Отопление очень просто!

Что такое гидравлическая система отопления?
Это замкнутая цепочка из труб, отопительных приборов и котла (генератора тепла), заполненная водой, текущей по трубам. Воду внутри системы мы уже назвали выше теплоносителем, потому что теплоносителем может быть не только вода, но и другие жидкости, о которых расскажем позже и которые называют одним общим словом "антифризы" ("незамерзайки").
Работает система отопления очень просто:
с помощью насоса теплоноситель движется по системе, сначала он нагревается в котле, а затем постепенно остывает в трубах и отопительных приборах (радиаторах), отдавая тепло и согревая дом.
В систему отопления входит еще много разных кранов и гаек, но будем говорить пока только об основных ее составляющих.
Что такое теплоноситель?
Это вода (или антифриз), залитая в отопительную систему, с помощью которой тепло передается от котла к отопительным приборам.
Почему чаще всего теплоноситель - вода?
Вода - хороший теплоноситель, так как по своим физическим свойствам она способна накапливать при нагревании и отдавать при остывании большое количество тепла.
Вода обладает хорошей текучестью и поэтому ее несложно заставить "бегать" по системе отопления и переносить тепло.
Вода - экологически чистое вещество и любая возможная протечка не представляет угрозы здоровью.
Вода всегда есть в водопроводе и ее просто добавить в систему отопления при недостатке.
Самая близкая к нам часть отопительной системы, которую мы видим ежедневно - отопительные приборы. Именно с их выбора и размещения начинается создание проекта и монтаж отопительной системы.
Какие бывают отопительные приборы?
Радиаторы - по своей конструкции имеют относительно большой объем и постоянно содержат много горячего теплоносителя. За счет этого они отдают тепло преимущественно в виде излучения (каминный эффект).
Конвекторы - отдают тепло в основном за счет циркуляции воздуха через них. По трубе конвектора движется теплоноситель, нагревая поверхности "надетой" на него "гармошки". Воздух проходит сквозь конвектор снизу вверх, нагреваясь от многочисленных теплых поверхностей.
Существуют отопительные приборы, соединяющие в себе свойства радиаторов и конвекторов (это отопительные приборы типа Demrad ), в их плоские накопительные панели поступает большая масса теплой воды и, в то же время, у них есть ребристые поверхности. В них сочетаются оба варианта теплоотдачи - излучение и конвекция.
Далее все отопительные приборы, независимо от способа теплоотдачи, будем называть радиаторами, так проще.
Отопительные приборы
Какие бывают радиаторы?
Радиаторы бывают чугунные, алюминиевые, стальные панельные и, так называемые, биметаллические.
Чугунные - хорошо отдают тепло и сопротивляются ржавчине, могут выдерживать довольно высокое давление в системе, но они тяжелые и не всегда соответствуют современным требованиям дизайна.
Алюминиевые - легкие, обладают высокой теплоотдачей, красивы, но довольно дороги и иногда не выдерживают высокого давления в системе.
Биметаллические - состоят из стальной трубы, по которой должен двигаться теплоноситель, и алюминиевого корпуса. Стальная труба выдерживает высокое давление, и изолирует алюминий от контакта с водой, а алюминиевые секции легко отдают тепло.
Стальные панельные - оптимальны по цене, обладают высокой теплоотдачей. Единственное ограничение – они применяются лишь в автономных ситстемах отопления, где вода не сливается из системы на лето.
Радиаторы этого типа, выпускаемые разными фирмами, имеют общий стандарт и похожи по внешнему виду.
Такие радиаторы производятся из высококачественной холоднокатаной стали. Они состоят из двух или трех плоских панелей, внутрь которых поступает теплоноситель, и ребристых поверхностей между ними, нагревающихся от панелей. Ребристые поверхности расположены так, чтобы вертикальный поток воздуха свободно проходил между ними. Большие теплые панели отдают тепло преимущественно за счет излучения, а ребристые поверхности - за счет конвекции. Такие радиаторы бывают с нижним подключением и с боковым подключением.
