Отопление в доме представляет собой сложное устройство. До недавнего времени практически повсеместно использовалась система, в которой теплоноситель естественно циркулировал по ней. Но в этой системе имеется много недочетов, а значительные повышения тарифов на газ и электроэнергию сделали ее дорогостоящей. Так, всё больше людей начало устанавливать у себя дома , о которой мы поговорим далее.
Отличия работы систем с естественной и принудительной циркуляцией
Отопление с использованием циркуляционного насоса учитывает все недостатки его аналога с естественным движением теплоносителя: в нем можно увеличить протяженность трубопровода, регулировать температурный режим и получить равномерный обогрев всего жилья. Чтобы понять, с чем связаны ее улучшения, нужно рассмотреть работу каждой из них.Принцип работы отопления при естественной циркуляции
Она осуществляется следующим образом: теплоноситель поступает в радиаторы за счет разницы температур горячей и холодной воды. При нагревании жидкости от котла горячая вода становится легче за счет уменьшения плотности. Так, она движется вверх по подающему стояку, а затем перетекает по трубам вниз к отопительным приборам, проходя сквозь них и отдавая тепло, потом возвращается по «обратке» к котлу.Принцип системы с принудительной циркуляцией
Такая отопительная система имеет следующий принцип действия: нагрев осуществляется за счет введения в систему насоса, который увеличивает напор теплоносителя. Это делает возможным подключение отопления с любыми радиаторами и трубопроводами.Он позволяет расширить возможности естественного отопления, создать несколько вариантов его завязки и упростить устройство. При использовании насоса нет нужды в трубах с большим диаметром, которые необходимы при естественной циркуляции. От этого внешний вид развязки отопления только выигрывает.
В принудительной системе предусмотрена автоматическая регулировка температуры, благодаря этой функции можно создать в доме более комфортные условия существования. Единственный ее минус – зависимость от электроэнергии.
Принцип действия отопительной системы основывается на использовании циркуляционного насоса:
Он позволяет расширить возможности естественного отопления, создать несколько вариантов его завязки и упростить устройство. При использовании насоса нет нужды в трубах с большим диаметром, что является главным условием при естественной циркуляции. От этого внешний вид развязки отопления только выигрывает.
Так, работа закрытой системы схожа с отоплением, основанным на естественной циркуляции, но она получается более продуктивной, так как встроенный в нее насос обеспечивает высокую скорость теплоносителя и тем самым гарантирует ускоренное прогревание всего жилья.
Подключение радиаторов системы
Подключение радиатора выполняется обычным способом: трубопровод с горячей водой располагается вверху, а с холодной - внизу на выход. Для небольшого дома подойдут трубы с диаметром 20 дюймов, а если сооружение большое, то нужно устанавливать трубы с размером диаметра 25.На каждую батарею устанавливаются регулировочные краны, которые необходимы для равномерного нагревания всех радиаторов. Естественно, что близлежащие к котлу отопительные приборы нагреваются быстрее и сильнее, а самые последние могут быть немного теплыми. Чтобы этого избежать, вовремя перекрывают вентили на передних радиаторах, и теплоноситель прямиком поступает в последующие отопительные приборы.
Последовательная завязка радиаторов ведет к одной единственной трубе, чаще всего она прокладывается ниже отопительных приборов.
При такой схеме теплоноситель выходит из котла отопления нагретым до определенной температуры, он заполняет собой каждый из подключенных радиаторов. В этой особенности кроется огромный минус - температура последних батарей может быть значительно ниже тех, что расположены ближе к котлу. Еще одним изъяном в этой разводке является невозможность регулировки температурного режима, если в ней отсутствует . Он представляет собой перемычку с краном, которая устанавливается на входящий и исходящий трубопровод.
В такой системе перекрыть один из радиаторов невозможно. Однотрубное соединение установлено в многоквартирных постройках, выполненных еще в прошлом столетии. Эта схема часто выбиралась из-за легкого монтажа и экономии на трубах, ведь их нужно в два раза меньше, чем при двухтрубной схеме.
Некоторые умельцы, чтобы устранить ее недостатки, выполняют самостоятельные врезки в основную трубу, и тем самым отапливают дополнительные площади (балконы, лоджии) или утепляют прохладные комнаты. Подробнее об однотрубном исполнении - .
В случае ее использования к каждому радиатору монтируется одновременно две магистрали: входящая и «обратка». Параллельный способ подводки теплоносителя обеспечивает прогревание одного радиатора. Каждая батарея в такой системе при необходимости легко отключается от трубы, это удобно для проведения ремонта, а также для регулировки обогрева комнаты. Для этих целей на входе радиатора устанавливается терморегулятор или обычный кран.
Существуют современные автоматические двухтрубные системы, которые регулируют и контролируют температурный режим сами. К их недостаткам относится: сложный монтаж и необходимость в большом количестве труб.
Двухтрубная система разводки бывает вертикальной и горизонтальной. Каждая из них подразделяется на несколько разновидностей.
Горизонтальные схемы
Их существует три:- Т упиковая . Является самой простой. В ней температура радиаторов зависит от их удаленности от котла. Чем дальше от него находится батарея, тем хуже она обогревает. Контур становится длиннее, и нет возможности контролировать температурный режим.
- Звездообразная . При ее использовании к котлу подводится две трубы - с холодной и с горячей водой. При этом температура в батареях получается одинаковой, но длина трубопровода увеличивается.
