Как выглядит схема отопления одноэтажного дома с принудительной циркуляцией? Закрытые системы отопления с принудительной циркуляцией Система отопления частного дома с принудительной циркуляцией

Любая система отопления представляет собой котёл, в котором прогревается теплоноситель, и радиаторы, соединённые с котлом трубами. В зависимости от того, соединяется ли теплоноситель с атмосферным воздухом через расширительный бак или нет, системы принято делить на открытую и закрытую.

Второй вариант сейчас становится всё более распространённым благодаря целому ряду выгодных преимуществ. Как обустраивается закрытая система отопления, и в чём её преимущества?

Главные плюсы закрытой системы отопления

Система отопления закрытого типа предполагает принудительную циркуляцию теплоносителя с помощью установки циркуляционного насоса. Он помогает повысить общую энергоэффективность: вода циркулирует быстрее, поэтому разница между температурой теплоносителя, попадающего в котёл и выходящего из него, будет не слишком большой. Это позволит уменьшить потери энергии на обогрев и увеличит срок использования котла.

Закрытая система отопления дома имеет и ещё несколько преимуществ перед открытой, что сделало её максимально распространённой:

Ещё одно преимущество – возможность поставить трубы меньшего диаметра, что позволит реализовать различные дизайнерские решения.

Однако у неё есть и несколько минусов. Прежде всего, это зависимость от наличия электричества в доме. При его отключении циркуляционный насос выключится, и движение теплоносителя в системе остановится, что полностью парализует работу отопления.

Чтобы избежать этого, в загородных домах часто монтируют параллельные варианты: насос устанавливается так, чтобы его при необходимости можно было обойти и запустить естественную циркуляцию воды в системе за счёт разницы давления. Кроме того, оборудование для установки закрытой системы будет стоить несколько дороже.

Схема устройства закрытой системы отопления

Закрытые системы отопления с принудительной циркуляцией состоят из следующих элементов:

Схема закрытой системы отопления может быть расширена дополнительными элементами: вместо радиаторов отопления или в дополнение к ним в некоторых комнатах может быть установлен тёплый пол, котельная может дополнительно оборудоваться бойлером горячего водоснабжения, иногда в домашнюю схему приходится включать оборудование для теплиц и прочее. Итоговая конструкция зависит от конкретного проекта дома и особенностей расположения комнат и дополнительных помещений, при этом важно, чтобы мощности оборудования был достаточно для полноценного обогрева.

Принцип работы закрытой отопительной системы

В процессе теплообмена вода не контактирует с окружающим воздухом и не испаряется, поэтому систему и называют закрытой. Как заполнять закрытую систему отопления?

Вода в неё подается через сливной патрубок: для этого используется насос и водопроводные трубы, подающие воду из скважины или централизованной системы. Во время заполнения отопительной системы теплоносителем необходимо полностью открыть все краны, чтобы максимально выпустить наружу воздух и не допустить превышения допустимого уровня давления.

Важные условия монтажа

Монтаж отопительной системы закрытого типа требует точного расчёта количества теплоносителя, размеров расширительного бака, мощности насоса и многих других параметров. При разработке проекта нужно учитывать, что количество теплоносителя зависит от мощности котла. Обычно на 1 кВт энергии требуется 14 литров воды, соответственно можно рассчитать её количество для любого дома.

Объём расширительного бака должен составить не меньше 1/10 от общего количества теплоносителя, причём лучше выбирать бачок с запасом. Вода имеет относительно небольшое температурное расширение, а если в качестве теплоносителя используется антифриз, для него потребуется больший по размеру бак.

Его устанавливают на обратной трубе, как и циркуляционный насос. При этом высота размещения, в отличие от открытой системы, значения не имеет: воздушные пробки из закрытой системы удаляются не через бак, а через клапаны.

Перед циркуляционным насосом рекомендуется установить фильтр грубой очистки воды. Распространённая неисправность – засорение крыльчатки солями жёсткости, ржавчиной и другими примесями, которые можно убрать, установив качественные фильтры.

Перед насосом и после него устанавливаются шаровые краны, дающие возможность остановить подачу воды в насос для его очистки или ремонта. И насос, и расширительный бак, и манометр нужно устанавливать в тех местах, где к ним легко может быть обеспечен доступ.

