Виды отопительных систем

В умеренном климате одной из важных строительных работ в доме является обеспечение помещения отоплением.

Схема водяного отопления.

Система отопления – комплекс устройств, предназначенных для поддержания температуры воздуха в доме в заданном термальном промежутке в отопительный период времени. Под отопительным периодом понимается то время года, когда помещение необходимо дополнительно обогревать для комфортного времяпровождения.

Главные составные части отопительных систем:

• генератор тепла (то, что греет);
• отопительные приборы (то, что отдает);
• коммуникации (то, что соединяет генератор с отопительными приборами);
• теплоноситель (то, что переносит тепло по коммуникациям).

Системы отопления делятся на типы по нескольким классификационным признакам.

Типы отопительных систем по видам топлива

Схема однотрубной системы отопления: 1 – подающая магистраль, 2 – нагревательный прибор, 3 – трехходовой кран, 4 – выпуск воздуха, 5 – регулирующий кран, 6 – обратная магистраль.

По видам топлива, используемого для нагрева в генераторе тепла, системы отопления делят на следующие типы:

• твердотопливные (каменный уголь, дрова, торф, пеллеты);
• жидкотопливные (мазут, солярка, бензин, керосин);
• газовые (природный или биогаз);
• электрические;
• природные.

Вид топлива – основной критерий при выборе системы отопления. От вида топлива будет зависеть размер расходов на работу отопительной системы. Также в последние несколько десятилетий принимают популярность альтернативный тип отопительных систем (геотермальные, солнечные, ветровые), в которых в виде топлива используются природные стихии или другие возможности. В солнечных и ветровых системах энергия стихии преобразуется сначала в электричество, и потом измененная энергия греет котел.

Отдача тепла от топлива к теплоносителю происходит в генераторе тепла (второе название – котел). Уголь, дрова, бензин, мазут, газ в котле сгорают. Электричество работает по-другому, оно разогревает коммуникации (или котел) при прохождении по ним. И тепло образуется без горения.

Тип отопительных систем по видам теплоносителей

Схема самотечного отопления.

По видам теплоносителей системы отопления делят на такие типы: воздушные, паровые и жидкостные. В самых простых отопительных системах – печах – теплоносителем работает воздух, а котел расположен рядом с радиатором. Топливо (дрова или уголь) загружаются в камеру печи, там оно сгорает, отдает тепло воздуху в печи. Рядом с печью строится груба (радиатор). Обычно груба выполняется в виде простенка между 2-4 комнатами. Такой печью с грубой отапливается весь дом. В полости грубы проходят воздуховоды из печи. Нагретый от сгорания дров или угля горячий воздух двигается по изогнутым воздуховодам в грубе, отдает тепло кирпичной кладке стены и выпускается наружу через трубу на крыше дома. Расположение воздуховодов должно, с одной стороны, обеспечить тягу и выход воздуха из печи, а с другой стороны, максимально прогреть всю грубу. Поэтому традиционная форма воздуховода – змеевик.

Для усовершенствования конструкции отопительных систем грубу заменили на батареи. Самое холодное место в комнате находится возле оконного отверстия в наружной стене, поэтому устройства отдачи тепла устанавливают под каждым окном. Отдельные радиаторы соединяют в последовательную систему, по установленным трубам двигается пар или горячая вода. Соответственно получаем паровую или жидкостную (водяную) систему отопления. Для образования пара в котле происходит подогрев и испарение жидкого теплоносителя.

Схема отопления двухэтажного коттеджа посредством печи.

В современных типах отопительных систем в качестве теплоносителя чаще всего используется горячая вода. Она нагревается в котле и перемещается по коммуникациям (трубам) в дальние части системы. Вместо воды иногда используют техническое масло или другую незамерзающую жидкость. Масло гуще, чем вода, поэтому жидкотекучесть теплоносителя ухудшается и для полноценной работы системы отопления требуется установка циркуляционного насоса.

В электрических котлах жидкость может отапливаться теплом от разогретого под действием электрического тока провода. Второй тип электрической системы отопления – без котла. В такой системе есть только коммуникации, вмонтированные в радиатор. Коммуникации исполняют роль котла, в них провода при прохождении электричества выделяют тепло и разогревают радиаторы. А радиаторам служат плоские поверхности помещения (чаще всего полы). Так работает теплый пол безводной конструкции.

