Система отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя. Открытая система теплоснабжения: элементы и схемы, как устроена открытая система теплоснабжения горячего водоснабжения. Закрытая система отопления

Этап проектирования и строительства, когда определяется схема отопления частного дома, довольно ответственный момент в процессе теплоутепления. Ведь неправильно спланированная система «грозит» Вашему дому отсутствием качественного тепла, «перенасыщением» дома элементами «интерьера» в виде лишних радиаторов отопления, отсутствием возможности оперативно управлять режимом работы системы… и при этом за Вами же потраченные деньги.

Разбирая огромное количество схем, которые представлены на страницах литературы и сайтов по теме утепления и отопления, можно немного «заблудиться». Поэтому мы остановимся на нескольких, наиболее часто используемых, схемах, изучив их преимущества и недостатки.

Как Вы уже, наверняка знаете, существует два типа схем:

• схема системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя;
• с принудительной циркуляцией теплоносителя.

Так же существуют однотрубные и двухтрубные системы отопления, которые могут быть реализованы как в системах с естественной циркуляцией, так и в «принудительных».

Теплоносителем в таких системах может быть:

• обычная вода;
• антифриз (незамерзающая жидкость для отопительных систем)

Внимание! При использовании антифриза необходимо уточнить совместимость его с материалом уплотнительных прокладок секций радиаторов отопления. В таких системах крайне нежелательно использование алюминиевых радиаторов!

Схема отопления с естественной циркуляцией

Схемы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя сегодня не особенно популярны в виду их «морально старческого возраста», низкого КПД, громоздкости, дороговизны материалов и монтажа, невозможностью дифференцированного регулирования температуры в отдельных радиаторах и т. д.

Но они незаменимы в тех домах, где отсутствует электричество, так как такие системы, оборудованные твердотопливным котлом, могут работать автономно (с периодическим присутствием человека, естественно).

Принцип действия системы отопления с естественной циркуляцией (ее еще называют самотечной) заключается в создании разницы температур теплоносителя на выходе из котла и его входе. Благодаря разной плотности теплоносителя при разных температурах он движется по трубам самотеком, без использования циркуляционного насоса, то есть теплая вода поднимается вверх, а на ее место «приходит» из обратной трубы уже остывшая вода. По мере последовательного прохождения через радиаторы теплоноситель понижает свою температуру, отдавая тепло в окружающую среду, а после «полного круга» и возврата в теплообменник котла он вновь нагревается, и цикл повторяется.

Последовательная однотрубная схема системы отопления частного дома с естественной циркуляцией

Внимание! Для функционирования такой системы обязательными условиями есть: достаточно большой диаметр труб (d>=1 дюйму), особенно центрального стояка и уклон труб магистрали по всей системе (не менее 1 см на 1 м длины).

Кроме этого, точка «водозабора» теплоносителя из стояка должна располагаться выше самого верхнего радиатора, а сам котел должен находиться ниже самого крайнего радиатора.

Объем теплоносителя в таких системах достаточно большой и зависит от диаметра труб и длины системы. В среднем, объем воды в 3 раза будет больше в системе с естественной циркуляцией, чем в системе с принудительной. И это при равной площади обогреваемых помещений.

Большое количество теплоносителя в системе повышает ее инерционность. В этом есть и положительный момент, если котел «потухнет», тепло в системе будет сохраняться еще некоторое время. А в случае использования в системе отопления антифриза, Вы просто заплатите за дополнительные десятки литров этого вещества.

Последовательное прохождение теплоносителя через радиаторы отопления приводит к его охлаждению. Таким образом, те радиаторы, которые находятся в начале системы (от центрального стояка) будут нагреваться сильнее, чем те, которые находятся в конце отопительной магистрали (перед котлом). Регулировать степень нагрева радиаторов при таком их соединении практически невозможно.

Еще одной особенностью такой системы является ее «переборчивость» к материалу используемых труб. В обязательном порядке они должны быть металлическими - обычно стальными. Полимерные трубы просто не выдержат высокой температуры, которая может возникнуть в системе при перегреве теплоносителя в котле. Последствия такого «ограничения» в выборе материалов - низкий КПД всей системы в целом, дороговизна монтажа и сведение на «нет» эстетики современных отопительных приборов большим диаметром стальных труб и громоздкостью всей системы в целом.

Обязательным элементом такой системы отопления является расширительный бак открытого типа, который в обязательном порядке должен находиться в верхней точке системы. Его объем должен составлять примерно 1/10 от объема теплоносителя в системе. Например, при объеме теплоносителя в системе 200 л, емкость бака должна составлять 15-20 л. Открытый тип бака предполагает, что система постоянно имеет контакт с атмосферным давлением. Это также является обязательным условием существования системы.

Подводим итоги.

Самотечная схема водяного отопления имеет такие преимущества:

• возможность автономного использования;
• достаточно высокая тепловая инерционность.

Недостатки:

• большой объем теплоносителя (антифриза);
• неэстетическая «громоздкость»;
• невысокий КПД;
• дорогостоящий (сложный для самостоятельного выполнения) монтаж;
• достаточно высокая стоимость;
• отсутствие возможности регулировки температуры.

Информация «плюс»! В самотечных последовательных однотрубных системах возможно и последовательно-параллельное подключение радиаторов отопления. В этаких случаях появляется возможность регулирования потока воды через некоторые из них. Но! Использование терморегуляторов ограничено - можно устанавливать такое устройство только на один из двух параллельных радиаторов. Замкнутый поток теплоносителя через систему перекрывать полностью нельзя - возникнет перегрев!

Параллельный двухтрубный вариант системы отопления частного дома

В системе, схема которой изображена на рисунке, температура отдельных радиаторов уже не будет сильно зависеть от расположения, можно уже регулировать температуру отдельных радиаторов, но не всех! Также обязателен уклон горизонтальных труб (стояков) и их достаточно большой диаметр.

Переходим к следующей схеме системы отопления.

