Дарим подарок за видео с монтажом или сервисным обслуживанием инженерных систем

Радиаторные системы отопления

К. Бондаренко
При конструировании современных радиаторных систем отопления для различных помещений необходимо в максимальной степени учитывать требование создания теплового комфорта. Они должны соответствовать интерьеру, быть удобны в эксплуатации и эффективны. В связи с этим рассмотрим размещение, типы подключений, выбор варианта трубной разводки, а также возможные ошибки при монтаже.

Системы отопления, разрабатываемые для современных зданий различного назначения, должны обладать соответствующими для обеспечения теплового комфорта или требуемых параметров микроклимата.

При выборе отопительного прибора необходимо учитывать: его расчетную тепловую мощность; архитектурно-планировочные решения, предопределяющие высоту, глубину, длину и тип; рабочее и опрессовочное давление в системе, вид и качество теплоносителя; требования заказчика к дизайну, цене, санитарно-гигиеническим характеристикам; расчетную температуру теплоносителя и схему теплоснабжения, значение рабочего давления в системе отопления.

Санитарно-гигиенические требования бывают пониженные (помещения с кратковременным пребыванием людей), повышенные (например, больницы) и нормальные. При последних, характерных для гражданских зданий, обычно используют приборы с гладкой или ребристой поверхностью, причем стараются применять не более двух видов.

Создание комфортного теплового режима требует выбора радиаторов и конвекторов, обеспечивающих равномерный обогрев помещения. При этом внимание нужно обратить на то, что указываемая производителем или дилером тепловая мощность, определенная по европейской методике EN 442, обычно на 12–15 % выше фактической. Кроме того, предполагаемая регулировка отопления за счет установки термостатов, как показывает зарубежный опыт, требует обеспечения 15–20 % запаса мощности отопительных приборов.

ДБН В.2.5-67:2013 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» предъявляют определенные требования к их выбору и размещению. Отопительный прибор следует располагать под световыми проемами в местах, доступных для осмотра, ремонта и очистки, на расстоянии не менее чем 100 мм от поверхности стен. Его длина должна быть, как правило, не менее 75 % длины светового проема (окна) в больницах, детских дошкольных учреждениях, школах, домах для престарелых и инвалидов.

Расположение приборов у наружных ограждений помещения приводит к повышению температуры внутренней поверхности в нижней их части и окна. Восходящие потоки теплого воздуха (если они не перекрываются подоконниками) создают препятствие для доступа холодного воздуха в комфортную зону и предотвращают появление конденсата на стеклах.

Возможна также установка отопительных приборов у внутренних стен. При этом уменьшается длина трубопроводов и повышается теплоотдача (примерно на 7 %), но возникает устойчивое перемещение воздуха с пониженной температурой вдоль пола. Отопительные приборы устанавливаются, обычно, как можно ближе к полу с минимальным расстоянием для обеспечения конвекции – 100 мм. При значительном расстоянии от него возможно переохлаждение воздуха у его поверхности из-за того, что циркуляционные потоки, замыкаясь на уровне размещения тепловыделяющего элемента, не захватывают и не прогревают нижнюю часть помещения. Поэтому чем длиннее отопительный прибор и чем ниже он расположен, тем меньше температурные градиенты и тем лучше прогрев его рабочей зоны. Высокий и короткий прибор инициирует активный теплый воздушный поток, перегревающий верхнюю зону помещения. Охлажденный же воздух опускается вниз по обеим сторонам такого прибора. В то же время его способность инициировать восходящий теплый конвекционный поток можно использовать для обогрева помещений с большой высотой.

Все отопительные приборы размещаются так, чтобы обеспечить визуальный контроль, очистку и, при необходимости, ремонт. В то же время вертикальные металлические конструкции сравнительно редко монтируются у глухой стены (размещение, принятое при лабораторном испытании новых образцов). Обычно – под подоконниками, в стенных нишах.

При этом следует избегать ограждения или декорирования отопительных приборов. Согласно ДБН В.2.5-67:2013, уменьшение теплового потока при установке декоративного экрана должно быть не более 10% от номинального. Поэтому запрещено обустройство декоративных деревянных шкафов со щелями, ведь они снижают теплоотдачу на 12–25%. Размещение радиаторов в глубокой открытой нише или одного над другим в два яруса уменьшает теплоотдачу на 6–11 %. Также снижает эффективность отопительного прибора размещение его у стены без ниши, с перекрытием сверху горизонтальной доской (на 2–5%).

