Главная Схемы разводки отопления

Схемы отопления с принудительной циркуляцией частного дома. Системы отопления с естественной и принудительной циркуляцей. Применение верхней и нижней разводки

Сегодня наблюдается возврат интереса инженерного сообщества к такому инструменту теплоснабжения как однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией в многоэтажном и индивидуальном строительстве. В начале 90-х годов она была отвергнута отечественными инженерами-теплотехниками после трех десятков лет безальтернативного и повсеместного преобладания в зданиях любой этажности и назначения. Традиционное, принципиально неуправляемое однотрубное отопление не вписывалось в концепцию энергоэффективного жилья, и в последние два десятилетия повсеместно вытеснялось двухтрубным. Но современные однотрубные конструкции соединяют свои традиционные достоинства (гидравлическую устойчивость, экономичность) с возможностью регулирования отопительных приборов, как в двухтрубных аналогах.

Традиционная «обвязка» радиатора при однотрубном отоплении

Если вы проживаете в многоквартирном доме постройки советского периода, то взгляните на подключение батареи. Из потолка выходит вертикальная труба, отгибаемая в горизонтальное направление и заходящая в верхний коллектор отопительного прибора. Из нижнего коллектора выходит вторая горизонтальная труба, отгибаемая вертикально вниз и проходящая сквозь пол на нижний этаж. Между горизонтальными трубами приварен вертикальный замыкающий участок – байпас. Это и есть вертикальная однотрубная система с боковым подключением батарей.

Особенности эксплуатации традиционного однотрубного отопления

Типовые схемы вертикальных однотрубных стояков показаны ниже

На «обвязке» батарей в советское время устройства регулирования не устанавливались. Первые по ходу течения воды приборы нагреты сильнее последних. Температурный перепад в батареях расчитывается по формуле ∆T_р=∆T⁄N, где N – число этажей. По однотрубным стоякам принудительно циркулирует в N и 2N раз больше жидкости, чем по двухтрубным, причем 80 % ее объема протекает по байпасам.

Такая нерациональная (с точки зрения затрат электроэнергии на перекачку жидкости) конструкция применялась из-за ее предельной простоты и экономичности. Низкая цена электроэнергии, удерживаемая по политическим соображениям, не стимулировала ее экономию при принудительной циркуляции избыточного объема теплоносителя.

Однотрубные теплосистемы гидравлически весьма устойчивы и малочувствительны к несанкционированным заменам радиаторов или наращиванию числа их секций. Отключение отдельных батарей почти не изменяет теплоотдачу остальных приборов. Ведь вода в основном проходит по байпасам. А вот двухтрубные теплосистемы при этом обязательно разбалансируются.

Новые однотрубные теплосистемы многоквартирных домов

Российские новостройки оборудуются однотрубными радиаторными узлами с термостатическими клапанами (термостатами). Выглядят они как показано на фото ниже.

Такие теплосистемы на 30–40 % дешевле своих двухтрубных аналогов, обладают высокой гидравлической устойчивостью. Но обеспечивают ли они уровень комфортности эксплуатации двухтрубных схем, определяемый следующими составляющими:

автоматическим режимом стабилизации заданной температуры в каждой комнате;
общей экономией энергии в теплосистеме;
возможностью скрытой прокладки труб;
поквартирным учетом тепла.

Оценим однотрубный вариант отопления по этим критериям.

Местная автоматическая стабилизация температуры

Регулируемый радиаторный узел вертикального однотрубного отопления может быть выполнен с проходным (рис.а) или трехходовым (рис.б) термостатическим клапаном (термостатом). Узел обвязки разветвляет теплоноситель на два потока: через прибор и через байпас. Диаметры плунжера клапана термостата и отверстия для прохода жидкости выполняются максимальными. Термостат не засоряется при загрязненном теплоносителе и обеспечивает его свободный проток (при полном открытии). Несанкционированная замена радиатора, сопровождающаяся удалением термостата, не ведет к разбалансировке всей теплосистемы, как в двухтрубном варианте.

