Водяное отопление. Виды и работа. Устройство и особенности. Выбор

Если необходимо сразу отапливать несколько комнат, то одним из решений, при помощи которого это можно реализовать, является водяное отопление. Хотя сейчас существует много видов обогрева помещения, но именно этот традиционный способ является самым практичным, распространенным и доступным.

Виды водяного отопления

Во время работы этого типа отопления происходит нагрев воды, которая движется по трубам и обогревает помещения.

Существует несколько видов таких систем:

• С естественной циркуляцией. В этом случае работа системы происходит за счет разной плотности холодной и горячей воды. Нагрев проводится снизу и по законам физики происходит естественная циркуляция воды по трубам.

• С принудительной циркуляцией. В данной системе для движения теплоносителя используется электрический насос.

• Комбинированная система. Здесь используются одновременно два предыдущих варианта.

Кроме этого, водяное отопление может отличаться схемой монтажа труб:

• Однотрубная или одноконтурная, здесь теплоноситель движется по трубам последовательно, поэтому температура в радиаторах, расположенных ближе к котлу будет выше, чем у тех, что находятся дальше.

• Двухтрубная, она позволяет легче регулировать температуру и в свою очередь может быть: звездообразной, шлейфовой, коллекторной.

Для нагрева воды в такой системе отопления используются котлы, которые работают на топливе:

• Твердое (уголь, брикеты).
• Жидкое (дизельное топливо).
• Электричество.
• Газ.
• Комбинированные устройства.

Устройство системы

Устройство системы водяного отопления достаточно простое, но работает она эффективно, чем и объясняется популярность такого способа обогрева.

Водяное отопление состоит из основных элементов:

• Котел, он используется для нагрева воды или антифриза.
• Расширительный бачок, во время нагрева вода расширяется и ей надо куда-то деваться.
• Система труб, они могут быть стальными, медными, металлопластиковыми или пластиковыми, из них создается замкнутый отопительный контур.
• Устройства, отдающие тепло в комнату – это могут быть обычные стальные или биметаллические и т.п. радиаторы, но сейчас часто устанавливают теплый пол.
• Насос, он необходим для покачивания воды по системе.
• Термометр и манометр, эти приборы необходимы для контролирования температуры и давления жидкости в системе, они могут быть встроены в котел или устанавливаются отдельно.

Принцип действия

Некоторые люди называют водяное отопление паровым, но это неправильно. Паровое отопление является отдельным видом обогрева, в нем в качестве теплоносителя выступает пар, а в нашем случае вода или другой жидкий теплоноситель.

Независимо от вида, принцип работы такого обогрева будет одинаковым. Во время работы нагревательного устройства, в нем происходит нагрев воды или другого теплоносителя. После этого, за счет принудительной или естественной циркуляции, нагретый теплоноситель начинает циркулировать по трубам и обогревает комнаты. Тепло может отдаваться в комнату, как через радиаторы отопления, так и через систему теплого пола. По системе труб остывший теплоноситель возвращается в нагревательное устройство, и весь процесс повторяется снова.

Область применения

Водяное отопление используется как для отопления многоэтажных, так и частных домов. Кроме этого, оно применяется для обогрева офисов, магазинов, промышленных предприятий. Такое решение позволяет значительно экономить используемое топливо — это электричество, уголь или газ и т.п.

Данный способ обогрева чаще всего применяется в жилых помещениях, где люди находятся постоянно. Это объясняется тем, что он обеспечивает комфортный режим смены температуры, так как во время работы системы нет ее резких скачков. Кроме этого, вода или антифриз имеют высокую теплоемкость, что позволяет им долго остывать и поддерживать тепло, даже когда котел не работает.

Не стоит думать, что водяное отопление является идеальной системой обогрева. Монтаж такой системы достаточно сложный, поэтому если нет соответствующих навыков, то выполнить его самостоятельно не получится. Надо контролировать работу котла, чтобы он не затух, исключением являются электрические котлы, в которых этот процесс автоматизирован.

Когда система долгое время не используется, из нее рекомендуется сливать воду, особенно в зимний период, иначе можно разморозить трубы и радиаторы. Надо контролировать, чтобы в трубах или радиаторах не образовались воздушные пробки, так как в этих местах появляется коррозия.

