Принцип работы системы отопления с принудительной циркуляцией. Система отопления с принудительной циркуляцией. Схема отопления Уклон системы отопления с принудительной циркуляцией

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

Преимущества и отрицательные моменты

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

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

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

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

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

Типы, разновидности, схемы

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

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

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

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

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

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

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

Выбор оборудования

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

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

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

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

DT – температурная дельта;

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

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

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

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

• Шаровые краны с двух сторон насоса.
• Грязевик.

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

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

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

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

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

Этапы планирования отопительной системы с принудительным перемещением теплоносителя

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

1. Определение мощности котельной установки.

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

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

Многие современные решения водяного обогрева домов требуют применения насосной группы. Проектирование и монтаж системы отопления с принудительной циркуляцией необходимо осуществлять с учетом технических моментов, возникающих по причине быстрого движения теплоносителя.

Высокое давление в отопительном контуре позволяет реализовать множество схем разводки. Согласитесь, это немаловажное преимущество отопительной системы с принудительной циркуляцией. Однако обустройство такой схемы требует грамотного проектирования.

Мы расскажем вам, по каким характеристикам подбирают основные рабочие узлы системы, а также подробно распишем возможные варианты разводки магистрали и способы организации отопительного контура.

Принудительная схема отличается от естественной добавлением одного или нескольких циркуляционных насосов. По причине увеличения давления и скорости движения теплоносителя, правила формирования узлов и расположения элементов контура меняются.

Этот факт необходимо учитывать, чтобы обеспечить качественное отопление при принудительной циркуляции.

Галерея изображений

Общие требования к насосной группе

Циркуляционные насосы выбирают исходя из требований по объему перегоняемой воды (кубометр в час) и напору (метр). Расчет обоих параметров зависит от кубатуры отапливаемого жилья и способа отопления, а также длины водяного контура и диаметра его труб.

Насос следует выбирать, чтобы его параметры не были “впритык” к требованиям системы. Это позволит добавить в случае необходимости элементы к контуру без замены насоса.

В основном насосы рассчитаны на напряжение в 220 Вольт, но есть и с поддержкой 12 Вольт. При скачках напряжения необходимо поставить стабилизатор, для предотвращения выхода устройства из строя.

В случае частых отключений электроэнергии нужно позаботиться о наличии . Нет необходимости брать мощный ИБП – для обогрева частных домов редко применяют устройства с потреблением более 150 Ватт в час.

Условно циркуляционные насосы можно разделить на два вида по положению двигателя. Устройства с сухим ротором имеют более высокий КПД, но обладают повышенным уровнем шума и пониженным ресурсом, чем с мокрым ротором.

Если разводка системы предоставляет возможность для естественного движения теплоносителя по контуру, то насос необходимо монтировать через “байпас”. В этом случае, при его поломке или отключения электроэнергии возможно переключение отопления на режим гравитационной циркуляции.

Через неработающий насос вода тоже может перемещаться, однако он создаст сильное сопротивление ее движению.

Выбор в пользу модели насоса применительно к конкретной системе отопления осуществляется с помощью определения рабочей точки и соответствия ее требуемым значениям расхода теплоносителя (+)

Особенно актуальна проблема остановки насоса при использовании печного или каминного отопления. В этом случае печь продолжит нагрев теплообменника и возможно закипание воды в нем и выхода надолго всей системы из строя.

По сравнению с естественной циркуляцией к гидростатическому давлению столба жидкости добавится возросшее гидродинамическое давление потока. Поэтому во избежание образования протечек или, тем более, прорыва системы необходимо придерживаться некоторых правил.

В случае перехода от гравитационной циркуляции к принудительной нужно ликвидировать все, даже незначительные протечки в контуре. При увеличении давления скорость протекания возрастет, что кроме проблемы в помещении вызовет уменьшение количества теплоносителя и излишнюю его аэрацию (насыщение воздухом).

Перед наступлением отопительного периода необходимо провести гидравлические испытания прочности контура с максимально используемым или даже немного более высоким давлением. Это позволит выявить проблемы и ликвидировать их до наступления холодов, когда длительная остановка отопления для ремонта нежелательна.