Если температура комнатного воздуха превысит заданную, то клапан закроется (перейдет в режим минимум), направляя жидкость по байпасу мимо радиатора. Закрытие (минимальное открытие) клапанов всех термостатов данного стояка увеличивает долю теплоносителя, проходящего по байпасам, с 80 % до 90 %, одновременно уменьшая проток через радиаторы, т.е. без изменения общего расхода.

Экономит ли однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией энергию?

В двухтрубном варианте отопления теплоэнергия напрямую экономится. При перегреве помещений термостаты уменьшают расход теплоносителя через отопительные приборы, одновременно уменьшается его проток по стоякам, т.е лишний его объем по трубам не циркулирует.

В однотрубной теплосистеме с термостатами при перегреве помещений (когда закрываются их клапаны) общая принудительная циркуляция жидкости не снижается – она просто не попадает в батареи, и, соответственно, не остывает в них. Теплоэнергия здесь не экономится, но и не расходуется понапрасну, оставаясь в стабильном объеме нагретого теплоносителя. Но его температура в «обратке» повышается, что ведет к росту потерь в трубопроводах. Впрочем, в теплопунктах многоквартирных домов от «обратки» запитан теплообменник ГВС (при его наличии), в котором вода остывает перед возвращением в котельную.

Скрытая прокладка труб при однотрубном отоплении

При скрытии труб в стенах используется теплоизоляция для труб отопления повышающая эффективность такой прокладки. Ниже показан общий вид прокладки скрытых однотрубных стояков и горизонтальных подводок от них к радиаторам в нишах.

Для устройства квартирного учета тепла при наличии в доме двухтрубных вертикальных стояков можно использовать горизонтальную однотрубную разводку квартирного отопления со скрытой прокладкой труб под полом или за декоративным плинтусом.

Комбинация двухтрубного и однотрубного вариантов

В частных двухэтажных (или большей этажности) домах могут применяться как двухтрубные, так и однотрубные вертикальные стояки, вместе с горизонтальной однотрубной разводкой по комнатам при множестве способов подключения отопительных приборов.

Температурный перепад в комнатных радиаторах в этом случае расчитывается по формуле ∆T_р=∆T⁄P, где P – число отопительных приборов, соединенных последовательно (в данном случае P=3). По горизонтальной однотрубной магистрали должно протекать жидкости в P раз больше, чем по горизонтальным трубам при двухтрубной разводке. Это потребует увеличения мощности насоса для ее принудительной циркуляции и больших затрат электроэнергии, но гидроустойчивость схемы будет высокой.

Варианты однотрубного отопления частного дома

Ниже показана простейшая схема с нижним подключением радиаторов.

Система относится к открытому типу – ее расширительный бачок 3 связан с атмосферой. Патрубок переливной 2 служит для выхода воздуха и слива воды при первичном заполнении схемы. Выше показана однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией, которую обеспечивает циркуляционный насос 4, установленный на «обратке» перед котлом. Это обусловлено тем, что температура жидкости в «обратке» ниже, чем в «подаче», а работа насоса при более низкой температуре перекачиваемого теплоносителя просто увеличивает его срок службы.

Предусмотрен подвод сетевой воды через фильтр 12 и вентиль подпитки 11 (через них производится и первичное заполнение системы). Сливают воду (для ремонта и по завершении отопительного сезона) через вентиль 5 и канализационный слив 10 при закрытом вентиле 11.

Применено нижнее подключение радиаторов 7, т.е. к трубам присоединены только их нижние коллекторы, а выходы верхних заглушены. В байпасы установлены устройства (обозначены на схеме литерой «а») для регулирования расхода (игольчатые вентили), но возможна и более простая схема без них. Она показана ниже и называется «ленинградской».

В ней замыкающие участки 14 являются байпасами в чистом виде без запорной или регулировочной арматуры с диаметром меньше основного трубопроповода. При этом часть потока через батареи увеличивается, но и остывает он быстрее, поскольку в общий поток по ходу его течения подмешивается больше остывшей воды. В частных домах на это идут, чтобы снизить общий ее расход (и соответственно потребление электроэнергии насосом 4 на принудительную циркуляцию), а также поднять теплоотдачу батарей, хотя прогреваются они весьма неравномерно.

