Лучевая система отопления — схемы и преимущества разводки

 

О том, как эффективно и с комфортом обогреть дом, стоит решать на стадии проектирования. Очень востребованной у проектировщиков сейчас является лучевая разводка системы обогрева. Это инженерное решение даёт возможность автоматизировать и сделать отопление помещений экономичным и удобным в пользовании.

Схемы разводки современных горизонтальных отопительных систем

Современные многоквартирные жилые дома и частные коттеджи любой этажности все чаще оборудуются горизонтальными системами отопления. Необходимым элементом такой схемы является один или несколько (в многоквартирном доме – в каждом подъезде) вертикальных двухтрубных стояков, имеющих на каждом этаже ответвления/вводы в отдельные комнаты/квартиры. Дальнейшая прокладка трубопроводов ведется «горизонтальным» способом.

Устраивая подобные системы, строители неизменно сталкиваются в проблемой сложности выполнения прокладки отопительных труб до радиаторов. Трубопроводы вертикальных систем, проложенные по стенах сверху вниз, особо жильцам не мешали. Горизонтальные трубы, проложенные открыто вдоль стен, становятся фактором, препятствующим нормальному процессу эксплуатации помещений, плохо вписываются в их интерьеры. Поэтому применяются различные способы горизонтальной скрытой их прокладки.

Разветвленная тупиковая схема разводки с трубами в стяжке

Разводка трубопроводов при разветвленной тупиковой схеме.

Минимальные длины труб и гидравлические сопротивления схемы нивелируются взаимным перекрещиванием трубопроводов, приводящим к увеличению толщины стяжки (каждый ее сантиметр стоит от 40 руб/м2).

Периметриальная разводка системы отопления

• Тупиковая схема с трубопроводами в стяжке или под плинтусом.

Схема разводки трубопроводов при двухтрубной тупиковой системе.

Отсутствие перекрещивания труб в схеме нивелируется необходимостью проделывать отверстия в стенах (в приведенной схеме нужно просверлить пять отверстий).

• Разводка трубопроводов по схеме с попутным движением воды (схемаТихельмана).

Разводка трубопроводов по схеме Тихельмана.

Здесь первый радиатор отопительного контура имеет кратчайшую длину «подачи» и наибольшую длину «обратки», последний радиатор – наоборот. Гидравлическое сопротивление, испытываемое теплоносителем при обтекании приборов схемы постоянное, что позволяет балансировать любое число радиаторов в ветке.

Коллекторно-лучевая разводка системы отопления

Схема разводки трубопроводов при коллекторно-лучевой системе.

Распространенность данной схемы постоянно растет. Трубы здесь прокладываются в стяжке пола попарно («подача» плюс «обратка»), подходя к каждому радиатору от коллекторов (соответственно «подающего» и «обратного»). Преимущество схемы – простота монтажа (никаких перекрещиваний труб и стенных отверстий). Недостаток – повышенные затраты, обусловленные большим расходом труб и допрасходами на коллекторы.

Дополнительное преимущество лучевой схемы — использование труб малых диаметров. Квартира (этаж частного дома) потребуют при периметриальной схеме разводки применять трубы d=25 и d=32 мм. Соответственно увеличится толщина стяжки, диаметр тройников, которыми подключаются радиаторы. Стоимость такого элемента соизмерима с ценой трубы.

Применение лучевой разводки, увеличивающее длину труб, дает конечную выгоду за счет уменьшения их диаметра.

Различия между тройниковой и лучевой системами

Различия между тройниковой и лучевой системами отопления заключается в следующем:

Тройниковая разводка

• В лучевой системе отопления придется использовать больше труб, что влечет более высокие расходы на первоначальном этапе. Однако все узлы остаются доступными и легко поддаются ремонту.

Дополнительное удобство в том, что при необходимости отдельную ветвь (луч) можно отключить от подачи разогретого теплоносителя обогрева без прекращения подачи тепла в других направлениях. Такая модель лучевого отопления вполне эффективна как при естественной, так и при искусственной циркуляции жидкости.

Лучевая разводка

Недостаток тройниковой схемы в отоплении состоит в том, что невозможно полностью скрыть трубы в напольное покрытие и стены. В случае поломки одного из соединений придется ломать стены или пол. У лучевой системы отопления такие сложности возникают реже. Есть возможность сделать всю разводку полностью скрытой. А при желании вообще отказаться от открытых нагревательных приборов, таких как радиаторы. При помощи специально смонтированных труб в полу помещения можно организовать вид обогрева — «теплый пол» на основе водяного контура.

