Закрытая система отопления загородного дома: схемы, расчет, заполнение

Содержание

Состав и принцип работы

Независимо от выбранной схемы (их разновидности мы рассмотрим далее) в ее состав всегда входят следующие основные элементы:

  • источник тепла – газовый, дизельный, электрический либо твердотопливный котел;
  • потребители – радиаторная сеть и (или) водяные теплые полы;
  • циркуляционный насос;
  • герметичный расширительный бак мембранного типа;
  • группа безопасности, включающая в себя устройство для сброса воздуха (воздухоотводчик), предохранительный клапан и манометр;
  • сетчатый фильтр – грязевик;
  • трубопроводная арматура для балансировки, опорожнения и регулировки;
  • магистральные и подводящие трубы.

Схема подачи тепла по 2 трубам

Примечание. Система отопления может дополняться другими элементами и оборудованием, предусмотренным в проекте, например, распределительным коллектором, буферной емкостью и различными средствами автоматизации. Типовая двухтрубная схема, наиболее распространенная в частных домах, показана выше на рисунке.

Принцип работы современной закрытой системы заключается в перемещении тепловой энергии от котла к радиаторам с помощью жидкости, находящейся под избыточным давлением (от 1 до 2 Бар). Расширение ее объема от нагрева компенсируется за счет растяжения резиновой мембраны внутри бачка, полностью изолированного от атмосферы.

Бачок для компенсации расширения воды

Устройство герметичной расширительной емкости

Завоздушиванию отопительной сети препятствует автоматический воздухоотводчик, установленный в группе безопасности. Расположенный там же подрывной клапан срабатывает в случае критического повышения давления в трубопроводах, обычно он настроен на 3 Бар. Грязевик ставится на обратной магистрали перед входом в теплогенератор и собирает шлам, поступающий из отопительной сети.

Важный момент. Циркуляционный насос, принудительно перекачивающий теплоноситель, можно встраивать как в обратный, так и в подающий трубопровод рядом с котлом. Оба способа – правильные.

Детали группы безопасности

Защита системы от воздуха

Теоретически в закрытую систему отопления воздух не должен поступать, но по факту он там все-таки присутствует. Скопление его наблюдается в то время, когда трубы и батареи заполняют водой. Второй причиной может быть разгерметизация стыков.

В результате появления воздушных пробок, теплоотдача системы снижается. Для борьбы с этим явлением в систему включают специальные клапаны и краны для спуска воздуха.

Воздухоотводчик для закрытой системы отопления
Если в системе не накапливается воздух, поплавок воздухоотводчика блокирует выпускной клапан. Когда в поплавковой камере накапливается воздушная пробка, поплавок прекращает держать выпускной клапан, благодаря чему воздух выходит за пределы устройства

Чтобы вероятность появления воздушных пробок свести к минимуму, необходимо соблюдать определенные правила при заполнении закрытой системы:

  1. Подавать воду с нижней точки в верхнюю. Для этого следует проложить трубы так, чтобы вода и выделяющийся воздух двигались в одном направлении.
  2. Оставить в открытом положении краны для отвода воздуха и в закрытом краны для спуска воды . Таким образом, при постепенном подъеме теплоносителя, воздух будет уходить через незамкнутые воздухоотводчики.
  3. Закрыть воздухоотводящий кран, как только через него начнет бежать вода. Процесс плавно продолжать до полного заполнения контура теплоносителем.
  4. Запустить насос.

Если в отопительном контуре алюминиевые радиаторы, то на каждом воздухоотводчики нужны обязательно. Алюминий, контактируя с теплоносителем, провоцирует химическую реакцию, сопровождающуюся выделением кислорода. В частично биметаллических радиаторах проблема та же, но воздуха образуется значительно меньше.

Устройство для удаления воздуха
Автоматический воздухоотводчик устанавливают в верхней точке. Объясняется это требование тем, что воздушные пузырьки в жидких веществах всегда устремляются по трубе вверх, где их и собирает устройство для отвода воздуха

В радиаторах на все 100% биметаллических теплоноситель с алюминием не контактируют, но профессионалы настаивают на присутствии воздухоотвода и в этом случае. Специфическую конструкцию панельных радиаторов из стали уже в процессе производства комплектуют клапанами для спуска воздуха.

На старых чугунных радиаторах воздух удаляют при помощи шарового крана, другие приспособления здесь малоэффективны.

Критическими точками в контуре отопления являются перегибы труб и верхние точки системы, поэтому приспособления для отхода воздуха монтируют в этих местах. В закрытом контуре применяют краны Маевского или автоматические поплавковые клапаны, позволяющие осуществлять воздухоотвод без участия человека.

В корпусе этого прибора имеется полипропиленовый поплавок, соединенный через коромысло с золотником. По мере заполнения поплавковой камеры воздухом, поплавок опускается, а достигнув нижнего положения открывает клапан, через который воздух уходит.

В освобожденный от газа объем, поступает вода, поплавок устремляется вверх и закрывает золотник. Чтобы внутрь последнего не попадал мусор, его накрывают защитным колпачком.

Устройства для отвода воздуха из закрытой системы отопления
Корпус как ручного, так и автоматического воздухоотводчика изготовлен из качественного материала, не поддающегося коррозии. Чтобы удалить воздушную пробку конус поворачивают против часового хода, выпускают воздух до тех пор, пока не прекратится шипение

Есть модификации, где этот процесс проходит по-другому, но принцип тот же: поплавок в нижнем положении — происходит выпуск газа; поплавок поднят — клапан закрыт, воздух накапливается. Цикл повторяется автоматически и присутствия человека не требует.

