Водяное отопление действует по удивительно простому принципу, в нем роль теплоносителя играет вода, иногда — антифриз. Вода нагревается в котле, циркулирует по замкнутому трубопроводному контуру и передает тепло радиаторам отопления или любым другим отопительным приборам. Циркуляция воды в системе отопления может быть естественная и принудительная. Кроме того, различают однотрубное и двухтрубное устройства водяного отопления.

Простейшая система водяного отопления работает по принципу естественной циркуляции теплоносителя. Разница в плотности горячей и холодной воды активизирует ее движение по системе трубопроводов: более легкая горячая вода поднимается по стояку к нагревательным приборам. Отдав тепло, охлажденная жидкость по обратному трубопроводу поступает в котел. Давление теплоносителя в охлаждаемых стояках всегда превышает уровень давления в главном стояке, подающем горячую воду. За счет разницы в уровне давления охлажденный теплоноситель при возвращении в котел вытесняет нагретую воду и обеспечивает ее непрерывную циркуляцию. Для нормального функционирования системы в режиме естественной циркуляции воды необходима разность температур на выходе из котла и входе в него в пределах 20–25 °C (к примеру, 85 и 60 °C). Кроме того, для поддержания в системе непрерывной циркуляции воды следует утеплять основной стояк.

Процесс циркуляции носителя можно ускорить за счет увеличения расстояния по высоте между отопительными приборами и котлом, но минимальное их удаление не может быть свыше 3 м.

Поэтому отопительное оборудование (котел) рекомендуется устанавливать в подвале, где обычно устраивают и топливохранилище. При таком варианте отопления можно обогреть дом, а при желании и соорудить теплицу на чердаке.

Систему водяного отопления можно организовать при помощи однотрубной и двухтрубной системы обвязки.

Однотрубная система проще в установке, более красива внешне, она быстрее прогревается. На устройство однотрубной системы уходит намного меньше труб, чем на организацию двухтрубной системы. Поэтому многие домовладельцы, монтируя водяное отопление своими руками, выбирают именно эту систему.

Однотрубная система отличается тем, что в ней отопительные приборы (радиаторы) подключаются последовательно. Однако эта схема соединения не лишена своих недостатков. Однотрубную систему отопления нужно выполнять только с верхней разводкой, поэтому ее можно применять в домах, где имеются чердаки. Теплоноситель в однотрубной системе к каждому последующему радиатору приходит холоднее, чем к предыдущему. Иначе говоря, температура каждого радиатора определяется степенью его удаленности от источника тепла. Радиаторы, близко расположенные к котлу, будут всегда горячее, чем те, что находятся в последней от него обвязке.

Такая система однотрубного типа с трудом поддается регулированию температуры, поскольку в ней используется всего одна труба или стояк. При установке регулировочного крана у нагревательных приборов, перекрывая кран у того или иного прибора, практически уменьшают подачу воды во все приборы, присоединенные к стояку. Если же полностью закрыть один из кранов, то можно прекратить циркуляцию воды через все приборы. Но установка нагревательных приборов без регулировочных кранов влечет за собой большие неудобства, поскольку невозможно регулировать температуру воздуха в отдельных помещениях. В некоторых случаях проблему неравномерного нагревания радиаторов можно решить путем увеличения количества секций для плохо прогреваемых радиаторов. Следует учитывать, что для создания однотрубной системы можно использовать отопительные приборы, обладающие малым гидравлическим сопротивлением. Для увеличения скорости циркуляции теплоносителя на входе холодной воды можно установить циркуляционный насос. Нужно отметить, что схемы систем отопления частного дома с естественной циркуляцией актуальны лишь тогда, когда существует возможность установки котла ниже уровня расположения в одноэтажном доме с подвалом или цокольным этажом. Установка насоса в однотрубной системе сделает ее более эффективной, ликвидирует ряд недостатков, а также позволит ставить котел в любом удобном месте.

При монтаже отопления своими руками простая однотрубная система должна включать следующие элементы:

В настоящее время помещения обогревают, используя различные вариации отопительных систем, которые работают по принципу двухтрубной циркуляции теплоносителя.