Если отопительная система имеет сложное устройство с несколькими контурами или обогревом теплого пола, потребуется установка нескольких коллекторов и циркуляционных насосов. Чем сложнее конструкция, тем более затратным окажется приобретение материалов для её монтажа.

Правильно смонтировать отопительную систему не так сложно, как может показаться. Важно не ошибиться в проектировочных работах, поэтому готовый проект отопления лучше согласовать со специалистами. Ошибки в монтаже в дальнейшем стоят дорого, поэтому лучше не пожалеть денег на консультацию профессионала.

К сожалению, история не сохранила имя изобретателя водяного отопления, известно лишь, что появилось оно давно. И все это время схемы водяного отопления занимали лидирующее положение. Шли годы, создавались экономичные котлы для различных видов топлива, разрабатывались новые схемы отопления, изготовлялись радиаторы на основе новейших материалов. Но альтернативы системе водяного отопления нет до сих пор. Она легко монтируется, элементы системы легко приобрести, а ее эксплуатация не вызывает проблем. Популярная схема отопления с принудительной циркуляцией весьма эффективна для создания комфорта в доме.

Классификация по способу перемещения теплоносителя:

Простые схемы самотечного отопления могут быть только открытые, контуры с принудительной циркуляцией обычно закрытые с герметичным мембранным баком. Если же установить насос в «обратку» контура самотечной системы, то КПД контура возрастет.

Сегодня можно купить котел любой мощности, работающий на различном топливе. В продаже есть котлы известных мировых марок, трубы из металла и пластика, арматура. Есть в наличии все необходимое для монтажа контуров отопления любой конфигурации и мощности. Сегодня любая система отопления частного дома с принудительной циркуляцией проектируется и создается без проблем, при наличии определенных финансовых ресурсов.

Основные требования к системам обогрева:

Что лучше, принудительное или естественное движение воды

В контурах создаются условия для движения теплоносителя под действием гравитации и уклон трубопроводов, устанавливается открытый расширительный бак. Так создается самотечная система отопления частного дома, дешевая, простая и надежная. Напорный трубопровод поднимается вверх для создания напора в системе. При монтаже трубопроводов, как напорного так и «обратки» выдерживается небольшой уклон по направлению течения воды. Скорость движения теплоносителя незначительная, поэтому для увеличения эффективности монтируют трубы большего диаметра.

Используемая чаще система водяного отопления с принудительной циркуляцией монтируется с . Он встроен в котел или устанавливается отдельно. Наличие насоса увеличивает КПД системы и экономит топливо.

Преимущества систем с циркуляционным насосом:

Недостаток, который имеет схема отопления дома с принудительной циркуляцией – зависимость от электрической сети. Если в регионе проблемы с энергоснабжением, то можно применить специальные устройства для организации бесперебойного питания от аккумулятора. Для котлов применяют ИБП (), например фирмы SinPro. Он автоматически включается и обеспечивает подачу напряжения на циркуляционный насос. Второй недостаток — шум, создаваемый работающим циркуляционным насосом. При установке котла в нежилом помещении этим недостатком можно пренебречь.

Одно и двух-трубные системы отопления

Разработано и смонтировано множество схем отопления. Но все они модификации или комбинации из двух вариантов систем, которые можно определить базовыми вариантами.

Базовыми или основными схемами можно считать:

1. однотрубную;
2. двухтрубную.

Контур отопления однотрубный

Популярна простая , как она работает? Просто, чрезвычайно просто. От котла по одной трубе идет горячий теплоноситель и, пройдя последовательную цепочку батарей, возвращается в котел. Этот принцип реально использует схема отопления одноэтажного дома с принудительной циркуляцией, причем, установка байпаса на насосе превращает ее в «самотечную» систему.

Недостатки однотрубной системы:

• неравномерность нагрева радиаторов;
• для замены батареи нужно отключить систему.

Недостатки вышеописанной схемы практически устранены в модернизированной однотрубной схеме отопления, которая известна как «ленинградка», по месту ее изобретения в СПБ. В Санкт-Петербурге «ленинградка» применяется даже в многоэтажных домах. Шаровые краны на входе/выходе батареи позволят заменять или ремонтировать батареи без выключения отопления. Батареи врезаются в подающую трубу параллельно.