Возможен вариант диагонального подключения отопительных приборов, как показано на схеме ниже.

Здесь неравномерность прогрева батарей в цепочке сохраняется (и даже становится выше), но теплоотдача каждой из них повышается на несколько процентов за счет интенсивного обтекания их водой при одновременном наличии принудительной и естественной циркуляции. Ведь температура ее на входе в верхний коллектор на несколько градусов выше, чем на выходе из нижнего, за счет охлаждения в самом приборе. Поэтому возникают условия для естественной циркуляции воды через батареи (как в соответствующих системах без насосов). Замкнуться этому потоку не даст давление в байпасе 14, но подниматься вверх до вентилей 13 он будет довольно интенсивно.

– последовательный и параллельный. Последовательное подключение достигается с помощью однотрубной разводки, параллельное – с помощью двухтрубной системы отопления.

Одно- и двухтрубная системы отопления

При параллельной разводке (двухтрубная частного дома) каждая батарея получает нагретый теплоноситель из подающей трубы и отдает в «обратку». Труб для монтажа нужно в два раза больше, зато есть возможность на каждой батарее, снижая температуру в нежилых комнатах и тем самым экономя топливо.

Частный случай такого подключения – лучевую схему, здесь рассматривать не будем по причине сложности регулировки и высокого расхода материалов.

Схема 1- и 2х-трубной системы отопления

В последовательной разводке (однотрубная система отопления) теплоноситель из проходит последовательно все , отдавая в каждом часть энергии.

Это самая простая схема, требующая наименьшего количества материалов. Плохо в ней то, что ближний к котлу радиатор будет самым горячим, дальний, самым холодным.

Кроме того, нет возможности регулировать теплоотдачу отдельных радиаторов. Такая схема сегодня почти не применяется.

Системы отопления с естественной и принудительной циркуляцей

Наиболее широко применяемое в нашей стране – водяное отопление. В трубе теплоноситель может двигаться либо естественно, либо принудительно под действием насоса.

В системе отопления с естественной циркуляцией, теплоноситель, расширяясь от нагревания в котле, создает давление в системе отопления и движется по контуру, постепенно охлаждаясь в радиаторах.

Такому отоплению для функционирования не нужно электричества, оно просто в устройстве, но важен правильный подбор диаметра труб, точное соблюдение углов уклона труб при .

Система отопления с естественной циркуляцией применяется для маломощных котлов и небольших помещений (квартиры, небольшие загородные домики на 2-3 комнаты). Общая длина контура не должна превышать 30 м. КПД такого принципа обогрева дома ниже, чем схемы с принудительной циркуляцией.

Система отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя имеет встроенный циркуляционный насос, который всегда монтируется в трубу «обратки». Это исключает контакт с горячим теплоносителем и увеличивает срок службы насоса. Насос может использоваться один или несколько, в зависимости от размеров дома, количества и протяженности контуров разводки.

Характеристики принудительной циркуляции

независимость от температуры теплоносителя
увеличение протяженности контуров
схемных решений при проектировании отопления
возможность регулирования режима работы
зависимость от электричества

Подводящие к котлу трубы могут быть неметаллическими. Это может быть , металлопластик, важно чтобы они имели максимальную рабочую температуру от 95 0 С.

Открытые и закрытые контуры отопления

Открытыми называют разводки отопления, в которых теплоноситель (как правило, это вода) сообщается с атмосферой. Они имеют , в который по необходимости доливается вода. Изменения объема теплоносителя вызванные нагреванием в котле приводят к повышению или понижению уровня воды в расширительном баке. Открытая система требует периодического контроля уровня теплоносителя. Прозевал – вода может закипеть в котле и вывести из строя оборудование.

Более распространенная и экономичная — закрытая двухтрубная система отопления с принудительной циркуляцией. Для её правильного функционирования обязательно устанавливаются дополнительные приборы.

