Системы отопления зданий

Система отопления это: комплекс элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи тепла в обогреваемые помещения. Система отопления состоит из:

1. Генератора тепла.

Генератор тепла служит для получения теплоты и передачи ее теплоносителю.

Генераторами тепла могут служить:

1. Котельные установки на ТЭС, КЭС.

Теплопроводы – для транспортировки теплоносителя от генератора тепла к отопительным приборам. Теплопроводы системы отопления подразделяют на магистрали, стояки и подводки (лежаки) к приборам.

Отопительные приборы – служат для передачи тепла от теплоносителя воздуху отапливаемых помещений.

Основные требования, предъявляемые к системе отопления:

1. Санитарно-гигиенические – обеспечение СНиПами температур во всех точках помещения и поддержание температур внутренних поверхностей наружных ограждений и отопительных приборов на определенном уровне.

2. Экономические – обеспечение минимальных затрат на изготовление и эксплуатацию системы (возможность унифицирования узлов, деталей).

3. Строительные – обеспечение соответствия архитектурно-планировочным и конструктивным решениям. Увязка размещения отопительных приборов со строительными конструкциями.

4. Монтажные – обеспечение монтажа индустриальными методами с максимальным использованием унифицированных узлов, при минимальном количестве типоразмеров.

5. Эксплуатационные – простота и удобство обслуживания, управления, ремонта, надежность, безопасность, бесшумность действия.

6. Эстетические – минимальная площадь, сочетаемость с архитектурными решениями.

Все перечисленные требования важны, и их необходимо учитывать при выборе и проектировании системы отопления. Но наиболее важными требованиями все же остаются санитарно-гигиенические требования.

Теплоносители системы отопления

Теплоносителем для системы отопления может быть любая среда, обладающая хорошей способностью аккумулировать тепловую энергию и изменять теплотехнические свойства, подвижная, дешевая, не ухудшающая санитарные условия в помещениях, позволяющая регулировать отпуск теплоты.

Наиболее широко в системе отопления используют: воду, водяной пар, воздух, отвечающие всем перечисленным требованиям.

Свойства теплоносителей

Вода – обладает высокой теплоемкостью, большой плотностью (950 кг/м3), несжимаема, при нагревании расширяется.

Пар – малая плотность, высокая подвижность.

Воздух — малая плотность и теплоемкость, большая подвижность.

Классификация систем отопления

Системы отопления различаются по трем основным классификационным признакам: Центральными называют системы отопления, предназначенные для отопления нескольких помещений (зданий) из одного теплового пункта, расположенного вне отапливаемых помещений (зданий) (котельная, ТЭЦ).

В таких системах теплота вырабатывается за пределами помещений, а затем с помощью теплоносителя по теплопроводам транспортируется в отдельное помещение здания.

Например: система отопления здания с собственной местной котельной.

Центральными могут быть: система парового отопления; система водяного отопления; система воздушного отопления.

Местными называют такие системы отопления, где все три основных конструктивных элемента (генератор, теплопроводы). Системы отопления объединены в одном устройстве, установленном непосредственно в отапливаемом помещении.

Например: местная система отопления – отопительная печь, где теплогенератором является топка, теплопроводы – газоходы, отопительная печь – стенки печи.

К местному отоплению относят отопление газовыми и электрическими приборами, воздушно-отопительными агрегатами.

Классификация систем отопления зданий

По способу циркуляции теплоносителя

Система с естественной циркуляцией – циркуляция теплоносителя осуществляется за счет разности плотностей холодного и горячего теплоносителя

Система с искусственной циркуляцией – где циркуляция теплоносителя осуществляется при помощи циркуляционных насосов.

Центральные паровые системы отопления имеют искусственную циркуляцию за счет давления пара (т.е. насосов нет в паровых системах с искусственной циркуляцией).