Схема отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя

Рассмотренные в предыдущем разделе статьи схемы системы отопления можно легко превратить в системы с принудительной циркуляцией теплоносителя. Для этого в систему «перед котлом на обратной трубе «врезается» циркуляционный насос. Кроме насоса в системе меняется с открытого типа на закрытый.

Но комфортное использование системы возможно только при ее двухтрубном исполнении и с принудительной циркуляцией. Параллельное подключение радиаторов позволяет регулировать температуру каждого отдельно как в ручном режиме с помощью вентиля, так и поставив на каждую батарею автоматический терморегулятор. Возможна также полная автоматизация работы такой системы отопления, но за дополнительные немалые деньги.

Экономия! Такая возможность регулирования температуры радиаторов в различных комнатах в зависимости от потребности позволяет экономить до 20% энергоносителей, используемых в котле.

Какие «заслуги» циркуляционного насоса в таких системах отопления. Он:

• Повышает скорость перемещения теплоносителя, что способствует более динамичному изменению температуры всей системы в целом при регулировании и, в целом, повышает КПД системы.
• Позволяет снизить температуру теплоносителя, что влечет за собой возможность использования пластиковых труб.
• Позволяет значительно уменьшить диаметры труб, что снижает затраты на материал и сложность монтажа.

Покупка насоса и его потребляемая электроэнергия окупаются этими, уже перечисленными, преимуществами.

Внимание! При покупке газового или электрического котла обратите внимание на такой момент - циркуляционный насос может быть уже встроенным в котел. Поэтому схема обвязки настенного котла отопления может не «содержать» внешний циркуляционный насос. А при использовании длинных контуров «теплого пола» Вам придется (возможно) установить еще и дополнительный насос на эти контуры.

Схема отопления с принудительной циркуляцией имеет «приятное» отличие от систем с естественной циркуляцией теплоносителя — независимость высоты установки котла от высоты установки отопительных радиаторов.

Циркуляционный насос обычно устанавливают на обратной трубе в расчете на то, что более холодная вода позволит продлить срок службы насоса.

Такая параллельная схема подключения позволяет использовать в системе отопления водяной теплый пол (Ссылка)и комбинировать любое количество радиаторов в зависимости от мощности котла, то есть использовать сложные схемы разводки отопления. Такой тип имеет схема отопления двухэтажного дома.

Более подробно такие схемы отопления частного дома мы рассмотрим в конкретных статьях про организацию отопления различных помещений частного дома.

Схемы подключения радиаторов отопления

Используемые схемы подключения радиаторов отопления могут быть различные и зависеть еще и от вида самой схемы отопления частного дома.

Различные виды подключения радиаторов к системе отопления имеют также различные коэффициенты теплопотерь при теплоотдаче.

Среди многих схем отопления система с принудительной циркуляцией теплоносителя отличается своей универсальностью и широкими функциональными возможностями. Она может быть применена в теплоснабжении небольшого частного коттеджа или квартиры, а также в большом многоэтажном доме. Сложно ли сделать ее самостоятельно, без привлечения специалистов? Выясним, что же представляет отопление дома с принудительной циркуляцией своими руками, схемы и оптимальная комплектация конкретной системы.

Особенности отопления с принудительной циркуляцией

Современное водяное отопление с принудительной циркуляцией пришло на смену гравитационной схеме. У второй движение теплоносителя осуществляется за счет теплового расширения воды при ее нагреве. Такой принцип существенно снижал эффективность работы теплоснабжения.

Одним из определяющих факторов целесообразности установки системы водяного отопления с принудительной циркуляцией является относительно быстрое движение теплоносителя по магистрали. Благодаря этому происходит равномерное распределение тепла по всем радиаторам в схеме.

Кроме этого, нужно отметить такие особенности отопления насосными группами:

• Возможность устанавливать трубы небольшого сечения : 20, 25 мм. Этим уменьшается общий объем теплой воды в системе, что сказывается на расходе энергоносителя;
• Выбор из нескольких схем монтажа трубопроводо в. Принудительная система отопления частного дома может быть однотрубной, двухтрубной или коллекторной;
• Регулировка температуры как для отдельных элементов, так и во всей системе в целом. Лучше всего с этой задачей справляется коллекторное отопление;
• Увеличение комфорта эксплуатации .

Однако наряду с этим следует отметить и недостатки, которыми обладает двухтрубная или однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией. Прежде всего – это установка насосной группы для увеличения скорости потока теплоносителя. Это влечет за собой увеличение первичных расходов, а также делает работу всей системы зависимой от подачи электроэнергии. Но эти недостатки компенсируются вышеперечисленными преимуществами.

Можно модернизировать уже имеющееся . Для этого достаточно установить насос. Однако сначала нужно рассчитать параметры системы – не всегда трубы большого диаметра подходят для схем с принудительной циркуляцией.

Виды схем отопления с принудительной циркуляцией

Основной принцип работы системы отопления с принудительной циркуляцией заключается в установке насосов для увеличения скорости потока теплоносителя. Место их монтажа напрямую зависит от выбранной схемы разводки трубопроводов.

Помимо этого система отопления частного дома с принудительной циркуляцией должна включать в себя группы безопасности. Это необходимо для своевременной стабилизации давления в трубах из-за возможного перегрева теплоносителя. Каждый вид отопления с принудительной циркуляцией имеет ряд особенностей, которые напрямую влияют на выбор в конкретном случае. Но независимо от этого система отопления с принудительной циркуляцией своими руками помимо насоса должна включать в себя следующие компоненты:

• Группа безопасности : воздухоотводчик и спускной клапан. Устанавливаются сразу после котла;
• Расширительный бак . Лучше всего выбирать конструкцию мембранного типа с возможностью замены эластичного клапана;
• В обвязке каждого радиатора должны быть балансировочный клапан , кран Маевского. Желательно установить термостат;
• Запорная арматура . Необходима для частичного или полного перекрытия потока теплоносителя на конкретном участке системы.