Протекание радиаторов отопления может произойти в самых неожиданных местах и устранение проблемы займет много времени, поэтому лучше проверить целостность системы заранее

Так как скорость перемещения теплоносителя будет больше, чем 0,25 м/с, то согласно СНиП 41-01-2003 нет необходимости выдерживать постоянный уклон труб для удаления воздуха из контура. Поэтому при принудительной циркуляции монтаж труб и радиаторов немного более простой, чем при гравитационной схеме.

Варианты отопления при принудительной циркуляции

Применение принудительной циркуляции позволяет отойти от принципа проектирования разводки с обязательным учетом перепада гидростатического давления, которое необходимо для функционирования при гравитационной схеме.

Это добавляет вариативности при моделировании геометрии водяного контура и предоставляет возможность использования таких решений, как коллекторное отопление или теплый пол большой площади.

Применение верхней и нижней разводки

Любую схему отопления можно условно отнести к верхней или нижней разводке. При верхней разводке горячая вода поднимается выше приборов отопления, а затем, стекая вниз, обогревает радиаторы. При нижней – горячая вода подается снизу. У каждого варианта есть свои положительные стороны.

Верхнюю разводку также применяют при естественной циркуляции. Поэтому отопительные контуры такого типа позволяют использовать оба вида циркуляции. Это, во-первых, предоставляет возможность выбора, а во-вторых, повышает надежность системы.

В случае отключении электричества или поломки насоса движение воды по контуру будет продолжено, пусть и с меньшей скоростью.

Хороший напор позволяет сделать выбор между верхней и нижней разводкой, принимая во внимание удобство проведения труб, подающих теплоноситель к радиаторам (+)

При использовании нижней разводки общая протяженность труб меньше, что сокращает затраты на создание системы. Кроме того, нет необходимости прокладки стояков на верхнем этаже, что хорошо с позиций дизайна помещений. Нижнюю подающую горячую воду трубу прокладывают или в подвале, или на уровне пола первого этажа.

Разновидности однотрубных схем подключения

Однотрубная схема использует одну и ту же трубу для подачи горячей воды к радиаторам и отвода холодной к нагревательному котлу. При такой разводке почти вдвое сокращается длина используемых труб, уменьшается количество фитингов и запорной арматуры.

Однако нагрев радиаторов происходит последовательно, поэтому рассчитывая количество секций необходимо учитывать постепенное уменьшение температуры подаваемого теплоносителя.

Последовательное подключение радиаторов с использованием одной трубы для подачи теплоносителя часто применяется в современных домах для минимизации затрат на материалы и упрощения монтажных работ

Однотрубные схемы могут быть реализованы в горизонтальном и вертикальном вариантах. При принудительной циркуляции, в случае использования вертикальных стояков можно осуществлять подвод горячей воды не только сверху, но и снизу.

Целесообразность использования того или иного варианта зависит не только от удобства проведения труб, но и от максимально допустимого количества радиаторов на одном стояке однотрубного контура.

Подключать радиаторы отопления можно двумя способами:

• Последовательное подключение – теплоноситель протекает через все радиаторы. В этом случае необходимо минимальное количество труб, однако в случае необходимости отключения одного из радиаторов, придется остановить всю ветку системы.
• Подключение через байпас – теплоноситель может протекать в обход радиатора по установленному отводку. С помощью системы кранов можно перенаправить поток мимо радиатора, что позволит провести его ремонт или демонтаж без остановки отопления.

Однотрубную схему часто используют при отоплении, однако в случае наличия большого количества радиаторов, для их равномерного нагрева применяют другой вариант.

Однотрубные схемы имеют множество вариантов реализации при принудительной циркуляции, поэтому выбрать подходящее решение для конкретной геометрии помещений достаточно легко (+)

Способы применения двухтрубного варианта

Схему контура отопления с использованием второй трубы для отвода остывшей воды к котлу называют . Метраж труб увеличивается, как и количество соединений и устройств.

Однако система имеет важный плюс – к каждому радиатору подается теплоноситель одинаковой температуры. Это делает двухтрубный вариант очень привлекательным.

