Какие бывают системы отопления и их применение

Базовые виды схем отопления

Все виды схем можно разделить на 4 подтипа: открытые и закрытые, насосные и самотечные.

В самотечной системе частного дома (система с естественной циркуляцией) движение теплоносителя происходит путём естественной циркуляции. Путем соблюдения простых законов физики система монтируется так, что не требует наличия дополнительного насоса. Хорошо подходит для небольших одноэтажных домов

В принудительной схеме водяного отопления частного дома жидкости происходит вследствие действия циркуляционного насоса. При использовании такой системы трубы можно монтировать в стены, в пол, проводить по потолку, прятать их от человеческих глаз. При правильном подборе насоса водяное отопление будет работать успешно. Такие схемы разводки отлично подходят для двухэтажных домов.

Открытая система от закрытой отличаются расширительным баком. В закрытой системе используется мембранный бак. Он позволяет поддерживать в системе нужное давление и компенсирует расширение теплоносителя.

Теперь давайте разберем каждую схему поподробнее.

Современные технологии утепления дома

Строительство дома сегодня предполагает использование новых способов утепления строений инновационными материалами.

Использование термоизоляционной краски Lic Ceramic

В народе этот современный материал называют нанокраска для утепления. Сверхтонкая теплоизоляция – главное качество этого материала. Применяется для утепления стен, фасадов, крыш, полов. Инновационный материал экономит тепло в помещении на 30%. Для старых построек плюсом будет маленький вес материала. Нет дополнительной нагрузки на стены.

Жидкий пеноизол

Старые постройки требуют бережного отношения к ним. Жидкий утеплитель пеноизол – подаётся под давлением. Заполняет пустоты внутри стен, фундаментов и крыши. Внешний вид старого строения не пострадает. С помощью пенообразного материала заполняют маленькие щели и дефекты в стенах. Утепление дома проводят с большой степенью надёжности.

Вспененная гранула

Это цельные шарики пенопласта. Называют «дробленый пенопласт».

Применяется так:

1. Добавляют в бетон. Бетон становиться облегченным и с повышенной теплоизоляцией.
2. Пустоты, например, межкирпичной кладки задувают гранулами пенопласта. Не требуется дополнительное выравнивание стен для утепления.

Фольгированные утеплители

Материал состоит из фольги и термослоя. Фольга выполняет задачу отражателя теплового потока. Утепляют стены как снаружи, так и внутри.

Выбор новых технологий в обустройстве отопления дома и его утепления широк и многогранен. Можно подобрать вариант для выполнения поставленной цели. Использование новых технологий помогает создать в доме уют и комфорт.

Особенности монтажа

Все такие системы монтируются и проектируются под конкретный дом, с учетом габаритов, площади, количества комнат и этажей, планируемого теплоносителя, радиатора и некоторых других параметров.

Однако, есть ряд правил, которые требуется соблюдать при монтаже. Использование лучевой системы в многоквартирном доме не разрешается. Поскольку теплоноситель циркулирует по вертикальным стоякам, которые объединяют все помещения в единую сеть. Из-за присоединения к системе нескольких коллекторов жидкость не будет циркулировать к верхним этажам.

Процесс монтажа

В частных домах можно обустроить лучевую систему если следовать таким рекомендациям:

1. Ко всем коллекторам, которые обеспечивают циркуляцию теплоносителя для радиаторов обязательно требуется монтировать клапаны, которые бы препятствовали образованию пробок.
2. Контур требуется оборудовать расширительной емкостью, с объемом в 10% от общего количества жидкости, циркулирующей по трубам. Оптимальный вариант – использование мембранного бака.
3. Крепится бак на трубопроводе, который объединяет отводящую емкость с нагревательным элементом.
4. Если планируется прикрепить несколько насосов, следите за тем, чтобы они располагались горизонтально. В противном случае они сломаются, что потребует дорогостоящего ремонта или замены.

Подготовка к установке

Перед всеми работами требуется составить проект

Особенно важно стоит отнестись к формированию чертежа. Он должен быть достаточно подробным, со всеми расчетами и габаритами. При невозможности сделать его самому, можно привлечь специалистов

При невозможности сделать его самому, можно привлечь специалистов.

Также требуется:

1. Выбрать места для батарей.
2. Выбрать тип радиаторов и количество секций.
3. Составить список необходимых материалов и оборудования.

Монтаж лучевой системы отопления

Коллекторно лучевые системы отопления монтируются под пол. При этом требуется соблюдать несколько рекомендаций.