Каждые из вышеперечисленных компонентов должны иметь эксплуатационные характеристики, отвечающие параметрам конкретной системы отопления. В противном случае они не будут выполнять возложенные на них функции.

Выбор определенных компонентов системы осуществляется по заранее сделанной схеме отопления дома с принудительной циркуляцией. Расчет должен быть максимально точным – с помощью специализированных программ или выполненный профессионалами.

Однотрубная система

Это устаревшая схема, которая практически не применяется для индивидуального теплоснабжения дома. В однотрубной системе отопления с принудительной циркуляцией есть только одна подводящая магистраль, в которой последовательно подключаются радиаторы и батареи.

Единственным преимуществом этой схемы является небольшой метраж трубопроводов. Однако помимо этого однотрубная система имеет несколько существенных недостатков:

• Неравномерное распределение теплоносителя. Чем дальше расположен радиатор от котла, тем ниже степень нагрева горячей воды, поступающей в него;
• Для проведения ремонтных работ необходимо остановить котел отопления и дождаться пока температура теплоносителя не опустится до нормального уровня.

Мощность насоса для однотрубного отопления с принудительной циркуляцией будет намного меньше, чем для двухтрубной. Это объясняется меньшим объемом теплоносителя в системе. Также для прокладки трубопроводов необходимо меньше места – они могут быть установлены под полом, плинтусами.

Для однотрубной системы отопления с принудительной циркуляцией обязательно нужно предусмотреть монтаж байпаса для каждого радиатора. Это даст возможность отключить прибор без полной остановки теплоснабжения дома.

Двухтрубная система

Схема двухтрубной системы отопления с принудительной циркуляцией отличается от однотрубной наличием еще одной магистрали для остывшего теплоносителя. Она проходит параллельно основной и в нее поступает охлажденная вода из радиаторов.

Во время проектирования системы необходимо правильно составить схему расположения трубопроводов. Прямая и обратная магистраль должны устанавливаться в непосредственной близости друг от друга, но не более чем на 15 см, кроме этого система может быть с одной направленностью движения теплоносителя, с разными векторами, а также тупиковой. Чаще всего выбирается схема с односторонней направленностью.

У водяного отопления с принудительной циркуляцией есть несколько важных особенностей:

• Небольшой диаметр труб – от 15 до 24 мм. Этого будет достаточно для создания требуемых показателей давления;
• Возможность установки как горизонтальной, так и вертикальной разводки трубопроводов;
• Большое количество поворотных элементов скажется на гидродинамических показателях системы в худшую сторону. Поэтому их нужно делать как можно меньше;
• При выборе скрытого монтажа в местах соединения труб устанавливают ревизионные люки.

В каждой принудительной системе отопления частного дома необходимо предусмотреть обходной канал в узле циркуляционного насоса. Он предназначен для гравитационного движения теплоносителя в случае отключения электричества.

Работа насосного оборудования должна обеспечить нормальную циркуляцию в системе. Для этого следует правильно рассчитать его мощность и производительность.

Если система водяного отопления с принудительной циркуляцией комплектуется полимерными трубопроводами – они должны быть с армированным слоем из алюминиевой фольги или полиэстера.

Коллекторная система

Если площадь дома превышает 150 м² или он имеет 2 и более этажей – рекомендуется делать коллекторную систему отопления с принудительной циркуляцией своими руками. Она является одной из модификаций двухтрубной схемы и предназначена для повышения эффективности работы теплоснабжения.

Основным элементом коллекторной схемы отопления является распределитель. Он представляет собой трубу с круглым или прямоугольным сечением, на которую установлены несколько патрубков. Они необходимы для распределения теплоносителя по отдельным контурам теплоснабжения дома.

Отличительным принципом работы системы отопления с принудительной циркуляцией коллекторного типа является обустройство независимых друг от друга магистралей трубопровода. Это дает возможность регулировать теплоотдачу каждой из них, а также стабилизирует давление в системе.

На каждый патрубок коллектора устанавливается циркуляционный насос для обеспечения должной скорости движения теплоносителя. Такая система отопления частного дома с принудительной циркуляцией имеет ряд важных особенностей:

• Увеличение числа труб и арматуры. Каждый контур представляет собой отдельную систему отопления, соединенную с помощью коллектора в единую сеть;
• Для регулировки объема теплоносителя необходимы специальные элементы – терморегуляторы и сервоприводы с датчиками температуры;
• Для наиболее эффективной работы системы рекомендуется установка узла смешивания. Он соединяет прямую и обратную трубу и выполняется смешивание потоков воды для достижения оптимальной температуры теплоносителя.

Коллекторная схема отопления дома с принудительной циркуляцией может состоять из нескольких узлов распределения. Все зависит от общей площади дома, а также расположения в нем помещений.

Сумма диаметров патрубков на коллекторе не должна превышать его сечение. В противном случае возникнет дестабилизация давления в системе.

Проектирование отопления с принудительной циркуляцией

Первоочередной задачей при самостоятельном монтаже водяного отопления с циркуляционным насосом является составление корректной схемы. Для этого необходим план дома, на котором наносится расположение труб, радиаторов, запорной арматуры и групп безопасности.

Расчет системы

На этапе составления схем необходимо правильно рассчитать параметры насоса для принудительной отопительной системы частного дома. Для этого можно воспользоваться специальными программами или сделать вычисления самостоятельно. Существует ряд простых формул, которые помогут сделать расчет:

Pн=(p*Q*H)/367*КПД

Где Рн – номинальная мощность насоса, кВт, р – плотность теплоносителя, для воды этот показатель равен 0,998 г/см³, Q – уровень расхода теплоносителя, л, Н – требуемый напор, м.

Для вычисления показателя напора в принудительной системе отопления дома необходимо знать общее сопротивление трубопровода и теплоснабжения в целом. Увы, но сделать это самостоятельно практически невозможно. Для этого следует воспользоваться специальными программными комплексами.

