Системы отопления с верхней разводкой

При выборе способа подачи теплоносителя к радиаторам учитывают особенности планировки здания, которые определяются наличием подвалов, технических этажей и других подсобных помещений. Верхняя разводка системы отопления — организация обогрева жилья с трубами, расположенными под потолком или на чердаке. Первый вариант востребован в многоэтажных зданиях, а второй — в одноэтажных домах.

ТМ Ogint реализует в широком ассортименте оборудование и комплектующие элементы для монтажа отопительной сети с верхней разводкой. Представленные в продаже модели радиаторов и трубопроводная арматура производятся в соответствии с требованиями европейских стандартов и адаптированы к эксплуатации на территории России.

Особенности верхней разводки

Водяное отопление с верхней разводкой используется при отсутствии возможностей прокладки подающей и обратной магистралей с теплоносителем в стяжке, на уровне пола или в подвале. Востребован такой вариант подачи рабочей среды и при монтаже системы обогрева c естественной циркуляцией.

К преимуществам схемы отопления с верхней разводкой относятся:

• простота монтажа. Трубопровод можно скрыть в потолочных конструкциях или на чердаке, что улучшает эстетическое восприятие коммуникаций. При монтаже магистралей с теплоносителем под потолком следует учитывать размещение мебели, избегая закрывания патрубков;
• низкие потери тепла. Нагретый воздух в помещении поднимается вверх и компенсирует теплоотдачу труб, поэтому значительная часть тепловой энергии поступает в отопительные приборы;
• хорошие гидродинамические показатели. Используя аксонометрию и методику гидравлического расчета, можно спроектировать систему обогрева с минимальным количеством угловых поворотов и разветвлений.

Основные недостатки сети с верхней разводкой — рост расходов на приобретение материалов. Кроме того, возникает необходимость установки более мощного отопительного оборудования из-за увеличения объема теплоносителя.

В зависимости от конструктивных особенностей сеть с верхней подачей рабочей среды может быть однотрубной или двухтрубной.

Однотрубная система

В однотрубных системах с верхней разводкой теплоноситель подается к самой верхней точке, а затем распределяется по радиаторам. Они характеризуются последовательным подключением батарей, что приводит к зависимости степени нагрева от протяженности коммуникаций и невозможности регулировать температуру каждого отопительного прибора. При монтаже однотрубных сетей необходимо соблюдать уклон подающего трубопровода, который составляет 5-7 мм на 1 м.п. в сторону перемещения рабочей среды. Он улучшает циркуляцию теплоносителя и обеспечивает более равномерный нагрев помещений.

По расположению труб, соединяющих отопительные приборы, однотрубные системы бывают горизонтальными и вертикальными.

Вертикальная схема с верхней разводкой получила распространение при строительстве многоэтажных жилых зданий в начале 50-х годов прошлого века. Сегодня она востребована и в домах высотой 4-9 этажей и более, и в одноэтажных коттеджах площадью до 100 м2. Чтобы устранить недостатки системы и обеспечить эффективное потребление тепловой энергии, радиаторы однотрубной системы оснащаются следующей трубопроводной арматурой:

• воздуховодчиками. Их функции выполняют краны Маевского с колпачком или под отвертку, которые служат для удаления скопления воздуха;
• терморегуляторами и термостатическими элементами. Они позволяют контролировать температуру нагрева каждого радиатора;
• отсечными клапанами. Установка запорной арматуры дает возможность проводить профилактические и ремонтные работы без слива теплоносителя в системе.

Батареи для однотрубной сети с верхней разводкой подбирают, учитывая условия эксплуатации и величину давления в трубопроводе. Для многоквартирных домов с центральным отоплением подойдут биметаллические и чугунные модели, способные выдерживать значительные гидравлические удары. В одноэтажных зданиях устанавливают батареи из чугуна. Алюминиевые приборы отопления можно использовать при наличии контроля состава и уровня кислотности теплоносителя.

Двухтрубная сеть отопления

Двухтрубная система обогрева с верхней разводкой отличается параллельным подключением радиаторов и предусматривает наличие двух магистралей для транспортировки теплоносителя — подающей и обратной. По первой циркулирует нагретая рабочая среда, а вторая служит для отвода остывшей воды.

Для монтажа двухтрубной схемы потребуется больше материалов и комплектующих. Однако затраты и сложность проведения работ компенсируются следующими преимуществами:

• возможностью подключения системы «теплый пол»;
• равномерным распределением нагретого теплоносителя по всем приборам отопления;
• установкой регулирующей арматуры, как на обвязку радиаторов, так и на отдельные контуры.

В зависимости от способа перемещения рабочей среды двухтрубные системы разделяют на коммуникации с естественной и принудительной циркуляцией. Сети первого типа используются для организации обогрева помещений в частных домах, общая площадь которых составляет до 400 м2. Диаметр труб должен обеспечивать транспортировку теплоносителя с определенной скоростью. Чтобы правильно подобрать сечение трубопровода, производят расчет системы отопления. Сети с верхней разводкой и естественной циркуляцией должны оснащаться расширительным баком, который размещают в самой верхней точке. Обычно она находится на чердаке, поэтому корпус резервуара следует утеплять.

