Способ циркуляции воды
Первым делом, разберем наиболее важные моменты. Одним из них является способ циркуляции воды. Основной принцип работы системы отопления довольно прост. В специальном котле, виды которого мы обсудим позже, происходит нагрев теплоносителя. Затем горячая вода (или то, что ее заменяет) по трубам идет в место назначения, а точнее — в радиаторы. Этот маршрут называется прямым током.
В процессе своего путешествия теплоноситель естественным образом потихоньку остывает. Пройдя через радиаторы, он должен вернуться обратно для повторного подогрева. Таким образом, вода беспрестанно «бегает» по кругу. И это движение может происходить либо естественным, либо принудительным путем.
Естественная циркуляция
Циркуляция воды естественным способом происходит исключительно под влиянием законов физики, которые мы знаем еще из школьного курса. Если кто-то напрочь забыл, о чем говорилось на некоторых уроках, напомним: плотность горячей воды отличается от того же показателя холодной.
Что это нам дает? То, что более плотная холодная вода по факту возвращения в котел вытесняет горячую, как бы выпихивая ее оттуда и, тем самым, провоцируя на новый заход по нужному маршруту. С такой подачи теплоноситель устремляется в стояк, из которого разбегается по сделанным ответвлениям, ведущим к радиаторам.
Чтобы этот путь был еще проще, трубы, ведущие от стояка к батареям, монтируются под небольшим уклоном. Буквально 3–5 градусов в сторону радиатора — и вот уже воде ничто не мешает достичь цели.
С одной стороны, это самый простой способ получить тепло в доме. Единственная сложность заключается, пожалуй, в соблюдении необходимого уклона труб во время установки. Поэтому справиться с монтажом такой системы может даже неопытный мастер.
С другой стороны, давление при естественной циркуляции довольно невелико. И это приводит нас к первому различию систем в одноэтажном и двухэтажном доме. Дело в том, что при естественной циркуляции длина контура довольно ограничена, как и количество радиаторов, которые можно к нему присоединить.
Вода идет по трубам не слишком быстро, а в процессе постепенно остывает. Если маршрут будет слишком длинным, то к его концу теплоноситель уже не сможет выполнять свои функции, и вы получите практически неотапливаемые помещения. Да и для поднятия на второй этаж давления просто не хватит. Поэтому для двухэтажного здания такой вариант не подходит.
Принудительная циркуляция
В отличие от предыдущего метода, здесь все решает дополнительное оборудование — циркуляционный насос. Он отвечает за движение воды и, соответственно, за давление в трубах. С помощью циркуляционного насоса необходимое ускорение задается как прямому, так и обратному ходу теплоносителя.
Это оборудование может обладать различной мощностью, а потому вполне реально подобрать необходимые параметры для здания с любыми габаритами. Циркуляционный насос легко загонит воду и на второй этаж, и на третий, при этом она не успеет остыть. То есть ограничение длины контура, свойственное случаям с естественной циркуляцией, здесь не имеет значения.
Монтаж системы с циркуляционным насосом не вызывает особых затруднений. Некоторые моменты реализуются даже проще, чем при естественной циркуляции — например, отпадает нужда соблюдать необходимый уклон участков трубопровода, подводящих теплоноситель к радиаторам.
Но есть, конечно, и минусы. Помимо самого факта необходимости приобретения оборудования (и сопутствующих этому затрат), необходимо учитывать еще и то, что для работы циркуляционного насоса необходима электроэнергия. Если в вашем месте проживания отключение света является довольно регулярным событием, то необходимо позаботиться о приобретении и установке запасного генератора.
В противном случае, при отключении электричества в зимний период вы рискуете получить не только охлаждение помещений, но и нарушение работоспособности всей отопительной системы. Если насос простоит долгое время, а во внешней атмосфере будет температура ниже нуля, то вода в трубах замерзнет и расширится. Это напрямую скажется на состоянии трубопровода.
Впрочем, запасной генератор, в любом случае, является полезной вещью, поэтому его приобретение наверняка не раз вас выручит. Если же не зацикливаться на зависимости от электроэнергии, то принудительная циркуляция является оптимальным — а для двухэтажных домов и единственно возможным — вариантом.
Типы принудительной циркуляции носителя тепла в обогреве
Для обогрева с таким видом циркуляции выбирают несколько вариантов схем:
- с одной трубой;
- двумя;
- коллекторная.
Каждую можно смонтировать самим или пригласить специалистов.
