Что такое водяное отопления

Владельцы городских квартир не задумываются над тем, а будет ли тепло зимой в их жилище. Централизованные отопительные сети доставят необходимое количество тепловой энергии до каждого радиатора. Здесь важно вовремя заплатить за полученные услуги. В этом плане владельцам частных домов сложнее, ведь отоплением придется заниматься самостоятельно. И самое главное – придется эту систему сооружать, если так можно выразиться, своими руками. Но в первую очередь каждый решает другую задачу – выбор вида отопления. Не будем говорить о том, какой из видов лучше, а какой хуже. Оптимальный вариант – это водяное отопление. О нем и поговорим.

Устройство водяного отопления

Принцип работы водяного отопления достаточно прост. По сути, это замкнутая система, состоящая их нескольких основных элементов: котел, радиаторы и трубы. Внутри системы циркулирует теплоноситель. При этом котел нагревает его, а он по трубам движется в сторону радиаторов, где отдает часть тепла в помещения. А затем возвращается по трубам обратно в котел. И весь цикл повторяется заново.

Если рассматривать отопления по типу движения теплоносителя, то его можно разделить на два вида:

• водяное отопление с естественной циркуляцией;
• с принудительной.

Первый тип

В этом случае в водяной системе используется чисто физический закон, при котором жидкости с большей температурой и меньшей плотностью поднимаются вверх, а с низкой температурой и большей плотностью опускаются вниз. Горячая вода стремится подняться вверх, тем самым начинает движение в сторону радиаторов. Остывая, она опускается заново к котлу.

Принципиальная схема

Преимуществ у этой системы не очень много, но они есть. И самое главное ее достоинство – это полная независимость от посторонних энергоносителей, кроме, конечно, топлива для нагрева теплоносителя. В ней нет электрических приборов. Добавим к этой категории и простоту самой конструкции.

Недостатков системы чуть больше:

• В схеме используются трубы большего диаметра, что увеличивает стоимость всей конструкции.
• Невозможность использования современных моделей радиаторов с малым сечением внутренних их полостей.
• Обязательное условие – это наклон трубопроводов, чтобы обеспечить самотек горячей воды. Уклон делается в сторону движения теплоносителя.
• Некоторые схемы водяного отопления, к примеру, «Ленинградка», не обеспечивают необходимым количеством тепла радиаторы, стоящие вдали от отопительного котла.

Второй тип

Это все та же система, просто в нее врезаются два дополнительных элемента: циркуляционный насос и манометр. Первый гонит теплоноситель под небольшим давлением по всему кольцевому контуру. Второй следит за этим давлением. Кстати, необходимо оговориться, что в этом типе отопления устанавливается расширительный бачок закрытого типа. Это важный момент для тех, кто решает проводить сборку водяного отопления своими руками.

Однотрубная разводка

Достоинств у этого типа немало:

• Небольшой объем теплоносителя, что дает возможность уменьшить потребление топлива.
• Можно использовать малый диаметр труб.
• Можно упростить схему трубной развязки, тем самым, уменьшить количество самих труб.
• Использование батарей отопления современного типа с малой вместимостью.
• Появляется возможность управлять температурным режимом в помещениях, регулируя подачу теплоносителя в каждый радиатор.

А вот недостаток у этой схемы всего один – полная зависимость от электроэнергии.

Котельная в частном доме

Оборудование для водяного отопления

Начинать надо с отопительных котлов. Производители в настоящее время предлагают пять основных видов отопительных агрегатов, которые делятся между собой используемым топливом для нагрева теплоносителя:

• Газовые котлы.
• Электрические.
• Твердотопливные.
• Жидкотопливные.
• Комбинированные.

Последние имеют несколько подгрупп в зависимости от сочетания используемых энергоносителей. Но это не единственный вариант разделения на группы, потому что многое зависит от предлагаемых конструкций. И в этом плане есть определенные отличительные особенности:

• Одноконтурные и двухконтурные котлы.
• С открытой или закрытой топкой.
• Конвекционные или конденсационные.
• Обычные и длительного горения.

