Водяное отопление, наиболее распространённая отопительная система, применяемая в современных жилых, общественных и промышленных зданиях; тепло в отапливаемые помещения передаётся горячей водой через находящиеся в них отопительные приборы. Система Водяное отопление включает: водонагреватели, в которых вода подогревается сжигаемым топливом (котёл) или преобразуемой в тепло электроэнергией (электрокотёл), при централизованном теплоснабжении - паром и более горячей водой (теплообменный аппарат); отопительные приборы (радиаторы, конвекторы, панели, ребристые и гладкие трубы и т.п.); трубопроводы, по которым горячая вода от водонагревателя поступает в отопительные приборы и после остывания в них возвращается обратно в водонагреватель; расширительный сосуд для воды, объём которой увеличивается при нагревании; запорно-регулирующую арматуру, устанавливаемую на трубопроводе.
Системы водяного отопления радиаторами классифицируются по нескольким признакам. По
способу создания циркуляции водяные радиаторные системы делятся на системы с естественной
циркуляцией (гравитационные) и с искусственной циркуляцией (насосные).
В системах Водяное отопление с естественным побуждением, применяемых только в небольших зданиях, вода циркулирует за счёт разности температур и плотности нагретой в водонагревателе (более лёгкой) и остывшей в отопительных приборах и трубопроводах (более тяжёлой) воды. Циркуляция при всех прочих равных условиях усиливается по мере увеличения расстояния по вертикали между отопительными приборами и водонагревателем, в связи с чем последний стараются размещать возможно ниже.
Водяное отопление в системах с механическим побуждением циркуляция воды происходит в основном за счёт действия циркуляционного насоса, который устанавливают на трубопроводе, подводящем охлаждённую воду к водонагревателю. В таких системах водонагреватель может быть расположен на одном уровне с отопительными приборами и даже выше них, а диаметры трубопроводов меньше, чем в системах с естественным побуждением.
Рис. 1. Система водяного отопления с естественной циркуляцией
В системах с искусственной циркуляцией движение воды происходит за счет перепада давления
создаваемого насосом.
В зависимости от схемы соединения труб с нагревательными приборами системы водяного
отопления делятся на двухтрубные и однотрубные. В двухтрубной системе (рис. 1, 2) каждый
нагревательный прибор присоединяется к двум трубам: по одной подводится горячая вода, а по
другой уходит охлажденная вода, при этом все отопительные приборы оказываются
принципиально параллельны и равноправны по отношению друг другу. В однотрубных системах
отопления (рис. 3, 4) нагревательные приборы одной ветви соединяются одной трубой так, что
вода последовательно перетекает из одного прибора в другой.
Рис. 2. Двухтрубная вертикальная система водяного отопления с верхней разводкой.
В зависимости от места прокладки магистральных трубопроводов системы подразделяются на
системы с верхней разводкой (см. рис. 1, 2.), если горячая (подающая), магистраль проходит выше
всех отопительных приборов, и с нижней разводкой (см. рис.3), когда и подающая и обратная
магистрали проходят ниже всех нагревательных приборов.
На рисунке 2 приведена схема вертикальной двухтрубной системы отопления с верхней разводкой
с односторонним и двухсторонним присоединением нагревательных приборов. Горячая вода из
теплового пункта подается в главный стояк, затем по горизонтальной магистрали разводится к
стоякам и от них к нагревательным приборам. Охлажденная вода из нагревательных приборов
собирается в общий обратный стояк и далее через обратную магистраль поступает в тепловой
пункт. Горизонтальные магистрали прокладываются с уклоном 0,002. Уклоны горизонтальных труб
должны обеспечить выход воздуха из системы к верхним точкам, где он будет удален через
воздухоотводчики.
По расположению труб, соединяющих нагревательные приборы, системы делятся на
вертикальные, когда приборы присоединяются к вертикальному стояку, и горизонтальные (рис. 6),
когда приборы присоединяются к горизонтально расположенным трубопроводам.
Рис. 3. Двухтрубная вертикальная система водяного отопления с нижней разводкой.
1 -магистраль горячей воды;
2 -стояки горячей воды;
3 -стояки обратной воды;
4 -краны у приборов;
5 -нагревательные приборы;
6 -выпуск воздуха;
7 -обратная магистраль.
В системе с нижней разводкой магистральная пиния располагается в нижней части системы.
Движение воды по стоякам происходит снизу верх. Удаление воздуха из системы осуществляется
через воздушные краны, устанавливаемые на верхних нагревательных приборах, или с помощью
автоматических воздухоотводчиках, устанавливаемых на стояках или специальных воздушных линиях.