Котел — какой выбрать

Так как закрытая система отопления частного дома может работать в автономном режиме, имеет смысл установить отопительный котел с автоматикой. В таком случае, настроив параметры, вам нет необходимости к этому возвращаться. Все режимы поддерживаются без вмешательства человека.

Самые удобные в этом плане газовые котлы. У них есть возможность подключения комнатного термостата. Выставленная на нем температура поддерживается с точностью до одного градуса. Упала она на градус, котел включился, нагревая дом. Как только сработал термостат (температура достигнута), работа останавливается. Комфортно удобно, экономно.

В некоторых моделях есть возможность подключения погодозависимой автоматики — это наружные датчики. По их показаниям котел корректирует мощность работы горелок. Газовые котлы в закрытых системах отопление — хорошее оборудование, которое может обеспечить комфорт. Жаль только, что газ есть не везде.

Двухтрубная закрытая система отопления в доме на два этажа (схема)

Двухтрубная закрытая система отопления в доме на два этажа (схема)

Не меньшую степень автоматизации могут дать электрические котлы. Кроме традиционных агрегатов на ТЭНах не так давно появились индукционные и электродные. Они отличаются компактными размерами и малой инерционностью. Многие считают, что они более экономичны, чем котлы на ТЭНах. Но и этот видотопительных агрегатов далеко не везде можно использовать, так как перебои с электроэнергией в зимнее время — частое явление во многих регионах нашей страны. А обеспечить электроэнергией котел мощность. в 8-12 кВт от генератора — дело очень непростое.

Более универсальны и независимы в этом плане котлы на твердом или жидком топливе. Важный момент: для установки котла на жидком топливе обязательно отдельное помещение — это требование пожарной службы. Котлы на твердом топливе могут стоять в доме, но это неудобно, так как во время топки с топлива падает много мусора.

Современные котлы на твердом топливе хоть и остаются оборудованием периодического действия (то разогреваются при топке, от остывают, когда закладка прогорела), но и они имеют автоматику, которая позволяет поддерживать в системе заданную температуру, регулируя интенсивность горения. Хотя степень автоматизации и не столь высокая, как у газовых или электрических котлов, но она есть.

Пример закрытой системы отопления с индукционным котлом

Пример закрытой системы отопления с индукционным котлом

Не очень распространены в нашей стане котлы на пеллетах. Фактически это тоже твердое топливо, но котлы этого типа работают в непрерывном режиме. В топку автоматически подаются пеллеты (пока не закончен запас в буркере). При хорошем качестве топлива, чистка золы требуется один раз в несколько недель, а все параметры работы контролирует автоматика. Сдерживает распространение этого оборудования только его высокая цена: производители в основном европейские, и цены у них соответственные.

Немного о расчете мощности котла для систем отопления закрытого типа. Она определяется по общему принципу: на 10 кв. метров площади с нормальным утеплением берут 1 кВт мощности котла. Только брать «впритык» не советуют. Во-первых, бывают аномально холодные периоды, в которые вам может не хватить расчетной мощности. Во-вторых, работа на пределе мощности ведет к быстрому износу оборудования. Потому желательно мощность котла для системы брать с запасом 30-50%.

Гидравлический расчет для закрытой системы

Чтобы не ошибиться с подбором труб по диаметру и мощности насоса, необходим гидравлический расчет системы.

Эффективная работа всей системы невозможна без учета основных 4 моментов:

  1. Определения количества теплоносителя, которое необходимо подать на отопительные приборы, чтобы обеспечить заданный тепловой баланс в доме независимо от температуры снаружи.
  2. Максимального снижение эксплуатационных затрат.
  3. Снижения до минимума финансовых вложений, зависящих от выбранного диаметра трубопровода.
  4. Стабильной и бесшумной работы системы.

Решить эти задачи поможет гидравлический расчет, позволяющий подобрать оптимальные диаметры труб с учетом экономически оправданных скоростей течения теплоносителя, определиться с гидравлическими потерями давления на отдельных участках, увязать и сбалансировать ветви системы. Это сложный и трудоемкий, но необходимый этап проектирования.

Правила вычисления расхода теплоносителя

Вычисления возможны при наличии теплотехнического расчета и после подбора радиаторов по мощности. Теплотехнический расчет должен содержать обоснованные данные об объемах тепловой энергии, нагрузках, теплопотерях. Если этих данных нет, то по площади комнаты принимают мощность радиатора, но результаты вычислений будут менее точными.

Аксонометрия
Трехмерная схема удобна в работе. Всем элементам на ней присваивают обозначения, в которые входит маркировка и номер по порядку

Начинают со схемы. Лучше выполнить ее в аксонометрической проекции и нанести все известные параметры. Расход теплоносителя определяют по формуле:

G =860q/∆t кг/ч,

где q — мощность радиатора кВт, ∆t — разность температур между обратной и подающей линией. Определив это значение, по таблицам Шевелевых определяют сечение труб.

Чтобы воспользоваться этими таблицами, результат вычислений нужно перевести в литры за секунду по формуле: GV = G /3600ρ. Здесь GV обозначает расход теплоносителя в л/сек, ρ — плотность воды равная 0.983 кг/л при температуре 60 градусов С. Из таблиц можно просто подобрать сечение трубы, не выполняя полного расчета.