Черновым полом или основой, может быть фундамент здания, на который прикрепляют теплоизолятор, после чего располагают трубопровод. После чего, трубопровод из заранее закупленных и нарезанных сегментов соединяется. Чтобы при заливке бетоном он не поднялся, желательно прикрепить его любым из способов.

После чего, вокруг сети требуется расположить утеплитель до 5 сантиметров из пенопласта и прибить дюбелями. После чего, можно заливать бетоном, до 50-70мм.

Принцип работы центральной отопительной системы

Отопительные системы для частных домов в России в основном центрального типа. Например, обычный многоквартирный дом: как отопительная система в нем функционирует? В дом подведена теплотрасса, имеются специальные задвижки. От них запитан тепловой узел, который чаще всего бывает один (но их может быть и несколько). После  вводных задвижек находятся грязевики, а после них идут задвижки на ГВС.

Рисунок 5: Двухтрубная система отопления

Если рассматривать тепловой узел дальше, то можно увидеть элеваторный узел: вода с высокой температурой попадает в этот прибор, а он работает как инжектор, и инжектирует воду обратки, вода из обратки идет на рециркуляцию. В результате этого вода выходит с той температурой, которая подается в наши батареи. Сама система обычно однотрубная с нижним разливом, но бывает верхний разлив. Обратка находится в подвале, а подача на чердаке. В зависимости от конструкции стояка, движение воды может быть попутным, а может быть встречным. Количество секций в радиаторе, определяется специальными расчетами.

Важно! Отопительные системы для дома в идеале должны рассчитываться специальной проектной организацией. Не рекомендуется проводить самостоятельные расчеты и экономить на системе отопления, в противном случае в процессе эксплуатации самодельной отопительной системы могут возникнуть проблемы

(См. также: Закрытая система отопления)

Рисунок 6: Отопительная система дома

Воздушное отопление

Воздушную отопительную систему сегодня можно встретить очень редко. При воздушной системе воздух по специальным воздуховодам попадает в помещение, вытесняя более холодный, и создает естественную циркуляцию. При попадании холодного воздуха в помещение, циркуляция нарушается, и теплый воздух скапливается у потолка, а внизу остается более холодный. Это можно назвать главным минусом такой отопительной системы.

Водяное отопление

Наиболее часто встречающаяся отопительная система частного дома — это водяная и электрическая. Водяное отопление считается самым популярным, надежным и простым. Принцип действия довольно прост: вода нагревается в котле и по трубам направляется в дом, отдавая тепло через батареи. Циркуляция происходит при помощи специального насоса. Эта система является замкнутой: котел – трубы — батарея. Для разогрева котла используется уголь, керосин, дрова и природный газ. При этой системе еще используются и другие приборы такие как: терморегуляторы, манометры, предохранительные клапаны и другие. Трубы используются стальные, медные или полимерные.

Отопительные системы электрические бывают нескольких видов: потолочные инфракрасные обогреватели, различные электрические радиаторы, конвекторы, кабельные системы подогревающие потолок и пол и так далее. Но все они работают от электроэнергии, и при ее отсутствии нет возможности согреться с помощью таких обогревателей. Это является большим минусом такой системы отопления.  Рассмотрим один из видов электрического отопительного оборудования. (См. также: Автономное отопление)

Электрические конвекторы

Их работа осуществляется путем циркуляции воздуха, за счет чего в воздух отдается более 80% тепла. Благодаря высокой надежности их можно устанавливать в детских комнатах, так как температура на поверхности не превышает 60 градусов. Они не осушают воздух и не сжигают кислород. Холодный воздух поступает в конвектор и нагревается в нем, а после нагрева воздух расширяется и выходит через специальные жалюзи.

Рисунок 7: Электрический конвектор

Уровень тепла определяется с помощью специальной электронной системы. На некоторых моделях установлены термостаты, позволяющие экономить электроэнергию. Конвекторы можно разделить на высокие и плинтусные приборы. Высокие конвекторы обычно крепят на стену, а плинтусные, ставят под окно.

Плюсы и минусы электрического отопления

Электрическое отопление имеет ряд преимуществ и некоторые недостатки.

Плюсы:

• установка проста
• не нужно приобретать специальное оборудование
• занимает мало пространства квартиры
• экологичное и бесшумное

Минусы:

• большой расход электричества
• зависимость от перебоев с электричеством
• необходимость установки стабилизатора напряжения (при значимых мощностях)
• в случае замыкания — замена проводки

Электрическое отопление

Рассмотрим конкретные отопительные приборы, работающие на электричестве.

