В связи с широким распространением частного строительства приобретает значение организация индивидуального тепло обеспечения. Наиболее экономичной, простой и при этом надежной является однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией. При правильном проектировании данная схема практически лишена недостатков, особенно в применении к малоэтажным домам. Она не портит дизайн и эстетику помещения за счет небольшого количества труб и возможности спрятать магистральный трубопровод.
Принципиальное устройство водяной системы отопления
Существует много способов добиться комфортной для проживания температуры в помещении, но наиболее распространенным является организация водяной системы отопления. В ее основе лежит циркуляция жидкого теплоносителя от нагревательного элемента к отопительным приборам и обратно. При прохождении через радиаторы, вода (антифриз) отдает тепловую энергию и обогревает таким образом помещение.
Однотрубную магистраль можно полностью спрятать под отделку
Принцип работы классического водяного отопления основан на физических законах гравитации, теплового расширения и конвекции. Теплоноситель – вода – в холодном и горячем состоянии имеет разную плотность и, соответственно, удельный вес. Она нагревается от котла и за счет собственного расширения создает давление в трубопроводе. Подталкиваемая снизу более плотной и тяжелой холодной средой, горячая вода устремляется вверх. Затем, под действием силы тяжести и небольшого остаточного давления, теплоноситель идет к тепло отдающим контурам, возвращается к котлу охлажденным и снова начинает цикл. Работа системы возможна только при вертикальной разводке или устройстве разгонного коллектора, соблюдении необходимого уклона (5-7 градусов) трубопровода.
Для компенсации избыточного давления и исключения его аварийного повышения в высшей точке разводки отопления (разгонного коллектора) устраивают отвод трубы и устанавливают расширительный бак.
Внимание! Включение расширительного бака в магистраль водяного отопления обязательно. При нагревании объем теплоносителя увеличивается и в системе возникает гидравлическое давление. Поскольку вода обладает свойством несжимаемости, то в отсутствие компенсирующего устройства возможно разрушение отопительной конструкции.
Такая схема отопления называется гравитационной, самотечной, с естественной циркуляцией. Однако в последние годы она используется редко, так как имеет существенные недостатки. Применяют ее для обогрева небольших домов на 2-3 комнаты и при необходимости устройства энергонезависимых отопительных систем в районах, характеризующихся долговременными перебоями электричества.
Принудительная циркуляция теплоносителя
При наличии стабильного электроснабжения целесообразнее применять систему отопления с принудительной циркуляцией. Движение воды (антифриза) в этом случае обеспечивает циркуляционный насос, монтируемый в магистраль.
Монтируют насос на обратном трубопроводе с остывшим теплоносителем. Горячая среда снижает срок эксплуатации устройства. Подключение котла в схеме отопления с принудительной циркуляцией должно выполняться в самой низкой точке магистрали.
Все устройства, приборы и теплоотдающие контуры целесообразно подключать через байпасы с запорной арматурой. Так ремонт любого из них не потребует полной остановки системы и слива теплоносителя.
Важно! Чтобы при необходимости ремонта или замены приборов не пришлось сливать весь теплоноситель, их подключают с байпасами и перекрывающими кранами.
Циркуляционный насос установлен в магистраль с байпасом – горизонтальной перемычкой, соединяющей подающий и отводящий патрубки
Преимущества принудительной системы отопления
Схема с принудительной циркуляцией нейтрализует недостатки самотечного отопления и расширяет функциональные возможности системы.
- Циркуляция не зависит от температуры прогрева теплоносителя и происходит с заданной скоростью;
- Можно применять трубы с небольшим проходным сечением – давление, создаваемое насосом, способствует не только движению, но и равномерному распределению воды по магистрали;
- Увеличение длины контуров;
- Возможность поддержания оптимальной температуры и регулирования режима обогрева, что снижает энергозатраты и стоимость обогрева;
- При проектировании магистрали можно применять любые инженерные решения – вертикальные, горизонтальные, комбинированные разводки.
Недостатки принудительной системы отопления
Недостатки у отопления с принудительной циркуляцией также имеются. Однако каждый из них вполне успешно решается.
- Энергозависимость.
