Виды систем отопления: какой тип лучше, эффективнее, современнее, какие бывают варианты промышленного и комбинированного обогрева

Классификация водяных отопительных систем по принципу работы

По принципу работы отопление имеет естественную и принудительную циркуляцию теплоносителя.

С естественной циркуляцией

Используют для обогрева небольшого дома. Теплоноситель перемещается по трубам благодаря естественной конвекции.

Фото 1. Схема водяной отопительной системы с естественной циркуляцией. Трубы необходимо устанавливать под небольшим уклоном.

По законам физики тёплая жидкость поднимается вверх. Вода, нагреваясь в котле, поднимается, после чего спускается по трубам к последнему радиатору в системе. Остывая, вода поступает в трубу обратки и возвращается в котёл.

Использование систем, работающих с помощью естественной циркуляции, требует создание уклона — это упрощает перемещение теплоносителя. Длина горизонтальной трубы не может превышать 30 метров — расстояние от крайнего в системе радиатора до котла.

Такие системы привлекают своей дешевизной, не требуется покупать дополнительное оборудование, практически не издают шума, когда работают. Минус в том, что трубы нужны большого диаметра и укладываться максимально ровно (в них почти нет давления теплоносителя). Невозможно обогреть большое здание.

Схема с принудительной циркуляцией

Схема с использованием насоса сложнее. Здесь, кроме батарей отопления, устанавливают циркуляционный насос, перемещающий теплоноситель по отопительной системе. В ней давление выше, поэтому:

Можно укладывать трубы с изгибами.
Проще обогреть большие здания (даже в несколько этажей).
Подойдут трубы малого диаметра.

Фото 2. Схема системы отопления с принудительной циркуляцией. Для перемещения теплоносителя по трубам используется насос.

Нередко эти системы делаются замкнутыми, что избавляет от попадания воздуха в отопительные приборы и теплоноситель — наличие кислорода приводит к коррозии металла. В такой системе необходимы закрытые расширительные бачки, которые дополняют предохранительными клапанами и устройствами для сброса воздуха. Они обогреют дом любого размера и более надёжны в работе.

Способы монтажа

Для маленького дома, состоящего из 2—3 комнат, используют однотрубную систему. Теплоноситель перемещается последовательно по всем батареям, доходит до последней точки и возвращается по обратной трубе назад в котёл. Батареи подключаются снизу. Минус в том, что дальние комнаты прогреваются хуже, так как в них поступает уже слегка остывший теплоноситель.

Более совершенны двухтрубные системы — к дальнему радиатору укладывается труба, и от неё делают отводы к остальным радиаторам. Теплоноситель на выходе из радиаторов поступает в обратную трубу и перемещается в котёл. Эта схема равномерно прогревает все помещения и позволяет отключить ненужные радиаторы, но основной минус — сложность монтажа.

Коллекторное отопление

Основной минус одно- и двухтрубной системы — быстрое охлаждение теплоносителя, у коллекторной системы подключения этого недостатка нет.

Фото 3. Система водяного коллекторного отопления. Используется специальный распределительный узел.

Главным элементом и основой коллекторного отопления является особый распределительный узел, называемый в народе гребёнка. Специальная сантехническая арматура, необходимая для распределения теплоносителя по отдельным магистралям и независимым кольцам, циркуляционный насос, приборы, обеспечивающие безопасность и расширительный бак.

Коллекторный узел для двухтрубной системы отопления состоит из 2 частей:

Входной — его подключают к нагревательному устройству, где он принимает и распределяет по контурам горячий теплоноситель.
Выходной — подключают к обратным трубам контуров, необходим для сбора охлаждённого теплоносителя и подачи его в котёл.

Основное отличие коллекторной системы — любая батарея в доме подключена независимо, что позволяет регулировать температуру каждой или отключить её. Иногда используют смешанную разводку: к коллектору подключают независимо несколько контуров, но внутри контура батареи подключены последовательно.

Теплоноситель доставляет до батарей тепло с минимальными потерями, КПД этой системы увеличивается, что позволяет использовать котёл меньшей мощности и тратить меньше топлива.