Радиаторы с нижним подключением более эстетичны и просты в монтаже. У радиаторов этого типа есть также встроенный термостатический вентиль, на который можно установить терморегулятор, автоматически поддерживающий в помещении заданную температуру.
О температуре отопительных приборов.
При обогреве помещений с помощью радиаторов всегда есть выбор: либо установить небольшие радиаторы и увеличивать теплоотдачу от них, повышая температуру теплоносителя (высокотемпературное отопление), либо, наоборот, стараться при той же теплоотдаче увеличить размеры радиатора, но взамен получить более низкую температуру его поверхности (низкотемпературное отопление).
Если отопление высокотемпературное, радиаторы пышут жаром и к ним невозможно прикоснуться. Это неэкономично, и у такой системы нет запаса регулирования. К тому же, если температура на радиаторе высокая, начинается разложение органической пыли, которая, как правило, присутствует в любом помещении. Продукты этого разложения выделяются в воздух и вдыхаются людьми, находящимися в помещении.
При низкотемпературном отоплении радиаторы слегка теплые, но и в комнате тепло. Это комфортно, безопасно и позволяет сэкономить. Исследования показали, что наиболее комфортная для человека температура отопления - 37 градусов.
Что такое качество системы отопления?
Кроме общепринятого значения качества, обозначающего хорошо сделанную вещь, под качеством системы отопления понимают способность системы поддерживать комфортную температуру в доме при температуре теплоносителя низкой настолько, насколько это возможно.
Большой и теплый радиатор лучше маленького и горячего.
Трубы и насос.
Тепло к отопительным приборам передается по трубам, соединяющим котел и радиаторы в замкнутую сеть - систему отопления, по которой циркулирует теплоноситель (движется по кругу).
Бывают системы отопления с естественной циркуляцией и с принудительной циркуляцией.
Что такое система с принудительной циркуляцией?
Самым важным элементом системы с принудительной циркуляцией является насос, который заставляет двигаться (циркулировать) теплоноситель. Эти насосы так и называются - циркуляционные. Мощность насоса должна быть достаточной для преодоления сопротивления (трения) в трубе.
Чем труба толще, тем меньше сопротивление и меньшая мощность насоса нужна. Но толстые трубы неудобны, некрасивы в комнатах и существенно дороже. В результате обычно соблюдают разумный баланс между диаметром труб и мощностью насоса. Существуют точные расчеты для соблюдения соответствия между диаметром трубы, качеством и стоимостью отопительной системы.
Практически же для бытовых систем отопления подходят всего 2-3 типа компактных циркуляционных насосов.
Насосы на схемах систем отопления обычно обозначаются так:
Одна из вершин треугольника направлена в сторону движения теплоносителя.
Что делает насос в системе отопления с принудительной циркуляцией?
Насос побуждает двигаться воду (теплоноситель) в системе отопления, преодолевая сопротивление в трубе. Он не поднимает воду. Сколько горячей воды в системе отопления поднялось, столько же холодной опустилось.
Система отопления всегда замкнута, теплоноситель движется по кругу.
Насос преодолевает только трение, и вода движется по кругу. Именно поэтому циркуляционные насосы для частного дома (т.е. для бытовых систем отопления) имеют небольшую мощность, и, следовательно, низкое электропотребление - около 100 ватт, как лампочка.
Если насос выключить, то вода через какое-то время, как и вращающееся колесо, остановится, а если не выключать, то вода будет двигаться постоянно.
На этом основана возможность управления подачей тепла от котла в радиаторы дома. Насос может быть включенным на полную мощность, либо быть выключенным, либо работать вполсилы.
Если в доме жарко, а насос работает в полную силу, можно уменьшить мощность насоса, поток теплоносителя в системе станет меньше, температура на отопительных приборах понизится.
Можно подключить насос к электролинии через термодатчик. Насос в этом случае будет автоматически включаться только тогда, когда температура в доме опустилась ниже желаемой. Такой датчик называют еще термостатом.
Как устроен и как монтируется циркуляционный насос?
Циркуляционный насос состоит из чугунного корпуса, внутри которого расположен ротор (вращающаяся часть) и насаженная на ротор крыльчатка. Ротор вращается - крыльчатка продвигает воду. Одно из основных правил монтажа насоса в системе: ось ротора обязательно должна быть расположена горизонтально .