Особенности однотрубной системы отопления с принудительной циркуляцией
В данном варианте используют две ветви. На каждом этаже монтируется запорная арматура, чтобы обогревать часть комнат при необходимости. Пройдя через трубы, носитель тепла снова поступает в одну трубу, идущую к котлу.
Вариант схемы с одной трубой
На входе в батарею также монтируется запорная арматура, которая служит для регулировки температуры в комнате, а также необходимая при замене оборудования. Сверху радиатора устанавливают вентиль для спуска воздуха.
Вентиль на батареи
Чтобы повысить равномерность распределения тепла, радиаторы устанавливаются по линии байпасов. Если не использовать эту схему, то потребуется подбирать батареи разной мощности с учетом потери носителя тепла, то есть чем дальше от котла, тем больше секций.
Использование запорной арматуры необязательно, но без нее снижается маневренность всей системы отопления. При необходимости вы не сможете отключить от сети второй или первый этаж для экономии топлива.
Чтобы уйти от неравномерного распределения носителя тепла, используют схемы с двумя трубами.
Система с двумя трубами
Чаще всего в домиках в два этажа монтируют двухтрубную систему отопления с принудительной циркуляцией, схемы которой могут быть различны. Они делятся на несколько подтипов:
- тупиковая;
- попутная;
- коллекторная.
Самый легкий вариант – первый. Основной недостаток такой системы – практически полное отсутствие контроля режима температуры. Необходимо устанавливать радиаторы с большим контуром в отдаленности от котла.
Варианты тупиковой и попутной схем
Попутный вариант позволяет легко контролировать уровень тепла, но необходимо увеличивать длину трубопровода.
Наиболее эффективной признана коллекторная схема, которая позволяет подводить к каждому радиатору отдельную трубу. Тепло поступает равномерно. Есть один минус – высокая стоимость оборудования, так как увеличивается количество расходного материала.
Схема коллекторного горизонтального отопления
Существуют еще вертикальные варианты подачи носителя тепла, которые встречаются с нижней и верхней разводкой. В первом случае сток с подачей носителя тепла проходит сквозь этажи, во втором, стояк идет вверх от котла на чердак, где идет разводка труб на элементы обогрева.
Вертикальная схема
Схема отопления с принудительной циркуляцией двухэтажного дома может быть любой. Рассмотрим более подробно популярный самостоятельный вариант монтажа «Ленинградки».
Байпас и устранение недостатков
Радиаторы с нижними стояками могут нагреваться неравномерно – как правило, верхняя часть нагревается меньше. Байпас же замыкает циркуляцию теплоносителя. Проще говоря, это отрезок трубы, соединяющий стояки так, чтобы горячая жидкость из подачи шла сразу в обратку.
Есть еще один способ устранения недостатков. Так, приборы отопления параллельно врезаются в магистраль, снабжаются клапанами и регулировочными кранами. В результате скорость движения теплоносителя увеличивается, устраняется перепад температур, появляется возможность ремонта прибора без слива жидкости. Такое подключение особенно необходимо, когда помещение слишком нагревается.
Рекомендуют, чтобы разница диаметров прибора и стояка была в один размер. Для большего эффекта его нужно размещать ближе к радиатору.
Перед отверстием для входа у крайнего сегмента батарей монтируется терморегулятор — это сделает управление ими еще более удобным.
Суть и достоинства двухтрубной схемы отопления
Такая система включает в состав нагревательный котёл, отопительные радиаторы, приборы контроля, трубы для подачи теплоносителя (горячей воды), сопутствующую арматуру и прочие элементы. При условии правильного подбора всех составляющих конструкции, разумного планирования разводки и добросовестной сборки контура теплоснабжения использование схемы позволит, обеспечивая во всех помещениях дома предпочтительный температурный режим, существенно снизить расходы на отопление.
Принцип работы двухтрубной системы отопления двухэтажного дома заключается в подаче теплоносителя (в данном случае горячей воды) через коллектор и подающую трубу к каждому из подключенных радиаторов и последующем отведении отдавшей тепло влаги через отводящую трубу. В соответствии с количеством используемых труб такую схему и называют двухтрубной.
- Достижение равномерного прогревания всех входящих в контур радиаторов за счёт поступления в них имеющего одинаковую температуру теплоносителя.
- Возможность, при условии установки управляемого вручную термостата, определять для каждой комнаты здания свой температурный режим и по мере необходимости изменять его.
