусственной циркуляцией воды при помощи насосов (или насосные). Эти системы отопления в качестве теплоносителя могут использовать воду с температурой до 100 0 С или высокотемпературную воду (с температурой более 100 0 С).

В системах парового отопления пар из котла по трубопроводам поступает в нагревательные приборы, где конденсируется и, выделяя скрытую теплоту парообразования, нагревает эти приборы. Конденсат же возвращается в котел и вновь превращается в пар.

Системы парового отопления различаются по величине первоначального давления и бывают вакуум-паровыми (с давлением пара до 1 кгс/см 2 ), низкого давления (от 1,0 до 1,7 кгс/см 2 ) и высокого давления (более 1,7 кгс/см 2 ). В системах парового отопления пар перемещается под действием разности давлений на выходе из котла и перед нагревательным прибором.

Система воздушного отопления в зависимости от вида первичного теплоносителя подразделяются на водовоздушные, паровоздушные, огневоздушные, электровоздушные и газовоздушные. По способу передвижения воздуха воздушные системы могут быть с естественным и механическим побуждением. Во втором случае используются вентиляторы.

Комбинированной системой отопления называют систему, в которой применены либо два различных теплоносителя, либо один теплоноситель, но с разными параметрами. К ней относятся пароводяные, водоводяные и все воздушные системы отопления.

Системы водяного и парового отопления различаются также по способу разводки магистральных трубопроводов (с верхней, нижней и средней разводкой), по способу присоединения нагревательных приборов к стоякам (двухтрубные и однотрубные), по способу теплоотдачи нагревательных приборов (конвекционные и лучистые) и по типу применяемых нагревательных приборов (радиаторные, конвекторные, панельные, из гладких труб и др.).

Требования, предъявляемые к теплоносителям систем отопления.Основные требования, предъявляемые к теплоносителям, это способность аккумулировать тепло, подвижность и незначительное потребление электроэнергии на их перемещение. Применяемые в качестве теплоносителя горячая вода, пар и воздух наиболее близко соответствует этим требованиям.

К тому же температура теплоносителя (при воздействии ее на нагревательные приборы) не должна ухудшать гигиенические условия воздуха помещения.

Вода, пар и воздух обладают различными физическими свойствами. Вода характеризуется большой теплоемкостью, значительным объемным весом и большой подвижностью, что дает возможность передавать на большие расстояния значительное количество тепла при сравнительно небольшом объеме воды. При использовании в качестве теплоносителя горячей воды температуры поверхности нагревательных приборов (а следовательно, и их теплоотдачу) можно регулировать из одного общего центра (например, котельной), что позволяет экономней расходовать топливо.

Таблица 2 — Свойства водяного пара

Давление в кгс/см 2	Темпера тура в С 0	Объем 1 кг пара в м 3	Вес 1 м 3 пара в кг	Теплота испарения 1 кг пара в ккал	Полное теплосодержа ние 1 кг пара в ккал
99,1	1,722	0,5807	539,7	639,3
1,2	104,2	1,4521	0,6887	539,5	641,3
1,6	112,7	1,1096	0,9013	531,2	644,7
119,6	0,9006	1,1104	526,8	647,2
132,8	0,6163	1,6224
142,8	0,4708	2,1239	511,2	655,4
0,382	2,6177	505,9	658,1

При паровом отоплении большое количество тепла, выделяющегося при конденсации пара, и малый объемный вес последнего позволяют передавать на большие расстояния значительное количество тепла с минимальными затратами электроэнергии на перемещение теплоносителя. Кроме того, при использовании в качестве теплоносителя пара существенно сокращается количество нагревательных приборов, так как температура последних значительно выше, чем при теплоносителе — горячей воде. К недостаткам пара, как теплоносителя, следует отнести невозможность центрального регулирования теплоотдачи нагревательных приборов, высокую температуру на поверхности последних и возможность пригорания на них органической пыли, что ухудшает санитарно-гигиенические условия отапливаемых помещений. Кроме того, потери тепла паропроводами и конденсатопроводами значительно превышают потери тепла трубопроводами водяных систем отопления.

Воздушное отопление с использованием в качестве теплоносителя нагретого воздуха, имеющего сравнительно небольшие температуру (50 0 -70 0 С), теплоемкость и объемный вес, потребляет много электроэнергии на перемещение больших количеств воздуха. К недостаткам его можно отнести также шум, возникающий при работе вентиляторов.

По экономическим соображениям воздушное отопление предпочтительнее водяного и парового, так как не требует установки нагревательных приборов, стоимость которых составляет около 60% стоимости всей системы отопления.