Подключение приборов

На теплоотдачу прибора влияет способ его подключения. Наиболее распространенный – боковое одностороннее подсоединение. В зависимости от конструкции радиатора или конвектора оно может осуществляться с правой, левой или той и другой стороны (рис. 1). Наибольшая теплоотдача достигается при движении теплоносителя сверху вниз (подающий трубопровод присоединен к верхнему патрубку радиатора, а обратная – к нижнему). «Зеркальный» вариант подключения приводит к значительному (до 30 % и более) снижению теплоотдачи прибора. Диагональное подключение обеспечивает равномерное распределение температуры по всей его длине. В этом случае подающий трубопровод должен быть присоединен к верхнему патрубку прибора, а обратная – к нижнему, с другой стороны. Такой вид подключения рекомендуется для радиаторов с колличеством секций свыше 20 или длиной белее 2 м. Потери в теплоотдаче относительно базового бокового подключения в данном случае незначительны (порядка 2 %).

Еще один вид разностороннего подключения – нижнее серповидное – приводит к уменьшению теплоотдачи примерно на 10 %. Но оно может быть выбрано по архитектурно-планировочным соображениям, например, когда разводка скрыта в полу. Рекомендуется разностороннее нижнее подсоединение трубопроводов при включении радиаторов «на сцепке» (в двухтрубных системах допускается таким образом подсоединять до двух приборов в пределах одного помещения).

Конструкцией ряда современных отопительных приборов предусматривается компактное (расстояние между патрубками 50 мм) боковое и нижнее (в том числе – по центру) подключение к системам отопления.

Shemi_ris_1

Рис. 1. Виды подсоединения радиаторов:

а – одностороннее; б – диагональное; в – разностороннее нижнее; г – нижнее

Обычно для подключения к разводящим линиям используется специальная арматура – присоединительные Н-образные узлы, в которые могут встраиваться запорные элементы и терморегулятор, а для однотрубных систем – замыкающий участок.

Кроме того, производители арматуры выпускают гарнитуры или готовые Г-образные элементы, позволяющие осуществить компактное нижнее подключение радиаторов с традиционным боковым расположением патрубков. Эти узлы также включают регулирующий клапан и байпас (для однотрубных систем).

Конструкции трубной разводки

Конструкции применяемых сегодня систем радиаторного водяного отопления очень разнообразны. Они отличаются числом магистральных линий (одно- и двухтрубные); схемой прокладки магистрали (тупиковые системы и системы с попутным движением воды в магистралях); расположением стояков (вертикальные и горизонтальные) и способом прокладки подающей магистрали при вертикальной разводке (системы с верхней и нижней разводкой, смешанные системы). Каждое из решений обладает своими достоинствами и недостатками, которые в тех или иных условиях становятся определяющими.

Однотрубные системы отопления, применявшиеся в домах советской постройки, отличаются от двухтрубных тем, что не имеют обратных стояков. При этом вода, отдавшая свое тепло нагревательному прибору, возвращается в стояк, охлаждая общий поток теплоносителя. Таким образом, предусматривалось увеличение длины отопительных приборов приборов по ходу движения теплоносителя.

Есть две схемы организации однотрубных систем (рис. 2). Первая – проточная, при которой в каждый последующий по ходу движения теплоносителя радиатор поступает уже охлажденная в предыдущих приборах жидкость. Недостаток проточных схем – невозможность регулировать работу отдельных приборов: уменьшение подачи теплоносителя в один радиатор означает снижение ее поступления во все остальные радиаторы стояка. Вторая схема предусматривает подачу в прибор лишь части теплоносителя из стояка; остальной поток направляется в обход радиатора через замыкающий участок. В этом случае возможность регулировать расход теплоносителя через отопительный прибор существует.

Shemi_ris_2

Рис. 2. Однотрубная вертикальная система с верхним расположением подающей магистрали:

1 – стояк с проточным подключением радиаторов; 2, 3 – стояки с осевыми замыкающими участками; 4 – стояк со смещенным замыкающим участком

При вертикальной разводке теплоносителя и боковом подключении радиатора замыкающий участок может располагаться по оси стояка или быть смещенным от нее в сторону отопительного прибора. Смещенные замыкающие участки (обычно они выполняются из трубы меньшего диаметра, чем стояк) обеспечивают наилучшее затекание теплоносителя в отопительный прибор. Дополнительное достоинство этого решения состоит в том, что оно компенсирует удлинение стояков при нагревании.

В сравнении с двухтрубными системами отопления однотрубные проще в монтаже и для их реализации требуется меньше труб, однако трудности регулирования подачи теплоносителя сводят эти достоинства на нет. Именно поэтому сегодня, в соответствии с действующими в Украине государственными строительными нормами, проектировать такие системы в многоэтажных новостройках запрещено. В то же время, возможна реконструкция однотрубных систем с применением балансировочной арматуры.