Электрорадиатор

Электорадиатор

Он выделяет тепло за счет нагрева жидкости в самом приборе.

Виды электрорадиаторов:

• электрический конвектор
• масляный радиатор
• настенный электорадиатор
• инфракрасный обогреватель

Рассмотрим плюсы и минусы всех видов электрорадиаторов.

Электрический конвектор

Это отопительный прибор, который внешне напоминает батарею центрального отопления – часто модели бывают на колесиках. Преимущество такого конвектора – быстродействие. Помещение нагревается недолго и равномерно.

Недостатки — небольшой срок активной эксплуатации (5 лет), нахождение прибора рядом с открытым окном может привести к возгоранию, берет много электричества.

Электрический конвектор

Масляный радиатор

Это обогреватель, работающий благодаря специально нагретому маслу. Оно циркулирует внутри радиатора и сохраняет тепло на долгое время, тем самым не требуя частого нагревания. В этом главный плюс такого вида электрорадиатора.

Еще такие обогреватели дешевле воздушных, не тратят много электричества на обогрев, имеют компактный размер.

Минусы: очень медленно нагревают комнату, плохо обогревают большую квартиру, в случае утечки масла при попадании на кожу возможен ожог.

Масляный радиатор

Настенный электорадиатор

Это частный случай конвектора. Обогревает помещение с помощью электричества и при этом крепится на стену возле пола.

Его плюс в том, что быстро и равномерно прогревает комнату при минимальном расходе электричества, безопасен, т.к. нагревательные компоненты находятся внутри обогревателя и закрыты специальной алюминиевой стенкой, экологичен, т.к. не сушит воздух. Цена приемлемая — от 940 руб.

Настенный электорадиатор

Инфракрасный обогреватель

В наше время быстро набирает популярность. В отличие от других видов радиаторов, нагревает в помещении не воздух, а окружающие предметы. Именно от предметов нагревается уже непосредственно воздух.

Плюсы: обогревают большие комнаты, затрачивая мало энергии. Применяются также для уличных террас и т.п.

Минус один: качественные инфракрасные обогреватели дороги: от 20 до 30 тыс. руб.

Инфракрасный обогреватель

Паровое отопление

Теплоноситель – пар. Источник тепла – паровой котел, паровая турбина или редукционно-охладительная установка. Последняя снижает температуру и давление пара настолько, чтобы его использование было безопасно для потребителей. Пар течет по радиаторам отопления, конвекторам, оребренным и гладким трубам.

Пар конденсируется на внутренних стенках отопительных приборов. Конденсат возвращается к источнику тепла одним из двух способов:

1. Самотеком, если система замкнутая.

2. Выкачивается насосом, если система разомкнутая.

Температура пара не должна быть выше 130 градусов. Сила обогрева регулируется уменьшением или увеличением расхода пара. Бывают системы, в которых регулировать расход пара невозможно. Тогда, если греет сильно, система отключается; когда становится прохладно – снова включается.

Совет – перед наступлением морозов прогрейте помещение, чтобы эффективнее использовать тепловую инерцию пара.

Преимущества парового отопления:

1. Отопительные приборы стоят дешевле и по размерам меньше отопительных приборов, которые используются в других видах отоплений.

2. Система прогревается быстро. Как следствие, помещение тоже.

3. Тепло в теплообменниках не теряется.

Недостатки парового отопления:

1. Отопительные приборы сильно горячие – высок риск обжечься.

2. Нельзя плавно регулировать температуру обогрева.

3. Система шумит во время работы.

4. Тяжело монтировать отводы к работающей системе.

Сфера использования парового отопления

Паровое отопление нельзя использовать в жилых и общественных зданиях. Можно в производственных помещениях, в лестничных клетках и вестибюлях и в тепловых пунктах с централизованным или автономным теплоснабжением.

Практика показала, что использование парового отопления оправдано на предприятиях, где пар применяется в работе.

Типы принудительной циркуляции носителя тепла в обогреве

Применение схем отопления с принудительной циркуляцией в двухэтажных домах используется из-за протяжённости линий системы (более 30 м). Такой способ осуществляется при помощи циркуляционного насоса, перекачивающего жидкость контура. Он монтируется на входе в отопительный прибор, где температура теплоносителя является самой низкой.

При замкнутом контуре степень напора, которую развивает насос, не зависит от этажности и площади строения. Скорость водяного потока становится больше, поэтому при прохождении по трубопроводным линиям теплоноситель сильно не остывает. Это способствует более равномерному распределению тепла по всей системе и использованию теплогенератора в щадящем режиме.

