Типы, достоинства и недостатки водяного отопления

Инженерные коммуникации. Все документы.

Принцип работы водяной системы отопления: нагретая до требуемой температуры вода проходит по системе трубопроводов и отопительных приборов, которые отдают тепло, и тем самым повышая температуру воздуха в помещении.

3D моделирование в SketchUp 2020. Учебник-справочник.

Хотите научиться моделированию в программе SketchUp? Самый полный и подробный курс изучения самой новой версии программы.

Учебник обретается здесь

Достоинства водяного отопления: экономичный расход материалов; высокий уровень теплоемкости (теплоемкость воды превышает в 4000 раз теплоемкость воздуха, нагретого до той же температуры); комфортный температурный режим.

Недостатки водяного отопления: трудоемкость монтажа и эксплуатации; постоянный контроль за работой генератора тепла; удаление воды из системы перед долговременным отбытием — если воду не слить, при низкой температуре воздуха она замерзнет, и трубопровод лопнет; трубопровод, заполненный воздухом, очень быстро подвергается коррозии; монтаж водяного отопления возможен лишь во время постройки или капитального ремонта дома.

Для нагревания воды используются: бытовой газ; электричество; древесина; кокс; солнечная энергия; технический керосин; геотермальная энергия.

Преимущество использования бытового газа: в настоящее время является одним из самых доступных и дешевых видов сырья.

Преимущество использования электричества: котлы, работающие на электричестве, бесшумны.

Преимущество использования твердого топлива: котлы, работающие на древесине и коксе, самые экономичные. К тому же, такое топливо относительно дешевое.

Одна из сложностей, связанная с техническим керосином: по санитарным нормам технический керосин должен храниться в зарытой в землю возле дома стационарной емкости.

Система солнечного отопления состоит из следующих элементов: солнечного коллектора; бака или резервуара для воды; системы контроля; насоса.

Достоинства отопления на солнечной энергии: экономия до 80% энергии; экологическая безопасность; наличие защиты от молний, перегрева и сильного ветра; надежность; возможность проектирования по индивидуальному заказу.

Плоский солнечный коллектор — это теплоизолированный теплообменник проточного типа, в котором вода может нагреваться до 95 °С.

Трубчатый вакуумный солнечный коллектор. Такие коллекторы стали использоваться сравнительно недавно, но уже завоевали большую популярность, поскольку эффективно работают даже в зимнее время. Трубчатый коллектор способен нагревать теплоноситель до 250 °С летом и до 35 °С зимой, причем даже в пасмурную погоду. В условиях российского климата рекомендуется устанавливать именно такой солнечный коллектор.

Принцип работы плоского коллектора прост: солнечные лучи проходят через стекло и, наталкиваясь на черное дно устройства, поглощаются им. Дно излучает тепловые инфракрасные лучи. При этом они не могут проникнуть через стекло наружу и не проходят через слой теплоизоляции на дне. В результате этого тепло задерживается и передается теплоносителю — проложенному по дну коллектора змеевику из полимерных труб.

Трубчатый коллектор — это батарея стеклянных труб. Внутри каждой расположена двойная концентрическая трубка, по центральному каналу которой в конструкцию поступает холодная вода. Она получает «захваченное» вакуумной трубкой солнечное тепло и возвращается в систему отопления.

Геотермальная энергия. Поскольку грунтом аккумулируется около 98% всей излучаемой солнечной энергии, даже зимой из земли можно получить тепло, достаточное для обогрева дома.

Основное преимущество геотермальной энергии — низкие затраты на отопление. Сама энергия бесплатна, потребитель оплачивает только установку системы и электроэнергию, за счет которой работает насос. При этом все затраты окупаются уже через 5-8 лет.

Геотермальная энергия является экологически чистой, она не загрязняет атмосферу и не содержит углекислого газа. Для нее не требуется резервуара, а установку, предназначенную для добычи геотермальной энергии, легко обслуживать.

При использовании геотермальной энергии из 1 кВт электроэнергии можно получить 3-5 кВт тепла.

