Типовые схемы систем отопления и способы подключения радиаторов

Планирование

Не каждый человек может пользоваться компьютерными программами для моделирования в 3D проекции своего дома, что, несомненно, было бы очень удобно. Учитывая этот нюанс, рассмотрим, как сделать план вручную, расписав всё на листе бумаги.

• Делая чертеж, нужно учесть, что магистраль должна быть уложена с небольшим уклоном – минимум 0,5 см на 1 п. м. трубы, иначе без насоса она работать не будет.
• Определяемся с местом установки котла.
• Если по каким-то причинам трубы не получится спрятать в полу, тогда придется выполнять наружный монтаж или частично прятать трубы в полу – в месте наибольшего обнижения.
• На схеме отмечаем места установки батарей, отмечая какой мощности они должны быть.

• Если будут установлены краны, теплорегулятор и т.п., то это тоже должно быть отражено на схеме.
• Имея полную картину, можно подсчитать, сколько потребуется труб, фитингов и тех элементов, которые запланированы для доукомплектации.

Двухтрубная схема отопительных систем

В двухтрубных схемах подвод горячего теплоносителя к радиатору и отвод остывшего из радиатора осуществляются по двум разным трубопроводам отопительных систем.

Существует несколько вариантов двухтрубных схем: классическая или стандартная, попутная, веерная или лучевая.

Двухтрубная классическая разводка

Классическая двухтрубная схема разводки система отопления.

В классической схеме направление движения теплоносителя в подающем трубопроводе противоположно движению в обратном трубопроводе. Эта схема наиболее распространена в современных системах отопления как в многоэтажном строительстве, так и в частном индивидуальном. Двухтрубная схема позволяет равномерно распределять теплоноситель между радиаторами без потерь температуры и эффективно регулировать теплоотдачу в каждом помещении, в том числе автоматически путем использования термостатических клапанов с установленными термоголовками.

Такое устройство имеет двухтрубная система отопления в многоэтажном доме.

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.

Способы подключения радиаторов

Если выбрано двухтрубное или трехтрубное отопление, батареи нужно подключать точно по схеме. Если здание имеет большую площадь, то для проведения монтажных работ лучше вызвать специалистов.

Существует несколько способов подключения:

1. Боковое. Вода в радиатор заходит и выходит с одной стороны. В тех секциях, которые расположены дальше от точки подключения, равномерность прогрева нарушается.
2. Верхнее. Такой тип подключения приведет к тому, что нагреваться будет только верхняя половина батареи. Если в системе предусмотрено верхнее подключение, то приобретать нужно предназначенные для него батареи, которые оснащены заглушкой, перенаправляющей жидкость в нижнюю часть.
3. Нижнее. Тут тоже исключается полное прогревание всей площади батареи, так как основной поток жидкости двигается в нижней части.
4. Диагональное. Предложенный способ подключения позволяет распределить горячую жидкость равномерно.

Последний вариант идеально подходит для двухтрубной системы.

Схема отопления с петлей Тихельмана плюсы и минусы

Двухтрубные системы отопления частного дома, как правило, это тупиковые системы, что приводит к тому, что в последнем радиаторе вследствие наибольшей удаленности напор и проток теплоносителя слабее, соответственно отопительный прибор греет хуже. Эта проблема решает путем увеличения количества секций радиаторов или  добавлением регуляторов на каждый радиатор.

Второе решение, которое используется при монтаже двухтрубных систем отопления частного дома, является балансирование системы.

Схема Тихельмана достаточно проста. В классической двухтрубной схеме обратная тепломагистраль начинается от последнего радиатора и заканчивается котлом, а подача начинается от котла и заканчивается последним радиатором.

Особенности петли Тихельмана заключаются в том, что «обратка» начинается с первого радиатора, доходит до последнего и возвращается к котлу, а подача, как и в классической схеме, начинается с котла и заканчивается последним радиатором.

Получается, что первый радиатор от котла первый на подаче и последний на обратке, соответственно, последний радиатор последний на подаче, но первый на обратке.

Это своего рода прямоточная система, в которой теплоноситель в подающей и обратной тепломагистралях перемещается в одном направлении.

Данная схема позволяет обеспечивать равномерное сопротивление и проток в двухтрубных системах. 

Преимущества и недостатки петли Альберта Тихельмана

Двухтрубные системы отопления частного дома, монтаж которых выполнен по схеме Тихельмана, обладают преимуществами прямоточных однотрубных систем («ленинградки») и двухтрубных систем, а также рядом дополнительных превосходств.

Прежде всего, отметим сбалансированность системы и отсутствие необходимости установки различного регулировочного оборудования, которое стоит довольно дорого.