Применение двухтрубных систем отопления, получившее широкое распространение в развитых европейских странах, позволяет напрямую экономить тепло за счет регулирования количества теплоносителя, циркулирующего в системе (в однотрубных системах при работе термостата изменяется только расход воды через отопительный прибор, но не в магистрали). Это важное преимущество двухтрубных схем, обеспечивающее не только более экономичное, но и более комфортное пользование с поддержанием индивидуальных температурных режимов в отдельных помещениях.

Достоинством двухтрубной схемы является также меньшее гидравлическое сопротивление (благодаря этому она, в частности, выбирается для систем с естественной циркуляцией теплоносителя).

Обеспечение термогидравлической устойчивости двухтрубной системы отопления многоквартирного дома, как правило, требует применения автоматических и ручных балансировочных клапанов. Чтобы изменения режимов работы радиатора не отражались на функционировании других отопительных приборов контура, применяют термостаты с очень маленьким (сравнимым с острием булавочной головки) проходным отверстием, способные дросселировать значительный перепад давления. Такие термостаты могут засориться, поэтому наличие фильтров-грязевиков, регулярное и качественное обслуживание – обязательные условия нормальной эксплуатации двухтрубной системы.

Системы отопления разделяют на тупиковые и с попутным движением воды в магистралях. В первых циркуляционные контуры не равны по длине: чем дальше стояк (а в горизонтальных системах – отопительный прибор) находится от источника тепла, тем длиннее его контур. Трубопроводы системы с попутным движением воды (ее называют также системой Тихельмана) построены таким образом, что контуры всех стояков или приборов имеют одинаковую длину (рис. 3), а значит – одинаковое сопротивление (при равной тепловой нагрузке). Это существенно облегчает балансировку системы, но связано с расходом большего, чем при тупиковой схеме, количества труб. Как следствие, увеличивается водоемкость системы. Поэтому, в соответствие с нормами, предпочтение предписывается отдавать тупиковым схемам. Рис. 3. Двухтрубная система с попутным движением воды

Вертикальные и горизонтальные системы

Система отопления, предусматривающая подключение к общему стояку отопительных приборов, которые расположены в помещениях разных этажей, называется вертикальной. При этом радиаторы, обогревающие одну квартиру, офис или какой-либо другой комплекс помещений, оказываются подключенными к различным стоякам. Это не мешает раздельно управлять микроклиматом в помещениях разных этажей (при наличии радиаторных термостатов), но затрудняет организацию учета потребления тепла каждым пользователем. Сегодня это рассматривается как весьма существенный недостаток вертикальных систем отопления. В то же время вертикальные системы продолжают активно использовать в массовом строительстве.

Вертикальные системы бывают с верхним и нижним расположением подводящей магистрали. В случае верхней разводки горячая вода направляется в стояки, а по ним – в отопительные приборы с чердака или технического этажа здания. При нижней разводке – снизу (из подвала).

Однотрубные системы первоначально выполнялись только с верхней разводкой. С появлением в 1960-х гг. в массовой застройке бесчердачных многоэтажных домов были предложены и внедрены однотрубные системы с нижним расположением подающей магистрали (рис. 4). П-образные стояки таких систем состоят из восходящей и нисходящей линий. При этом отопительные приборы могут быть подсоединены к обеим из этих линий или к одной из них (нисходящей).

Shemi_ris_4

Рис. 4. Варианты вертикальной однотрубной системы: с нижним расположением обеих магистралей (стояки 1, 2) и Г-образным стояком (3)

Еще один вид вертикальной однотрубной системы с нижним расположением подающей магистрали – так называемые системы опрокинутой циркуляции воды (обратная магистраль имеет верхнее расположение). Они были разработаны для зданий высотой от 10 этажей.

Для обеспечения устойчивого гидравлического режима в них специально увеличивают сопротивление стояков. Поскольку движение воды в таких системах происходит по направлению снизу вверх, предусматривается увеличение площади теплоотдающей поверхности нагревательных приборов снизу вверх. Двухтрубные вертикальные системы многоэтажных домов чаще проектируют с нижней прокладкой разводящих магистралей (рис. 5). Это позволяет использовать гравитационное давление, возникающее из-за разности температур в подающем и обратном стояках, и система работает более равномерно. Если такое решение невозможно, для подающей линии предусматривают верхнее расположение, а для обратной – нижнее (смешанная система). Двухтрубные схемы с верхним расположением и подающей, и обратной магистралей применять не рекомендуется: шлам из системы будет скапливаться в отопительных приборах нижнего этажа.

