Системы отопления с принудительной циркуляцией

Отопление с одним контуром привлекательно своей простотой и надежностью, поэтому хозяева загородных домов берутся за реализацию этого проекта без опасений получить отрицательный результат. Но существует одна оговорка: однотрубное отопление будет эффективным только в домах с небольшой отапливаемой площадью и с 1-3 этажами…

Назначение и особенности систем водяного обогрева

Как и любое другое, водяное отопление компенсирует теплопотери здания. Преимущественно они возникают из-за утечек тепловой энергии через ограждающие конструкции и вентилирование. Это происходит под действием температурного градиента между окружающей средой и воздухом в помещении.

Энергопотери во многом зависят от теплопроводности используемых материалов, интенсивности воздухообмена, а также качества выполнения строительного монтажа:

  • внешних стен;
  • подвальных и потолочных перекрытий;
  • кровли;
  • полов на грунте;
  • оконно-дверных заполнений.

Увеличению теплопотерь способствуют низкое качество теплоизоляции, дефекты ограждающих конструкций, а также ошибки монтажа дверных или оконных блоков. Устранение причин дополнительных потерь тепла снижает потребление энергоресурсов и сумму затрат на их приобретение.

Почему для частных домов выбирают схемы водяного отопления

Организация отопления в частном доме должна учитывать стоимость оборудования, затраты на эксплуатацию и сложность монтажа. К важным параметрам также относят эффективность нагрева и доступность топлива.

Популярность водяной системы, в сравнении с иными способами поддержания теплового комфорта, обусловлена следующими факторами:

  1. Возможностью точной регулировки температуры в помещениях. Дровяная печь быстро нагревает воздух вокруг себя, но это процесс практически не поддается контролю. Поэтому печку целесообразней использовать для обогрева дачи или загородного дома, нечасто посещаемых зимой.
  2. Надежностью и приемлемыми затратами на поддержание работоспособности. Воздушное отопление отличается высоким КПД, однако требует регулярной чистки воздуховодов, замены фильтров.
  3. Экономичностью. Электрическое отопление с помощью конвекторов, инфракрасных обогревателей обеспечивает быстрый нагрев помещений, просто монтируется настраивается и регулируется. Тем не менее, со временем оно обходится дороже из-за высокой стоимости используемых энергоресурсов. Кроме того, функционирование электрической схемы отопления частного дома зависит от стабильности подачи электроэнергии.
  4. Комфортностью пользования. Паровое отопление несколько эффективнее водяного, отличаясь малой инерционностью. Однако его элементы нагреваются до температур +100 °C и более – могут способствовать ожогам. Обогрев с помощью пара сложнее регулируется, сопровождается шумом, поэтому он чаще востребован в производственных цехах.

Лучевая разводка

В комбинированной схеме системы отопления, где к общей прямой и подающей магистрали производится подключение нескольких независимых друг от друга контуров, обеспечивающих обогрев отдельно взятых квартир или других помещений, используется лучевая разводка. Это позволяет осуществлять индивидуальный учет энергопотребления и его регулирование.

Она основана на использовании коллекторов, откуда производится раздача теплоносителя. Коллекторы комбинированной системы располагаются на межэтажных тепловых пунктах, как и электрические распределительные щиты. Общая магистраль может быть как с верхней, так и нижней разводкой, а общедомовой тепловой пункт – двухконтурным (независимым) или подключенным напрямую к магистрали поставщика тепловой энергии.

Лучевая разводка

Принципиальная схема независимых отопительных контуров строится по тем же принципам, которые описывались выше. Пример монтажа: одно- или двухтрубная система с верхней или нижней разводкой, с попутной или тупиковой циркуляцией теплоносителя в радиаторе. Хозяин квартиры с лучевой разводкой имеет право установить теплообменник и дополнительный квартирный бойлер-подогреватель, если считает, что это ему выгоднее.

Принцип работы и устройство

Необходимо знать принцип работы открытой системы отопления и устройство схемы отопления, чтобы сделать конструкция качественной и в дальнейшем совершать мелкий ремонт и профилактические работы.

Принцип работы и устройство

В нагревательном котле холодная вода нагревается, расширяется и по трубам через расширительный бак поступает в радиаторы. По мере движения, вода остывает, отдавая тепло, и холодная возвращается в котел. Негерметичный расширительный бак служит для компенсации увеличения объема нагретой воды и вывода из батарей отопления излишков воздуха.

Читайте также:  Как сделать отопление в частном доме – подробное руководство

Работа открытой системы отопления происходит в два этапа:

Принцип работы и устройство
  1. Подача. На этом этапе вода нагревается в котле, поступает через бак в тепловые радиаторы.
  2. Обработка. Отдавшая тепло вода возвращается для нагревания в котельный агрегат.