Таблица Шевелевых
Таблицы Шевелевых значительно упрощают расчет. Здесь приведены значения диаметров пластмассовых и стальных труб, которые можно определить, зная скорость движения теплоносителя и его расход

Последовательность расчета легче понять на примере простой схемы, включающей котел и 10 радиаторов. Схему нужно разбить на участки, где сечение труб и расход теплоносителя — величины постоянные.

Первый участок — это линия, идущая от котла до первого радиатора. Второй — отрезок между первым и вторым радиатором. Третий и последующие участки выделяют аналогично.

Температура от первого до последнего прибора постепенно снижается. Если на первом участке тепловая энергия равна 10 кВт, то при проходе первого радиатора теплоноситель отдает ему какое-то количество тепла и ушедшее тепло уменьшается на 1кВт и т.д.

Посчитать расход теплоносителя можно по формуле:

Q=(3.6хQуч)/(сх(tr-to))

Здесь Qуч — тепловая нагрузка участка, с — удельная теплоемкость воды, имеющая постоянное значение — 4,2 кДж/кг х с., tr — температура горячего теплоносителя на входе, to — температура охлажденного теплоносителя на выходе.

Оптимальная скорость движения горячего теплоносителя по трубопроводу — от 0,2 до 0,7 м/с. При меньшем значении в системе появятся воздушные пробки. На этот параметр влияет материал изделия, шероховатость внутри трубы.

Как в открытом, так и в закрытом контурах отопления используют трубы из стали черной и нержавеющей, меди, полипропилена, полиэтилена разных модификаций, полибутилена и др.

При скорости теплоносителя в рекомендуемых пределах, 0,2-0,7 м/с, в полимерном трубопроводе будут наблюдаться потери давления от 45 до 280 Па/м, а в стальных трубах — от 48 до 480 Па/м.

Внутренний диаметр труб на участке (dвн) определяют исходя из величины теплового потока и разности температур на входе и выходе (∆tco=20 градусов С для 2-трубной схемы отопления) или расхода теплоносителя. Для этого есть специальная таблица:

Таблица
По этой таблице, зная разность температур между входом и выходом, а также скорость потока, легко определить внутренний диаметр трубы

Чтобы выбрать контур, следует рассмотреть одно- и 2-трубную схемы отдельно. В первом случае рассчитывают стояк с наибольшим количеством оборудования, а во втором — нагруженный контур. Длину участка берут из плана, выполненного в масштабе.

Выполнение точного гидравлического расчета под силу только специалисту соответствующего профиля. Существуют специальные программы, позволяющие выполнить все вычисления, касающиеся тепловых и гидравлических характеристик, которыми можно воспользоваться при проектировании отопительной системы для своего дома.

Подбор циркуляционного насоса

Целью расчета является получение значения давления, которое должен развить насос для прогонки воды по системе. Для этого используют формулу:

P = Rl + Z

В которой:

  • P — это потери давления в трубопроводе в Па;
  • R — удельное сопротивление трению в Па/м;
  • l — протяженность трубы на расчетном участке в м;
  • Z — потери давления на «узких» участках в Па.

Упрощают эти расчеты те же таблицы Шевелевых, из которых можно найти значение сопротивления трению, только 1000i придется пересчитать по конкретной длине трубы. Так, если диаметр внутренний трубы равен 15 мм, длина участка 5 м, а 1000i = 28,8, то Rl = 28,8 х 5/1000 = 0,144 Бар. Найдя значения Rl для каждого участка, их суммируют.

Значение потери давления Z как для котла, так и для радиаторов есть в паспорте. На другие сопротивления специалисты советуют брать 20% от Rl с последующим суммированием результатов по отдельным участкам и умножением на коэффициент 1,3. В результате получится искомый напор насоса. Для одно- и 2-трубных систем расчет одинаков.

Насос циркуляционный
Насос устанавливают так, чтобы его вал занимал горизонтальную позицию, иначе не избежать образования воздушных пробок. Монтируют его на американках, чтобы, если будет необходимо, легко снять

В случае, когда насос подбирают по уже имеющемуся котлу, то применяют формулу: Q=N/(t2-t1), где N — мощность отопительного агрегата в Вт, t2 и t1 — температура теплоносителя при выходе из котла и на обратке соответственно.

Как рассчитать расширительный бак?

Расчет сводится к определению величины, на которую увеличится объем теплоносителя в процессе его нагрева от средней комнатной температуры + 20 градусов С до рабочей — от 50 до 80 градусов. Вычисления эти непростые, но существует другой путь решения задачи: профессионалы советуют выбирать бак объемом равным 1/10 от общего количества жидкости в системе.

Расширительный бак
Расширительный бак — очень важный элемент системы. Излишки теплоносителя, принимаемые им в момент расширения последнего, спасают магистраль и краны от разрывания

Узнать эти данные можно из паспортов оборудования, где указана вместимость водяной рубашки котла и 1 секции радиатора. Затем вычисляют площадь сечения труб разных диаметров и умножают на соответствующую длину.

Результаты суммируют, плюсуют к ним данные из паспортов и от итога берут 10%. Если вся система вмещает 200 л теплоносителя, то нужен расширительный бак объемом 20 л.