Расширительный бак можно располагать не только в наивысшей точке системы, но и возле котла. Для совершенства схемы проектировщики ввели в неё разгонный коллектор. Теперь, если отключится электроэнергия с последующей остановкой насоса, система будет продолжать работу в режиме конвекции.

• с одной трубой;
• двумя;
• коллекторная.

Каждую можно смонтировать самим или пригласить специалистов.

Вариант схемы с одной трубой

На входе в батарею также монтируется запорная арматура, которая служит для регулировки температуры в комнате, а также необходимая при замене оборудования. Сверху радиатора устанавливают вентиль для спуска воздуха.

Вентиль на батареи

Чтобы повысить равномерность распределения тепла, радиаторы устанавливаются по линии байпасов. Если не использовать эту схему, то потребуется подбирать батареи разной мощности с учетом потери носителя тепла, то есть чем дальше от котла, тем больше секций.

Использование запорной арматуры необязательно, но без нее снижается маневренность всей системы отопления. При необходимости вы не сможете отключить от сети второй или первый этаж для экономии топлива.

Чтобы уйти от неравномерного распределения носителя тепла, используют схемы с двумя трубами.

• тупиковая;
• попутная;
• коллекторная.

Варианты тупиковой и попутной схем

Попутный вариант позволяет легко контролировать уровень тепла, но необходимо увеличивать длину трубопровода.

Наиболее эффективной признана коллекторная схема, которая позволяет подводить к каждому радиатору отдельную трубу. Тепло поступает равномерно. Есть один минус – высокая стоимость оборудования, так как увеличивается количество расходного материала.

Схема коллекторного горизонтального отопления

Существуют еще вертикальные варианты подачи носителя тепла, которые встречаются с нижней и верхней разводкой. В первом случае сток с подачей носителя тепла проходит сквозь этажи, во втором, стояк идет вверх от котла на чердак, где идет разводка труб на элементы обогрева.

Вертикальная схема

Двухэтажные дома могут иметь самую разную площадь, начиная от нескольких десятков и заканчивая сотнями квадратных метров. Также они отличаются расположением комнат, наличием пристроек и отапливаемых веранд, положением к сторонам света. Ориентируясь на эти и многие другие факторы, следует определиться с естественной или принудительной циркуляцией теплоносителя.

Простая схема циркуляции теплоносителя в частном доме с системой отопления с естественной циркуляцией.

Схемы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя отличаются своей простотой. Здесь теплоноситель движется по трубам самостоятельно, без помощи циркуляционного насоса – под действием тепла он поднимается вверх, попадает в трубы, распределяется по радиаторам, остывает и попадает в обратную трубу, чтобы вновь отправиться в котел. То есть, теплоноситель движется самотеком, подчиняясь законам физики.

Схема закрытой двухтрубной системы отопления двухэтажного дома с принудительной циркуляцией

• Более равномерный прогрев всего домовладения;
• Значительно большая длина горизонтальных участков (в зависимости от мощности используемого насоса, она может достигать нескольких сотен метров);
• Возможность более эффективного подключения радиаторов (например, по диагональной схеме);
• Возможность монтажа дополнительной фурнитуры и изгибов без риска снижения давления ниже минимального предела.

Таким образом, в современных двухэтажных домах лучше всего использовать отопительные системы с принудительной циркуляцией. Также возможен монтаж байпаса, который поможет выбирать между принудительной или естественной циркуляцией в целях выбора наиболее оптимального варианта. Мы делаем выбор в сторону принудительных систем, как более эффективных.

https://www.youtube.com/watch?v=olrD9qxCAhM

У принудительной циркуляции есть парочка недостатков – это необходимость в покупке циркуляционного насоса и повышенный уровень шума, связанный с его работой.

Разработка схемы-проекта индивидуального отопления

Схема системы отопления частного дома – это документ, в котором содержится следующая информация:

место установки котла. Рекомендуется устанавливать котел в подвале или в котельной. В любом случае, определяющее значение будет иметь возможность подводки к котлу коммуникаций (электричества и холодного водоснабжения).

место установки батарей. Радиаторы устанавливают под окнами;

детальный план прокладки труб по помещениям дома. Обязательно указывается место установки кранов, фитингов и других расходных материалов;

описание системы выведения продуктов сгорания (при необходимости);

другие специфические особенности, характерные для выбранной системы индивидуального отопления.

Проект необходимо согласовать в соответствующих органах.