Вычислив сопротивление трубопровода в системе водяного отопления с циркуляцией, можно рассчитать требуемый показатель напора по следующей формуле:

Н=R*L*ZF/10000

Где Н – вычисляемый напор, м, R – сопротивление трубопровода, L – протяженность наибольшего прямого участка магистрали, м, ZF – коэффициент, который обычно равен 2,2.

По полученным результатам подбирается оптимальная модель циркуляционного насоса.

Если расчетные показатели мощности насоса у системы отопления с принудительной циркуляцией, устанавливаемой самостоятельно, велики, – рекомендуется приобрести спаренные модели.

Монтаж отопления с циркуляцией

На основе расчетных данных подбираются трубы нужного диаметра, а к ним – запорная арматура. Однако на схеме не показан способ монтажа магистрали. Трубопроводы могут быть установлены скрытым или открытым способом. Первый рекомендуется применять только при полной уверенности в надежности всей системы отопления частного коттеджа с принудительной циркуляцией.

Нужно помнить, что от качества компонентов системы будет зависеть ее работоспособность и эксплуатационные показатели. В особенности это касается материала изготовления труб и запорной арматуры. Помимо этого для двухтрубной схемы системы отопления с принудительной циркуляцией рекомендуется прислушаться к советам профессионалов:

• Установка аварийного источника подачи электроэнергии для циркуляционного насоса в случае отключения электропитания;
• При использовании антифризов в качестве теплоносителя следует проверить его совместимость с материалами изготовления труб, радиаторов и котла;
• По схеме отопления дома с принудительной циркуляцией котел должен располагаться в самой низкой точке системы;
• Кроме мощности насоса необходимо сделать расчет расширительного бака.

Технология установки отопления циркуляционного типа ничем не отличается от стандартной. Важно учитывать особенности контурного дома – материал изготовления стен, его тепловые потери. Последнее напрямую влияет на мощность всей системы.

Аналитика параметров систем отопления с принудительной циркуляцией поможет составить объективное мнение о ней:

Обогрев дома или дачи можно обеспечить с помощью одного из двух видов отопительных систем, отличающихся друг от друга способом циркуляции теплоносителя. При естественном движении воды или антифриза по трубам не требуется использовать дополнительное оборудование, но надо обеспечить соответствующий уклон магистрали трубопровода. Если выбирается схема отопления с принудительной циркуляцией, то в трубопровод врезается циркуляционный насос, отвечающий за скорость движения теплоносителя в отопительной системе. Чем выше этот показатель, тем быстрее прогреваются все помещения в доме. Работа циркуляционного насоса зависит от наличия электричества, поэтому при возможных сбоях поставки электроэнергии и отключениях на длительное время надо запастись бензогенератором.

Чем отличаются открытые системы от закрытых?

Любую гидравлическую систему отопления можно представить в виде комплекса отопительного оборудования и нагревательных приборов, объединенных в определенном порядке в одно целое с помощью труб.

В системах отопления устанавливают расширительный бак, так как нагревающийся теплоноситель увеличивается в объеме. Если бак сообщается с наружным атмосферным воздухом, то систему отопления называют открытой. Изолируя расширительный бак от взаимодействия с атмосферным воздухом, получают отопительную систему закрытого типа. В происходит испарение теплоносителя, поэтому приходится следить за уровнем воды в баке и доливать при возникновении такой необходимости. В , оснащенных расширительными баками мембранного типа, такой проблемы не возникает.

Монтаж отопительной системы, включающей котел, открытый расширительный бак, радиаторы, запорную арматуру, воздухоотводчики, циркуляционный насос, обеспечивающий принудительную циркуляцию теплоносителя

Зачем ставить циркуляционный насос?

Преимущества установки циркуляционного насоса:

• Упрощается монтаж, так как отпадает необходимость сооружения сложной и неудобной верхней разводки трубопровода с соблюдением угла уклона. Не требуется главные стояки сооружать из труб большего диаметра. Благодаря этому удается улучшить интерьер помещения.
• Можно выбрать коллекторный тип разводки трубопровода, при котором обеспечивается равномерный нагрев всех отопительных приборов независимо от степени их удаленности от отопительного котла.
• Появляется возможность увеличения протяженности трубопроводов.
• С принудительно циркулирующим носителем можно в систему отопления встраивать дополнительные элементы, например, « теплые полы».

Циркуляционный насос устанавливают перед отопительным котлом на обратной магистральной трубе. Там же рекомендуется устанавливать и мембранный (расширительный) бак, являющийся необходимым элементом системы отопления закрытого типа.

Элементы отопительной схемы закрытого типа

Основными элементами системы отопления с принудительной циркуляцией являются:

• котел (твердотопливный, газовый и др.);
• расширительный герметичный бак мембранного типа;
• циркуляционный насос, подобранный по мощности;
• радиаторы (батареи) отопления;
• трубы для сооружения стояков, перемычек и подводок;
• переходники для соединения труб (фитинги);
• шаровые и пробковые краны;
• обратные клапаны;
• воздухоотводчики;
• фильтры, необходимые для поддержания работоспособности отопительного котла и насосов;
• крепежные приспособления (хомуты и др.).

Схема устройства в частном доме системы отопления закрытого типа с установкой на обратке циркуляционного насоса и герметичного мембранного бака

Важные моменты при осуществлении монтажа

Чтобы отопление с принудительной циркуляцией функционировало без проблем в течение длительного времени, необходимо выполнить грамотно монтаж важных узлов, от которых зависит эффективность всей системы.

Для увеличения продолжительности срока эксплуатации циркуляционного насоса его врезают в обратку. Объясняется это просто. По трубопроводу обратного хода вода движется в охлажденном виде, так как тепло уже отдано нагревательным приборам. В конструкции насоса производители используют манжеты и уплотнители, выполненные из резины, которая может поменять свойства, находясь под постоянным воздействием высоких температур. Охлажденный теплоноситель, поступающий в обратку, не оказывает существенного влияния на резиновые детали, что позволяет им дольше сохранять свои первоначальные свойства.