Для функционирования насоса требуется электричество. При его отключении теплоноситель не будет циркулировать. Если дом расположен не в удаленном труднодоступном районе, то перебои с электричеством длятся не более трех-четырех часов. За это время дом, расположенный в средней полосе, существенно охладиться не успеет. При желании можно установить блок бесперебойного питания с подключенным аккумулятором. Такое устройство поддерживает электроснабжение до нескольких часов.
Если же существует опасность прекращения снабжения электричества на более долгий срок – от 8 часов до нескольких суток, либо здание располагается в климатической зоне с очень холодными зимами, то стоит обезопасить себя следующими способами:
- Приобрести автономный электрогенератор;
- Спроектировать отопительную магистраль таким образом, чтобы была возможность перехода на режим естественной циркуляции.
- Шум при работе насоса
Шум присутствует при работе любого циркуляционного насоса, однако качественные современные модели практически не слышны. Совсем избавиться от некоторого гула можно, если установить устройство в любое нежилое помещение – ванную комнату, туалет, бойлерную и т.д.
Одно – и двухтрубные отопительные системы
Конструктивно системы водяного отопления с принудительной циркуляцией разделяют на два типа – однотрубные и двухтрубные. Разница этих схем – в методе подключения теплоотдающих приборов к магистрали.
Однотрубное отопление представляет собой замкнутый кольцевой контур. Магистраль прокладывается от нагревательного элемента, проходит последовательно через отопительные батареи, в каждой из которых теплоноситель отдает часть энергии, и возвращается обратно к котлу. Схема с одним контуром имеет самый простой монтаж и небольшое количество комплектующих, что значительно снижает стоимость установки.
В двухтрубной системе один контур предназначен для доставки нагретого теплоносителя от котла к батареям отопления, а второй – для отвода остывшей среды обратно к нагревательному элементу. Радиаторы подключают параллельно, поэтому в каждый из них нагретая вода поступает непосредственно от подающей магистрали и имеет одинаковую температуру. Отдав энергию, остывший теплоноситель уходит в «обратку» и возвращается к котлу. Чтобы реализовать такую схему требуется вдвое больше труб и арматуры, зато появляется возможность индивидуальной регулировки радиаторов и снижения затрат на отопление.
Конфигурация отопления для каждого здания выбирается индивидуально. При проектировании учитывается все – нюансы планировки, особенности эксплуатации, экономичность конструкции и процесса обогрева, эстетические соображения. В многоэтажных домах (более 2 этажей) и зданиях с большой площадью устраивают двухтрубное отопление с принудительной циркуляцией. В одно- и двухэтажных домах площадью до 150 м2 с экономической и эстетической точки зрения целесообразнее применять принудительную систему отопления с одной трубой.
Подключение радиаторов в однотрубной и двухтрубной системах
Особенности однотрубной системы обогрева
Однотрубная система обогрева приобрела широкую популярность в частном строительстве благодаря следующим достоинствам:
- Гидравлическая устойчивость – замена радиатора, наращивание секций, отключение отдельных контуров не изменяет теплоотдачу других элементов системы;
- Минимальное количество труб;
- Меньшее количество теплоносителя в системе снижает ее инерционность и время прогрева помещения;
- Эстетичный внешний вид, особенно при устройстве скрытой магистрали;
- Несложный монтаж;
- При использовании современной запорной арматуры возможно точное регулирование режима работы всей системы и отдельных элементов;
- Последовательное подключение обогревающих приборов позволяет устраивать водяной теплый пол, монтировать полотенцесушители и т.д.
- Недорогая установка и эксплуатация.
Термостат на радиаторном узле позволяет регулировать температуру нагрева батареи
Основной недостаток однотрубного теплообеспечения – дисбаланс нагрева приборов по длине магистрали. Чем дальше находится радиатор от котла, тем меньше он нагревается. Под действием насоса прогрев радиаторов осуществляется более равномерно, однако остывание теплоносителя все же наблюдается, особенно при достаточной длине трубопровода.
Отрицательное действие этого явления снижают двумя способами:
- Увеличивают количество секций последних радиаторов, за счет чего увеличивается их мощность и количество отдаваемого в помещение тепла – достигается равномерный прогрев помещений;
- Рационально проектируют прохождение магистрали по комнатам – начинают со спален, детских и «холодных» комнат (угловых, с окнами на север), затем идут гостиная, кухня, ванная, туалет и заканчивают подсобными помещениями.