В противоположность открытым, закрытые системы не имеют контакта с атмосферой. Для контроля увеличения и уменьшения объема теплоносителя используется мембранный расширительный бак. Он представляет собой герметичную емкость, внутри поделенную на две части гибкой мембраной. Одна из частей заполнена воздухом или азотом под давлением. Вторая соединена с трубами отопительного контура. Такая конструкция успешно компенсирует внезапное повышение или понижение давления в трубах, предотвращая поломки из-за резких перегрузок. Размер емкости подбирается в объеме, сравнимом с температурным расширением теплоносителя в системе. Ориентировочно около 10 % от общего количества теплоносителя. При этом необходимо контролировать давление в системе отопления в соответствии с конструктивными требованиями котла и насоса.

Мембранный бак для отопления — монтаж

Расширительную емкость перед монтажом необходимо накачать до расчетного давления или проверить, т.к. производители, как правило, поставляют уже накачанные мембранные баки. В бытовых системах давление колеблется в районе 2-2,5 бар, но не превышает 4 бар. Где устанавливать бак? До насоса на обратке, поближе к котлу. На случай аварийного повышения давления в трубах больше, чем выдержит мембранный расширительный бак, обязательно устанавливается предохранительный клапан.

Автоматический воздухоотводчик

Устроен он очень просто. Упрощенно устройство можно описать как колбу с поплавком. Когда в колбе скапливается воздух, поплавок опускается и открывает для воздуха клапан. Теплоноситель под давлением заполняет колбу, поднимая поплавок и запирая клапан. Самые практичные модели — с отсекающим клапаном, который дает возможность свободно прикрутить – выкрутить воздухоотводчик не проливая при этом теплоноситель. Из-за некачественного теплоносителя, воздухоотделитель может выходить из строя чаще других элементов котельной. Все неисправности этого узла проявляются как появление течи и вызываются двумя причинами:

Игла засорилась солями жесткости. Устраняется самостоятельно зачисткой иглы и кулисного механизма. Достаточно открутить крышку, после зачистки все собрать.
Нарушение целостности уплотнительной прокладки (кольца) под крышкой корпуса. Поменять прокладку, либо на резьбу, которой крепится крышка, сделать несколько витков фум-ленты.

Удаление воздуха необходимо предусмотреть и в других местах контура разводки – на стояках, гребенках и каждом отопительном приборе. В последнее время на радиаторах вместо привычного клапана Маевского стали устанавливать угловые автоматические воздухоотделители. Это актуально для отопительных контуров, смонтированных давно и неправильно. Чтобы не мучиться, регулярно стравливая воздух из труб, лучше поставить автоматический воздухоотводчик. Важная деталь — при установке необходимо следить, чтобы ниппель был направлен вверх, в противном случае поплавок не будет работать.

Все современные технологии и конструктивные решения направлены на снижение эксплуатационных затрат на обогрев помещения – уменьшения потребления топлива, уменьшения стоимости обслуживания. Но самое неприятное, что как бы не снижали потребление топлива, какой бы дешевый вид топлива не нашли, за него надо платить, а сожженное топливо по законам термодинамики отдаст нам меньше половины полученного тепла. Это печально.

Есть решение, когда не нужно платить за топливо и стоимость обслуживания оборудования составит сущий пустяк. Это геотермальный .

Тепловой насос — принцип работы

Любой холодильник, забирая тепло из замкнутого объема, отдает его в окружающую среду. Тепловой насос, наоборот, забирает тепло у окружающей среды, охлаждая её, и нагнетает его в замкнутый объем дома. Происходит это так: на участке возле дома пробурена скважина, либо ниже 1 м выкопаны траншеи, куда уложены трубы. На такой глубине температура практически постоянна и равна примерно 10 0 С. По трубам насосом прокачивается вода и приобретает ту же температуру, что и земля. В доме, в специальном баке теплообменнике вода передает температуру земли фреону. Далее фреон сжимается компрессором и от сжатия нагревается до 60 0 С. В другом устройстве – конденсаторе — он отдает эти 60 0 С в систему обогрева дома. Потом холодный газ снова нагревается до 10 0 С и цикл повторяется.