Для монтажа принудительной системы отопления можно использовать трубы, имеющие минимальную величину диаметра. При этом удается сократить себестоимость работ по устройству отопительной системы дома. Ведь сокращается объем теплоносителя, которым заполняется система. Это в свою очередь влияет на выбор расширительного бака подходящего объема и мощности приобретаемого отопительного котла.

В системах отопления с принудительной циркуляцией рекомендуется использовать современные отопительные котлы, в конструкции которых предусмотрено наличие автоматики. Эти устройства обеспечивают контроль и регулировку всех процессов с минимальным вмешательством человека в работу оборудования. Эффективнее расходуется топливо и регулируется температура внутри помещения при учете различных факторов, оказывающих влияние на ход процесса обогрева дома.

Как выбрать модель циркуляционного насоса?

При выборе насосного оборудования обращают внимание на простоту и надежность его эксплуатации, а также на потребление электроэнергии. Помимо этих важных качеств имеет значение мощность насоса и напор. Эти характеристики определяются размерами отапливаемого помещения. Можно ориентироваться на следующие примеры:

• для домов, площадь которых составляет 250 кв. метров, приобретают насосы с напором 0,4 атмосферы и мощностью 3,5 куб. метра в час;
• для домов, площадь которых находится в пределах 250-350 кв. метров, приобретают насосы с напором 0,6 атмосфер и мощностью 4,5 куб. м/ч;
• для домов, площадь которых превышает 350 кв. метров, доходя до 800 кв. метров, приобретают насосы с напором 0,8 атм. И мощностью 11 куб. м/ч.

Монтаж циркуляционного насоса на байпасе (перемычке) позволяет легко снимать оборудование для замены или текущего ремонта и технического обслуживания

Препятствовать нормальной циркуляции теплоносителя в системе отопления могут воздушные пробки, образующиеся в каждом радиаторе и в местах вертикального подъема трубопровода. Бороться со скоплениями воздуха можно с помощью установки кранов Маевского на каждый радиатор или специальных автоматических воздухоотводчиков. Монтаж данных устройств позволит не допускать «завоздушивания» отдельных участков системы и нарушений в работе отопления, сказывающихся на микроклимате в помещении.

Преимущества монтажа двухтрубной системы

Проектируя водяное отопление с принудительной циркуляцией для частного дома, выбирают, исходя из материальных возможностей владельца, однотрубную или двух трубную схему. Однотрубная система дешевле, проще в монтаже, а двухтрубная система – эффективнее в работе. При монтаже горизонтальной двухтрубной системы отопления возможны три схемы прокладки трубопровода: тупиковая, попутная и коллекторная.

Сразу отметим, что наибольшей эффективностью обладает последняя, а именно . Однако при ее воплощении увеличивается расход материалов, а также трудоемкость выполнения монтажных работ.

Одно из основных достоинств гравитационных схем отопления – надежность. Несмотря на это, сегодня они все чаще заменяются схемами с принудительным движением теплоносителя. Многие спрашивают, почему это происходит? На первый взгляд, все дело в недостатках самотечного обогрева, которые решаются простой установкой насоса. Если смотреть глубже, то выясняется, что в большинстве своем, современные котельные установки уже на заводе оснащаются оборудованием, позволяющим без труда создать отопительную систему со всеми достоинствами принудительной циркуляции теплоносителя в контурах.

Преимущества и отрицательные моменты

Прежде всего, рассмотрим все плюсы и минусы данной системы отопления (СО).

• Обогрев с насосом прекрасно справиться с теплоносителем, который перемещается по контуру, выполненному из достаточно тонких труб. Налицо снижение сметной стоимости за счет меньшего сечения трубопровода.
• Котельная установка быстрее нагреет меньший объем воды в трубах. В таких СО снижена инерционность.
• При системе отопления с принудительной циркуляцией нет нужды соблюдать уклон контура.
• При такой СО можно использовать схему нижней разводки, что делает ее более эстетичной.
• Можно значительно увеличит длину контура, а не ограничиваться 30 метрами, как при естественном перемещении теплоносителя.
• Можно применять многоконтурные схемы, «теплый пол» и пр.
• В принудительных СО можно монтировать расширительный бак в любом удобном для вас месте.

И это только основные достоинства такого способа перемещения теплоносителя. Недостатков гораздо меньше, но мы не имеем права их не рассмотреть:

1. Шум от работы насоса. Если организовать котельную, то этот недостаток сразу становится несущественным.
2. Затраты электроэнергии на работу насосного оборудования. Среднее потребление электричества современными устройствами (в зависимости от модели и производительности) составляет 50 – 120 Вт/ч. Следовательно затраты минимальны.
3. Зависимость от подачи электричества. В районах с нестабильным электропитанием рекомендуется создание комбинированного отопления.

Кроме того, если использовать ИПБ, то данный недостаток можно не принимать во внимание.

Типы, разновидности, схемы

Существует два типа СО: однотрубная и двухтрубная. Однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией может быть горизонтальная и вертикальная.

При горизонтальной, теплоноситель от котельной установки перемещается по магистральному трубопроводу, к которому последовательно подключены радиаторы.

На данном рисунке показана модернизированная, замкнутая система отопления с принудительной циркуляцией, с перемычками (байпасами) между входом и выходом каждой батареи. Контур оснащен группой безопасности, которая включает в себя: манометр, подрывной клапан, автоматический воздухоотводчик.

Вертикальная однотрубная СО работает следующим образом: нагретый в котлоагрегате теплоноситель поднимается по вертикальному стояку. При нижней разводке, теплоноситель проходит через последовательно подключенные радиаторы и уже охлажденный, опять по вертикальному стояку опускаться в котельную установку.

При верхней разводке, нагретая вода поднимается по вертикальному трубопроводу, перемещается по раздающему трубопроводу, после чего опускаясь, проходит через все подключенные отопительные приборы.

Двухтрубная система отопления с принудительной циркуляцией может быть разведена горизонтальным и вертикальным способом с различными вариантами разводки. Существует три типа горизонтальной СО:

Важно! Тупиковая схема может быть реализована, как в горизонтальных СО так и в вертикальных.

