Схемы систем водяного отопления и их практическое применение

В современных офисных зданиях и жилых домах самой распространенной отопительной системой является водяное отопление. Простейшие схемы систем водяного отопления – те, что имеют естественную циркуляцию теплоносителя, происходящую в двухтрубной системе.

Отопительный котел, располагающийся в подвальном помещении, прогревает жидкость до определенной температуры. Вследствие этого в системе начинает циркулировать по трубам горячая вода или другая жидкость-теплоноситель.

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.

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.

Схемы водяных систем отопления и их разновидности

Самая верхняя точка системы отопления оснащается специальным расширительным сосудом – это обычный бак, изготовленный из листовой стали при помощи сварки. Излишки жидкости, образующиеся в результате расширения теплоносителя, поступают в этот бак.

Расширительный сосуд (бак) имеет специальную переливную трубу, через которую стравливают воздушные пробки, образовавшиеся в системе отопления.

Также через переливную трубу выливается избыточное количество жидкости-теплоносителя.

В нижней части расширительного бачка есть сигнальная трубка с запорным вентилем. Конец сигнальной трубы выходит в раковину котельной.

Отопительная система заполняется теплоносителем до тех пор, пока не заполнится расширительный бак, и из сигнальной трубки не появится жидкость.

Системы водяного отопления, имеющие естественную циркуляцию, предполагают установку расширительного сосуда на горячем стояке, и его используют для «стравки» излишка воздуха в системе.

Для создания благоприятных условий во время работ по выпуску излишков воздуха в системе (исключая вертикальные стояки), все трубы в системе водяного отопления проложены с небольшим уклоном в три – пять миллиметров на один метр погонный.

Отопительная система в любом здании заполняется обычной водопроводной водой.

Если в водопроводе не хватает давления для полного заполнения системы водой, используют ручной насос для подкачки жидкости-теплоносителя.

В летний период воду из отопительной системы желательно не спускать, во избежание пересыхания уплотнителей в резьбовых соединениях, имеющихся в трубопроводе, а также, чтобы избежать возможной коррозии трубопровода.

Схема с нижней разводкой

Схема систем водяного отопления бывает также с нижней разводкой – когда трубопроводы горячий и обратный проложены в помещении подвала. Как бы там ни было, но за последние годы однотрубная схема системы водяного типа отопления получила наибольшее распространение.

Она проще монтируется, так как длина труб в этих схемах существенно меньше, чем в 2-х трубных. Они имеют более аккуратный внешний вид, особенно это актуально во время открытой прокладки труб.

Отличием, а одновременно и недостатком однотрубных систем является то, что поступающий в отопительные приборы теплоноситель имеет не постоянную одинаковую температуру (как в двухтрубных системах), а понижающуюся температуру по мере прохождения жидкости по стояку.

Такая ситуация привела к необходимости увеличения труб стояка по ходу движения жидкости.

Существует еще схема отопления, имеющая осевые замыкающие участки.

Здания с невысокой этажностью оснащают зачастую схемой приоконного размещения стояков с подсоединением к ним радиаторных батарей.

Эта схема удобна тем, что в ней не увеличивая расход труб, легко можно применить однотипные стояки без предварительных замеров.

К такой схеме прекрасно подойдут трубы, изготовленные на трубозаготовительных заводах или специальных мастерских.

Особенно стоит использовать такую схему с трехходовыми кранами, ведь при такой схеме расчет отопительных приборов выполняется из условия предполагаемого пропуска через них всего проходящего по стояку теплоносителя, что неизменно приведет к уменьшению энергетических затрат отопительной батареи.

Если здание или дом не имеет чердачного помещения, в этом случае подойдет однотрубная схема разводки водяного отопления с нижней разводкой.

Однотрубные проточные схемы не очень удобны в эксплуатации, ввиду отсутствия регулировки теплоотдачи отдельных радиаторных батарей или других нагревательных приборов, однако такую отопительную систему можно монтировать в зданиях, которые не требуют такой регулировки.

