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.

Классификация систем отопления

Системы водяного отопления различают:

а) по схеме соединения труб с отопительными приборами:

— однотрубные с последовательным соединением приборов;

— двухтрубные с параллельным соединением приборов;

— бифилярные с последовательным соединением сначала всех первых половин приборов, затем для течения воды в обратном направлении всех вторых их половин;

б) по положению труб, объединяющих отопительные приборы по вертикали или по горизонтали — вертикальные и горизонтальные;

в)по расположению магистралей:

— с верхней разводкой при прокладке подающей магистрали выше отопительных приборов;

— с нижней разводкой при расположении и подающей и обратной магистралей ниже приборов;

— с «опрокинутой» циркуляцией воды при прокладке обратной магистрали выше приборов;

г)по направлению движения воды в подающей и обратной магистралях:

— с тупиковым (встречным) движением воды в системе отопления

— попутным (в одном направлении) движением воды в системе отопления.

На рис. 1а) приведена схема вертикальной однотрубной системы насосного водяного отопления с верхней разводкой, с двусторонним (стояки 1, 2,4) и односторонним (стояки 3, 5) присоединением приборов к стоякам. Стояки показаны условно трех различных типов: нерегулируемого проточного (стояк 1); с замыкающими участками осевыми (стояк 2) и смещенными (стояк 3) с проходными регулирующими кранами (КРП, поставленные со стороны входа теплоносителя в приборы); проточно-регулируемого с обходными участками (стояки 4,5) с трехходовыми регулирующими кранами (КРТ).

На рис. 1б) дана схема вертикальной однотрубной системы насосного водяного отопления с нижней разводкой и П-образными стояками условно трех типов (по аналогии с рис. 1а): нерегулируемого проточного (стояк 7), регулируемого со смещенными замыкающими участками и кранами КРП (стояки 2, 2), проточно-регулируемого с обходными участками и кранами КРТ (стояки 4, 5). При непарных отопительных приборах восходящую часть стояков делают «холостой» (стояки 3, 5).

На рис. 1в) показана схема вертикальной однотрубной системы насосного отопления с опрокинутой циркуляцией воды и проточным расширительным баком. Стояки могут быть проточными (стояки 1, 5) или со смещенными обходными (стояки 2, 5) и замыкающими (стояк 4) участками. Проточный стояк 1 изображен с конвекторами типа «Комфорт-20», имеющими две горизонтально расположенные греющие трубы и регулирующий воздушный клапан.

На рис.2 приведена схема горизонтальной однотрубной системы насосного водяного отопления с ветвями условно различной конструкции. Проточная ветвь I изображена для радиаторов, установленных на двух этажах, причем радиаторы на первом этаже объединены воздушной трубой, на втором этаже снабжены воздушными кранами. Бифилярная ветвь II показана для трубчатых отопительных приборов (конвекторов, гладких и ребристых труб). Ветвь III дана для регулируемых приборных узлов с кранами КРП и замыкающими участками постоянной длины с дросселирующими вставками. Аналогично может быть выполнена ветвь с обходными участками и кранами КРТ, хотя в этом случае затруднен централизованный спуск воды.

На рис. 3 изображена схема вертикальной двухтрубной системы насосного водяного отопления с верхней (в левой части рисунка) и нижней разводкой. При нижней разводке удаление воздуха из системы может быть централизованным (через воздушную линию) и местным (через воздушные краны). В приборные узлы входят краны двойной регулировки (КРД) или краны повышенного гидравлического сопротивления — КРП с дросселирующим устройством (в системах отопления многоэтажных зданий с нижней разводкой).

Основные приборные узлы, относящиеся к горизонтальным двухтрубным системам с верхней разводкой показаны на рис. 4а), с нижней разводкой-на рис. 4б). Слева изображено змеевиковое (последовательное) соединение трубами таких приборов, как гладкие и ребристые трубы, плинтусные конвекторы, справа — присоединение колончатых радиаторов по схемам сверху-вниз (см. рис. 4,а) и снизу-вниз (см. рис. 4,б).

10.3. Последовательность проектирования системы отопления

Исходные данные для проектирования: назначение и технология, планировка и строительные конструкции здания; климатические условия и положение здания на местности; источник теплоснабжения; температура помещений.

Расчет теплового режима. Теплотехнический расчет наружных ограждений конструкций, расчет теплового режима в помещениях, определение тепловых нагрузок для отопления (см. раздел I и гл. 8).

Выбор системы. Выбор параметров теплоносителя и гидравлического давления в системе, вида отопительных приборов и схемы системы (с технико-экономическим обоснованием в необходимых случаях).

Конструирование системы. Размещение отопительных приборов, стояков, магистралей и других элементов системы. Деление системы на части постоянного и периодического действия, для позонного и пофасадного регулирования. Назначение уклона труб; схемы движения, сбора и удаления воздуха; компенсации удлинения и изоляции труб; мест спуска и наполнения водой стояков и системы. Выбор вида запор-но-регулирующей арматуры, ее размещение.

