Способы подключения радиатора к магистрали
Теплоотдача радиаторов зависит от способа их подключения к магистрали.
Существует три основных типа соединения:
- Диагональное;
- Боковое;
- Нижнее.
Рассмотрим особенности каждого из этих способов детальнее.
Диагональное или перекрестное соединение
Диагональное, или перекрестное, подключение является наиболее эффективным. Достигается максимальный прогрев батареи по площади, и практически нет потерь тепла.
По такой схеме подающий трубопровод подводят к верхнему патрубку радиатора, а отводящий соединяют с нижним патрубком, расположенным с противоположной стороны прибора. Для приборов с большим числом секций применяют только диагональный тип подключения.
Боковое или одностороннее подключение
Боковое, или одностороннее, подсоединение позволяет добиться равномерного прогрева всех секций прибора.
Для подключения подающий и отводящий трубопроводы подводят с одной стороны. Чаще всего такое соединение применяют при устройстве отопления с верхней разводкой.
Теплоотдача отопления при боковом подключении радиаторов, с подачей сверху вниз равна 97%. При обратном движении теплоносителя – снизу вверх – этот показатель составляет 78%
Нижнее соединение радиатора с трубопроводом
Нижнее подключение – не самая эффективная схема отопления. Однако устраивается достаточно часто, особенно когда магистральный трубопровод скрывают под полом.
Подводящая и отводящая трубы подводятся к нижним патрубкам, расположенным с разных сторон радиатора.
Показатель теплоотдачи при нижнем подключении радиаторов составляет 88%
Описание монтажа двухтрубной системы отопления своими руками
При организации отопления необходимо учитывать не только какой котел использовать, о чем говорилось в предыдущих разделах, но и какой будет разводка. Существует два типа разводки: однотрубная и двухтрубная. Однотрубная система представляет собой всего один контур или, попросту, одну трубу, которая проходит через все отопительные приборы – батареи. Что касается двухтрубной, то здесь устанавливается два стояка. По одному идет подача теплоносителя, а по второму, так называемая обратка – возврат теплоносителя в нагреватель.
Казалось бы разницы нет, но на самом деле она существенна. В первую очередь, при двухтрубной схеме можно на каждом радиаторе регулировать теплоотдачу. Возможно вы видели стоящий на трубе, идущей к радиатору кран. Перекрывая его можно уменьшать или увеличивать количество тепла, идущего от радиатора. Говоря бытовым языком, если дома жарко – кран закрываем, если холодно, то открываем. В результате регулируем тепловой режим комфортности в комнате.
Что касается технических характеристик, то при двухтрубном отоплении температура держится равномерно по всему контуру, а вот при однотрубном идет потеря тепла на каждом следующем радиаторе.
В многоэтажных домах используется исключительно двухтрубная система.
Что бы у себя дома установить такую систему необходимо будет приобрести:
- Отопительный котел может быть газовым, жидкотопливным, твердотопливным или электрическим.
- Расширительный бак.
- Циркуляционный насос. Он ставится, если вы монтируете с принудительной циркуляцией.
- Комплект труб необходимой длины.
- Радиаторы.
Общая схема двухтрубной системы отопления выглядит:
В зависимости от типа дома можно выбрать для себя один из нескольких вариантов отопления. Если дом одноэтажный, то хорошо подойдет горизонтальная система монтажа. Трубы при этом, прокладываются горизонтально. Если же в доме несколько этажей, то устанавливается вертикальная, стояковая. Монтируется несколько стояков, которые располагаются вертикально, а к каждому стояку подключается радиатор.
Есть различия по монтажу в зависимости от расположения котла и расширительного бака. Устанавливать эти элементы можно в подвале и на чердаке. В первом варианте трубы проводятся в промежутках между полом и подоконниками. Во втором же варианте трубы прокладывают под потолком, а от них идут уже разводки к радиаторам.
