Расчет системы отопления с принудительной циркуляцией. Схема и особенности работы системы отопления закрытого типа с принудительной циркуляцией, видео

Проектирование частного дома подразумевает расчет схемы отопительной системы, которая бывает открытой и закрытой (предполагающей установку расширительного бака). Второй вариант считается наиболее предпочтительным у владельцев коттеджей, так как дает возможность существенно экономить на потреблении ресурсов. Основное преимущество подобной системы заключается в том, что теплоноситель не контактирует с воздухом, значит, не подвергает оборудование коррозии.

Главным элементом системы отопления закрытого типа является котел, к которому подведены трубопровод. Также устанавливается бачок и циркуляционный насос. Обычно такой способ обогрева подразумевает, что носитель движется по трубам принудительно. Это энергозависимый метод, так как устройства работают от электричества. При отключении света необходимо позаботиться о продолжении деятельности в штатном режиме. Для этого устанавливают специальный переходник – байпас, который блокирует насос и преобразует в закрытую систему отопления с естественной циркуляцией.

Если речь идет об однотрубном варианте обогрева, важно обеспечить равномерное распределение носителя по радиаторам в частном доме. От котла по всем помещениям пускают трубу, к которой монтируют батареи. Без работы насоса горячими будут только элементы, находящиеся в непосредственной близости от нагревателя. В остальных комнатах сохранится холодный воздух. Эту проблему решает закрытая система отопления с принудительной циркуляцией. Благодаря схеме, создается давление, при котором носитель получает определенную скорость, достаточную для обеспечения всех радиаторов.

В двухтрубном варианте подход также является рациональным, особенно для обслуживания больших площадей. Такой вид отопления подразумевает подключение двух параллельных магистралей. По одной горячая жидкость расходится по батареям под давлением в случае, если действует принудительно. По другой трубе охлажденный носитель возвращается в котел, минуя расширительный бак.

Существует горизонтальная и вертикальная разводка магистрали. Первый тип подразумевает объединение всех батарей в единую линию, подключенную к общему стояку. Чаще всего такой способ применяется в многоквартирных зданиях. Второй вариант считается более эффективным, обычно монтируется в частном доме. Подводящие трубы расположены сверху, что обеспечивает хорошую теплоотдачу при закрытых системах.

От объема носителя зависит величина бачка. Параметр должен составлять 10% от всего оборудования для отопления. Котлы с автоматикой позволяют контролировать процессы, регулировать давление и температуру. Датчик от перегрева активирует предохранительный клапан в момент закипания жидкости, оберегая технику от поломок. Таким же образом работает аппаратура от промерзания.

Принцип работы

Чтобы понять, что такое закрытая система отопления, необходимо разобраться в тонкостях ее функционирования. Жидкий теплоноситель нагревается до заданной температуры и начинает продвижение по радиаторам и трубам, передавая энергию в помещение и обогревая. Микроклимат в частном доме зависит от объема и состояния жидкости. Чем она горячее и больше ее количество, тем комфортнее находиться в комнатах.

При открывании клапана лишний объем воды сбрасывается в расширительный бак системы отопления, который оснащен двумя камерами, разделенными перегородкой. Первый отсек служит для хранения резерва жидкости, во втором содержится азот под давлением. Такая схема способствует поддержанию напора на одном уровне. Принудительно носитель возвращается назад при помощи насоса, в охлажденном виде. Для слива воды в самой нижней точке устанавливают патрубок с вентилем.

Как бы надежно не изолировали систему отопления с принудительной циркуляцией, в нее может попасть воздух при заполнении и последующем наборе воды. В это время происходит разгерметизация стыков. Чтобы удалить пузырьки, применяют стандартные отводчики и краны Маевского. При монтаже сепараторов в трубопровод гарантирована деаэрация и стабильность функционирования всех элементов.

Плюсы и минусы

У закрытой системы отопления есть свои положительные и отрицательные стороны:

1. Установка осуществляется намного быстрее, чем обустройство открытого типа.

2. Мембранные и безнапорные баки не позволяют жидкости улетучиваться.

3. Даже с трубами малого диаметра эффективность сохраняется.