Одной из таких систем является кустовая схема. Свое название она получила из-за своеобразного расположения отопительных приборов, чем-то напоминающего стенную печь, обогревающую своими поверхностями различные помещения. Другими словами, отопительные батареи располагают на стыке смежных углов как минимум трех комнат, что позволяет добиться малого расхода теплоносителя.

Двухтрубная циркуляция теплоносителя осуществляется за счет прокладки основных, «горячих» и обратных труб на уровне отопительных батарей (рис. 4).

Рисунок 4. Кустовая схема: а — вид на плане сверху; б — вид сбоку. Основные элементы системы: 1) распределительный стояк; 2) расширительный бак; 3) основной подающий стояк; 4) переливная труба; 5) раковина; 6) котел; 7) обратные трубы охлажденной воды; 8) отопительные приборы (радиаторы)

Трубы являются одним из важнейших элементов системы водяного отепления, без них невозможно нормальное функционирование отопительных приборов. Во многом от качества труб зависят эксплуатационные сроки системы отопления и стоимость ее организации.

Рынок строительных материалов в наше время предлагает множество образцов трубной продукции, обладающих различными техническими характеристиками, в которых имеются и положительные, и отрицательные качества.

Трубы для монтажа системы индивидуального отопления жилого дома могут быть: стальные, медные, металлопластиковые и полимерные. Выбирая трубы для отопления, каждый потребитель сначала интересуется ценой, а затем их техническими характеристиками. При выгодном соотношении цены и качества покупка окажется идеальным приобретением.

Стальные трубы для отопления более других привычны для современного пользователя. Считается, что стальные трубы обладают долгим сроком эксплуатации и большой надежностью. Действительно, технология изготовления обеспечивает им жесткость, высокую механическую устойчивость и прочность.

Стальные трубы бывают цельнотянутые и сварные. Соединение стальных труб методом сварки очень прочно и устойчиво. Согласно данным Госстроя РФ, во внутренних системах отопления срок службы оцинкованных стальных труб в среднем составляет 12–16 лет, а не оцинкованные, черные, трубы служат вдвое меньше.

Стальные трубы легко выдерживают гидравлические удары. Они обладают отличной теплопроводностью, низкий коэффициент расширения при изменении температур позволяет замуровывать стальные трубы для водяного отопления в стены. Высокая теплопроводность допускает использование стальных труб при создании лучистых форм систем водяного отопления.

Стальные трубы являются самым оптимальным вариантом для бюджета, они обходятся дешевле, чем прочие. В городских домах стальные трубы имеют широкое распространение именно по причине своей относительно низкой стоимости.

Но эти трубы при всех своих положительных качествах имеют много недостатков. Они достаточно тяжелые, тяжесть и крупные габариты делают их неудобными в эксплуатации. Монтаж труб невозможен без применения газосварки со всеми вытекающими последствиями, в частности, увеличением стоимости монтажа.

Медь — универсальный материал, поэтому медные трубы отлично подходят для отопления. Они представляют особый интерес для тех, кто хочет иметь надежную и высокоэффективную в плане теплоотдачи нагревательных элементов систему отопления. Они являются надежной альтернативой черным стальным трубам. Медь остается самым популярным материалом для труб в Европе на протяжении нескольких десятков лет, а в частном строительстве она почти полностью вытеснила стальные трубы.

Медь значительно устойчивее к окислению, чем черные металлы. Благодаря высокой коррозионной стойкости меди, отопительные трубы из нее не стареют и не портятся, выдерживая долгий (до 60 лет) срок безаварийной службы. Со временем медные трубы покрывает тонкий защитный слой окисла (патины), который не оказывает влияния на их прочность. Собственные свойства медных труб для отопления дополнены современными антикоррозионными покрытиями, поэтому они отличаются зеркальной внутренней поверхностью. Медным трубам безразлична хлорированная вода, что важно для системы отопления.

Медь — это своеобразный металл, она обладает способностью сдерживать развитие в воде болезнетворных микроорганизмов. Поэтому на внутренней поверхности медных труб бактерии не уживаются. Медные трубы для отопления устойчивы к воздействию ультрафиолетовых лучей, экологически чистые при жестком соответствии определенным стандартам. Они идеально предохраняют содержимое от внешних воздействий, поскольку они непроницаемы как для жидкостей, так и для газов, в частности для кислорода, что очень важно при организации отопительных систем.

