Вопрос 27. Схемы системы центрального водяного отопления по месту расположения и количеству магистральных трубопроводов и направлению движения теплоносителя.

В центральных системах тепло вырабатывается в одном центре, откуда распределяется в отапливаемые помещения. Таким центром могут быть домовые, квартальные или районные котельные или теплоэлектроцентрали   (ТЭЦ). По способу циркуляции воды системы центрального водяного отопления делятся на системы с естественной и искусственной (насосной) циркуляцией воды. В зависимости от конструкции стояков и схемы присоединения к ним нагревательных приборов системы отопления могут быть однотрубные и двухтрубные. По месторасположению разводящих магистралей системы отопления подразделяют на системы с верхней и нижней разводками, горизонтальные и вертикальные. По направлению движения теплоносителя тупиковые и с попутным движением воды.

Главная отличительная черта однотрубной конструкции – одна труба, к которой подключается отопительный прибор. Радиаторы присоединяются последовательно. Теплоноситель остывает в каждом из них и подходит к последующим приборам с меньшей температурой. Таким образом последние в цепочке батареи значительно холоднее первых. Достоинство системы в относительно небольших затратах на комплектующие и монтаж. Однако есть и существенные недостатки. Первый – отсутствие возможности регулировать температуру радиаторов. Нельзя ни сократить, ни увеличить теплоотдачу, а так же отключить батарею от системы. Впрочем, при монтаже приборов с помощью специальной перемычки, которая называется байпас, можно будет при необходимости выключать радиатор. Но косвенный нагрев помещения с помощью подающих труб и стояка будет продолжаться. Однотрубная система отопления не предполагает возможности регулирования температуры теплоносителя в радиаторах, кроме того в каждый последующий в цепочке отопительный прибор поступает менее нагретая вода. Второй значимый недостаток – разность температур последовательно соединенных отопительных приборов. Чтобы его максимально нивелировать, можно подобрать радиаторы разных размеров. При этом самый маленький должен быть первым, а площадь всех последующих постепенно увеличивается. Однако внешний вид помещений, в которых будет располагаться система, от такого разнообразия может пострадать.

Двухтрубные системы предполагают подведение к каждому радиатору подающей и отводящей трубы. Таким образом охлаждающийся в оборудовании теплоноситель отводится в котел, а не поступает в следующий прибор. Это позволяет подавать в радиаторы воду примерно одинаковой температуры. Система лишена недостатков однотрубных конструкций. В ней могут использоваться трубы с меньшим диаметром и соединения меньших типоразмеров, что делает конструкцию более эстетичной и позволяет использовать ее при скрытой прокладке, например, в стяжке для пола.

Параллельное соединение радиаторов двухтрубной конструкции очень удобно. При установке на каждый прибор монтируется кран, дающий возможность регулировать температуру оборудования. При необходимости с его помощью можно отключить батарею от системы и провести ее замену или ремонт. Существуют модели термостатических регуляторов, позволяющие регулировать температуру в помещении автоматически. Главный недостаток двухтрубных конструкций – большее количество труб, необходимых для обустройства. Это делает систему более дорогой и более сложной в монтаже.

При верхней разводке подающая магистраль располагается выше жилого помещения, обычно на чердаке. Движение теплоносителя происходит следующим образом: горячая жидкость поднимается вверх по главному стояку в подающую магистраль, затем начинает движение вниз по различным стоякам, и, пройдя отопительные приборы, возвращается к котлу. Так называемая обратка, по которой отводится отработанная вода, располагается уже ниже уровня батарей. Для ликвидации воздушных пробок в системе используют специальный расширительный бак.

СХЕМА ОДНОТРУБНОЙ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ С ВЕРХНЕЙ РАЗВОДКОЙ

1 - котел; 2 - главный стояк; 3 - подающая магистраль; 4 - радиатор; 5 - обратный стояк; 6 - обратная линия; 7 - циркуляционный насос; 8 - вентиль; 9 - расширительная труба; 10 - расширительный бак; 11 - переливная труба; 12 - воздухосборник

В системах отопления с нижней разводкой подающая магистраль располагается ниже жилого помещения, в подвале и горячая жидкость поступает в подающую магистраль снизу и продолжает движение вверх по различным стоякам к отопительным приборам.

