Системы отопления с верхней разводкой

При выборе способа подачи теплоносителя к радиаторам учитывают особенности планировки здания, которые определяются наличием подвалов, технических этажей и других подсобных помещений. Верхняя разводка системы отопления — организация обогрева жилья с трубами, расположенными под потолком или на чердаке. Первый вариант востребован в многоэтажных зданиях, а второй — в одноэтажных домах.

ТМ Ogint реализует в широком ассортименте оборудование и комплектующие элементы для монтажа отопительной сети с верхней разводкой. Представленные в продаже модели радиаторов и трубопроводная арматура производятся в соответствии с требованиями европейских стандартов и адаптированы к эксплуатации на территории России.

Особенности верхней разводки

Водяное отопление с верхней разводкой используется при отсутствии возможностей прокладки подающей и обратной магистралей с теплоносителем в стяжке, на уровне пола или в подвале. Востребован такой вариант подачи рабочей среды и при монтаже системы обогрева c естественной циркуляцией.

К преимуществам схемы отопления с верхней разводкой относятся:

• простота монтажа. Трубопровод можно скрыть в потолочных конструкциях или на чердаке, что улучшает эстетическое восприятие коммуникаций. При монтаже магистралей с теплоносителем под потолком следует учитывать размещение мебели, избегая закрывания патрубков;
• низкие потери тепла. Нагретый воздух в помещении поднимается вверх и компенсирует теплоотдачу труб, поэтому значительная часть тепловой энергии поступает в отопительные приборы;
• хорошие гидродинамические показатели. Используя аксонометрию и методику гидравлического расчета, можно спроектировать систему обогрева с минимальным количеством угловых поворотов и разветвлений.

Основные недостатки сети с верхней разводкой — рост расходов на приобретение материалов. Кроме того, возникает необходимость установки более мощного отопительного оборудования из-за увеличения объема теплоносителя.

В зависимости от конструктивных особенностей сеть с верхней подачей рабочей среды может быть однотрубной или двухтрубной.

Однотрубная система

В однотрубных системах с верхней разводкой теплоноситель подается к самой верхней точке, а затем распределяется по радиаторам. Они характеризуются последовательным подключением батарей, что приводит к зависимости степени нагрева от протяженности коммуникаций и невозможности регулировать температуру каждого отопительного прибора. При монтаже однотрубных сетей необходимо соблюдать уклон подающего трубопровода, который составляет 5-7 мм на 1 м.п. в сторону перемещения рабочей среды. Он улучшает циркуляцию теплоносителя и обеспечивает более равномерный нагрев помещений.

По расположению труб, соединяющих отопительные приборы, однотрубные системы бывают горизонтальными и вертикальными.

Вертикальная схема с верхней разводкой получила распространение при строительстве многоэтажных жилых зданий в начале 50-х годов прошлого века. Сегодня она востребована и в домах высотой 4-9 этажей и более, и в одноэтажных коттеджах площадью до 100 м2. Чтобы устранить недостатки системы и обеспечить эффективное потребление тепловой энергии, радиаторы однотрубной системы оснащаются следующей трубопроводной арматурой:

• воздуховодчиками. Их функции выполняют краны Маевского с колпачком или под отвертку, которые служат для удаления скопления воздуха;
• терморегуляторами и термостатическими элементами. Они позволяют контролировать температуру нагрева каждого радиатора;
• отсечными клапанами. Установка запорной арматуры дает возможность проводить профилактические и ремонтные работы без слива теплоносителя в системе.

Батареи для однотрубной сети с верхней разводкой подбирают, учитывая условия эксплуатации и величину давления в трубопроводе. Для многоквартирных домов с центральным отоплением подойдут биметаллические и чугунные модели, способные выдерживать значительные гидравлические удары. В одноэтажных зданиях устанавливают батареи из чугуна. Алюминиевые приборы отопления можно использовать при наличии контроля состава и уровня кислотности теплоносителя.

Двухтрубная сеть отопления

Двухтрубная система обогрева с верхней разводкой отличается параллельным подключением радиаторов и предусматривает наличие двух магистралей для транспортировки теплоносителя — подающей и обратной. По первой циркулирует нагретая рабочая среда, а вторая служит для отвода остывшей воды.

Для монтажа двухтрубной схемы потребуется больше материалов и комплектующих. Однако затраты и сложность проведения работ компенсируются следующими преимуществами:

• возможностью подключения системы «теплый пол»;
• равномерным распределением нагретого теплоносителя по всем приборам отопления;
• установкой регулирующей арматуры, как на обвязку радиаторов, так и на отдельные контуры.