Высокая пластичность медных труб важна при их замораживании, поскольку позволяет сохранить целостность конструкции в случае сложнейших климатических обстоятельств. Коэффициент расширения медных труб вдвое превышает этот же показатель для стальных труб. По основным параметрам медные трубы ничуть не уступают, а во многом и превосходят по качеству полиэтиленовые трубы.

Медные трубы для отопления характеризуются относительной простотой монтажа. Широкий ассортимент соединительных медных и латунных фитингов позволяет монтировать системы любой сложности. Для отопления возможно применять тонкостенные медные трубы, но обычно медные трубы круглого сечения имеют толщину стенки около 1 мм при наружном диаметре 3,0–3,60 мм. Демонтируемые трубы медного трубопровода в случае его ликвидации можно с успехом использовать на другом объекте или реализовать. Даже в случае продажи меди на лом можно вернуть 20–25 % потраченных средств.

Родиной первых полимерных (поливинилхлоридных) труб является Германия, именно здесь они были впервые произведены в 1936 г., а первый трубопровод из таких труб был проложен в 1939 г.

Однако начало широкого внедрения полимерных труб в системы водоснабжения и отопления приходится на середину 1950-х гг. В нашей стране применение полимерных труб относится к началу 1970-х гг.

В последнее время большое распространение при монтаже водяного отопления получили полимерные трубы различных типов. Полимерные трубы долговечны, при правильной эксплуатации срок их службы может достигать 30 лет и больше. Расчетный срок эксплуатации этих труб составляет 25–30 лет, но существуют примеры эксплуатации свыше 40 лет.

Полимерные трубы отличаются небольшим удельным весом, они не подвержены коррозии; имеют хорошие санитарно-гигиенические показатели, бесшумны при любой скорости потока, их пропускная способность благодаря гладким стенкам и отсутствию в них наростов существенно выше, чем у стальных и чугунных труб при равном диаметре. Соединение полимерных труб выполняют посредством низкотемпературной сварки, склейкой и с помощью специальных муфт.

Металлопластиковые трубы совмещают в себе достоинства пластмассовых и металлических. Они обладают великолепными качественными характеристиками. Металлопластиковые трубы для систем отопления экологичны, поскольку их химически инертная поверхность мешает появлению плесени и прочих вредоносных для здоровья грибков. Они не пропускают кислород и хорошо сочетаются с другими материалами. Гладкая внутренняя поверхность этих труб существенно снижает сопротивление протеканию теплоносителя, что позволяет сэкономить некоторый объем энергии.

Трубопровод из металлопластиковых труб характерен высокой коррозионной и теплостойкостью, низкой теплопроводностью и долговечностью эксплуатации. При правильном монтаже и добросовестной стране-производителе металлопластиковые трубы служат намного дольше стальных труб устаревшего образца. Гарантийный срок службы металлопластиковых труб составляет 20 лет, однако реальный срок службы достигает 30–50 лет.

Металлопластиковый трубопровод очень просто монтируется. Металлопластиковые трубы — это гибкий материал, способный преодолевать неровности и углы без дополнительных фасонных частей, — можно сгибать трубу под углом 90°. И сам материал, и фитинги к нему стоят дороже, чем аналогичные детали из полипропилена, поэтому металлопластиковые трубопроводы чаще всего применяют при коллекторной системе разводки, а также при устройстве теплого пола. Металлопластиковые комплектующие элементы системы отопления можно легко и быстро монтировать с помощью пресс-фитингов. Использование прессовых соединений обеспечит надежность всей конструкции, но они стоят довольно дорого.

Металлопластиковые трубы, обладающие многими достоинствами, все-таки имеют свои недостатки и ограничения — со временем они могут потечь. А также употребление при производстве металлопластикового изделия некачественного клея, что чревато последствиями негативного характера. При резких перепадах температур между внутренним металлическим и внешним полимерным слоем из-за разности в скорости расширения и сжатия могут возникнуть зазоры, они станут причиной протечек в металлопластиковых трубах. Эти недостатки представляют угрозу в случае применения таких труб для водяного отопления. Участки металлопластиковых теплосетей в тех местах, где была произведена их сварка с применением металлических разъемных фитингов, не разрешается убирать в стену здания.