Если же такая система сделана профессионалами и правильно эксплуатируется, то она способна поддерживать в любом помещении комфортную для проживания температуру.

Особенности выбора

При выборе данной системы обогрева дома, сначала надо определиться с источником, который будет нагревать теплоноситель. Если в доме есть магистральный газопровод, то лучше использовать газовый котел. Хорошей альтернативой является электрический котел, но можно установить и твердотопливное оборудование или то, что работает на жидком топливе. Все зависит от того, какой энергоноситель будет самым дешевым и доступным в вашем регионе. Можно подключить параллельно несколько генераторов тепла, которые будут работать по очереди, в зависимости от наличия того или иного вида топлива.

При выборе системы циркуляции, а она может быть естественной или принудительной, надо учитывать ваши требования к системе отопления и какие у вас финансовые возможности. Если нагрев воды происходит в твердотопливном котле или печи с водяным контуром, то часто используется естественная циркуляция теплоносителя. Когда применяется газовое или электрическое отопление, то лучше использовать принудительную систему циркуляции воды или антифриза.

При выборе труб есть несколько вариантов: металлические, пластиковые и металлопластиковые. Для естественной циркуляции, трубы надо монтировать с уклоном, для этого лучше подойдут металлические, но надо иметь специальные навыки, чтобы выполнить их монтаж. Металлопластиковые и пластиковые трубы также можно уложить с уклоном, но они не рассчитаны на температуру более 95 градусов, поэтому обычно используются для создания систем с принудительной циркуляцией.

Для соединения металлопластиковых труб используют специальные муфты, поэтому их укладку легко выполнить своими руками. Для монтажа пластиковых труб надо приобрести специальный паяльник, стоит он недорого, и работать с ним несложно.

При выборе радиатора, надо учитывать способ его подключения, это может быть сверху, снизу, с одной или разных сторон.

Достоинства и недостатки

Чаще всего используется водяное отопление с принудительной или естественной циркуляцией, рассмотрим их преимущества и недостатки.

Преимущества системы с принудительной циркуляцией воды или антифриза:

• Можно автоматически управлять потоком тепла от радиаторов и таким образом, устанавливать температуру в каждой комнате отдельно.
• Она более экономична, так как возможность регулирования температуры в каждой комнате отдельно, приводит к снижению расхода энергии, необходимой для нагрева воды в системе.
• Есть возможность использовать пластиковые трубы, а это позволяет ускорить монтаж всей системы и уменьшить стоимость материалов.
• Пластиковые трубы скрываются в стену или размещают над плинтусом, поэтому не портят внешний вид комнаты.

Основным недостатком такой системы отопления является то, что для ее работы необходима электроэнергия, иначе насос работать не будет.

Если говорить о естественной циркуляции теплоносителя, то такая система отопления полностью автономная, так как для ее работы не надо электричество.

Недостатки системы обогрева с естественной циркуляцией воды:

• В радиаторах нельзя регулировать температуру воды.
• Перерасход топлива.
• Надо устанавливать трубы большого диаметра, а это увеличивает стоимость такой системы обогрева.
• Трубы, размещенные на стенах, выглядят не очень привлекательно.
• Данная система обогрева не совместима с теплым полом.

Хотя существует много способов обогрева дома, но наиболее эффективным, практичным и доступным на протяжении многих лет остается водяное отопление. Современная промышленность периодически представляет новые или усовершенствованные генераторы тепла, трубопроводы и генераторы, за счет чего эффективность данного способа обогрева увеличивается, а его стоимость снижается.

Устройство и принцип действия систем водяного отопления

Лекция № 14, 15

Устройство, принцип действия и классификация систем водяного отопления. Область применения и технико-экономические показатели различных систем водяного отопления.

Водяное отопление благодаря ряду преимуществ перед другими системами получило в настоящее время наиболее широкое распространение. Системы водяного отопления состоят из следующих основных элементов: генератора теплоты (1) или теплообменника для получения теплоты Q_от от другого источника; отопительных приборов (5) для передачи теплоты от теплоносителя воздуху и ограждающим конструкциям помещения; магистралей (4, 6) для перемещения теплоносителя между источником теплоты и отопительными приборами; расширительного сосуда (3), служащего для заданного гидростатического давления в системе отопления при разных температурах теплоносителя.

Рис. 22. Работа системы водяного отопления.