При организации схемы отопления двухэтажного дома с принудительной циркуляцией монтируется вертикальная схема разводки.

Трубопровод поднимается на второй этаж, вода поступает в батареи расположенные по горизонтали последовательно. Затем от последнего радиатора трубопровод опускается вниз и подключается к горизонтальной линейке радиаторов, а затем остывший и отдавший свою энергию теплоноситель поступает в котел. Недостатком подобной системы считается неравномерный нагрев радиаторов. Это недостаток особенно заметен, если применяется «самотек», но если установлен циркуляционный насос, разница в температуре практически незаметна.

Контур отопления двухтрубный

Самыми оптимальными считаются схемы систем отопления с принудительной циркуляцией в контуре. Подобные системы эффективны для одноэтажных коттеджей, домов и дач и легко обеспечат теплом двухэтажный дом большой площади. Для реализации этой схемы монтируются две трубы — подающий трубопровод и «обратка». Батареи подключаются параллельно, они снабжаются запорной арматурой и устройствами для удаления воздуха. Эта схема обеспечивает равномерный нагрев батарей, но расход труб на монтаж значительно больше. Дополнительные расходы компенсируются эффективной работой отопления.

Вертикальная двухтрубная схема

Вертикальная закрытая система отопления с принудительной циркуляцией схема реализуется в двух вариантах – с нижней (горизонтальной) или верхней разводкой. Горизонтальная разводка организуется следующим образом. Труба «подачи» поднимается на верхний этаж, к нему подключается все батареи, которые подключены к «обратке». Недостаток – наличие двух труб в помещении.

Вертикальная двухтрубная система второй вариант

Вертикальная двухтрубная разводка значительно меньше влияет на интерьер, т. к. через комнату проходит одна труба и ее проще скрыть. Стояк подачи поднимается на чердак, затем труба опускается вниз и запитывает радиатор. Радиатор на втором этаже последовательно соединяется с радиатором нижнего этажа и уже с него вода попадает в трубопровод «обратки» на нижнем этаже. Так функционирует замкнутая система отопления с принудительной циркуляцией, выполненная по вертикальной двухтрубной схеме.

Коллекторная схема разводки

Для сложных контуров, с большим числом подключений обязательно организовывается принудительная циркуляция в системе отопления с раздачей теплоносителя через коллектор.

Такая система раздачи нашла применение для двухэтажных домов или одноэтажных домов со значительной площадью обогрева.

Иногда применяется комбинированная разводка, а для сложной конфигурации системы ставится дополнительный насос для системы отопления с принудительной циркуляцией оптимизирующий функционирование системы.

Если в доме уже работает контур отопления, который использует естественную циркуляцию, то улучшить эффективность такой системы отопления можно за счет установки в «обратке» недалеко от котла. В результате образовывается открытая система отопления с принудительной циркуляцией схема при этом не требует изменений.

Обобщение

Реализованная система отопления с принудительной циркуляцией схема которой может быть любая, обеспечит более качественное отопление жилища. Затраты на создание такой системы больше, чем на монтаж системы с естественной циркуляцией, которые окупятся за счет более экономного расходования топлива.

Возможных вариантов организации систем отопления (СО) всего два:

1. система с принудительным движением (ПЦ);
2. система с естественной циркуляцией жидкости (ЕЦ).

Система (ЕЦ) имеет открытый расширительный бак, а при установке в «обратке» циркулярного насоса работает достаточно хорошо. Насос увеличивает КПД системы. Система ПЦ относится к закрытым системам, а расширение теплоносителя компенсируется в закрытом мембранном баке. Это базовые системы, а базовыми схемами считаются — однотрубная и двухтрубная. На основе этих базовых элементов создаются контуры отопления, являющиеся комбинацией или модернизацией базовых систем и базовых схем.

Все большую популярность приобретает система отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя. И это не удивительно. Принудительная схема имеет множество преимуществ, подходит для отопления домов большой площади, не имеет недостатков обогрева, основанного на принципе самоциркуляции.