Это очень примитивное описание, но суть в том, что энергия (электрическая) тратится только на перекачку воды через подземные трубопроводы, работу компрессора и принудительную циркуляцию теплоносителя. 1 квт затраченной электроэнергии приносит в дом около 3,5-4,5 квт тепла земли. Поэтому говорят, что у теплового насоса кпд выше 100%. У систем отопления на основе теплового насоса масса хороших свойств:

Они бесшумны как холодильник
Пожаробезопасны
Имеют большой срок службы (до 50 лет скважина, до 20 лет оборудование)
Легко автоматизируются
Одно и то же оборудование зимой греет, летом кондиционирует
Нет вредных выбросов

Котел

Итак, срок окупаемости теплового насоса по сравнению с другими вариантами получения тепла составляет 3-7 лет, а с учетом постоянного роста цен на энергоносители может быть ещё меньше. Если получать электричество из возобновляемых источников, полная автономность отопления и нулевые эксплуатационные расходы будут обеспечены.

В последние годы гравитационные системы уступают свое место более «продвинутым». Многие задают вопрос о том, может ли быть смонтирована система отопления с принудительной циркуляцией своими руками?

Именно такие сейчас устанавливают во всех без исключения новых зданиях и именно так выглядят отопительные системы внутри жилых домов.

В основе такой схемы лежит принудительная циркуляция за счет разницы давления, которое осуществляется насосом, последний в данном случае называется циркуляционным .

Преимущества

Помещения, которые необходимо отопить, нагреваются намного быстрее и, соответственно, необходимая температура воздуха в помещении достигается намного быстрее;
Отопительные приборы в сети нагреваются равномерно. При естественной циркуляции температура радиаторов отопления зависит от расстояния до котла;
Появляется возможность регулировать нагрев в сети по отдельным участкам, а также перекрывать часть цепи. Кроме этого можно изменять схему и монтаж компоновки всей отопительной системы здания;
Принудительное отопление препятствует завоздушенности в трубопроводах системы отопления;
Применение насоса дает возможность сделать всю систему закрытой, включив в цепь мембранный расширительный бачок. Следствием этого является уменьшение испарение воды в системе;

Монтаж всей системы упрощается. Отпадает необходимость тщательно высчитывать высоты, длины, диаметры и уклон труб для нормальной циркуляции;
Схема отопления с принудительной циркуляцией экономит тепло. Следовательно расход топлива уменьшается;
Использование трубопроводов меньшего диаметра дает экономию при монтаже. При одинаковой длине цена на трубы меньшего диаметра ниже, чем на трубы большего диаметра;
В закрытых системах разница температуры на входе и выходе из нагревательного котла значительно меньше. За счет этого срок эксплуатации котельного оборудования увеличивается.

Недостатки закрытых систем

Водяное отопление с принудительной циркуляцией имеет и недостатки:

Существенный недостаток такой конструкции – зависимость от электроснабжения. Решить эту проблему можно только обеспечив систему отопления независимым бесперебойным источником электричества;
Сам циркуляционный насос – оборудование хотя и не очень дорогое, но все-таки имеет определенную стоимость, что делает монтаж самой системы более дорогим. Дополнительно к насосу необходимо приобретать и арматуру для его отсечения в системе и нормальной работы;
Работа насоса требует постоянных затрат на электричество.

Выбор циркуляционного насоса

Перед выбором насоса необходимо принимать во внимание ряд факторов:

Вид теплоносителя (антифриз или вода);
Температура теплоносителя;
Характеристики трубопровода (материал, диаметр, длина и т.п.);
Приборы отопления (радиаторы и батареи отопления), а также их технические характеристики (площадь теплоотдачи, материал, конструкция);
Запорная арматура и регулирующие элементы;
Наличие и характер системы автоматического регулирования.

Важно!
Общий принцип, которым следует руководствоваться при выборе циркуляционного насоса следующий.
Его производительность должна обеспечивать трехкратный оборот теплоносителя в системе за час работы на полную мощность.
Только при выполнении этого условия будет хорошая циркуляция.

Монтаж циркуляционного насоса

Какие основные моменты необходимо принимать во внимание при включении циркуляционного насоса в цепь?