Общие требования к монтажу лучевой разводки

При коллекторно-лучевой разводке распространен способ укладки труб в полу в стяжке, толщина которой составляет 50-80 мм. Сверху укладывается фанера, закрываемая финишным напольным покрытием (паркет, линолеум). Такая толщина стяжки вполне достаточна для свободного «замоноличивания» внутриквартирной (внутридомовой) лучевой разводки системы отопления. Возможна наружная прокладка труб вдоль стен под декоративными плинтусами, влекущая неминуемое увеличение длины трубопроводов. Известны варианты прокладки труб лучевой разводки в пространстве подшивного (подвесного) потолка, в штробах.

Подключение радиаторов при коллекторно-лучевой схеме.

Используются металлопластиковые или трубы из сшитого полиэтилена (PEX-трубы), укладываемые в гофротрубе или в теплоизоляции. Безусловным преимуществом здесь обладают PEX-трубы. Согласно СниП «замоноличивать» в бетон можно только неразрывные соединения. PEX-трубы соединяются посредством натяжных фитингов, относящихся к неразрывным соединениям. Металлопластиковые трубы используют обжимные фитинги с накидными гайками. «Замоноличивать» их – значит нарушать СниП. Каждое разъемное соединение труб должно быть доступным для техобслуживания (подтяжки).

Даже без фитингов не всякая металлопластиковая труба однозначно подходит для укладки в стяжку пола. Продукция производителей страдает серьезным дефектом: слои алюминия и полиэтилена расслаиваются под воздействием многократно изменяющейся температуры теплоносителя. Ведь металл и пластик имеют различные коэффициенты объемного расширения. Поэтому соединяющий их клей должен быть:

• внутренне прочным (когезивным);
• адгезивным к алюминию и полиэтилену;
• гибким;
• эластичным;
• термостойким.

Этим требованиям удовлетворяют не все клеевые составы даже известных европейских производителей металлопластиковых труб, которые со временем расслаиваются, внутренний слой полиэтилена в такой трубе «схлопывается», уменьшая ее сечение. Нормальная работа системы нарушается, причем место неисправности найти практически невозможно – обычно «грешат» на неисправности термостатов, насосов и других изделий с подвижными узлами.

В свете вышесказанного рекомендуем читателям обратить внимание на металлопластиковые трубы фирмы VALTEC, использующей американский клей концерна DSM, обеспечивающий прочность соединения металл/пластик, адгезию и полное отсутствие расслоений.

Использование принудительной циркуляции

Всего 10 лет назад сама лучевая система отопления, а тем более с использованием циркулярного насоса была для многих недоступна. Сейчас ситуация изменилась. Использование принудительной циркуляции имеет массу преимуществ. Горячая жидкость быстрее разносится по всем трубам, ускоряя нагревание помещения. Особенно важно это при первом запуске после долгого простоя.

Использование принудительной циркуляции

Благодаря увеличению скорости циркуляции теплоносителя, потребуется меньшее количество топлива для достижения заданной температуры в помещении.

Циркулярный насос можно устанавливать, как на трубы подачи горячей воды, так и на обратный контур. В первом случае к насосу предъявляются повышенные требования, так как высокие температуры способны негативно влиять на отдельные детали агрегата.

Коллекторные шкафы и блоки

В квартире с горизонтальной лучевой разводкой отопления (на этажах частных домов) устраиваются распределительные коллекторы (подачи и «обратки»), собирающие на своих выходах все подающие и обратные трубопроводы. Они размещаются в металлических шкафах специального исполнения, зачастую встраиваемых в перегородки сантехузлов и открывающиеся внутрь них. Возможна и установка распредколлекторов в специально устроенных стенных нишах. Нередко коллекторный узел совмещается с узлом учета теплоэнергии в одном коллекторном шкафу.

Коллекторный шкаф с узлом учета тепловой энергии.

Коллекторы могут быть комплектными, представляющими собой отрезки толстых труб с отходящими патрубками, либо собираться на тройниках. Материалом этих устройств может служить:

• пластик;
• никелированная латунь;
• медь;
• нержавеющая сталь.

Многие известные производители отопительного оборудования (VALTEC и др.) выпускают готовые коллекторные блоки, объединяющие в себе подающий и обратный коллекторы, ручные настроечные клапаны (на коллекторе подачи), термостатические клапаны (на обратном коллекторе), автоматические воздухоотводчики, дренажные клапаны и кронштейны крепежные.

Комплектный коллекторный блок.

Задачу индивидуальной настройки теплового режима каждой однорадиаторной ветки коллекторно-лучевой системы отопления решают настроечные клапаны, имеющие встроенные расходомеры. Ветки получаются разной длины, а теплоноситель стремится течь наиболее коротким путем с минимальным гидросопротивлением. Короткие ветки он обтекает интенсивнее, сильнее прогревая установленные там радиаторы.