При обустройстве контура открытого типа, нужно соблюдать определенные моменты:

Принцип работы и устройство
  • Расширительный бак – самая верхняя точка обогревательной цепи. Чем выше он располагается, тем больше скорость движения теплоносителя;
  • Трубы отопления должны быть большого диаметра. Чем больше внутренний диаметр изделия, тем меньше сопротивление в магистрали и больше скорость движения теплоносителя;
  • Выбор теплоносителя обогрева. Чтобы избежать размораживания отопительной цепи зимой, используют антифриз, а не воду. Но скорость движения антифриза из-за большой вязкости низкая, и в открытой разводке без циркуляционного насоса его использовать нельзя. Вода – самый доступный и дешевый теплоноситель с большой теплоотдачей, ее нужно смягчать реагентами или использовать дождевую, чтобы снизить коррозию материалов;
  • Уровень воды в котле необходимо контролировать и поддерживать постоянным, так как жидкость при нагреве испаряется.

Какие элементы содержит схема

Схема обвязки представляет собой комплекс, составленный из следующих элементов:

  • Циркуляционный насос.
  • Клапаны разного назначения (предохранительный, обратный, распределительный и т.д.).
  • Расширительный бак.
  • Шаровые краны — сливной, балансировочный и т.п.
  • Манометр.
  • Фильтры для очистки жидкости от твердых частиц.

Как правило, большинство этих компонентов встроены в настенный двухконтурный котел, и дублировать их во внешней части системы незачем. Такие элементы, как циркуляционный насос, расширительный бак, все краны и клапаны изначально присутствуют в конструкции котла в качестве составных элементов.

Современный агрегат практически не нуждается в установке внешних узлов, подключаясь к системе напрямую. Исключением становятся энергонезависимые котлы, не оснащенные циркуляционным насосом и другими важными элементами.

Какие элементы содержит схема

Важным элементом обвязки являются устройства для удаления воздуха. Эту функцию способен выполнять циркуляционный насос, но эффективность процесса низка и занимает много времени.

Проще устанавливать краны Маевского на радиаторы и размещать подающий трубопровод в вертикальном положении ( на энергонезависимых системах). Кроме этого, большую важность имеют приборы контроля давления и температуры, дающие информацию о работе системы.

Запорная арматура позволяет регулировать или отсекать линии системы в случае возникновения нештатных ситуаций.

Однотрубная схема

Однотрубная схема предполагает совмещение подающего и обратного трубопроводов. Теплоноситель подается через специальный трубопровод с запорной арматурой. Предусматривается отдельный патрубок с вентилем для слива воды в канализацию.

После нагрева в котле теплоноситель, пройдя по стоякам и радиаторам и отдав им необходимое количество тепла, поступает в насос. Последний обеспечивает нагнетание потока, движущегося к котлу.

Бак мембранного типа, который включает однотрубная система, позволяет предотвратить возникновение аварийных ситуаций.

Такой бак может быть не только закрытым, но и открытым. Он устанавливается на верхнем (техническом) этаже здания.

Если бак закрытый, то и система отопления закрытая. Если же открытый, то и систему называют открытой.

Группа безопасности

Однотрубная система обязательно включает группу безопасности, состоящую из:

  • воздухоотвода;
  • предохранительного клапана;
  • манометра и термометра, часто объединяемых в одном корпусе.

Такая группа позволит оперативно снизить избыточное давление в системе, предотвратив тем самым разрыв трубопровода и поломку оборудования.

Допустим монтаж приборов из группы безопасности отдельно друг от друга. Например, врезка предохранительного клапана осуществляется немного выше котла. Однако это не всегда оправдано с точки зрения затрат на монтаж системы отопления.

Радиаторы

Радиаторы при такой схеме могут подключаться по-разному: диагонально, параллельно и т.д. Желательно предусмотреть терморегуляторы и краны Маевского на каждой батареи. В продаже можно найти модели радиаторов с заранее вмонтированными кранами.

Разводка

Разводка труб в системе может быть горизонтальной и вертикальной. Оба типа разводки допускают подключение к бойлеру и системе теплого пола.

Для этого лишь следует предусмотреть специальный распределительный коллектор, позволяющий обеспечить поступление нагретого теплоносителя одновременно в радиаторы, бойлер и контур теплого пола.

Организация радиаторного отопления

Отопление радиаторами является наиболее простым способом обогрева помещений, некоторые хозяева даже реализуют его своими руками. От котла к ним подводят трубы, которые располагают у стен или под полом. В первом случае в основном используют трубопроводы из полипропилена, а во втором — из сшитого, термостойкого полиэтилена.