При водяном отоплении с принудительной циркуляцией используют и горизонтальную, и вертикальную разводку. Причем при вертикальном варианте возможно применение верхней и нижней подачи горячей воды.

Двухтрубная схема подачи и отвода воды в совокупности с диагональным подключением радиатора дает максимальную отдачу тепла в помещение

Так как температура подводимой воды ко всем радиаторам одинаковая, то геометрия контуров зависит только от следующих факторов:

• экономия материалов – минимизации метража труб и количества соединений;
• легкостью проведения контура отопления через стены и перекрытия;
• эстетическая привлекательность – возможностью вписать отопительные элементы в интерьер помещений.

В зависимости от движения горячей и охлажденной воды двухтрубные схемы подразделяют на два типа:

1. Попутные . Движение в обеих трубах происходит в одном направлении. Цикл круговорота теплоносителя имеет одну и ту же длину для всех радиаторов в этой части системы, поэтому скорость их нагрева одинакова.
2. Тупиковые . В попутной схеме радиаторы, расположенные ближе к котлу нагреваются быстрее. Однако для систем с принудительной циркуляцией это не сильно важно по причине значительной скорости воды в контуре.

При выборе между попутным и тупиковым вариантом руководствуются условием удобства проведения обратной трубы. В вертикальных схемах при нижней разводке получается тупиковая система, а при верхней – попутная.

Использование распределительного коллектора отопления

Еще одним популярным способом организации отопления сейчас является . В какой-то мере эту схему можно назвать подвидом двухтрубной, хотя применяется она и в организации однотрубных отопительных контуров.

Только распределение горячего теплоносителя и сбор охлажденного происходит не с главного стояка, а со специальных распределительных узловых устройств – коллекторов. Такая система устойчиво работает только с применением принудительной циркуляции.

Лучевая разводка по сравнению с двухтрубной требует наличия коллектора, большей суммарной длины труб, количества фитингов и запорной арматуры

Распределительный узел для двухтрубной системы представляет собой сложную комбинацию подающего и возвратного коллекторов, с помощью которых осуществляется сбалансированная по температуре и давлению подача теплоносителя.

Каждая ветка устройства питает один элемент отопления или их небольшую группу. Ветки, как правило, расположены под полом, каждый этаж многоэтажного здания обслуживает один установленный в центре коллектор.

Несмотря на очевидные плюсы такого варианта организации отопления, у коллекторной системы есть два значительных минуса:

• наибольшая протяженность трубопроводов , поэтому этот вариант организации водяного контура требует немалых денежных вложений;
• сложность изменения контура – трубы при таком варианте расположены обычно под полом или в стенах, поэтому в случае добавления отопительных приборов внести какие либо корективы будет очень трудно.

Все коллекторы монтируют, как правило, в специальный шкафчик, так как запорная арматура располагается там же и к ней необходим доступ. Размещение кранов в одном месте очень удобно.

В случае потребности включения или отключения радиаторов или возникновения нештатной ситуации достаточно иметь доступ к шкафу и нет необходимости посещать все помещения.

Галерея изображений

Коллектор, иначе распределительная гребенка, предназначен для равномерной подачи теплоносителя во все подсоединенные к устройству кольца

Указанное устройство подбирают таким образом, чтобы скорость движения теплоносителя в его пределах была не выше 0,7 м/с

Коллекторная группа включает два элемента - гребенку для подачи и аналогичное устройство для обратки

В организации коллекторной системы используются гребенки как заводского производства, так и устройства, собранные из стальных или полипропиленовых труб

Распределительные коллекторы могут иметь простую структуру, состоящую из двух гребенок и минимума запорной арматуры. Сложные узлы могут включать также автоматические термостаты, электронные клапаны, смесители, автоматические воздуховыпускные устройства, датчики и блоки контроля, клапан для слива воды, отдельный циркуляционный насос.

Эти системы могут наиболее точно отрегулировать температуру в доме, но требуют хорошего понимания основ и нюансов работы водяного отопления.

Обогрев с помощью теплого пола

Одним из самых комфортных способов отопления считают организацию теплого пола . Необходимо отметить, что монтаж такого варианта обогрева жилых комнат, душевых, кухонь и других помещений достаточно сложен.