В принципе, вариантов много, и каждый потребитель под определенные условия эксплуатации находит свой агрегат. Хотелось бы добавить, что определенную нишу на рынке занимают самодельные котлы для водяного отопления. Они дешевле заводских, но не имеют сертификата качества. Так что приобретая такой котел, вы все риски по его качественной работе берете на себя.

Дополнительные контуры в отоплении

Радиаторы

Здесь так же, как и в случае с котлами, разнообразие немалое. В его основе лежит материал, из которого прибор изготавливается, поэтому на рынке можно приобрести:

• Чугунные батареи.
• Стальные.
• Алюминиевые.
• Биметаллические.

Не будем разбирать их технические характеристики и определять, какой лучше. Наша задача просто обозначить разнообразие.

Трубы

С появлением на рынке пластиковых труб многое в системах отопления изменилось. Во-первых, трубы из полимеров оказались по многим позициям выше, чем традиционные металлические. Во-вторых, они дешевле. В-третьих, сборка труб не требует каких-то особенных знаний и огромного опыта работы. В-четвертых, многие домашние мастера стали проводить сооружение отопительной системы своими руками, тем самым, уменьшая бюджет строительства дома в целом.

Двухтрубная схема с насосом

Варианты разводки отопления

Итак, мы подошли к самому серьезному разделу, в котором разберем схемы разводки трубопроводов. Это на самом деле важный раздел, от которого зависит и стоимость системы отопления, и сложность ее сборки, и возможность, используя одну из схем, прилично сэкономить.

В основе главных схем разводки лежит контурность трубопроводов. Различают два типа:

В первом случае, это обычный кольцевой контур, центром которого является нагревательный котел. От него по всем помещениям дома протянут трубопровод, к которому в каждой комнате подключается радиатор.

Обратите внимание на один очень важный момент. Чем дальше от котла расположен радиатор, тем меньше тепловой энергии он получает. То есть теплоноситель до него доходит уже остывшим. И это большой минус данной схемы.

Двухтрубная система сильно отличается от однотрубной. В ней два контура: подача теплоносителя и обратка. По первому контуру теплоноситель поднимается вверх и подает теплоноситель в радиаторы. По второму остывший теплоноситель возвращается в котел.

Если вы выбираете однотрубный вариант, то лучше, если в него врежете насос. Если двухтрубный, то он может работать и с естественной циркуляцией.

Коллекторная разводка

Обе эти схемы могут быть видоизменены, если вам необходимо дополнительно организовать систему горячего водоснабжения. В данном случае могут быть использованы два конструктивных варианта:

• Установка двухконтурного котла.
• Установка одноконтурного котла и бойлера.

В первом случае просто изменяется подводка самого отопительного агрегата, во втором производится установка дополнительного контура, с помощью которого будет нагреваться вода в бойлере.

Как подвид двухтрубной системы отопления, добавим так называемую коллекторную схему. Все специалисты отмечают, что это самая идеальная система, но, правда, и самая сложная, и самая затратная. Почему? Все дело в конструкции, в которой присутствует коллекторный узел. От него к каждому радиатору подводится отдельный контур, здесь же устанавливаются отсекающие вентили, с помощью которых можно не только регулировать подачу теплоносителя, но и при необходимости отсекать контур для проведения ремонтных работ в каждой отдельной комнате.

И, как уже было сказано выше, самый большой недостаток этой трубной разводки – большое количество труб и наличие коллекторной группы. Все это, во-первых, стоит денег, во-вторых, усложняет монтажный процесс.

Мы постарались вас ознакомить с водяным отоплением, с его комплектующими и схемами трубной разводки. Но это была всего лишь ознакомительная статья. Конкретно по каждой позиции читайте другие статьи на нашем сайте.