Они перечисляются ниже:

Насос монтируется на обратном магистральном трубопроводе. При такой схеме подключения срок службы всех приборов в системе продлевается;

При подключении насоса перед ним в цепь очень рекомендуется включить фильтр, который защитит крыльчатку от поломки из-за попадания посторонних предметов (накипи, окалины, твердых частиц, посторонних предметов и т.п.);

Во время подключения насос необходимо обезвоздушить. Для этого в конструкции насоса предусмотрен специальный винт;
Инструкция, которая прилагается к насосу имеет расчет потребляемой мощности в зависимости от производительности;

Обозначение насоса указывает на диаметр трубопровода, к которому его можно подключить (в миллиметрах) и давление, которое этим насосом создается (в дециметрах водного столба).
Например, маркировка GPD 25-100 означает, что этот насос подключается к трубе диаметров 25 мм и создает давление 10 м.

При выборе насоса обращайте внимание на энергопотребление;
Конструкция должна быть прочной;
Оборудование не должно быть требовательным к техобслуживанию длительное время;
Насос должен быть долговечным.

Пример приблизительного расчета мощности насоса

Для , который дает производительность 4 м3 в час и напором до 0,5 атмосфер;
Для дома общей площадью 500 м2 потребуется насос на 6 м3 в час и напором до 0,7 атмосфер;
Для дома площадью 700 м2 производительность насоса должна составлять 10 м3 в час, а напор – до 0,8 атмосфер.

Кроме этого выбирая циркуляционный насос необходимо учитывать его способность к самостоятельному регулированию частоты вращения двигателя. Если такая функция присутствует, это увеличивает срок службы оборудования и уменьшает энергопотребление.

Также стоит учитывать тот факт, что принудительная система отопления не работает при наличии воздуха в системе (см. ). По этой причине необходимо учесть включение в цепь автоматических воздушных спускников.

На видео показано, как можно своими руками осуществить монтаж насоса:

Выводы

В описанной выше схеме отопления, используются те же принципы монтажа и расчета, как и в гравитационной схеме. Из-за включения в цепь насоса пропадает необходимость соблюдения всех уклонов в замкнутой отопительной системе.

Включение насоса в обратную магистраль позволяет продлить работу всех частей отопления. Применение принудительной циркуляции дает возможность эксплуатировать отопительные системы на протяжении длительного времени.

Многие современные решения водяного обогрева домов требуют применения циркуляционного насоса. Проектирование и монтаж системы отопления с принудительной циркуляцией необходимо осуществлять с учетом технических моментов, возникающих по причине быстрого движения теплоносителя. Высокое давление в отопительном контуре позволяет реализовать множество схем разводки.

Принудительная схема отличается от естественной добавлением одного или нескольких циркуляционных насосов.

По причине увеличения давления и скорости движения теплоносителя, правила формирования узлов и расположения элементов контура меняются. Этот факт необходимо учитывать, чтобы обеспечить качественное отопление при принудительной циркуляции.

Общие требования к насосной группе

Циркуляционные насосы выбирают исходя из требований по объему перегоняемой воды (кубометр в час) и напору (метр). Расчет обоих параметров зависит от кубатуры отапливаемого жилья и способа отопления, а также длины водяного контура и диаметра его труб. Насос следует выбирать, чтобы его параметры не были «впритык» к требованиям системы. Это позволит добавить в случае необходимости элементы к контуру без замены насоса.

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

В основном насосы рассчитаны на напряжение в 220 Вольт, но есть и с поддержкой 12 Вольт. При скачках напряжения необходимо поставить стабилизатор, для предотвращения выхода устройства из строя. В случае частых отключений электроэнергии нужно позаботиться о наличии источника бесперебойного питания. Нет необходимости брать мощный ИБП – для обогрева частных домов редко применяют устройства с потреблением более 150 Ватт в час.

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

Если разводка системы предоставляет возможность для естественного движения теплоносителя по контуру, то насос необходимо монтировать через «байпас». В этом случае, при его поломке или отключения электроэнергии возможно переключение отопления на режим гравитационной циркуляции. Через неработающий насос вода тоже может перемещаться, однако он создаст сильное сопротивление ее движению.