Варианты устройства однотрубной системы
Магистраль водяного отопления в обязательном порядке снабжается расширительным баком, выравнивающим давление. Он принимает излишки теплоносителя при расширении и возвращает его в трубопровод при остывании, не допуская скачков давления. Существует два принципиально отличающихся типа расширительных баков – открытый и закрытый. От того, какой из них будет встроен в магистраль, будет зависеть и вид системы отопления.
Открытая система отопления
Система отопления открытого типа предполагает прямой контакт теплоносителя с атмосферой. Используется при устройстве энергонезависимого или комбинированного отопления. Открытый расширительный бак представляет собой цилиндрическую или прямоугольную емкость, частично или полностью открытую. На определенном уровне выполняют отвод для слива излишней жидкости на улицу или в канализацию.
В схему открытой системы отопления с принудительной циркуляцией бак расширения включают непосредственно после котла, отвод устраивают в самой высокой точке магистрали. Сама емкость должна располагаться выше всех подключаемых приборов, поэтому часто бак выводят на чердак. В этом случае его необходимо утеплять при отрицательных температурах.
В связи с соприкосновением теплоносителя и воздуха в емкости бака, происходит насыщение горячей воды кислородом и ее естественное испарение. Отсюда вытекают ограничения и недостатки такой схемы:
- Требуется постоянно следить за уровнем теплоносителя в баке и пополнять его вовремя;
- Необходимо соблюдать уклоны трубопровода (5-7 градусов), чтобы высвобождающийся в магистрали воздух стравливался в расширительный бак и атмосферу;
- Нельзя использовать антифриз вместо воды, поскольку он выделяет токсичные вещества при испарении;
- Присутствие кислорода в теплоносителе снижает срок эксплуатации отопительных приборов со стальными деталями.
Внимание! Отсутствие уклонов при монтаже трубопровода открытой системы отопления приведет к завоздушниванию магистрали.
Однако у открытого отопления есть и плюсы:
- Не требуется следить за давлением в магистрали;
- Подпитку теплоносителя можно осуществлять даже ведром, просто доливая его в емкость расширительного бака до необходимого уровня;
- Даже при наличии небольших протечек система будет исправно функционировать – до тех пор, пока в трубопроводе будет достаточное количество воды.
Схема системы отопления открытого типа с принудительной циркуляцией
Закрытая система отопления
Схема закрытой системы отопления с принудительной циркуляцией на данный момент имеет наибольшее распространение. Она представляет собой замкнутую гидравлическую магистраль, полностью закрытую от доступа воздуха.
Закрытая система водяного отопления подразумевает использование расширительного бака мембранного типа. Он представляет собой герметичный металлический корпус цилиндрической формы, внутренняя полость которого разделена мембраной. Одна часть наполнена воздухом, а во вторую выдавливается из магистрали вода, объем которой увеличивается при нагреве.
Устанавливать мембранный расширительный бак можно в любом месте магистрали, но для удобства обслуживания его подсоединяют к «обратке» – рядом с котлом.
Особенностью закрытой схемы является наличие небольшого избыточного давления в магистрали. Поэтому закрытая магистраль в своем составе должна содержать группу безопасности. Данный узел устанавливается на выходящем из котла трубопроводе (подающем) без запорной арматуры. Содержит манометр, воздухоотводчик и предохранительный клапан для сброса воды в аварийном режиме.
Важно! В схему закрытой системы обязательно включают группу безопасности.
Достоинства закрытой принудительной системы:
- Находящийся под давлением теплоноситель быстрее прогревается;
- Вероятность завоздушивания отопительной магистрали практически исключена;
- Возможно наполнение антифризом, так как теплоноситель не испаряется и не насыщается кислородом (актуально для зданий периодического пользования);
- Удобство обслуживания – все устройства, обеспечивающие функционирование, контроль и безопасность системы, устанавливают в одном месте;
- При использовании современного оборудования можно сделать закрытую систему отопления полностью автоматизированной и интегрировать ее с программами типа «умный дом».
Недостаток – энергозависимость. Решается приобретением автономного генератора.