При правильном монтаже циркуляционные насосы практически бесшумны. Вы сможете определить, работает ли насос, только по легкой вибрации, когда дотронетесь до него рукой.
Что такое система с естественной циркуляцией?
В системе с естественной циркуляцией насоса нет. Роль насоса в ней выполняет сила, возникающая за счет разности плотности (веса) теплоносителя в подающей и обратной трубах.
Как это происходит?
Теплоноситель (например, вода) в котле нагревается. Плотность горячей воды меньше, т.е. она легче, чем холодная, и движется вверх по одной толстой трубе (подающему стояку). Затем горячая вода растекается по нескольким нисходящим трубам (обратным стоякам), "пронизывающим" здание, к отопительным приборам сверху вниз, и охлаждается, отдавая тепло. Плотность холодной воды увеличивается, вода тяжелеет и возвращается к котлу по обратному трубопроводу.
Циркуляция в такой системе возникает за счет разницы веса горячего теплоносителя в подающем стояке и холодного - после остывания в приборах и обратном трубопроводе. Чем больше диаметр вертикальных стояков, тем больше побудительная сила естественной циркуляции.
При движении и вверх, и вниз вода преодолевает сопротивление в трубе (трение). Чем толще труба, тем меньше сопротивление.
Труба толще - сопротивление меньше.
Какая система лучше, с принудительной циркуляцией или с естественной?
Выбирать вам.
Система с принудительной циркуляцией более комфортна, теплом в такой системе можно управлять. Вы можете установить нужную вам температуру в каждой комнате, и она будет автоматически поддерживаться. Качество такой системы выше.
Но эта система требует наличия электричества (или того, чтобы электричество не выключалось более чем на сутки.)
Система с естественной циркуляцией не поддается автоматическому регулированию, она "съедает" больше топлива и требует монтажа труб большого диаметра, которые несколько дороже и не очень эстетичны в интерьере.
Регулировать такую систему можно обычно только вручную: пригасить горелку в котле, если в комнатах жарко, а когда станет холодно, снова увеличить огонь.
Если Вы хотите чаще общаться с Вашим котлом или Вас устраивает постоянный перегрев воздуха в комнатах или в Вашем доме очень часто и надолго выключается электричество, система с естественной циркуляцией - для Вас.
Если же Вы предпочитаете удобное и комфортное отопление, выбирайте систему с принудительной циркуляцией.
Котeл.
Самая удаленная от нас в повседневной жизни, но при этом самая важная часть отопительной системы, ее "сердце" - это котел, генератор тепла. Именно в котле энергия, заключенная в топливе, преобразуется в тепло, которое предается теплоносителю через теплообменник котла.
На каком топливе работает котел?
Из общедоступного в быту топлива можно выделить такие виды: газ, солярка, электричество, уголь, дрова.
Самый дешевый на сегодняшний день и безопасный (если соблюдать правила) вид топлива - магистральный газ. Магистральный газ избавляет нас от необходимости запасать топливо и, по сравнению с другими видами сгораемого топлива, он намного чище.
Учет газа легко организовать с помощью газового счетчика, а управлять горением газа может электроника: автоматический газовый кран, автомат искрового зажигания.
Если к дому газ не подведен, можно установить жидкотопливный котел. Топливо для такого котла - солярка (дизтопливо). Отопление на солярке - самое независимое, но довольно дорогое по затратам на эксплуатацию и стартовым затратам на оборудование. Дополнительно приходится приобретать топливные баки, систему подводки и очистки топлива.
Но именно при этом способе отопления есть смысл тратить деньги на автоматические устройства для экономии энергии. Дополнительные приборы климатконтроля, установленные в систему отопления, помогут сэкономить топливо и окупятся примерно за полгода - год.
Отопление электричеством - самое дорогое. При этом к дому должен быть подведен кабель большой мощности и получено разрешение на его подведение, что иногда бывает большой проблемой.
Однако при прямом обогреве электроэнергией есть простая возможность легко контролировать температуру в каждом помещении.