Это, например, цеха на заводах, фабриках и др. Горизонтальные однотрубные схемы практично выполнять в зданиях, имеющих максимум три этажа.

Отопление с естественной и принудительной циркуляцией

Любая схема жидкостного отопления имеет как естественную, так и принудительную – насосную циркуляцию. Отопительные системы, имеющие естественную циркуляцию, в современном строительстве выполняются относительно редко.

Такие системы целесообразно устанавливать в отдельно стоящих зданиях, имеющих небольшую площадь для отопления. На сегодняшний день современные здания строятся одновременно целыми массивами.

Для них специально возводят отдельные теплоэлектроцентрали, котельни и централизованное отопление. Поэтому и нашла широкое применение система водяного отопления, имеющая насосную циркуляцию.

Жидкость в такой системе проходит циркуляцию только за счет работы циркуляционных насосов. Их в системе обычно устанавливают два – рабочий и запасной. Насосы устанавливаются на обратной линии, перед нагревающим котлом.

В свою очередь, насосы подразделяются на:

1. центробежные;
2. осевые;
3. диагональные.

Практически все виды водяного отопления и все виды насосов, использующихся в этих системах, приводятся в действие при помощи электродвигателей.

Насосы обеспечивают скорость движения воды в трубопроводах от 0,5 до 1 метра за секунду, в то время как системы с естественной циркуляцией обеспечивают скорость подачи теплоносителя не выше чем 0,2 метров за одну секунду.

В первом случае, для полного удаления «воздушных пробок» из систем отопления, разводящие горячие линии прокладывают с небольшим подъемом по ходу движения жидкости.

Такая конструкция выполняется по той причине, что расширительный бак в системе с насосной циркуляцией жидкости подсоединен к «обратке» перед насосом.

Воздух в этом случае «травится» через специальные воздухосборники, встраиваемые в верхних точках горячего трубопровода.

Системы с насосной циркуляцией позволяют устанавливать нагревательные приборы на уровне с котлом, или даже ниже уровня котла.

Системы с естественной циркуляцией теплоносителя предполагают установку отопительных приборов выше котла (исключение составляет индивидуальное отопление в квартире).

Централизованное отопление использует в качестве теплоносителя воду, а насосы расположены на станции теплоэлектроцентрали или же на центральной котельне.

Бак расширительный устанавливают на самом высоком здании, которое «запитано» в данную ТЭЦ, или же расширительный бак вообще отсутствует. Его можно заменить подпиточным насосом.

Все здания, входящие в одно централизованное отопление, оборудованы специальным тепловым выводом. Если в здание подается из тепловой магистрали слишком горячая вода, температура которой превышает расчетную температуру, в ход вступает водоструйный насос, который подмешивает в горячую воду холодную жидкость, доводя температурный баланс до нужной температуры.

Разводка водяного отопления и температурные режимы

Понижение температуры подающейся горячей воды осуществляется за счет подмешивания к ней из «обратки» охлажденной воды той же отопительной системы.

Если же в качестве теплоносителя используется пар, то тепловые вводы зданий с водяным отоплением оборудуют специальным пароводяным теплообменником, в котором происходит подогрев горячей воды. Такую схему выполнения отопления называют – пароводяной.

Системы водяного отопления зачастую имеют рабочую температуру горячей воды 95°С, а обратной – 70°С.

В производственных помещениях, с целью экономии поверхности нагревательных элементов и понижения затрат на систему отопления, температурные показатели могут достигать 130°С горячей воды, в то время как «обратка» будет иметь тот же температурный показатель – 70°С.

В медицинских учреждениях эти показатели наоборот – ниже. Так, по требованиям санитарно-гигиенических норм, принято температуру входного трубопровода доводить до 85°С, а «обратку» – 65°С.

Немалую роль в работе централизованного отопления играет… погода. Чем выше наружная температура, тем меньшие тепловые потери идут в отапливаемых помещениях.

Соответственно, температуру подаваемой в центральную отопительную систему воды, также можно уменьшить. Так называемая, качественная регулировка стала очень большим преимуществом схем жидкостного отопления.