Схема системы отопления закрытого типа с принудительной циркуляцией
Как решить проблему отсутствия циркуляции
Что делать, если в системе отопления нет циркуляции? Даже при наличии насоса движение теплоносителя в магистрали может быть затруднено. Причины могут быть следующие:
- Недостаточная мощность насоса;
- Трубы слишком малого диаметра;
- Отсутствие обратных клапанов (актуально для сложных схем с несколькими контурами);
- Загрязнение системы;
- Завоздушнивание магистрали;
- Протечки.
Лучшим решением первых проблем будет проведение гидравлического расчета еще на стадии проектирования теплообеспечения и консультация с профессионалом.
Засорение системы предотвратит установка фильтров грубой очистки. В первую очередь их устанавливают перед входом в насос и котел. Перед монтажом следует проверить все подключаемые приборы, фитинги и трубы – в них может оказаться мусор или заводская стружка.
Внимание! Перед монтажом магистрали необходимо проверить все подключаемые элементы на наличие мусора.
Для стравливания возможных воздушных пробок, перекрывающих движение теплоносителя, в радиаторы устанавливают воздухоотводчики или автоматические краны Маевского.
Утечки в системе возникают вследствие коррозионных повреждений или при ослаблении соединений. Найти проблемные места в открыто смонтированной магистрали нетрудно, а вот для обследования скрытых трубопроводов придется вызывать специалиста.
Видео: Однотрубная система отопления
Однотрубная система – проста и удобна, и монтируют ее зачастую собственными силами. Но бесперебойное функционирование зависит от многих факторов. При проектировании лучше проконсультироваться с профессионалом, который выполнит оценочный расчет и поможет правильно подобрать каждый элемент магистрали.
Как организовать обогрев конкретного строения, хозяин решает сам. Если речь идет о частном жилом доме, то наиболее встречающийся вариант отопления – закрытая система с принудительной циркуляцией. По сравнению с открытой она обладает рядом существенных преимуществ, поэтому и имеет более широкое распространение независимо от габаритов строения, его предназначения, сложности конфигурации контура и параметров составных частей.
Что собой представляет закрытая система отопления с принудительной циркуляцией, какие имеет преимущества, в чем особенности такой схемы – на все эти вопросы можно найти ответы в данной статье.
Открытая система
Но прежде чем рассматривать ее специфику, следует разобраться с терминологией. Именно из-за незнания некоторых нюансов люди, не имеющие профессиональной подготовки, часто путаются в определениях. Дело в том, что не все понимают принципиальную разницу между закрытой системой (ЗС) отопления и открытой (ОС).
Принудительное перемещение теплоносителя (его циркуляция) может быть организовано и в той, и в другой. Чтобы в дальнейшем избежать подмены понятий, следует сразу же ответить на ряд вопросов.
В чем разница между ЗС и ОС? Любая жидкость при нагревании расширяется. Так как теплоносителем является вода (реже – антифриз или его аналоги), то необходимо как-то компенсировать повышение давления в трубах, иначе не избежать разгерметизации системы. Для этого в контур включается расширительный бачок. В ОС он открытого типа, и давление регулируется атмосферой.
Закрытая система отопления
В закрытой схеме он полностью герметичный, и за компенсацию расширения отвечает его внутренняя диафрагма (мембрана).
В чем смысл принудительной циркуляции? Перемещение жидкости происходит не за счет разности давлений на выходе и входе теплогенератора (как говорят, самотоком), а осуществляется насосом, который является одной из составных частей контура.
Сравнивая различные системы, можно увидеть, что у каждой есть и плюсы, и минусы, хотя у ЗС достоинств намного больше. Ее существенный недостаток лишь в одном – «привязка» к пром/напряжению. При его отключении насос и котел «встанут».
На заметку! При выборе именно такого варианта отопления необходимо заранее предусмотреть, как организовать альтернативное эл/снабжение. Поэтому в смету расходов следует сразу же включить затраты на приобретение автономного источника питания.
Состав схемы
Как видно из рисунка, основными ее частями являются:
- 1 – теплогенератор (котел любого типа);
- 6 – мембранный бак;
- радиаторы и система труб;
- 9 – водяной насос.
На заметку! Насос целесообразно устанавливать на входе в котел (в конце трассы). В этом случае он будет перекачивать уже охлажденный теплоноситель, а значит, срок эксплуатации изделия несколько повысится.