Читайте также:  Вертикальные батареи отопления для квартиры — фото

Радиаторы подключают по диагональной, боковой и нижней схемам. При этом боковая подводка считается не слишком удачным вариантом, если батарея состоит из большого количества секций.

Каждый радиатор оснащают краном Маевского и заглушкой, на входной и выходной патрубки нередко ставят шаровые краны или регулировочные вентили, терморегуляторы.

Батареи располагают в основном под оконными проемами симметрично центральной осевой линии, выдерживая расстояния от пола и до подоконника в 100 — 150 мм.

Радиаторы используют в принудительных и самотечных системах, в последнем случае трубы располагают с некоторым уклоном для обеспечения беспрепятственной циркуляции теплоносителя.

Рис. 11 Ленинградка в самотечной системе

Принцип работы открытой системы отопления с циркуляционным насосом

В последнее время открытые системы отопления с циркуляционным насосом пользуются широким спросом. Из-за простоты монтажа, доступной стоимости и высоких показателей КПД подобные изобретения существенно превосходят остальные, являясь оптимальным решением для большинства помещений. Они демонстрируют лучшую производительность при низком энергопотреблении.

В водяных отопительных системах основным теплоносителем является жидкость. Она циркулирует от котельной установки к радиаторам отопления, отдавая тепловой потенциал окружающему пространству. В зависимости от длины труб процесс циркуляции может продолжаться довольно долго, что позволяет обогревать большие постройки. За счет такой особенности водяные системы отопления пользуются невероятным спросом.

Большинство установок способно функционировать без дополнительного насосного оборудования, т. к. передвижение теплоносителя осуществляется посредством термодинамических принципов. Простыми словами, процессу циркуляции способствует разность плотностей горячей и холодной жидкости, а также специфический уклон трубопровода.

Одной из ключевых составляющих системы является открытый расширительный бак, куда поступают остатки разогретого теплоносителя. В этом резервуаре осуществляется восстановление нормального давления, для чего бак устанавливают выше всех остальных узлов агрегата.

Процесс работы открытой системы состоит из двух этапов:

  1. 1. Подача теплоносителя. Разогретая до определенной температуры вода начинает перемещаться от котла к радиаторам отопления.
  2. 2. Обратный процесс. Остатки теплоносителя попадают в расширительную емкость, охлаждаются, а затем возвращаются обратно, в результате чего цикл замыкается.

В системах однотрубного типа подача и обратка теплоносителя происходят в одной магистрали. В двухтрубных для этого используется две трубы.

Конструкция однотрубной системы отопления с насосом выглядит очень просто. В базовой комплектации установка состоит:

Отдельные потребители не устанавливают в доме радиаторы, решая проблему монтажом специальной трубы с диаметром 8−10 см по периметру здания. Но, по заявлению специалистов, такие системы недостаточно эффективны, при этом их не совсем удобно обслуживать.

Однотрубная схема открытой системы отопления с насосом является энергозависимой. А что касается затрат на покупку комплектующих в виде труб, арматуры и сопутствующего оборудования, то они относительно невысоки.

По конструкционным особенностям двухтрубные устройства немного сложнее и дороже. Но это оправдывается некоторыми плюсами, перекрывающими недостатки однотрубного варианта. Вода прогревается до равномерной температуры, а затем одновременно поступает ко всем приборам. В свою очередь, охлажденный теплоноситель возвращается с помощью обратной трубы, а не проходит через следующий радиатор.

Обустраивая открытую систему отопления с насосом и расширительным баком, необходимо выделить несколько правил и требований к предстоящей работе. Они заключаются в следующем:

  1. 1. На этапе монтажа котельную установку нужно закрепить в самом низком месте магистрали, а расширительный бак — в самом высоком.
  2. 2. В идеале котел нужно расположить в чердачном помещении. В холодный период резервуар и подающий стояк нуждаются в утеплении.
  3. 3. Прокладывая магистраль, следует избегать большого количества поворотов, соединительных и фасонных элементов.
  4. 4. В гравитационных системах циркуляция теплоносителя осуществляется с невысокой скоростью — не больше 0,1−0,3 м в секунду. Из-за этого прогревать воду нужно постепенно, избегая кипения. В противном случае эксплуатационный срок труб существенно снизится.
  5. 5. Если в холодную пору года отопительная система не эксплуатируется, теплоноситель лучше слить. Такой подход позволит предотвратить преждевременное повреждение труб, радиаторов и котла.
  6. 6. Объем теплоносителя в расширительном баке нужно контролировать и восстанавливать по мере исчерпания жидкости. Если этого не делать, повысится риск образования воздушных пробок, которые снизят эффективность работы радиаторов.
  7. 7. Оптимальным вариантом теплоносителя является вода. Дело в том, что антифриз содержит в своем составе токсические вещества, и при взаимодействии с атмосферой они могут нанести вред человеческому здоровью. Такой тип жидкости может использоваться, когда нет возможности осуществлять слив теплоносителя в холодный период.
Читайте также:  Как правильно организовать отопление загородного дома без газа

На этапе обустройства системы нужно внимательно рассчитывать оптимальное сечение и уклон трубопровода.