- Коллекторная . Самая эффективная. В ее случае к каждой батарее идет своя труба, по которой поступает теплоноситель, за счет этого обеспечивается равномерное распределение тепла. У нее есть существенные недостатки - большие трудозатраты и необходимость закупки многочисленных материалов.
Вертикальные схемы
Они бывают с двумя типами разводки:- Нижняя . В каждой комнате по две трубы. В целом имеется общий стояк, подающий теплоноситель на все этажи, а затем он наверху подсоединяется к радиатору, а от него охлажденная вода спускается вновь на первый этаж.
- Верхняя . Предполагает расположение стояка вертикально от котла до чердака или технического этажа. На нем производится разводка труб под каждый радиатор, расположенный на верхнем этаже. Затем уже от каждого из них спускаются трубы к батареям, расположенным на нижних этажах. В итоге в комнату подводится только одна труба.
Вертикальная схема подключения отопления защищена от таких проблем с воздухом, но она стоит дороже. Ее используют в многоэтажных домах, при этом стояк от нее проходит через перекрытия по всем этажам.
Циркуляционный насос может эффективно работать в любой из приведенных схем отопления. Созданная им принудительная циркуляция теплоносителя сможет обеспечить равномерное прогревание всего жилья, вне зависимости от расположения радиаторов относительно котла.
Подробнее о двухтрубной системе отопления - .
Преимущества насосной системы и ее недостатки
Наличие в отопительном контуре насоса наделяет систему несколькими существенными достоинствами:- Простотой монтажа . Это преимущество существенно в сравнении с естественной системой. Дело в том, что при установке циркуляционного насоса отпадает необходимость в сложной установке верхнего трубопровода, не нужно приваривать трубы, выдерживая угол в 300 и устанавливать главные стояки больших диаметров.
- Равномерным и быстрым нагревом жилья . В отличие от естественной циркуляции, при которой обогрев радиаторов зависит от расстояния до котла, в случае применения насосной версии теплоноситель попадает во все батареи одновременно, а если возникает какой-то диссонанс, то его можно отрегулировать.
- Обогревом большой территории . Это возможно выполнить, если выбрать разводку труб коллекторного типа. При нем обеспечивается равномерное прогревание радиаторов, на каком бы они ни были расстоянии от котла. Поэтому можно продлевать систему трубопроводов до нужной длины, не боясь из-за большой ее протяженности потерять тепло при транспортировке.
- Возможностью применения антифриза . Он обеспечит системе защиту от промерзания.
- Регулировкой нагрева . Она осуществляется по отдельным участкам сети. С помощью предусмотренных регулировочных кранов можно перекрывать целые участки магистрали. За счет чего можно изменять компоновку сети и переделывать схему ее подключения.
- Продлением срока службы оборудования . Котельные приборы в закрытой системе практически не страдают от разницы температур, она менее заметна на входе и выходе из котла.
- Возможностью введения в систему дополнительных элементов. Наличие циркулирующего насоса дает возможность встраивать «теплые полы».
- Отсутствием необходимости в регулировке воды в системе. Включив в обогревательный контур насос и расширительный бачок с мембраной, и сделав его закрытым, получили возможность уменьшить испарение жидкости из системы.
- Работа от электроэнергии . Зависимость системы от наличия постороннего ресурса оборачивается выходом из строя всего отопительного оборудования в отсутствии энергии.
- Стоимость насоса и его комплектующих . Сам прибор стоит недорого, но для его работы нужно приобрести специальные переходники, краны и другие детали.
Работа и схема принудительной системы отопления (видео)
На приведенном видео рассказано о принципе действия комбинированной системы – идеальный вариант для обустройства отопления, а также показано устройство двухтрубного варианта. При нем не нужно подстраиваться под систему и располагать трубы на определенном расстоянии, трубопровод может быть вмонтирован в любом месте: на полу, стенах и даже на потолке.Система с насосной циркуляцией учитывает все недостатки отопления с естественным передвижением теплоносителя. Это усовершенствованный вид, и теперь только он применяется при строительстве новых домов. При этом существует две схемы с принудительной циркуляцией: одно- и двухтрубная. Они отличаются не только количеством труб, но и их разводкой, напором встроенной арматуры.
Среди жизнеобеспечивающих инженерных систем современных жилых и производственных зданий системы водяного отопления занимают особое положение. Они отличаются по конструктивным особенностям их исполнения, архитектурно-строительным требованиям размещения и эксплуатации, технологическим признакам. Кроме этого, они должны отвечать и определенным санитарно-гигиеническим требованиям. Все вместе они формируют конкретные, специфические требования к устройству, эксплуатации и содержанию отопительных систем и устройств.
Системы водяного отопления – классификация
Системы водяного отопления современных зданий классифицируют по следующим признакам.
1. По институциональным признакам:
- по назначению: для гражданских объектов (жилых и общественных зданий); производственных (промышленных, сельскохозяйственных); специального назначения (транспортных средств, военных и др. объектов);
- по формам собственности: государственная, коллективная, частная;
- по способу обслуживания: коммунальное обслуживание, самообслуживание, смешанное обслуживание.
2. По технологическим требованиям:
- соответствие требованиям термодинамики;
- нормам надежности и безопасности устройства и функционирования.