И последнее, что необходимо выбрать – это естественная циркуляция будет у вашей системы или же при помощи насоса. От этого будет зависеть непосредственно монтаж труб.
Итак, когда вы выбрали тип отопительной системы, нарисовали ее схему и приобрели все необходимые материалы, можно приступать к монтажу.
Что включают в себя эти работы
Первым этапом устанавливается отопительный котел и монтируются трубы для подачи воды к радиаторам. Затем устанавливается расширительный бак со сливным краном и контрольным патрубком. Теперь можно прокладывать магистраль. Вместе с основной магистралью прокладывается обратная. В неё врезается насос. И последним этапом идет установка радиаторов. Разводка труб к радиатором может быть разной. Ниже показано несколько вариантов такой разводки.
На радиаторах на входе и выходе рекомендуется устанавливать краны. В случае поломки радиатора с помощью кранов можно отключить подачу воды на неработающий радиатор не отключая всю систему. Кроме того, необходимо установить кран Маевского. С его помощью стравливается воздух при запуске и ее завоздушивании.
После того, как система была смонтирована, всё установлено, можно приступать к пробному запуску. Он нужен для проверки работоспособности. Первым делом необходимо перекрыть все установленные краны.
Вода в систему подается постепенно, первым заполняется контур подачи воды к радиаторам. На самом первом радиаторе открывается входной кран и кран Маевского, через который стравливается воздух. Как только из крана Маевского потечет только вода (без воздушных пузырьков) его необходимо закрыть и открыть выпускной кран. Подобные действия проводятся на каждом радиаторе отопления.
В результате вы заполните систему водой, вытравив из нее воздух и она будет уже готова к полноценной работе.
Трубы для систем с естественной циркуляцией
При подборе диаметра труб играют роль не только размеры системы и количество радиаторов, но и материал, из которого они сделаны, вернее, гладкость стенок. Для гравитационных систем это очень важный параметр. Хуже всего дело обстоит у обычных металлических труб: внутренняя поверхность шероховатая, а после использования она становится еще более неровной из-за процессов коррозии и накопившихся отложений на стенках. Потому такие трубы берут самого большого диаметра.
Стальные трубы через несколько лет могут выглядеть так
Предпочтительнее с этой точки зрения металлопластиковые и армированные полипропиленовые. Но в металлопластиковых используются фитинги, значительно заужающие просвет, что для самотечных систем может стать критичным. Потому более предпочтительными выглядят армированные полипропиленовые. Но они имеют ограничения по температуре теплоносителя: рабочая температура 70 о С, пиковая – 95 о С. У изделий из особого пластика PPS рабочая температура 95 о С, пиковая – до 110 о С. Так что в зависимости от котла и системы в целом можно использовать эти трубы, с условием, что это качественные фирменные изделия, а не подделка. Подробнее о полипропиленовых трубах читайте тут.
Металоопластик и полипропилен также может использоваться для монтажа систем отопления
Но если предполагается установка твердотопливного котла. то никакой полипропилен таких тепловых нагрузок не выдержит. В этом случае или все-таки использовать стальные, или оцинковку и нержавейку на резьбовых соединениях (сварку при монтаже нержавейки не использовать, так как швы очень быстро протекают)
Подойдет и медь (о медных трубах написано тут ), но она также имеет свои особенности и с ней нужно обращаться осторожно: не со всеми теплоносителями она будет нормально себя вести, а уж с алюминиевыми радиаторами ее в одной системе лучше не использовать (они быстро разрушаются)
Особенность систем с естественной циркуляцией – их невозможно рассчитать из-за образования турбулентных потоков, которые расчетам не поддаются. Проектируют их основываясь на опыте и усредненных, опытным путем выведенных, нормах и правилах. В основном действуют правила:
- поднять как можно выше точку разгона;
- не заузить трубы подачи;
- поставить достаточное количество секций радиаторов.
