Системы отопления

Привычные нам батареи центрального отопления, обычно расположенные под окнами комнат, у глухих стен, а также в ванной комнате, являются частью сложной отопительной системы, охватывающей весь дом. Существуют разные системы водяного отопления. В старинных зданиях они не такие, как в современных. И хотя в нашей квартире мы не видим ничего, кроме самих батарей или иных радиаторов и вертикальных стояков, которые подводят к ним и отводят от них воду, стоит разобраться в этих системах, чтобы понимать, что к чему, и в том случае, когда батареи плохо греют, или когда вы решаете заменить и радиаторы, и трубы, но хотите знать, будет ли от этого польза и какие выбрать материалы.

Итак, система водяного отопления содержит:
• отопительные приборы, нагреваемые проточной горячей водой (радиаторы, конвекторы);
• циркуляционный контур (систему трубопроводов, обеспечивающих циркуляцию воды через отопительные приборы, и вспомогательные элементы циркуляционного контура: вентили, расширительный бак, воздухосборник и т. д.);
• источник горячей воды.

При центральном отоплении источник горячей воды расположен за пределами помещения и подает тепло по сети трубопроводов в дом или несколько домов.

По схеме обогрева системы центрального отопления делятся на зависимые и независимые.

Наиболее распространена зависимая система, при которой нагретая до 150°С вода поступает к узлу управления, где за счет подмешивания холодной воды остывает до 90-100° С и в таком виде поступает в радиаторы помещений. После этого отдавшая радиаторам тепло вода поступает в обратную магистраль и снова подается в котел для повторного нагрева.

В малоэтажных зданиях с давлением в обратной магистрали более 0,6 МПа, а также и в тех зданиях, где давление в системе отопления выше, чем давление в тепловой сети, применяется независимая система отопления. Эта система двухконтурная. Суть ее в том, что теплоноситель, то есть горячая вода, поступает во внешний контур теплообменника и отдает свое тепло воде внутреннего контура, то есть системы отопления здания. При этом поступающий от котла теплоноситель (горячая вода температурой 150°С) и вода в системе отопления (температурой 90-100°С) изолированы друг от друга.

По способу циркуляции теплоносителя, то есть горячей воды, различают системы отопления с искусственной (насосной) и естественной циркуляцией.

Системы циркуляции
Чтобы еще больше разобраться в вопросе «Как же в квартиру попадает тепло?», стоит рассмотреть подробнее работу циркуляционного контура с естественной циркуляцией теплоносителя, то есть без насоса.

Удобнее это сделать на примере автономного контура, который похож на независимую систему циркуляции, но вместо теплообменника тепло в контур поступает от собственного котла. Такое рассмотрение более наглядно, да и может оказаться полезным, если жильцы дома решат обзавестись своим котлом, чтобы не зависеть от ненадежного городского горячего водоснабжения.

Система циркуляции теплоносителя — это сеть труб, по которым горячая вода подводится к отопительным приборам и отводится от них. Этот циркуляционный контур содержит также вспомогательные элементы: вентили, расширительный бак и т. д.

Перечень элементов циркуляционного контура таков:
• котел;
• главный стояк (подающий стояк);
• разводящая магистраль;
• горячие стояки;
• обратные стояки;
• обратная магистраль;
• расширительный бак;
• сигнальная линия;
• запорные вентили.

Традиционно существуют различные схемы разводки воды по радиаторам:
• верхняя разводка и нижняя разводка;
• однотрубные системы (с подающим стояком) и двухтрубные (с подающим и обратным стояками);
• системы с горизонтальной разводкой;
• системы с попутным движением воды и тупиковые.

Рассмотрим назначение этих элементов на примере двухтрубной системы. Она существует в двух вариантах. Самый простой из них — вариант с верхней разводкой воды.

Верхняя разводка
Нагретая в котле вода поднимается по главному стояку и поступает в расширительный бак.

Расширительный бак находится в самой верхней точке системы и служит для того, чтобы давление в системе не зависело от объема и плотности воды. Для этого в расширительном баке предусмотрен достаточный объем над зеркалом воды, причем этот объем сообщается с атмосферой (через отверстия в крышке).

Разводящая магистраль — это труба, по которой горячая вода поступает к горячим стоякам. Она должна иметь небольшой уклон по ходу движения воды. Горячие (подающие) стояки проходят через все этажи дома в непосредственной близости к радиаторам (как правило, в простенках между окнами).

Обратные стояки — это особенность двухтрубной системы. По ним через все этажи вода из радиаторов (охлажденная) поступает в обратную магистраль.
Обратная магистраль также имеет уклон по ходу движения воды и служит для сбора отработанной воды и подачи ее в отопительный котел.

Сигнальная линия — это вертикальная трубка, подключенная к патрубку, врезанному в расширительный бак чуть ниже уровня зеркала воды.
Вода стекает по этой трубке в воронку, подключенную к сливу, причем трубка снабжена краном. Если при открывании крана вода не течет — это сигнализирует о недостаточном количестве воды в системе.

Запорные вентили на входе горячей воды в радиатор позволяют регулировать расход горячей воды и тем самым температуру радиатора, а также отсекать его от системы для замены или ремонта.