Галерея изображенийФото из Если нет желания углубляться в сложные расчеты, расширительный бак для контуров отопления до 150 л подбирают так, чтобы его общая вместимость не превышала 10 % от общего объема теплоносителяРасширительные бачки тарельчатого типа выпускают без мембраны. Объем устройств от 6 до 12 л, занимают минимум места в небольшой котельнойВертикально ориентированные мембранные баки объемом от 6 до 35 л производят без опорных ножек. В устройствах до 18 л мембрана не подлежит заменеРасширительные баки объемом от 35 до 700 л устанавливаются на опорные ножки. По строению все мембранные разновидности ничем не отличаютсяУпрощенный вариант подбора бачкаБезмембранные расширительные бакиРасширительные бачки с мембранойРасширительные баки для крупных систем

Позитивные стороны и недостатки

Закрытый вариант водяной системы обрел популярность благодаря многочисленным достоинствам:

  • нет контакта с атмосферой – отсутствуют потери теплоносителя за счет испарения;
  • для заполнения сети в периодически протапливаемом здании можно применять антифриз;
  • здесь не нужны трубы больших диаметров, прокладываемые со значительным уклоном, как это делается при монтаже магистралей с естественной циркуляцией воды;
  • отсутствуют потери тепла через герметичный расширительный бак, поэтому схема считается более экономичной;
  • вода, находящаяся под давлением, прогревается значительно быстрее, а закипает при более высокой температуре, что снижает риск образования паровой пробки при аварийной ситуации;
  • система закрытого типа хорошо поддается регулированию как на отдельных участках, так и в целом.

Примечание. Герметичность дает еще один немаловажный плюс – теплоноситель не насыщается атмосферным воздухом через открытый бачок. Воздушные пузырьки могут попасть в трубопроводы только через подпитку от водоснабжения либо сквозь трещины в мембране бака.

Монтаж трубопроводов в стене

Прокладка трубопроводов в полу и внутри стен

Небольшие диаметры трубопроводов и принудительная циркуляция – важнейшие аргументы в пользу современных закрытых сетей отопления. Всю разводку можно упрятать в стены или полы, а трубы прокладывать с минимальным уклоном. Он служит только для слива воды при ремонте или промывке радиаторов и магистралей.

Теперь о ложке дегтя в бочке меда. Дело в том, что закрытая система отопления частного дома неспособна функционировать автономно, поскольку зависит от электричества, питающего насос. Поэтому при частых отключениях электроэнергии рекомендуется обзавестись блоком бесперебойного питания либо электрогенератором, дабы не остаться без тепла.

Справка. В интернете можно отыскать альтернативные варианты — закрытые системы, выполненные по образцу гравитационных (самотечных). То есть, большими трубами со значительными уклонами. Но тогда половина вышеперечисленных достоинств теряется, а стоимость монтажа возрастает.

Бесперебойное питание для отопления

Второй негативный момент – сложность удаления воздушных пробок в процессе заливки воды, опрессовки и запуска отопления. Но данный минус не станет проблемой, если удалять воздух согласно общепринятой технологии.

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.

Ленинградская схема

Однотрубная горизонтальная разводка (ленинградка)

Справка. Однотрубные системы бывают горизонтальными (так называемая ленинградка) и вертикальными. Последние, где вода раздается приборам отопления от стояков, нередко используются в двухэтажных домах.

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.

Схема со стояками отопления

Однотрубная схема с верхней разводкой и вертикальными стояками

Совет. Если ваш выбор пал на однотрубную закрытую схему, лучше доверить ее проектирование и наладку специалистам. Они должны сделать расчет и подобрать диаметр основной магистрали, чтобы тепла хватило всем потребителям. Узнать больше практической информации вам поможет видео от эксперта:

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).

Схема петли Тихельмана

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.

Разводка с коллекторным узлом

Схема с индивидуальным подключением батарей к коллектору

Циркуляционный насос

Циркуляционный насос обеспечивает работоспособность закрытой системы отопления. Его мощность зависит от многих факторов: материала и диаметра труб, количества и типа радиаторов, наличия запорной и терморегулирующей арматуры, протяженности труб, режима работы оборудования и т.д. Чтобы не вдаваться в тонкости расчета мощности, циркуляционный насос можно выбрать по таблице. Выбираете ближайшее большее значение по отапливаемой площади или планируемой тепловой мощности системы, в соответствующей строке в первых колонках находите требуемые характеристики.

Можно параметры циркуляционного насоса выбрать по таблице

Можно параметры циркуляционного насоса выбрать по таблице

Во второй колонке находим мощность (какой объем теплоносителя он способен прокачать за час), в третьей — напор (сопротивление системы), который он в состоянии преодолеть.

Выбирая циркуляционный насос в магазине, желательно не экономить. От его работоспособности зависит вся система. Потому, лучше не экономить и выбрать проверенного производителя. Если же решите покупать неизвестное оборудование, надо каким-то образом проверить его на уровень шумов. Этот показатель особенно критичен если отопительный узел устанавливается в жилом помещении.

Схема обвязки

Как уже говорили раньше, циркуляционные насосы ставятся в основном на обратном трубопроводе. Раньше это требование было обязательным, сегодня — это только пожелание. Материалы, которые используются при производстве выдерживают нагрев до 90°C, но все же лучше не рисковать.

В системах, которые могут работать и с естественной циркуляцией, при установке необходимо предусмотреть возможность снять или заменить насос без необходимости слива теплоносителя, а также для возможности работы без насоса. Для этого устанавливается байпас — обходной путь, по которому может протекать теплоноситель при необходимости. Схема установки циркуляционного насоса в таком случае на фото ниже.