В зависимости от способа перемещения рабочей среды двухтрубные системы разделяют на коммуникации с естественной и принудительной циркуляцией. Сети первого типа используются для организации обогрева помещений в частных домах, общая площадь которых составляет до 400 м2. Диаметр труб должен обеспечивать транспортировку теплоносителя с определенной скоростью. Чтобы правильно подобрать сечение трубопровода, производят расчет системы отопления. Сети с верхней разводкой и естественной циркуляцией должны оснащаться расширительным баком, который размещают в самой верхней точке. Обычно она находится на чердаке, поэтому корпус резервуара следует утеплять.

Принудительная циркуляция в сети отопления с верхней разводкой достигается двумя способами. В первом случае трубопровод комплектуется циркуляционным насосом и мембранным баком, который устанавливают на прямом участке обратной магистрали. Сети отопления такого типа служат для обогрева частных домов, поэтому для их монтажа можно использовать чугунные или алюминиевые радиаторы. При установке моделей из алюминия следует контролировать состав теплоносителя. В многоэтажных домах с центральным отоплением циркуляция обеспечивается за счет высокого давления в сети. Для длительного и бесперебойного функционирования коммуникаций подбирают батареи, которые отличаются устойчивостью к гидравлическим ударам.

В перечне продукции ТМ Ogint большой выбор радиаторов, подходящих для монтажа систем с верхней разводкой разного типа. Комплектация трубопроводов запорной и регулирующей арматурой позволит эффективно использовать тепловую энергию и контролировать ее расход.

Система водяного отопления с верхней разводкой труб

Система водяного отопления с верхней разводкой труб является самой распространенной системой, используемой на вагонах главным образом потому, что она может работать только за счет естественной циркуляции. Схема с верхней разводкой труб показана на рисунке 28.

Такая система имеет котел 1 для нагревания воды с расширителем 2, объемом примерно 5—10% от объема котла. Расширитель предназначен для приема избытка воды, образующейся вследствие увеличения ее объема при нагревании, и для освобождения воды от воздуха. Изолированные подающие трубы 3 отходят от расширителя к вертикальным стоякам 4, к которым примыкают нижние нагревательные трубы 5, соединенные с нижней частью котла.

1 — котел для нагревания воды, 2- расширитель, 3-изолированные подающие трубы, 4 -вертикальные стояки, 5- нижние нагревательные трубы

Рисунок 28. Принципиальная схема водяного отопления

с верхней разводкой труб

Циркуляция воды происходит вследствие изменения удельного веса при ее нагревании. Пока котел холодный, вся вода в системе имеет одинаковую температуру и находится в равновесии. Однако, как только зажигают топку котла, температура воды в нем начинает повышаться, внизу у топки вода будет горячее, а, следовательно, объемный вес ее меньше (см. табл. 7).

Равновесие в системе нарушится, и более легкая горячая вода начнет перемещаться вверх к расширителю и далее по вертикальным трубам. Охлаждаясь, вода возвращается к котлу по нижним трубам, создавая циркуляции в системе.

Интенсивность циркуляции зависит от разности давлений или от так называемого гидравлического напора, т. е. от высоты водяного столба в соответствующих участках системы и удельного веса воды в них. Для увеличения циркуляции горизонтальные трубы укладывают с небольшим наклоном в сторону направления движения воды.

Зависимость объемного веса воды от температуры

Температура воды, 0С (K)	Объемный вес воды, кг/м 3
(277)	1000,0
(313)	992,2
(333)	983,2
(353)	971,8
(365)	961,9

Для схемы, приведенной на рисунке 28, гидравлический напор Н можно определить по следующей формуле:

, (3.1)

где γ₁, γ₂, γ₃, γ₄, γ₅, — объёмный вес, м 3 /кг соответствующий температурам:

t₁ – в расширителе, t₂ и t₃ – в начале и конце верхней разводящей (изолированной) трубы, t₄ и t₅ – в начале и конце нижней нагревательной трубы;

h₁ – высота столба с объёмным весом м;

h₂, h₃, h₄ – вертикальные проекции соответственно верхней разводящей трубы стояка и нижней нагревательной трубы, м;

h₅ – высота водяного столба с объёмным весом м;

h₆ – высота водяного столба с объёмным весом γ₁, м.

Обычно система водяного отопления служит не только для восполнения потерь тепла, передаваемого наружу через ограждения кузова вагона, но и для подогрева воздуха, подаваемого вентиляцией. Для этого расширитель соединяется трубами с калорифером или объединяется с ним в один общий узел. Система водяного отопления с котлом, имеющим водяную рубашку, показана на рисунке 29, а типовой котел, примененный в этой системе отопления, – на рисунке 30.