3. По требованиям архитектурно-строительных норм, правил и
стандартов:
- по методам тепловых и гидравлических расчетов;
- по конструктивным признакам: по способу циркуляции теплоносителя (естественная и принудительная циркуляция); по месту размещения разводки (верхняя и нижняя разводящая магистраль); по способу подводки разводки к отопительным стоякам (с тупиковым или с попутным движением воды, коллекторные); по конструктивным особенностям стояков и схеме монтажа к ним отопительных приборов (однотрубные и двухтрубные системы, вертикальные, горизонтальные); по типу используемых трубопроводов (металлические, неметаллические); по виду теплоносителей (вода, антифризы);
- по мощности и типу теплогенераторов и источников теплоты, способу присоединения: местные теплогенераторы на углеродном топливе и электричестве (котлы квартирные, домовые, крышные, блочные) мощностью до 3,0 МВт; централизованные источники теплоты (подающие ее в системы отопления от АЭС, ТЭЦ, КЭС, РТС, КТС через тепловые сети и местные или центральные тепловые пункты) мощностью свыше 3,0 МВт; теплогенераторы на нетрадиционных (возобновляемых) источниках теплоты; по гидравлической связи с централизованным источником теплоты (непосредственное присоединение, гидравлически изолированное); по способу присоединения систем отопления в тепловом пункте (4 варианта основных схем);
- по способу автоматизации и учета потребленной теплоты
- по определенным санитарно-гигиеническим требованиям.
Основные элементы и технологические особенности водяных систем отопления
Главной принципиальной технологической особенностью водяных систем отопления , в отличие от однопоточных (однотрубных) систем водопровода, газоснабжения и водоотведения, является то, что в соответствии с законами термодинамики системы водяного отопления могут быть циркуляционными, двухпоточными, двухтрубными.
К основным элементам системы отопления относятся: теплогенератор (котел отопления), теплоноситель (вода или антифриз), подающие и обратные магистрали трубопроводов, циркуляционный насос (если система с принудительной циркуляцией теплоносителя), группа безопасности, расширительный бак и отопительные приборы (радиаторы).
Системы отопления – принцип работы
Принцип работы системы отопления сводится к тому, что нагретый в теплогенераторе (отопительном котле) теплоноситель насосом подается к отопительным приборам здания по подающим трубопроводам с температурой t 1 ºС. В топительных приборах происходит отдача теплоты и охлаждение теплоносителя, и соответственно понижение его температурного потенциала (теплосодержание). Охлажденный до температуры t2, °C, он поступает в обратные трубопроводы, по которым снова возвращается в исходное положение – в теплогенератор для последующего нагрева.
Таким образом, в системах отопления постоянно совершаются тепловые циклы – круговорот теплоносителя в количестве G, кг/ч, и выполняется полезная работа системы по отоплению помещения на температурном перепаде t1 – t2, °C, теплотой в количестве Q, Дж/ч.
Как известно, каждый теплоноситель обладает своей теплоемкостью с, Дж/(кг -°С). Вода имеет теплоемкость с = 4,19 кДж/(кг -°С), это означает, что для нагрева 1 кг воды на 1 °С необходимо затратить 4,19 кДж теплоты. Зная величины G, t1, t2, с, можно определить количество теплоты Qnp, отданное теплоносителем в приборах отопления обогреваемых помещение за один час или за какой-то период времени z, ч, по формулам:
Qпр = G -с (t1 – t2), Дж/ч (1)
Qпр = G -с (t1 -t2) -z, Дж. (2)
При этом, для поддержания постоянной температуры воздуха внутри помещения t помп = Const, это количество теплоты Q пр должно соответствовать потерям теплоты помещением (зданием) – Q пом, равной сумме тепловых потерь через наружные ограждающие конструкции помещения (наружные стены, двери и окна, полы и потолки), называемые трансмиссионными – Q трансм, и расходам теплоты на подогрев поступающего наружного вентиляционного воздуха – Q вент, а в производственных зданиях, кроме этого, и на нагрев технологических материалов и изделий – Q техн, ввозимых с улицы.
Должен соблюдаться тепловой баланс:
Q пом =Q пр = Q трансм + Q вент + О техн, Дж/ч (3)
В последние годы стали учитывать также и внутренние теплопоступления – тепловыделения: от находящихся в помещениях людей, от бытовых электрических и варочных приборов, от технологических аппаратов, от готовой продукции и изделий, от солнечной радиации и др. Эти тепловыделения Q твн, Дж/ч, уменьшают потребность помещения (здания) в теплоте, которую оно должно получить от системы отопления. Тепловой баланс помещения с учетом внутренних тепловыделений будет выглядеть следующим образом:
Q пом =Q пр = Q трансм + Q вент + О техн – Q твн, Дж/ч (4)
Для эффективного заполнения системы водяного отопления теплоносителем (обычно водой) и удерживания циркуляционного кольца в заполненном состоянии, а также для опорожнения системы необходимо наличие еще трех обязательных элементов – подпиточного устройства (насоса), устройства спуска и расширительного бака.
С помощью устройства подпитки вся система, включающая источник теплоснабжения, циркуляционный насос, подающие и обратные магистрали трубопроводов (подача и обратка), все расположенные в помещении приборы отопления, а также расширительный бак, медленно (через обратную линию) заполняются теплоносителем (водой). В процессе заполнения или подпитке системы теплоноситель вытесняет воздух из внутренних полостей трубопроводов и отопительных приборов вверх, в расширительный бак или в специальные, так называемые воздушники. В некоторых П-образных системах отопления воздушники (краны Маевского) устанавливают в верхних заглушках отопительных приборов.