Настроечными клапанами на коллекторе подачи изменяют расход воды (антифриза), заужая их условные проходы в коротких контурах, и расширяя в длинных. Настройка – процесс кропотливый, а настроечный клапан не предназначен оперативно перекрывать или открывать проток теплоносителя по контурам. Эту функцию выполняют термостатические клапаны.

Термоклапаны на коллекторе – «обратке» – это вентили, плавно перекрывающие поток вручную или автоматически. Лучевая система отопления легко гидравлически балансируется.

Естественная циркуляция

При естественной циркуляции необходимы трубы большого объема и монтаж расширительного бачка. Для этого понадобится дополнительное место, и усложнятся монтажные работы. Чтобы жидкость свободно перемещалась самотеком, необходимо задать угол наклона. А излишний объем воды в системе повысит нагрузку на котел.

Экономия в такой модели достигается за счет отсутствия циркулярного насоса и другого сложного оборудования. Это позволяет сэкономить некоторую сумму при установке. К тому же, даже самый тихий насос все равно издает некоторый шум, что может вызывать дискомфорт у жильцов.

Если речь идет о загородном доме небольшой площадью или планируется длительное строительство, то наиболее подходящей станет лучевая система отопления с естественной циркуляцией. Необходимая температура будет достигнута без использования дорогого оборудования и сложных конструкций.

Комбинированная схема разводки трубопроводов отопления

Нередко в помещении установлен всего не один отопительный прибор, а несколько. Подводить к каждому радиатору отдельную двухтрубную петлю-ветку при коллектроно-лучевой разводке нерационально. Лучше до каждой комнаты проложить отдельную ветку, которая внутри помещения обойдет несколько отопительных приборов, реализуя тупиковую или попутную схему.

Схема комбинированной разводки системы отопления.

Рассчитывают такую систему как лучевую. Ветки, снабжающие теплоносителем несколько радиаторов, подвергаются отдельному расчету как тупиковые или попутные. В современных системах радиаторы снабжаются термоклапанами (терморегуляторами), настраиваемыми пользователями на разные температуры, исходя из текущих требований комфортности нахождения в помещении. Стабильность температурного режима в помещении становится трудно поддерживать.

Оказывается можно избавиться от нестабильности, одновременно уменьшив затраты на подключение радиаторов, соединяя их по т.наз. «проходной схеме».

«Проходная» схема соединения радиаторов.

Термоклапан ставится только на первый в контуре радиатор, регулируя расход теплоносителя по всем последовательно включенным отопительным приборам. Они воспринимаются как один радиатор. Сложности балансировки возникнут при многосекционных приборах (по 10 и более секций).

Достоинства и недостатки

Лучевая отопительная магистраль имеет множество достоинств. Она отлично подойдет как в одноэтажном строении, так и в доме из нескольких этажей.

Можно выделить следующие преимущества лучевой системы отопления для дома:

• простота проектирования отопления и проведения монтажных работ;
•  отсутствие большого количества соединений и запорных механизмов;
• стабильная работа всех составляющих компонентов и отсутствие резких перепадов давления;
• если один из «лучей» требует ремонта, нет необходимости полностью отключать отопление на длительный срок;
• от распределительного коллектора вода с одинаковой температурой поступает одновременно во все направления, что позволяет равномерно прогревать все помещения дома;
• существует возможность подключить в каждой комнате автоматическое регулирование температуры;
• эту схему можно оборудовать самой современной электроникой для сбора данных и регулирования температуры, давления и других показателей;
• существует возможность задавать температуру с центральной панели управления.

Однако есть и несколько недостатков лучевого отопления, которые необходимо учесть для составления полной картины. Проведение отдельно труб прямой и обратной подачи теплоносителя от коллектора к каждому радиатору влечет значительный расход материалов. Также необходимо предусмотреть место для коллектора.

Удобнее всего проектировать систему на этапе строительства дома. Тогда все дополнительные ниши и пространства можно изначально заложить в проект постройки.

А также учесть нужные отверстия во внутренних перегородках. Если учтены все требования и есть возможность потратить большую сумма на начальном этапе, в процессе использования максимальный комфорт будет достигнут за счет относительно небольшого расхода топлива.

 

Особенности и схемы лучевой системы в многоквартирном жилом доме

Главная сложность применения коллекторно-лучевой схемы в многоквартирном доме, в котором теплоноситель подаётся по традиционной вертикальной двухтрубной схеме — это влияние лучевого контура отдельной квартиры на тепловую нагрузку вышерасположенных квартир, в которых эта схема не реализована. Такие квартиры будут недополучать тепло.

Для подключения без ущерба для соседей коллектора в общедомовую систему есть некоторые способы.

Использование в лучевой системе теплообменника

Теплообменник не имеет сопротивления по гидравлике и подключается как простой радиатор, через который теплоноситель проходит без участия циркуляционного насоса.

