Система отопления: виды и схемы

Отопительные системы призваны поддерживать стабильный температурный режим в жилом помещении для обеспечения благоприятного микроклимата, не зависящего от погоды за стенами жилища. В многоквартирных домах обогрев квартир осуществляется с помощью центральных тепловых коммуникаций, в частном (индивидуальном) доме владельцы устанавливают собственную автономную (местную) отопительную систему, которая по сложности разводки не уступает двухтрубной системе отопления городской многоэтажки. На рисунке ниже показана индивидуальная застройка с автономным отоплением.

Автономная система отопления частного дома

Структура системы отопления

Система отопления (СО) является совокупностью связанных между собой функциональных элементов, предназначение которых состоит в следующем:

• получение тепла;
• перенос тепла;
• передача тепла окружающей обстановке обогреваемого помещения.

Для всех видов систем отопления характерно наличие следующих главных конструктивных элементов:

1. Источника тепловой энергии, в качестве которого выступают:

• Теплоэнергоцентрали – для центральных тепловых коммуникаций;
• Отопительные котлы – для индивидуальных построек;

2. Теплопроводов, необходимых для транспортировки выработанного тепла от теплоисточников к отопительным приборам:

• Для многоэтажек теплопроводами служат разветвленные теплосети типа схемы отопления ленинградка;
• В частном (собственном) доме достаточно трубопровода индивидуальной схемы разводки с естественной или принудительной циркуляцией;

3. Теплопотребляющие отопительные приборы для передачи тепловой энергии потребителю, то есть для обогрева помещения. К таким приборам относятся:

• Радиаторы отопления;
• Обогреватели с естественной или принудительной циркуляцией конвективных воздушных тепловых потоков (конвекторы);
• Так называемые «теплые полы», размещенные в нижней части напольного покрытия во всем доме или отдельной комнате.

Транспортировка тепла в теплопроводах СО осуществляется посредством перемещения рабочей среды, называемой теплоносителем. Теплоносители могут находиться в жидкой или газовой фазе рабочего состояния:

• Жидкие теплоносители – вода или антифриз. В центральных теплосетях многоквартирных домов с разводкой трубопроводов по типу системы отопления ленинградка используется вода, в автономных обогревателях частного жилища можно встретить антифриз;
• Газообразные теплоносители – пар, горячий воздух или нагретый газ.

Движение теплоносителя в СО, по своей сути, является непрерывной циркуляцией по замкнутому контуру. На рисунке ниже показана условная схема движения теплоносителя при обогреве дома автономным теплоисточником, на которой отражены изменения температуры в контуре:

• Линия красного цвета обозначает движение нагретого до верхней предельной температуры теплоносителя от источника тепла к потребителям;
• Линией синего цвета обозначена теплотрасса с остывшим до нижней предельной температуры теплоносителем.

Схема циркуляции теплоносителя при обогреве дома

По способу побуждения движения теплоносителя в контуре СО подразделяют на два вида:

• Контуры с принудительной (механической) циркуляцией рабочей среды с использованием компрессора или насоса. Применимы для любого типа теплоносителя;
• Контуры на естественной (гравитационной) циркуляции с использованием физического свойства воды к уменьшению своей плотности при повышении температуры. Применимы только для жидкостей.

Свойства теплоносителей

Применение горячих газообразных продуктов сгорания органического топлива и антифризов в отопительных приборах жилого дома резко ограничено возможными негативными последствиями их воздействия на материалы трубопроводной разводки теплосети и на экологию окружающей обстановки. Основными реагентами тепловых контуров с циркуляцией теплоносителя являются:

• пар;
• воздух;
• вода.

Пар

При прохождении пара в однотрубной системе отопления теплопотребляющие приборы и само помещение прогреваются довольно быстро. Однако технические характеристики пара как теплоносителя не соответствуют следующим санитарным требованиям:

• Ограничение нижней пороговой температуры нагретой поверхности обогревателя из-за интенсивного разложения органической пыли, которое сопровождается выделением токсичных испарений. Процесс разложения начинается при 65-70 градусах Ц, тогда как большинство паровых обогревателей и трубопроводов нагреты до температуры свыше 100 градусов, что превышает нормативный санитарно-гигиенический предел;
• Движение пара в трубопроводе сопровождается шумом.