Если воздух из системы не удалось полностью удалить, то образуются воздушные пробки, которые разрывают поток теплоносителя в трубопроводах и приборах отопления и препятствующие циркуляции его в системе. Нередко встречаются случаи аварийного выхода из строя систем из-за нарушения режима циркуляции (перегрева теплоносителя из-за воздушных пробок). Для эффективного воздухоудаления подающие магистрали трубопроводов устанавливают с небольшим уклоном (i = 0,010) в направлении от главного стояка в сторону приборов отопления, а трубопроводы выполняющие обратную подачу – с тем же уклоном от приборов отопления в сторону источника отопления (теплогенератора) к спускному крану.
При нагреве теплоносителя из него в виде пузырьков выделяются растворенные в холодной воде газы – кислород, азот и углекислый газ, которые таким же образом (через расширительный бак или воздушники) удаляются из системы при эксплуатации ее.
Прокладка разводящих трубопроводов с уклоном позволяет также быстро удалять теплоноситель в случаях опорожнения их для ремонтных целей, предотвращает «зависание» теплоносителя в трубах.
Расширительный бак объемом V (м3) монтируется в самой верхней точке системы (как правило это чердачное помещение), и обязательно утепляется. Он является своеобразным буфером системы отопления, и своим объемом позволяет компенсировать изменение объема циркулирующего теплоносителя – увеличения при нагреве и уменьшения при охлаждении, а также возмещать небольшую потерю его за счет испарения и возможных утечек через неплотности системы. Оборудованный сигнальной и переливной трубами открытый расширительный бак позволяет персоналу периодически контролировать заполненность системы теплоносителем (водой), наполнять и пополнять ее подпиточным устройством при необходимости.
В небольших домовых и коттеджных системах отопления такие наполнения и подпитку ведут из питьевого водопровода, открывая кран на линии подпитки. При отсутствии водопровода ее осуществляют либо с помощью электрического, либо ручного насоса, присоединяемого к промежуточной, периодически пополняемой водой при закачке емкости. В системах водяного отопления крупных многоэтажных зданий для этих целей устанавливают специальные подпиточные насосы и подпитку ведут специально подготовленной умягченной и деаэрированной водой для предотвращения коррозии и зарастания металлических трубопроводов.
В самой нижней точке системы отопления на обратной магистрали трубопровода (обратке) устанавливается спускной кран, при помощи которого осуществляют спуск теплоносителя (воды) из системы, в случаях проведения ремонтных работ или отключения на длительный срок во избежание замораживания в зимний период. Чтобы избежать «зависания» теплоносителя в трубопроводных магистралях и отопительных приборах при спуске следует открывать воздушники установленные в верхних точках системы.
Циркуляционный насос системы отопления устанавливается, как правило, на трубопроводе выполняющем обратную подачу (обратка) перед источником отопления (теплогенератором). В крупных разветвленных системах отопления зданий обычно устанавливают несколько (2-3) циркуляционных насоса (один резервный).
Все упомянутые обязательные элементы систем водяного отопления – теплогенератор, циркуляционный насос, отопительные приборы, расширительный бак, воздушники и подпиточное устройство, приборы КИПиА соединяются между собой трубопроводами в определенной последовательности и порядке, образуя сложную гидравлическую циркуляционную систему – систему замкнутых сообщающихся между собой сосудов и колец, заполненных теплоносителем.
- Отопление частного дома
- Расширительный бак
- Циркуляционный насос
В последние несколько лет все более популярной становится закрытая система отопления. Отопительное оборудование становится все более дорогим, и хочется, чтобы оно служило дольше. В системах закрытого типа практически исключена возможность попадания внутрь свободного кислорода, что продлевает срок эксплуатации оборудования.
Закрытая система теплоснабжения — что это такое
Как известно, в любой системе отопления частного дома есть расширительный бак. Это емкость в которой содержится некоторый отъем теплоносителя. Этот бак необходим для компенсации теплового расширения при различных режимах работы. По конструкции расширительные бачки бывают открытого и закрытого типа, соответственно и системы отопления называются открытыми и закрытыми.
В последние годы становится все более популярной именно закрытая схема отопления. Во-первых, она автоматизированная и работает без участия человека длительное время. Во-вторых, в ней можно использовать теплоноситель любого типа, включая антифризы (из открытых бачков он испаряется). В-третьих, давление поддерживается постоянное, что позволяет использовать в частном доме любую бытовую технику. Есть еще несколько плюсов, которые относятся к разводке и эксплуатации:
- Нет непосредственного контакта теплоносителя с воздухом, следовательно, нет (или почти нет) несвязного кислорода, который является мощным окислителем. Значит элементы отопления не будут окисляться, что увеличит срок их службы.
- Расширительный бачок закрытого типа ставится в любом месте, обычно недалеко от котла (настенные газовые котлы идут сразу с расширительными бачками). Бак открытого типа должен стоять на чердаке, а это — дополнительные трубы, а также меры по утеплению, чтобы тепло не «утекало» через кровлю.
- В системе закрытого типа стоят автоматические воздухоотводчики, так что завоздушивания не бывает.
В общем закрытая система отопления считается более удобной. Самый главный ее недостаток — энергозависимость. Движение теплоносителя обеспечивается циркуляционным насосом (принудительная циркуляция), а он без электричества не работает. Естественную циркуляцию в закрытых системах организовать можно, но это сложно — требуется регулирование потока при помощи толщины труб. Это довольно сложный расчет, потому часто считают, что закрытая система отопления работает только с насосом.