Рис. 5. Схема однотрубной системы отопления с нижней разводкой и П-образными стояками.
1 -магистраль горячей воды;
2 -нагревательный прибор;
3 -трехходовой кран;
4 -выпуск воздуха;
5 -регулирующий кран;
6 -магистраль обратной воды.
Однотрубные системы в настоящее время применяются очень широко, особенно в зданиях
повышенной этажности. По сравнению с двухтрубными системами длинна труб однотрубной
системы составляет 70-75 %. Однотрубные системы выполняются с верхней и с нижней
разводкой. Кроме того, они подразделяются на три типа в зависимости от способа подключения
приборов: проточные, проточные с нерегулируемым байпасом и проточные с регулируемым
байпасом. Выпуск воздуха производится в верхних точках системы через автоматические
воздухоотводчики или ручные краны.
Горизонтальные схемы применяются в зданиях большой протяженности. Магистрали
горизонтальных схем прокладываются в удобных местах, обычно во вспомогательных
помещениях. Горизонтальные системы бывают однотрубными и двухтрубными.
Системы с искусственной циркуляцией могут выполняться по нескольким схемам в
зависимости от источника теплоснабжения.
Расчетная температура горячей воды в системах отопления жилых, общественных и
административных помещений принимается равной t1= 95 °С, в детских и лечебных учреждениях
85 °С, в производственных помещениях-до 150°С. Температура обратной воды принимается
обычно t2=70 °С. В настоящее время температурные режимы в квартирных и котеджных системах
отопления в основном принимаются в зависимости от материалов труб, из которых
изготавливаются разводки СО, а также от максимальной температуры на выходе из котла, сталь и
медные трубопроводы 95°С -70°С, 80°С-60°С, и ниже. Для металопластика 70°С - 55°С и ниже.
При работе системы отопления с конденсационным котлом температурные режимы должны быть
не выше t1= 50°С, t2= 30°С.
В зависимости от источника теплоснабжения система может быть с индивидуальной котельной
или от общего источника теплоснабжения. При теплоснабжении от общей котельной или ТЭЦ
применяются три схемы: независимая с тепловым узлом, со смешением воды, зависимая
прямоточная.
Рис. 9. Схема системы отопления
с индивидуальной котельной.
1 -котел;
2 -циркуляционный насос;
3 -отопительный прибор;
4 -выпуск воздуха.
Рис. 11. Схема зависимой системы отопления со смешением воды.
1 -подающая и обратная магистрали;
2 -подмес из обратной линии;
3 -нагревательные приборы;
4 -выпуск воздуха.
В независимой схеме вместо водогрейного котла устанавливается теплообменник, обогреваемый
первичной водой из тепловой сети.
Зависимая схема со смешением воды применяется, когда необходимо ограничить температуру в
системе отопления но нет необходимости ограничивать давление.
Зависимая схема применяется, когда нет необходимости ограничивать ни температуру, ни давление.
Зависимые схемы проще, однако, регулирование системы отопления определяется регулированием тепловых сетей. Поэтому предпочтительнее системы с индивидуальной котельной или с индивидуальным тепловым пунктом.
Использование в системах отопления медных, металлопластиковых труб позволяет реализовать более широкий спектр технических решений, добиться несравнимо большей компактности,
поднять эстетический уровень и комфортность отопления на несколько порядков. При этом длительность срока безаварийно йэксплуатации систем возрастает в несколько раз.
В случае применения радиаторного отопления варианты подключения отопительных приборов -
радиаторов, конвекторовит.д. (ОП) могутбытьсамымиразнообразными: нижнее,
верхнее, диагональное, боковое, свнутреннейциркуляцией (например, счетырехходовымклапаном). При расчете отопительных приборо внеобходимо помнить, что применение декоративных щитов снижает эффективную теплоотдачу в среднем на 10%.
Наиболее распространена и в большинстве случаев предпочтительна нижняя подводка к ОП нового поколения это радиатор-конвектор с нижним подключением. Преимущества медных и металлопластиковых трубопроводов наиболее полно реализуются при нижней разводке, приэтомтрубы, как правило, скрываются в конструкции пола или плинтуса, которые в этом случае выполняют защитную и декоративную функции.
При выборе схемы системы предпочтение следует отдавать той схеме, которая наиболее эргономично впишется в дизайн помещения и будет экономически целесообразной. Практически обязательнымя вляется создание принудительной циркуляции в системе, что достигается установкой одного или нескольких циркуляционных насосов. Это позволяет уменьшить разность
температур теплоносителя на входе и выходе сети системы и тем самым повысить эффективность
и регулируемость нагрева, а также избежать лишнего расхода материалов, упростить систему,
сделать ее более компактной.