Виды водяного отопления частного дома

Водяное отопление, как следует из его названия, предполагает наличие в своем составе такого элемента, как вода, которая является здесь теплоносителем, то есть обеспечивает доставку тепловой энергии от её генератора (котла, печи) к месту её потребления – радиаторам, размещенных в разных местах помещения или в разных помещениях дома. Каким же может быть водяное отопление частного дома, в чем его преимущества и недостатки?

Источники тепла, схемы циркуляции и разводки

В зависимости от вида элементов, с помощью которых происходит нагревание помещение, системы водяного отопления могут быть:

• радиаторными — наиболее распространенный, в настоящее время, их вид, роль нагревательных устройств в которых выполняют радиаторы (батареи) различных типов;
• в виде водяных «теплых полов» с нагревательными элементами из труб, которые располагаются в основании напольного покрытия и по которым циркулирует нагретый теплоноситель — более современный, но еще менее распространенный вид.

Основные элементы

К тому же, любая такая отопительная система состоит из таких основных элементов:

• генератора тепла (котла, печи);
• труб, по которым циркулирует теплоноситель (вода) и которые также могут служить нагревательным элементом (например, в системе водяных теплых полов);
• радиаторов, обеспечивающих нагревание помещения — в системах водяного радиаторного отопления.

Кроме этого, в такие системы, как правило, входят дополнительные элементы, такие: как расширительный бак (открытый или мембранный), запорная и регулирующая арматура, средства контроля и обеспечения безопасности, а также другие, в зависимости от вида и сложности системы.

Генераторы или источники тепловой энергии

Источником тепловой энергии для водяного отопления могут служить котлы, использующие различные виды топлива:

• газовые;
• электрические;
• твердотопливные;
• жидкотопливные;
• тепловые насосы;
• гелиоустановки.

Кроме этого, водяное отопление можно совместить с традиционной отопительной или отопительно-варочной печью, а также с кухонной плитой или камином. При этом в конструкцию этих отопительных приборов включают теплообменники разных конструкций (змеевики, регистры), изготовленные из труб или листовой стали. Таким образом можно повысить КПД печи, плиты или камина и с помощью водяного контура отапливать сразу несколько комнат или весь дом.

Возможен даже комбинированный вариант, когда к одной системе отопления параллельно подключаются несколько генераторов тепла. Например: твердотопливный и газовый или твердотопливный и электрический. В этом случае один из видов отопления будет основным, а другой или другие – дополнительным или резервным. Тем более, что водяное отопление для разных котлов, практически не отличается, хотя и имеет некоторые особенности, которые мы рассмотрим далее.

Очень часто водяное отопление называют паровым. Но это не одно и то же. Хотя в паровом отоплении в качестве теплоносителя используется также вода, но она там нагревается до состояния пара. Для этого используются специальные парогенераторы. Такие установки очень редко используются в быту.

Закрытые и открытые системы

Система водяного отопления может быть открытой и закрытой. В первом случае в её состав входит расширительный бак, который располагают максимально высоко (под потолком или на чердаке). Такой бак обеспечивает некоторое избыточное давление в системе, отвод воздуха из неё и функцию предохранительного устройства, если вдруг вода закипит. Кроме того, он часто служит для добавления воды в систему во время её эксплуатации.

Открытая система водяного отопления

В закрытых системах функцию расширительного выполняет мембранный гидроаккумулирующий бак. В таких системах обычно устанавливается избыточное давление в пределах 1,5 атм. (бар), а для контроля и обеспечения безопасности используется специальный блок, в который входит манометр, воздушный и предохранительный клапаны.

Закрытая система водяного отопления

Для того, чтобы система водяного отопления функционировала, в ней необходимо обеспечить циркуляцию теплоносителя – воды или другой жидкости. Такая циркуляция может быть естественной, принудительной или комбинированной.

