Сантехника в доме

Системы отопления

Есть типовые тепловые системы отопления (двухтрубные и однотрубные, закрытые и открытые, с естественной и принудительной циркуляцией), но в каждом случае следует отталкиваться от расчёта. Чаще всего монтажники пользуются системой, которую им проще всего собрать. Но в разных домах есть свои особенности — тут более холодная комната, там более удалённая. И если клиент не высказывает особых пожеланий, то вместо того, чтобы рассмотреть разные варианты с заказчиком, они монтируют самую простую систему, а потом по мере возникновения проблем, начинают их решать... А если заказчик, наслушавшись соседа, у которого «всё работает», ещё захочет и сэкономить, заложником в этой ситуации опять станет котёл Потом оказывается, что работой котла хотелось бы управлять из дома, а не бегать каждый раз в котельную, что в дальней комнате батареи не греют, пол нужен тёплый, а на газе можно было бы сэкономить, если повесить уличные и комнатные датчики. Все желания нужно озвучивать монтажнику заранее, чтобы он смог применить систему, индивидуальную для каждого конкретного случая.

Если дом небольшой, одноэтажный, общей площадью около 100 кв.м и, кроме радиаторов, в системе отопления нет других приборов (например, тёплых полов), то можно сделать выбор в пользу однотрубной системы отопления. Она проста в монтаже, имеет меньшую общую длину трубопроводов и, как следствие, более низкую стоимость сметы, в ней равномерно распределяется перепад давления на точках отбора энергии. Если в доме несколько этажей с множеством комнат и используются разные приборы отопления, то однотрубная схема не подходит. В ней все радиаторы подключены последовательно, то есть обратка предыдущего радиатора соединена с подачей следующего. В этой связи приборы, стоящие в цепочке первыми к котлу, всегда будут иметь температуру выше, чем последующие, а значит, самая дальняя комната будет холодной. Другой «минус» — систему практически невозможно «надставить» в будущем. Также при сборке следует соблюдать особые требования к диаметрам основного трубопровода.

Двухтрубная система отопления

Горизонтальная разводка.

Горизонтальная разводка

Переменный расход. Обычно высокий температурный перепад. Гидравлическая балансировка  дроссельными клапанами.

Вертикальная разводка

Вертикальная разводка

Переменный расход. Обычно высокий температурный перепад. Гидравлическая балансировка может быть выполнена дроссельными клапанами.

Настоящая «царица» среди систем отопления — двухтрубная. Все дома постройки ранее восьмидесятых годов именно с такой системой. И в новые здания — торговые, офисные центры, малоэтажные жилые дома — она тоже постепенно возвращается. В ней по одной трубе течёт горячая подающая вода, которая входит в верхнюю часть отопительною прибора, а по другой — остывшая обратная, выходящая из нижних пробок радиаторов. Благодаря такому разделению нет нужды увеличивать размеры батарей, они прогреваются одинаково. В двухтрубной системе отопления также нельзя произвольно устанавливать отключающую арматуру на общем стояке. Но зато более мощный отопительный прибор не ухудшит положение следующего за ним. Двухтрубная система больше других находится в согласии с законами физики, поэтому все системы с естественной циркуляцией, без насосов — именно двухтрубные. Конечно, сейчас и в коттеджах принято делать насосное побуждение, но большинство частных домов старой постройки с водяным отоплением оснащены двухтрубной системой, которая незаметно и надёжно служит многие годы, не требуя электричества и не нуждаясь ни в какой автоматизации.

Двухтрубная система отопления

Самая распространённая на сегодняшний день — двухтрубная система отопления, когда одна труба подаёт теплоноситель приборам отопления, а вторая собирает отработанную воду от них и доставляет её в котёл. Она наиболее часто применяется в частных домах малой и средней площади. Среди её преимуществ — использование небольшого количества трубопроводов достаточно малых диаметров. Схема позволяет получить хорошо сбалансированную и эффективную систему отопления. Расход теплоносителя здесь зависит от того, сколько отопительных приборов в данный момент включено и на какую мощность. Если все радиаторы перекрыть, то циркуляции не будет, и котёл сбросит мощность. В однотрубной системе, где радиаторы включены последовательно, нагретая вода должна циркулировать постоянно, даже тогда, когда система работает вхолостую.

Двухтрубная система отопления гораздо более универсальна. Её можно сделать как с верхней, так и с нижней подачей теплоносителя. А различные схемы разводки позволяют максимально учесть особенности планировки здания. Нo надо помнить, что при данном построении системы через ближайшие радиаторы проходит больший расход, что грозит возникновением шумовых эффектов и гидроударов. Это «минус» данной системы отопления.

В системе параллельного включения каждый радиатор независимо от других подключается к коллектору своим собственным трубопроводом. Преимущество такой системы отопления — лёгкая балансировка, а также то, что любые действия по балансировке одного радиатора практически не оказывают влияния на всю остальную систему. Недостаток — большой расход труб и фитингов, что, естественно, сказывается на стоимости.