Воздух

Воздух обеспечивает равномерный прогрев помещения с минимальным температурным градиентом. При использовании естественной конвекции нагретого воздуха в СО не требуются традиционные массивные металлоемкие отопительные приборы. Недостатками, ограничивающими повсеместное потребление воздушного теплоносителя в СО жилого дома, являются:

• Габаритные по размерам воздуховоды, существенно удорожающие стоимость прокладки воздушной теплосети;
• Значительное снижение температуры горячего воздуха по длине воздуховодов.

Воздуховоды воздушной системы отопления

Вода

Горячая вода в теплосетях частного дома или многоэтажки нагрета до температуры, которая не превышает нижней ограничительной температуры санитарно-гигиенического предела по разложению пыли. В настоящее время водяные СО являются наиболее распространенным вариантом отопления многоквартирного дома благодаря следующим преимуществам:

• Простая эксплуатация всех элементов схемы контура;
• Возможность транспортировки водяного теплоносителя без ухудшения теплотехнических показателей качества;
• Возможность централизованной регулировки температуры;
• Хорошие санитарно-гигиенические показатели.

Виды водяных систем отопления

По схеме соединения трубопроводных коммуникаций с приборами отопления СО подразделяются на два вида:

• Однотрубную систему отопления, нередко в обиходе называемую ленинградской СО;
• Двухтрубную систему отопления, обеспечивающую одинаковую температуру всех радиаторов разводки в квартире или доме.

Рассмотрим особенности каждой из вышеназванных схем отопления.

Однотрубная

Схема однотрубного соединения отопительных приборов

Принцип разводки однотрубной тепломагистрали заключается в последовательном размещении радиаторов, через которые теплоноситель перетекает от одного к другому. Такая схема работает как с естественной, так и с принудительной циркуляцией. Такая схема досталась нам в «наследство» с советских новостроек, когда стремились максимально снизить трудоемкость монтажных работ и сэкономить на материалах.

Ленинградская однотрубная теплотрасса выполняется с верхней или нижней трубопроводной разводкой. Главным недостатком этой «экономии» являются огромные тепловые потери по ходу движения горячего теплоносителя. При подаче воды с нижней точки первого этажа к конечным потребителям верхних этажей теплоноситель приходит изрядно остывшим, что всегда вызывало нарекания жильцов. Разница температуры теплоносителя на разных этажах вызывается тем, что в каждой комнате или квартире, проходя через установленные там радиаторы, вода отдает часть своего тепла и уже охлажденной возвращается в эту же однотрубную систему отопления для дальнейшего продвижения к верху. В выигрыше всегда те жильцы, которые проживают ближе к начальной точке подачи горячего теплоносителя в дом.

Двухтрубная

В двухтрубной системе отопления принцип соединения обогревающей аппаратуры заключается в присоединении каждого радиатора к двум трубам, одна из которых выполняет функции подачи горячего теплоносителя, другая – используется для сбора и отвода остывшего теплоносителя. На рисунке ниже показана условная схема теплоснабжения жилья с двухтрубной разводкой. Красной линией обозначен горячий греющий контур, синим цветом показана теплоотводящая труба, в обиходе называемая «обраткой».

Схема двухтрубного соединения отопительных приборов

Главным достоинством двухтрубной схемы является независимая работа каждого обогревателя при одновременном обеспечении одинаковой температуры для всех батарей. Двухтрубная схема успешно реализуется не только на теплотрассах с принудительной циркуляцией, но и в составе систем на естественной подаче теплоносителя в замкнутом контуре.

Как выбрать трубы. Видео

Видео ниже рассказывает о грамотном выборе труб для отопления дома.

На вопрос, какая из СО лучше, нет однозначного ответа. На эффективность работы отопления влияют множество факторов, только правильное понимание их особенностей поможет выбрать оптимальный вариант системы отопления и создать комфортный микроклимат для обитателей дома.