Единственным минусом решения является зависимость от наличия электроэнергии, но эта проблема решается установкой ИБП или подключением генератора.

Типы систем с насосной циркуляцией

Автономное водяное отопление с механической циркуляцией имеет хорошие теплотехнические характеристики. Системы обогрева отличают следующие положительные стороны:

• Принудительная циркуляция теплоносителя в системе отопления – обеспечивает равномерный прогрев всех узлов обогрева, в любой точке, независимо от удаленности от котла. Максимальный перепад температур, при правильно подобранном циркуляционном оборудовании, не более 1°С.
• Отсутствие жестких требований монтажа – соблюдать уклон трубопровода в системе отопления с насосной циркуляцией нет необходимости. Повороты и другие препятствия не оказывают существенное влияние на интенсивность прогрева.
• Возможность использования различных схем, практически с одинаковой эффективностью и теплоотдачей.

Установка автоматизированной системы отопления полностью оправдана. Существующие недостатки не перекрывают большое количество преимуществ. Не удивительно, что все большее количество потребителей модифицируют системы с естественной циркуляцией, устанавливая насосное оборудование.

Схема отопления одноэтажного или двухэтажного дома, с принудительной циркуляцией, выполняется несколькими способами. При выборе подходящего решения следует обращать внимание на сложность расчетов и проведения монтажных работ, расход строительных материалов и внешний вид конструкции, и возможные трудности во время эксплуатации.

Однотрубная система отопления с насосом

К преимуществам однотрубной схемы системы отопления частного дома, с принудительной циркуляцией, следует отнести следующее:

1. Красивый внешний вид.
2. Экономный расход материалов.
3. Простота монтажа.

Также существуют минусы однотрубной системы:

1. Необходимость тщательных расчетов диаметра сечения трубопровода, мощности циркуляционного котла и других узлов однотрубной системы.
2. Уменьшение эффективности при отоплении помещений большой площади.
3. Неравномерный прогрев радиаторов, расположенных на разных этажах здания.

Существует два основных решения однотрубной системы:


Обвязка радиаторов в однотрубной системе происходит следующим образом:

Выбрать однотрубную схему стоит в случае необходимости обогрева зданий площадью до 150 м². В остальных случаях, стоит выбрать другой вариант разводки.

Двухтрубная система с принудительной циркуляцией

Разветвленная схема двухтрубной системы эффективно справляется с обогревом зданий, имеющих несколько этажей и большую отапливаемую площадь. Принцип работы заключается в том, что для подачи и отвода теплоносителя используются две разных трубы. Система используется для следующих зданий:

Двухтрубная система пользуется популярностью благодаря высокой теплоэффективности и равномерному прогреву помещений. Подходит для помещений любой конфигурации и отапливаемой площади.

Открытая система с насосной циркуляцией

Открытая система отопления одноэтажного и двухэтажного дома с принудительной циркуляцией используется при модификации уже существующих разводок с самоциркуляцией теплоносителя. Принцип работы заключается в том, что в схеме предусмотрена установка расширительного бачка открытого типа.

Открытое решение подходит только для энергонезависимых котлов. Большинство современных моделей, выпускаемых производителями, чувствительны к параметрам системы и отказываются работать при недостаточном давлении. Некоторые котлы оснащены встроенным мембранным баком, поэтому не подходят для открытых схем отопления.

В качестве минуса решения следует отметить, что плохое давление в системе с открытым расширительным бачком, наблюдается в каждом втором случае. Данный метод подключения не подходит для помещений с несколькими этажами и большой отапливаемой площадью.

Закрытая система с принудительной циркуляцией

Закрытые однотрубная и двухтрубная системы отопления отличаются тем, что в схеме предусмотрено наличие расширительного мембранного бачка. Преимуществом закрытого решения является высокое давление, создаваемое циркуляционным насосом. В результате отсутствует завоздушивание системы. Внутренний контур радиаторов и труб отопления меньше подвержен коррозии.

Схема закрытой системы отопления с принудительной циркуляцией предусматривает следующие узлы:

• – устанавливается сразу за котлом. В системе закрытого типа необходимость устанавливать бачок в верхней точке водяного контура отсутствует.
• Разводка – трубы подключаются к радиаторам отопления, любым из перечисленных выше способов.
• Циркуляционный насос – устанавливается на обратный трубопровод, непосредственно перед котлом.