Для уменьшения энергозависимости н повышения надежности отопления, ставят блоки бесперебойного питания с аккумуляторами и/или небольшие генераторы, которые обеспечат аварийное электроснабжение.
Составляющие и их назначение
В общем закрытая система отопления состоит из определенного набора элементов:
- Котел с группой безопасности. Тут есть два варианта. Первый — группа безопасности встроена в котел (газовые настенные котлы, пеллетные и некоторые газогенераторные на твердом топливе). Второй — в котле группы безопасности нет, тогда ее устанавливают на выходе в подающем трубопроводе.
- Трубы, радиаторы, конвекторы.
- Циркуляционный насос. Обеспечивает движение теплоносителя. Ставится в основном на обратном трубопроводе (тут ниже температуры и меньше возможностей перегрева).
- Расширительный бачок. Компенсирует изменения объема теплоносителя, поддерживая стабильное давление.
Теперь подробнее о каждом элементе.
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.
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.
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%.
Группа безопасности
Ставится группа безопасности на подающий трубопровод на выходе из котла. Она должна контролировать его работу и параметры системы. Состоит из манометра, автоматического воздухоотводчика и предохранительного клапана.
Манометр дает возможность контролировать давление в системе. По рекомендациям оно должно находится в пределах 1,5-3 Бар (в одноэтажных домах это 1,5-2 Бар, в двухэтажных — до 3 Бар). При отклонении от данных параметров надо принимать соответствующие меры. Если давление упало ниже нормы, надо проверить нет ли где течи, а потом добавить некоторое количество теплоносителя в систему. При повышенном давлении все несколько сложнее: необходимо проверить в каком режиме работает котел, не перегрел ли он теплоноситель. Также проверяется работа циркуляционного насоса, корректность работы манометра и предохранительного клапана. Именно он должен сбрасывать излишек теплоносителя при превышении порогового значения по давлению. К свободному патрубку предохранительного клапана подсоединяют трубу/шланг, которую выводят в канализацию или дренажную систему. Тут лучше делать так, чтобы была возможность контролировать срабатывает ли клапан — при частом сбросе воды надо искать причины и устранять их.
Третий элемент группы — автоматический воздухоотводчик. Через него выводится воздух, попавший в систему. Очень удобное устройство, которое позволяет избавиться от проблемы воздушных пробок в системе.
Группы безопасности продаются в собранном виде (на фото выше), а можно купить все устройства отдельно и подключить их при помощи тех же труб, которыми делали разводку системы.
Расширительный бак для закрытой системы отопления
Расширительный бак для предназначен для компенсации изменения объема теплоносителя в зависимости от температуры. В закрытых системах отопления это герметичная емкость, разделенная эластичной мембраной на две части. В верхней части находится воздух или инертный газ (в дорогих моделях). Пока температура теплоносителя невысока, бачок остается пустым, мембрана расправлена (на рисунке картинка справа).
При нагревании теплоноситель увеличивается в объеме, его излишек поднимается в бачок, отодвигая мембрану и сжимая закачанный в верхнюю часть газ (на картинке слева). На манометре это отображается как повышение давления и может служить сигналом для уменьшения интенсивности горения. В некоторых моделях есть предохранительный клапан, который при достижении порогового значения давления сбрасывает излишек воздуха/газа.
По мере остывания теплоносителя, давление в верхней части бачка выдавливает теплоноситель из емкости в систему, показатели манометра приходят в норму. Вот и весь принцип работы расширительного бачка мембранного типа. Кстати, мембраны бывают двух видов — тарельчатые и грушевидной формы. Форма мембраны на принцип работы никак не влияет.
Расчет объема
Согласно общепринятым нормам объем расширительного бака должен составлять 10% от общего объема теплоносителя. Это значит, что вы должны посчитать, сколько воды поместится в трубах и радиаторах вашей системы (есть в технических данных радиаторов, а объем труб можно посчитать). 1/10 часть от этой цифры и будет объемом необходимого расширительного бака. Но эта цифра справедлива только если теплоноситель — вода. Если используется незамерзающая жидкость, размера бака увеличивается на 50% от рассчитанного объема.
Вот, пример расчета объема мембранного бака для закрытой системы отопления:
- объем системы отопления составляет 28 литров;
- размер расширительного бака для системы, заполненной водой 2,8 литра;
- размер мембранного бака для системы с незамерзающей жидкостью — 2,8 + 0,5*2,8 = 4,2 литра.
При покупке выбираете ближайший больший объем. Меньший не берите — лучше иметь небольшой запас.
На что обратить внимание при покупке
В магазинах есть бачки красного и синего цвета. Для отопления подходят бачки красного цвета. Синие конструктивно такие же, только они предназначены для холодной воды и высоких температур не переносят.
На что еще обратить внимание? Есть два вида бачков — со сменной мембраной (называются они еще фланцевыми) и с незаменяемой. Второй вариант дешевле, причем значительно, но если повредится мембрана, покупать придется все целиком. Во фланцевых моделях покупают только мембрану.
Место для установки расширительного бака мембранного типа
Обычно ставят расширительный бачок на обратном трубопроводе перед циркуляционным насосом (если смотреть по ходу движения теплоносителя). В трубопровод устанавливается тройник, к одной его части подсоединяется небольшой отрезок трубы, а к ней, через фитинги, подключается расширитель. Размещать его лучше на некотором расстоянии от насоса, чтобы не создавались перепады давления. Важный момент — участок обвязки мембранного бака должен быть прямолинейным.