Новое направление в отоплении с использованием электричества - тепловые насосы. В этом случае для обогрева той же площади можно обойтись в два-три раза меньшей мощностью. Необходимо, однако, проделать довольно большой объем подготовительных работ и приобрести соответствующее оборудование (не котел).
Системы отопления с использованием тепловых насосов очень перспективны, особенно в экологически чистых природоохранных районах.
Существуют отопительные котлы на твердом топливе. Обычно это тяжелые громоздкие агрегаты, требующие загрузки топлива несколько раз в день.
Можно, конечно, нанять кочегара или попытаться уговорить жену стать "феей домашнего очага", но серьезно рассматривать такой вид отопления в качестве основного не стоит.
Газ - самый дешевый на сегодняшний день и удобный вид топлива для систем отопления.
Система отопления для нашего дома (пример)
Представим, что мы еще только планируем строительство дома.
Лучше всего предусмотреть для котельной (топочной) отдельное помещение. В это помещение нужно обеспечить приток свежего воздуха (через решетку, вмонтированную в дверь или непосредственно с улицы).
Под потолком котельной должен быть выход в вентиляционный канал, а где-то в стене - выходное отверстие в дымоход.
Ниже выхода в дымоход необходимо сделать еще одно отверстие, так называемую "ревизию", для прочистки дымохода.
Дымоход должен быть газонепроницаемым, чтобы дымовые газы не проникали в комнаты. Лучше его оштукатурить изнутри, либо заложить внутрь дымохода асбоцементную трубу нужного диаметра (чем большую мощность будет иметь котел, тем больший диаметр должна иметь труба).
Мощность котла (кВт) 24 30 40 55 80 100
Диаметр дымохода (мм) 120 130 170 190 220 230
Для котла должно быть достаточно места, чтобы обеспечить поступление к нему свежего воздуха и нормальное обслуживание котла.
Основание (пол) под котлом должно быть выполнено из негорючего материала.
К помещению надо подвести трубу с холодной водой для подпитки системы отопления и приготовления горячей воды для бытовых нужд, канализационную трубу для отвода сбросов аварийных стоков котла и бойлера.
Требования к помещению (топочной), предназначенному для монтажа газовых котлов.
Высота потолков не ниже 2,5м.
Площадь не менее 4кв.м на один котел.
Внешняя дверь шириной не менее 80см.
Окно естественного освещения (на каждые 10куб.м помещения - 0,3кв.м площади окна).
Отверстие для притока наружного воздуха, не менее 8кв.см на 1кВт номинальной мощности котла, или 30кв.см на 1кВт в случае притока воздуха изнутри здания
При проектировании и строительстве дымоходов для обеспечения достаточной тяги и отсутствия задувания (возникновения обратной тяги) целесообразно выводить верхний срез дымохода выше конька крыши. В любом случае верхний срез дымохода должен быть не ниже условной поверхности обратного конуса 1:3.
Дымоход (или дымоходы при установке двух котлов) должен иметь сечение, соответствующее устанавливаемому оборудованию (для котла 30кВт достаточно трубы диаметром 130мм, для котла 40кВт - 17 мм). В любом случае площадь сечения дымохода не должна быть меньше площади выходного сечения дымохода котла.
В каждом дымоходе должно быть ревизионное отверстие, расположенное ниже входного отверстия дымохода не менее, чем на 25см.
Канал естественной вентиляции в верхней части помещения.
Введенные прямая и обратная трубы системы отопления.
Ввод трубопровода холодного водоснабжения.
Введенная труба внутренней разводки горячей (бытовой) воды.>
Канализационный сток (трап или приямок)
Источник электропитания, размещенный на отдельном АЗС (автомате защиты сети) вводного щитка 220В 20А.
Введенный проводник домового контура заземления.
Смонтированный участок газопровода до опуска, с газовым краном для каждого котла.
Стены помещения должны быть оштукатурены, пол выровнен.
Теперь нужно решить, какие трубы лучше использовать и как их проложить по дому.
Какие бывают трубы?
Трубы для систем отопления бывают стальные, медные и пластиковые (из армированного полипропилена или другого пластика).