Наибольшая теплоотдача и эффективность достигаются при использовании закрытой двухтрубной системы отопления. При достаточной мощности насоса допускается монтаж однотрубного водяного контура.

Система с нижней разводкой

Подача теплоносителя осуществляется посредством трубопровода, пролегающего на уровне пола. Существует два варианта подключения:

• Однотрубная отопительная система с нижней разводкой. Принцип работы схемы следующий – теплоноситель поступает в радиатор и отводится с помощью подающего трубопровода. Обратка отсутствует. Последняя батарея подключена к обратке котла и подающему трубопроводу. Разводка осуществляется трубами, лежащими на уровне пола.
• Двухтрубная система отопления с нижней разводкой – подходит для радиаторов с нижним подключением. Подача и обратка проходят по полу. Радиатор подключается к каждой трубе. Преимуществам двухтрубного решения является возможность спрятать трубы в пол или декоративный короб. В качестве недостатков можно выделить большой расход материалов, необходимый для подключения.

Система с верхней разводкой

Однотрубная система с верхней разводкой более эффективна, чем с нижним подключением. Суть схемы заключается в следующем – под потолком или по полу чердачного помещения прокладывают подающий трубопровод. Вниз отходят параллельные вертикальные стояки, от которых расходятся трубы для подключения радиаторов, подключенных последовательно. Обратка устанавливается только на последнюю батарею отопления.

Двухтрубная система отопления с верхней разводкой менее удобна в монтаже и эксплуатации, так как требует одновременной прокладки подающего и обратного трубопровода. Схема работает следующим образом. Теплоноситель подается в трубу разгона, являющейся верхней точкой системы отопления. Оттуда нагретая жидкость разводится по комнатам. Труба монтируется под потолком. Обратка идет на уровне пола. Непосредственно перед котлом устанавливается циркуляционный насос.

Как правильно провести отопление в частном доме – схема с насосом

Чтобы система с принудительной циркуляцией теплоносителя оказалась работоспособной, требуется соблюсти несколько важных требований:

1. Рассчитать диаметр трубопровода.
2. Подобрать наиболее подходящие трубы для отопления.
3. Высчитать параметры необходимого давления.
4. Обеспечить работоспособность схемы при отключении электричества и обезопасить ее от возникновения аварийных ситуаций.

Только выполнив все требования, можно обеспечить достаточную теплоэффективность системы.

Как рассчитать диаметр труб для принудительной циркуляции

Казалось бы, зачем проводить ненужные расчеты. Достаточно установить трубу большого диаметра и это автоматически решить все проблемы. Но основные правила по гидравлике при расчете системы гласят, что чем больше диаметр трубопровода, тем меньше будет давление внутри контура. Следовательно, снизится скорость потока, и уменьшится теплоотдача. В результате, проблема не только не будет решена, но и создаст новые трудности. Поэтому, к расчету диаметра труб следует подойти со всей серьезностью.

Под сокращениями в формуле подразумевается:

• V – скорость водяного потока.
• ∆dt – разница температуры на подаче и обратке теплоносителя (условно принимается коэффициент 20°С).
• Q – тепловая энергия, отдаваемая системой.

Подставив значения в формуле, можно получить приблизительный диаметр трубопровода для системы с принудительной циркуляцией. Если самостоятельно сделать вычисления достаточно сложно, помогут он-лайн калькуляторы.

Скорость водяного потока указана в технической документации к насосному оборудованию.

Какие трубы применяют для систем с принудительной циркуляцией

В системах с принудительным давлением используют трубопровод, изготовленный из разных материалов. Наибольшей популярностью пользуются следующие виды труб:

• Стальные трубы – являются одним из наиболее дешевых материалов. Пользуются популярностью благодаря длительному сроку эксплуатации. Монтаж выполняется посредством сварочных работ. С течением времени, увеличивается гидравлическая сопротивляемость, за счет зарастания внутреннего контура.
• Полипропилен – имеет длительный срок эксплуатации, высокую шумоизоляцию и небольшой вес. К недостаткам можно отнести подверженность линейному расширению. При нагреве теплоносителя свыше 70°С, контур из пропиленовых труб начинает провисать. Чтобы избежать провисания, требуется установка специальных крепежей. При монтаже учитывается подверженность материала механическому воздействию.
• Металлопластик – выдерживает рабочее давление до 10 атм, и нагрев теплоносителя до 95°С (кратковременное повышение до 110°С). Из металлопластиковых труб легко собрать систему отопления своими руками. Монтаж осуществляется цанговым методом, несколько уменьшающим внутренний диаметр. При выборе материала следует добавлять 10% к рекомендуемому сечению.
• Медь – обладает лучшей теплопроводностью, чем любой другой материал, используемый для обогрева. Обвязка системы медными трубами допускается только при отсутствии прямого контакта с алюминиевыми деталями. Медь прослужит не менее 100 лет, хорошо выдерживает перегрузки. В качестве недостатка меди, можно выделить высокую себестоимость материала и монтажных работ.

Какое давление должно быть в системе

Следует отметить, что норм, регулирующих минимальное давление в автономных системах отопления, не существует. Ориентироваться стоит на показатели циркуляционного и водогрейного оборудования, а также на особенности водяного контура.

Согласно физическим законам, даже жидкость, находящаяся в покое и не подверженная нагреванию, оказывает давление на стенки трубопровода, соответствующее 0,1 Бар на каждый метр подъема трубы. При нагревании параметры возрастают. Циркуляционное оборудование создает дополнительной напор, увеличивающий давление внутри контура.

Нормальным считается рабочее давление в системе с мембранным расширительным баком, не превышающее 1,5-2,5 атм. При расчетах принято принимать, что максимальная нагрузка на стенки труб не должна превышать минимального значения самого слабого элемента в системе.

Циркуляционное оборудование достаточной производительности, выбирают по напору водяного столба. Допустимая длина ветки контура высчитывается в соотношении 10 п.м. = 0,6 м в. ст.

Где ставить расширительный бак на систему

Расширительный бачок в системе с принудительной циркуляцией воды, нужен для компенсации при перепадах давления, возникающих вследствие увеличения объема (при нагревании) и уменьшения (при охлаждении) теплоносителя.

Расположение емкости определяется в зависимости от ее конструкции и типа разводки:

Объём расширительного бака высчитывают, опираясь на мощность водогрейного котла, принимая в расчет соотношение 1 кВт= 15 л. Коэффициент расширения (вместимость бачка) составит около 4,5% от полученного результата.

Методы и способы удаления воздуха из системы

Причин скопления воздуха в трубах и радиаторах системы отопления множество. Наиболее распространёнными считаются следующие:

1. Проведение ремонтных работ.
2. Использование открытого расширительного бака.
3. Протечка труб.
4. Плохо загерметизированные стыки трубопроводов.
5. Неправильное заполнение замкнутой системы теплоносителем.

Чтобы устранить проблему, предпринимаются следующие шаги:

Что делать с системой с насосной циркуляцией при отключении электроэнергии

Работа системы при отключении электроэнергии полностью останавливается. Прекращение циркуляции приводит к моментальному закипанию теплоносителя и увеличению давления в водяном контуре. По этой причине следует продумать, как будет работать система после отключения электричества.

Существует несколько способов решения данного вопроса:

В чем плюсы и минусы схемы отопления с циркуляцией принудительного типа

Преимущества, являющиеся главными доводами в пользу подключения систем отопления с принудительной циркуляцией:

• Возможность установки в домах большой этажности, что невозможно при применении систем с самоциркуляцией.
• Допускается заливка незамерзающей жидкости в систему. При этом, не снижаются показатели теплоотдачи и равномерность прогрева помещений.
• Незначительные ошибки в расчетах и при выполнении монтажных работ не влияют на работоспособность обогрева.
• Можно использовать любые схемы подключения радиаторов, разводку с нижним и верхним розливом и т.д.

В качестве недостатков обычно приводят энергозависимость системы и необходимость установки дополнительно оборудования: насоса и расширительного бака мембранного типа. Но если учесть преимущества и универсальность данного решения, минусы являются незначительными.

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:

1. Приобрести автономный электрогенератор;
2. 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.

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.