Установка циркуляционного насоса с байпасом

Установка циркуляционного насоса с байпасом

В закрытых системах с принудительной циркуляцией байпас не нужен — без насоса она неработоспособна. Но вот два шаровых крана с обоих сторон и фильтр на входе нужны. Шаровые краны дают возможность, при необходимости, снять устройство для техобслуживания, ремонта или замены. Фильтр-грязевик предотвращает засорение. Иногда, как дополнительный элемент надежности, между фильтром и шаровым краном ставят еще обратный клапан, который предотвратит движение теплоносителя в обратном направлении.

Схема подключения циркуляционного насоса в систему отопления закрытого типа

Схема подключения (обвязки) циркуляционного насоса в систему отопления закрытого типа

Делаем своими руками закрытую систему отопления частного дома

Массовое строительство частных домов требует усовершенствования многих систем – канализационной, отопительной, трубопровода. Ведь приходится в короткие сроки монтировать целые конструкции. Долгие годы предпочтение отдавалось открытой системе обогрева. Однако последние годы эта тенденция начала изменяться. Все чаще производится монтаж закрытой системы отопления частного дома. В чем же состоит разница этих конструкций?

Особенности открытой отопительной системы и закрытой

В момент запуска отопительной системы открытого типа следует проверять работоспособность всех элементов конструкции. В первую очередь требуется обеспечить бесперебойную работу насоса. Ведь именно он обеспечивает циркуляцию теплоносителя в системе. Главным преимуществом этого вида отопления является возможность монтажа дополнительных конструктивных элементов.

Закрытая система отопления – схема размещается в открытом доступе. Однако не стоит выполнять работы без предварительного расчета. Это относится и к открытому типу нагревания дома. Стоит заметить, что смонтированная закрытая система отопления своими руками имеет больше преимуществ, чем недостатков.

В открытой конструкции контакт теплоносителя и атмосферы нежелателен. К сожалению, избежать это не удается. И в результате в трубопроводе появляется воздух.
Система отопления с принудительной циркуляцией

Комплектация водяного отопления закрытого типа

Во время монтажа закрытой системы отопления частного дома важно обеспечить полную изоляцию от влияния окружающей среды. Именно поэтому требуется максимально четко выполнять монтаж, согласовываясь со схемой

В чертеже также указывается деталировка и комплектовка отопительной конструкции.

  1. Котел закрытого типа – один из важных элементов в системе отопления.
  2. Автоматический воздушный, балансировочный, предохранительный и термостатический клапаны.
  3. Определенное количество радиаторов отопления (согласно смете).
  4. Качественный расширительный бак.
  5. Шаровой вентиль и насос.
  6. Не стоит забывать о фильтре и манометре.

Система отопления с принудительной циркуляцией

Правила выбора котла для закрытого отопления

Мы советуем вам оценивать мощность котла. Если планируется обогревать дом, высота потоков в котором до 3-х метров, то подбираете так: на каждые 10 кв. м комнаты требуется 1 кВт. Естественно, это цифра усредненная. Ведь монтируемая закрытая система отопления своими руками должна быть еще и надежной.

А значит, к материалам предъявляется немало требований. Помните, расчеты лучше доверить инженеру. Лишь в этом случае дом будет полностью прогреваться в холода.

Принцип работы закрытой системы отопления

Он состоит из 2-х отделений — гидравлической камеры и газовой камеры. Нагреваясь, вода оказывается в камере гидравлического типа. В газовое отделение под давлением подается азот.
Система отопления с принудительной циркуляцией

Монтаж линии подпитки закрытой системы отопления

Работа отопительной системы напрямую зависит от возможностей поддержания рабочего давления и объема теплоносителя

Очень важно, чтобы эти 2 параметра были постоянными. К сожалению, создание герметичности в отоплении невозможно достигнуть в полном объеме

Поэтому происходят утечки воды. Следовательно, нельзя забывать о периодическом пополнении теплоносителя.

Стоит сказать, что подпитка закрытой системы отопления состоит из следующих компонентов:

  1. Автоматический клапан подпитки размещается в месте, где самое низкое давление (как правило, перед входом сетевых насосов).
  2. В трубопровод врезается кран. Так же требуется смонтировать задвижку и управляемый клапан. Это позволит контролировать заполнение системы отопления закрытого типа.
  3. Избежать случайного ухода воды в питающую линию можно, если поставить обратный клапан. В этом случае высокое давление в закрытой системе отопления не станет причиной разгерметизации всей системы.
  4. В качестве контролирующих приборов предлагается использование манометров. Эти небольшие устройства помогут отслеживать любые изменения в отопительной системе.

Монтаж закрытой системы отопления

  1. Составление схемы отопительной конструкции.
  2. Монтаж котла.
  3. Установка радиаторов.
  4. Прокладка трубопровода и обеспечение возможности подпитки закрытой системы отопления.
  5. Размещение насоса, бака, фитингов и кранов. На этом этапе так же монтируются фильтры.
  6. Установка манометров для контроля за давлением в закрытой системе отопления.
  7. Подключение приборов учета и котла к электролинии.
  8. Запуск и проверка заполнения системы отопления закрытого типа.

На этом технология монтажа отопительной системы завершается.

Система отопления с принудительной циркуляцией

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.