- Небольшие потери давления в системе, благодаря чему, не теряя в температурных показателях, можно использовать менее производительный и, соответственно, не потребляющий много электрической энергии насос. В одноэтажных постройках использование насоса вообще может быть исключено, однако тогда значительно снижается энергоэффективность контура.
- Универсальность. Двухтрубную систему допускается применять в частных домах с любым количеством этажей.
Особенности однотрубной системы
Однотрубная система отопления частного дома подразумевает последовательное прохождение теплоносителя по всем радиаторам, которые имеются в системе. При этом вода или другая жидкость, идущая по магистрали, отдаёт часть своего тепла в первый радиатор, что способствует снижению температуры теплоносителя.
Однотрубное отопление частного дома тем и плохо, что температура нагрева последнего в цепи радиатора значительно ниже, чем первого. Этот недостаток можно достаточно легко устранить. Для этого необходимо увеличивать последовательно число секций в батареях. При этом, чем дальше радиатор находится от начальной точки магистрали, тем больше секций он должен содержать. Это один из самых главных недостатков, который имеет однотрубное отопление.
Однотрубное подключение радиаторов отопления достаточно сложный и трудоёмкий процесс, в котором очень важно произвести правильные расчеты количества секций. Однотрубная система отопления двухэтажного дома и однотрубная система отопления одноэтажного дома по своей сути достаточно сильно различаются
В настоящее время применяются горизонтальная однотрубная система отопления и вертикальная однотрубная система отопления. Так же создаются схемы, которые учитывают принудительную или естественную циркуляцию жидкости по системе. Не для всех случаев подходит естественная циркуляция, но иногда лучше использовать именно её
Однотрубная система отопления двухэтажного дома и однотрубная система отопления одноэтажного дома по своей сути достаточно сильно различаются. В настоящее время применяются горизонтальная однотрубная система отопления и вертикальная однотрубная система отопления. Так же создаются схемы, которые учитывают принудительную или естественную циркуляцию жидкости по системе. Не для всех случаев подходит естественная циркуляция, но иногда лучше использовать именно её.
Составные части однотрубной системы
Составные части однотрубной системы
Если реализация однотрубной системы отопления осуществляется своими руками, то всегда необходимо помнить о том, что байпас, а так же все самостоятельные элементы системы должны иметь возможность перекрываться вентилями. Это делается для того, что бы в случае выхода их из строя можно было без особых проблем произвести последующую замену или ремонт.
Горизонтальная однотрубная система отопления
Данная схема однотрубного отопления частного дома подразумевает применение в одноэтажных конструкциях. Только здесь можно её реализовать. Её ещё иногда называют однотрубной системой отопления Ленинградка. Схема подключения однотрубной системы отопления в данном случае очень даже простая.
Прокладывается магистраль либо над полом, либо в конструкции самого пола. При этом в обязательном порядке необходимо уменьшить теплоотдачу магистрали, а для этого систему необходимо утеплять. Все трубы в данной системе лучше устанавливать под определённым углом, а радиаторы можно монтировать на одном уровне.
Иногда горизонтальная однотрубная система устанавливается и в частных двухэтажных домах. Однотрубная схема отопления двухэтажного дома получается несколько сложнее, чем в одноэтажной конструкции. Здесь дополнительно в систему вводится стояк, который подаёт жидкость на второй этаж. Если имеется такая возможность, то стояк нужно врезать до первого радиатора, который расположен на первом этаже.
В данной системе регулировку температуры можно сделать поэтажно. Однотрубная система отопления многоэтажного дома может быть выполнена по такому же принципу, однако всегда нужно помнить, что потерь тепла в данной ситуации не избежать. На верхних этажах всегда будет значительно холоднее, чем на нижних.
Вертикальная однотрубная система отопления двухэтажного дома
Вертикальную однотрубную систему отопления разумно использовать именно в двухэтажных домах. Она отличается от горизонтальной тем, что в её состав входит еще и циркуляционный насос, который в несколько раз повышает эффективность работы.
Однотрубная система отопления схема в данном случае так же достаточно проста. Байпас в подобной конструкции можно не использовать. Он необходим лишь для того, чтобы можно было без особых проблем производить ремонтные работы. Из котла жидкость поднимается на второй этаж по стояку. Здесь она попадает в радиаторы, где и происходит её охлаждение.
А как работает правильно собранная схема?