Принудительная циркуляция в сети отопления с верхней разводкой достигается двумя способами. В первом случае трубопровод комплектуется циркуляционным насосом и мембранным баком, который устанавливают на прямом участке обратной магистрали. Сети отопления такого типа служат для обогрева частных домов, поэтому для их монтажа можно использовать чугунные или алюминиевые радиаторы. При установке моделей из алюминия следует контролировать состав теплоносителя. В многоэтажных домах с центральным отоплением циркуляция обеспечивается за счет высокого давления в сети. Для длительного и бесперебойного функционирования коммуникаций подбирают батареи, которые отличаются устойчивостью к гидравлическим ударам.

В перечне продукции ТМ Ogint большой выбор радиаторов, подходящих для монтажа систем с верхней разводкой разного типа. Комплектация трубопроводов запорной и регулирующей арматурой позволит эффективно использовать тепловую энергию и контролировать ее расход.

Двухтрубная система отопления с верхней разводкой

Схема двухтрубной системы отопления с нижней разводкой

Существует несколько способов водяного отопления помещения. Есть двухтрубная, однотрубная схема размещения и два типа подведения труб: нижнее и верхнее. Рассмотрим конструкцию с двумя трубами и разводкой внизу.

Характеристика

Наиболее распространенной является именно двухтрубная организация отопления, несмотря на некоторые достоинства однотрубных конструкций. Какой бы сложной ни была такая магистраль с двумя трубами (отдельно для подачи воды и ее возврата) большинство предпочитает именно ее.

Такие системы стоят в многоэтажных и многоквартирных домах.

Устройство

Элементы двухмагистрального отопления с нижней врезкой труб следующие:

• котел и насос;
• автовоздушник, термостатические и предохранительные клапаны, вентили;
• батареи и расширительный бак ;
• фильтры, регулирующие устройства, датчики температуры и давления;
• можно применять байпасы, но необязательно.

Преимущества и недостатки

Рассматриваемая двухтрубная схема соединения при использовании обнаруживает много плюсов. Во-первых, равномерность распространения тепла по всей магистрали и индивидуальная подача теплоносителя в радиаторы.

Поэтому есть возможность регулировать отопительные приборы по отдельности: включать/выключать (нужно только перекрыть стояк), изменять напор.

В разных комнатах можно устанавливать разную температуру.

Во-вторых, такие системы не требуют отключения или слива всего теплоносителя при поломке одного отопительного прибора. В-третьих, систему можно устанавливать после возведения нижнего этажа и не ждать, пока будет готов весь дом. Кроме того, трубопровод имеет меньший диаметр, чем в системе с одной трубой.

Есть и некоторые недостатки:

• требуется больше материалов, чем для однотрубной магистрали;
• небольшое давление в подающем стояке создает необходимость часто спускать воздух, подключив дополнительные клапаны.

Сравнение с другими типами

В нижней врезке подающая магистраль прокладывается снизу, рядом с обраткой, потому теплоноситель направляется снизу вверх по стоякам подачи. Оба вида разводок могут быть сконструированы с одним или несколькими контурами, тупиковым и попутным течением воды в подающей трубе и обратке.

Системы естественной циркуляции с подводкой внизу применяются очень редко, так как они требуют большое количество стояков, а смысл такой врезки труб – свести их количество к минимуму. С учетом этого такие конструкции чаще всего имеют принудительную циркуляцию.

Крыша и этажи — значение

В верхнем подведении подающая магистраль – выше уровня радиатора. Ее монтируют на чердаке, в потолочном перекрытии. Нагретая вода поступает наверх, затем – через стояки подачи равномерно растекается по батареям. Радиаторы должны находиться выше обратки. Чтобы исключить скопление воздуха, монтируют компенсирующий бак в самой топовой точке (на чердаке). Потому она не подходит для домов с плоской крышей без чердака.

Разводка снизу имеет две трубы – подающую и отводящую, – батареи отопления должны быть выше их. Она очень удобна для удаления воздушных пробок кранами Маевского. Подающая магистраль находится в подвале, в цоколе, под полом. Подающий трубопровод должен находиться выше, чем обратка. Дополнительный уклон магистрали в сторону котла сводит к минимуму воздушные пробки.

Обе разводки наиболее эффективны при вертикальной конфигурации, когда батареи смонтированы на различных этажах или уровнях.

Принцип работы

Главной характеристикой двухтрубной системы является наличие индивидуальной магистрали подачи воды в каждый радиатор. В этой схеме каждая из батарей снабжена двумя отдельными трубами: подводящей воду и отводящей. К батареям теплоноситель течет снизу вверх. Остывшая вода возвращается по обратным стоякам в обратную магистраль, а по ней в котел.