Выбор оборудования

Для того чтобы превратить любую самотечную отопительную систему в схему с принудительным перемещением теплоносителя, требуется правильно выбрать оборудование. От этого будет зависеть ее эффективность и экономичность.

Насос является центральной фигурой в обеспечении циркуляции воды по контуру. Как правило, для бытовых отопительных систем применяются устройства центробежного типа с прямыми лопастями крыльчатки. Отличаются насосы рабочим давлением, которое могут создавать в системе, производительностью, потребляемой мощностью, высотой напора и диаметром присоединительных патрубков.

Необходимую производительность циркуляционного насоса можно высчитать по формуле (Q/c*Dt)/ Р, где Q – теплопотери дома;

С – сколько тепла может нести в себе вода (значение таюличное, равно 1,16);

DT – температурная дельта;

Р – плотность воды при номинальной t°C (табличная величина).

1. Для жилых построек площадью до 250 м 2 рекомендуется использовать циркуляционный насос, с характеристиками: производительность 3 – 4 м 3 /ч; напор 0,4 – 0,5 атмосферы.
2. До 350 м 2 – 4 – 5 м 3 /ч; напор 0,6 атмосферы.
3. До 800 м 2 – 11 – 12 м 3 /ч; напор 0,9 атмосферы.

Важно! Следует понимать, что выше приведены приблизительные данные. Правильный расчет зависит от множества факторов (тип и степень утепления дома, материал труб и фитингов, конфигурация системы и пр.) Для более точного подбора циркуляционного насоса обратитесь к специалистам.

Насос, самодостаточный элемент циркуляционной СО. Но для надежной работы этого устройства необходима грамотная обвязка, которая включает в себя:

• Шаровые краны с двух сторон насоса.
• Грязевик.

Расширительный бак – это еще один из важнейших элемент СО с принудительной циркуляцией. В зависимости от его конструкции различают схемы открытых систем отопления с принудительной циркуляцией и закрытых.

В открытых СО применяются атмосферные устройства, которые служат для компенсации температурного расширения теплоносителя. В случае превышения давления в системе происходит сброс части теплоносителя. Для пополнения воды в СО используется поплавковый клапан, который подключается непосредственно к водопроводу.

В современных отопительных системах применяются мембранные расширительные баки. Из-за герметичности последних контуры, в которых они применяются? называют закрытыми. Работает герметичный расширительный бак в закрытых системах отопления с принудительной циркуляцией весьма просто: в корпусе данного устройства установлена резиновая мембрана. С одной стороны мембраны находится теплоноситель, с другой – воздух, закаченный в бак под определенным давлением.

При превышении давления в СО мембрана выгибается в сторону воздуха, при падении – в сторону теплоносителя. Благодаря такой нехитрой технологии нивелируются скачки давления в системах отопления.

Совет: емкость расширительно бачка зависит от множества факторов. Исходя из опыта, в бытовых СО используются расширительные баки с емкостью в 10% от количества теплоносителя.

Этапы планирования отопительной системы с принудительным перемещением теплоносителя

Рассмотрим этапы создания системы отопления одноэтажного дома с принудительной циркуляцией. Первое, что нужно сделать – это гидродинамический расчет, который включает в себя следующие этапы:

1. Определение мощности котельной установки.

1. Выбор схемы: однотрубная, двухтрубная.
2. Расчет сопротивлений на каждом участке магистрали.
3. Расчет количества батарей и секций.
4. Выбор схемы их подключения.
5. Расчет диаметра магистрального трубопровода и отводов.
6. Подбор оборудования, монтаж, опрессовка, балансировка СО.

Совет! Создание экономичной и надежной системы отопления требует знаний и грамотных расчетов. Мы настоятельно рекомендуем обратиться за консультацией к специалистам.

На сегодняшний день закрытая система отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя успешно применяется для обогрева подавляющего большинства загородных домов. Ее отличие от открытой схемы – в движении воды, находящейся под давлением, по замкнутой сети трубопроводов в полной изоляции от внешней среды. Если вы еще не решили, какой вид отопительной разводки выбрать для своего жилища, рекомендуем ознакомиться с данной статьей, где изложена вся необходимая информация о системах закрытого типа.

Состав и принцип работы

Независимо от выбранной схемы (их разновидности мы рассмотрим далее) в ее состав всегда входят следующие основные элементы:

• источник тепла – газовый, дизельный, электрический либо твердотопливный котел;
• потребители – радиаторная сеть и (или) водяные теплые полы;
• циркуляционный насос;
• герметичный расширительный бак мембранного типа;
• группа безопасности, включающая в себя устройство для сброса воздуха (воздухоотводчик), предохранительный клапан и манометр;
• сетчатый фильтр – грязевик;
• трубопроводная арматура для балансировки, опорожнения и регулировки;
• магистральные и подводящие трубы.

Примечание. Система отопления может дополняться другими элементами и оборудованием, предусмотренным в проекте, например, распределительным коллектором, буферной емкостью и различными средствами автоматизации. Типовая двухтрубная схема, наиболее распространенная в частных домах, показана выше на рисунке.

Принцип работы современной закрытой системы заключается в перемещении тепловой энергии от котла к радиаторам с помощью жидкости, находящейся под избыточным давлением (от 1 до 2 Бар). Расширение ее объема от нагрева компенсируется за счет растяжения резиновой мембраны внутри бачка, полностью изолированного от атмосферы.

Устройство герметичной расширительной емкости

Завоздушиванию отопительной сети препятствует автоматический воздухоотводчик, установленный в группе безопасности. Расположенный там же подрывной клапан срабатывает в случае критического повышения давления в трубопроводах, обычно он настроен на 3 Бар. Грязевик ставится на обратной магистрали перед входом в теплогенератор и собирает шлам, поступающий из отопительной сети.

Важный момент. Циркуляционный насос, принудительно перекачивающий теплоноситель, можно встраивать как в обратный, так и в подающий трубопровод рядом с котлом. Оба способа – правильные.

