Система водяного отопления с принудительной циркуляцией: схемы, варианты реализации, технические тонкости

Закрытая и открытая

В системе открытого типа расширительный бак находится в самой высокой точке, котел — в самой низкой

Открытая система отопления с естественной циркуляцией на данный момент считается самым популярным видом. Схему работы этой коммуникации мы описывали выше. Из котла нагретый теплоноситель попадает в трубы, при нагревании он расширяется, что способствует движению холодной жидкости по системе к отопительному прибору.

Одним из основных приборов, используемых в данной схеме, считается расширительный бак. Во время расширения излишки жидкости собираются именно в этой ёмкости. Верхняя часть такого резервуара открытая, что способствует испарению нагретой воды, поэтому в процессе работы отопления жидкость необходимо постоянно доливать. В открытой системе не предусмотрен циркуляционный насос. Её схема состоит из следующих приборов:

• Котёл;
• Трубопровод;
• Отопительные приборы (радиаторы);
• Расширительный бачок.

Обратите внимание! Теплоноситель в рассматриваемой системе перемещается достаточно медленно. Для повышения эффективности работы системы и ускорения жидкости, котёл в открытой системе отопления устанавливают на самом низком участке

Расширительный бачок монтируют в самой высокой точке трубопровода.

Теперь ознакомимся с отопительной системой закрытого типа. Подобные трубопроводы герметичны, перемещение теплоносителя здесь происходит с использованием циркуляционного насоса. Перечень основных приборов тот же, но расширительный бачок в данном случае выполнен в виде герметичного резервуара со специальной мембраной для регулирования давления. Кроме этого в закрытой отопительной системе присутствует циркуляционный насос, что позволяет подводить к потребителям равномерно прогретый теплоноситель.

Многие из владельцев загородной недвижимости пытаются понять, какая из отопительных систем лучше. Разница между этими двумя видами заключается в следующих деталях:

• В открытой системе расширительный бачок монтируется наверху, в закрытой системе этот прибор может устанавливаться на любом участке контура;
• В закрытую систему не попадает атмосферный воздух, её работа происходит при определённом давлении. В таком случае становится минимальной возможность возникновения воздушных пробок, что повлияет на продолжительность эксплуатации отопления;
• Для монтажа отопительной системы открытого типа используются металлические трубы большого диаметра, причём весь контур должен выставляться под определённым уклоном. Большие трубы не всегда вписываются в дизайн помещений.
• Закрытая система отопления не нуждается в устройстве труб большого диаметра, здесь нет необходимости соблюдать 1%-й уклон, да и стоимость контура окажется намного дешевле аналога открытого типа. При правильной установке циркуляционный насос не создаст много шума.

Организация радиаторного отопления

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

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

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

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

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

Рис. Ленинградка в самотечной системе

Плинтусная система отопления

Если монтаж «Теплого дома» затруднен, а радиаторы портят интерьер помещения, можно воспользоваться плинтусной отопительной системой.

При этом виде отопления монтаж труб осуществляется за плинтусом, то есть чуть выше уровня пола. При этом помещение, как и в случае с «Теплым полом» прогревается в правильной последовательности.

Благодаря плинтусному отоплению отпадает потребность ломать голову над тем, как вписать в интерьер загородного дома трубопроводы, коллекторы и радиаторы, чтобы они не бросались в глаза (+)

Одновременно происходит нагрев пола, что создаёт благоприятные условия в любое время года. Отопление под плинтус становится всё более популярным и постепенно входит в моду.

Как выбрать насос для отопления

Лучше всего подходят для установки специальные малошумные циркуляционные насосы центробежного типа с прямыми лопастями. Они не создают избыточно большого давления, а проталкивают теплоноситель, ускоряя его движение (рабочее давление индивидуальной системы отопления с принудительной циркуляцией 1-1,5атм, максимальное – 2атм). Некоторые модели насосов имеют встроенный электропривод. Такие устройства можно устанавливать прямо в трубу, их называют еще «мокрыми», а есть устройства «сухого» типа. Отличаются они только правилами монтажа.

При установке любого типа циркуляционного насоса желательна установка с байпасом и двумя шаровыми кранами, которые позволяют снять насос для ремонта/замены без останова системы.

Подключать насос лучше с байпасом — для возможности его ремонта/замены без разрушения системы

Установка циркуляционного насоса позволяет регулировать скорость продвижения теплоносителя по трубам. Чем активнее движется теплоноситель, тем больше тепла он разносит, а значит, помещение нагревается быстрее. После того, как заданная температура достигнута (отслеживается или степень нагрева теплоносителя или воздуха в помещении в зависимости от возможностей котла и/или настроек), задача меняется – требуется поддерживать заданную температуру и скорость потока уменьшается.