Стальные трубы - самые дешевые. Но они подвержены коррозии (ржавеют), значит рано или поздно потребуется их замена.
Медные трубы - удобны, не ржавеют, но в настоящее время довольно дороги и трудоемки в монтаже.
Стальные и медные трубы должны быть теплоизолированы, чтобы избежать потерь тепла при передаче его к приборам.
Пластиковые трубы - оптимальны по цене, легкие, не ржавеют, требования по теплоизоляции для них менее строгие, но при монтаже соблюдение теплотехнических норм обязательно.
Трубы разводятся по дому и должны подходить к каждому радиатору. Разводка труб может быть либо двухтрубной, либо однотрубной.
Чем отличается двухтрубная разводка от однотрубной?
Температуру в помещениях легче регулировать, если применена так называемая двухтрубная разводка. При этом типе разводки к каждому отопительному прибору подведены две трубы - "прямая" и "обратная". Температура теплоносителя, входящего в прибор, на всех приборах будет одинаковой.
Двухтрубная разводка радиаторов похожа на параллельное соединение электроприборов, когда к каждому прибору от общего источника подведен "плюс" и "минус". Способы выполнения двухтрубной разводки в доме могут быть разные.
Трубы могут быть разведены "звездой", когда к каждому отопительному прибору от общей "гребенки" тянется две трубы:
Либо разводка труб выполняется в виде "шлейфа", когда две трубы, "прямая"(+) и "обратная"(-), последовательно обходят ряд приборов:
При способе разводки "звезда" из котла выходит одна "прямая" труба и ветвится на столько частей, сколько отопительных приборов есть в доме. И на "обратной" трубе, входящей в котел, есть "веточки", количество которых совпадает с количеством отопительных приборов. Это разветвление называется "гребенка".
При способе "шлейф" радиаторы, расположенные ближе к производителю тепла находятся в более выгодном положении. Сопротивление участка трубы до них меньше, поток теплоносителя делится между очередным радиатором и всеми остальными. Чтобы уравнять радиаторы "в правах" при таком способе подключения, сечение трубы по мере приближения от тупикового радиатора к котлу постепенно увеличивается.
Для комфортной системы отопления - двухтрубная разводка.
При однотрубной разводке теплоноситель переходит последовательно от одного радиатора к другому. При этом последний радиатор в "цепочке" может быть значительно холоднее первого, так как теплоноситель остывает в каждом радиаторе. Управлять системой с однотрубной разводкой трудно. Невозможно без специальных приемов перекрыть доступ теплоносителя только в один радиатор, так как при этом перекроется доступ и во все остальные.
Для организации перепуска теплоносителя через перекрытый радиатор применяют так называемые "байпасы" (или перемычки).
Но даже если использовать этот "приемчик", остаются еще два недостатка:
1.Внешний вид "не очень".
2.Труба стояка и перепуск будут горячими даже когда радиаторы перекрыты, то есть опять остается нерегулируемый участок системы отопления.
Всем известное отопление в многоквартирных домах - пример однотрубной разводки. Горячий теплоноситель в системе отопления сначала поднимается по одной трубе наверх, а затем растекается по квартирам через отопительные приборы последовательно, отдавая тепло и опускаясь вниз.
Однотрубная разводка дешевле. Но если заботиться прежде всего о качестве системы отопления, не нужно жалеть денег на двухтрубную разводку, так как при этом мы получаем полную возможность управления теплом в каждой комнате.
Где разместить "гребенку"?
При определении места, где будет размещаться "гребенка", нужно учесть, что длины "путей" от распределительной "гребенки" до разных отопительных приборов не должны очень сильно отличаться. Например, если длина трубопровода от "гребенки" до одного радиатора в два раза больше, чем до другого, это допустимо.
Но если "путь" теплоносителя от "гребенки" до одного радиатора будет в десять раз длиннее, чем до другого, то перепад давления теплоносителя на длинном отрезке трубопровода будет намного больше, чем на коротком. Нормально отрегулировать систему в этом случае будет практически невозможно.
Лучше постараться разместить "гребенку" так, чтобы расстояния от нее до всех отопительных приборов были примерно одинаковыми.