Смонтировав насос в контур через байпас можно добиться не только нормальных условий работы по принципу естественной циркуляции, но и возможности снятия насоса без слива воды

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

Монтаж насоса лучше выполнять на обратной трубе, потому что более низкая температура воды позволит продлить срок его службы. Если же нет возможности установить насос в ином месте, кроме как на трубе, выходящей из котла, то следует использовать насос с керамическими уплотнителями. Хотя они выдерживают температуру до 110 градусов Цельсия, но при закипании системы и у них могут возникнуть проблемы с функционированием.

Тонкости выбора котлов и печей

Применение в качестве генератора тепла электрических и газовых котлов, печей длительного горения привлекательно с позиции простоты контроля поступления тепла через теплообменник. Применение твердотопливных печей, особенно самодельных конструкций, чревато недостаточным или излишним выделением тепла. Однако их использование часто обосновано с позиции дешевизны и доступности топлива.

Сейчас доступно множество моделей электрических и газовых котлов с интегрированным насосом. С одной стороны встроенная система циркуляции подобрана по мощности котла и позволяет не заниматься покупкой и установкой отдельного насоса. С другой стороны в случае поломки встроенного насоса, его не так просто будет починить или заменить, как отдельный.

Электрокотел с интегрированной помпой является готовым и компактным решением для включения его в схему с принудительной циркуляцией

Требования к котлу при использовании принудительной циркуляции такие же, как и при естественной:

Мощность котла должна удовлетворять потребностям отопления дома в самых жестких условиях для местности. Желательно иметь небольшой запас по мощности (10-20%) по причине возможных форс-мажорных обстоятельств, которые могут возникнуть в системе отопления.
Необходимо обеспечить пропуск теплоносителя без его закипания в теплообменнике. Это требование при использовании комбинации «печь – насос» выполнить легче, чем при гравитационной модели движения жидкости.

Для предотвращения закипания воды в теплообменнике котла достаточно установить регулировку мощности в зависимости от температуры выходящей жидкости. Этот способ действует при любом виде циркуляции.

Для печей при естественной циркуляции нет возможности предотвратить закипание теплоносителя в случае чрезмерного количества загруженного топлива. Единственным вариантом при наличии насоса остается увеличение объема прогоняемой жидкости через теплообменник. Причем такую противоаварийную систему можно сделать автоматической с использованием термостата и блока регулировки скорости насоса.

Блок управления режима работы твердотопливного котла включает функцию запуска насоса при достижении критических температур на выходе из теплообменника

Монтаж и проверка водяного контура

При схеме отопления с использованием принудительной циркуляции будут более высокие скорости движения воды, чем в гравитационной модели. Поэтому, можно использовать меньший диаметр труб при одинаковых параметрах обогрева здания. Это удешевляет стоимость водяного отопления в части затрат на трубы, фитинги и арматуру. Кроме того, меньшие по диаметру элементы контура легче спрятать в технологические ниши или вписать в интерьер помещений.

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

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

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

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

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

Варианты отопления при принудительной циркуляции

Применение принудительной циркуляции позволяет отойти от принципа проектирования разводки с обязательным учетом перепада гидростатического давления, которое необходимо для функционирования при гравитационной схеме. Это добавляет вариативности при моделировании геометрии водяного контура и предоставляет возможность использования таких решений, как коллекторное отопление или теплый пол большой площади.

Применение верхней и нижней разводки

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

Верхнюю разводку также применяют при естественной циркуляции. Поэтому отопительные контуры такого типа позволяют использовать оба вида циркуляции. Это, во-первых, предоставляет возможность выбора, а во-вторых, повышает надежность системы. В случае отключении электричества или поломки насоса движение воды по контуру будет продолжено, пусть и с меньшей скоростью.

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

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

Разновидности однотрубных схем подключения

Однотрубная схема использует одну и ту же трубу для подачи горячей воды к радиаторам и отвода холодной к нагревательному котлу. При такой разводке почти вдвое сокращается длина используемых труб, уменьшается количество фитингов и запорной арматуры. Однако нагрев радиаторов происходит последовательно, поэтому рассчитывая количество секций необходимо учитывать постепенное уменьшение температуры подаваемого теплоносителя.