4. Невозможность попадания кислорода предполагает защиту от коррозии.

5. В качестве носителя в системе отопления используется вода или антифриз.

6. Расширительный бак можно устанавливать рядом с котлом.

7. Высокий уровень теплоотдачи обеспечивает стабильный обогрев.

В качестве недостатков отмечены следующие факторы:

Использование насоса подразумевает зависимость от электричества.
Для закрытого типа требуется бак большого объема.
Без автоматики достаточно трудно регулировать температуру и давление.
Если планируется использовать принудительно, требуется установка насоса.

Основные нюансы настройки и запуска

Схема подключения системы отопления заключается в установке котла в вентилируемом помещении. На выходе монтируют узел безопасности с манометром, воздухоотводчиком и клапаном сброса давления. Далее подсоединяют циркуляционный насос с производительностью примерно 40 л в минуту для дома площадью 200 м 2 . Подиум для оборудования облицовывают негорючим материалом, содержащим асбест. Рядом монтируют расширительный бак. В соответствии со схемой разводки делают сквозные отверстия для труб и устанавливают запорную аппаратуру.

На следующем этапе требуется заполнить систему. Перед процедурой нужно проследить, чтобы качество теплоносителя соответствовало требованиям. Воду лучше подвергнуть предварительной очистке, антифриз подготавливают заранее. Важно не забыть промыть трубопровод, устранить накипь и грязь из радиаторов.

Чтобы закачать носитель для обогрева частного дома, необходимо проверить состояние вентилей для слива и кранов Маевского, они должны быть закрыты до упора. Вода подается под небольшим давлением, чтобы равномерно удалить воздух. В процессе убирают кислород из радиаторов. Как только закончится поступление носителя, нужно приступать к повышению давления, следя за показателями манометра. При отметке в 2 атмосферы воздух стравливают посредством кранов Маевского, затем снова начинают нагнетание. Закачать жидкость нужно до того момента, пока она не польется из перелива.

Заполнить оборудование с котлом и насосом при отсутствии централизованной подачи нужно таким образом: нагнетательный шланг присоединить к сливному патрубку, чтобы получилась прямая магистраль от скважины к вентилю. Все краны открывают для выхода воздуха, что позволяет закачать необходимое количество жидкости.

Если насос не предусмотрен, шланг поднимают на высоту 20 метров, через него придется заполнить контур отопления. Такой способ помогает создать водяное давление в 1,5 атмосферы. Резьбовое соединение, на котором крепится расширительный бак, убирают, чтобы подготовить воронку для трубопровода. После полной закачки его возвращают на место. В процессе необходимо следить за манометром.

В завершение работы включают оборудование, чтобы понять, правильно ли произведено заполнение и подобрано давление. Если была допущена ошибка, радиаторы останутся холодными, вода потечет из бака, в батареях будут слышны характерные звуки: бульканье, постукивание.

Система отопления в частном доме закрытого типа предполагает естественную или принудительную циркуляцию, вертикальную разводку магистрали. Чтобы достичь оптимального температурного режима в помещениях, важно грамотно провести настройку и запуск техники, подготовку носителя, его правильную закачку. Благодаря хорошо выполненной работе, радиаторы прогреются моментально, и система будет функционировать без перебоев.

Любое жилье нуждается в полноценном отоплении. Выбор метода обогрева во многом зависит от конструктивных особенностей здания и возможности эксплуатации дополнительного оборудования. Наиболее эффективным вариантом для современных домов или загородных коттеджей считается система отопления с принудительной циркуляцией.

Особенности системы

Вариант подходит для отопления как одноэтажного, так и двухэтажного дома и подразумевает внедрение в трубопровод циркуляционного насоса.

Его основное назначение – обеспечение достаточной скорости теплоносителя во всей системе за счет регуляции движения воды в трубах. И чем выше этот показатель, тем быстрее тепло поступит в комнаты.

Важно! Насос питается исключительно от электроэнергии, поэтому в случае частых перепадов напряжения или сбоев в сети обязательно необходимо запастись резервным источником питания в виде генератора, работающего от бензина.

Что вы получите при использовании системы с принудительной циркуляцией?