Воздушное отопление

Отопление при помощи нагретой воздушной массы, которая поступает внутрь помещения, построено на принципе терморегуляции. Нагретый до определенной температуры воздух по системе воздуховодов подается непосредственно внутрь помещений. Таким способом осуществляется обогрев внутренних пространств.

                   

Основным элементом системы с воздушным отоплением является печь канального типа или камин.  Камины, как правило, используются с закрытой топкой, так как открытые модели являются больше декоративными элементами интерьера, чем отопительными элементами. Производительность стандартных отопительных печей и каминов – от 5 до 12 кВт, у отдельных моделей может достигать 15 кВт и выше.

В процессе сгорания топлива нагревается воздух, который через систему труб подается в отапливающиеся помещения. Здесь он выходит наружу и смешивается с присутствующим в комнате воздухом, тем самым повышая в ней температуру.

                 

Продукты сгорания в данном случае уходят через дымоход. Правильно настроенная работа вытяжки и чистый дымоход, обеспечивают безопасность всей системы обогрева подобного типа во время работы.

При необходимости отапливать значительные площади, выбор воздушной системы отопления не всегда рационален. Для отопления домов и коттеджей площадью до 100–150 кв. м возможностей такой системы вполне хватит, особенно при грамотном устройстве разводки воздуха по зданию.

Включение в систему распределительного коллектора

Популярным в последнее время способом организации водяного отопления является так называемая “лучевая схема” с применением распределительного коллектора.

Такой метод разводки надежно работает только при хорошем давлении воды в системе, поэтому его не используют при естественной циркуляции.

Лучевая разводка предполагает подключение каждого отопительного прибора (или небольшой их группы) непосредственно к распределительному коллектору, раздающему горячую и собирающему охлажденную воду

Попутная схема или «петля Тихельмана»

Попутная схема разводки отопления.

Попутная схема является вариацией классической схемы с тем отличием, что направление движения теплоносителя в подаче и обратке совпадает. Такая схема применяется в системах отопления с длинными и удаленными ветками. Использование попутной схемы позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление ветки и равномерно распределить теплоноситель по всем радиаторам.

Веерная (лучевая)

Веерная или лучевая схема используется в многоэтажном строительстве для поквартирного отопления с возможностью установки на каждую квартиру прибора учета тепла (теплосчетчика) и в частном домостроении в системах с поэтажной разводкой трубопроводов. При веерной схеме в многоэтажном доме на каждом этаже устанавливается коллектор с выходами на все квартиры отдельного трубопровода и установленным теплосчетчиком. Это позволяет каждому владельцу квартиры учитывать и оплачивать только им потребленное тепло.

Веерная или лучевая система отопления.

В частном доме веерная схема используется для поэтажного распределения трубопроводов и для лучевого подключения каждого радиатора к общему коллектору, т. е. к каждому радиатору походит отдельная труба подачи и обратки от коллектора. Такой способ подключения позволяет максимально равномерно рассредоточить теплоноситель по радиаторам и уменьшить гидравлические потери всех элементов системы отопления.

Правила использование теплого пола

Комфортный и очень популярный способ обогрева жилых помещений – обустройство теплого пола. Если отапливаемая площадь небольшая, то можно обойтись одной трубой, помещенной в стяжку пола.

Подключение теплого пола к системе отопления через распределительный коллектор является единственно возможным вариантом для обогрева больших площадей таким способом

Для больших площадей использование единственной трубы невозможно по следующим причинам:

• количество подаваемого тепла не хватит для обогрева всего помещения, кроме того этот обогрев будет неравномерным;
• при большой длине возникает сильное гидродинамическое сопротивление потока жидкости, что ведет к чрезмерным затратам электроэнергии на создание давления и увеличивает риск прорыва воды в местах соединений.

Поэтому, при значительной площади теплого пола, использование нескольких труб является не пожеланием, а необходимостью.

В этом случае подключение осуществляется через распределительный коллектор.

По коллекторному принципу устроены системы водяных “теплых полов”, аналогично подключаемых к распределительной гребенке.

Коллекторные гребенки теплых полов отличаются меньшим количеством гнезд в сравнении с радиаторными лучевыми системами. Нужен более мощный насос.

Разводку систем напольного обогрева производят медными и металлопластиковыми трубами, используя неразъемные соединения.

После устройства и опрессовки теплого пола выполняется заливка стяжки, которая защищает трубы от повреждений и играет роль теплопроводящего элемента.

Регулировка температуры через смеситель отличается надежностью, что очень важно, так как превышение температуры может вызвать существенную деформацию покрытия пола: линолеума, ламината или паркета