Дополнительные элементы – клапана, вентили, датчики (давления, температуры) и ряд других. Необходимость их установки определяется конструктивными особенностями котла и спецификой монтируемого контура (его схемой).
Принцип работы системы
Его несложно понять по рисунку. Направление движения теплоносителя показано стрелками.
С выхода котла вода, нагретая до требуемой температуры, по системе труб проходит через все установленные в контуре батареи, отдавая им тепловую энергию. Так как система замкнутая, то жидкость возвращается обратно. Эту циркуляцию и обеспечивает насос. В теплообменнике производится нагрев охлажденного теплоносителя, и он снова уходит в контур. Процесс этот непрерывный, а все параметры системы контролируются автоматикой котла. В принципе, ничего сложного.
Разновидности закрытой системы
Так как рассмотрение особенностей различных схем напрямую не относится к теме статьи, отметим лишь некоторые их основные отличия.
Однотрубная
Как видно из рисунка, все радиаторы включаются в схему последовательно (так называемая «ленинградка»). Недостаток в том, что последняя в цепочке батарея будет значительно холоднее первых. Поэтому такие контуры монтируются в сравнительно небольших постройках. Очевидный плюс – меньший расход материалов (в первую очередь, труб).
Двухтрубная
Такая схема позволяет производить более равномерный прогрев всех без исключения помещений. Но и затраты на ее монтаж несколько выше. Однако именно такое устройство отопительного контура считается наиболее приемлемым для частного дома, тем более, если в нем довольно много комнат и 2 – 3 этажа.
Есть и ряд других особенностей систем закрытого типа – по разводке труб (вертикальная, горизонтальная), установке мембранного бачка () и так далее. Но это уже отдельные темы, и кого интересует конкретный вариант, сможет ознакомиться самостоятельно на нашем сайте. Мы же подведем некоторый итог всему сказанному.
Какие возможности дает ЗСО
Использование в качестве теплоносителя не только воды, но и низкозамерзающих жидкостей. Это немаловажно в тех случаях, когда, например, котел задействован для обогрева не только жилого дома, но и иного (подсобного) строения, расположенного на приусадебном участке. Или для загородных построек, если хозяева в отъезде, а линия эл/снабжения обесточилась. Применение в качестве теплоносителя того же антифриза значительно снижает риск размораживания системы.
Подключение нескольких дополнительных контуров.
Большая протяженность труб. Главное – правильно подобрать мощности котла и насоса. А вот использование систем с естественной циркуляцией в домах с несколькими комнатами (этажами) менее эффективно.
В системах с принудительной циркуляцией можно монтировать трубы меньшего сечения, чем с естественной, а их себестоимость ниже.
Высокая скорость прогрева контура. В этом плане аналог с самотоком более инертен.
Герметичность мембранного бака резко снижает вероятность «завоздушнивания» системы.
Максимальная теплоотдача, обусловленная скоростью перемещения жидкости. Она за время нахождения в трубах не остывает до такой степени, как в системе с ЕЦ. Как следствие, на ее вторичный подогрев энергии тратится меньше.
Вот, пожалуй, и все, что необходимо знать в общих чертах о системе отопления замкнутого типа с принудительной циркуляцией теплоносителя.
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.
Несмотря на повышенную надежность систем с естественной циркуляцией, в регионах с более-менее стабильным электропитанием они стремительно сдают позиции отоплению с принудительной циркуляцией. Все дело в том, что установка насоса одним махом решает важные проблемы:
Достаточно длинный список преимуществ. Недостатков существенных всего два:
- нет электричества – нет отопления;
- во время работы насос потребляет электроэнергию и его слышно.
Если говорить о зависимости системы от наличия электроэнергии, то снизить ее можно. Нужно установить с несколькими параллельно подключенными к нему аккумуляторами. Такая схема дает несколько часов работы системы (зависит от энергопотребления котла и насоса, а также от параметров ИБП и аккумуляторов). Большее время обеспечит дизель.
Что касается шума, который издает насос при работе. В большинстве колов ставят практически бесшумные агрегаты. Например, в газовых котлах горелка издает намного больше шума, чем насос. А электроэнергии он потребляет меньше настольной лампочки: 60-120Вт/час – в зависимости от мощности агрегата.