Для получения геотермальной энергии необходимо специальное оборудование для рытья скважины, а также насос, который превращает энергию воды, воздуха и грунта в тепло, достаточное для подогрева воды и отопления дома. Стоит отметить, что такой насос очень компактный — для него требуется не больше места, чем для холодильника.

Срок службы скважины составляет более 100 лет.

Принцип работы геотермального отопления. Тепловой насос подключается к двум кольцевым контурам. Первый располагается внутри дома, второй — теплообменник — под землей. Для его устройства на глубине около, 2 м прокладывают трубы, а на дне водоема делают скважину глубиной 30-100 м. Внутри контура циркулирует обычная вода или вода с антифризом, которая во внешнем контуре принимает температуру среды, а затем поступает в тепловой насос. Последний аккумулирует тепло и передает его внутреннему контуру.

Основные преимущества твердотопливного отопления: длительный срок эксплуатации; работа без использования электричества; относительно невысокая стоимость монтажа и эксплуатации.

Основные недостатки твердотопливного отопления: трудоемкость в обслуживании; необходимость наличия помещения для складирования топлива; постоянный контроль за работой котла; невысокая эффективность сжигания топлива.

Использование такого отопления оправдывает себя в домах, где отсутствует подача электричества и газа. Кроме того, этот вид отопления подходит в качестве резервного варианта.

Для большей отдачи тепла и уменьшения загрузок топлива дополнительно устанавливают тепловой гидроаккумулятор, который накапливает избытки тепла, а затем отдает их в систему отопления, то есть выполняет функцию термоса.

Для отопления дома площадью 50-400м2 используют котлы мощностью 15-40 кВт.

При твердотопливном отоплении используют: черный или бурый уголь; тырсу; дрова; щепу; пеллеты; специальные топливные брикеты; кокс.

Выбор того или иного вида топлива зависит от модели котла. Существуют котлы, функционирующие на топливе всех типов, и такие, что работают только на твердом топливе.

Система водяного отопления: ее преимущества и недостатки

Люди не зря отдают предпочтение именно такой отопительной системе, предпочитая старые и уже проверенные годами способы обогрева помещения. Что же в ней так привлекает?

Преимущества водяного отопления:

• Использование распространенного, но при этом дешевого теплоносителя;
• Возможность провести отопительные трубы, как во время строительства, так и для уже готового дома;
• Подогреть воду можно с помощью котла, работающего на любом виде топлива;
• С помощью температурных регуляторов и запорных клапанов есть возможность задавать определенную температуру в каждом отдельном помещении.

Помимо всего прочего, есть множество вариантов разводки для такой системы. Выбирать можно любую, исходя из своих возможностей и габаритов дома.

Но, кроме достоинств, у водяного отопления есть и недостатки:

• Необходимость контроля за работой нагревательного котла;
• В случае долгого отсутствия – необходимость спуска системы, ведь если при низких температурах воду не слить, она замерзнет и прорвет трубопровод.

Тем не менее, несмотря на некоторые недостатки, именно такой способ обогрева помещений остается наиболее популярным среди обогревательных систем.

Виды отопления по способу разводки труб

Однотрубная

Такая система отопления предусматривает монтаж одной трубы, по которой теплоноситель и подается к радиаторам, и возвращается назад к котлу. В эту магистральную линию последовательно или параллельно подключаются радиаторы отопления, где происходит теплообмен.

Преимущество такой схемы – дешевизна. Вам понадобится минимальное количество труб и различной фурнитуры.

Но эффективной и удобной систему не назовешь, так как она имеет несколько существенных недостатков:

• невозможно вручную или с помощью термоклапанов отрегулировать объем теплоносителя, попадающего в каждую батарею, поэтому установить нужную температуру в каждой отдельной комнате не получится;
• количество тепловой энергии, передаваемой радиаторам, будет уменьшаться по мере отдаления батарей от котла, следовательно, самые дальние (нижние) комнаты будут отапливаться хуже.