Решение об использовании именно этого метода обогрева базируется на его явных преимуществах:

возможность индивидуальной регуляции температуры воздуха в отдельных комнатах и помещениях дома;
независимость деятельности системы от температурных перепадов, что обеспечивает ее долговечность;
минимизация расходов на устройство отопления за счет того, что можно применять трубы с минимальным диаметром (при одинаковой длине трубы, имеющие меньший диаметр, стоят дешевле, чем с диаметром побольше);
возможность перекрывания определенной части теплосистемы;
равномерное нагревание всех отопительных приборов сети, вне зависимости от их удаленности от котла;
исключение процесса завоздушенности труб;
обеспечение комфортной температуры дома с любым количеством этажей (двухэтажного, одноэтажного и т. д.);
возможность изменения компоновки и схемы монтажа всей гидравлической системы;
минимизация испарения воды во всей системе;
возможность увеличения протяженности труб, независимо от того, какой у них диаметр;
упрощение монтажа (отсутствие необходимости просчета размера и уклона трубы);
улучшение интерьера и общего вида помещения;
значительная экономия тепла.

Закрытая система с принудительной циркуляцией позволяет без труда встроить некоторые дополнительные элементы уютного дома типа теплых полов.

Следует учесть и недостатки этой системы в виде постоянного шума, который издает работающий насос (с целью минимизации посторонних звуков рекомендуют выделить для насоса отдельное помещение), а также невозможности полноценного функционирования схемы в районах с частыми сбоями в электросетях.

Теплоотдача и производительность при отключенном насосе заметно снижаются, а поток теплоносителя продолжает свою работу за счет естественных сил – температурной разницы и гравитации. Монтаж такой схемы считается более затратным, что тоже необходимо учитывать при выборе метода обогрева дома.

Основные компоненты системы и особенности монтажа

Важнейшими узлами системы с принудительной циркуляцией считаются следующие элементы:

циркуляционный насос (подбирается по необходимому уровню мощности);
котел (газовый, электрический или работающий от твердого топлива и т.д.);
герметичный бак мембранного типа, обладающий расширяющей способностью;
отопительные радиаторы (батареи);
приспособления для монтажа и крепежа (держатели, хомуты);
арматура и фитинги;
приспособления для отвода воздуха;
краны (пробковые и шаровые);
трубы, диаметр которых подбирается индивидуально (для монтажа подводок и стояков);
клапаны обратного типа и фильтры, необходимые для нормального функционирования насосов и котла.

В чем состоят основные отличия от системы с естественной циркуляцией

Отопительные системы можно поделить на гравитационные (естественные) и принудительные.
Главное отличие между системами – в наличии циркуляционного насоса. В естественной схеме его функции выполняет сила гравитации, которая образуется благодаря теплоносителю, обладающему разным удельным весом (холодная вода тяжелее, чем теплая, т. е. ее плотность выше).

Диаметр рабочих труб, применяемых в монтаже системы с гравитационной циркуляцией, должен быть большим, что увеличивает общие затраты. Такая схема недостаточно эффективна (это можно понять на примере двухэтажного дома, в котором установлена однотрубная система). Гравитационная схема обычно применяется для обогрева одноэтажного здания квадратурой до 100 м2, но в последнее время используется все реже.

Системы с принудительной циркуляцией тепла рассчитаны на строения с большой квадратурой и любым количеством этажей.

К примеру, при строительстве двухэтажного сооружения целесообразно выбрать именно этот метод обогрева. Современные отопительные насосы потребляют минимум электроэнергии и оснащены 3-фазной системой автоматического регулирования мощности. Схема с принудительной циркуляцией удобнее и выгоднее, ведь она влияет не только на общую экономию и эффективность отопления, но и на внешний вид строения.

В идеале, во избежание недочетов и ошибок, монтаж такой сложной системы должен производиться профильными специалистами.

Недостатком отопительных систем с естественной циркуляцией многие считают то, что напор в системе весьма невелик. Это провоцирует более длительный прогрев системы, особенно в том случае, если расстояние между котлом и радиаторами достаточно велико. Для того чтобы компенсировать этот недостаток, следует дополнять систему отопления циркуляционным насосом. Система отопления с принудительной циркуляцией чаще всего применяется в строениях, которые необходимо отапливать постоянно.