Циркуляция теплоносителя: естественная или гравитационная

Этот вид циркуляции в водяном отоплении используется с самого начала его существования. Такая циркуляция основана на том, что плотность нагретой воды меньше, чем холодной. Поэтому, при нагревании она поднимается вверх, вытесняемая более плотной – холодной, по трубам подается к радиаторам, где отдает свое тепло (охлаждается) и уже охлажденной поступает обратно в котел или печь. Все очень просто и нет надобности в каких-то дополнительных устройствах. Такой вид циркуляции не зависит от наличия электроэнергии и чаще всего используется при отоплении твердым топливом.

Рис. 1 Водяное отопление с естественной циркуляцией

Но для обеспечения естественной или, как ее еще называют — гравитационной циркуляции, необходимо, чтобы трубы доставляющие воду к радиаторам и отводящие её были проложены с уклоном не менее 1/10 (3-5°): подающие – в сторону радиаторов, а «обратка» — в сторону котла. При отсутствии таких уклонов вода естественным образом циркулировать не будет.

Проще всего, выдержать угол наклона при монтаже такой системы водяного отопления из металлических труб, благодаря их жесткости. Можно также использовать для этого и, довольно популярные в настоящее время, полипропиленовые трубы. Но для обеспечения правильных уклонов необходимо будет обеспечить более частое их крепление к стене по предварительной разметке или укладку в наклонные ниши или «штробы».

Для обеспечения естественной циркуляции имеет значение и диаметр труб водяного отопления. Он должен быть максимальным возле котла и постепенно уменьшаться до последней точки подключения (радиатора). Это касается как подающей трубы, так и «обратки». Максимальный диаметр труб должен соответствовать диаметру входного и выходного патрубков котла.

Кроме того, отопительный котел должен быть установлен с таким расчетом, чтобы точка входа в него «обратки» была расположена, по возможности ниже. Лучшим вариантом для обеспечения естественной циркуляции может быть расположение котла в цокольном или подвальном помещении. Если это невозможно, то на подающей трубе устраивают так называемый коллектор разгона: после котла она сначала поднимается вверх на1-1,5 м, а после этого опускается вниз, обеспечивая уклон в сторону радиаторов.

Принудительная циркуляция

Водяное отопление с принудительной циркуляцией позволяет увеличить КПД системы, как минимум на 20%. Для её обеспечения в систему отопления включается циркуляционный насос. В этом случае циркуляция практически не зависит от места положения котла и угла наклона труб. Кроме того, можно использовать трубы меньшего диаметра. Но такое водяное отопление получается энергозависимым: при отключении электроэнергии циркуляционный насос не работает и циркуляция прекращается. Поэтому, принудительная циркуляция оправдана в сочетании котлов, которые при отключении электроэнергии автоматически отключаются, например: электрических котлов.

Рис. 2 Схема водяного отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя

Системы водяного отопления с принудительной циркуляцией могут быть как открытыми так и закрытыми. Трубы, которые используются для разводки таких систем, могут быть металлическими, пластиковыми или металлопластиковыми. Циркуляционный насос может быть установлен на «обратке» или на подающей трубе, на горизонтальном или вертикальном её участке, в непосредственной близости от котла. Иногда в такие системы включают несколько циркуляционных насосов – свой, на каждую отдельную ветку разводки. Для того, чтобы насос можно было при необходимости поменять, перед и после него устанавливают запорные краны. А для того, чтобы предотвратить преждевременный его износ, перед ним устанавливают фильтр механической очистки теплоносителя. Некоторые конструкции котлов уже изначально укомплектованы циркуляционным насосом.

Комбинированная или совмещенная циркуляция

Водяное отопление с таким видом циркуляции совмещает в себе преимущества естественной и принудительной и, при необходимости, может переключаться из одного режима на другой.