Схема однотрубной системы отопления

Обойти некоторые ограничения описываемой системы можно путем установки байпаса – обводной трубы – соединяющей входной и выходной патрубки радиатора напрямую. В этом случае, открывая и закрывая запорную и регулирующую арматуру, можно не только установить комфортную температуру батареи, но и произвести (в случае необходимости) ее демонтаж и ремонт без остановки работы всей сети обогрева.

Двухтрубная вертикальная с нижней разводкой

Главное отличие однотрубной схемы разводки от двухтрубной является наличие двух трубопроводов: по первому к радиаторам подается горячий теплоноситель, по второму отводится остывшая вода и доставляется назад к котлу.

Благодаря такой схеме можно регулировать объем жидкости, поступающей в каждую батарею, и добиваться наиболее комфортной температуры в комнатах.

Двухтрубная система отопления с нижней разводкой

Один из вариантов – двухтрубная система, с вертикальными стояками и нижним расположением подающих труб.

Ее особенности состоят в следующем:

1. По самому нижнему уровню системы от котла отопления прокладывают трубопроводы, подключенные к прибору отопления.
2. От этих магистралей вверх пускают стояки, поднимающие теплоноситель в самую верхнюю точку системы и доставляющие его в радиаторы отопления на каждом этаже.
3. Затем через другую трубу производится возврат остывшей жидкости для повторного цикла обогрева.

Минус подобного решения – опасность завоздушивания системы.

Необходимо предусмотреть устройства для удаления воздуха из труб и радиатора:

• воздушную трубу, поднимающуюся к верхней точке системы;
• расширительный бак открытого типа или мембранное устройство со специальным воздушным клапаном;
• краны Маевского, монтируемые в верхней части каждой батареи.

Кран Маевского поможет избежать завоздушивания системы отопления

Двухтрубная вертикальная с верхней разводкой

В этом случае распределение жидкости происходит в самой верхней точке системы – на чердаке или под потолком верхнего этажа. Теплоноситель доставляется туда вертикальной трубой, после чего по горизонтальным трубопроводам перетекает в батареи.

Здесь также необходим расширительный бак, но лучше использовать именно герметичный, чтобы можно было увеличить давление воды, чем повысить эффективность обогрева.

Схема отопления с верхней разводкой

Двухтрубная горизонтальная

Этот тип распределения жидкости по трубам наиболее распространен в строительстве частных домов и дач. Особенность здесь в том, что для обеспечения перетока воды обязательно нужно ставить циркуляционный насос, так как добиться нужной скорости движения воды естественным способом не получится.

Лучевая схема разводки труб отопления

Трубы прокладываются по одной из нескольких схем:

1. Тупиковая. Плюс этого метода в достаточно экономном расходовании труб. Минус – значительная протяженность системы, что затрудняет ее точную регулировку.
2. Попутная. В такой системе длина отопительных контуров меньше, вследствие чего их легче отрегулировать. Однако, значительно увеличиваются расходы на покупку труб и монтажные работы.
3. Коллекторная. В этом случае каждый радиатор с помощью труб подключается к двум гребенкам – подающей и отводящей. Наиболее эффективная сеть, но стоимость ее монтажа выше, чем всех остальных. Кроме того, нужно предусмотреть скрытую прокладку труб, так как эстетично проложить такое количество вдоль стен не получится.

Из чего состоят водяные отопительные системы

Основным элементом водяной системы отопления является котел. Он может работать с любым видом топлива, будь это дрова или уголь, электричество, вода или газ. Самыми распространенными устройствами среди потребителей стали котлы на твердом топливе и газу.

Кстати, водяная система отопления может устанавливаться сразу на несколько котлов. Но при этом важно наличие определенного оборудования, позволяющего переключаться между агрегатами.

Водяная отопительная система включается в себя обогревательный котел, трубопровод и, конечно же, батареи. Именно по этим элементам движется жидкость или антифриз.

Трубы, которые используются для отопительной системы:

• Стальные – могут быть нержавеющими и оцинкованными, что делает их невосприимчивыми к коррозии;
• Медные – прекрасно выдерживают высокое давление и температуры, отличаются своей надежностью;
• Металлопластиковые – не подвержены коррозии, удобны в установке, но плохо переносят перепады температур, из-за чего могут дать течь.