Для того чтобы система отопления с принудительной циркуляцией работала на самом деле эффективно, при ее планировании необходимо учитывать следующие параметры:

мощность котла и радиаторов;
диаметр и продолжительность трубопровода;
скорость перемещения теплоносителя.

Определить некоторые необходимые параметры можно, опираясь на известные цифры.

В частности, если вы планируете установку 7 радиаторов, мощность каждого из которых составляет 4 кВт, то вам потребуется котел мощностью минимум 28 кВт.

Для радиаторов такой мощности расход воды составляет 4 л/мин. Учитывая эти параметры, можно определить, что подходящий диаметр трубы (при расходе теплоносителя 5,7 л/мин) – 1,2 дюйма. Подобный расчет предусматривает скорость перемещения теплоносителя приблизительно 1,4 м/с. И в соответствии с полученными данными можно подбирать циркуляционный насос.

Выбор насоса

Планируя отопление с принудительной циркуляцией, большинство из нас хотят создавать ее с учетом еще одного параметра – она должна быть максимально экономичной. Для того чтобы схема отопления с принудительной циркуляцией в полной мере соответствовала данному требованию, можно приобретать насос небольшой мощности – до 100 Вт. Подобный насос имеет вполне доступную стоимость, потребляет небольшое количество электроэнергии и прекрасно справляется со своей прямой задачей – обеспечивает быстрое перемещение теплоносителя, что, в свою очередь, способствует быстрому и равномерному прогреву помещений.

При выборе насоса следует учитывать, что он должен соответствовать трем параметрам:

надежность;
невысокий уровень производимого шума (вибрации);
поддержка требуемой для качественного обогрева скорости теплоносителя.

Некоторые современные схемы принудительного отопления оснащаются встраиваемыми насосами. Преимущество подобной модели состоит в том, что нет необходимости тщательно рассчитывать параметры оборудования. В таком случае, единственное, что следует учитывать при выборе котла, – размеры помещения, которое необходимо отапливать, и продолжительность трубопровода.

Принцип работы отопительной системы, оснащенной насосом

Для большей эффективности работы системы с принудительной циркуляцией можно устанавливать насос как на трубы подачи теплоносителя к радиаторам, так и на отток отработанной жидкости.

Установка насоса на трубы оттока воды является, в некоторой степени, более рациональным решением. Это связано с тем, что отдельные элементы насоса (в частности – прокладки) могут прослужить значительно дольше, и покажут себя более эффективными в работе при постоянном взаимодействии с холодным теплоносителем. А вот постоянное воздействие горячей жидкости может вызвать их более быстрый износ. Из этого можно сделать простой вывод – установка насоса на этапе оттока воды способна значительно продлить его срок службы.

При замкнутом контуре насос перекачивает одно и то же количество воды. При этом давление и на входе в насос, и на выходе жидкости из него различается несущественно. Использование циркуляционного насоса позволяет поддерживать постоянный уровень теплоносителя в расширительном баке.

Правильная работа насоса предусматривает одно важное требование – во время его работы в трубопроводе, подающем горячий теплоноситель, непременно должно быть гидростатическое давление. Его наличие означает отсутствие возможности подсоса воздуха.

Расширительный бак в отопительной системе – достаточно важный элемент, который используется для сохранности целостности системы при чрезмерном нагреве воды. Ведь если такая ситуация случается, в системе, не имеющей расширительного бака, может случиться прорыв.

Довольно продолжительное время практически во всех системах, предполагающих принудительное отопление, использовались открытые расширительные баки.

Открытый бак связан с атмосферой – и за счет этого существует возможность контроля избыточного давления в системе. В некоторых случаях, когда давление повышалось до критического уровня, производится сброс излишка теплоносителя – таким образом давление удавалось понизить.

В современных отопительных системах используется расширительный бак иного типа – закрытого. Он являет собой (в большинстве случаев) довольно вместительную закрытую овальную емкость, внутреннее пространство которой разделено горизонтально на две части посредством достаточно эластичной перегородки. При этом верхняя часть бака заполнена воздухом (в некоторых видах используется газ), а нижняя – теплоносителем.