Это важно для котлов, которые при отключении электроэнергии нельзя моментально остановить. Таким примером может служить твердотопливный котел или печь с теплообменником. Такая система, в этом случае, просто переключается с принудительной на естественную циркуляцию. А для этого она изначально монтируется со всеми необходимыми уклонами, но в неё с помощью байпаса устанавливается циркуляционный насос. Он, вместе с обвязкой (запорными кранами, фильтром, а иногда и воздушным клапаном) монтируется на параллельном ответвлении трубы, а на центральной трубе устанавливается шаровый кран, который открывается для естественной циркуляции и закрывается при работе насоса.

Рис. 3 Схема системы водяного отопления с комбинированной (совмещенной) циркуляцией теплоносителя

Схемы разводки труб

Схема разводки труб при водяном отоплении может быть:

• однотрубной;
• двухтрубной;
• коллекторной (лучевой).

Однотрубная разводка предполагает, что для подачи нагретой и возврата охлажденной воды используется одна и та же труба, которая представляет собой замкнутый контур. К ней подсоединяется вход и выход из радиаторов. Таким образом, после первого же радиатора вода в магистральной трубе будет иметь более низкую температуру и каждый последующий радиатор будет получать меньше тепловой энергии. Это является главным недостатком однотрубных систем водяного отопления. Зато они позволяют экономить на трубах. Кроме того, одну трубу проще вписать в интерьер комнаты.

Двухтрубная схема (представлена на рис. 1,2,3) предполагает наличие двух магистральных труб: одна для подачи нагретой воды, другая (так называемая «обратка») – для возврата охлажденной обратно к котлу. При такой системе тепло более равномерно распределяется между радиаторами, но при этом увеличивается расход труб и объем работ по их монтажу. Двухтрубные системы водяного отопления могут быть с нижней и верхней разводкой труб. В первом случае подающая труба укладывается ниже радиаторов, рядом с «обраткой», а во втором – над ними.

Коллекторная или, как еще её иногда называют, лучевая разводка, по сути, является разновидностью двухтрубной. При такой разводке нагретая вода сначала подается на распределительный коллектор (гребенку), а оттуда к каждому радиатору отдельной трубой. То же самое и с «обраткой» — охлажденная вода из каждого радиатора подается на свой коллектор и дальше к котлу. Такой способ разводки требует наибольшее количество труб, но и позволяет максимально равномерно распределять тепло между радиаторами и, при необходимости, легко регулировать его подачу.

Преимущества и недостатки водяного отопления

Водяное отопление дома, независимо от его вида и выбранной схемы, имеет свои плюсы и минусы. Из преимуществ можно выделить следующие:

1. Можно отапливать весь дом из одного места, разместив котел в одном из его помещений (котельной), а в остальных — нагревательные приборы (радиаторы различного вида, теплые водяные полы). И если в случае отопления дома с помощью электричества, это не так важно (в принципе, в каждой комнате можно установить конвектор или другой электообогреватель), то при использовании для обогрева твердого топлива или газа намного удобней иметь один котел, чем устанавливать в каждой комнате печку или газовый конвектор.
2. Относительно невысокая температура поверхности нагревательных приборов. Максимальная температура жидкого теплоносителя не превышает 90-100°С. Но на практике, поверхности радиаторов водяного отопления редко нагреваются выше 60 °С, что предотвращает подгорание пыли на них, как например на теплообменниках «сухих» электроконвекторов. В системах же теплых водяных полов она, как правило, не более 40 °С. Что позволяет обогревать помещение «мягким» комфортным теплом.

Из недостатков можно выделить такие:

1. Необходимость разводки системы труб для подачи теплоносителя от котла к нагревающим приборам, а это затраты на трубы, соединительные элементы, дополнительное оборудование и их монтаж.
2. Вода в системе может замерзнуть. Если в доме не проживают постоянно (дача, загородный дом), то в холодное время года, при отсутствии жильцов, то либо из системы необходимо сливать воду, либо она должна работать в режиме, поддерживающем минимальную температуру или в качестве теплоносителя должна использоваться не вода, а незамерзающая жидкость.
3. Возможны протечки теплоносителя в процессе эксплуатации.

Видео по теме