При этом проток теплоносителя по всей системе одинаков, а работа теплогенерирующего оборудования оптимальна и отличается высоким КПД.

К недостаткам схемы Тихельмана отнесем необходимость использования дополнительных труб и желательно большого диаметра, а это дополнительные расходы.

Причем не всегда архитектурные особенности частного дома позволяют произвести монтаж открытой системы отопления с тремя трубами. Например, установке системы отопления данного типа могут помешать дверные проемы, и ряд других архитектурны форм.

Поэтому организовать круговое движение промежуточного теплоносителя в двухтрубной системе отопления частного дома не всегда возможно.

Также отметим, что в большинстве случаев при монтаже возвратных отопительных систем реверсивного типа по схеме Тихельмана применяется горизонтальная разводка.

По остальным характеристикам и используемому отопительному оборудованию и теплогенераторам петля Тихельмана не отличается от двухтрубных аналогов.

Рекомендации по монтажу

Если работа по сборке системы будет проводиться собственноручно, то мастеру потребуется пошаговое описание монтажного процесса.

Важно соблюдать такие правила:

• требуется обустраивать 2 контура: для горячей и холодной воды;
• трубы нужно укладывать с небольшим уклоном, направленным к последнему радиатору;
• оба контура укладываются параллельно друг другу;
• для предупреждения утраты тепла в главном стояке, лучше обернуть его изолятором;
• монтаж емкости для сбора лишнего объема воды осуществляется в наивысшей точке;
• размеры труб и соединительных деталей должны совпадать;
• все части системы изготовлены из одного материала.

Последовательность выполнения работ такая:

1. Отведение основного стояка от котла. Тут же монтируется расширительная емкость.
2. Разведение подводящих труб.
3. Одновременная укладка трубы, при помощи которой в котел подается холодная жидкость.
4. Фиксация насоса.
5. Крепление батарей или радиаторов.

Перед тем как заправлять 2-х трубные системы отопления, нужно внимательно осмотреть все ли соединения надежно затянуты.

Схема Тихельмана для обвязки радиаторов трёх этажей

Смотрим рисунок:

Здесь тоже не на каждом этаже по отдельности своя обвязка, а одна обвязка, выполненная по схеме Тихельмана для одновременно всех трёх этажей. Стояки выполнены, например, металлопластиковой трубой диаметром 26 мм, подача и обратка на этажах диаметром 20 мм, а к радиаторам отводы трубой 16 мм.

И всё же! Если есть возможность, то лучше подключать каждый этаж отдельно и со своим насосом , иначе, если насос один на все этажи, то при выходе насоса из строя отопления не будет на всех этажах сразу.

Итак, сделаем выводы.

Схема Тихельмана имеет преимущества по сравнению с другими схемами обвязки радиаторов: 1) универсальность (подходит для любых помещений, планировок и т. д., в том числе больших площадей); 2) все радиаторы прогреваются равномерно. Не смотря на внешнюю сложность, освоить монтаж отопления по этой схеме вполне доступно. Только прочитайте ещё раз о диаметрах труб при такой разводке. И — пользуйтесь. Успехов.

схема Тихельмана

На организацию отопления одноэтажных домов влияет масса факторов, что позволяет реализовать различные системы отопления, оптимальные в конкретных условиях. Главное – предназначение жилья (постоянное проживание или только сезонный отдых)

Кроме этого, во внимание принимаются материалы, из которых возведено сооружение, его параметры, местность и т. д. В небольших летних домиках монтируется отопление печного или электрического типов, а в больших загородных коттеджах, что вдалеке от населенных пунктов, – жидкостно-солнечное

В небольших летних домиках монтируется отопление печного или электрического типов, а в больших загородных коттеджах, что вдалеке от населенных пунктов, – жидкостно-солнечное.

Большое значение имеет автономность отопительной системы от внешних источников энергии (электричество, газ и т. д.).
Существуют несколько типов исполнения отопления частного одноэтажного дома:

• Самотечный;
• Однотрубный;
• Двухтрубный.

Обвязка котельной

Двухтрубная система с попутным движением теплоносителя может быть как открытой, так и закрытой. Как мы уже говорили, основным функционирующим элементом служит насос, поэтому его установки не избежать. На естественную циркуляцию не стоит рассчитывать даже при правильно организованной верхней разводке труб. Как мы уже говорили, типичная петля Тихельмана содержит 10 и более радиаторов, продавить такое плечо только гравитационным перемещением маловероятно.