При выполнении классической однотрубной схемы («ленинградской»), когда под радиаторами проложена магистральная труба, ситуация другая. Движущийся теплоноситель, встречая на своем пути первый тройник, распределяется на два потока в соответствии с величинами гидравлических сопротивлений прямого пути и бокового отвода тройника. Из-за большего гидросопротивления бокового отвода в радиатор затекает небольшая часть общего потока теплоносителя (обычный «коэффициент затекания» составляет 0,2-0,3). Эта малая часть остывает внутри батареи на несколько градусов, как показано на рисунке ниже, подмешиваясь на выходе к основному неостывшему потоку. Результирующая его температура оказывается выше, чем при пропускании всего объема жидкости через отопительный прибор.
Распределение теплоносителя в обвязке радиатора «ленинградской» схемы.
При движении по контуру температура жидкости все равно снижается, но в меньшей степени, до температуры уже не 35 °С, а примерно 45 °С, т.е. батареи в цепочке оказываются более выровненными по нагреву. Специалисты высказывают мнение, что однотрубная схема («Ленинградка») позволяет добиться равномерного прогрева до 10-11 радиаторов в контуре (по десять секций в каждом приборе).
Достоинства и недостатки
Общие плюсы двухтрубного отопления следующие:
- раздающие трубы имеют небольшое сечение;
- линии отопления можно провести по различным направлениям и даже под напольным покрытием;
- для обустройства разрешено применять трубы из металла, сшитого полиэтилена, меди, полипропилена, металлопластика;
- указанные системы легко регулируются и поддаются балансировке;
- при самотечной разводке заполнить трубы, и удалить воздух из них можно без применения затворов или кранов.
Однако, двухтрубное отопление имеет значимые недостатки:
- при обустройстве схемы, в которой жидкость двигается естественным образом, конструкция получается дорогостоящей и громоздкой;
- если разводка кольцевая, то её магистрали всегда проходят через дверной проем, поэтому система требует монтажа обходных петель, внутри которых нередко появляются воздушные пробки;
- лучевая разводка требует значительных финансовых вложений.
При обустройстве данной конструкции нужно строго соблюдать технологию монтажа.
Способы циркуляции воды в системах отопления
Движение жидкости по замкнутому контуру (контурам) может происходить в естественном или принудительном режиме. Вода, нагретая отопительным котлом, устремляется к батареям. Эту часть контура отопления называют прямым ходом (током). Попав в батареи, теплоноситель остывает, и направляется обратно в котел для нагрева. Этот промежуток замкнутого маршрута называют обратным ходом (током). Для ускорения циркуляции теплоносителя по контуру применяют специальные циркуляционные насосы, врезаемые в трубопровод на «обратке». Выпускаются модели отопительных котлов, в конструкции которых предусмотрено наличие подобного насоса.
Естественная циркуляция теплоносителя
При естественной циркуляции движение воды в системе идет «самотеком». Это возможно за счет физического эффекта, проявляющегося при изменении плотности воды. Горячая вода имеет меньший показатель плотности. Жидкость, идущая по обратному ходу, имеет большую плотность, а потому легко вытесняет уже нагревшуюся в котле воду. Горячий теплоноситель устремляется вверх по стояку, а далее распределяется по горизонтальным магистралям, проведенным под небольшим уклоном, составляющим не более 3-5 градусов. Наличие уклона и позволяет двигаться жидкости по трубам самотеком.
Схема отопления, основанная на естественной циркуляции теплоносителя, является самой простой, а потому ее легко реализовать на практике. К тому же в этом случае не требуется наличие других коммуникаций. Однако подходит этот вариант лишь для частных домов небольшой площади, так как длина контура ограничена 30 метрами. К недостаткам можно отнести и необходимость монтажа труб большего диаметра, а также низкое давление в системе.
Принудительная циркуляция теплоносителя
В автономных отопительных системах с принудительной циркуляцией воды (теплоносителя) по замкнутому контуру присутствует в обязательном порядке циркуляционный насос, который обеспечивает ускоренный ток нагретой воды к батареям, а остывшей – к нагревательному прибору. Движение воды возможно из-за разности давлений, возникающей между прямым и обратным током теплоносителя.
При монтаже данной системы не требуется соблюдать уклон магистрали трубопровода. В этом заключается преимущество, а вот существенный недостаток кроется в энергозависимости такой отопительной системы. Поэтому на случай отключения электричества в частном доме должен быть генератор (мини-электростанция), который обеспечит функционирование системы отопления в экстремальной ситуации.
Схему с принудительной циркуляцией воды в качестве теплоносителя можно использовать при монтаже отопления в доме любой площади. При этом выбирается насос подходящей мощности и обеспечивается его бесперебойное электропитание.