Для системы отопления с принудительной циркуляцией недостаточно определиться с типом насоса

Важно рассчитать его производительность. Для этого, прежде всего, нужно знать теплопотери помещений/зданий, которые будут отапливаться. Они определяются исходя из потерь в самую холодную неделю

В России они нормированы и установлены коммунальными службами. Они рекомендуют использовать следующие величины:

Они определяются исходя из потерь в самую холодную неделю. В России они нормированы и установлены коммунальными службами. Они рекомендуют использовать следующие величины:

• для одно- и двухэтажных домов потери при самой низкой сезонной температуре -25 о С составляют 173Вт/м 2. при -30 о С потери 177 Вт/м 2 ;
• многоэтажные дома теряют от 97Вт/м 2 до 101Вт/м 2 .

Исходя из определенных теплопотерь (обозначаются Q) можно найти мощность насоса по формуле:

c – удельная теплоемкость теплоносителя (1,16 для воды или другое значение из сопроводительных документов к антифризу);

Dt – разница температур между подачей и обраткой. Этот параметр зависит от типа системы и составляет: 20 о С для обычных систем, 10 о С для низкотемпературных и 5 о С для систем теплого пола.

Полученную величину нужно перевести в производительность, для чего нужно разделить на плотность теплоносителя при рабочей температуре.

В принципе, можно при выборе мощности насоса для принудительной циркуляции отопления руководствоваться усредненными нормами:

• с системах, обогревающих площадь до 250м 2. используют агрегаты производительностью 3,5м 3 /ч и создаваемым напором 0,4атм;
• на площадь от 250м 2 до 350м 2 требуется мощность 4-4,5м 3 /ч и давлением 0,6атм;
• в системы обогрева площади от 350м2 до 800м2 устанавливают насосы производительностью 11м 3 /ч и давлением в 0,8атм.

Но учесть нужно, что чем хуже утеплен дом, тем большие мощности оборудования (котла и насоса) могут потребоваться и наоборот – в хорошо утепленном доме могут потребоваться половинные от указанных величины. Эти данные – средние. То же самое можно сказать относительно создаваемого насосом давления: чем уже трубы и более шероховатая их внутренняя поверхность (выше гидравлическое сопротивление системы), тем выше должно быть давление. Полный расчет – сложный и муторный процесс, в котором учитывается множество параметров:

Мощность котла зависит от площади отапливаемого помещения и потерь тепла

• сопротивление труб и фитингов (о том, как выбрать диаметр труб отопления читайте тут );
• длина трубопровода и плотность теплоносителя;
• количество, площадь и вид окон и дверей;
• материал, из которого сделаны стены, их утепление;
• толщина стен и утепления;
• наличие/отсутствие подвала, цоколя, чердака а также степень их утепления;
• тип кровли, состав кровельного пирога и т.д.

Вообще, теплотехнический расчет – один из самых сложных в области. Так что если хотите знать точно, какой мощности вам нужен насос в системе, закажите расчет у специалиста. Если нет – подбирайте основываясь на усредненных данных, корректируя их в ту или другую сторону в зависимости от вашей ситуации. Только нужно учесть, что при недостаточно высокой скорости движения теплоносителя система сильно шумит. Потому в данном случае лучше взять более мощное устройство — расход электроэнергии небольшой, да и система будет более эффективной.

Плюсы гравитационной системы

Основное преимущество парового обогрева без насоса заключается в простоте монтажа. Система не требует дополнительного оборудования. Необходимо правильно рассчитать площадь труб, собрать магистраль, включая радиаторы, все швы сделать надёжными, чтобы они не деформировались под воздействием пара.

Рекомендуем: Как сделать паровое отопление на даче?

Ещё одним плюсом является автономность конструкции. Если работа котла не зависит от электричества, то обогрев помещения будет равномерным, независимо от непогоды, отключения газа или электроэнергии. Для загородных домов это является безусловным преимуществом. Кроме обогрева домочадцы будут иметь в помещении горячее водоснабжение.

При однотрубной схеме гравитационного отопления котёл и оборудование, которое составляет магистраль, могут находиться на одном уровне. Пар под давлением равномерно поступает во все радиаторы. Наклон требуется только для трубы, по которой идёт конденсат.