Водяной теплый пол большой площади возможен только при организации принудительной циркуляции, так как необходимо создать давления в длинной системе узких трубок.

Давление необходимо для преодоления сопротивления узких труб с множеством изгибов. Кроме того, необходимо достичь напора, позволяющего удалять воздух из трубок теплого пола, которые расположены горизонтально.

Существует большое количество комбинаций укладки трубок:

• для маленьких комнат применяют схемы с одним входом для горячей воды и выходом для охлажденной;
• для больших помещений организуют более сложные системы теплого пола с использованием распределительного коллектора.

Нередко для фрагментов контура с теплым полом устанавливают отдельные циркуляционные насосы.

Использование коллектора оправдано для больших площадей теплого пола, когда расчеты показывают, что одна труба может не справиться с обогревом

Выводы и полезное видео по теме

Подробное изложение двухтрубной и достаточно сложной схемы отопления двухэтажного дома:

Система закрытого типа для трехэтажного дома на базе газового котла:

Использование насосов при водяном отоплении помещений значительно облегчает проектирование контура, делая возможными варианты, недоступные для гравитационной модели. Правильный подбор оборудования позволит решить вопрос обогрева жилья, сделав этот процесс удобным и простым.

Есть, что дополнить, или возникли вопросы по организации отопительной системы с принудительной циркуляцией? Пожалуйста, оставляйте комментарии к публикации и участвуйте в обсуждениях. Форма для связи находится в нижнем блоке.

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.

Конкуренция систем отопления с естественной и принудительной циркуляцией длится с тех пор, как был изобретен насос. Естественное передвижение теплоносителя (пользователи называют его «гравитацией» или «физикой») подчиняется законам сообщающихся сосудов и гравитации и не зависит от внешних источников энергии, то есть считается автономным. А любая схема отопления с принудительной циркуляцией включает в себя циркуляционный насос, который подключается к электросети, то есть существует прямая зависимость работы отопления от наличия напряжения. Различия в схемах отопления с принудительной и естественной циркуляцией

Преимущества и недостатки принудительной системы отопления

Системы с естественной циркуляцией более надежны, так как в регионах с частым отключением электричества они будут работать бесперебойно, но все-таки им предпочитают схемы отопления с принудительной циркуляцией, так как насос решает следующие проблемы:

1. Не нужно прокладывать отопительные трубы большого диаметра – достаточно обычных полудюймовых металлопластиковых или ПВХ-труб: насос обеспечит течение жидкости в любом случае.
2. По тонким трубам передвигается меньший объем теплоносителя, а это значит, что его можно быстрее нагреть и увеличить тепловую отдачу. Также это помогает более точно регулировать температуру и расходовать меньше тепловой энергии, поэтому эксплуатация системы отопления с включением циркуляционного насоса обойдется дешевле.
3. С изменением скорости вращения крыльчатки насоса изменяется теплоотдача, то есть отопление в доме можно автоматизировать.
4. Отопление с насосом работает при любых уклонах и поворотах труб, что значительно облегчает монтаж системы.
5. При помощи коллекторной схемы можно включать параллельные ветки отопления, например, теплый пол или полотенцесушители.
6. Место монтажа расширительного бачка не регламентируется.

В отличие от длинного перечня достоинств недостатков можно назвать всего два:

1. Отопление не будет работать при аварийном отключении электричества.
2. Хоть и небольшой, но расход электроэнергии насосом и системой автоматики.

Отопление может быть организовано по-разному: двухтрубная с принудительной циркуляцией, трубная разводка вертикального или горизонтального типа, подача теплоносителя – верхняя или нижняя.

Наиболее распространена нижняя разводка труб, но при верхней можно комбинировать системы с принудительной и естественной циркуляцией, чтобы обеспечить работу отопления при аварийном отключении электричества за счет перепада высот в трубах.

Выбор циркуляционного насоса

Для отопительных систем с принудительным перемещением жидкости лучше приобретать малошумящие центробежные прямолопастные насосы. Прямые лопасти не могут создать большого давления, но постоянно толкают жидкость в нужном направлении, даже если длина трубопровода достаточно велика.