Но и коллекторная система обогрева не лишена недостатков, к ним относится:

Расход трубы. Потребуется потратить в 2—3 раза больше трубы, чем при последовательном подключении батарей.
Необходимость установки циркуляционных насосов. Требует повышенного давления в системе.
Энергозависимость. Не стоит использовать там, где возможны перебои электроснабжения.

Виды систем отопления многоквартирных домов

В зависимости от структуры, характеристик теплоносителя и схем разводки трубопроводов отопление многоквартирного дома подразделяют на следующие типы:

По расположению источника тепла

Поквартирная система отопления, при которой газовый котёл устанавливается в кухне или отдельном помещении. Некоторые неудобства и вложения в оборудование с лихвой компенсируются возможностью включать и регулировать отопление по своему усмотрению, а также низкими эксплуатационными затратами за счёт отсутствия потерь в теплотрассах. При наличии собственного котла практически отсутствуют ограничения по реконструкции системы. Если, к примеру, хозяева пожелают заменить батареи на тёплые водяные полы — к этому нет никаких технических препятствий.
Индивидуальное отопление, при котором своя котельная обслуживает один дом или жилой комплекс. Такие решения встречаются как в старом жилом фонде (кочегарки), так и в новом элитном жилье, где сообщество жильцов само решает, когда начать отопительный сезон.
Центральное отопление в многоквартирном доме наиболее распространено в типовом жилье.

Устройство центрального отопления многоквартирного дома, передача тепла от ТЭЦ осуществляется через местный теплопункт.

По характеристикам теплоносителя

Водяное отопление, в качестве теплоносителя используется вода. В современном жилье с поквартирным или индивидуальным отоплением встречаются экономичные низкотемпературные (низкопотенциальные) системы, где температура теплоносителя не превышает 65 ºС. Но в большинстве случаев и во всех типовых домах теплоноситель имеет расчётную температуру в пределах 85-105 ºС.
Паровое отопление квартиры в многоквартирном доме (в системе циркулирует водяной пар) имеет ряд существенных недостатков, в новых домах давно не используется, старый жилой фонд повсеместно переводят на водяные системы.

По схеме разводки

Основные схемы отопления в многоквартирных домах:

Однотрубная — как подача, так и обратный отбор теплоносителя к отопительным приборам осуществляется по одной магистрали. Такая система встречается в «сталинках» и «хрущёвках». Обладает серьёзным недостатком: радиаторы расположены последовательно и из-за остывания в них теплоносителя температура нагрева батарей падает по мере удаления их от теплопункта. Для того, чтобы сохранить теплоотдачу, количество секций увеличивается по ходу движения теплоносителя. В чистой однотрубной схеме невозможна установка приборов регулирования. Не рекомендуется изменять конфигурацию труб, устанавливать радиаторы другого типа и габаритов, иначе работа системы может быть серьёзно нарушена.
«Ленинградка» — усовершенствованный вариант однотрубной системы, который, благодаря подключению тепловых приборов через байпас, снижает их взаимовлияние. Можно установить на радиаторы регулирующие (не автоматические) устройства, заменить радиатор на иной тип, но схожей ёмкости и мощности.

Слева — стандартная однотрубная система, в которую мы не рекомендуем вносить никаких изменений. Справа — «ленинградка», возможна установка ручных регулирующих вентилей и корректная замена радиатора

Двухтрубная схема отопления многоквартирного дома стала широко использоваться в «брежневках», популярна и по сей день. Подающая и обратная магистрали в ней разделены, поэтому теплоноситель на входах во все квартиры и радиаторы имеет почти одинаковую температуру, замена радиаторов на иной тип и даже объём не оказывает существенного влияния на работу других приборов. На батареи можно устанавливать приборы регулирования, в том числе автоматические.

Слева — усовершенствованный вариант однотрубной схемы (аналог «ленинградки»), справа — двухтрубный вариант. Последний обеспечивает более комфортные условия, точное регулирование и даёт более широкие возможности по замене радиатора

Лучевая схема применяется в современном нетиповом жилье. Подключение приборов параллельное, взаимное влияние их минимально. Разводка, как правило, выполняется в полу, что позволяет освободить стены от труб. При установке приборов регулирования, в том числе автоматических, обеспечивается точное дозирование количества тепла по помещениям. Технически возможна как частичная, так и полная замена системы отопления в многоквартирном доме с лучевой схемой в пределах квартиры с существенным изменением её конфигурации.