В многоэтажном помещении уместно ставить именно двухтрубную конструкцию с вертикальным расположением магистрали и нижней разводкой. В этом случае разница температур между теплоносителем в подающей трубе и обратке создает сильное давление, увеличивающееся по мере повышения этажа. Давление помогает воде продвигаться по трубопроводу.

В рассматриваемом нижнем соединении труб котел должен находиться в углублении, так как батареи и отопительные приборы должны быть выше для обеспечения равномерной доставки воды к ним.

Воздух, который накапливается, удаляется кранами Маевского или спускниками, они монтируются на всех отопительных приборах. Применяют также автоматические сбросники, которые фиксируются на стояках или специальных воздухоотводных линиях.

• горизонтальная и вертикальная;
• прямоточная — теплоноситель течет в одном направлении по обеим трубам;
• тупиковая — горячая и остывшая вода движется в разных направлениях;
• с циркуляцией принудительной или естественной: для первой нужен насос, для второй – уклон труб в сторону котла.

Горизонтальная схема может быть с тупиками, с попутным движением воды, с коллектором. Она подходит для одноэтажных зданий со значительной протяженностью, когда батареи целесообразно подсоединять к горизонтально расположенной магистральной трубе. Удобна такая система также для зданий без простенков, в панельно-каркасных домах, где стояки удобно размещать на лестничной клетке или коридоре.

По мнению специалистов, самой эффективной стала вертикальная схема с принудительным током воды. Для нее нужен насос, который располагают на обратке перед котлом. На ней же монтируют и расширительный бак. За счет насоса трубы могут быть меньше, чем в конструкции с естественным движением: вода с его помощью гарантировано будет двигаться по всей линии.

Все отопительные приборы подсоединяются к вертикально расположенному стояку. Это оптимальный вариант для многоэтажек. Каждый этаж соединяется с трубой стояка отдельно. Преимуществом является отсутствие воздушных пробок.

Условно можно выделить несколько этапов работ. Сначала определяется тип отопления. Если к дому подведен газ, то самым идеальным вариантом будет установка двух котлов: один – газовый, второй – запасной, твердотопливный или на электричестве.

Далее следует согласовать установку системы отопления в проектной документации и приступить к покупке необходимых материалов, устройств, подготовке инструментов.

Вкратце монтаж состоит из таких пунктов:

• от котла выводится вверх труба подачи и соединяется с компенсаторным бачком;
• из бачка выводят трубу верхней магистрали, которая идет ко всем радиаторам;
• устанавливается байпас (если он предусмотрен) и насос;
• проводится обратная линия параллельно подающей, ее же соединяют с радиаторами и врезают в котел.

Для двухтрубной системы первым устанавливается котел, для чего создается мини-котельная. В большинстве случаев это подвал (в идеале — отдельное помещение). Основное требование – хорошая вентиляция. Котел должен иметь свободный доступ и располагаться на некотором отдалении от стен.

Пол и стены вокруг него облицовываются огнеупорным материалом, а дымоход выводится на улицу. При необходимости устанавливается насос для циркуляции, коллектор для распределения, регулирующие, измерительные приборы около котла.

Их монтируют в последнюю очередь. Они располагаются под окнами и фиксируются кронштейнами. Рекомендуемая высота от пола – 10–12 см, от стен – 2-5 см, от подоконников – 10 см. Впуск и выпуск батареи фиксируется запорными и регулирующими устройствами.

Желательно установить термодатчики — с их помощью можно отслеживать показатели температуры и регулировать их.

Если котел отопления газовый, то необходимо наличие соответствующей документации и присутствие представителя газового хозяйства при первом запуске.

Расширительный бак располагается на уровне или выше самой пиковой точки магистрали. Если есть автономная водоподача, то его можно интегрировать с расходным бачком. Уклон подающей и обратной труб должен быть не больше 10 см на 20 и более погонных метров.

Если трубопровод оказался у входной двери – уместно разделить его на два колена. Тогда разводка создается от места верхней точки системы. Нижняя магистраль двухтрубной конструкции должна находиться симметрично и параллельно верхней.

Все технологические узлы нужно оснастить кранами, а подающую трубу желательно утеплить. Распределительный бак также желательно разместить в утепленном помещении. При этом не должно быть прямых углов, резких переломов, которые создадут впоследствии сопротивление и воздушные пробки. Наконец, нельзя забывать про опоры для труб — они должны быть из стали и врезаться на каждые 1,2 метра.

Эффективная система отопления: двухтрубная схема

При отказе от малоэффективного централизованного отопления в пользу индивидуальной системы хозяину квартиры бывает сложно решить, что лучше: однотрубная или двухтрубная система отопления. Выясним, какой тип системы лучше выбрать для монтажа, в чем разница между этими схемами подключения и насколько она существенна.

Преимущества и недостатки однотрубной и двухтрубной систем отопления

Главное отличие двух схем отопления состоит в том, что двухтрубная система подключения более эффективна в работе благодаря параллельному расположению двух труб, одна из которых подает нагретый теплоноситель в радиатор, а другая – отводит остывшую жидкость.