Вариант подключения коллектора к центральному отоплению через теплообменник

Тепловые потоки, проходящие через коллекторный контур, в котором установлен теплообменник, не смешиваются с теплоносителем центрального отопления.

Подключение первично-вторичными кольцами

При таком подключении центральная система отопления дома выполняет функцию первичного кольца, а коллекторно-лучевая система отопления играет роль вторичного кольца.

Подключение производится к трубопроводу, идущему от конвектора.

Алгоритм устройства такой врезки следующий:

1. Для прямой подачи теплоносителя на коллектор делается первая врезка на расстоянии 30 см от перемычки радиатора.
2. Врезается обратная линия контура на расстоянии 60 см от перемычки.
3. На врезках монтируются запорные краны.
4. Устанавливаются трёхходовой клапан и насос.
5. На обратной трубе монтируется клапан, через который теплоноситель поступает лишь в одном направлении.

Горячая вода проходит через коллектор по петлям контура, затем часть её подаётся в обратную трубу центрального отопления, а часть возвращается в коллектор через трёхходовой клапан. Этот клапан отвечает за распределение теплоносителя.

При такой схеме теплоноситель отбирается равномерно, не создавая разряжения в центральном трубопроводе отопления и не изменяя тепловой баланс квартир.

Для врезки в общий стояк отопления жилого дома необходимо индивидуальное проектирование и разрешение управляющей компании.

Какое оборудование и материалы использовать

Универсального проекта обогрева лучевого типа нет, поэтому использование в такой схеме оборудования и материалов будет зависеть от выбора конкретного варианта устройства контура отопления. Это может быть стандартное отопление радиаторами или, например, тёплый водяной пол.

Обобщённо для лучевого отопления необходимо следующее основное оборудование:

• коллекторный блок (гребёнка);
• наружный или встраиваемый в стену коллекторный шкаф;
• циркуляционный насос;
• манометр;
• воздушный клапан;
• термостат;
• запорно-регулирующие клапаны;
• ротаметры;
• узлы подмеса;
• мембранный расширительный бак.

По объёму бак выбирается на 10% больше общего объёма теплоносителя в системе.

Для монтажа лучевой схемы обогрева необходимы и дополнительные элементы.

Дополнительные детали для подключения коллектора

1. Воздухоотводы.
2. Переходники.
3. Уголки.
4. Краны.
5. Сгоны.
6. Фитинги.
7. Штуцеры.

Для строительства лучей обогрева лучше использовать трубы из сшитого полиэтилена, в бухтах.

Запомните! Трубы должны быть гибкими, чтобы не делать лишних соединений, прочными на разрыв и обладать хорошей термостойкостью.

Диаметры монтируемых трубопроводов подбираются с учётом параметров оборудования, к которому они подключаются (выходы центральной магистрали, коллекторной гребёнки). Чаще используются трубы диаметром от 20 мм до 32 мм.

Комплект коллектора может быть оснащён полезными устройствами — сервоприводами.

Сервопривод для коллектора отопления

Эти приборы делают систему отопления «умной», поддерживая через блок контроля в автоматическом режиме заданные параметры обогрева.

Основные этапы монтажа

Часто применяемым способом прокладки отопления по лучевой схеме является нижняя разводка, с монтажом труб в стяжку пола. Поэтому лучше эти работы производить при новом строительстве или реконструкции дома и при отсутствии чистового покрытия пола.

Основные этапы работ:

• подготовка основания чернового пола;
• укладка труб и слоя утеплителя (пеноплекс или пенопласт);
• крепление труб к основанию монтажной лентой или пластиковыми хомутами;
• монтаж расширительного бака;
• установка циркуляционных насосов;
• монтаж автоматических балансировочных клапанов для отвода воздуха;
• гидравлические испытания смонтированной системы.

Завершаются работы устройством стяжки по трубам, которая будет служить основанием для чистового пола.

Устройство стяжки по трубам отопления

При заливке бетоном трубы нужно держать под давлением. Теплоноситель с рабочей температурой подаётся только после полного затвердевания раствора.

Что рекомендуют специалисты

При монтаже лучевого отопления необходимо придерживаться советов мастеров:

• воздухоотводы необходимо устанавливать, как на прямой, так и на обратной подаче коллектора;
• оптимальное место установки компенсационного бака — на обратном трубопроводе, до циркуляционного насоса.
• циркуляционные насосы лучше монтировать на каждом контуре.

Установка насосов на обратке, где температура теплоносителя более низкая, несколько увеличит их ресурс.

Циркуляционные насосы в системе отопления

Оборудование дома лучевой системой обогрева при кажущейся её сложности и затратности на самом деле при соблюдении всех технологий и рекомендаций будет выигрышным решением как по энергоэффективности, так и по предоставляемому комфорту.