Отопление с принудительной циркуляцией. Как реализовать?

При проектировании системы отопления перед ее будущим пользователем возникает немалое количество вопросов. На этом этапе предстоит принять решение о том, каким образом теплоноситель будет передвигаться в магистрали – естественным путем или с принудительной циркуляцией. Про естественную циркуляцию у нас есть отдельный материал, а здесь сделаем упор на принудительную систему отопления.

Особенности функционирования принудительной системы обогрева

Отопительная схема, в которой топливо циркулирует естественным образом, максимально проста. В такой цепочке теплоноситель нагревается в котле и, в соответствии с законами термодинамики, устремляется вверх по стояку. Достигнув радиаторов, носитель отдает часть тепловой энергии, температура его снижается. Под гнетом вновь пребывающих доз тепла, остывшее топливо опускается обратно в котел для повторения цикла.

Такая элементарная схема имеет существенные недостатки, особенно в совокупности с однотрубным типом разводки:

• Тепло распределяется неравномерно: в помещениях, которые расположены рядом с источником теплоснабжения (котлом), температура выше, чем в тех, что находятся на большем от него расстоянии.
• Система с естественной циркуляцией потребляет значительное количество отопительного материала, что говорит не в пользу ее рациональности.
  Частично нейтрализовать эти проблемы позволяет обустройство двухтрубной разводки.

Эффективность отопительной схемы с принудительной циркуляцией обусловлена включением в нее насоса. Его функцией является придание движению топлива по тепломагистрали большей скорости. Величина этого показателя находится в прямой зависимости с температурой обогреваемых помещений.

Присутствие в системе отопления циркуляционного насоса наделяет ее неоспоримыми преимуществами:

• экономичность. Связана как с рациональным расходованием теплоресурса, так и с разумными финансовыми затратами на приобретение труб небольшого диаметра;
• эргономичность. Негромоздкая конструкция позволяет спрятать ее элементы в стенах, под полом и т.п.;
• возможность функционирование в отопительных проектах любой сложности с различным сочетанием обогревательного оборудования. В отопительной схеме могут присутствовать и радиаторы, и тепловые завесы, и полы с подогревом.
  Основным поводом для беспокойства при проектировании системы отопления с принудительной циркуляцией является бесперебойная подача электроэнергии, поскольку приводить насос в действие призвано именно электричество. Неплохо поэтому позаботиться о резервном источнике электроснабжения.

Принудительные схемы

Условно все принудительные схемы можно разделить на однотрубные и двухтрубные. Наиболее популярны сегодня именно двухтрубные. Но давайте разберемся в отличиях

Однотрубная схема подключения

Предполагает эксплуатацию одной трубы для подачи теплоносителя из котла и для его обратного оттока. Этот вариант не требует большого метража труб, количества запорной арматуры, фитингов и прочих элементов, следовательно, монтажные работы сводятся к минимуму.
Минус: последовательный нагрев отопительных приборов постепенно уменьшает температуру подаваемого топлива в цепочке оборудования. Система отопления может функционировать естественным и принудительным способом.

Двухтрубная схема подключения

В этой модели отопления работают две трубы: первая подает топливо к обогревателю, вторая осуществляет отвод остывшего носителя к котлу. В этом состоит главное отличие от первого варианта, вытекающие последствие: увеличение металлоемкости конструкции за счет большего трубометража, запорных и соединительных элементов в схеме. Монтаж более сложен. Положительный момент, как вознаграждение за понесенные финансовые и трудовые затраты: к каждому обогревателю в системе подается теплоноситель одинаковой температуры.

В зависимости от направления потоков горячего и охлажденного топлива различают:

• попутную схему подключения, где подача теплоносителя и его отвод двигаются в одном курсе, позволяя всем приборам в цепочке нагреваться с равной скоростью;
• тупиковую, которая предполагает более быстрый нагрев приборов, находящихся ближе к котлу.

Лучевая разводка

Очень схожая модификация с двухтрубной схемой отопления принудительной циркуляции. Различие — пункт распределения горячего топлива и сбор остывшего, которым является не главный стояк, а распределительные коллекторы. К каждому обогревательному прибору проводится отдельная линия подачи теплоносителя и его оттока. Разумеется, такая схема предполагает сбалансированное по температуре и давлению распределение тепла.
Накладность такой организации отопления очевидна: существенные затраты на материалы, большая стоимость и трудоемкость монтажных работ. Кроме этого, весьма затруднительно вносить коррективы в схему с распределительными узлами (к примеру, добавлять обогревательное оборудование).

Обустройство теплого пола

По-настоящему сложная схема с принудительной циркуляцией отопления, вдобавок дорогостоящая, но и наиболее комфортная. В маленьких помещениях применяют простые комбинации укладки труб с одним входом для нагретого теплоносителя и выходом для остывшего. Большие площади потребуют более сложных конструкций с использованием распределительных узловых соединений. Зачастую обустройство теплого пола предполагает установку отдельного циркуляционного насоса на участки системы.