После тройника ставят шаровый кран. Он необходим чтобы была возможность снять бачок без слива еплоносителя. Саму емкость удобнее соединять при помощи американки (накидной гайки). Это снова-таки облегчает монтаж/демонтаж.
Обратите внимание, что в некоторых котлах имеется расширительный бак. Если его объема достаточно, установка второго не требуется.
Пустое устройство весит не так много, но заполненное водой имеет солидную массу. Потому необходимо предусмотреть способ закрепления на стене или дополнительные опоры.
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.
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.
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 (обвязки) циркуляционного насоса в систему отопления закрытого типа
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.
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 с узлом запитки системы
При обустройстве частного дома рано или поздно возникает вопрос выбора схемы системы отопления. На сегодняшний день их существует предостаточно, что неопытный человек может запутаться и выбрать не то, что ему нужно. Монтажники же зачастую рекомендуют то, что выгодно ставить им. Но так как вы попали на эту страницу, с выбором системы в доме все будет куда проще. Сначала мы поделимся основными разновидностями, а в самом конце поделимся своим мнением и выборе схемы отопления дома.
Любой вид отопительной системы является замкнутым. В простом варианте любая схема разводки может быть рассмотрена как кольцо, состоящее из труб. В нем циркулирует горячая жидкость от нагревательного котла в приборы отопления, находясь в них какое-то время. Теплоноситель отдаёт при циркуляции тепловую энергию, и вновь направляется внутрь котла для нагрева. Цикл периодически повторяется.
Любая схема отопления включает в себя:
- Нагревательный котёл
- Соединительные системные трубы
- Радиаторы или аналогичные приборы отопления
- Арматуру
- Циркуляционный насос
Базовые виды схем отопления
Все виды схем можно разделить на 4 подтипа: открытые и закрытые, насосные и самотечные.
В частного дома (система с естественной циркуляцией) движение теплоносителя происходит путём естественной циркуляции. Путем соблюдения простых законов физики система монтируется так, что не требует наличия дополнительного насоса. Хорошо подходит для небольших одноэтажных домов
В принудительной схеме водяного отопления частного дома жидкости происходит вследствие действия циркуляционного насоса. При использовании такой системы трубы можно монтировать в стены, в пол, проводить по потолку, прятать их от человеческих глаз. При правильном подборе насоса водяное отопление будет работать успешно. Такие схемы разводки отлично подходят для двухэтажных домов.
Открытая система от закрытой отличаются расширительным баком. В закрытой системе используется мембранный бак. Он позволяет поддерживать в системе нужное давление и компенсирует расширение теплоносителя.
Теперь давайте разберем каждую схему поподробнее.
Самотечная система обогревания, достоинства и недостатки
В этом виде системы отопления частного дома горячая вода, подогретая внутри котла (обычно твердотопливного), движется наверх, после чего оказывается в отопительных батареях. От них тепло идет в помещение и снова направляется в обратный трубопровод. Из него уже попадает в нагревательный котёл. Постоянное движение нагретой воды обеспечивается необходимым наклоном подающего(прямого) трубопровода и обратки, а так же применением труб различного диаметра. Для подачи от котла используются трубы меньшего диаметра, а для обратки, трубопровода, в котором вода направляется в котёл, большего.
Самотечная схема разводки системы водяного отопления частного дома обладает специфическим устройством в виде открытого, соединённого с внешним пространством, расширительного бака, смонтированного вверху трубопровода. Бак предназначается для забора части воды при её нагреве, поскольку этот процесс сопровождается увеличением объема теплоносителя. Расширительный бак, заполненный водой, создаёт гидравлическое давление в системе отопления, нужное для движения жидкости.
При остывании воды её объем уменьшается. Часть жидкости из открытого бака снова поступает в систему трубопровода. При этом обеспечивается необходимая непрерывность циркуляции потока воды.
Самотечная система отопления имеет следующие преимущества:
- Равномерность распределения тепловой энергии
- Устойчивое действие
- Автономность от электросетей
У самотечной системы отопления есть и недостатки:
- Сложный монтаж. Требуется соблюдение угла уклона трубопроводов
- Значительная протяженность труб
- Потребность применения разнокалиберных труб
- Инерционная система. Она снижает степень управления отопительным процессом
- Потребность нагрева воды до относительно высокой температуры, что ограничивает использование п
- Значительный объем трубопровода
- Невозможность подключить
Схема отопления с насосом
В частных жилых домах нередко используется отопительная схема с принудительным движением воды. Обеспечивается это воздействием циркуляционного насоса, подключаемым к электросети. В данной системе разводки отопления возможно использование любых материалов для труб, например, полипропиленовых. Также применимы разные способы монтажа отопительных приборов.
Отопительные схемы разводки с принудительным движением воды оборудованы мембранного типа. Он может быть смонтирован в любой части системы, но чаще монтируется вблизи котла. Соответственно, отопительные системы с принудительным движением теплоносителя часто называют закрытыми.