Работает бак весьма просто. В случае если давление в системе увеличивается из-за чрезмерного нагрева теплоносителя, перегородка бака выгибается в сторону воздушной камеры. А если давление в системе понижается, повышение его достигается посредством выгибания перегородки в сторону жидкости.

Отдельные модели расширительных баков оснащены специальным клапаном, при помощи которого можно снизить уровень давления в воздушной камере путем спуска излишков воздуха в атмосферу.

При создании такой системы, как схема принудительного отопления двухэтажного дома, следует максимально внимательно относиться ко всем деталям. Неправильно спланированная и смонтированная принудительная система отопления – источник излишних трат, поскольку она будет потреблять повышенное количество электроэнергии, а, кроме того, – не исключены регулярные поломки.

В свою очередь, правильно сконструированная принудительная система отопления частного дома не доставит хлопот в обслуживании и позволит на протяжении холодного времени года постоянно и, что главное, качественно обогревать ваш дом.

Оптимальная схема отопления одноэтажного дома с принудительной циркуляцией сбережет деньги домовладельца и на этапе монтажа, и во время эксплуатации. Поэтому в данной статье мы будем искать именно такой вариант обустройства системы обогрева жилища.

Системы обогрева одноэтажных домов – в чем между ними разница?

К самым распространенным схемам относятся следующие варианты:

Однотрубная – напорный и обратный патрубок котла соединяет одна линия, на которую, как бусы на нитку, нанизаны радиаторы.
Двухтрубная – в этом случае из напорного патрубка выходит одна линия, а из обратного – вторая. В эти линии врезают соответствующие патрубки батарей (радиаторов).
Коллекторная – на обратный и напорный патрубок котла навинчивают тепловые хабы, собирающие или распределяющие теплоноситель по разводке. Радиаторы в этом случае подключаются именно к хабам-коллекторам.

Все три варианта схем могут относиться к системам закрытого или открытого типа. Открытый вариант предполагает контакт теплоносителя с атмосферой в расширительном бачке и чуть выше атмосферного. Второй вариант рассчитан на полную герметизацию линий циркуляции и давление в 2-4 раза выше атмосферного. Какая схема отопления одноэтажного дома лучше, сказать трудно. Для точного ответа нам придется изучить плюсы и минусы каждого варианта разводки, причем в открытом и закрытом состоянии.

Преимущества и недостатки однотрубного варианта

Однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией хороша своей дешевизной. Причем низкая стоимость конструкции характерна и для открытого, и для закрытого варианта. Ведь от котла к батареям (и обратно) тянется всего одна нитка трубопровода. В итоге мы имеем экономию трубы для отопления, фитингов для сборки разводки и времени сборщика. К сожалению, за дешевизну конструкции придется заплатить отказом от возможности отрегулировать температуру в отдельных зонах дома.

Разогретый теплоноситель движется от котла, протекая по всем батареям, и любой регулятор на его пути закупорит всю цепочку, остановив циркуляцию в разводке. Кроме того, вы не сможете отключить батарею или врезать в разводку еще одну линию или отвод. И после перестройки или перепланировки жилища вам понадобится обустраивать разводку заново. Именно поэтому однотрубные конструкции разводки собирают только в небольших домах площадью до 50-60 квадратных метров. Причем, в целях естественной терморегуляции схемы отопления в комнатах с наименьшей желаемой температурой (например, в спальнях) располагают "последнюю" батарею в цепочке – в нее попадает порядком охлажденный теплоноситель, который уже движется фактически по обратке – к котлу на разогрев.

В чем плюсы и минусы двухтрубной схемы

Двухтрубная схема системы отопления частного дома с принудительной циркуляцией позволяет регулировать температуру буквально каждой батареи. Тут можно использовать дистанционные и простейшие терморегуляторы, обычные краны и вентили, а равно и другую запорно-регулирующую арматуру. В данном случае пользователь может остановить или замедлить циркуляцию носителя тепла в конкретной батарее, не затронув общий поток, который идет по отдельным трубопроводам. Врезка батареи в напорную и обратную линию позволяет даже безболезненное отключение радиатора в случае необходимости.