Открытая и закрытая схема обогрева с применением насоса

Носитель тепла, двигающийся в трубах, набирает объемы в процессе нагревания. Образующееся чрезмерное его количество стекает в специально оборудованную емкость. Отопительной системой открытого характера предусматривается установление в токе наибольшей высоты расширительного бака, в котором напрямую сообщаются атмосферная среда и теплоноситель.

Концептуальная схема действия схемы: увеличение температуры провоцирует возрастание теплоносителя в объеме и, как следствие, его уровень в расширительном сборнике. Некоторое количество воздуха из бака выводится через патрубок. При понижении температуры уменьшается уровень топлива в резервуаре, и его место занимает внешний воздух, поступающий из патрубка.

В закрытой системе отопления с принудительной циркуляцией задействуется расширительный резервуар, находящийся под давлением. Он представлен в виде металлической емкости высокой прочности, состоящей из пары завальцованных частей. В баке размещена резиновая жаропрочная мембрана и содержится небольшое количество газа (азот, закаченный производителем или накопленный в системе воздух). Мембрана делит резервуар на две половины: в одну поступают избытки теплоносителя, появляющиеся при нагревании, другая предназначена для воздуха или азота, не взаимодействующих с топливом. Действие системы следующее: теплоноситель подается в расширительный бак при нагревании, и попадает в мембрану. В процессе остывания газ по другую сторону мембраны выталкивает теплоноситель назад в систему.

Выбор циркуляционного насоса

Качественный насос для системы отопления с принудительной циркуляцией должен соответствовать критериям:

• энергосбережения;
• простоты и надежности в эксплуатации.

Мощностные характеристики определяются габаритами жилого помещения, которое необходимо обогреть. Например, для отопления площади 250 кв.м необходим циркуляционный насос с мощностью 3,5 куб.м/ч и напором 0,4атм.
Кроме этого, на выбор оборудования влияют расчеты из проекта системы отопления. К ним относятся:

• материал труб, предназначенных для монтажа и их диаметр;
• общий метраж схемы;
• количество обогревательных приборов;
• вид теплоносителя.

Самостоятельный подбор насоса может вызывать ряд трудностей, поэтому лучше всего получить консультацию у грамотного специалиста по данному вопросу.

Необходимость соблюдения уклона труб

При монтаже отопительной системы с принудительной циркуляцией теплоносителя соблюдение требований к уклону труб необязательно. Тепломагистрали устанавливаются прямолинейно или с малозначительным скатом по отношению к сливу. Это облегчит слив теплоносителя перед проведением ремонтных работ или при возникновении ситуации, когда системе предстоит длительный простой.

Диаметр труб в принудительной системе

Отопительная система, в которую включен циркуляционный насос, не предъявляет особенных требований к трубопроводу. Для такой схемы не имеет значения, какого размера и состава трубы будут переносить тепло. Таким образом, можно использовать недорогие модели небольшого диаметра. Это позволит сэкономить приличную сумму при организации отопления. Не следует забывать, что параметры труб берутся во внимание при приобретении циркуляционного насоса.

Важно понимать, с меньшими диаметрами трубопровода в системе с принудительной циркуляцией растет и сопротивление.

Главный минус принудительного отопления

Так как отопление дома с принудительной циркуляцией работает только с циркуляционным насосом. Следовательно, такой насос нуждается в стабильной и качественной подаче электричества.

Это является единственным и самым большим минусом отопления дома с принудительной циркуляцией. Например, у вас отключили электричество. Отопления нет. Авария в электрических сетях — отопления нет. Упало напряжение в сети — насос не выдает номинальной мощности – опять отопления нет.

Как улучшить систему с принудительной циркуляцией?

Желательно конечно хорошо утеплить трубы систем отопления, чтобы минимизировать потери драгоценного тепла. Тогда будет экономично. Главное при выборе в свой дом системы с принудительной циркуляцией не ошибиться при ее расчете.

Необходимо обратить пристальное внимание на количество тепловых приборов, количество контуров отопления, подбор оптимального диаметра труб и мощность насоса.

Именно с нарушением этих законов возникает больше всего проблем. То неправильно рассчитали количество приборов, то заузили трубопроводы и тепла радиаторам не хватает, то поставили слабый насос, который работает на износ и так далее.

Проектирование отопления с принудительной циркуляцией

Существует 2 типа циркуляции теплоносителя для обогрева помещений — естественная и принудительная. Система отопления с принудительной циркуляцией обладает рядом преимуществ перед гравитационной, главная из которых – возможность использовать современные конструкции и довести отопительный комплекс до совершенства.

Основное отличие естественной циркуляции от принудительной – наличие насоса, который заставляет жидкость перемещаться по трубопроводу. Система с гравитационным типом перемещения теплоносителя предполагает проектирование магистрали, имеющей достаточный уклон.