Монтаж насоса производится параллельно двумя шаровыми вентилями с байпасом, чтобы можно было его демонтировать в случае поломки без остановки движения теплоносителя.

Насос нужен не только для обеспечения постоянного движения жидкости по системе, но и для регулировки скорости ее течения. Чем быстрее будет двигаться теплоноситель, тем лучше теплоотдача и прогрев помещений.

Для расчета производительности насоса необходимо установить тепловые потери отапливаемых помещений, которые рассчитываются по потерям в наиболее холодную декаду зимы. В РФ эти параметры приведены к справочным значениям:

1. Для малоэтажного здания (до 2 этажей) при температуре -25 0 С потери тепла равны 173 Вт/м 2 .
2. При -30 0 С тепловые потери составляют 177 Вт/м 2 .
3. Для трехэтажного частного дома и выше при температуре -25 0 С тепловые потери равны 97-101 Вт/м 2 .

Мощность насоса (Р) рассчитывается по формуле: Q / С х D t , где:

1. Q – тепловые потери помещения.
2. С – удельная тепловая емкость теплоносителя (справочное значение).
3. D t – температурная разница между теплоносителем на прямой подаче и в трубе обратной подачи. Это значение зависит от схемы отопления и может быть равным:
   1. 20 0 С – для обычных отопительных систем, работающих по любой схеме;
   2. 10 0 С – для систем с низкой температурой теплоносителя;
   3. 5 0 С – для теплого пола.

Результат преобразуется в производительность (мощность) насоса путем его деления на плотность жидкости, работающей в системе, при средней температуре.

Чтобы не проводить расчеты, мощность насоса можно выбрать по среднестатистическим нормам:

1. Для помещений с площадью до 250 м 2 – мощность насоса 3,5 м 3 /ч и напор (давление) до 0,4 Атм.
2. Для помещений с площадью 250-350 м 2 – мощность 4-4,5 м 3 /ч и напор до 0,6 Атм.
3. Для помещений с площадью 350-800 м 2 – мощность 11 м 3 /ч и давление 0,8 Атм.

При этом мощность насоса и производительность отопительной системы прямо зависит от утепления помещений и самого здания. Поэтому для полного и более точного расчета потребуется знать следующее:

1. Гидравлическое сопротивление труб и соединений.
2. Длину всех труб и удельную плотность теплоносителя.
3. Общую площадь оконных и дверных проемов.
4. Стройматериал стен, их толщину, материал и толщину утеплителя.
5. Есть ли в доме подвал, чердак, мансарда, цоколь.
6. Стройматериал кровли, кровельного пирога и т.д.

Поэтому теплотехнический расчет проще и надежнее заказать у специализирующейся на этом компании. Но в любом случае мощность насоса должна быть немного больше расчетной.

Составление схемы системы отопления с принудительной циркуляцией

При составлении схемы отопления начинают с вычисления мощности нагревательного прибора – котла. Простейший расчет:

1. Для 10 м 2 отапливаемой площади нужно резервировать 1 Квт.
2. При высоте потолков больше 2,5 метра мощность котла нужно умножать на 1,2.
3. Для районов Крайнего Севера мощность увеличивается на 30-50%.
4. При плохом или отсутствующем утеплении дома мощность котла увеличивается на 30-50%.
5. При собственном оборудовании ГВС на основе отопительного котла его мощность увеличивается на 30-50%.

На рисунке ниже показана упрощенная формула расчета мощности нагревательного прибора для частного дома, гаража или квартиры.
Формула расчета мощности котла отопления

С количеством радиаторов проще: под каждым окном обязательно должен быть один обогревательный прибор, в ванной и туалете – тоже. Согласно СНиП на обогрев помещения необходимо 100 Вт мощности на 1 м 2 . Тепловая мощность одной секции радиатора указана в его паспорте, поэтому количество секций вычислить несложно, как и число обогревательных приборов для отдельного помещения. Дальше необходимо выбрать материал труб отопления, их диаметр, а также тип системы, по которой будет составляться схема.