При лучевой схеме в квартиру входят подающая и обратная магистрали, а разводка осуществляется параллельно отдельными контурами через коллектор. Трубы, как правило, располагают в полу, радиаторы аккуратно и незаметно подключают снизу

77 Гигиенические требования к системе отопления жилых и общественных зданий

Основной
задачей отопления является создание
оптимального микроклимата в квартире.

Отопление
в жилище организуется как местное, так
и центральное.

Местное
отопление — это система отопления, при
которой тепло продуцируется там, где и
используется. В системах местного
отопления генератор тепла объединяется
в один агрегат с теплопроводами и
нагревательными приборами

Недостатки
местного отопления:

1.
неравномерность температуры воздуха
в помещениях в течение суток

2.
наличие в помещении отрицательной
радиации (от окон и наружных стен);

3.
относительно высокая температура на
отдельных участках поверхности
нагревательных приборов (печей),
вызывающая пригорание пыли и ухудшение
состава воздуха в помещениях;

4.
загрязнение помещений топливом, золой,
дымом;

5.
трудность регулирования теплоотдачи
нагревательных поверхностей;

6.
опасность выделения вредных газов.

Центральное
отопление лишено данных недостатков –
оно обеспечивает более равномерный
тепловой режим в помещении, отсутствует
загрязнение продуктами горения и
топливом, более удобное и надежное
управление.

В
квартирах в качестве теплоносителя
используется вода. Это позволяет избежать
перегрева поверхности нагревательных
приборов. Системы отопления в зависимости
от теплоносителей подразделяются на
водяные , пароводяные, воздушные и др.
Наиболее распространены центральные
водяные системы отопления, т. к температура
воды в них не превышает регламентированную

По
способу теплоотдачи различают конвективные
и радиационные (лучистые) нагревательные
приборы, а отсюда и системы отопления.
При конвекционной системе преобладает
(70-80%) конвективное, то есть переданное
путем конвекции тепло, а при радиационном
– излучение (лучистое тепло).

Примерами
нагревательных приборов конвективного
типа служат радиатор и конвектор.
Примером радиационного отопления
является так называемое панельное
отопление, когда нагревательным прибором
является панель (стена, потолок или пол
помещения). При такой системе отопления
преобладает теплоотдача излучением, в
помещении уменьшается отрицательное
радиационное охлаждение от наружных
стен помещения. Бетонная отопительная
панель – под поверхностью ограждающих
конструкций (пол, потолок, стены)
прокладывают трубы отопления или они
могут входить в конструкцию бетонных
панелей. В результате происходит нагрев
ограждающих поверхностей: стен, потолка
или пола. При нагреве тепло распространяется
почти целиком за счет излучения. Лучистое
тепло оказывает более благоприятное
действие на организм человека, так как
потеря тепла за счет излучения (от
теплового тела человека к холодной
поверхности стен – это явление
отрицательной радиации) создает наиболее
неприятные тепловые ощущения. При
лучистом отоплении увеличивается
площадь нагретой поверхности,
следовательно, потери тепла излучением
уменьшаются. Лучистое отопление
предупреждает неравномерное охлаждение
с разных сторон поверхности тела человека
и уменьшается возможность охлаждения
при проветривании. Ощущение теплового
комфорта у человека возникает при
температуре окружающего воздуха 170 С
(при использовании радиаторов и
конвекторов температура воздуха должна
быть 200 С).

Наиболее
благоприятные физиологические реакции
и теплоощущения у людей наблюдаются
при температуре стенных панелей 40 — 450,
потолка 28 -300С, пола 25 — 270С — это предупреждает
возникновение теплового дискомфорта,
связанного с высокой температурой
ограждающих конструкций. При этом
температура воздуха в помещении может
быть снижена до 17,50С.

Горячее водоснабжение в системах отопления

ГВС в многоэтажных домах обычно является централизованным, при этом вода нагревается в котельных. Подключают горячее водоснабжение от контуров отопления, причем и от однотрубных, и от двухтрубных. Температура в кране с горячей водой по утрам бывает теплой или холодной, что зависит от количества магистральных труб. Если имеется однотрубное теплоснабжение многоквартирного дома высотой в 5 этажей, то при открытии горячего крана сначала в течение полминуты из него пойдет холодная вода.