Однотрубная система отопления
В зданиях многоэтажного типа у однотрубной системы отопления теплоноситель движется на самый верхний этаж, а к нисходящей магистрали в определённой последовательности подключены все соответствующие отопительные приборы и устройства. При этом весь верхний уровень здания будет обогреваться гораздо сильнее, чем нижние уровни. К примеру, это довольно частая практика, встречающаяся в многоэтажных постройках советского времени. В таких домах повышенное тепло в верхней части и наиболее холодная атмосфера в нижней. Зато для частных жилых помещений это не играет особого значения, ведь при работе данного вида отопления, обогрев распространяется более равномерно и не так контрастно за счёт малого количества этажей. Это может быть наиболее эффективным принципом действия и лучшим решением для домов такого типа.
Подвиды
Самыми распространёнными подвидами однотрубной системы отопления являются следующие:
Ленинградка: это система обогревательных устройств, таких, как панели, радиаторы, конвертеры и др. Где за основную подачу тепла отвечает котёл. Радиаторы закрепляют вдоль стен по периметру жилого здания. Транспортируемые внутри жидкости (смесь антифриза или вода) могут свободно циркулировать по трубопроводу. Главные особенности данного вида однотрубной системы заключаются в простоте и выгоде. Обычно такие трубы изготавливают из доступных и лёгких материалов и их легко установить. При этом классическая Ленинградка, как правило, задействована в небольших сооружениях
Тут стоит принять во внимание факт того, что в недавнем времени появились различные инновационные технологии, с помощью которых её можно усовершенствовать и существенно дополнить функционал. Паук: так систему теплоснабжения называют из-за формы: в центре (или близко к нему) крепится главный котёл, а от него расходятся ответвления в разных направлениях. Теплоноситель в этом случае движется вверх
Теплоноситель в этом случае движется вверх
Паук: так систему теплоснабжения называют из-за формы: в центре (или близко к нему) крепится главный котёл, а от него расходятся ответвления в разных направлениях. Теплоноситель в этом случае движется вверх
На второй трубе он останавливается на середине и опускается книзу. Затем охлаждается и проходит в обратном направлении. Единственный минус в том, что необходимы уклоны на нижних уровнях. А большой плюс – такое отопление работает бесперебойно.
Преимущества
Из основных достоинств однотрубной системы отопления выделяют то, что благодаря повышенному давлению жидкости, нормализуется её циркуляция. А также и ряд следующих преимуществ.
- Устойчивость гидродинамических качеств
- Простота эксплуатации и монтажа
- Выгодное приобретение за счёт доступных материалов
- Требуется закрепление только одной магистрали
Конечно, при этом есть и перечень особенностей, таких как взаимодействие и зависимость всех элементов друг от друга. А также повышенное гидродинамическое сопротивление, сложность в устранении ошибок. К недостаткам же относится ограниченное число всех отопительных приборов, подсоединяемых к одному стояку и высокие потери тепла.
Способы подключения радиатора к магистрали
Теплоотдача радиаторов зависит от способа их подключения к магистрали.
Существует три основных типа соединения:
- Диагональное;
- Боковое;
- Нижнее.
Рассмотрим особенности каждого из этих способов детальнее.
Диагональное или перекрестное соединение
Диагональное, или перекрестное, подключение является наиболее эффективным. Достигается максимальный прогрев батареи по площади, и практически нет потерь тепла.
По такой схеме подающий трубопровод подводят к верхнему патрубку радиатора, а отводящий соединяют с нижним патрубком, расположенным с противоположной стороны прибора. Для приборов с большим числом секций применяют только диагональный тип подключения.
Боковое или одностороннее подключение
Боковое, или одностороннее, подсоединение позволяет добиться равномерного прогрева всех секций прибора.
Для подключения подающий и отводящий трубопроводы подводят с одной стороны. Чаще всего такое соединение применяют при устройстве отопления с верхней разводкой.
Теплоотдача отопления при боковом подключении радиаторов, с подачей сверху вниз равна 97%. При обратном движении теплоносителя – снизу вверх – этот показатель составляет 78%
Нижнее соединение радиатора с трубопроводом
Нижнее подключение – не самая эффективная схема отопления. Однако устраивается достаточно часто, особенно когда магистральный трубопровод скрывают под полом.
Подводящая и отводящая трубы подводятся к нижним патрубкам, расположенным с разных сторон радиатора.
Показатель теплоотдачи при нижнем подключении радиаторов составляет 88%