Типы систем с принудительной циркуляцией
Система может быть любая: однотрубная или двухтрубная, с горизонтальной или вертикальной разводкой, верхней или нижней подачей. Особенность систем с принудительной циркуляцией — насос устанавливается на входе/выходе котла до первого разветвления. Раньше ставили его обязательно на обратке – там температура теплоносителя ниже. А так как уплотнители были резиновыми, то при щадящих температурах служили они дольше. Сегодня такой необходимости нет – материалы уплотнительных колец переносят без последствий температуры до 110 о С.
Затем приступаем к расчету количества радиаторов: как минимум по одному под каждое окно, плюс один радиатор в ванную/туалет. В северных регионах для сохранения тепла неплохо себя показали радиаторы, установленные в коридоре/тамбуре, которые срабатывают как тепловые завесы.
При расчете количества радиаторов исходят из правила: под каждое окно — один радиатор
После того как определились с количеством радиаторов, нужно рассчитать количество секций в каждом. В общем случае считают исходя из площади помещения: есть нормы. Зная площадь помещения, делите его на норму и получаете количество секций. Но это – снова-таки усредненный подход. Тут нужно учитывать также тип разводки и место расположения радиатора в отопительном контуре. Например, однотрубная разводка. Она характеризуется тем, что радиаторы, расположенные ближе к котлу, получают более горячий теплоноситель и нагреваются до более высоких температур. Чем дальше расположен радиатор, тем более холодный теплоноситель его омывает. Потому для компенсации и выравнивания положения в дальних радиаторах увеличивают количество секций или устанавливают их большей площади (высоты и мощности).
Аналогично поступают при двухтрубной разводке, хотя там разница не столь явная: на вход каждого радиатора подается теплоноситель с одинаковой температурой, просто у тех, которые расположены ближе к котлу интенсивность потока через радиатор выше, чем у дальних. Чтобы выровнять потоки на каждом радиаторе ставят термостатические клапана.
Система с принудительной циркуляцией может быть открытого или закрытого типа. Разница в типе используемого расширительного бачка. Если он открытый, то и система – открытая. Если мембранного типа – система закрытая. Объем бачка считается исходя из объема системы: на 10 литров теплоносителя берут 1 литр объема бачка. При планировании отопления с принудительной циркуляцией своими руками, старайтесь разместить расширительный бачок рядом с циркуляционным насосом. Не менее важно во время монтажа системы не допустить попадания воздуха в корпус насоса, а также удалить все воздушные пробки из системы до ее пуска. Для того в высшей точке системы ставят автоматический спускной клапан, а на каждом радиаторе устанавливают краны «Маевского».
Для стравливания воздуха из системы устанавливают на радиаторы кран «Маевского»
При самостоятельном монтаже системы, после того, как собраны радиаторы и подключены трубы, все систему нужно промыть. И только потом подключать насос и котел. В системах с твердотопливными котлами необходима группа безопасности, в которую входит манометр, клапан вывода воздуха и подрывной клапан, который выставлен на рабочее давление в системе и при его превышении срабатывает автоматически.
На входе в котел линии для подпитки необходимо установить фильтр для защиты контура и оборудования от попадания абразивных или загрязняющих частиц.
Подбор насоса и расширительного бачка неактуален, если планируется поставить . Большая часть моделей имеет встроенный расширительный бак и насос. Тогда все что остается – ориентироваться по объему системы, с которым может работать данная модификация. Исходя из этого, подбирать диаметры труб и площадь/мощность батарей.
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:
- 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.
- Двухтрубная. Здесь нагретая вода поступает в отопительные приборы по одной магистрали, а уходит по второй. Самый распространенный и надежный вариант для любых жилых зданий.
- 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).
- 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:
- Для одно - и двухэтажного здания площадью до 200 м² достаточно напора 4 м.
- В коттедж площадью 200-300 м² понадобится насос давлением 0,6 Бар (6 м).
- 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:
- 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.
- Когда давление достигнет 1 Бар (следите за манометром), остановите наполнение и включите на несколько минут циркуляционный насос, дабы выдавить остатки воздуха.
- Оставьте помощника поддерживать давление на уровне 1 Бар, а сами поочередно открывайте радиаторные вентили и спускайте воздух кранами Маевского.
- 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.