Причина кроется в том, что ночью редко кто из жильцов включает кран с горячим водоснабжением, и теплоноситель в трубах остывает. В результате наблюдается перерасход ненужной остывшей воды, поскольку она сливается напрямую в канализацию.

В отличие от однотрубной системы в двухтрубном варианте циркуляция горячей воды происходит непрерывно, поэтому вышеописанной проблемы с ГВС там не возникает. Правда, в некоторых домах через систему горячего водоснабжения закольцовывают стояк с трубами – полотенцесушителями, которые даже в летнюю жару горячие.

В летний период испытаниям подвергается вся система, обеспечивающая центральное отопление в многоквартирном доме. Коммунальные службы проводят текущие и капитальные ремонтные работы на теплотрассе, отключая при этом на ней отдельные участки. Накануне предстоящего отопительного сезона отремонтированная тепловая магистраль повторно подвергается испытаниям (подробнее: «Правила подготовки к отопительному сезону жилого дома «).

Особенности подачи тепла в многоквартирном доме, детали на видео:

Система теплого пола

К настоящему времени были разработаны три варианта устройства теплого пола, к которым относятся следующие:

Теплый пол на водяной основе. В данном случае в стяжку необходимо уложить цельную трубу из металлопластика либо сшитого полиэтилена. Максимально возможный нагрев теплоносителя в такой системе должен достигать 40 °C.
Кабель, функционирующий от электрической сети. Такой вариант является хорошей альтернативой водяной системе при условии, если основным источником энергии для отопления выступает электричество. Встречаются также образцы в виде нагревательных матов.
Теплый пол пленочного типа. Эта система имеет вид тонкого мата, оснащенного небольшими дорожками, по которым движется ток. Монтировать такой теплый пол очень удобно, так как для его монтажа не требуется выполнения каких-либо серьезных подготовительных мероприятий, а укладку электрической пленки можно осуществить на любую из поверхностей (кафельная плитка, линолеум, ламинат).

Виды систем отопления многоквартирных домов

По расположению источника тепла

Поквартирная система отопления, при которой газовый котёл устанавливается в кухне или отдельном помещении. Некоторые неудобства и вложения в оборудование с лихвой компенсируются возможностью включать и регулировать отопление по своему усмотрению, а также низкими эксплуатационными затратами за счёт отсутствия потерь в теплотрассах. При наличии собственного котла практически отсутствуют ограничения по реконструкции системы. Если, к примеру, хозяева пожелают заменить батареи на тёплые водяные полы — к этому нет никаких технических препятствий.
Индивидуальное отопление, при котором своя котельная обслуживает один дом или жилой комплекс. Такие решения встречаются как в старом жилом фонде (кочегарки), так и в новом элитном жилье, где сообщество жильцов само решает, когда начать отопительный сезон.
Центральное отопление в многоквартирном доме наиболее распространено в типовом жилье.

По характеристикам теплоносителя

Водяное отопление, в качестве теплоносителя используется вода. В современном жилье с поквартирным или индивидуальным отоплением встречаются экономичные низкотемпературные (низкопотенциальные) системы, где температура теплоносителя не превышает 65 ºС. Но в большинстве случаев и во всех типовых домах теплоноситель имеет расчётную температуру в пределах 85-105 ºС.
Паровое отопление квартиры в многоквартирном доме (в системе циркулирует водяной пар) имеет ряд существенных недостатков, в новых домах давно не используется, старый жилой фонд повсеместно переводят на водяные системы.

По схеме разводки

Основные схемы отопления в многоквартирных домах:

Однотрубная — как подача, так и обратный отбор теплоносителя к отопительным приборам осуществляется по одной магистрали. Такая система встречается в «сталинках» и «хрущёвках». Обладает серьёзным недостатком: радиаторы расположены последовательно и из-за остывания в них теплоносителя температура нагрева батарей падает по мере удаления их от теплопункта. Для того, чтобы сохранить теплоотдачу, количество секций увеличивается по ходу движения теплоносителя. В чистой однотрубной схеме невозможна установка приборов регулирования. Не рекомендуется изменять конфигурацию труб, устанавливать радиаторы другого типа и габаритов, иначе работа системы может быть серьёзно нарушена.
«Ленинградка» — усовершенствованный вариант однотрубной системы, который, благодаря подключению тепловых приборов через байпас, снижает их взаимовлияние. Можно установить на радиаторы регулирующие (не автоматические) устройства, заменить радиатор на иной тип, но схожей ёмкости и мощности.