Температура пара достигает 170 0С. Прогрев системы происходит за короткие сроки. Гравитационный отток конденсата может осуществляться уже при температуре 50 0С. Нет необходимости выжидать долгое время, пока отопление начнёт действовать с максимальной эффективностью. Устанавливать паровое отопление может только специалист, несмотря на простоту монтажа.

YouTube responded with an error: The request cannot be completed because you have exceeded your quota.

Выбор отопительного котла

Водяное отопление по одноконтурной схеме предполагает проводить одну трубу, и такую небольшую нагрузку можно поддерживать котлом любого типа – электрическим, газовым, твердо- или жидкотопливным, комбинированным агрегатом. Поэтому выбор котла чаще всего зависит от доступности того или иного вида топлива в конкретном регионе.

Без подведенного газа из центрального газопровода проще и дешевле будет сделать отопление в частном доме на твердом топливе – дровах, угле, пеллетах.

Электрический котел отопления – крайняя мера, при условии отсутствия газа или места для хранения большого объема дров или угля.

Геотермальные котлы и источники энергии на солнечных батареях мы пока не рассматриваем в силу их редкого использования и дороговизны приобретения и монтажа.

Выбрав котле, необходимо определиться с его тепловой мощностью. Стандартная формула расчета – на 10 м2 отапливаемой площади нужно потратить 1 kW тепловой энергии. Дальше все просто: для расчета общей мощности котла необходимо перемножить длину и ширину здания, разделить результат на 10, умножить новый результат на 1 kW.

Пример: при габаритах дома 9 х 12 метров тепловую мощность котла получим так: ((12 х 9) / 10) х 1 kW = 10,8 kW. Но это – не окончательные цифры: к нашим 10,8 kW прибавьте до 20% запаса, когда котел отопления дома вынужден работать длительное время на полную мощность – при низких температурах или пристроенном помещении, которое раньше не входил в расчеты мощности. Конечный результат -12-14 kW.

Схемы закрытых систем

Для обогрева загородных и дачных домов применяются следующие типы разводок:

1. Однотрубная. Все радиаторы присоединяются к единственной магистрали, проходящей по периметру помещения или здания. Поскольку горячий и охлажденный теплоноситель движутся по одной трубе, каждая последующая батарея получает меньше тепла, нежели предыдущая.
2. Двухтрубная. Здесь нагретая вода поступает в отопительные приборы по одной магистрали, а уходит по второй. Самый распространенный и надежный вариант для любых жилых зданий.
3. Попутная (петля Тихельмана). То же, что и двухтрубная, только охлажденная вода течет в одинаковом направлении с горячей, а не возвращается в противоположном (показано ниже на схеме).
4. Коллекторная или лучевая. Каждая батарея получает теплоноситель по отдельному трубопроводу, подключенному к общей гребенке.

Однотрубная горизонтальная разводка (ленинградка)

Однотрубная горизонтальная схема оправдывает себя в одноэтажных домиках небольшой площади (до 100 м²), где обогрев обеспечивают 4—5 радиаторов. Больше подключать к одной ветви не стоит, последние батареи будут слишком холодными. Вариант с вертикальными стояками годится для здания в 2—3 этажа, но в процессе реализации придется проходить перекрытия трубами чуть ли не каждой комнате.

Однотрубная схема с верхней разводкой и вертикальными стояками

Двухтрубная схема с тупиковыми ветвями (показана в начале статьи) довольно проста, надежна и однозначно рекомендована к применению. Если вы владелец коттеджа площадью до 200 м² высотой 2 этажа, то разводку магистралей делайте трубами с проходным сечением DN 15 и 20 (внешний диаметр – 20 и 25 мм), а для подсоединения радиаторов возьмите DN 10 (снаружи – 16 мм).

Попутная схема движения воды (петля Тихельмана)

Петля Тихельмана наиболее уравновешена гидравлически, но сложнее в монтаже. Трубопроводы придется класть по периметру комнат либо всего дома и проходить под дверями. По факту «попутка» обойдется дороже двухтрубной, а результат выйдет примерно одинаковым.

Лучевая система тоже проста и надежна, вдобавок вся разводка успешно прячется в полу. Подсоединение ближних батарей к гребенке выполняется трубами 16 мм, отдаленных – 20 мм. Диаметр магистрали от котла – 25 мм (DN 20). Недостаток данного варианта – цена коллекторного узла и трудоемкость монтажа с прокладкой магистралей, когда напольное покрытие уже сделано.