Принцип работы

При естественном движении в системе отопления, нагретая жидкость из котла под действием температуры сама создает давление и поднимается вверх по трубам, попадает в радиаторы, а остывая — возвращается в нагревательный прибор. Соответственно, близкие к котлу радиаторы будут прогреты хорошо, а дальние – наоборот. Чтобы поддерживать более-менее стабильную температуру в разных помещениях, приходится наращивать количество секций на батареях отопления и увеличивать диаметр труб, а также рассчитывать уклон трубопровода, чтобы теплоноситель перемещался по магистрали согласно законам физики.

Насос для принудительной циркуляции способствует быстрому движению жидкости без повышения давления и потери температуры. Существует еще несколько преимуществ:

• Нет необходимости использовать для монтажа трубы с большим диаметром;
• Нет перепада температур – нет быстрого износа элементов системы;
• Возможность регулировать температурный режим в отдельных помещениях;
• Не нужно рассчитывать уклон для беспрепятственного движения теплоносителя.

Недостаток насоса – его шум во время работы. Нужно выбирать хорошие малошумные модели.

Конструктивные особенности

Система отопления с принудительной циркуляцией бывает двух типов — закрытая и открытая.

Открытая система не предполагает наличие насоса, однако в ней обустраивается принудительная циркуляция. Для этого рассчитывают уклон трубопровода и устанавливают расширительный бачок. Котел для нагрева применяют твердотопливный или газовый. Такой тип отопления считается самым экономичным в плане стоимости обустройства.

«Открытой» система называется из-за постоянного контакта с окружающей средой через расширительный бачок. Поэтому возможна коррозия металлических комплектующих.

Для открытого вида обязательно использование труб с большим диаметром. При разработке проекта необходимо заранее учитывать способ их маскировки, а также рассчитать эффективный уклон труб.

Закрытая система – максимально производительна для любого жилья (квартиры, дачи, загородного дома). Чтобы смонтировать ее своими руками понадобятся следующие комплектующие:

В котле нагревается теплоноситель, его излишек поступает в расширительный бачок, а поток жидкости перекачивает насос. Также дополнительно ставят клапан для сброса давления. Расширительный бак для закрытой системы должен быть герметичным. Недостаток закрытого типа: обязательное наличие бесперебойного электропитания для насоса.

При обустройстве отопления своими руками первоначально следует определиться с видом схемы.

Однотрубная

В такой системе нет входящего и обратного трубопровода теплоносителя. Поток движется из котла, заполняет радиатор, выходи из него и движется далее к следующему. Затем жидкость возвращается в котел.

Такая, на первый взгляд, логичная и простая схема имеет существенный недостаток: по мере движения теплоноситель остывает, особенно, если система без насоса и в качестве принудительной циркуляции использовать уклон весьма проблематично. Однако сделать однотрубную разводку своими руками довольно просто.

Специалисты рекомендуют учитывать в однотрубной схеме такой нюанс, как быстрое остывание жидкости и холодную «обратку». Необходимо защитить котел от конденсата.

Двухтрубная

Схема разводки в системе этого типа сложнее, но при этом эффективнее. Теплоноситель поступает в трубу, затем в радиатор. После охлажденная жидкость идет в параллельный трубопровод обратки. Таким образом, подающий и обратный поток идут по двум ветвям, что гарантирует одинаковую температуру в последующем радиаторе.

Преимущество двухтрубной системы — постоянная температура в каждом элементе, а также возможность отключить какой-либо радиатор. Например, однотрубная схема не предполагает выборочного отключения – при перекрытии одного элемента блокируется вся система отопления. Недостаток — разветвленная система трубопровода, которую нужно монтировать своими руками, обладая профильными знаниями.

Как выбрать насос

Прежде чем приступать к выбору оборудования и собственно к монтажу отопления необходимо рассчитать его характеристики. Важные параметры:

• Производительность;
• Гидравлическое сопротивление (напор);
• Размер устройства;
• Температурный режим.

Кроме того, следует продумать точку подключения электричества для питания насоса. В случае перебоев с питанием желательно иметь альтернативный источник энергии, например, генератор.

Совет! Нет смысла брать слишком мощный насос с одной скоростью. Он будет работать, потребляя излишнее количество электроэнергии. Логичнее приобрести устройство с несколькими скоростями.

Проектирование и монтаж

Первоначально – выбор котла исходя из его мощности. Усредненная норма на 10 м 2 составляет 1 кВт. Для помещений с высокими потолками – 1,2 – 1,3 кВт. Также нужно учитывать теплопотери дома.

Количество радиаторов зависит от размера помещения и числа окон. Считается, что на комнату площадью 10 м 2 и одним большим окном достаточно повесить один радиатор с примерно 10-ю секциями.

Далее нужно выбрать тип отопления: открытый или закрытый, однотрубная схема или двухтрубная, учесть, есть ли возможность для циркуляции делать уклон. Чаще всего выбор падает на принудительную циркуляцию с двухтрубной схемой.

Исходя из совокупности данных, делается проект. Последовательно монтируются своими руками или при помощи специалистов котел, трубопровод, радиаторы и насос. На батареи устанавливаются вентили для регулировки температуры. Насос монтируется на обратном трубопроводе.