Shemi_ris_5 Рис. 5. Схема вертикальной двухтрубной системы отопления: 1 – клапан термостатический, проходной; 2 – клапан балансовый радиаторный, проходной; 3 – терморегулятор; 4 – воздухоотводчик радиаторный; 5 – отопительный прибор; 6 – вентиль запорный; 7 – регулятор перепада давления

Горизонтальные системы отопления, в которых подключаемые к стояку отопительные приборы расположены на одном этаже, лишены названных выше недостатков вертикальных систем. В частности, они позволяют организовать поквартирную разводку тепла с установкой квартирного теплосчетчика. Применяя современные материалы и технологии монтажа, горизонтальная разводка получила широкое применение.

Так же, как вертикальные, горизонтальные системы отопления бывают одно- и двухтрубными. Однотрубные горизонтальные системы имеют, в целом, те же недостатки, что и вертикальные однотрубные системы. В проточной системе, когда подающая однотрубная магистраль последовательно обходит несколько отопительных приборов, находящихся на одном уровне, теплоноситель остывает в каждом радиаторе на пути следования и к последним в цепочке отопительным приборам подходит уже значительно охлажденным. Это обусловливает необходимость использовать приборов разных размеров. Кроме того, ограничены возможности регулирования теплоотдачи каждого отопительного прибора.

Более отвечающие современным запросам двухтрубные горизонтальные системы отопления могут быть нескольких видов: тупиковая, попутная, тупиковая с центральной магистралью, коллекторная.

Двухтрубная тупиковая горизонтальная система предусматривает подключение к отопительным приборам двух трубопроводов – подающего и обратного. Диаметры трубопроводов на параллельных участках и типоразмеры фасонных частей совпадают, что упрощает проектирование и монтаж системы. Температура воды на входе в каждый отопительный прибор примерно одинакова. Такая схема находит широкое применение в жилых (многоквартирных и индивидуальных) и общественных зданиях. Ее недостаток состоит в том, что при большой протяженности ветвей затруднена балансировка отдельных отопительных приборов для соблюдения гидравлических условий эксплуатации.

Достоинство двухтрубной горизонтальной системы с попутным движением воды – относительно простая гидравлическая увязка. Но, как уже говорилось, схемы этого типа требуют большего расхода труб, чем тупиковые. Кроме того, их монтаж требует использования отличающихся по типоразмерам труб и фасонных деталей.

Следующий вид двухтрубной горизонтальной системы – тупиковая с центральной распределительной магистралью. От магистрали отходят ответвления к отопительным приборам. Расход труб в этом случае ниже.

И, наконец, горизонтальная система, каждый отопительный прибор которой напрямую присоединен к распределительному коллектору отдельными подающим и обратным трубопроводами (в пределах одного помещения допускают подсоединение «на сцепке» двух отопительных приборов). Эта схема (рис. 6) дает возможность использовать при монтаже трубы одного диаметра, легко увязывать отдельные отопительные приборы по давлению и отказаться от применения значительного количества фасонных элементов.

Shemi_ris_6

Рис. 6. Горизонтальная радиаторная разводка с распределительным коллектором

Несмотря на большие, чем в других описанных схемах, расход труб и затраты на коллектор (как правило, он размещается в специальном шкафу), коллекторная (ее также называют лучевой) схема приобретает все большее распространение в зданиях самого разного назначения.

При выполнении горизонтальной радиаторной разводки предпочтение часто отдается скрытой прокладке труб – в специальных плинтусах-коробах или в конструкции пола.

Присоединение трубопроводов к отопительным приборам возможно «из пола», «из плинтуса» и «из стены». На выбор того или иного варианта влияют принятая схема отопления, тип отопительного прибора и схема его обвязки.

К двухтрубным горизонтальным системам можно подключить контуры напольного отопления с помощью смесительного модуля с циркуляционным насосом и смесительным вентилем с температурным датчиком. Такой модуль делает контуры напольного отопления независимыми, с гидравлической точки зрения, от основной системы и не оказывающими влияние на ее гидравлический режим.

Ошибки при монтаже

К сожалению, в реальных условиях нередко случается так, что недочеты в проектах систем отопления усугубляются некачественным монтажом. Иногда это допускают даже специализированные организации. Причиной тому может служить желание сэкономить, т.е. заведомое нарушение технологии. Но многие грубейшие ошибки объясняются лишь очень низкой профессиональной подготовкой монтажников и полным непониманием смысла осуществляемых операций. Все это может приводить неэффективной работе систем отопления и даже к авариям.