Схема однотрубной системы представляет собой разводку последовательного типа, в связи с чем первый подключенный радиатор получает максимальное количество тепловой энергии, а каждый последующий нагревается все слабее.

Однако эффективность – важный, но не единственный критерий, на который нужно опираться, решая выбрать ту или иную схему. Рассмотрим все плюсы и минусы обоих вариантов.

Однотрубная система отопления

• простота проектировки и монтажа;
• экономия материалов в связи с установкой только одной магистрали;
• естественная циркуляция теплоносителя, возможная благодаря высокому давлению.

• сложный расчет тепловых и гидравлических параметров сети;
• проблематичность устранения допущенных при проектировке ошибок;
• все элементы сети взаимозависимы, при неисправности одного участка сети перестает работать весь контур;
• количество радиаторов на одном стояке ограничено;
• регулировка поступления теплоносителя в отдельную батарею невозможна;
• высокий коэффициент теплопотерь.

Двухтрубная отопительная система

• возможность установки терморегулятора на каждый радиатор;
• независимость работы элементов сети;
• возможность врезки дополнительных батарей в уже собранную линию;
• простота устранения ошибок, допущенных на стадии проектирования;
• для увеличения объема теплоносителя в обогревательных приборах не нужно добавлять дополнительные секции;
• отсутствие ограничений протяженности контура по длине;
• теплоноситель с нужной температурой подается по всему кольцу трубопровода независимо от параметров нагрева.

• сложная схема подключения по сравнению с однотрубной;
• больший расход на материалы;
• монтаж требует больших затрат времени и труда.

Таким образом, двухтрубная система отопления во всем отношениях более предпочтительна. Почему же хозяева квартир и домов отказывают от нее в пользу однотрубной схемы? Скорее всего, это связано с дороговизной установки и большим расходом материалов, необходимых для прокладки сразу двух магистралей. Однако следует учесть тот факт, что двухтрубная система предполагает использование трубы меньшего диаметра, которые стоят дешевле, поэтому общая стоимость обустройства двухтрубного варианта будет не намного больше, чем однотрубного.

Владельцам квартир в новостройках повезло: в новых домах, в отличие от жилых зданий советской застройки, все чаще используется более эффективная двухтрубная система отопления.

Типы двухтрубных систем

Двухтрубные системы делятся на виды в зависимости от:

• типа контура (открытый и закрытый);
• способа и направления тока воды (проточные и тупиковые);
• способа перемещения теплоносителя (с естественной и принудительной циркуляцией).

Системы с открытыми и закрытыми контурами

Двухтрубная система открытого типа в городских квартирах не прижилась из-за особенности, связанной с верхней разводкой труб, предполагающей использование расширительного бака. Это приспособление дает возможность контролировать и пополнять водой отопительную систему, но в квартире не всегда имеется место для монтажа такого объемного устройства.

Проточные и тупиковые

В проточной системе направление тока воды в подающей и отводящей трубе не изменяется. При тупиковой схеме теплоноситель в трубах подачи и возврата движется в противоположных направлениях. В такой сети устанавливаются байпасы, а радиаторы располагаются на замкнутых участках, что дает возможность отключать любой из них, не нарушая работу отопления.

С естественной и принудительной циркуляцией

Для естественной циркуляции воды укладка труб производится с обязательным уклоном, в верхней точке системы устанавливается расширительный бак. Принудительная циркуляция осуществляется за счет насоса, установленного в возвратной трубе. Такая система требует наличия воздухоотводящих клапанов или кранов Маевского.

Компоненты двухтрубной системы индивидуального отопления

Двухтрубная схема сети индивидуального отопления квартиры включает в себя следующие элементы:

• нагревательный котел;
• термостатические клапаны для радиаторов;
• автоматический воздухоотводящий клапан;
• устройство для балансировки;
• трубы и фитинги;
• радиаторы;
• вентили и краны;
• расширительный бачок;
• фильтр;
• температурный манометр;
• циркуляционный насос (при необходимости);
• предохранительные клапаны.

Монтаж двухтрубной отопительной системы с верхней и нижней разводкой

Двухтрубная система имеет разновидности по схеме монтажа. Наиболее часто используются верхний и нижний типы разводки.

Верхняя разводка

Укладка верхней разводки предполагает монтажные работы по закреплению системы отопления под потолочной частью комнаты. К батареям, установленным в местах скопления холодного воздуха (оконные проемы, балконные двери), подаются ответвления, идущие от главного трубопровода. В нижнюю часть трубопровода, который является отводным, попадает жидкость, в процессе циркуляции успевающая остыть. Такая система подходит для обширных помещений, в однокомнатных или двухкомнатных квартирах установка отопления с верхней разводкой не рекомендуется, так как это с экономической и с дизайнерской точки зрения невыгодно для владельца.