Как при верхней, так и при нижней разводке горячая вода поднимается вверх и поступает в разводящие магистрали, а оттуда через подающие стояки в отопительные приборы. Отдав тепло в радиаторах, вода становится тяжелее и спускается самотеком через обратные стояки в обратную магистраль. Поступая в котел, она, будучи более плотной, вытесняет горячую воду вверх. Таким образом, разность плотности (и веса) столбов горячей и холодной воды и является источником напора.

Нижняя разводка
При нижней разводке подающая магистраль, которая питает горячие (восходящие) стояки, располагается ниже жилого помещения (в подпольном канале или в подвале). Обратные стояки присоединяются к общей обратной магистрали, проложенной еще ниже. Кроме того, как видно из рисунка, схему дополняет верхняя воздушная линия, которая нужна, чтобы скапливающиеся в радиаторах воздушные пузыри могли удалиться в атмосферу через расширительный бак (или специальный бак — воздухосборник).

Если рассмотреть схему с нижней разводкой, мы получим ту же картину: при двухтрубной системе радиаторы нижнего этажа работают хуже, как для них напор воды . Приходится заглублять котел хотя бы на 3 м ниже этих радиаторов.


Однотрубные системы
Рассмотренная выше двухтрубная система отчасти напоминает параллельное подключение приборов (например, лампочек) в электрической цепи - фазный провод подобен горячей линии. Если следовать этой аналогии, однотрубная система напоминает последовательную электрическую цепь: отработанная вода верхнего этажа поступает в качестве горячей в батарею этажа, расположенного ниже, и т. д. Таким образом, если в двухтрубной системе на всех этажах вода на входе в радиатор имела одну и ту же температуру (95°С), но разный напор и скорость, то здесь, при последовательном прохождении, вода через все этажи течет с одной скоростью, а вот температура ее на верхнем этаже самая высокая, а чем ниже этаж, тем она ниже. Поэтому на нижних этажах приходится увеличивать площадь радиаторов. Можно частично исправить ситуацию, если у каждого радиатора поставить перемычку, чтобы часть горячей воды шла к нижнему этажу мимо радиатора, не остывая.
Правда, эта маленькая хитрость не останется безнаказанной: напор и скорость циркуляции тут же несколько упадут. Почему так? Представим себе, что запорные вентили всех радиаторов перекрыты и вода от верхней магистрали движется вниз по перемычкам, минуя радиаторы — то есть не остывая. И в подающем, и в опускном стояках столбы воды имеют одинаковую температуру и плотность. Напора нет. И наоборот, если убрать перемычки и пропускать воду последовательно через радиаторы, вода будет остывать и тяжелеть от радиатора к радиатору. У радиаторов нижнего этажа самая неблагодарная роль — тепла им достается меньше, а работы по созданию напора — столько же.

Нужно отметить, что в однотрубных системах подъемный трубопровод следует защищать от теплопотерь, иначе снизится разность температур и напор. А вот опускные трубы утеплять не надо: остывая в них, вода становится тяжелее, что способствует увеличению напора.

Следует упомянуть однотрубные системы с горизонтальной проточной системой. Все отопительные приборы каждого этажа объединены в линию. Система эта в монтаже, требует меньшего количества труб, не нужны стояки у каждой батареи. Но, к сожалению, она не удобна в эксплуатации, так как склонна к образованию воздушных пробок.

Длина циркуляционных колец
Если рассмотреть схему с несколькими стояками, то нетрудно видеть, что чем дальше стояк от котла, тем длиннее проходящее через него циркуляционное кольцо. Поскольку гидравлическое сопротивление колец окажется также разным, ближние стояки получат преимущество в скорости протекания воды и количества тепла.

Избежать указанного недостатка можно с помощью так называемой схемы с попутным движением, где длина всех колец одинакова.

Принудительная циркуляция
Мы видим, что естественная циркуляция воды в системе плохо справляется в том случае, когда стояки с горячей и остывшей водой имеют малую высоту — напор тоже становится мал. Это существенно, например, для радиаторов первого этажа, если в доме нет подвала, и котел находится на том же уровне, что и радиаторы.

В этой ситуации имеет смысл использовать циркуляционный насос, который и создает необходимый напор. Такой насос предпочтительно ставить в обратной магистрали, там, где вода охлаждена. Это увеличивает его срок службы.

Расширительный бак, как и насос, подключают к обратной магистрали, а к самой высокой точке разводки подключают воздухосборник.

В качестве циркуляционного насоса по своим параметрам хорошо подойдет малошумящий горизонтальный центробежный насос: у него достаточная производительность и не слишком большой напор. Отечественная промышленность предлагает насосы ЦНИПС и УВС.

Итак, выгоды применения насосной циркуляции таковы:
• равный напор на всех этажах;
• достаточный напор на первом этаже при отсутствии подвала;
• возможность подавать горячую воду достаточно далеко от котла;
• возможность уменьшения диаметра трубопроводов (и тем самым их стоимости).
Недостатком у насосной схемы один – зависимость от бесперебойного электроснабжения дома.

• Отзыв об обогреве дома кондиционером
• Пеллетный котёл, за и против – отзывы владельца
• Печь или котёл длительного горения?
• Отопление дома электричеством в РБ, после постановления от 1 июля 2019 года часть-1

blog comments powered by Disqus