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

Однотрубные схемы могут быть реализованы в горизонтальном и вертикальном вариантах. При принудительной циркуляции, в случае использования вертикальных стояков можно осуществлять подвод горячей воды не только сверху, но и снизу. Целесообразность использования того или иного варианта зависит не только от удобства проведения труб, но и от максимально допустимого количества радиаторов на одном стояке однотрубного контура.

Подключать радиаторы отопления можно двумя способами:

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

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

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

Способы применения двухтрубного варианта

Схему контура отопления с использованием второй трубы для отвода остывшей воды к котлу называют двухтрубной. Метраж труб увеличивается, как и количество соединений и устройств. Однако основным плюсом системы является то, что к каждому радиатору подается теплоноситель одинаковой температуры. Это делает двухтрубный вариант очень привлекательным.

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

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

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

минимизации метража труб и количества соединений;
легкостью проведения контура отопления через стены и перекрытия;
возможностью вписать отопительные элементы в интерьер помещений.

В зависимости от движения горячей и охлажденной воды двухтрубные схемы подразделяют на попутные и тупиковые. В попутной схеме движение в обеих трубах происходит в одном направлении. Цикл круговорота теплоносителя имеет одну и ту же длину для всех радиаторов в этой части системы, поэтому скорость их нагрева одинакова.

В тупиковой схеме радиаторы, расположенные ближе к котлу нагреваются быстрее. Однако для систем с принудительной циркуляцией это не сильно важно по причине значительной скорости воды в контуре. Поэтому при выборе между попутным и тупиковым вариантом руководствуются условием удобства проведения обратной трубы. В вертикальных схемах при нижней разводке получается тупиковая система, а при верхней – попутная.

Использование распределительного коллектора отопления

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

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

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

Распределительный узел для двухтрубной системы представляет собой сложную комбинацию подающего и возвратного коллекторов, с помощью которых осуществляется сбалансированная по температуре и давлению подача теплоносителя. Каждая ветка устройства питает один элемент отопления или их небольшую группу. Ветки, как правило, расположены под полом, каждый этаж многоэтажного здания обслуживает один установленный в центре коллектор.

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

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

Все коллекторы монтируют, как правило, в специальный шкафчик, так как запорная арматура располагается там же и к ней необходим доступ. Размещение кранов в одном месте очень удобно. В случае потребности включения или отключения радиаторов или возникновения нештатной ситуации достаточно иметь доступ к шкафу и нет необходимости посещать все помещения.

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

Распределительный коллектор может содержать множество приборов, с помощью которых на месте можно легко отрегулировать температуру в любой точке дома

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

Обогрев с помощью теплого пола

Одним из самых комфортных способов отопления считают организацию теплого пола. Необходимо отметить, что монтаж такого варианта обогрева жилых комнат, душевых, кухонь и других помещений достаточно сложен. Водяной теплый пол большой площади возможен только при организации принудительной циркуляции, так как необходимо создать давления в длинной системе узких трубок.

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

Существует большое количество комбинаций укладки трубок. Для маленьких помещений применяют схемы с одним входом для горячей воды и выходом для охлажденной. Для больших помещений организуют более сложные системы теплого пола с использованием распределительного коллектора. Нередко для фрагментов контура с теплым полом устанавливают отдельные циркуляционные насосы.

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

Видео-примеры систем с использованием насоса

Подробное изложение двухтрубной и достаточно сложной схемы отопления двухэтажного дома:

Система открытого типа на базе твердотопливного котла для дачи:

Система закрытого типа для трехэтажного дома на базе газового котла:

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

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

Классификация по способу перемещения теплоносителя:

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

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

Основные требования к системам обогрева:

Что лучше, принудительное или естественное движение воды

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

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

Преимущества систем с циркуляционным насосом:

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

Одно и двух-трубные системы отопления

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

Базовыми или основными схемами можно считать:

однотрубную;
двухтрубную.

Контур отопления однотрубный

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

Недостатки однотрубной системы:

неравномерность нагрева радиаторов;
для замены батареи нужно отключить систему.

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

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

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

Контур отопления двухтрубный

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

Вертикальная двухтрубная схема

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

Вертикальная двухтрубная система второй вариант

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

Коллекторная схема разводки

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

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

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

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

Обобщение

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

Возможных вариантов организации систем отопления (СО) всего два:

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

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