Актуальные нормы проектирования регламентируются СНиП под номером −85. В контурах с гравитационной циркуляцией жидкости диаметр сечения трубы существенно больше, чем в системах с насосом.

Ошибки и проблемные моменты

Чтобы сэкономить, многие упрощают конструкцию, исключая важные элементы. Но этого делать не следует, по следующим причинам:

Ошибки и проблемные моменты
  1. При закрытых батареях и функционирующем тёплом полу, насосы котла и ТП будут мешать работе друг друга.
  2. При функционировании радиаторов и пола с обогревом, насос пола может понижать давление, тем самым уменьшать циркуляцию воду в батареях.
  3. Даже при остановке котельного оборудования, насос ТП осуществляет движение жидкости через котёл и радиаторы, что нецелесообразно. И если с ненужным перемещением теплоносителя в батареях можно справиться, установив обратный клапан, то остановить движение водяных потоков в котле не удастся.
  4. Отсутствие защитного термостата может спровоцировать выход из строя смесительного узла, чрезмерно горячая вода попадёт в трубы пола, и есть риск повреждения стяжки.
  5. При отсутствии перепускного крана, если закрываются петли пола, циркуляция жидкости в них прекращается. При этом если забыли выключить насос, то он работает на закрытую задвижку и нагревается, что приводит к быстрому выходу из строя.

Можно не устанавливать перепропускной клапан, если:

Ошибки и проблемные моменты
  • один контур пола будет постоянно открыт;
  • насос имеет частотное регулирование;
  • автоматика ТП может управлять циркуляцией, и если надо, отключать оборудование.

Решили обогревать частный дом с использованием системы отопления комбинированного типа — тёплый пол и радиаторы, следует ознакомиться со всеми схемами, их плюсами и минусами. Только потом, нужно переходить к выбору модели, в соответствии с вашими требованиями, финансовыми возможностями и характеристиками помещения.

Ошибки и проблемные моменты

Видео инструкции

Виды систем

Однотрубные системы бывают вертикальные и горизонтальные с нижней разводкой. Первые используются в двухэтажных домах, тогда приборы отопления располагаются друг над другом (некоторое смещение допускается) и объединяются однотрубным стояком, как изображено на рисунке:

Строго говоря, эта схема – не совсем однотрубная, а скорее комбинированная, поскольку разделение на подающую и обратную магистраль здесь четко прослеживается. На практике подобные системы также отлично работают с естественной циркуляцией, без насоса, хотя на рисунке он есть. Горизонтальная схема однотрубной системы отопления с нижней разводкой часто встречается в одноэтажных домах небольшой площади. Там подобные системы ведут себя отлично и вполне устраивают домовладельцев.

Что касается подключения батарей, то в данном случае есть выбор из 3 способов. В знаменитой «ленинградке» принято разностороннее нижнее присоединение, оно нравится пользователям по той причине, что подводки к радиаторам практически не видны и не нарушают интерьер комнаты.

Зато с технической точки зрения присоединение снизу уменьшает теплоотдачу батареи, ее верхние углы плохо прогреваются. Правильнее всего делать подводки с разных сторон, но по диагонали, как продемонстрировано на схеме.

Диагональная схема подключения радиаторов к однотрубной системе – это оптимальный вариант, прибор прогревается равномерно и хорошо отдает тепло в помещение. Распределение теплоты внутри батареи при разных способах подключения можно изучить на рисунках:

Вид розлива

Естественная циркуляция воды в системе отопления зависит от принципа подачи теплоносителя от котла к отопительным приборам. Различаются контуры с нижним и верхним розливом.

Нижний розлив дает возможность обойтись без монтажа высоких вертикальных труб – коммуникации прокладывают на уровне пола. Такой вариант пригоден только для однотрубных контуров и относится к малоэффективным без установки циркуляционного насоса.

Верхний розлив – оптимальный вариант, поскольку распределительная труба двухтрубной системы располагается под потолком и обеспечивает активную подачу нагретого теплоносителя в каждый радиатор, из которого остывшая вода уходит в трубу обратки, размещенную вдоль пола. Для однотрубной системы розлив верхнего типа также предпочтительнее.

Вид розлива

Двухтрубная система отопления с верхним розливом