Другие детали системы отопления

Необходимым условием работы отопительных систем является постоянное движение теплоносителя. По типу этого движения различают 2 конструкции отопления: с естественной циркуляцией и с принудительной. Для естественной циркуляции жидкости в конструкции необходим постоянный самотек, он обеспечивается разностью веса между выходящим из котла и возвращающимся в него теплоносителем. Обычно в отопительном контуре горячая вода двигается из котла сверху, двигается через радиаторы, отдает в них тепло и остывает, после возвращается в котел и там нагревается заново.

Схема монтажа отопительной системы.

При невозможности обеспечить естественный ток отапливающей жидкости в системе устанавливается устройство (насос), которое двигает теплоноситель по коммуникациям. Такой насос, как правило, использует для работы электрическую энергию.

В жидкостных отопительных системах присутствует дополнительный элемент, называемый расширительным бачком. В бачке содержится вода, которая при необходимости может поступить в систему. В процессе функционирования системы объем жидкости постоянно меняется (при нагреве и при охлаждении). Недостающая (или лишняя) вода поступает из расширительного бачка.

По виду расширительного бачка типы жидкостных систем делят на закрытые и открытые системы отопления.

В открытых системах расширительный бачок имеет вид открытой емкости и устанавливается в самой верхней точке отопительной системы, через него впускается вода, спускается воздух.

Оборудование закрытых отопительных систем включает закрытый мембранный бачок, краны подачи и слива воды из системы, аварийный клапан. Для чего нужен клапан? Это бывает необходимо в ситуации, когда жидкость в трубах закипела и давление резко повысилось, тогда через клапан частично спускается горячая вода и пар для предотвращения разрыва труб отопительной системы.

Тип отопительных систем по расположению радиатора и виду котла

Устройство электрических систем отопления.

По расположению радиаторов отопительные системы можно разделить на настенные и половые. Расположение батарей или грубы вдоль стены организовывает круговое движение воздуха в пространстве помещения. Нагретый от батарей воздух становится легче, поднимается вверх, там остывает, становится тяжелее и опускается вниз, где попадает в область нагрева батареи. При такой циркуляции самый теплый воздух скапливается под потолком. В случаях отопления по типу «теплый пол» тепло распространяется от поверхности пола, и самое теплое пространство формируется на расстоянии 1м от пола. Такой способ отопления, во-первых, создает более комфортные условия, во-вторых, требует меньшего расхода энергоносителя, так как тепло концентрируется сразу в рабочей зоне помещения. При напольном расположении радиаторов коммуникации для прохода теплоносителя монтируются в полу (воздуховоды или трубы для жидкости) в форме змеевиков или спирали. Нагрев теплоносителя производится в котле печи.

Схема подключения котла отопления.

Источники тепла – котлы – сердце любых отопительных систем. По функциональным способностям котлы делят на одноконтурные (вода греется только для отопления) и двухконтурные (вода греется для двух целей – отопление и бытовые потребности). Котлы бывают стационарные и переносные (например, печь типа «Булерьян»). К стационарным котлам стоит отнести те, которые однажды устанавливаются в помещении и перенести их в другое место невозможно (например, абсолютно стационарный котел – кирпичное пространство угольной печи). Условно переносными можно назвать те котлы, которые при необходимости можно отсоединить от системы, передвинуть в другой угол или перенести в другое помещение.

Коммуникации (соединительные трубы) делят на подающие (горячие) и отводящие (холодные). Часто коммуникации также становятся радиаторами, потому что тоже нагреваются и отдают тепло окружающему пространству.

Типы отопительных систем усовершенствуются. Из новейших изобретений стоит отметить инфракрасные отопительные приборы. Их работа не связана с перемещением воздушных масс, как это принято в других приборах (где нагретый воздух перемещается от батарей, от пола, стены-грубы). Инфракрасные излучатели греют непосредственно предметы.

Большую перспективу для всех имеют методы, позволяющие использовать для отопления силы природы – солнечное излучение, энергию ветра и воды, разницу температур водных сред на разной глубине земной поверхности. Эти природные источники энергии имеются в наличии в неограниченном количестве, при их использовании не загрязняется окружающее пространство, материальные затраты при устройстве такого отопления окупаются позже отсутствием ежемесячной оплаты.