Типы отопления по способу циркуляции теплоносителя

Эффективная передача тепла в помещение в водяных системах отопления напрямую зависит от скорости движения теплоносителя во внутреннем отопительном контуре.

Для небольших отапливаемых объектов, необходимую скорость движения горячей воды можно обеспечить с помощью естественной циркуляции, а для более крупных объектов со сложными многоуровневыми контурами нагрева, скорость теплоносителя достигается путем применения электрического центробежного насоса.

Естественная циркуляция

Эти системы правильнее называть гравитационными. Поскольку нагреваемая вода поднимается по вертикальной трубе, под воздействием гравитационного эффекта, вызванного разностью температур теплоносителя и, следовательно, различной плотностью жидкости, создающей напор. Данная труба считается подающим стояком.

Дальше теплоноситель движется по подающему трубопроводу к отопительным приборам. В которых тепло передается окружающему воздуху и благодаря конвекции распространяется по комнате. Вода остывает и по обратному трубопроводу возвращается в котлоагрегат.

Ее плотность увеличивается, создается напор, вытесняющий нагретую воду из котла в подающий трубопровод для следующего цикла нагрева.

Принудительная циркуляция

Это современные эффективные системы отопления способные отапливать дом любой этажности и площади с многоуровневыми контурами отопления зданий, работающие с разными режимами нагрева, например, традиционная радиаторная система с вариантом «теплый пол».
Обвязку трубопроводов, возможно, выполнить трубами небольшого диаметра, которые располагают под любым углом и в любом месте исходя из принятого дизайна и габаритов комнат.

Преимущество данных систем объясняется высоким уровнем регулирования, способным обеспечить индивидуальный режим нагрева для каждого помещения в разрезе суток и отопительных месяцев.

Существует всего один недостаток этого варианта отопления — он относится к энергозависимым, поэтому для обеспечения бесперебойности необходимо предусмотреть аварийный источник электрической энергии, который, скорее всего, понадобится и котлоагрегату.

Какая система теплоснабжения лучше

Этот вопрос будет, прежде всего зависеть от бюджета, который способен выделить собственник на организацию системы отопления

Немаловажное значение имеет доступность топлива, климатический район строительства и состояние теплоизоляции стен дома

Если анализировать систему теплоснабжения для центрального района России для многоуровневого жилого дома от 200 до 300 м2, когда владелец не обременен средствами, то наиболее перспективные варианты теплоснабжения будут распределяться следующим образом:

Тепловой насос.
Газовые котлы.
Твердотопливные котлы.
Теплый пол.
Электрические котлы.

В любом случае перед выбором системы отопления в частном доме, собственнику потребуется обратиться к специалистам, чтобы они могли оценить все теплозначимые факторы объекта отопления, чтобы обеспечить долговременную работу теплосетевого оборудования с низкой себестоимостью тепловой энергии.

Тем не менее, по большинству технико-экономический показателей тепловой насос и геотермальные установки — лучшее направление в развитии систем отопления.

Виды систем отопления с гравитационной циркуляцией

Несмотря на простое устройство системы водяного отопления с самоциркуляцией теплоносителя, существует как минимум четыре, пользующихся популярностью, схемы монтажа. Выбор типа разводки зависит от характеристик самого здания и ожидаемой производительности.

Чтобы определить, какая схема будет работоспособной, в каждом отдельном случае требуется выполнить гидравлический расчет системы, учесть характеристики отопительного агрегата, рассчитать диаметр трубы и т.п. При выполнении вычислений может потребоваться помощь профессионала.

Закрытая система с самотечной циркуляцией

В странах ЕС, системы закрытого типа пользуются наибольшей популярностью среди других решений. В РФ схема пока не получила широкого применения. Принципы действия водяной системы отопления закрытого типа с безнасосной циркуляцией заключается в следующем:

При нагревании теплоноситель расширяется, происходит вытеснение воды из контура отопления.