Помимо всего прочего, в систему отопления входят расширительные баки и элементы, регулирующие сам процесс обогрева. Как правило, это различные терморегуляторы, предохранительные клапаны, циркуляционный насос, манометр, запорные и автоматические отводчики.

Схема монтажа водяного отопления и ее нюансы

Происходит такой процесс, благодаря законам физики и термодинамики. Горячая вода имеет меньший объемный вес, чем холодная, поэтому она поднимается вверх, а охлажденная жидкость опускается вниз.

Схема движения воды в системе отопления частного дома. Нажмите для увеличения.

Циркулируя в закрытой системе, вода изначально попадает в главный стояк.

Затем из него проходит в горячий трубопровод, который расположен на чердаке или же под потолком верхних этажей дома, попадает в горячий стояк и затем подается к отопительным батареям или другим нагревательным приборам.

Попадая в секции радиаторных батарей, вода, остывая, передает свою тепловую энергию в отапливаемое помещение, и возмещает его теплопотери.

Отдав свое тепло, вода по обратным отводкам попадает в обратный стояк, а затем в обратный трубопровод, который проложен в подвале, либо он установлен в подпольном канале.

По этому трубопроводу охлажденная жидкость и попадает снова в котел, который опять нагревает ее.

Во время движения теплоносителя в системе отопления возникают непреодолимые потери на трение и сопротивление, которые требуется преодолеть имеющимся циркуляционным давлением.

Чтобы отопительные приборы, такие как радиаторная батарея, передавали необходимое количество тепла, существующее в системе циркуляционное давление должно равняться потере во время прохождения по кольцу расчетного количества теплоносителя.

Для этого используют специальный гидравлический расчет системы отопления.

Трубопровод в системах отопления выполняется из газоводопроводных шовных труб, изготовленных из стали при помощи сварки. Стояки и подводки в отопительных системах устанавливают открытой или скрытой прокладкой.

Для более удобного монтажа отопительной системы в многоэтажных домах используются трубные заготовки, которые заранее изготавливают на трубозаготовительных заводах или специальных заготовительных мастерских.

Регулировка тепловой отдачи нагревательных приборов, установленных в отапливаемых помещениях, или их отключение, установлено на горячей подводке. При помощи специальных кранов, имеющих двойную регулировку, производится:

1. Регулировка первичная. Выполняется в процессе начальной наладки системы.
2. Вторичная регулировка. Производится непосредственно в процессе эксплуатации.

Основные виды систем отопления

Обогревательная система частного дома может иметь некоторые разновидности. Какую из них выбрать – каждый решает сам, исходя из своих потребностей и возможностей.

Виды водяной отопительной системы:

1. Естественная циркуляция теплоносителя – достаточно дешевый и простой способ обогреть свой дом. Монтаж такой системы прост, а необходимые для него материалы доступны для каждого. Принцип работы состоит в подогреве воды в котле, которая потом поднимается и движется по трубопроводу, поступая во все отопительные радиаторы. При этом охлажденная жидкость возвращается снова в котел, нагревается и снова поднимается по трубам, обогревая помещение. Весь этот процесс происходит сам собой, без какой-либо дополнительной аппаратуры.
2. Принудительная водяная циркуляция – ее отличие от предыдущего способа в наличии циркуляционного насоса. Именно он перекачивает теплоноситель по системе, обеспечивая качественный обогрев всему зданию. Особенно такая система удобна в многоэтажных домах, позволяя при наличии определенных датчиков регулировать температуру помещения в каждой комнате по отдельности. Недостаток системы – зависимость от электричества.

Установка естественной системы обогрева должна происходить таким образом, чтобы трубы укладывались с небольшим уклоном, хотя бы на 5 градусов. Без этого приема, функционирование системы будет не таким эффективным.

Кстати, при желании систему с естественной циркуляцией можно спокойно преобразовать в принудительную с насосом, добавив в ее схему всю необходимую регулирующую аппаратуру.

Виды полов

Физика процесса обогрева тёплых полов отличается от радиаторного отопления отсутствием конвекции горячих воздушных масс. В них воздух, нагреваясь, поднимается к потолку.