Однотрубная система отопления

Горизонтальная разводка.

Горизонтальная разводка

Постоянный расход. Обычно небольшой температурный перепад. Для достижения гидравлической балансировки необходим точный расчет параметров системы.

Вертикальная разводка.

Вертикальная разводка

Постоянный расход. Обычно небольшой температурный перепад. Для достижения гидравлической балансировки необходим точный расчет параметров системы.

Бывают системы отопления однотрубные и двухтрубные. В первых вода последовательно проходит через все батареи по стояку. И постепенно остывает. Чтобы это компенсировать. на последних по ходу воды этажах ставят отопительные приборы с большей поверхностью теплоотдачи. Следовательно, если в доме используется однотрубная система, то при самостоятельной замене радиатора или конвектора нужно учитывать потребности не только вашей квартиры, но и «соседей по стояку». Установленный «с запасом» отопительный прибор отнимет у них часть тепла.

Однотрубная система отопления

Также следует с осторожностью устанавливать в однотрубной системе отопления отключающие краны и регуляторы (если их не было изначально). Бывает, что прибор подключён напрямую, когда вся вода проходит через него, а бывает — с замыкающим участком, смещённым относительно стояка или осевым.

Поэтому, если хотите регулировать поступление воды в однотрубной системе отопления в свой прибор, всю арматуру устанавливайте непосредственно на подводке, оставив замыкающий участок в неприкосновенности — по нему теплоноситель пойдёт дальше.

В России в большинстве многоквартирных домов, типовых и индивидуальных, построенных за последние тридцать лет, применены однотрубные системы отопления. Связано это с экономией металла, простотой расчёта при проектировании и относительно несложной наладкой при первом запуске.

Система отопления с использованием трёхходовых вентилей. Её применяют в системах отопления для изменения тепловой мощности так называемых потребителей теплоты. Трёхходовой вентиль работает в широком диапазоне регулирования, «минусом» здесь считается сложная начальная регулировка.

Коллекторная система отопления

В последнее время получают всё большее распространение горизонтальные системы отопления —так называемые лучевые или коллекторные. В них на виду только отопительные приборы, а трубная разводка скрыта в полу. Подводка к каждому прибору идёт от общего коллектора по кратчайшему расстоянию — «по лучу». Используется эта схема и в жилье (поквартирные системы), и в общественных зданиях. Эстетичность — одно из основных достоинств горизонтальной системы. Проектирование сводится к расстановке на плане батарей и нанесению соединительных линий от отопительных приборов к коллекторным шкафам. Монтаж не более трудоёмок, чем устройство электропроводки.

Коллекторная система отопления

Коллекторные системы отопления оправданы в домах со сложной планировкой, когда окна на разных этажах расположены так, что для них нельзя провести прямых стояков. Или когда нужно установить теплосчётчики на каждую квартиру.

Слабым местом коллекторных систем отопления является множество мест подключения отдельных труб к коллекторному шкафу. Соединения уязвимы для протечек. Для лучевой разводки требуется в два раза больше труб, чем для классической вертикальной системы отопления. Чтобы вода не застаивалась в горизонтальных участках, сечения труб выбирают небольшими, но с увеличенной скоростью теплоносителя. Из-за этого повышается гидравлическое сопротивление. Ещё одна причина, почему вода в коллекторной системе должна перемещаться с большой скоростью,— завоздушивание. В такой системе много тупиков, в них при заполнении собираются мельчайшие пузырьки воздуха и объединяются в большую воздушную пробку. В вертикальных системах всё проще — в верхних точках магистрали устанавливаются специальные воздухосборники — участки труб большого диаметра, откуда воздух спускается по мере накопления автоматическими воздухоотводчиками или вручную при сезонном пуске системы. При коллекторной системе верхней точкой служат сами отопительные приборы, задача которых вовсе не накапливать воздух, а отдавать тепло. Поэтому воздух не сразу находит выход, и система постепенно остывает. Сколько отопительных приборов — столько нужно и воздушных кранов.

Чем быстрее циркулирует теплоноситель, тем легче уходит из него кислород. Это называется скоростным воздухоудалением. Однако чем больше скорость, тем выше шум. Незаметный днём, ночыо он может стать раздражающим фактором. Кроме того, в конвекторных шкафах устанавливают регуляторы, датчики температуры и давления. Всё это оборудование заужает и без того небольшое сечение подводящих труб. Поэтому коллекторные системы отопления требуют установки мощных циркуляционных насосов. Отключился насос — и система встала, дом замерзает. Естественной циркуляции в коллекторных системах отопления нет.

Таким образом, выбор системы отопления неотделим от планировки, назначения помещений и условий эксплуатации.

Давление в системах отопления.

При расчете системы отопления необходимо учитывать статическое и динамическое давления.

Статическое давление [кПа]. Давление, создаваемое столбом жидкости над точкой измерения. Cтатическое давление зависит от высоты здания.

Динамическое давление Δp [кПа]. Динамическое давление создается циркуляционным насосом для компенсации гидравлических потерь при движении жидкости в системе.