Схема с индивидуальным подключением батарей к коллектору

Естественная циркуляция

Чтобы гарантировать движение воды в самотечной системе, потребуется обустройство разгонного участка. Речь идет об отходящем от котла вертикальном патрубке, внутри которого нагретый теплоноситель двигается вверх. По достижении крайней верхней точки труба плавно поворачивается обратно: это придает воде необходимое ускорение для движения по магистрали. Отопительные системы, имеющие верхнюю разводку, не нуждаются в обустройстве отдельного патрубка: его функция выполняется подающей трубой, поднятой на достаточную высоту.

В одноэтажных зданиях с нижней горизонтальной разводкой для эффективного отопления потребуется наличие разгонного коллектора. Он должен возвышаться над уровнем первой батареи не меньше, чем на 1,5 м. Благодаря разгонному участку становится возможной циркуляция теплоносителя в самотечной системе отопления. Трубы на этом участке обладают большим сечением по сравнению с остальной частью контура. К примеру, если диаметр труб системы 25-32 мм, то разгонный участок должен иметь диаметр 40 мм. Главными преимуществами самотечной системы выступает ее абсолютная энергонезависимость (если используется твердотопливный котел), простота устройства и отсутствие сложных узлов.

Имеются также недостатки:

1. Для минимизации гидравлического сопротивления необходимо применять трубы большого диаметра.
2. Установка любого прибора и устройства приводит к затруднению движения теплоносителя, поэтому существуют определенные ограничения по количеству запорной арматуры (чем ее меньше – тем лучше). Как результат, ремонт и обслуживание усложняется, так как при этом требуется полное отключение системы и слив теплоносителя из контура.
3. Чтобы самотечная система была максимально надежной, потребуется тщательный расчет и балансировка. Это предусматривает подбор оптимальных диаметров труб и числа радиаторных секций. Наиболее удаленные от котла батареи приходится делать на порядок шире: теплоноситель поступает на них достаточно охлажденным.

Преимущества и недостатки

Разводка стояков снизу означает, что трубы, по которым циркулирует жидкость через приборы отопления, располагаются на самой нижней точке помещения: на уровне пола, под полом, в подвалах и цоколях.

Схема обогрева с нижней разводкой имеет несколько минусов. Во-первых, замкнутость тока воды не дает отключить один радиатор или отдельно отрегулировать его работу — это возможно лишь через отключение всех приборов и целой магистрали.

Этим же объясняются сложности при устранении течи или ремонте радиатора — приходится сливать весь теплоноситель. Все эти проблемы решаются при помощи байпасов или байпасных запасных линий.

Комбинированное отопление: классификация

Суть явления заключается в возможности использовать не один способ обогрева, а несколько, для того чтобы, с одной стороны, снизить расходы, применяя более экономичное топливо, а с другой, предотвратить ситуацию, в которой частный дом внезапно лишается источника тепла. Следует отметить, что рассматриваемые варианты более актуальны именно для загородных домов и дач, так как городские квартиры, как правило, не предусматривают возможности столь масштабной перестройки.

Системы отопления при комбинированном обогреве сочетаются различным образом.

• Сезонное использование – наиболее правомочно по отношению к обогреву, где применяются солнечные батареи и коллекторы, так как их эффективность сильно зависит от продолжительности солнечного времени суток и интенсивности облучения. Летом коллекторы применяются для нагрева воды, а зимой – как вспомогательное средство для отопительного котла.
• Использование по виду топлива – в зависимости от доступности и стоимости топлива устанавливается ни один определенный аппарат, а несколько для разных видов, или комбинированный, способный работать с разным топливом.
• Постоянное – в этом случае обогрев помещения предполагает постоянную параллельную работу всех систем отопления. Наиболее распространенный, судя по отзывам, вариант для частного дома – это комбинация «теплого пола» и радиаторного отопления. На фото представлен рабочий момент монтажа.

Монтаж однотрубной системы своими руками

Однотрубная схема отопления одноэтажного дома с принудительной циркуляцией обычно оборудуется радиаторами, установленными на байпасах. Простая врезка приборов существенно усложнит эксплуатацию – например, при необходимости провести ремонт придется отключить всю систему. Кроме того, отсутствие байпасов не позволяет регулировать теплоотдачу отдельных радиаторов.

Как правило, монтаж системы отопления в частном доме и трубопровод в такой схеме прокладывается в подпольном пространстве, поэтому радиаторы подключаются нижним способом – то есть, оба выхода байпаса подключаются к нижним патрубкам батарей.