Причем подобная управляемость достигается за счет не таких уж больших трат на разводку. Владельцу системы двухтрубного типа придется оплатить две стоимости метража арматуры и количества фитингов. И это, пожалуй, единственный минус данной схемы. Помимо возможной регуляции температуры в отдельных комнатах дома, двухтрубная конструкция дает еще один плюс – готовность к масштабированию. Вы можете перестроить всю сеть, врезав дополнительную батарею или удалив радиатор, не нарушив при этом структуры системы.

Каковы выгоды и расходы при установке коллекторной системы

Коллекторные схемы отопления с принудительной циркуляцией хороши своей управляемостью и готовностью работать с помещениями любой площади и любой этажности. Распределительные гребенки (коллекторы) могут располагаться в каждой комнате или на каждом этаже. При этом на абсолютно все линии подачи или слива теплоносителя можно закрепить дистанционный или механический регулятор, связанный с термостатом или построенный на основе управления пропускной способностью канала. Подобная схема позволяет управлять теплоотдачей радиаторов с точностью до градуса. А в случае необходимости и масштабировать сеть при минимальных затратах на апгрейд.

Но расход труб и фитингов в этом случае будет просто колоссальный, поэтому такие конструкции монтируют не в одноэтажных домиках, а в коттеджах большой этажности или загородных дворцах. Только в этом случае расходы на установку можно перекрыть за счет будущей экономии горючего для котла в отопительный сезон. Кроме того, коллекторный вариант может работать только при принудительном побуждении потока носителя тепла. Самотеком такая конструкция функционировать не будет ни при каких обстоятельствах. И если в доме отключат свет, то кончится и тепло.

Чем больше труб – тем лучше!

Описанные выше достоинства и недостатки систем подсказывают нам два вывода. Во-первых, если вам нужна оптимальная схема отопления трехэтажного дома с принудительной циркуляцией, то лучше, чем коллекторная разводка, вы ничего не найдете. Но в одноэтажных домах оптимальной схемой считается именно двухтрубный вариант. В этом случае можно минимизировать расход арматуры и остаться с чувствительной к управлению сетью подачи тепла. Однотрубная система обойдется дешевле, но она не позволит сэкономить на топливе, регулируя температуру в батареях. Поэтому, чем больше труб – тем лучше.

Теперь относительно закрытого или открытого варианта сборки. В двухтрубном случае открытая система отопления с принудительной циркуляцией не дает шанса на серьезную экономию топлива. Открытый расширительный бак отдает тепло в атмосферу и не дает разогнать циркуляцию до приличных скоростей. Иное дело закрытая двухконтурная схема. Она требует немного больших усилий при монтаже, но возможность повысить давление и разогнать циркуляцию теплоносителя до приемлемого уровня предоставляет шанс для неплохой экономии на топливе. Ведь если теплоноситель идет по трубам под большим давлением, то он поступает в котел еще теплым.

Теплогенерирующий прибор (котел) – разогревает пар, воду или подготовленный теплоноситель.
Закрытый расширительный бак – удерживает давление системы и поддерживает возможность регуляции данного параметра. Этот элемент монтируют на выходе из котла, поднимая над батареями.
Напорный участок разводки с отводами под батареи. Обычно его укладывают по периметру дома, вдоль несущих стен.
Радиаторы (), верхний патрубок которых подключен к напорному участку трубопровода. Их развешивают под окнами на специальных кронштейнах.
Сливной отрезок теплопровода (обратка) с отводами для подключения нижнего патрубка радиаторов. Эту линию укладывают вдоль напорного участка.
Циркуляционный насос – его подключают к обратке перед входом этой линии в котел.

Теплоноситель движется из котла по напорной линии и, проходя сквозь батареи, сливается в обратку. Насос генерирует побуждение к циркуляции, а закрытый расширительный бак создает нужное давление. Кроме того, между котлом и баком в напорную трубу врезают манометр (прибор для считывания давления) и предохранительный клапан, сбрасывающий лишний теплоноситель при превышении предельного давления в трубах, котле и радиаторах. Монтаж такой конструкции можно завершить за 1-2 дня силами одного человека.

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.