По виду теплоносителя центральные на:

— водяные (для жилья, школ, домов, больниц и т.д.);

— паровые (для жилья, школ, домов, больниц, спортивных сооружений, бассейнов, залов);

— воздушные (спортивные сооружения, бассейны, залы);

Виды систем водяного отопления

Общий принцип действия всех водяных систем отопления один и тот же: теплоноситель нагревается в котле и по трубам движется к радиаторам, отдает тепло помещению, после чего возвращается в котел. При этом, циркуляция может быть естественной или принудительной. Все зависит от того, что приводит теплоноситель в движение. В первом случае это сила тяжести, во втором насос.

Системы с естественной циркуляцией

Системы с естественной циркуляцией в силу своих особенностей, больше подходят только для домов с общей площадью до 200 кв. м, или помещений имеющих мало тепловых контуров. Кроме того, для них понадобятся трубы большого диаметра (не менее 40- 50 мм). Причем прокладывают их под углом к горизонтальной плоскости, чтобы вода текла под действием своего веса. Такие системы трудно регулировать, но зато они независимы от электроснабжения.

Системы с принудительной циркуляцией

Системы с принудительный циркуляцией подходят для домов и объектов любой площади, они легко регулируются и более эффективны при теплоотдаче. Большим достоинством является комфорт от эксплуатации (возможность поддерживать необходимую температуру в каждом помещении). В них могут использоваться трубы небольшого диаметра. В такой системе меньше разница в температуре между подачей и обработкой, что увеличивает срок службы котла. Единственный недостаток— потребность в бесперебойном электропитании.

Также системы отопления бывают открытого и закрытого типа:

В первом случае для компенсации расширения теплоносителя (воды или антифриза) в системе отопления используется открытый расширительный бак. Во втором — применяется закрытый мембранный бак.

В открытой системе расширительный бак должен устанавливаться в наивысшей точке системы. В закрытой же — размещать мембранный бак наверху нет никакой необходимости.

Система с закрытым мембранным баком имеет массу преимуществ по сравнению с открытой. Вот основные: бак можно расположить возле котла, нет необходимости тянуть и утеплять трубу на чердак, во всей системе создаётся давление, способствующее равномерной работе всех радиаторов, нет испарений пара или жидкостей. Открытые системы в наше время применяются редко.

Типы разводок труб в системах отопления

По типу конструкции трубопроводов системы разделяют на однотрубные и двухтрубные.Однотрубные системы бывают разные:

С нижней разводкой (в народе часто называемая — ленинградкой) когда трубопровод отопления проходит через весь дом или объект по кругу, возвращаясь в котёл. Приборы отопления зацеплены на лежак отопления, бывает вариант когда трубопровод непосредственно проходит через батареи.

Иногда такую систему применяют на нескольких этажах, делая на каждый этаж свой контур. Плюс ленинградки: малое количество труб, нет стояков, можно расположить систему не испортив дизайна (когда нет возможности спрятать трубы). Минус большой диаметр труб, неравномерность распределения тепла (первые приборы горячие, последние холодные ), невозможность регулировать систему.

Второй тип однотрубных систем — с верхней разводкой (называемые московской системой ), когда трубопровод отопления проходит по верху помещения и возвращается в котёл через низ. Батареи сидят на стояках, которые соединяют подачу и обработку. Плюс, такой системе возможность работать без электричества, равномерность температуры по батареям, достигается с помощью разных диаметров труб и теплового расчёта количества секций (причём количество секций в одинаковых помещениях будет различаться, и зависит от многих характеристик).

Минус системы сложность точной регулировки системы, стояки и лежаки отопления нарушают дизайн (если нет возможности спрятать в стены). У нас в Сибири, часто применяемая схема в частных домах (многие наши клиенты используют именно эту схему, если есть перебои с электричеством).

Двухтрубные системы отопления тоже бывают нескольких типов: коллекторная или веерная разводка труб. Часто её ещё называют лучевой или шкафной. Эта система самая популярная в коттеджах и зданиях. Смысл коллекторной системы в том, что на каждом этаже стоит один или несколько шкафов с коллекторами, а уже от этих коллекторов отходят трубопроводы подачи и обработки к каждому отопительному прибору.