На выходе подачи котла устанавливается традиционная «тройка» безопасности: автоматический воздухоотводчик, стравливающий клапан и манометр. Для открытых систем выход подачи должен быть организован вертикальным каналом до высоты образования уклона, в самой верхней точке устанавливается открытый расширительный бак. Далее труба подачи направляется непосредственно в разводящую сеть.

На обратке котла устанавливается один циркуляционный насос, производительность которого определяется гидравлическим сопротивлением всей системы. Непосредственно перед насосом располагается сетчатый фильтр, а сразу после насоса — тройник для подключения расширительного бака и манометр нижней точки. Также в этом месте выводится заправочный патрубок.

Запорная арматура котельной представлена полнопроходными шаровыми кранами, которые устанавливаются:

• по обе стороны от насоса
• на отводе расширительного бака
• на заправочном патрубке
• в точках подключения котла к магистрали

Дополнительно в котельной может быть установлена связывающая байпасная трубка, в разрыв которой монтируется электрический нормально закрытый клапан, срабатывающий при остановке циркуляции. Врезка байпаса должна осуществляться до циркуляционного насоса: байпас предназначен для защиты от температурного шока и шунтирует он теплообменник котла от магистрали, а не наоборот.

Система Тихельмана хороша также и тем, что при относительно высокой мощности радиаторной сети возможна работа от котла со встроенным комплексом гидротехнического оборудования. Однако при необходимости согласовать работу радиаторной сети и теплого пола каждое плечо системы оснащается собственным циркуляционным насосом. Если производительность в плечах существенно отличается, необходима установка гидрострелки.

Традиционно используемые схемы отопления

1. Однотрубная. Циркуляция теплового носителя осуществляется по одной трубе без использования насосов. На магистрали выполняется последовательное подключение радиаторных батарей, от самого последнего по трубе в котёл возвращается охлаждённый носитель (“обратка”). Система проста в исполнении и экономична за счёт потребности меньшего количества труб. Но параллельное движение потоков приводит к постепенному остыванию воды, в результате к радиаторам, расположенным в конце последовательной цепочке, носитель поступает значительно охлаждённым. Этот эффект возрастает при увеличении числа радиаторных секций. Поэтому в комнатах, расположенных вблизи котла, будет чрезмерно жарко, а в удалённых холодно. Для увеличения теплоотдачи увеличивают количество секций в батареях, устанавливают разные диаметры труб, дополнительную регулирующую арматуру, выполняют обустройство каждого радиатора байпасами.
2. Двухтрубная. Каждая радиаторная батарея подключается параллельно к трубам прямой подаче горячего теплоносителя и “обратке”. То есть каждый прибор снабжается индивидуальным выходом в “обратку”. При одновременном сбросе остывшей воды в общий контур, теплоноситель возвращается на подогрев в котёл. Но при этом также нагрев отопительных приборов постепенно уменьшается по мере их удаления от источников подачи тепла. Радиатор, расположенный в сети первым, получает наиболее горячую воду и первым отдаёт носитель в “обратку”, а расположенный в конце получает теплоноситель последним с пониженной температурой нагрева и также последним отдаёт воду в обратный контур. На практике в первом приборе циркуляция горячей воды получается наилучшей, а в последнем наихудшей. Стоит отметить и возросшую цену таких систем по сравнению с однотрубными.

Обе схемы оправданы для небольших площадей, но неэффективны при протяжённых сетях.

Усовершенствованной двухтрубной является схема отопления Тихельмана. При выборе конкретной системы определяющим является наличие финансовых возможностей и способность обеспечения отопительной системы оборудованием, обладающим оптимальными требуемыми характеристиками.

Принцип действия однотрубной системы отопления

Работа однотрубной отопительной системы происходит по достаточно простым принципам. Имеется только один замкнутый трубопровод, по которому идет циркуляция теплоносителя. Проходя через котел, носитель нагревается, а проходя через радиаторы сообщает им это тепло, после чего, охлажденный, вновь поступает в котел.

Стояк в однотрубной системе также один, а его расположение зависит от типа постройки. Так, для одноэтажных частных домов наилучшим образом подойдет горизонтальная схема, тогда как для многоэтажных строений – вертикальная.

Для повышения эффективности однотрубной системы, можно внести некоторые усовершенствования. Например, установить байпасы – специальные элементы, представляющие собой отрезки трубы, соединяющие прямую и обратную трубу радиатора.

Такое решение дает возможность подключить к радиатору терморегуляторы, способные контролировать температуру каждого нагревательного элемента, либо вовсе отключать их от системы. Еще один плюс байпасов – они позволяют произвести замену или отремонтировать отдельные отопительные элементы без отключения всей системы.