Однотрубная схема отопления
Как правило, эта схема разводки системы применяется в частных одноэтажных домах и отличается лёгким монтажом, малыми трудозатратами и невысокой стоимостью. Радиаторы подключаются к трубе отопления последовательно. Отвод отработанного теплоносителя не предусмотрен. Такая схема водяного отопления имеет немало недостатков при обогреве частного дома:
- потере тепловой энергии – каждый следующий отопительный прибор будет нагреваться меньше предыдущего;
- невозможности регулировать интенсивность нагрева в одном помещении без аналогичных последствий для остальных. Снижая температуру в одном из радиаторов, произойдёт неизбежное охлаждение всех последующих батарей отопления;
- необходимости дополнительно оборудовать отопительную систему насосом для поддержания в ней рабочего давления.
Имеются технологические приёмы, с помощью них можно частично избавиться от перечисленных проблем. Улучшить работу однотрубной схемы разводки можно с помощью специального оборудования: термостатических клапанов, радиаторных регуляторов, воздухоотводов, балансировочных вентилей. Их применение несколько повысит стоимость монтажа, но зато позволит понижать или понижать температуру в одном из радиаторов без нежелательных изменений температуры в остальных отопительных приборах.
Двухтрубная схема отопления
Такая система водяного обогрева широко используется в домах любой этажности. Её особенностью является подача воды к радиатору по одной трубе, а отвод – по другой. Происходит не последовательное, а параллельное подключение теплообменников к системе отопления.
Основные преимущества:
- к каждому радиатору подаётся теплоноситель с одинаковой температурой;
- появляется возможность установки терморегулятора на радиаторы для настройки нужного температурного режима в каждом отдельном помещении;
- отключение или неисправность одной из батарей никак не скажется на работе остальных.
Система имеет ряд недостатков. Для её устройства требуется большое количество труб и соединительных элементов, что приводит к повышению степени сложности монтажных работ и к более высокой стоимости всей водяной отопительной системы.
Схема отопления теплыми полами
Теплый пол обеспечивает горизонтальное тепловое излучение, поддерживая более высокую температуру на уровне ног и её снижение до комфортного уровня на большей высоте. В районах с теплым климатом схема может использоваться в качестве единственного источника тепла. В северных широтах её необходимо сочетать с монтажом радиаторной отопительной системы.
Конструктивно система теплого пола представляет собой сеть трубопроводов. Нагрев может производиться от любых источников тепла.
Преимущества системы:
- равномерное распределение тепла по всему объёму помещения;
- улучшение эстетического вида помещения из-за отсутствия труб и радиаторов.
Самотечная система «Паук»
Вертикальная отопительная схема разводки частного дома с верхним разливом без использования циркуляционного насоса получила название «Паук». Основным достоинством является полная автономность от газа или электричества, что особенно востребовано в сельской местности или в дачных поселках. В схеме перемещение теплоносителя происходит за счет разности температур на входе и выходе нагревательного устройства. При условии отсутствия газа и электричества лучше всего использовать твердотопливный котел.
Принцип работы «Паука» основан на законах физики – горячая вода устремляется вверх, вытесняя вниз холодную. В результате нагрева вода поднимается от котла по стояку к радиатору, отдает ему часть своей тепловой энергии и перемещается к следующему до тех пор, пока не вернется обратно в котел. Функционирование системы зависит от точного подбора труб и соблюдения уклонов. Забор воды должен осуществляться выше уровня теплообменников. Котел должен быть расположен ниже. Главным недостатком схемы можно считать достаточно сложные монтажные работы .
Схема «Ленинградка»
«Ленинградка» – одна из самых простых, но тем не мене достаточно эффективных и экономичных отопительных схем разводки частного дома. Она похожа на однотрубную схему, то есть теплоноситель последовательно проходит по всем радиаторам помещения, постепенно теряя температуру нагрева. Магистральная труба размещается вдоль пола и закольцовывает контур от нагревательного устройства. Применять «Ленинградку» лучше всего в одноэтажных домах, чтобы все батареи находились на одном уровне. В этом случае система может работать при естественной циркуляции, но при её монтаже в двухэтажных домах необходимо применять принудительную подачу теплоносителя.
Достоинствами этой схемы являются:
- экономный расход материалов;
- легкий монтаж;
- длительная надёжная эксплуатация;
- возможность спрятать магистральную трубу под напольным покрытием для улучшения эстетичности интерьера.
Ленинградка» не лишена существенных недостатков:
- невозможность поддерживать одинаковый температурный режим во всех помещениях;
- горизонтальная разводка не позволяет подключать теплый пол или полотенцесушители;
- большая площадь помещения требует применение циркуляционного насоса для обеспечения рабочего давления в системе.
Лучевая схема отопления
Лучевая схема разводки водяного отопления является новомодной. При ее использовании горячая вода равномерно распределяется по помещению через коллектор. Степень нагрева жилища регулируется путём изменения нагрева воды и скорости её движения по трубам.
Является усовершенствованной версией двухтрубной схемы. Для распределения теплоносителя используется такой же коллектор, что и в теплом поле.
К основным плюсам лучевой схемы разводки можно отнести:
- Бесстыковость. Внутри стяжки отсутствуют стыки. Вероятность протечки снижается в разы
- Возможность отключать каждый прибор по отдельности на коллекторе не во вред всей системе
Единственный недостаток – это цена. За счет использования коллектора и дополнительного количества труб, увеличиваяется и цена системы.
На какой схеме остановить свой выбор?
Давайте решим сразу по поводу однотрубных и самотечных систем. Если вы живете в современном мегаполисе или в близи него, если у вас все в порядке с энергоносителями (со светом в первую очередь), если нет нужды сильно экономить, то эти схемы не рассматривайте.