Не зависимо от схемы разводки расширительный бак всегда устанавливают в самой высокой точке системы, а котел располагают внизу.

СХЕМА ДВУХТРУБНОЙ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ С НИЖНЕЙ РАЗВОДКОЙ

1 - котел; 2 - подающая магистраль; 3 - подающий стояк; 4 - радиатор; 5 - обратный стояк; 6 - обратная линия; 7 - циркуляционный насос; 8 - воздушная линия; 9 - вентиль; 10 - расширительная труба; 11 - расширительный бак; 12 - переливная труба; 13 - воздухосборник

Разводка может быть вертикальной или горизонтальной. При вертикальной разводке основная труба спрятана в подвале, а от нее идет через квартиры много вертикальных труб меньшего диаметра. Такая разводка проще и дешевле горизонтальной. Рассмотрим ее варианты. Она может быть однотрубной и двухтрубной.

Однотрубная вертикальная система отопления:

Рис.1 Однотрубная вертикальная система отопления с верхней разводкой

Здесь подающая магистраль проходит по чердаку или под потолком верхнего этажа, а теплоноситель поступает в нагревательные приборы последовательно по вертикальным стоякам. Основное преимущество такой схемы - небольшой расход труб.

Что касается недостатков, то это и невозможность отключения отдельных нагревательных приборов, и невозможность регулировки, и перерасход нагревательных приборов.

Если при однотрубной разводке вода бежит по одному цельному контуру через все радиаторы, то при двухтрубной системе идёт два стояка: из одного вода поступает в радиатор, а в другой уходит.

Подобные системы (нерегулируемые, без замыкающих участков) применяются, если необходимо обеспечить естественную циркуляцию теплоносителя.

Двухтрубная вертикальная система отопления с нижней разводкой:

Рис.2 Двухтрубная вертикальная система отопления с нижней разводкой

При двухтрубной системе отопления с нижней разводкой подающая и обратная магистрали проходят в полу или над полом нижнего этажа, а теплоноситель поступает независимо в каждый радиатор. Для удаления воздуха из системы на верхних радиаторах необходимо устанавливать краны для спуска воздуха.

К преимуществам этого типа разводки можно отнести хорошую регулировку системы, возможность отключения каждого нагревательного прибора, возможность поэтажного подключения системы по мере строительства здания, отсутствие перерасхода отопительных приборов, а также отсутствие на верхнем этаже стояков и подающей магистрали. Главный недостаток - увеличивается протяженность трубопроводов по сравнению с однотрубной схемой. Другой недостаток – практическая невозможность установки квартирных теплосчётчиков, хотя на таких домах ставят общедомовые теплосчётчики, что жильцам намного выгоднее по первичным затратам.

Теперь поговорим о горизонтальной разводке труб. В этом случае основная труба идет сквозь все этажи, и на каждый этаж через все комнаты отдельных квартир от нее идут горизонтальные трубы. При горизонтальной разводке основную трубу необходимо утеплять, например, организовав для нее специальную шахту.

Горизонтальные однотрубные схемы используются редко, у них довольно узкая область применения, в основном, для обогрева больших помещений, поэтому здесь рассмотрим варианты двухтрубной разводки.

Двухтрубная горизонтальная (поэтажная) система отопления с разводкой по периметру:

Рис.3 Двухтрубная горизонтальная система отопления

Как можно увидеть на рисунке, от главного стояка магистральные подающий и обратный трубопроводы прокладываются по периметру каждого этажа. Краны для выпуска воздуха устанавливаются на всех нагревательных приборах. Такая схема имеет преимущества, аналогичные двухтрубной вертикальной системе, плюс стояки отсутствуют на всех этажах (кроме главного стояка). Здесь возможно поэтажное отключение системы отопления и применение радиаторов с нижним подключением, что, наряду с прокладкой магистральных трубопроводов в конструкции пола или в плинтусе, позволяет максимально уменьшить количество открытых труб и улучшить эстетику интерьера помещений. Здесь без проблем используются квартирные теплосчётчики.