Особенности монтажа

Чтобы отопительная система долгие годы дарила тепло хозяевам дома, в процессе монтажа стоит придерживаться такой последовательности действий:

• Согласно разработанному проекту, производится установка котла.
• Осуществляется монтаж трубопровода. В местах, где проектом предусмотрена установка радиаторов и байпасов – устанавливаются тройники.
• Если система работает по принципу естественной циркуляции, необходимо обеспечить уклон в 3-5 см на каждый метр длины. Для контура с принудительной циркуляцией будет достаточно уклона в 1 см на метр длины.
• Для систем с принудительной циркуляцией производится монтаж циркуляционного насоса. Стоит учитывать, что устройство не рассчитано на эксплуатацию при больших температурах, поэтому будет лучше установить его неподалеку от входа обратной трубы в котел. Кроме того, следует обеспечить подключение насоса к электрической сети.
• Установка расширительного бака. Бак открытого типа должен находиться в наивысшей точке системы, закрытого – в любом удобном месте (чаще всего его монтируют неподалеку от котла).
• Установка отопительных радиаторов. Весят они немало (особенно заполненные водой), поэтому их закрепляют при помощи специальных кронштейнов, которые, как правило, идут в комплекте. Установка чаще всего осуществляется под оконными проемами.
• Производится установка дополнительных устройств – кранов Маевского, заглушек, перекрывающих устройств.
• Заключительный этап – испытания готовой системы, для чего в нее под давлением подается вода или воздух. Если испытания не выявляют проблемных участков – система готова к эксплуатации.

Преимущества

Для частных домов малой площади однотрубный вариант системы отопления выглядит более предпочтительным, благодаря следующим ее преимуществам:

• Легкость составления проекта.
• Удобство монтажа системы.
• Сокращение затрат на покупку материалов и оборудования.
• Устойчивая гидродинамика.
• Безопасность циркуляции теплоносителя, которая осуществляется естественным путем.

Недостатки

Существует и ряд недостатков, с которыми придется мириться владельцам однотрубных отопительных систем:

• Сложности исправления ошибок, допущенных на этапе проектирования, в запущенной в эксплуатацию схеме.
• Неравномерный нагрев отопительных элементов, расположенных на различном расстоянии от котла.
• Тесная взаимозависимость элементов.
• Высокие показатели гидродинамического сопротивления.
• Невозможность регулировки расхода теплоносителя.
• Сравнительно большие теплопотери.
• Ограниченное количество радиаторов, которые могут быть размещены на одном стояке.

Отличие однотрубной и двухтрубной систем

Системы водяного отопления разделяют на два основных типа – это однотрубные и двухтрубные. Отличия этих схем заключается в способе подсоединения теплоотдающих батарей к магистрали.

Магистраль однотрубного отопления – это замкнутый кольцевой контур. Трубопровод прокладывают от нагревательного агрегата, радиаторы подсоединяют к нему последовательно, и ведут обратно к котлу.

Отопление с одной магистралью просто монтируется и не имеет большого количества комплектующих, поэтому позволяет существенно экономить на установке.

Однотрубные контуры отопления с естественным движением теплоносителя устраивают только с верхней разводкой. Характерная черта – в схемах есть стояки подающей магистрали, но нет стояков для обратки

Движение теплоносителя двухтрубного отопления осуществляется по двум магистралям. Первая служит для доставки горячего теплоносителя от устройства нагрева к теплоотдающим контурам, вторая – для отвода остывшей воды к котлу.

Батареи отопления подключаются параллельно – нагретая жидкость поступает в каждую из них непосредственно от подающего контура, поэтому имеет практически одинаковую температуру.

В радиаторе теплоноситель отдает энергию и остывшим уходит в отводящий контур – «обратку». Такая схема требует удвоенного количества фитингов, труб и арматуры, однако позволяет устраивать сложные разветвленные конструкции и снижать затраты на отопление за счет индивидуальной регулировки радиаторов.

Двухтрубная система эффективно обогревает большие площади и многоэтажные здания. В малоэтажных (1-2 этажа) домах площадью менее 150 м² целесообразнее устраивать однотрубное теплоснабжение как с эстетической, так и с экономической точки зрения.

Двухтрубная схема подсоединения радиаторов не получила широкого распространения в устройстве индивидуального теплоснабжения частных домов, поскольку ее более сложно монтировать и обслуживать. Кроме того, удвоенное количество труб выглядит неэстетично

Алгоритм выполнения монтажных работ

Монтаждвухтрубной попутной системы отопления ведется в соответствии с определенным алгоритмом, где начальным этапом является подбор диаметра труб, а конечным – установка циркуляторного насоса.