Появились они во времена, когда с электричеством было плохо, а так же отсутствовали различные виды труб. Приходилось использовать металл. Сейчас все поменялось и эти системы себя изжили.
Самотечные схемы можно реализовывать в отдаленных от цивилизации домах. Например, на вашей даче.
Если захотите использовать радиаторную систему в частном доме, то лучшим выбором будут двухтрубная тупиковая схема отопления или лучевая. Обе системы по работе практически идентичны. Отличаются только реализацией.
Перед использованием водяного теплого пола следует сделать расчет теплопотерь дома. Они помогут понять, хватит ли его в качестве основного отопления или придется использовать еще и радиаторы.
Работу системы отопления загородного дома мы рассмотрим на примере стандартного одноэтажного дома 6×9 общей площадью 54 м2.Во всех комнатах непосредственно под каждое окно во избежание его запотевания устанавливается радиатор. Если в какой-то комнате находится 2 окна, то, значит, под каждое из них размещается радиатор. Это происходит, как было сказано ранее, для предотвращения запотевания окон. В противном случае, если какое-либо окно окажется без радиатора, то приготовьтесь к тому, что оно постоянно будет запотевать.
На отопление 1 м2 дома обычно требуется мощность в 170 Вт. Если дом состоит из второго, третьего и т.д. этажей, то для каждого из них мощность должна составлять 100 Вт на1 м2. Напрашивается вопрос: почему для второго и последующего этажей необходима именно такая мощность? Ответ очевиден: нагревая первый этаж, горячий воздух устремляется вверх и начинает обогревать стены и потолок помещений последующих этажей, отдавая при этом часть своего тепла в пользу этажа, находящегося выше. Отсюда и разнится в мощности, которую мы видим.
ВАЖНО! Во время проектирования и расчёта системы отопления прибавьте к радиатору ещё и 30-процентный запас мощности. Это нужно для быстрого разогрева системы отопления.
После того, как мы познакомились с мощностью радиаторов, давайте узнаем, какое средство может вырабатывать такое количество тепла. Конечно, это котёл.
Котел
Котлы бывают нескольких видов:a) твёрдотопливные, способные производить тепло из дров, угля, торфа;
b) газовые, которые могут работать как от природного газа, так и от привозного. ВАЖНО! При переходе от одного вида газа на другой необходима замена жиклёров.
c) дизельные, функционирующие на дизельном топливе и снабжаются топливными баками минимальной ёмкостью в 750 л;
d) электрические, которые работают в диапазоне напряжения от 20 до 220 В или имеют 3-фазное питание 380 В. Работа электрокотла зависит от выбранной модели и мощности.
Устройство котлов
Некоторые из перечисленных выше котлов имеют следующую конструкцию: насос, расширительный бак, группу безопасности, дополнительные устройства в виде бортовых компьютеров. В арсенале же большинства котлов периферийные компоненты отсутствуют.
Какое оборудование необходимо для безопасной работы котла
Расширительный бак
ПредназначениеУстанавливается в системах отопления для компенсации или для уменьшения компенсации давления.
Устройство и принцип работы
В закрытой системе отопления представляет собой герметичную капсулу, внутри которой расположена мембрана или резиновый шар. Вверху герметичной капсулы находится ниппель, через который закачивается воздух или газообразный азот. С помощью ниппеля можно докачивать воздух в капсулу, тем самым меняя давление внутри её и настраивая работу системы отопления под конкретное давление.
Для большей наглядности разберём простой пример. Мы накачали систему теплоносителя до отметки в 1 бар. Нажимаем на ниппель, расположенный в верхней части расширительного бака, выстраиваем воздух в баке, заполняя его теплоносителем. И как только стрелка манометра поползёт вниз, следует незамедлительно прекратить сброс воздуха. После проведённых процедур системный и расширительный баки заработают синхронно.
Возникает вопрос: с какой целью стравливается воздух и настраивается расширительный бак? Ответ достаточно прост. Системы закрытого типа работают при разном давлении в диапазоне от 0,5 до 3 бар. Параметр зависит от выбранного типа котла и давления, на которое он рассчитан. Зачастую в расширительном баке, уже настроенном заводом-изготовителем, давление составляет либо 1,5 бара, либо 3 бара. Данная информация размещается на этикетке бака, который покупает потребитель. Именно такая настройка способствует чёткому вступлению в работу системы отопления.
Место установки
Наиболее подходящее местоположение расширительного бака – близкое размещение к подключению к обратному трубопроводу вблизи всасывающего патрубка циркуляционного насоса. Такая схема подключения обеспечивает стабильное давление в системе отопления.
Фильтр
После установки расширительного бака происходит монтаж механического фильтра. Как правило, сечения для его установки имеют размер 800 микрон – это самый оптимальный вариант для таких фильтров. Фильтр задерживает механические частицы и не даёт попасть им в насос.Насос
Он постоянно перекачивает теплоноситель по системе отопления. В закрытых системах используется насос, который не имеет подшипников, а смазывается за счёт теплоносителя, проходящего через него. Насосы зачастую позволяют использовать несколько скоростей и легко подбираются для любого типа котла.Группа безопасности
Она располагается на выходе из котла.Устройство
В неё входят:
a) манометр, обеспечивающий визуальное наблюдение за давлением котла, что крайне немаловажно;
b) автоматический воздухоотводчик, который самостоятельно удаляет из системы воздух и пар, возникающий при работе котла;
c) предохранительный клапан, позволяющий автоматически сбросить лишнее давление из системы отопления.