Монтаж отопительного контура с верхней горизонтальной разводкой выполняют по следующей схеме:

1. Угловой фитинг, необходимый для подсоединения трубы, направленной вверх, монтируют к отводу котла.
2. С помощью тройников и углов производят горизонтальный монтаж верхней линии: тройники устанавливают над батареей, углы – по бокам.
3. Завершающим этапом монтажа верхней горизонтали является установка тройников с патрубками на батарее, дополненной перекрывающим вентилем.
4. На нижней ветке производится присоединение отводящих концов к общей возвратной магистрали, на участке которой устанавливается нагнетающая насосная станция (циркуляционный насос).

Нижняя разводка

В сети с нижней разводкой монтируются отводящие каналы и подающие теплопроводные трубы. Превосходство нижней схемы монтажа выражается в следующем:

• Трубы отопления расположены в нижней, малозаметной части помещения, что дает больше возможностей для реализации различных дизайнерских проектов.
• Минимальный расход труб: все монтажные работы ведутся практически на одном уровне. Точка разводки и патрубки радиаторов располагаются на небольшом расстоянии друг от друга.
• Благодаря простоте схемы монтаж такой системы будет под силу даже непрофессионалу.

Важно! Нижнюю разводку монтируют только в том случае, если циркуляция теплоносителя будет выполняться принудительно, в противном случае вода не будет перемещаться по трубам отопления. Эта схема применима исключительно в городских квартирах или одноэтажных зданиях.

Одним из минусов схемы является сложность регулировки и балансировки, но простота монтажа и надежность в эксплуатации перекрывает эти недостатки.

1. Монтажные работы начинают с отвода от патрубков котла с помощью углового фитинга по направлению вниз.
2. Разводка выполняется на уровне пола вдоль стены с помощью двух одинаковых по диаметру труб. Одна из них соединяет патрубок котла с входом в батарею, другую подводят к принимающему трубопроводу.
3. Соединения радиаторов с трубами выполняют с помощью тройников.
4. Расширительный бачок располагается в высшей точке подающей трубы.
5. С циркуляционным насосом соединяется конец отводящей трубы, сам насос располагается у входа в нагревательный бак.

Двухтрубная система водяного отопления с верхней разводкой

Вода из котла поднимается вверх по подающему трубопроводу и далее поступает по стоякам и подводкам в нагревательные приборы (рис. 3). Горизонтальные магистрали прокладываются с уклоном 0,002–0,003. От нагревательных приборов вода по обратным подводкам и стоякам поступает в обратный трубопровод и из него в котел. Каждый прибор данной системы отопления обслуживается двумя трубопроводами — подающим и обратным, поэтому такая система называется двухтрубной. Подпитку воды в систему осуществляют от водопровода, а если такового не имеется, то воду заливают вручную через отверстие расширительного бака. Подпитку отопительной системы из водопровода лучше делать в обратку: холодная вода из водопровода смешивается с относительно горячей водой обратки и повышает ее плотность, увеличивая циркуляционный напор на время подпитки.

рис. 3. Схема двухтрубной системы отопления с верхней разводкой и естественной циркуляцией теплоносителя

Для улучшения циркуляции теплоносителя главный стояк (от котла до расширителя) желательно утеплить, чтобы он не остывал, доставляя воду к боковым ответвлениям. Расширительный бачок делают в двух вариантах: простом, без циркуляции воды и более сложном — с циркуляцией.

Простой вариант расширительного бачка представляет собой емкость с вваренными (или ввернутыми на резиновых прокладках) в него двумя трубами. Одна труба, это стояк подачи системы отопления, другая — труба, сигнализирующая о заполнении бачка водой. Место соединения стояка с бачком не имеет принципиального значения, труба может быть введена в бачок как в днище, так и в боковую стенку. Главное, чтобы она была введена как можно ниже, для того чтобы полностью использовать объем расширительного бачка. Сигнальная труба вводится в бачок сбоку, в 100 мм от верха: вода при запитывании системы займет объем бачка и начнет переливаться в эту трубу, сигнализируя о заполнении системы. В процессе эксплуатации нагретая вода будет расширяться в объеме и стекать через сигнальную трубу. В конечном итоге, при самом большом нагреве система «выплюнет» в трубу расширившийся объем воды и произойдет саморегулирование уровня воды в бачке. При дальнейших увеличениях и уменьшениях объема уровень воды в бачке будет меняться, но перелива ее в сигнальную трубу не будет. У такой конструкции расширителя два недостатка: первый, периодически, примерно раз в полгода нужно визуально проверять наличие воды в расширителе и, второй, бачок нужно очень хорошо утеплять, вода в нем остывает и при сильных морозах может замерзнуть. Однако эти недостатки с лихвой оправдываются простотой системы и к ним очень быстро привыкаешь: утеплить бачок нужно всего лишь один раз, а к расходу системой воды приноравливаешься буквально через год эксплуатации и уже знаешь, когда нужно долить воду — раз в полгода или раз в год. Обычно уровень проверяют и доливают воду перед началом отопительного сезона и забывают о нем до начала следующего сезона.