Потом применяют еще одно: от места первого разветвления и каждое последующее ведут трубой меньшего на шаг диаметра. Например, от котла идет 2-х дюймовая труба, далее от первого разветвления 1 ¾, потом 1 ½ и т.д. Отбратку собирают от меньшего диаметра к большему.
Есть еще несколько особенностей монтажа гравитационных систем. Первая – трубы желательно делать под уклоном в 1-5% в зависимости от протяженности трубопровода. В принципе при достаточном перепаде температур и высоты, можно сделать и горизонтальную разводку, главное чтобы не было участков с отрицательным уклоном (наклоненных в обратную сторону), которые из-за образования в них воздушных пробок перекроют движение потока воды.
Самотечная система однотрубная с вертикальной разводкой на два крыла (контура)
Вторая особенность – в самой высокой точке системы нужно установить расширительный бак и/или воздухоотводчик. Расширительный бак может быть открытого типа (система тоже будет открытой) или мембранного (закрытая). При установке открытого отводить воздух нет необходимости он собирается в наивысшей точке – в бачке и выходит в атмосферу. При установке бака мембранного типа требуется также установка автоматического воздухоотводчика. При горизонтальной разводке не помешают краны «маевского» на каждом из радиаторов – с их помощью легче убрать все воздушные пробки в ветке.
Естественная циркуляция
Примерная схема системы
Основным вопросом системы естественной циркуляции является вопрос, который определяет силу движения теплоносителя к отопительным приборам и обратно в котёл. Сила движения нагретого теплоносителя появляется по той причине, что теплоноситель нагревается в тепловом генераторе, тогда, как в приборах отопления данный теплоноситель остывает и его выдавливает нагретый теплоноситель. Другими словами, теплоноситель, который нагрелся в тепловом генераторе до определённой температуры, имеет меньшую массу, чем теплоноситель в холодном состоянии.
Итак, нагретая до нужной температуры вода поднимается по определённому направлению в главном стояке и распределяется трубной разводкой по всем отопительным приборам, то есть радиаторам. Через некоторое время теплоноситель в радиаторах остывает, отдавая своё тепло металлу, что делает его отяжелевшим. По специально подведённым трубам обратного направления остывший теплоноситель транспортируется обратно к нагревательному котлу, где своей массой вытесняет горячую воду из теплового генератора.
Такой цикл движения теплоносителя в отопительной системе будет повторяться до того момента, пока нагревательный котёл будет работать, вследствие чего теплоноситель будет циркулировать по трубной магистрали. Системы отопления с естественной циркуляцией имеют разную силу давления, что приводит к разной интенсивности циркуляции и нагрева отопительных приборов. Сила движения теплоносителя в отопительной системе зависит от разных плотностей и весов холодного и горячего теплоносителя.
Из этого можно сделать вывод, что давление в отопительной системе и сила движения воды зависит от общей разницы горячего и холодного теплоносителя. Другими словами, чем больше эта разница, тем больше сила движения теплоносителя в системе отопления, циркуляция теплоносителя в которой осуществляется естественным путём. Кроме всего прочего, давление в системе отопления и сила движения нагретого теплоносителя зависит от того, на какой высоте располагается отопительный прибор относительно генератора тепловой энергии.
Как правило, теплоноситель в простой системе отопления водяного типа нагревается до 95 градусов, тогда, как остывший теплоноситель имеет температуру не выше 70 градусов. Из таких показателей можно определить общее давление в системе отопления и силу движения теплоносителя к верхним и нижним отопительным приборам. Для того, чтобы визуально представить себе распределение между верхними и нижними радиаторами в системе отопления необходимо нарисовать некое подобие схемы.
По центру обозначаем нагревательный котёл, от которого идёт разводка к верхним и нижним радиаторам, замыкающаяся напротив самого котла. Проведя линию между верхними и нижними нагревательными приборами (радиаторами), мы получим границу перепада температуры от 95 до 70 градусов. Далее рассмотрим отопительный процесс.