Конструирование заканчивают вычерчиванием схемы системы с нанесением тепловых нагрузок отопительных приборов и расчетных участков.

Теплогидравлический расчет системы. Гидравлический расчет системы. Тепловой расчет труб и приборов (см. гл. 9).

До гидравлического расчета проводят предварительный тепловой расчет (без учета теплоотдачи труб) отопительных приборов с греющими элементами из труб (конвекторы, змеевиковые радиаторы, бетонные панели), потери давления по длине которых заметно влияют на общие потери давления в стояках и ветвях. В этом случае предварительно выбранные размеры приборов уточняют после выполнения гидравлического расчета.

Допустимо делать окончательный тепловой расчет приборов любого вида до гидравлического расчета двухтрубных систем при скрытой прокладке труб.

После гидравлического расчета проводят сразу окончательный тепловой расчет «емкостных» отопительных приборов (радиаторы секционные и панельные колончатые, ребристые и гладкие трубы Dy = 40— 100 мм), потери давления в которых допустимо оценивать по местному сопротивлению на входе и выходе воды, а также тепловой расчет гравитационной системы отопления малоэтажных зданий.

Выбор системы отопления

При проектировании водяного отопления предпочтение отдается насосным однотрубным системам из унифицированных узлов и деталей с автоматическим пофасадным регулированием. Гравитационные системы применяют при отсутствии централизованного теплоснабжения, технико-экономическом обосновании их преимущества по сравнению с насосными или при технологической необходимости полного исключения шума и вибрации конструкций в здании.

Наиболее экономичные однотрубные системы проточного типа проектируют тогда, когда индивидуальное регулирование теплоотдачи отопительных приборов не обязательно или предусматривается установка приборов с воздушными регулирующими клапанами (например, конвекторов типа КН-20).

Однотрубные системы проточно-регулируемого типа (с кранами КРТ) используются в тех случаях, когда необходимо индивидуальное регулирование теплоотдачи приборов.

Однотрубные системы с замыкающими участками у приборов (с кранами КРП) применяют взамен проточно-регулируемых, когда требуется уменьшить потери давления в приборных узлах, несмотря на относительное увеличение площади нагревательной поверхности приборов (большее при узлах с осевым замыкающим участком, меньшее при узлах со смещенным замыкающим участком). Учитывают, что при смещенных замыкающих участках обеспечивается компенсация теплового удлинения этажестояков.

Вертикальные однотрубные системы рекомендуют для зданий, имеющих три этажа и более. Однотрубные системы с верхней разводкой устраивают для обеспечения централизованного удаления воздуха из системы вне рабочих помещений.

Однотрубные системы с нижней разводкой применяют в бесчердачных зданиях с техническими подпольями и подвалами, а также при необходимости поэтажно включать систему в действие в процессе строительства здания.

Однотрубные системы с опрокинутой циркуляцией воды устраивают преимущественно в зданиях повышенной этажности, в зданиях с обогреваемыми чердачными помещениями (с «теплыми» чердаками) или верхними техническими этажами. В таких системах рекомендуют применять отопительные приборы с греющими элементами из стальных труб (например, конвекторы).

Однотрубные системы следует разделять на две последовательно соединенные части, когда расчетная разность температуры воды превышает 45°С (например, 130-70°С).

Горизонтальные однотрубные системы рекомендуется применять в протяженных зданиях, в зданиях с ленточным остеклением, в зданиях, где каждый этаж имеет различное технологическое назначение или тепловой режим.

Бифилярные системы целесообразно устраивать при одинаковых тепловых нагрузках приборов, при автоматическом поддержании заданной температуры помещений путем пофасадного (вертикальные системы) или поэтажного (горизонтальные системы) количественного регулирования теплоотдачи отопительных приборов.

Вертикальные насосные двухтрубные системы с нижней разводкой могут применяться в зданиях, состоящих из разноэтажных частей, с установкой у отопительных приборов кранов КРД (малоэтажные здания) или КРП с дросселирующим устройством, т.е. повышенного гидравлического сопротивления (многоэтажные-до восьми этажей — здания), а также при установке индивидуальных автоматических регуляторов у каждого отопительного прибора.

Двухтрубные системы с верхней разводкой можно устраивать в малоэтажных зданиях (один-два этажа), особенно при естественной циркуляции воды. Такие системы используются для квартирного отопления при радиусе действия не более 15 м по горизонтали. Применения горизонтальных насосных двухтрубных систем следует избегать; при выборе по необходимости такие системы делают с попутным движением воды в магистралях.

Для сокращения длины и диаметра магистралей вертикальные системы отопления многоэтажных зданий рекомендуется применять с тупиковым движением воды, особенно если предусматривается автоматическое пофасадное регулирование. В насосных системах значительной протяженности при малой тепловой нагрузке стояков следует использовать для увязки потерь давления в параллельно соединённых участках (если расхождение при тупиковом движении воды превышает 15%) попутное движение воды в магистралях.