Лучевая поэтажная разводка

Бывает когда все коллектора собраны в котельной. Плюсы веерной разводки: каждый прибор можно отдельно отключать или регулировать по температуру, все трубопроводы можно прокладывать в полу, система не портит дизайн помещений, легка в расчётах при проектировании, возможность автоматизировать систему. Минусы: больше труб, большие затраты на систему. Последовательная двухтрубная система.

Часто классическая двухтрубная система отопления с нижней разводкой в жилых многоквартирных домах. Трубопроводы отопления прокладываются под потолком цокольного этажа (в подшивном потолке или открытом) либо в конструкции пола цокольного этажа, к ним присоединяются стояки отопления, обеспечивающие теплоносителем приборы отопления.

Данную схему целесообразно проектировать при отоплении больших загородных домов (от 1500 кв. м.), при наличии службы эксплуатации. Достоинство данной схемы в том, что в жилых помещениях находятся только отопительных приборы, нет шкафов, стяжка пола уменьшается (не нужно место для прокладки трубопроводов отопления), по материалу, относительно коллекторной схемы, она более выгодна. Так как это двухтрубная схема, то температурный перепад на приборе постоянный, и при желании каждый прибор можно отключить для его замены без остановки всей системы отопления загородного дома.

В местах подключения стока к магистрали( на цокольном этаже) часто устанавливаются регуляторы перепада давления (балансировочные краны) — они могут создавать большое местное сопротивления и гидравлически выравнивать все стояки в здании. Одной из разновидностей двухтрубной последовательной системы является — поэтажная система отопления.

Смысл этой системы в следующем — от котла поднимают стояк, и на каждом этаже по периметру дома прокладывают магистрали отопления с последовательным присоединением к ним отопительных приборов. Основной критерий по которому используют эту схему — трубопроводы располагаются у наружной стены дома и никому и ничему не мешают и удобство монтажа — все трубопроводы находятся около пола, строительные работы сведены к минимуму (нет штроб, ниш под шкафы во встроенном исполнении), возможно, отключить каждый этаж отдельно, не дорогая в монтаже схема (относительно шкафной).

Помимо последовательной и лучевой разводки труб, мы в своей работе часто сталкиваемся еще и с «комбинированным» типом разводки. Он применяется в случае, когда при лучевой разводке на одно кольцо коллектора, запитывается несколько радиаторов. Как правило эти радиаторы располагаются в непосредственной близости друг от друга (в одном помещении).

Или комбинированный коллекторный тип когда в котельной монтируются распределительные коллекторы подачи и обработки, и далее расходятся трубопроводы по контурам (на разные помещения или даже разные объекты ) Эта система эффективна в больших коттеджах и зданиях, где много различных тепловых контуров или несколько помещений. Возможность настройки разной температуры в разных помещениях, недорогая в монтаже система.

Бывает ещё коллекторный тип с использованием гидрострелки, когда котёл запитан с коллектором по кругу одним контуром (первичный контур), а на систему отопления расходятся вторичные контура. Хорошо использовать, когда требуется высокая температура обработки. В Сибири пока мало распространён из-за дороговизны системы, но удобен в настройке и регулировке.

Правильно выбрать, рассчитать (бесплатно) и смонтировать оптимальную систему отопления, могут специалисты нашей компании. ЗВОНИТЕ: +7 (391) 288 02 48

Почему так популярно водяное отопление? Его особенности и схемы

Водяное отопление — технология обогрева жилых зданий жидким теплоносителем. Тепловая энергия передаётся в помещение радиаторами, регистрами труб, конвекторами.

Для обогрева здания устанавливают регистры в каждой комнате.

При работе водяного отопления жидкий теплоноситель нагревается в отопительном котле и по трубам поступает в комнаты, где отдаёт тепло и уже охлаждённым, возвращается в котёл, вступая в новый цикл.

Этот процесс повторяется постоянно и обогревает помещения.

Классификация водяных отопительных систем по принципу работы

По принципу работы отопление имеет естественную и принудительную циркуляцию теплоносителя.