Схема системы
Отопительный котёл нагревает теплоноситель, в нашем случае воду, который из-за образовавшегося давления начинает своё движение от одного отопительного прибора к другому. Когда теплоноситель пересечёт проведённую нами линию и отправится в отопительные приборы нижнего этажа, его температура будет значительно ниже, а из последнего радиатора и вовсе выйдет теплоноситель с температурой всего в 70 градусов. При осуществлении движения теплоносителя от радиатора к радиатору не стоит забывать о том, что часть температуры отдаётся и самим трубам, вследствие чего температура теплоносителя постоянно снижается.
Из этого можно сделать смелый вывод, что нагревательные приборы, которые находятся выше линии разделения системы будут нагреваться больше, чем те, которые располагаются на нижнем этаже.
Всё это приводит к тому, что использование данной отопительной системы для двухэтажных домов неактуально, ведь первый этаж будет постоянно холоднее, чем второй. Кроме того, при использовании двухтрубной отопительной схемы, когда радиаторы будут располагаться ниже самого котла или на одном с ним уровне, добиться правильной циркуляции теплоносителя без использования вспомогательных механизмов практически невозможно.
По этим очевидным причинам расположение нагревательного котла должно быть таким, чтобы приборы отопления находились на уровень выше самого котла. Для этого нагревательные котлы располагают в небольшом углублении, а систему отопления немного поднимают под определённым углом, чтобы добиться должного давления и правильной естественной циркуляции теплоносителя. Таких явных недостатков лишены стандартные однотрубные схемы отопления.
Разновидности гравитационных схем
Существует четыре схемы монтажа контуров с гравитационной циркуляцией. Выбор определенной разновидности делают с учетом особенностей постройки и требуемой производительности. Для выбора схемы выполняют гидравлический расчет, оценивают параметры котла и определяют диаметр трубопровода.
Закрытая
Принцип работы контуров закрытого типа следующий:
- Нагретый и расширившийся теплоноситель вытесняет воду из отопительного контура.
- Вытесненная вода попадает в расширительный бак закрытого типа. Это емкость с эластичной мембранной перегородкой, разделяющей газовую и водяную камеры.
- Поступившая под давлением жидкость продавливает мембрану и сжимает газ в воздушной камере. При остывании теплоносителя давление снижается, и газ выдавливает жидкость из емкости в трубопроводы.
Главный недостаток такой схемы в зависимости работы сети от объема расширительного бака. В доме большой площади с протяженным контуром придется устанавливать вместительную емкость.
Открытая
Если используется отопление самотеком, схема открытого типа отличается от предыдущей разновидности только конструкцией расширительного бака. В этом случае расширительную емкость можно изготовить самостоятельно из подходящих материалов. Бачок небольшого размера устанавливают на чердаке или высоко под потолком.
Главный минус открытого контура в том, что через расширительную емкость в сети попадает кислород, который способствует коррозии трубопроводов и радиаторов. Еще один недостаток в завоздушивании системы, поэтому на каждый прибор монтируют кран Маевского.
Двухтрубная
Двухтрубная схема системы отопления частного дома с естественной циркуляцией делается с использованием подающего и отводящего трубопровода, то есть все радиаторы подключаются к разводке параллельно, что способствует равномерному прогреву каждой комнаты и всего дома.
Преимущества двухтрубной разводки:
- Тепло равномерно распределяется по всему строению.
- Не нужно устанавливать дополнительные секции для регулировки теплоотдачи приборов.
- Отрегулировать работу сети с двухтрубной разводкой намного проще.
- Можно использовать трубы меньшего диаметра, чем при использовании однотрубной разводки.
- Эффективность и простота конструкции.
Главный недостаток в высокой материалоемкости системы. Перед монтажом нужно провести расчеты. От правильности их проведения и соблюдения технологии монтажа зависит эффективность отопительной сети.