1– огневая коробка, 2– защитный кожух, 3– дымовая труба, 4– патрубок для подсоединения котла к трубам системы отопления, 5– циркуляционные трубы для увеличения поверхности нагрева котла, 6– топочная камера, 7– зольник, 8– колосниковая решетка, 9 – наклонный лист зольника Рисунок 29. Котел с водяной рубашкой

Схема водяного отопления с верхней разводкой труб вагонов старой постройки показана на рисунке 30.

1 — расширитель калорифер; 2 — котел; 3 — наливная труба; 4 — верхние трубы; 5 — стояки; 6 – нижние трубы; 7 — грязевик; 8 — пробка для спуска води 9 — вестовая труба бака; 10 — угольный ящик; 11 — водяной бак; 12 — труба от системы водоснабжения; 13 — вестовая труба расширителя; 14 — наливная воронка; 15 — водопроводная труба; 16 – спускная труба расширителя; 17 — труба соединяющая котёл с расширителем.

Рисунок 30. Схема водяного отопления с верхней разводкой труб вагонов старой постройки

Типовой котел с водяной рубашкой имеет огневую коробку 1, помещенную внутри кожуха 2, состоящего из трех частей. Верхняя часть огневой коробки соединена с дымовой трубой 3. В конической части огневой коробки вварены три поперечные трубы 5, предназначенные для увеличения поверхности нагрева, а в нижней части расположена колосниковая решетка 8 и наклонный лист зольника 9. Для загрузки топлива служит топочное отверстие 6, а для удаления золы и шлака – зольное отверстие 7. Система отопления, представленная на рисунке 30, имеет совмещенный трубчатый расширитель-калорифер (см. рисунок 31), который выполнен в виде прямого сварного бака 1 со съемной крышкой 13.

На рисунке 31 показан трубчатый расширитель-калорифер. К нижней части корпуса приварен корытообразный лист 3, стенки которого образуют с днищем корпуса прямоугольный обходной канал 8 для увеличения сечения прохода воздуха, подаваемого в вагон летом. В торцовые стенки 10 корпуса вварено 77 газовых труб 11 сечением 25Х2 или 28Х3,5 мм для прохода воздуха.

1-сварной бак, 2-наливная труба, 3 — корытообразный лист, 4- патрубок для подачи горячей воды в воздухоподогреватель, 5- вестовая труба, 6- труба для контроля уровня воды в воздухонагревателе, 7- выходные патрубки, 8- обходной канал, 9- фланец для соединения воздухоподогревателя-расширителя с возду­ховодом и вентилятором,

10- торцовые стенки корпуса, газовые трубы 11 сечением 28Х3,5мм, 12 – труба, для соединения расширителя с малым баком туалета и одновременно служит для выхода воздуха из системы водо­снабжения 13-съемная крышка

Рисунок 31. Воздухоподогреватель – расширитель ТР-1

Горячая вода от котла идет в воздухоподогреватель через патрубок 4. В верхние разводящие трубы отопления вода поступает из расположенных с противоположных сторон воздухоподогревателя двух выходных патрубков 7. Максимальная температура воды в котле не должна превышать 90 — 95°С (363-368K). В этом случае температура нижних труб отопления составляет примерно 70°С (343K), с тем, чтобы исключалось возгорание пыли осаждающейся на их поверхностях.

Заполнить расширитель водой можно через наливную трубу 2. Патрубок 14 предназначался раньше для заполнения водой с крыши вагона. В настоящее время он заглушен. К концу наливной трубы, выведенному выше поверхности крышки бака, приварен колпачок 15.

Слив излишней воды и контроль за наполнением обеспечиваются с помощью вестовой трубы 5, подведенной к баку для воды в котельном отделении. Для обеспечения нагревания проходящего по трубкам воздуха нижний предельный уровень воды в воздухоподогревателе не должен быть ниже, чем на 10—20 мм от верхних кромок труб, расположенных в верхнем ряду. Этот уровень контролируется пробным краником, подсоединенным к трубе 6. Труба 12 предназначена для соединения расширителя с малым баком туалета и служит для выхода воздуха из системы водоснабжения. Для соединения воздухоподогревателя-расширителя с воздуховодом и вентилятором в торцовых стенках имеются фланцы 9. Максимальная теплоотдача трубчатого расширителя-калорифера составляет 17,5 кВт.