Позитивные стороны и недостатки

Закрытый вариант водяной системы обрел популярность благодаря многочисленным достоинствам:

• нет контакта с атмосферой – отсутствуют потери теплоносителя за счет испарения;
• для заполнения сети в периодически протапливаемом здании можно применять антифриз;
• здесь не нужны трубы больших диаметров, прокладываемые со значительным уклоном, как это делается при монтаже магистралей с естественной циркуляцией воды;
• отсутствуют потери тепла через герметичный расширительный бак, поэтому схема считается более экономичной;
• вода, находящаяся под давлением, прогревается значительно быстрее, а закипает при более высокой температуре, что снижает риск образования паровой пробки при аварийной ситуации;
• система закрытого типа хорошо поддается регулированию как на отдельных участках, так и в целом.

Примечание. Герметичность дает еще один немаловажный плюс – теплоноситель не насыщается атмосферным воздухом через открытый бачок. Воздушные пузырьки могут попасть в трубопроводы только через подпитку от водоснабжения либо сквозь трещины в мембране бака.

Прокладка трубопроводов в полу и внутри стен

Небольшие диаметры трубопроводов и принудительная циркуляция – важнейшие аргументы в пользу современных закрытых сетей отопления. Всю разводку можно упрятать в стены или полы, а трубы прокладывать с минимальным уклоном. Он служит только для слива воды при ремонте или промывке радиаторов и магистралей.

Теперь о ложке дегтя в бочке меда. Дело в том, что закрытая система отопления частного дома неспособна функционировать автономно, поскольку зависит от электричества, питающего насос. Поэтому при частых отключениях электроэнергии рекомендуется обзавестись блоком бесперебойного питания либо электрогенератором, дабы не остаться без тепла.

Справка. В интернете можно отыскать альтернативные варианты - закрытые системы, выполненные по образцу гравитационных (самотечных). То есть, большими трубами со значительными уклонами. Но тогда половина вышеперечисленных достоинств теряется, а стоимость монтажа возрастает.

Второй негативный момент – сложность удаления воздушных пробок в процессе заливки воды, опрессовки и запуска отопления. Но данный минус не станет проблемой, если удалять воздух согласно общепринятой технологии.

Схемы закрытых систем

Для обогрева загородных и дачных домов применяются следующие типы разводок:

1. Однотрубная. Все радиаторы присоединяются к единственной магистрали, проходящей по периметру помещения или здания. Поскольку горячий и охлажденный теплоноситель движутся по одной трубе, каждая последующая батарея получает меньше тепла, нежели предыдущая.
2. Двухтрубная. Здесь нагретая вода поступает в отопительные приборы по одной магистрали, а уходит по второй. Самый распространенный и надежный вариант для любых жилых зданий.
3. Попутная (петля Тихельмана). То же, что и двухтрубная, только охлажденная вода течет в одинаковом направлении с горячей, а не возвращается в противоположном (показано ниже на схеме).
4. Коллекторная или лучевая. Каждая батарея получает теплоноситель по отдельному трубопроводу, подключенному к общей гребенке.

Однотрубная горизонтальная разводка (ленинградка)

Справка. Однотрубные системы бывают горизонтальными (так называемая ленинградка) и вертикальными. Последние, где вода раздается приборам отопления от стояков, нередко используются в двухэтажных домах.

Однотрубная горизонтальная схема оправдывает себя в одноэтажных домиках небольшой площади (до 100 м²), где обогрев обеспечивают 4-5 радиаторов. Больше подключать к одной ветви не стоит, последние батареи будут слишком холодными. Вариант с вертикальными стояками годится для здания в 2-3 этажа, но в процессе реализации придется проходить перекрытия трубами чуть ли не каждой комнате.

Однотрубная схема с верхней разводкой и вертикальными стояками

Совет. Если ваш выбор пал на однотрубную закрытую схему, лучше доверить ее проектирование и наладку специалистам. Они должны сделать расчет и подобрать диаметр основной магистрали, чтобы тепла хватило всем потребителям. Узнать больше практической информации вам поможет видео от эксперта:

Двухтрубная схема с тупиковыми ветвями (показана в начале статьи) довольно проста, надежна и однозначно рекомендована к применению. Если вы владелец коттеджа площадью до 200 м² высотой 2 этажа, то разводку магистралей делайте трубами с проходным сечением DN 15 и 20 (внешний диаметр – 20 и 25 мм), а для подсоединения радиаторов возьмите DN 10 (снаружи – 16 мм).

Попутная схема движения воды (петля Тихельмана)

Петля Тихельмана наиболее уравновешена гидравлически, но сложнее в монтаже. Трубопроводы придется класть по периметру комнат либо всего дома и проходить под дверями. По факту «попутка» обойдется дороже двухтрубной, а результат выйдет примерно одинаковым.

Лучевая система тоже проста и надежна, вдобавок вся разводка успешно прячется в полу. Подсоединение ближних батарей к гребенке выполняется трубами 16 мм, отдаленных – 20 мм. Диаметр магистрали от котла – 25 мм (DN 20). Недостаток данного варианта – цена коллекторного узла и трудоемкость монтажа с прокладкой магистралей, когда напольное покрытие уже сделано.

Схема с индивидуальным подключением батарей к коллектору

Как подобрать оборудование

Один из важных моментов – подбор источника тепла по мощности и виду используемого энергоносителя:

• на природном либо сжиженном газе;
• на твердом топливе - дровах, угле, пеллетах;
• на электричестве;
• на жидком топливе – солярке, отработанном масле.

Справка. При необходимости можно подобрать комбинированную многотопливную установку, например, на древесине и электроэнергии либо газ + солярка.

Мощность котельной установки рассчитывается стандартным образом: отапливаемая площадь жилища умножается на 0,1 для перевода в киловатты и на коэффициент запаса 1,3. То есть, для дома 100 м² нужен источник тепла мощностью 100 х 0,1 х 1,3 = 13 кВт.