Однотрубная
Однотрубная система отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией применяется редко, потому что не отличается эффективностью. В такой сети каждый отопительный прибор последовательно подключается к трубопроводу. Из-за этого в каждую последующую батарею поступает жидкость с меньшей температурой, чем в предыдущий. Для компенсации тепловых потерь приходится увеличивать количество секций в дальних радиаторах.
Преимущества однотрубной разводки:
- Простота монтажа и использования. Не нужно проводить сложные расчеты для прокладки сети.
- Экономия на материалах, потому что прокладывается только один трубопровод, к которому подключаются все приборы. Обратка поступает от последнего радиатора к котлу.
Главный недостаток однотрубной разводки в необходимости увеличения количества секций в дальних радиаторах, а также в неравномерном прогреве постройки. Удаленные от котла комнаты отапливаются хуже.
Выбор котла
На практике схема с естественной циркуляцией часто работает в комплекте с котлами, не требующими для своей работы электричества.
Газовые энергонезависимые котлы «Конорд» (Ростов-на-Дону)
В продаже можно найти газовые энергонезависимые котлы, в том числе и российского производства, например «Конорд» (Ростов-на-Дону) или универсальные энергонезависимые котлы «Дон» того же производителя, которые успешно работают без электроэнергии. Многие зарубежные производители тоже выпускают котлы, подходящие для работы в самотечных системах. Так, модель Novella Autonom итальянской фирмы Bertta прекрасно зарекомендовала себя при работе в отечественных условиях.
Требуемая для эффективной работы тепловая мощность котла вычисляется так же, как и для других систем.
По площади
Самый распространенный способ – расчет по величине площади, которую требуется обогреть. Если высота потолков не превышает 2,7 метра, дом надежно утеплен, то можно исходить из простого соотношения – каждый киловатт мощности котла должен обогревать не более 10 квадратных метров помещений. В южных регионах эту величину можно безболезненно уменьшить на 10-20%, в северных придется увеличить на 20-30%, а для районов Крайнего Севера – увеличить в полтора-два раза.
По объему с учетом дополнительных факторов
Более точный расчет основан на учете отапливаемого объема:
Учитывая объем отапливаемого помещения можно сделать более точный расчет
- Расчет ведется для каждой комнаты и коридора отдельно, а затем результаты складываются.
- На каждый кубический метр объема комнаты берется 40 Ватт мощности котла.
- Коэффициенты, учитывающие регион нахождения дома, берутся такими же, как и в расчете по площади.
- Каждый оконный проем стандартной величины добавляет к расчету 100 Ватт, а каждая дверь – 200 Ватт.
- Если комната находится у внешней стены дома, то требуемую мощность для ее отопления необходимо увеличить на 10-30% в зависимости от материала и толщины стены.
- Контакт потолка или пола комнаты с неотапливаемым пространством добавляет еще 40% к требуемой мощности.
2.3. Однотрубные системы отопления с естественной циркуляцией
Рис. 10. Однотрубная система отопления с верхней разводкой и естественной циркуляцией воды (вверху) и конструкции радиаторных узлов (внизу)
Однотрубные системы с естественной циркуляцией теплоносителя делаются только с верхней разводкой подающего трубопровода, в которой отсутствуют обратные стояки (рис. 10). По сравнению с двухтрубными системами однотрубные проще в монтаже, на их устройство требуется меньше труб и они выглядят более красиво.
Однотрубные системы отопления подразделяются на два вида.
По одной схеме – проточной, подающий стояк, как таковой, отсутствует, а радиаторы по высоте дома последовательно соединены друг с другом. Горячая вода подачи последовательно, сверху вниз, протекает через все радиаторы, начиная с верхнего, и в радиаторы нижних этажей поступает охлажденной. Поэтому на верхних этажах жарко, а на нижних – холодно. Чтобы как-то сбалансировать отопительный контур, в нижних этажах ставят радиаторы с большим числом секций. В проточной системе нельзя ставить регулировочные краны, так как при уменьшении или перекрытии крана у того или иного радиатора частично или полностью перекрывается весь стояк.