В деревенских домах, переведенных на отопление от котлов, но не имеющих водопровода и канализации, эту простую конструкцию бачка еще более упрощают — не ставят в нее сигнальную трубу. Очень хороший бачок получается из старой молочной фляги, имеющей подходящий объем и крышку, с которой снимают уплотнитель. Закрытая или прикрытая крышка пропускает воздух и препятствует проникновению в бачок мусора, в изобилии имеющегося на чердаке, а доливая воду, нужно просто поднять крышку. Систему заливают ведрами или из шланга, а уровень воды контролируют визуально. Бачок в этом случае заполняют на одну треть или половину высоты, оставляя свободный объем на расширение воды. Если воды залили много, система отопления вытолкнет ее через верх бачка (бачок-то открытый), в результате протечет перекрытие и хозяин дома уже никогда не зальет воды в бачок больше, чем нужно — своего рода тоже саморегуляция.

рис. 4. Схема гравитационного отопления с расширительным бачком сложной конструкции

В более сложные конструкции расширителей (рис. 4) вваривают (вкручивают) уже не две трубы, а четыре (можно, три). Две из них: подача и обратка обеспечивают циркуляцию воды в бачке, многократно снижая вероятность замерзания теплоносителя. А две другие: трубы перелива и контроля следят за уровнем наполнения бачка. При заполнении системы отопления водой (включении подпитки) на нижнем конце трубы контроля открывают кран, как только из нее польется вода, заполнение системы прекращают: труба просигнализировала, что система и бачок полны. Кран на контрольной трубе закрывают и не открывают до следующей подпитки системы. Труба перелива работает так же, как в простом расширителе, то есть при сильном скачке объема горячей воды она принимает излишек и сбрасывает его в канализацию. На трубе перелива никакой запорной арматуры (кранов) не ставится. Необходимо отметить, что несмотря на более высокий уровень автоматических процессов, в частном секторе такие расширители непопулярны. Уж очень много труб нужно тащить через весь дом для одноразовой (не чаще одного-двух раз в год) процедуры долива воды в трубопровод отопительной системы.

Системы отопления с естественной циркуляцией делают одно- и двухконтурными. В одноконтурных системах котел устанавливается в начале контура, а трубная разводка выполняется от него по левую или правую сторону, опоясывая по периметру весь дом или квартиру, при этом длина кольца по горизонтали не должна превышать 30 м (лучше не более 20 м ). Чем длиннее кольцо, тем больше в нем гидравлические сопротивления (силы трения внутри трубы). При длине кольца более 30 м в системе попросту не хватает циркуляционного напора, чтобы это сопротивление преодолеть, он (напор) и 25 м осиливает с трудом. В двухконтурных системах — котел располагают в центре, а трубную разводку (контуры колец) в обе стороны от котла, общая длина труб каждого контура по горизонтали опять же не должна превышать 30 (20) м. Для обеспечения гидравлической балансировки системы длины колец двухконтурной системы и количество секций радиаторов должны быть примерно одинаковы (рис. 5).

рис. 5. Примеры двухтрубных систем отопления с естественной циркуляцией воды и верхней разводкой подающего трубопровода

Примечание: схемы разводки трубопроводов, способы подключения радиаторов и диаметры труб, показанные на рисунке, приведены только в качестве иллюстрации, в реальных схемах отопления здесь возможны и другие решения

В зависимости от направления движения теплоносителя в магистральных трубопроводах системы отопления могут быть тупиковыми и с попутным движением воды.

В тупиковых системах отопления движение горячей воды в подающей магистрали противоположно движению остывшей воды в обратной магистрали. В этой схеме длина циркуляционных колец неодинакова, чем дальше от котла расположен нагревательный прибор, тем больше протяженность циркуляционного кольца, и наоборот, чем ближе отопительный прибор расположен к главному стояку, тем меньше протяженность циркуляционного кольца.

В тупиковых системах добиться одинаковых сопротивлений в коротких и более отдаленных циркуляционных кольцах трудно, поэтому отопительные приборы, близко расположенные к главному стояку, будут прогреваться значительно лучше, чем отопительные приборы, удаленные от главного стояка. А когда ближайшие к главному стояку циркуляционные кольца имеют небольшую тепловую нагрузку (теплоотдачу в помещение), увязка циркуляционных колец становится еще более сложной.

В системах отопления с попутным движением воды все циркуляционные кольца имеют одинаковую протяженность, следовательно, стояки и нагревательные приборы работают в одинаковых условиях. В таких системах независимо от расположения нагревательного прибора по горизонтали в отношении главного стояка прогрев их будет одинаковый. Однако системы отопления с попутным движением воды применяют ограниченно, так как часто при проектировании реальных отопительных систем, учитывающих планировку дома, оказывается, что при монтаже потребуется большее количество труб, чем для тупиковых систем. Поэтому такие системы используют в тех случаях, когда в тупиковой системе невозможна увязка циркуляционных колец между собой.