Сегодня на рынке представленные нагревательные полы подразделяются на два вида — электрические и водяные.

Водяные полы

Водяной пол напоминает стандартную отопительную систему, отличие лишь в месте размещения труб, по которым циркулирует теплоноситель.

Обычные батареи располагаются на стене, контур же тёплого пола находится под напольным покрытием.

Важнейшая часть устройства — металлопластиковые или полипропиленовые трубы, которые чаще залиты бетонной стяжкой, хотя бывает, что трубы стелются настильным «сухим» способом.

В комплект входит нагреватель (газовый, электрический или деревянный), коллекторный узел с циркуляционным насосом и прибор для контроля за температурой.

Электрические полы

Конструкция электрических полов проще, чем у водяных, и стоимость их установки дешевле. Они состоят из нагревательных элементов и терморегулятора. Работают такие полы от электросети. Предназначены для площадей не более 30 м2. Чтобы не происходил перегрев элементов нагрева, не рекомендовано размещение тяжёлой мебели на них.

Электрические полы подразделяются на:

1. Кабельные — в качестве нагревательных элементов выступает кабель с токопроводящими жилами.
2. Маты — это те же самые кабельные полы, только провод закреплён на специальной полимерной сетке с определённым шагом.
3. Инфракрасные — состоят из двух слоёв лавсановой металлизированной плёнки, между которыми расположены нагревательные полосы, и медных или серебреных жил, по ним проходит ток.
4. Стержневые — современный тип, который также является инфракрасным устройством. В отличие от плёнки имеет карбоновые стержни вместо пластин.

Стандартная схема водяного отопления

Виды разводок отопительных труб тоже бывают разными. Каждый из этих видов имеет свои особенности.

Схемы подключения:

1. Однотрубная – в этом случае есть одна труба-батарея, которая соединяет все элементы системы на пути циркуляции воды. При этом жидкость последовательно проходит через каждый отопительный прибор и уходит от последнего к котлу. Монтировать такую систему довольно просто из-за небольшого количества элементов.
2. Двухтрубная – имеет уже две трубы, установленные параллельно движению жидкости. При таком способе обогрева потери тепла существенно меньше, чем при однотрубной схеме, а тепло равномерно распределяется по всему помещению.
3. Коллекторная – характеризуется наличием подающего и обратного трубопровода, соединенных между собой распределяющими коллекторами. Позволяет четко контролировать каждый элемент системы.

Безусловно, каждая такая схема имеет свои нюансы и особенности, поэтому выбирать нужно именно ту, которая более приемлема.

Эффективное водяное отопление в частном доме

Водяное отопление можно провести в частный дом своими руками, хотя желательно, чтобы этим занимались профессионалы, которые четко знают все этапы проводимых работ. Кроме того, они смогут предложить наиболее подходящий в данном случае вариант разводки и расположения труб.

Как провести водяное отопление:

1. Вначале нужно определиться с местом для котла и отопительного цеха. Под котел ставится постамент, а само нагревательное устройство соединяется с дымоходом, а соединения замазываются глиной.
2. Далее определяется тип разводки и места нахождения батарей, стояков и других необходимых для функционирования системы, элементов. Кстати, если система будет с естественной циркуляцией, расширительный бак следует устанавливать в самой высокой точке системы.
3. После этого можно приступать к прокладке труб и установке батарей. Трубы подводятся к радиаторам, после чего соединяются все нужные разъемы, входы и выходы. Не стоит также забывать про установку специального крана, который даст возможность удалять воздух из системы.
4. Весь отопительный контур должен замкнуться там же, где он начался – на котле. На его входе ставится фильтр для очистки жидкости и циркуляционный насос (если система принудительная).
5. В самой нижней точке системы нужно обустроить узел слива, с помощью которого можно будет сливать жидкость в случае необходимости.

Также нужно помнить, что в помещении, где расположен котел, должна быть хорошая вентиляция – принудительная или происходящая естественным образом.

Обвязывать котел нужно только металлическими трубами.