При такой схеме нельзя регулировать температуру воздуха в помещениях. Если дом двухэтажный, то невозможно осуществить пуск системы отопления только на одном этаже. Проточные схемы отопления были весьма популярны в середине ХХ века, когда основной целью была экономия труб. В настоящее время ее почти не применяют.
При другой схеме с замыкающими участками (байпасами), показанной на рис. 11, из стояка часть воды поступает в верхние радиаторы, а остальная вода направляется по стояку к радиаторам, расположенным ниже. Вода в такой системе остывает чуть меньше, а значит, меньше и разница между температурами на верхних и нижних этажах. Фактически это улучшенная проточная схема, в которой между трубами подключения радиатора сделан замыкающий участок – байпас.
Рис. 11. Схемы присоединения отопительных приборов в однотрубной и двухтрубной системах отопления
Диаметр трубы замыкающего участка делают на один размер меньше, чем диаметр труб подключения радиатора. В результате поступающий сверху теплоноситель разделяется на два потока: одна часть поступает в радиатор, другая через байпас – к нижним радиаторам. Если диаметр байпаса сделать таким же, как и трубы для подключения радиатора, то теплоноситель в радиаторе перестанет циркулировать, поскольку гидравлическое сопротивление в радиаторе будет больше, чем в байпасе. Ведь вода всегда течет там, где меньше гидравлическое сопротивление.
При установке байпаса с диаметром, равным диаметрам труб подключения радиаторов для балансировки отопительной системы, количество поступающей в прибор воды регулируется вентилями, которые устанавливаются на трубе подключения и байпасе. Таким образом, закрытием (открытием) вентилей на подающей трубе подключения радиаторов или байпасе можно регулировать поступление теплоносителя в радиатор или стояк. Например, можно полностью отключить радиатор и перенаправить весь теплоноситель в байпас и далее к нижним радиаторам на стояке или, наоборот, закрыть байпас и направить весь тепловой поток в радиатор.
Рис. 12. Схема системы отопления и горячего водоснабжения дома
В современных отопительных системах два вентиля, установленных на подающей трубе и байпасе, заменяют одним, называющимся трехходовым краном. В зависимости от положения закрывающей заслонки, трехходовой кран одновременно открывает путь теплоносителю в радиатор и закрывает поступление в байпас или, наоборот, закрывает байпас и открывает путь к радиатору. Такие краны могут снабжаться электрическим приводом, подключенным к специальному прибору – контроллеру. Контроллер измеряет температуру воздуха в помещении или температуру теплоносителя и отдает команду на трехходовой вентиль, который увеличивает или уменьшает подачу теплоносителя в радиатор, а остальной теплоноситель сбрасывает в байпас.
Как и в системах с двухтрубной разводкой, в однотрубной можно обеспечить тупиковое и попутное движение теплоносителя в обратной магистрали. При попутном движении все кольца отопительного контура становятся одинаковой длины и систему можно сбалансировать. При тупиковом движении делать балансировку температуры теплоносителя очень трудно, поскольку разбалансировка идет не только по длине колец, но и по высоте стояков, чем отличается от двухтрубных систем, где разбалансировка температуры была только по кольцам.
Ленинградка
Трудности заключаются в том, что отключение одной из секций приводит к остановке циркуляции теплоносителя во всем контуре. Нередко применяют метод с монтажом «байпаса», когда батареи можно «обходить» с использованием боковых ответвлений у которых присутствуют шаровые краны (2 шт.).
Для двухэтажных объектов (и одноэтажных) используют схемы с одной трубой и перпендикулярными стояками. При таких обстоятельствах жидкость распределяется более равномерно. Вертикальные трубы боле эстетично выглядят, их легко замаскировать в угловых нишах.