Для закрытой системы отопления не принципиально, какой теплогенератор вы купите, поэтому подробно рассматривать данный вопрос мы не будем. Но вы сильно облегчите себе задачу, если приобретете настенный газовый котел, оборудованный собственным циркуляционным насосом и расширительным баком, что показан на фото. Для небольшого дома останется лишь подобрать трубы и отопительные приборы, о чем и пойдет речь далее.

Разновидности труб

Отопительную сеть частного дома можно смонтировать из таких труб:

• ППР (полипропилен);
• сшитый полиэтилен – PEX, PE-RT;
• металлопластик;
• варианты из металла: медь, сталь и гофрированная нержавейка.

Под выполнение самостоятельного монтажа с невысокими финансовыми затратами лучше брать полимерные трубы. Для сборки обжимных соединений из металлопластика и полиэтилена не потребуется специальных инструментов, а полипропилен придется паять (сварочный аппарат берется в аренду). Конечно, по стоимости материалу ППР нет равных, но из соображений надежности и долговечности мы рекомендуем использовать трубопроводы PEX из сшитого полиэтилена.

Медь и гофрированную нержавейку можно тоже монтировать на обжимных фитингах, но первая отличается высокой ценой, а вторая – значительным гидравлическим сопротивлением. Что касается черного металла, то он неудобен во всех отношениях – монтаж на сварке и подверженность коррозии отодвигают его на последнее место. Подробнее о выборе труб рассказывается в очередном видеоматериале:

Какие радиаторы лучше

Сейчас в торговой сети предлагаются отопительные приборы таких видов:

• стальные панельные;
• сделанные из сплава алюминия с кремнием (силумина);
• то же, но с каркасом из стальных труб, название – биметаллические;
• чугунные батареи – аналоги советских «гармошек» МС 140 и модели в стиле ретро.

Примечание. Последние 3 разновидности радиаторов набираются из нужного количества секций по теплоотдаче.

Стальной панельный радиатор

С точки зрения экономии выгоднее покупать стальные батареи, отличающиеся демократичной ценой. Алюминиевые приборы дороже, но интенсивнее отдают тепло. Эти 2 разновидности наиболее востребованы для закрытых систем отопления частных домов.

Нагревательный прибор из алюминия

Биметаллические радиаторы предназначены для отопительных сетей с низкокачественным теплоносителем, поступающим с перепадами давления, что характерно для централизованного теплоснабжения многоквартирных домов. Покупать эти дорогостоящие изделия в загородный дом с автономным отоплением бессмысленно.

Чугунные «гармошки» сильно проигрывают другим батареям по внешнему виду и весу. Но благодаря низкой цене находят применение в промышленных зданиях и хозпостройках. В то же время винтажные радиаторы из чугуна отличаются безупречным дизайном, но слишком дороги по цене.

Чтобы подобрать отопительный прибор по мощности, сделайте простой расчет: указанную в паспорте теплоотдачу разделите на 1,5. Так вы узнаете реальную мощность радиатора, ведь в документации отражены характеристики для определенных условий эксплуатации, не совпадающих с действительностью.

Совет. Не забудьте приобрести радиаторную арматуру – шаровой кран для подачи и балансировочный вентиль на обратку. Если вы решили поставить на батареи энергосберегающие терморегуляторы с преднастройкой, то на выходе из прибора должен устанавливаться обычный отсекающий кран.

Насос и расширительный бак

В закрытых отопительных системах частных жилищ обычно применяется 3 типа бытовых циркуляционных насосов, развивающих напор 4, 6 и 8 м водяного столба (это давление 0,4, 0,6 и 0,8 Бар соответственно). Мы предлагаем не углубляться в сложные гидравлические расчеты, а подобрать насосный агрегат по следующим признакам:

1. Для одно - и двухэтажного здания площадью до 200 м² достаточно напора 4 м.
2. В коттедж площадью 200-300 м² понадобится насос давлением 0,6 Бар (6 м).
3. Циркуляцию в сети трехэтажного особняка на 400-500 м² обеспечит агрегат с напором 8 м водного столба.

Справка. О мощности насоса нужно судить по его маркировке. Например, изделие бренда Grundfos 25-40 имеет диаметр подключения 25 мм и развивает давление 0,4 Бар.

Чтобы подобрать размер расширительного бака, вам следует вычислить объем воды во всей закрытой системе отопления вместе с котловым баком. Учитывая тот факт, что при нагреве с 10 до 90 °С вода расширяется примерно на 5%, вместительность бачка должна составлять 1/10 часть от общего количества теплоносителя.

Как заполнить трубопроводы отопления

Мы решили осветить данный вопрос, поскольку заливка закрытой системы должна производиться по определенному алгоритму, чтобы не осталось воздушных пробок:

1. Вначале все отопительные приборы должны быть отсечены от магистралей с помощью кранов. Остальную арматуру полностью откройте и включите подпитку из водопровода. Наполняйте трубы медленно, чтобы воздух успевал уходить через клапан на группе безопасности.
2. Когда давление достигнет 1 Бар (следите за манометром), остановите наполнение и включите на несколько минут циркуляционный насос, дабы выдавить остатки воздуха.
3. Оставьте помощника поддерживать давление на уровне 1 Бар, а сами поочередно открывайте радиаторные вентили и спускайте воздух кранами Маевского.
4. По окончании запустите котел и насос, прогрейте теплоноситель и стравите воздух из батарей еще раз.

Убедившись, что все трубопроводы и отопительные приборы полностью прогрелись, поднимите давление в сети до 1,5-2 Бар при температуре на котле 80 °С.

Заключение

Невзирая на всю популярность водяных систем закрытого типа, они вовсе не являются панацеей. Во многих населенных пунктах с нестабильным электроснабжением монтировать такие схемы нет смысла, ведь придется нести затраты на покупку ИБП или генератора, а это нецелесообразно. При подобном раскладе нет альтернативы самотечным системам с естественной циркуляцией.