схема обвязки отопления в принудительной системе

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.

Рекомендуемый диаметр труб рассчитывается по следующей формуле:
D = √354•(0,86•Q/∆dt)/V

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.монтаж системы медной трубой

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

давление 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:

  • Система отопления с принудительной циркуляцией с расширительным баком открытого типа. Бак устанавливается в самой верхней точке системы отопления, обычно на подаче теплоносителя.
    В емкость устанавливают четыре патрубка разного назначения. По расширительному клапану происходит движение теплоносителя. Сигнальный отвечает за контроль объема поступающей жидкости и самостоятельное удаление ее из системы. Через переливной, теплоноситель удаляется ручным способом. Есть еще циркуляционный патрубок, для обогрева расширительного бака, устанавливаемого в неотапливаемом помещении.
    Расширительный бачек в открытой системе отопления ставится выше, чем трубы, радиаторы и другие узлы отопления.
  • Система закрытого типа с мембранным баком – емкость устанавливается на обратке, непосредственно возле водогрейного котла. Расширительный бачок, при принудительной циркуляции воды, должен быть установлен в горизонтальном положении, выходящими патрубками вниз. Положение связано с использованием в конструкции азота. Необходимо, чтобы полость, наполненная газом, была расположена вверху бака.
    Со временем, в мембране появятся микротрещины, через которые будет просачиваться газ, что приведет устройство к выходу из строя. А при правильном расположении, бачек будет продолжать работать еще какое-то время.
    принцип работы расширительного бака

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:

  • Монтаж воздухоотводчиков – некоторые циркуляционные насосы уже имеют встроенные автоматические клапаны удаления воздуха. Дополнительно устанавливают клапаны для сброса в верхних точках системы, или на подающей трубе к расширительному баку открытого типа.
  • Установка кранов Маевского – удалить воздух из системы отопления с помощью данных приспособлений достаточно просто. По мере заполнения водяного контура, краны открываются и через них стравливается воздух. В современных радиаторах, клапаны присутствуют в базовой комплектации.
    клапан Маевского
  • Монтаж группы безопасности – еще один эффективный способ решения вопроса. В системе присутствует клапан сброса давления, манометр и воздухоотводчик.
  • Уклон труб при монтаже автономной системы отопления в сторону отведения воздуха, против циркуляции. Такие уклоны обычно предусматривают только при верхнем подключении двухтрубной системы. В конце верхней трубы устанавливают емкость для сброса воздуха.

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.
{banner_downtext}
Существует несколько способов решения данного вопроса:

  • Установка байпаса – суть этого способа сводится к изготовлению запасного пути для циркуляции теплоносителя. На обратке отопления устанавливаются два отсекающих крана, обводное колено с установленным циркуляционным насосом. Пока есть электричество, краны закрываются и движение осуществляется не напрямую, а через насос. После отключения напряжения, вентили открываются, и циркуляция продолжается естественным способом. Чтобы предотвратить рециркуляцию при таком решении, требуется установить обратный клапан на подающем трубопроводе, сразу после котла.
    работа байпаса
  • Автоматический сброс давления – в некоторых котлах группа безопасности устанавливается по умолчанию. Если дополнительно выбрать насосное оборудование с встроенным клапаном сброса давления, можно обеспечить полную безопасность системы при отключении электричества.
  • Установка источника бесперебойного питания (ИБП). В зависимости от выбранного модуля, автономное электроснабжение, достаточное для работы насосного оборудования и автоматики котла, будет осуществляться от нескольких часов до 1-2 суток. Станции автоматически отключаются при возобновлении подачи напряжения.

О том, как подобрать все необходимое оборудование, подробно описано: «Циркуляционный насос для отопления дома» и «ИБП для циркуляционного насоса».

Первично-вторичные кольца

Для котлов мощностью от 50 кВт или группы котлов, которые предназначены для отопления и горячего водоснабжения домов большой площади, применяется схема первично-вторичных колец. Первичное кольцо составляют котлы — генераторы тепла, вторичные кольца — потребители тепла. Причём потребители могут устанавливаться на прямой ветви и быть высокотемпературными, или на обратной — и называться низкотемпературными.

Для того чтобы в системе не было гидравлических перекосов и для разделения контуров, между первичным и вторичными кольцами циркуляции устанавливают гидроразделитель (стрелку). Он же защищает теплообменник котла от гидравлических ударов.

Схемы обвязки котла отопления при различных видах циркуляции и контурах

Если дом большой, то после разделителя устраивают коллектор (гребёнку). Чтобы система работала, нужно произвести расчёт диаметра стрелки. Выбор диаметра осуществляется на основании максимальной производительности (протока) воды и скорости потока (не выше 0,2 м/с) или как производная от мощности котла с учётом градиента температур (рекомендованное значение Δt — 10 °С).

Формулы для расчётов:

Формула

  • G — максимальный расход, м3/ч;
  • w — скорость воды через поперечное сечение стрелки, м/с.

Формула

  • Р — мощность котла, кВт;
  • w — cкорость воды через поперечное сечение стрелки, м/с;
  • Δt — градиент температур, °С.

Схемы обвязки котла отопления при различных видах циркуляции и контурах

Аварийные контуры

В системах принудительной циркуляции насосы зависят от электропитания, которое может отключиться. Чтобы не произошёл перегрев котла, способный вывести оборудование из строя или даже привести к разгерметизации, котлы снабжают аварийными системами.