К примеру, число приборов для одной горизонтальной ветви слишком велико. Кроме того, для подключения отопительных приборов применяются только H-образные элементы со встроенными запорными, но не регулирующими клапанами. Таким образом, предусмотрена лишь возможность отключения того или иного прибора и отсутствует возможность гидравлической увязки приборов между собой.

На практике это неизбежно приведет к неэффективной работе системы отопления: к перерасходу тепловой энергии либо дискомфорту пользователей. Не исключены и оба варианта одновременно – вследствие неравномерной теплоотдачи.

В отдельный класс ошибок можно выделить неправильное использование герметизирующих материалов и инструментов. Так, под гайку-«американку» при монтаже устанавливают уплотнительный материал (лен), который недопустимый при «сухом» соединении. Но если лен хотя бы относится к уплотнительным материалам, то силиконовый герметик, нанесенный поверх или внутрь соединения, не предназначен для отопительных систем. Он быстро разрушается, склонен к гниению. Течь в таком соединении гарантирована.

Важно также правильно смонтировать пресс-фитинги для полимерных труб с использованием инструмента (пресс-клещей), предусмотренного производителем и необходимого типоразмера. В противном случае, может произойти сползание фитинга с трубы, приводящие к серьезным авариям и длительным нарушениям теплоснабжения.

К сожалению, при монтаже допускаются сразу несколько ошибок, чреватых протечками и дискомфортом для жильцов. Во-первых, на замыкающем участке в месте подключения отопительного прибора к однотрубной системе устанавливают запорный кран. Во-вторых, запорная арматура слева от стояка прекращает доступ теплоносителя в соседнее помещение. То есть, чтобы отключить радиатор, проживающему там человеку придется стучаться к соседу, у которого установлены запорные краны. В-третьих, сами краны смонтированы вплотную к стенке, а длина трубы до соединения, исходя из условия его качественного выполнения, должна быть не меньше трех ее диаметров. Причем при таком монтаже металлопластиковых труб их концы должны быть предварительно подготовлены: обрезаны соответствующим инструментом, с них нужно снять фаску и защитить колпачком, предохраняющим от повреждения и загрязнения при проходе через отверстие в стене.

Одной из самых распространенных ошибок является вертикальный монтаж термостатического регулятора. Такая установка возможна лишь при получении управляющего сигнала от терморегулятора с датчиком дистанционного типа. Иначе поток от нагретого металлического корпуса клапана воздействует на терморегулятор и приводит к завышению реальной температуры воздуха в помещении. Объем поступающего теплоносителя уменьшается до достижения заданной температуры воздуха и отопление не обеспечивает комфорта. Это тот случай, когда все оборудование, вроде бы, исправно, работает в штатном режиме, а в помещении – холодно.

Кроме того, при монтаже важно предусмотреть возможность компенсации температурного расширения для подводящих труб, которые проходят в стене или через пол.



8 комментариев

  • Узнал для себя много полезного. Только не освещен один нюанс, по поводу которого хочется задать вопрос автору. А именно, какие уплотнители стоит использовать при монтаже радиаторов? Заранее спасибо за ответ.

  • Вадим. При монтаже фитингов и клапанов на отопительные приборы для уплотнения резьбовых соединений рекомендуется использовать льноволокно (паклю) или фум-ленту. Помните о том, что минеральные смазки (на основе нефтепродуктов) разрушают уплотнительное кольцо фитинга. Кроме того, производители запрещают использовать краску для уплотнения резьбовых соединений.

  • Чем отличаются клапаны терморегуляторов для однотрубных и двухтрубных систем отопления? Взаимозаменяемы ли они?

  • Андрей. Термостатические клапаны для радиаторных терморегуляторов для двухтрубной системы отопления имеют небольшое проходное сечение и пропускную способность Kvs. Клапан для однотрубной системы отопления, наоборот, имеет большое проходное сечение и Kvs. Настоятельно не рекомендуется устанавливать клапаны для двухтрубной системы в однотрубную и наоборот.

  • Почему рекомендуется полностью открывать термостатические клапаны на летний период?

  • Алексей. Полное открытие термостатического клапана нужно для того, чтобы предотвратить скопление инородных частиц на седле клапана. По окончании отопительного периода клапан необходимо полностью открыть поворотом термостата до упора против часовой стрелки.

  • Можно ли шторами закрывать радиаторы с терморегуляторами?

  • Если радиатор закрыт занавеской, то образуется тепловая зона, температура в которой выше комнатной и радиаторный терморегулятор не может эффективно регулировать температуру в комнате. В этом случае необходимо использовать термостатическую головку с выносным датчиком или с дистанционной регулировкой.

Оставьте комментарий