С естественной циркуляцией

Используют для обогрева небольшого дома. Теплоноситель перемещается по трубам благодаря естественной конвекции.

Фото 1. Схема водяной отопительной системы с естественной циркуляцией. Трубы необходимо устанавливать под небольшим уклоном.

По законам физики тёплая жидкость поднимается вверх. Вода, нагреваясь в котле, поднимается, после чего спускается по трубам к последнему радиатору в системе. Остывая, вода поступает в трубу обратки и возвращается в котёл.

Использование систем, работающих с помощью естественной циркуляции, требует создание уклона — это упрощает перемещение теплоносителя. Длина горизонтальной трубы не может превышать 30 метров — расстояние от крайнего в системе радиатора до котла.

Такие системы привлекают своей дешевизной, не требуется покупать дополнительное оборудование, практически не издают шума, когда работают. Минус в том, что трубы нужны большого диаметра и укладываться максимально ровно (в них почти нет давления теплоносителя). Невозможно обогреть большое здание.

Схема с принудительной циркуляцией

Схема с использованием насоса сложнее. Здесь, кроме батарей отопления, устанавливают циркуляционный насос, перемещающий теплоноситель по отопительной системе. В ней давление выше, поэтому:

• Можно укладывать трубы с изгибами.
• Проще обогреть большие здания (даже в несколько этажей).
• Подойдут трубы малого диаметра.

Фото 2. Схема системы отопления с принудительной циркуляцией. Для перемещения теплоносителя по трубам используется насос.

Нередко эти системы делаются замкнутыми, что избавляет от попадания воздуха в отопительные приборы и теплоноситель — наличие кислорода приводит к коррозии металла. В такой системе необходимы закрытые расширительные бачки, которые дополняют предохранительными клапанами и устройствами для сброса воздуха. Они обогреют дом любого размера и более надёжны в работе.

Способы монтажа

Для маленького дома, состоящего из 2—3 комнат, используют однотрубную систему. Теплоноситель перемещается последовательно по всем батареям, доходит до последней точки и возвращается по обратной трубе назад в котёл. Батареи подключаются снизу. Минус в том, что дальние комнаты прогреваются хуже, так как в них поступает уже слегка остывший теплоноситель.

Более совершенны двухтрубные системы — к дальнему радиатору укладывается труба, и от неё делают отводы к остальным радиаторам. Теплоноситель на выходе из радиаторов поступает в обратную трубу и перемещается в котёл. Эта схема равномерно прогревает все помещения и позволяет отключить ненужные радиаторы, но основной минус — сложность монтажа.

Коллекторное отопление

Основной минус одно- и двухтрубной системы — быстрое охлаждение теплоносителя, у коллекторной системы подключения этого недостатка нет.

Фото 3. Система водяного коллекторного отопления. Используется специальный распределительный узел.

Главным элементом и основой коллекторного отопления является особый распределительный узел, называемый в народе гребёнка. Специальная сантехническая арматура, необходимая для распределения теплоносителя по отдельным магистралям и независимым кольцам, циркуляционный насос, приборы, обеспечивающие безопасность и расширительный бак.

Коллекторный узел для двухтрубной системы отопления состоит из 2 частей:

• Входной — его подключают к нагревательному устройству, где он принимает и распределяет по контурам горячий теплоноситель.
• Выходной — подключают к обратным трубам контуров, необходим для сбора охлаждённого теплоносителя и подачи его в котёл.

Основное отличие коллекторной системы — любая батарея в доме подключена независимо, что позволяет регулировать температуру каждой или отключить её. Иногда используют смешанную разводку: к коллектору подключают независимо несколько контуров, но внутри контура батареи подключены последовательно.

Теплоноситель доставляет до батарей тепло с минимальными потерями, КПД этой системы увеличивается, что позволяет использовать котёл меньшей мощности и тратить меньше топлива.

Но и коллекторная система обогрева не лишена недостатков, к ним относится:

• Расходтрубы. Потребуется потратить в 2—3 раза больше трубы, чем при последовательном подключении батарей.
• Необходимостьустановкициркуляционныхнасосов. Требует повышенного давления в системе.
• Энергозависимость. Не стоит использовать там, где возможны перебои электроснабжения.