Под давлением жидкость поступает в закрытый мембранный расширительный бак. Конструкция емкости представляет полость, разделенную мембраной на две части. Одна половина бачка заполнена газом (в большинстве моделей используется азот). Вторая часть остается пустой для наполнения теплоносителем.

При нагревании жидкости создается давление, достаточное, чтобы продавить мембрану и сжать азот. После остывания, происходит обратный процесс, и газ выдавливает воду из бачка.

В остальном, системы закрытого типа, работают, как и остальные схемы отопления с естественной циркуляцией. В качестве минусов можно выделить зависимость от объема расширительного бака. Для помещений с большой отапливаемой площадью, потребуется установить вместительную емкость, что не всегда целесообразно.

Открытая система с самотечной циркуляцией

Система отопления открытого типа отличается от предыдущего типа только конструкцией расширительного бака. Данная схема чаще всего использовалась в старых зданиях. Преимуществами открытой системы является возможность самостоятельного изготовления емкости из подручных материалов. Бачок, обычно имеет скромные габариты и устанавливается на кровле или под потолком жилой комнаты.

Главным недостатком открытых конструкций является попадание воздуха в трубы и радиаторы отопления, что приводит к усилению коррозии и быстрому выходу из строя греющих элементов. Завоздушивание системы также частый «гость» в схемах открытого типа. Поэтому, радиаторы устанавливаются под углом, обязательно предусматриваются краны Маевского, для стравливания воздуха.

Однотрубная система с самоциркуляцией

Однотрубная горизонтальная система с естественной циркуляцией имеет низкую теплоэффективность, поэтому используется крайне редко. Суть схемы такова, что подающая труба последовательно подключена к радиаторам.

Нагретый теплоноситель поступает в верхний патрубок батареи и выводится через нижний отвод. После этого тепло поступает к следующему узлу отопления и так до последней точки. От крайней батареи к котлу возвращается обратка.

Преимуществ у данного решения несколько:

Отсутствует парный трубопровод под потолком и над уровнем пола.

Экономятся средства на монтаж системы.

Недостатки такого решения очевидны. Теплоотдача радиаторов отопления и интенсивность их нагрева снижается по мере отдаленности от котла. Как показывает практика, однотрубная система отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией, даже при соблюдении всех уклонов и подбора правильного диаметра труб, зачастую переделывается (посредством монтажа насосного оборудования).

Двухтрубная система с самоциркуляцией

Двухтрубная система отопления в частном доме с естественной циркуляцией, имеет следующие конструктивные особенности:

Подача и обратка проходят по разным трубам.

Подающий трубопровод подсоединен к каждому радиатору через входной отвод.

Второй подводкой батарея подключается к обратке.

В результате, двухтрубная система радиаторного типа дает следующие преимущества:

Равномерное распределение тепла.

Отсутствие необходимости в добавлении секций радиатора для лучшего прогрева.

Проще выполнить регулировку системы.

Диаметр водяного контура, по крайней мере, на размер меньше чем в однотрубных схемах.

Отсутствие строгих правил установки двухтрубной системы. Допускаются небольшие отклонения относительно уклонов.

Главным достоинством двухтрубной системы отопления с нижней и верхней разводкой является простота и одновременно эффективность конструкции, что позволяет нивелировать ошибки, допущенные в расчетах или во время проведения монтажных работ.

Установка теплового счётчика

Тепловой счётчик без проблем может быть установлен при лучевой схеме разводки в квартире. Как правило, в современных домах уже имеются приборы учёта. Что касается существующего жилого фонда с типовыми системами отопления, такая возможность есть отнюдь не всегда. Это зависит от конкретной схемы и конфигурации трубопроводов, консультацию можно получить в местной эксплуатирующей организации.

Поквартирный прибор учёта тепла можно установить при лучевой и двухтрубной схеме разводки, если на квартиру идёт отдельная ветка

Если установить прибор учёта на всю квартиру не удаётся, можно разместить компактные тепловые счётчики на каждом из радиаторов.

Альтернатива квартирному счётчику — приборы учёта тепла, размещаемые непосредственно на каждом из радиаторов

Отметим, что установка приборов учёта, замена радиаторов, внесение иных изменений в устройство отопления в многоквартирном доме требуют предварительного согласования и должны выполняться специалистами, представляющими организацию, обладающую лицензией на проведение соответствующих работ.