Для того чтобы расширить применение тупиковых систем, сокращают протяженность магистралей и вместо одного контура большой протяженности делают два коротких контура или несколько. В таких случаях обеспечивается лучшая горизонтальная регулировка системы. Балансировку отопительных колец контура начинают еще на стадии проектирования системы отопления. Чтобы она работала равномерно, все кольца контура должны иметь примерно одинаковые гидравлические сопротивления, то есть кольцо, расположенное близко к главному стояку, должно иметь почти такое же сопротивление, как и кольцо, удаленное от главного стояка, а сумма гидравлических сопротивлений всех колец не должна превышать величины циркуляционного напора. Иначе теплоноситель в системе отопления встанет — такие системы называются «зажатыми».

Представим себе контур отопления в виде замкнутой автомагистрали (рис. 6), на которой одновременно стартуют шесть грузовичков, груженных теплоносителем, и проследим их передвижение при условии, что все шесть грузовичков двигаются с одинаковой скоростью и не могут ни отстать, ни обогнать друг друга. Задача, поставленная перед грузовичками: достигнуть радиатора отопления, разгрузиться и прибыть обратно к месту старта за новой порцией теплоносителя.

рис. 6. Иллюстрация движения теплоносителя по контуру отопительной системы

Очевидно, что для одновременного старта всех шести грузовичков нам нужно построить шестиполосную автодорогу, это будет главный стояк отопления, имеющий самый большой диаметр трубы. Предположим, что мы рассматриваем двухконтурную систему отопления, значит впереди на нашей автомагистрали появляется Т-образный перекресток (тройник — в системе отопления), грузовички разделяются на два потока: один поворачивают налево, другой — направо. При повороте грузовички, идущие ближе к центру, поворачивают по дальнему радиусу, проделывают больший путь и на выходе из поворота несколько отстают от грузовичка, повернувшего по ближнему радиусу. Произошли первые потери энергии. В системе отопления, правда, «повезло» больше тем молекулам воды, которые находятся ближе к центру трубы и «не цепляются» за его стенки, но аналогия с грузовичками очевидна. В тройнике происходят потери гидравлического давления.

Следим дальше. На Т-образный перекресток въехало шесть грузовичков, шесть должно с него и выехать (объем воды, вошедший в тройник, равен объему воды из него вышедшей — это аксиома). Для трех грузовичков, повернувших налево, нам уже больше не нужна шестиполосная магистраль, хватит и трех полос. Значит, сечение трубы можно смело уменьшить вполовину. Заметьте, уменьшаем в половину площадь сечения, а не диаметр, это все-таки разные величины. Итак, у нас осталось три грузовичка, едущие по трем полосам. Делаем шириной в одну полосу первое ответвление от магистрали к месту выгрузки теплоносителя (устанавливаем еще один тройник на трубопроводе отопления). Несущиеся грузовички влетают на вновь созданный перекресток, один из них замечает ответвление дороги и делает поворот, два других проезжают мимо, поскольку в ответвлении свободной была только одна полоса движения. Происходит вторая потеря давления в тройнике на повороте теплоносителя, «проходная» вода протекает прямой участок практически без потерь давления. На выходе из тройника сечения диаметров труб опять должны быть уменьшены, в данном случае в пропорциях 2 к 1, для двух и однополосного движения грузовичков. Грузовичок, свернувший в ответвление, почти у цели, он мчится прямо к месту выгрузки, два других продолжают движение по автомагистрали, им еще ехать и ехать.

Делаем еще одно ответвление дороги (устанавливаем тройник) и разделяем грузовички. Один пошел на выгрузку, другой продолжил движение по магистрали. Очевидно, что от этого перекрестка дорог достаточно каждому из грузовиков оставить по одной полосе движения, сделав сечение труб одинаковым. Дальнейшее разветвление дороги делать бессмысленно, последний грузовик свернет в ответвление к месту выгрузки. Дальше по магистрали ехать некому… Мощность теплового ресурса котла исчерпана, дальнейшее увеличение длины труб ни к чему не приводит.

Однако вернемся к грузовичку, свернувшим первым, он давно выгрузился (отдал тепло) и спешит обратно к месту загрузки, а в это время второй грузовик только подъезжает к месту выгрузки, а третий еще на магистрали. Налицо разбалансированность системы отопления. Пока третий грузовичок доедет до места выгрузки, первый успеет сделать еще один круг и привезти еще одну порцию теплоносителя. Значит, необходимо задержать первый грузовик: покрыть дорогу ухабами (уменьшить сечение трубы) или поставить на его пути регулировщика (регулятор количественного изменения объема проходящего теплоносителя, а попросту — вентиль). Пусть регулировщик его остановит и заставит выгружать теплоноситель не самосвалом, а лопатой. Такого же контролера поставим и на пути второго грузовика, пока они будут возиться с выгрузкой, третий грузовик доберется до своего места и разгрузится самосвалом. В системах с попутным движением воды, можно обойтись без регулировщика, поскольку длина всех циркуляционных колец равна.