Расчет диаметра трубопровода

Есть научно обоснованный способ расчета. Сечение трубы выбирается, исходя из объема теплоносителя, проходящего по трубе в единицу времени. Расчет начинают от дальнего радиатора по формуле:

G=3600×Q/(c×Δt), (1)

где: G − расход воды на обогрев дома (кг/ч);

Q − тепловая мощность, требуемая для обогрева (кВт);

c − теплоемкость воды (4,187 кДж/кг×°C);

Δt − разность температур между горячим и холодным теплоносителем, принимается равной 20 °C.

Далее вычисляют сечение труб по формуле:

S=GV/(3600×v), (2)

где: S − площадь поперечного сечения трубы (м2);

GV − объемный расход воды (м3/ч);

v − скорость движения воды, находится в диапазоне 0,3−0,7 м/с.

Полученная цифра – это сечение, исходя из него, подбирают внутренний диаметр трубопровода.

Такой расчет ведут по всем радиаторам до котла.

При расчете также можно ориентироваться на таблицу зависимости внутреннего диаметра трубы от тепловой нагрузки.

Таблица зависимости внутреннего диаметра трубы от тепловой нагрузки

Можно учитывать следующие ориентиры:

1. При потерях тепла до 15 кВт (150 м кв.) площади подойдут трубы диаметров 20 мм.
2. При потерях от 15 до до 27 кВт (до 250 м кв. площади) потребуются трубы диаметром не менее 25 мм.

Провести расчет по приведенным формулам или гидравлическим таблицам для домовладельца является сложной задачей, поэтому можно основываться на рекомендуемых диаметрах труб.

Диаметр трубопровода должен быть одинаковый на всем его протяжении для обеспечения стабильной работы батарей. Рекомендуемый минимальный внутренний диаметр труб -20 мм.

Необходимо соблюдать следующие условия:

• Трубы класть под напольным покрытием для избегания высотных обводов. Если это невозможно, то нужно учитывать конфигурацию дома и максимально стремиться к одинаковой высоте прокладки труб.
• Материал труб – металлопластик или полипропилен с армированием алюминиевой фольгой. Такие трубы прочнее и прослужат долго.
• Радиаторы ставят биметаллические или стальные с нижней системой подключения. У таких батарей выше гидравлическое сопротивление, что балансирует систему. Мощность радиаторов должна быть одинакова по всей площади дома.
• На каждую батарею ставят балансировочный кран на обратке. Желательна установка терморегуляторов.

Установка котла

Помещение, где ставится котел, должно иметь высоту не менее 2,5 м. Объем помещения рекомендуется от 8 кубометров. Водогрейный котел требуется подбирать в зависимости от площади отапливаемого дома.  Мощность котла для обогрева 10 кв. м. равна 1 кВт. Исходя из этого, подбирается мощность для всей системы.

Обвязка котла состоит из комплекта запорной арматуры, ее устанавливают в нескольких местах:

1. На патрубке подпитки.
2. По обеим сторонам насоса.
3. У расширительного бака.
4. На трубах, идущих от котла.

Протягивание магистрали

При монтаже магистрали попутной разводки системы отопления необходимо учесть следующее:

• Отводящую ветку магистрали надо располагать ниже подающей.
• Трубопроводы подачи и отвода тепла должны быть параллельны друг другу.
• Бак расширительный должен быть установлен выше котла отопления.
• На замыкающих радиаторах нужно установить вентили для спуска воды. Рекомендуется установить на каждой батарее термостатическую головку для обеспечения комфортности температуры.
• При прокладке магистрали прямые углы исключены во избежание возникновения воздушных пробок в системе.
• Расширительный бак должен устанавливаться в отапливаемом помещении.
• Все диаметры труб, фитингов и кранов должны соответствовать друг другу. Нельзя ставить трубы разного диаметра из-за попытки сэкономить. Нарушится давление воды в системе.

Установка циркуляционного насоса

Рассчитывать на естественную циркуляцию неразумно, так как в попутной системе отопления расположено 10 и более батарей. Гравитация не сможет сработать без принудительного давления. Циркуляционный насос устанавливают на обратной ветке возле котла. Насос врезается при помощи байпаса и трех вентилей. Рекомендуется установить фильтр.

Циркуляционный насос устанавливается на каждом этаже

Попутную систему отопления устанавливают в одно этажных и двухэтажных домах. В двухэтажных строениях при установке нужно учитывать некоторые нюансы:

• Циркуляционный насос устанавливается на каждом этаже. Если возникнет поломка в пределах одного этажа, на другом отопление будет полноценно работать.
• Для каждого этажа рекомендуется монтаж по отдельной схеме.