Поэтому выбор труб для водяного отопления из любого материала необходимо осуществлять только после предварительной консультации со специалистом. Но последнее слово всегда остается за потребителем.

Каждый потребитель хочет иметь регулируемое тепло, способное сочетать два условия: сохранить комфорт и сократить расходы на оплату неуклонно дорожающей тепловой энергии. Такое тепло в доме могут создать только легко управляемые отопительные приборы, которые четко реагируют на изменения температуры воздуха в помещении.

Современные отопительные приборы — главные элементы систем водяного отопления в городских квартирах и загородном жилье. Они эффективно обогревают помещение, помогая экономить энергию. Нагревательные приборы водяных систем отопления — это радиаторы, конвекторы и водяные теплые полы.

Приобретая отопительные приборы, покупатель сначала обращает внимание на их тепловую мощность. Немаловажен дизайн отопительных приборов, обычно они всегда на виду. Радиатор или конвектор могут служить таким же украшением интерьера, как стильная межкомнатная дверь, своеобразный светильник или оригинальное панно на стене.

Современный отопительный прибор должен быть приятен как внешне, так и на ощупь. В приборах водяного отопления циркулирует в качестве теплоносителя вода, температура которой приближается к 90–95 °C, поэтому важна безопасность — температура кожуха не должна превышать безопасный уровень 40–45 °C.

Радиаторы и конвекторы производят из различных материалов — стали, чугуна, алюминия или комбинации нескольких металлов (биметаллические радиаторы).

Радиатор — традиционный прибор водяного отопления, его название имеет латинские корни, в переводе слово означает «излучающий». Он отдает до 30 % теплового потока в виде излучения, оставшуюся часть — в виде конвекции. При выборе радиаторов для своего дома следует обратить внимание на такие характеристики, как:

• показатели рабочего и испытательного (опрессовочного) давления должны иметь соотношение в пределах 1,3–1,5;

• номинальный тепловой поток должен иметь температурный напор в пределах 70 °C, атмосферное давление порядка 1013,3 ГПа, а расход теплоносителя при его движении в приборе по схеме «сверху вниз» примерно 100 г/с;

• габариты прибора (длина, высота, глубина, межцентровое расстояние), позволяющие вписать его в интерьер помещения;

Стальные панельные радиаторы

Трубчатые и секционные стальные радиаторы

Алюминиевые радиаторы

Биметаллические радиаторы

Название этого отопительного прибора происходит от латинского слова «convectio», что означает «принесение, доставка». Основой конструкции конвектора является нагревательный элемент, заключенный в кожух. Охлажденный комнатный воздух подтекает к нему снизу, нагревается и поднимается вверх. Это явление названо конвекцией, на него приходится свыше 90 % теплового потока, идущего от отопительного прибора.

Конвекторы получили наибольшее распространение в автономных системах отопления, поскольку они в особенности эффективны при невысоких температурах теплоносителя. Конвектор может прогреть помещение, даже если температура теплоносителя составляет всего лишь 40 °C.

Для удобства пользования конвектор оборудован воздушным клапаном и сливной трубкой. Благодаря встроенному термостату и регулятору напора воды, его эксплуатация достаточно экономична. Современный внешний вид позволяет конвектору гармонично вписываться в интерьеры, чья архитектурная среда активно использует большие окна, эркеры, зимние сады и другие подобные элементы.

Конструктивно конвектор может быть выполнен с использованием четырех технических решений:

Схема действия и принцип устройства водяного отопления самые простые. Всю полезную площадь помещений нужно обвязать трубами, соединенными с радиаторами. Для устройства водяного отопления дома желательно приобрести:

• электрический котел на 25 кВт (лучше с запасом мощности), газовый или дизельный котел;

• твердотопливный котел и печь как запасной вариант;

• расширительный бак для сбора лишней воды;

• насос, обеспечивающий циркуляцию воды;