Первый вариант. Источник бесперебойного питания или генератор, которые будут питать циркуляционные насосы. По эффективности такой способ один из наиболее оптимальных.

Схемы обвязки котла отопления при различных видах циркуляции и контурах

Второй вариант. Обустраивается малое резервное кольцо, работающее по гравитационному принципу. При отключении циркуляционного насоса в систему включается контур с естественной циркуляцией, обеспечивая сброс тепла теплоносителя. Полноценного отопления дополнительный контур обеспечить не может.

Третий вариант. При строительстве закладываются два полноценных контура, один работает по гравитационному принципу, второй с помощью насосов. Системы должны иметь возможность тепломассообмена на аварийный период.

Четвертый способ. Если водоснабжение централизованное, то при отключении насосов холодную воду подают в контуры отопления через специальную трубу с запорным вентилем (перемычку между системами водоснабжения и отопления).

В заключение предлагаем посмотреть видео о правилах расчета однотрубной системы отопления частного дома.

Коллекторная схема разводки отопительной системы

При большом количестве радиаторов отопления, расположенных на разных этажах, или при подключении «тёплого пола», лучшей схемой разводки является коллекторная. В контуре котла устанавливают минимум два коллектора: на подаче воды — раздающий, и на «обратке» — собирающий. Коллектор представляет собой отрезок трубы, в который врезаются отводы с вентилями для возможности регулирования отдельных групп.

Схемы обвязки котла отопления при различных видах циркуляции и контурах
Коллекторная группа

Схемы обвязки котла отопления при различных видах циркуляции и контурах
Пример подключения контура отопления и системы «тёплый пол» с помощью коллекторной группы

Коллекторную разводку называют также лучевой, так как трубы лучами могут расходиться в разные стороны по всему дому. Такая схема в современных домах одна из наиболее распространённых и считается практичной.

Как планировать систему с принудительной циркуляцией

Для начала нужно определиться с мощностью котла. Сделать это можно снова-таки по усредненным номам: на 10м 2 площади берут 1Квт мощности котла. Если потолки выше 2,5м, требуется ввести увеличивающий коэффициент 1,2. Увеличить мощность нужно и при расположении в северных регионах. Эти нормы – для средней полосы России. Если дом расположен севернее – добавьте еще 30-50%. Также требуется запас в том случае, если дом плохо утеплен, ведь необходимо восполнять потери тепла, которые уходят через стены/пол/потолок. Так что и в этом случае нужно брать более мощное оборудование.

Определиться нужно также с типом подготовки воды для бытовых нужд. Если греть ее будет котел, на это также следует увеличить мощность котла – добавить 30-50% к рассчитанной мощности котла. Подробно о том, как определить мощность котла для отопления читайте тут.

Схема подключения котла отопления с принудительной циркуляцией

При расчете системы отопления дома нужно определиться с мощность. котла

Затем приступаем к расчету количества радиаторов: как минимум по одному под каждое окно, плюс один радиатор в ванную/туалет. В северных регионах для сохранения тепла неплохо себя показали радиаторы, установленные в коридоре/тамбуре, которые срабатывают как тепловые завесы.

Схема подключения котла отопления с принудительной циркуляцией

При расчете количества радиаторов исходят из правила: под каждое окно — один радиатор

После того как определились с количеством радиаторов, нужно рассчитать количество секций в каждом. В общем случае считают исходя из площади помещения: есть нормы. Зная площадь помещения, делите его на норму и получаете количество секций. Но это – снова-таки усредненный подход. Тут нужно учитывать также тип разводки и место расположения радиатора в отопительном контуре. Например, однотрубная разводка. Она характеризуется тем, что радиаторы, расположенные ближе к котлу, получают более горячий теплоноситель и нагреваются до более высоких температур. Чем дальше расположен радиатор, тем более холодный теплоноситель его омывает. Потому для компенсации и выравнивания положения в дальних радиаторах увеличивают количество секций или устанавливают их большей площади (высоты и мощности).

Аналогично поступают при двухтрубной разводке, хотя там разница не столь явная: на вход каждого радиатора подается теплоноситель с одинаковой температурой, просто у тех, которые расположены ближе к котлу интенсивность потока через радиатор выше, чем у дальних. Чтобы выровнять потоки на каждом радиаторе ставят термостатические клапана.

Схема подключения котла отопления с принудительной циркуляцией

Для регулировки теплоотдачи радиатора и компенсации системы устанавливают термостатические клапана

Но в двухтрубной схеме отопления есть вариант с петлей «Тихельмана». Такая схема отопления является изначально скомпенсированной (если радиаторы установлены одинаковые). Но она требует большего количества труб даже по сравнению с обычной двухтрубкой.

Схема подключения котла отопления с принудительной циркуляцией

Схема системы с принудительной циркуляцией. Дом двухэтажный. Система двухтрубная с нижней подачей, тупиковая схема движения теплоносителя

С количеством, составом радиаторов, типом разводки определились. Нужно определиться с типом и диаметрами труб и типом системы. Какие бывают трубы для отопления и особенности их использования описаны тут .