Размер системы и ее компонентов оказывает влияние на динамическое давление. Динамическое давление зависит от размера системы и гидравлических характеристик ее элементов.

Статическое давление.

Статическое давление не создается насосом, оно зависит от конструкции системы. Существует два типа систем:
• Открытая система.
• Закрытая (герметичная) система.

Статическое давление оказывает значительной влияние на насосы и клапаны. При слишком низком статическом давлении возрастает риск кавитации и производимого ей шума, особенно при высоких температурах. Для насосов с мокрым ротором, минимальное давление на входе (статическое давление) указывается в технических данных. Для больших насосов минимальное давление на входе определяется исходя из значения NPSH (приведенное минимальное абсолютное давление на входе в насос) насоса.

Статическое давление в системе всегда должно быть выше, чем атмосферное давление. Это правило относится к любой точке системы и позволяет избежать попадания воздуха в систему отопления. Мы говорим о «поддержании давления», что, однако, не означает поддержания неизменного давления. При нагреве вода расширяется и азот в мембранном баке сжимается, что приводит к повышению давления.

Давление газа в расширительном баке определяется в зависимости от:
• статической высоты
• минимального допустимого давления на входе циркуляционного насоса.
На заметку монтажнику: В системах с низкой геодезической высотой и котлами на крыше, минимальное допустимое давление на входе является критически важным фактором.

Рекомендуемое значение давления:
Особняки и здания имеющие одну общую стену с другим зданием с высотой системы hA до 10 м p0 = 1 бар, с высотой системы hA более 10 м p0 = (hA/10 + 0.2) бар.

Задачи мембранного бака:
• Поддержание давления в рамках допустимых значений.
• Заполнение водой, компенсация потерь воды в системе.
• Балансировка изменяющегося в зависимости от температуры объема воды в системе отопления.

Открытая система.

Высота уровня воды в расширительном баке определяет статическое давление в системе и давление на входе насоса. В примере, приведенном ниже, статическое давление на входе насоса составляет приблизительно 1,6 м. Открытые системы используются не часто, однако в случае, если источником нагрева является, например, котел на твердом топливе – может потребоваться установка в системе открытого расширительного бака.

Закрытая система.

Закрытая система имеет расширительный напорный бак с резиновой мембраной, которая разделяет сжатый газ и жидкость в системе. Статическое давление должно быть приблизительно на 10% выше давления в баке. При более высоком статическом давлении, бак теряет способность поглощать расширившуюся в результате нагрева часть воды. Это может вызвать нежелательный рост давления в системе. Если давление в системе ниже, чем давление в баке, то при падении температуры в системе возникает недостаток жидкости. В некоторых случаях это может привести к разряжению в системе, а следовательно к попаданию в систему воздуха.

Динамическое давление.

Динамическое давление (напор) - это повышение давления, которое обеспечивается насосом для компенсации потерь давления в системе, а именно в котле, трубах, клапанах и радиаторах. Потери давления могут быть рассчитаны детально, но для домов на одну и две семьи общие потери давления можно оценить по усредненным значениям. В приведенной ниже таблице указаны некоторые средние значения для различных устройств. Обычно, давление производимое насосом обозначается на насосе в метрах напора [м]. Это позволяет упростить перерасчет значений для различных типов жидкостей. В системе отопления, работающей на водяном теплоносителе, напор примерно равен разнице давления над насосом в метрах водяного столба. Выбор регулируемого насоса минимизирует риск совершения ошибки при выборе.

Потери давления.

Потери давления в различных элементах системы, таких как котлы, трубы и колена, связаны с расходом квадратичной зависимостью, т.е. при увеличении расхода в системе в 2 раза, потери давления увеличатся в 4 раза. Увеличение расхода увеличивает также скорость в элементах системы, что ведет к возникновению шума.

Радиаторное отопление.

Наиболее известной системой отопления является радиаторная система, в которой обогрев помещений происходит с помощью радиаторов. На сегодняшний день существует множество различных схем установки радиаторов. Переменный расход в системе в сочетании с регулируемым насосом также дает наилучший эффект с точки зрения экономия электроэнергии.

Балансировка системы отопления.

Даже 2-х трубная система отопления нуждается в балансировке. В местах врезки радиаторов наблюдаются различные значения перепада давления, которые выравниваются дроссельными клапанами, установленными на радиаторах или на обратном трубопроводе.

Пуск насоса.

Чтобы избежать излишнего шума от воздуха в системе, важно правильно удалить воздух из системы:
1. Заполнить систему, и создать необходимое статистическое давление.
2. Удалить воздух из системы.
3. Включить котел.
4. Включить насос и открыть кран радиатора, убедиться, что вода в системе циркулирует.
5. Дать поработать насосу несколько минут.
6. Выключить насос и повторно удалить оставшийся воздух из системы.
7. Проверить статическое давление и если давление слишком мало, произвести дополнительную подпитку системы до требуемого давления.
8. Повторно включите и, если нужно, отрегулируйте насос.