Вода, нагретая в теплогенераторе (например, котле или другом источнике тепловой энергии) 1 до температуры t_Г поступает через теплопровод – главный стояк 7 в подающие магистральные теплопроводы 4 (соединительные трубы между главным стояком и подающими стояками 8). По подающим магистральным теплопроводам горячая вода поступает в подающие стояки 8 (соединительные трубы между подающими магистралями и подающими подводками к отопительным приборам). Затем по подающим подводкам (соединительным трубам между сточками и отопительными приборами) 9 горячая вода поступает в отопительные приборы 5, через стенки которых теплота передается воздуху помещения. Из отопительных приборов охлажденная вода с температурой t_О по обратным подводкам 10, обратным стоякам 11 и обратным магистральным теплопроводам 6 возвращается в теплогенератор 1, где она снова подогревается до температуры t_Г и далее циркуляция происходит по замкнутому кольцу.

Применение: при естественной циркуляции воды, в основном, в зданиях с числом этажей до трех включительно.

Преимущества (по сравнению с нижним расположением подающей магистрали):

1. Имеют большее циркуляционное давление;

2. Проще воздухоудаление из системы (через расширительный бак, присоединенный к верхней части главного стояка, где выделяется наибольшее количество растворенного в воде воздуха);

3. Выше теплоотдача отопительного прибора.

Преимущества (по сравнению с верхним расположением подающей магистрали):

1. меньше теплопотери за счет отсутствия теплопроводов на чердаке;

2. монтаж и пуск системы могут производиться поэтажно по мере возведения здания;

3. удобнее эксплуатация системы, так как вентили и краны на подающем и обратном стояках находятся внизу и в одном месте;

4. имеют большую гидравлическую и тепловую надежность.

Основное преимущество двухтрубных систем независимо от способа циркуляции теплоносителя – поступление воды с наивысшей температурой t_Г к каждому отопительному прибору, что обеспечивает максимальную разность температур (t_Г – t_О) и, следовательно, минимальную площадь поверхности приборов.

Значительный расход труб и фасонных частей, усложняется монтаж (особенно с верхней прокладкой подающей магистрали).

1. Меньшая первоначальная стоимость.

2. Более простой монтаж и меньшая длина теплопроводов.

3. Более красивый внешний вид.

Если приборы находятся в одном помещении, присоединены по проточной схеме к стояку с двух сторон, то у одного из них (правый стояк) устанавливается регулировочный кран.

Применение: в многоэтажных производственных зданиях.

1) Меньший расход труб, чем в вертикальных системах;

2) Возможность поэтажного включения системы и стандартность узлов;

3) Более простой монтаж по сравнению с вертикальными системами;

4) При монтаже не требуется пробивка отверстий в перекрытиях.

Общие преимущества систем с естественной циркуляцией:

1. Относительная простота устройства и эксплуатации.

2. Отсутствие насоса и потребности в электроприводе.

3. Бесшумность действия.

4. Сравнительная долговечность при правильной эксплуатации (до 30 – 40 лет) и обеспечение равномерной температуры воздуха в помещении.

1. Малая величина естественного давления

2. Большие диаметры трубопроводов.

3. Большие первоначальные и эксплуатационные затраты.

Применение систем водяного отопления с естественной циркуляцией: обособленные гражданские здания (в частности, в сельских районах), зданиями, где недопустимы шум и вибрация, квартирным отоплением.

Системы водяного отопления с искусственной циркуляцией.

Эти системы водяного отопления принципиально отличаются от систем водяного отопления с естественной циркуляцией тем, что в них в дополнение к естественному давлению, возникающему в результате охлаждения воды в приборах и трубах, значительно большее давление создается центробежным циркуляционным насосом, который устанавливается на обратном магистральном теплопроводе у котла, а расширительный бак присоединен не к подающему, а к обратному теплопроводу около всасывающего патрубка насоса. При таком присоединении расширительного бака воздух из системы через него отводиться не может, поэтому для удаления воздуха из сети теплопроводов и отопительных приборов служат воздушные линии и воздушные краны.

Данная схема позволяет получить равную потерю давления во всех циркуляционных кольцах и равномерный прогрев всех приборов.

Недостаток (по сравнению с тупиковой): несколько большая общая длина теплопроводов и, как следствие, большая на 3 – 5% первоначальная стоимость системы.