Как сделать водяной обогрев самостоятельно

Независимые системы обогрева дома, более экономичны, чем центральное отопление. Можно изготовить систему с верхней или с нижней разводкой труб, применяют разные виды теплоносителя — наиболее дешёвым считается вода.

Проектирование

Даже специально созданные программы, не смогут корректно правильно рассчитать параметры отопительной системы при недостатке необходимых данных.

Расчёт реальных тепловых потерь

Первое — произвести расчёт тепловых потерь здания. Расчёт производят по максимальному значению в этом регионе — какое количество тепла дом или квартира могут потерять, когда на улице самые сильные морозы из возможных.

Расчёт потерь тепла помещения

Чтобы вычислить, нужны следующие данные:

• Площадь помещения (можно найти на плане).
• Помещение выходит на улицу через одну или несколько стен или находиться посреди здания.
• Учитывайте расположение здания по сторонам света. Солнце на северной стороне не греет, а с юга нагревает почти весь день.
• Для каждого региона существуют присущие ему направления ветра. Роза ветров, указывает, откуда чаще всего дует ветер (искать в интернете).
• Каждый регион обладает своими температурными показателями в самое холодное время (данные есть в интернете и СНиПах).
• Внешние стены бывают утеплёнными, или неутепленными.
• Под полом бывает простой грунт, неутепленные и утеплённые помещения.
• Принимать в расчёт, что расположено над помещением.
• Через окна теряется много тепла (зависит от их конструкции, количества и площади).
• Входные двери — лазейка, для потери тепловой энергии.

Внимание! Замеры помещения необходимо производить по наружной стороне здания, иначе расчёт даст неверный результат.

По замерам подсчитывают площадь внешних ограждений для каждой комнаты, и используются в формуле подсчёта общих теплопотерь. Там же пригодится значение R, которое вычисляют, разделив толщину стены на коэффициент потерь тепла для использованного в ней строительного материала (для новых металлопластиковых окон R вам может предоставить фирма, монтировавшая окна).

Потери теплоты в зимний период состоят из 2 частей:

• Потери через внешние стены.
• Потери, затраченные на подогрев вентиляционного воздуха.

Основная формула для расчёта затрат тепловой энергии выглядит так:

Q = 1/R х (tв — tн) х S х (1+ ∑β). В которой:

• Q — потери тепловой энергии Вт;
• R — температурное сопротивление материала стен, м²°С / Вт;
• S — площадь стен, м²;
• tв — температура воздуха внутри помещения, °С;
• tн — минимальная температура на улице, °С;
• β — дополнительные потери тепла, возможные из-за расположения здания.

Если при возведении стены использовали 2 разных материала, то их термическое сопротивление подсчитывается для обоих, а результат плюсуется. Температура снаружи здания подбирается как по нормативам, так и по своим наблюдениям, а внутри помещения — по желанию. Дополнительные потери тепла — специальные коэффициенты:

• если часть кровли или стена здания смотрят на север, то β = 0,1;
• если стена смотрит на запад или юго-восток, β = 0,05;
• β = 0, смотрит на юг.

Виды отопительных котлов по типу топлива

Чем больше ваш дом размером, тем мощнее котёл необходимо устанавливать.

Для расчета надо знать, что на 10 м² площади потребуется 1 кВт тепла (если потолки в комнате не выше 3 м). Но в разных регионах есть свои особенности. В СНиПах есть специальные климатические коэффициенты.

Отопительные котлы подразделяются по видам: на жидком и твёрдом топливе, электрические, газовые. Если в здание проведён газ, лучшего топлива не нужно. Остальные варианты необходимо рассматривать с учётом экономической целесообразности. Если с электричеством проблемы, то лучше выбрать твердотопливный котёл.

Фото 4. Газовый котёл настенного типа с расширительным баком, подсоединенный трубами к системе водяного отопления.