Есть у такой системы и недостатки. Во-первых, это необходимость применения компенсаторов при длинных ветках. А во-вторых, происходит усложнение эксплуатации ввиду наличия воздушных кранов на каждом нагревательном приборе.

Рассмотрим еще одну схему.

Двухтрубная поэтажная система отопления с коллекторами на каждом этаже:

Рис.4 Двухтрубная поэтажная коллекторная система отопления

На главном стояке (или нескольких стояках, если нагревательных приборов много) на каждом этаже располагаются коллекторы - подающий и обратный. От коллекторов подающие и обратные трубопроводы подводятся к каждому радиатору на этаже.

Такая система применяется при использовании металлопластиковых труб. Она имеет все преимущества двухтрубных горизонтальных систем отопления. Ее недостаток - большая протяженность подводящих трубопроводов. Но он компенсируется тем, что сокращается количество соединений труб. Коллекторная схема, кроме того, позволяет легко увязать отдельные отопительные приборы по давлению. Сегодня такая система приобретает все большую популярность в индивидуальном строительстве.

В зависимости от направления движения теплоносителя в магистральных трубопроводах системы отопления могут быть тупиковые и с попутным движением воды. Однотрубные системы водяного отопления, как правило, устраивают с тупиковой разводкой трубопроводов. Системы отопления с попутным движением теплоносителя имеют большую протяженность трубопроводов, чем системы с тупиковой разводкой. В тупиковых системах отопления (рис. 96) движение горячей воды в подающей магистрали 3 противоположно движению остывшей воды в обратной магистрали 7. В тупиковой схеме длина циркуляционных колец не одинакова; чем дальше от котла расположен нагревательный прибор, тем больше протяженность циркуляционного кольца, и, наоборот, чем ближе отопительный прибор расположен к главному стояку, тем меньше протяженность циркуляционного кольца.

В тупиковых системах добиться одинаковых сопротивлений в коротких и более отдаленных циркуляционных кольцах трудно, поэтому отопительные приборы, близко расположенные к главному стояку, будут прогреваться значительно лучше, чем отопительные приборы, удаленные от главного стояка. Кроме того, в некоторых случаях, когда ближайшие к главному стояку циркуляционные кольца имеют небольшую тепловую нагрузку, увязка циркуляционных колец становится еще более сложной.

Рис. 96. Схема однотрубной тупиковой системы отопления:

1 — котел, 2 — расширительный сосуд, 3 — подающая магистраль, 4 — воздухосборник,   5 —перемычка,   6 — нагревательные   приборы,   7— обратный   трубопровод,  8 — насос

Для того чтобы расширить применение тупиковых систем, как наиболее экономичных, сокращают протяженность магистралей и вместо одной системы большой протяженности делают несколько. В таких случаях обеспечивается лучшая горизонтальная регулировка системы.

Рис.   97.   Схема    однотрубной системы отопления с попутным движением воды

В системах отопления с попутным движением воды (рис. 97) все циркуляционные   кольца   имеют   одинаковую протяженность, следовательно, стояки и нагревательные приборы работают в одинаковых условиях. В таких системах независимо от расположения нагревательного прибора по горизонтали в отношении главного стояка прогрев их будет одинаковый. Однако системы отопления с попутным движением воды применяют ограниченно, так как при их монтаже требуется большее количество труб, чем при монтаже тупиковых систем. Поэтому такие системы используют в тех случаях, когда невозможна увязка циркуляционных колец между собой в пределах, допускаемых СНиП. Потери   давления   в циркуляционных   кольцах   насосных   систем   отопления, если   теплоноситель — вода,   по   условиям    СНиП    не должны отклоняться более чем на 15%  в однотрубных системах и двухтрубных с попутным движением теплоносителя и на 25% в двухтрубных тупиковых системах отопления.

Теплоносителем в системах центрального отопления может быть вода с температурой 95—105° С, пар с температурой 120—130° С и воздух с температурой 45— 70° С; соответствующие системы называют системами водяного, парового или воздушного отопления.