Система с принудительной циркуляцией может быть открытого или закрытого типа. Разница в типе используемого расширительного бачка. Если он открытый, то и система – открытая. Если мембранного типа – система закрытая. Объем бачка считается исходя из объема системы: на 10 литров теплоносителя берут 1 литр объема бачка. При планировании отопления с принудительной циркуляцией своими руками, старайтесь разместить расширительный бачок рядом с циркуляционным насосом. Не менее важно во время монтажа системы не допустить попадания воздуха в корпус насоса, а также удалить все воздушные пробки из системы до ее пуска. Для того в высшей точке системы ставят автоматический спускной клапан, а на каждом радиаторе устанавливают краны «Маевского».

Схема подключения котла отопления с принудительной циркуляцией

Для стравливания воздуха из системы устанавливают на радиаторы кран «Маевского»

При самостоятельном монтаже системы, после того, как собраны радиаторы и подключены трубы, все систему нужно промыть. И только потом подключать насос и котел. В системах с твердотопливными котлами необходима группа безопасности, в которую входит манометр, клапан вывода воздуха и подрывной клапан, который выставлен на рабочее давление в системе и при его превышении срабатывает автоматически.

На входе в котел линии для подпитки необходимо установить фильтр для защиты контура и оборудования от попадания абразивных или загрязняющих частиц.

Подбор насоса и расширительного бачка неактуален, если планируется поставить настенный газовый котел. Большая часть моделей имеет встроенный расширительный бак и насос. Тогда все что остается – ориентироваться по объему системы, с которым может работать данная модификация. Исходя из этого, подбирать диаметры труб и площадь/мощность батарей.

Как заполнить систему отопления закрытого типа

В самой нижней точке системы, как правило, на обратном трубопроводе, для запитки/слива системы устанавливают дополнительный кран. В простейшем случае это тройник, установленный в трубопроводе, к которому через небольшой участок трубы присоединен шаровый кран.

Простейший узел для слива или залива теплоносителя в систему

Простейший узел для слива или залива теплоносителя в систему

В этом случае при сливе системы надо будет подставлять какую-либо емкость или подключать шланг. При заливе теплоносителя к шаровому крану подключается шланг ручного насоса. Это незамысловатое устройство можно взять на прокат в магазинах сантехники.

Есть второй вариант — когда теплоноситель это просто водопроводная вода. В этом случае водопровод подключается или к специальному входу котла (в настенных газовых котлах), или к аналогично установленному на обратке шаровому крану . Но в этом случае для слива системы необходима другая точка. В двухтрубной системе это может быть один из последних в ветке радиаторов, к нижнему свободному входу которого устанавливают шаровый кран слива. Другой вариант представлен на следующей схеме. Тут изображена однотрубная система отопления закрытого типа.

Схема закрытой однотрубной системы отопления

Схема закрытой однотрубной системы отопления с узлом запитки системы

Какие возможности дает ЗСО

Использование в качестве теплоносителя не только воды, но и низкозамерзающих жидкостей. Это немаловажно в тех случаях, когда, например, котел задействован для обогрева не только жилого дома, но и иного (подсобного) строения, расположенного на приусадебном участке. Или для загородных построек, если хозяева в отъезде, а линия эл/снабжения обесточилась. Применение в качестве теплоносителя того же антифриза значительно снижает риск размораживания системы.

Подключение нескольких дополнительных контуров.

s-9_

Большая протяженность труб. Главное – правильно подобрать мощности котла и насоса. А вот использование систем с естественной циркуляцией в домах с несколькими комнатами (этажами) менее эффективно.

В системах с принудительной циркуляцией можно монтировать трубы меньшего сечения, чем с естественной, а их себестоимость ниже.

Высокая скорость прогрева контура. В этом плане аналог с самотоком более инертен.

Герметичность мембранного бака резко снижает вероятность «завоздушнивания» системы.

Максимальная теплоотдача, обусловленная скоростью перемещения жидкости. Она за время нахождения в трубах не остывает до такой степени, как в системе с ЕЦ. Как следствие, на ее вторичный подогрев энергии тратится меньше.

Заключение

Невзирая на всю популярность водяных систем закрытого типа, они вовсе не являются панацеей. Во многих населенных пунктах с нестабильным электроснабжением монтировать такие схемы нет смысла, ведь придется нести затраты на покупку ИБП или генератора, а это нецелесообразно. При подобном раскладе нет альтернативы самотечным системам с естественной циркуляцией.

Источники
  • https://qustu.com/zakrytye-sistemy-otopleniya-s-prinuditelnoj-tsirkulyatsiej/
  • https://sovet-ingenera.com/otoplenie/razvodka-o/zakrytaya-sistema-otopleniya.html
  • https://stroychik.ru/otoplenie/otoplenie-zakrytogo-tipa
  • https://mr-build.ru/newsanteh/zamknutaa-sistema-otoplenia-s-prinuditelnoj-cirkulaciej.html
  • https://AvtonomnoeTeplo.ru/armatura/37-sistema-otopleniya-s-prinuditelnoy-cirkulyaciey-zhidkosti.html
  • https://www.rmnt.ru/story/heating/sxemy-obvjazki-kotla-otoplenija-pri-razlichnyx-vidax-tsirkuljatsii-iko.1185206/
  • http://teplosten24.ru/shema-podklyucheniya-kotla-otopleniya-s-prinuditelnoj-tsirkulyatsiej.html
  • https://masterim.guru/heating/zakrytaya-sistema-otopleniya-s-prinuditelnoj-cirkulyaciej/

Рекомендуем:  Биогазовая установка своими руками: схемы, проекты, 130 фото и видео описание принципа действия
Крабадам
Adblock
detector