В результате уменьшения диаметров труб, подходящих к радиаторам, или установки на них вентилей (ручных или автоматических терморегуляторов) можно добиться того, что все три грузовика, путешествующие по этому контуру, одновременно приедут к месту соединения с тремя другими грузовиками, приехавшими из другого контура. Здесь они опять соединяются в один поток на шестиполосной магистрали и следуют к месту загрузки и нового старта. Такую систему можно назвать сбалансированной.

Балансировку системы с помощью вентилей производят после запуска системы отопления, поочередно проходят каждую комнату, замеряют температуру нагрева воздуха и прикрывают вентили перед радиаторами. Процедуру нужно неоднократно повторять, пока не выровняется тепловой баланс. Если применить термостатические вентили, то процесс упрощается: на рукоятке вентиля устанавливается требуемая температура воздуха и он автоматически закрывает или открывает подачу теплоносителя в радиатор.

Следует заметить, что проезжая разные расстояния, грузовички затрачивают разное количество энергии, преодолевающие долгий путь сжигают больше топлива и встречают больше препятствий. При движении по прямой теплоноситель преодолевает гидравлическое сопротивление трений стенок труб, у стальных — больше, у полимерных — меньше. Все тройники, крестовины и повороты труб также имеют сопротивления. Сумма всех сопротивлений не должна превышать циркуляционного напора. И в самом деле, что произойдет, если нам вдруг взбредет в голову на пути шести грузовичков взять да и уменьшить дорогу с шести полос до двух (то есть увеличить гидравлическое сопротивление)? Результат известен, будет «пробка», дорога, конечно, полностью не встанет, но и «движением» это назвать трудно. Так что для избегания эффекта «зажатой» отопительной системы сечения трубопроводов должны соответствовать пропускаемому потоку теплоносителя.

Теплоноситель в трубе должен двигаться с определенной скоростью, чтобы в каждую секунду достаточный объем горячего теплоносителя поступал в радиаторы, и достигалась нужная теплоотдача. Этот объем называют расходом теплоносителя. Чем выше скорость движения теплоносителя, тем больше его расход. Но при повышении скорости возрастает и сопротивление (трение) в трубе. То есть, с увеличением расхода теплоносителя увеличивается и сопротивление системы. Если использовать трубу большего диаметра, сопротивление понизится, меньшего — повысится. При слишком тонких трубах, вследствие чрезмерного увеличения силы трения (гидравлического сопротивления), расход теплоносителя снижается, котел чаще перегревается, а отопительные приборы остаются холодными, так как горячий теплоноситель не поступает в них в нужном объеме.

Расчет системы отопления производится инженерами-теплотехниками и довольно сложен для того, чтобы приводить его на сайте. Однако для систем с естественной циркуляцией теплоносителя с длиной стальных горизонтальных трубопроводов до 20 м он проводился тысячи раз и поэтому можно воспользоваться былым опытом. От котла обычно делают стояк диаметром 50 мм (2 дюйма), труба подводящая или собирающая воду из одного или нескольких радиаторов с общим количеством секций более 35, проектируется диаметром 2 дюйма, с 25–35 чугунных секций — 1½ дюйма, с 10–25 секций — 1 дюйм, менее 10 секций — 3/4 дюйма. При протяженности трубы без радиаторов сверх 10 м надо добавлять еще 1/2 дюйма к указанным размерам для уменьшения сопротивления движению воды в трубах.

Для выбора тепловой мощности радиатора в климатическом поясе Москвы можно следовать простому правилу: для отопления 10 м² жилой площади в комнате высотой 2,5 м с одной наружной стеной и одним окном достаточно одного киловатта (1 кВт) тепловой мощности радиатора; если в комнате две наружные стены и одно окно, для отопления требуется 1,2 кВт тепловой мощности; если в комнате две наружных стены и два окна — 1,3 кВт. Нужно просто знать площади каждой отапливаемой комнаты и рассчитать требуемую мощность радиаторов. Обычно мощность одной секции радиатора (любого) указывается в магазине прямо на ценнике. Мощность котла должна обеспечивать суммарную мощность всех секций радиаторов.

При выборе материала трубопроводов, мощности радиаторов и котла, лучше спроектировать отопительную систему с перебором мощности, чем с ее недостачей. Например, полимерные трубы имеют меньшее гидравлическое сопротивление, чем стальные трубы и предполагают их установку меньшим диаметром. Однако диаметр лучше не уменьшать, а делать систему с теми же диаметрами, как и для стальных труб. Также нужно поступить и с мощностями котлов и радиаторов, поскольку качественное регулирование системы позволяет уменьшать мощность, но не позволяет ее увеличивать.

Здесь необходимо сделать некоторое пояснение. В теплотехнике существует два понятия регулирования тепловой системы: качественное и количественное, которые меняют тепловой напор, а следовательно скорость движения теплоносителя, температуру и объем протекающей в системе жидкости по определенному сечению трубы за единицу времени. Количественное регулирование производится различными типами вентилей, которые можно открыть или закрыть. Качественное — путем изменения нагрева теплоносителя (регулированием пламени горелки котла), и как следствие, его плотности, вызывающее изменение объема, напора и температуры .