Трубы

В отопительной системе устанавливайте только термостойкие пластиковые трубы, которые способны выдерживать высокую температуру. Диаметры труб подбирают после расчёта всей системы, но не меньше 40 мм. Для подключения к батареям используют диаметр 20—25 мм.

Радиаторы

Сейчас промышленность предлагает 4 вида батарей:

• Чугунные.
• Стальные (бывают панельные и трубчатые).
• Алюминиевые.
• Биметаллические (стальные трубы, расположенные внутри, сверху покрыты алюминием).

У каждого вида свои плюсы и минусы. Например, чугунные медленно нагреваются, но и долго остывают.

Из алюминия нагреются быстро, и лучше остальных передают тепловую энергию, но сильно страдают от коррозии. Оптимальный вариант — использовать стальные или биметаллические батареи.

Важно подсчитать требуемое количество секций для помещения, от этого прямо зависит, количество тепловой энергии, поступающей в комнату. Для этого необходимо знать общую площадь, сколько тепла может отдать одна секция, и учитывать пропорцию отдачи тепла и площади комнаты.

Расширительный бачок

Выбор объёма и вида расширительного бака — важный момент монтажа отопительной системы. Его предназначение — компенсировать увеличивающийся от нагрева воды объем, дополнительно он служит для удаления воздуха.

Бывает расширительный бачок открытого и закрытого вида. Открытый — простая ёмкость с открытым верхом. Его монтируют в наивысшей точке системы. Через открытый верх вода испаряется и его необходимо периодически пополнять. Закрытый — герметичная ёмкость, внутри установлена резиновая мембрана, служащая для создания давления в трубах. Закрытую модель чаще всего используют в системах с циркуляционным насосом.

Расширительный бак должен вмещать 15% теплоносителя, залитого в систему. Объем жидкости, которую содержит котёл можно найти в паспорте. Сложней всего узнать количество теплоносителя в трубах, это необходимо вычислить по формуле расчёта объёма цилиндра, с учётом диаметра и общей длины труб.

Циркуляционный насос

Такой прибор необходим для отопления с принудительной циркуляцией. Благодаря ему внутри труб появляется давление, повышающее скорость перемещения теплоносителя.

Основная характеристика насоса — производительность. Для подсчёта применяют формулу — Q = N/1,16 x (tвых — tвх), в которой:

​

• 1,16 — коэффициент теплоёмкости воды;
• tвых и tвх — показатели температуры на входе и выходе из котла;
• N — обозначена мощность генератора.

Разница температур — характеристика, которую необходимо замерять. Но это невозможно сделать, пока система не запущена. По этой причине используют усреднённые данные.

Особенности применения системы с водой в качестве отопления в квартире

Плюсы автономной системы:

• Можно включить обогрев жилища в любое время, а не только в течение отопительного сезона.
• Поддерживается комфортная температура в комнатах, что сложно при использовании центрального отопления.
• Отопление несложно настроить индивидуально, к примеру, нет, смыла включать котёл на полную мощность, если жильцы уехали на время.
• Плата за центральное отопление взымается и летом, при автономном обогреве, платить придётся только по счётчику (электрическому или газовому).

Минусы:

• Работы необходимо выполнять в соответствии с законом, самовольная реконструкция, не избавит от коммунальных платежей и грозит административным штрафом.
• Потребуется найти место с хорошей вентиляцией для установки оборудования.
• Монтаж системы должны выполнять профессионалы.
• Расходы на оформление документов, и на покупку элементов автономного отопления.
• Вся ответственность, ложится на хозяина жилья. Работу оборудования будут контролировать профильные организации.

Полезное видео

Посмотрите видео, в котором сравниваются системы водяного отопления с естественной и с принудительной циркуляцией.

Стоит ли устанавливать своё отопление

Отопительные системы разнообразны по стоимости оборудования и по эффективности работы. Объединяет их одно — проектирование отопления потребует точных расчётов и выбора подходящего оборудования, которое ещё необходимо правильно установить. Но собственное отопление, гарантировано принесёт вам экономическую выгоду.