Система отопления реализуется по закрытому или отрытому типу. Принципиальное отличие – только в способе монтажа и расположении расширительного резервуара. Если расширительный бачок не закрывается герметично, то и отопительная система будет называться открытой. Если бачок имеет мембрану, то это закрытая система отопления. Объем расширительного бачка рассчитывается по общему объему всей системы: 10:1. Бачок должен располагаться как можно ближе к циркуляционному насосу.

Как в открытой, так и в отопления есть риск попадания воздуха в трубы. Кроме того, воздух обязательно будет образовываться при контакте теплоносителя с материалом труб, рубашки котла, радиаторами. Поэтому в самой высокой точке на схеме устанавливается автоматический клапан для стравливания воздуха, а на каждом обогревательном приборе (радиаторе или батарее) – кран Маевского.

После сборки всех узлов и монтажа элементов отопления систему промывают. Это делается простой заливкой чистой воды в систему, после чего проверяются все соединения на протечку. Котел и циркуляционный насос врезаются в систему последними. Если котел не газовый, а на твердом топливе, то в систему включается собственная группа безопасности с манометром, а также спускным и подрывным клапанами. В газовых и электрических отопительных агрегатах группа безопасности идет в комплекте. Также на входном трубопроводе, подающем теплоноситель в котел, устанавливается защитный фильтр, обеспечивающий очистку от абразивных частиц и мусора.

Проблема отсутствия циркуляции

Причины плохой или отсутствующей циркуляции теплоносителя в системе:

1. Насос малой мощности.
2. Трубы маленького диаметра.
3. Не установлены обратные клапаны.
4. Грязь или воздух в системе.
5. Протечка системы.

Решение проблем по порядку:

1. Гидравлический расчет мощности насоса, что одновременно поможет выбрать диаметр труб – ½ или ¾ дюйма.
2. Обязательная врезка фильтров грубой очистки на входе в котел и перед насосом.
3. Монтаж клапанов – спускного и подрывного, а также клапана на расширительном бачке.
4. При сборке новой системы необходимо заливать только чистый теплоноситель, при ревизии старой – промывка и заливка проверенного.
5. Все протечки – как в системе (в радиаторах и трубах, на фитингах и клапанах), так и в котле, видны невооруженным глазом, даже если это происходит достаточно медленно. В любом случае достаточно суток, чтобы протечка проявила себя.

Возможно по нескольким схемам. В частных домах чаще всего используется простая и экономичная система отопления - однотрубная с принудительной циркуляцией. Она обеспечивает надежную работу всего отопительного контура, при этом проста в монтаже и безопасна.

Естественная циркуляция теплоносителя происходит по физическим законам: нагретая вода или антифриз поднимаются в верхнюю точку системы и, постепенно остывая, опускается вниз, возвращаясь в котел. Для успешной циркуляции необходимо строго выдерживать угол наклона прямой и обратной трубы. При небольшой протяженности системы в одноэтажном доме сделать это несложно, и перепад высоты будет невелик.

Для домов большой площади, а также многоэтажных домов. такая система чаще всего непригодна - в ней возможно образование воздушных пробок, нарушение циркуляции и, как следствие, перегрев теплоносителя в котле. Эта ситуация опасна и может стать причиной повреждения элементов системы.

Поэтому в обратную трубу, непосредственно перед вводом в теплообменник котла, устанавливают циркуляционный насос, который создает в системе нужное давление и скорость циркуляции воды. При этом нагретый теплоноситель своевременно отводится в отопительные приборы, котел работает в штатном режиме, а в микроклимат в доме остается стабильным.

Схема: элементы системы отопления

Достоинства принудительной системы:

• система устойчиво работает в зданиях любой длины и этажности;
• можно использовать трубы меньшего диаметра, чем при естественной циркуляции, что экономит затраты на их приобретение;
• допускается располагать трубы без уклона и прокладывать их скрыто в полу;
• к принудительной системе отопления можно подключить ;
• стабильный температурный режим продлевает срок службы фитингов, труб и радиаторов;
• существует возможность регулировать нагрев для каждого помещения.

Недостатки системы с принудительной циркуляцией:

• требуется расчёт и установка насоса, подключение его к электросети, что делает систему энергозависимой;
• насос при работе издает шум.