Закрытая система отопления, ее создание, оборудование, параметры работы

Отопление в доме должно обеспечивать качественный прогрев всего объема помещений, особенно у пола, и при этом быть максимально экономичным. Обогрев должен быть удобным в управлении, не требовать много усилий и затрат времени на обслуживание. А также отдавать энергию для нагрева воды для бытовых нужд. Как создать и обеспечить в доме тепловой комфорт, рассмотрим далее в подробностях, в том числе и примерный подбор оборудования, схемы разводки труб…

Когда отопление окажется комфортным

Современные системы отопления с насосом называют замкнутыми или закрытыми. Только под воздействием насоса можно обеспечить качественную подачу энергии ко всем потребителям в частных домах, в том числе, к примеру, в теплый пол, к бойлеру, нагревающему воду для бытовых нужд (работает от отопления), в отнесенные контуры второго этажа, гаража, оранжереи, подвала… или просто в низкие и внутрипольные радиаторы отопления, имеющие большое гидравлическое сопротивление.

Без насоса, отопление будет самотечным, что тоже осуществимо для небольших площадей. Но это дорого за счет большого диаметра труб, не функционально, не комфортно.

Почему называют закрытыми или замкнутыми

Насос создает небольшое повышенное давление впереди по ходу жидкости и разрежение позади рабочего колеса. Если в системе будет открытый расширительный бак и атмосферное давление, то возможно, что жидкость из него просто выльется или произойдут другие гидравлические неприятности… Для нормальной работы в системе должно быть небольшое повышенное давление, норма 1,5 – 2,0 атм для не разогретого состояния.

Для поддержания повышенного давления система закрывается и применятся расширительный бак закрытого типа, мембранный, одна половина которого первоначально закачивается воздухом до давления 1,3 – 1,4 атм. Теперь, при тепловом расширении жидкость не убегает «в кастрюлю», а ее избыточная часть сжимает воздух в баке и давление в системе немного повышается. Система отопления оказывается замкнутой (закрытой).

Чтобы систему не разрушило давлением

Расширительный бак должен быть объемом не менее 1/10 от объема заливаемой в систему жидкости, тогда давление будет поддерживаться стабильно без риска значительного увеличения. Если высчитать проблематично, то можно измерить объем сливаемой жидкости и затем подобрать бак…

Всегда на подаче возле котла устанавливаются манометр, предохранительный клапан на 3 атм, который сбрасывает воду при достижении такого давления, и автоматический воздухоотводчик. Вместе они образуют группу безопасности. Автоматизированные котлы всегда комплектуются такими приборами.

Подбор насоса отопления для не автоматизированного котла

Насос должен создавать определенное давление, чтобы протолкнуть теплоноситель по замкнутой системе отопления. Давление должно быть достаточным, чтобы двигался определенный объем теплоносителя, и происходила передачи всей энергии от котла радиаторам.

В продаже циркуляционные насосы стандартных типоразмеров — на 40, 50, 60, 80, 100, 120 кПа. Существует вполне успешная практика подбора насоса для твердотопливного котла руководствуясь отапливаемой площадью. Это же рекомендуется и самими производителям. В автоматизированных котлах встроенные насосы подобраны изначально по мощности котла (по отапливаемой площади).

Так насос 25/40 (первая цифра – диаметр подключения, вторая – давление в кПа) подходит до 120 м кв. 50 – до 170 м кв.; 60 – до 240 м кв.; 80 – до 320 м кв. Повышенной мощности выбирать не следует.

Котел в системе

Как и в случае с насосом, самостоятельные расчеты «гидравлических и других теплопотерь» абсолютно не помогут в выборе мощности котла. Лучше воспользоваться такой же эмпирической формулой, от которой не отнекиваются и сами производители – 1 кВт мощности на 10 м кв. отапливаемой площади плюс запас 20%. Но для любого ли дома подходят такие расчеты?

Формула работает всегда и везде, если в доме холодно нужно утеплять, а не менять отопление на более мощное.

Обогрев комнат радиаторами – как сделать лучше…

Суммарная мощность отопительных приборов должна быть чуть больше чем у котла. Принято считать, что одна секция полноразмерного радиатора (500 мм между подводами), не зависимо от его типа дает 150 Вт мощности при средней температуре нагрева +70 град С. Но есть и панельные, и конвектора которые подбираются целиком по имеющимся в комнате теплопотерям.
Подробнее можно узнать здесь о расчетах мощности отопительных приборов в каждой комнате

При установке радиатора рекомендуется

• Закреплять радиатор горизонтально.
• Установить заглушки, отключающие или регулирующие краны, термоголовки, воздушный клапан, с использованием льняной подмотки с качественной силовой затяжкой всех резьбовых соединений.
• Предусмотреть схему подключения труб «диагональная», как обеспечивающую больших КПД, или возвратноточную для коротких радиаторов.
• Обеспечивать зазоры не менее 10 см сверху и снизу радиаторов, а также со стеной. Не устаноавливать по возможности в нишах, не закрывать….

Чтобы схема работала стабильно

Не менее важными для закрытой системы отопления является подбор труб. Если диаметр будет мал, будет перегружаться насос, возникнет большая скорость движения и будет шум, что не допустимо в жилом доме. Большой диаметр, — не только большая переплата, но и воздушные пробки из-за малой скорости даже на небольших неровностях (воздушные пузырьки не уносятся потоком).

Известно, что скорость движения теплоносителя рекомендуется в пределах 0,3 – 0,7 м/с…… Но как это согласуется с забором необходимой мощности от котла и производительностью насоса?

Оказывается, что и здесь все давно просчитано, и не подходящих диаметров просто нет в продаже, и рекомендовать их никто не будет. Существуют таблицы рекомендуемых диаметров труб в зависимости от подключенной мощности. Ими рекомендуется следующее: один радиатор подключается 16 мм (внутренний диаметр), 5радиаторов в тупике – 20 мм. На два тупика (до 12 радиаторов) – 25 мм. На 24 радиатора (от котла) – 32 мм. Можно ознакомится с подбором диаметра труб из полипропилена

В чем главные преимущества закрытой системы отопления

В закрытую систему отопления вы можете включить дополнительно один или несколько контуров, дополнительный котле, резервный или работающий постоянно и создать самую сложную систему развязки.

Пример сложно-сочиненной системы закрытого типа представлен на схеме отопления двухэтажного дома. Здесь присутствует гидрострелка для выравнивания давления между множеством подключенных насосов. Также имеется солнечный коллектор и подключенный бойлер нагрева воды. Подобное невозможно для открытой (самотечной) схемы.

Недопустить кислород в систему

Недопустимо пополнение растворенного кислорода в теплоносителе. В открытых системах теплоноситель сообщался с атмосферой и беспрепятственно обогащался кислородом, это было одной из причин скорейшего выхода со строя всех металлических элементов системы. Сейчас нормой является закрытая система отопления, при этом трубопроводы из измененного полиэтилена содержат металлическую фольгу или специальный слой полимера, имеющий значительное сопротивление диффузии кислорода.

Рекомендуется приобретать и применять трубы специальные для отопления, соответствующие этому требованию – PEX, PERT, металллопластик, полипропилен. Сейчас наиболее востребованными остаются полипропиленовые трубы PN25, как низкой цены со простейшим монтажем, армированные и металлопластиковые трубы из измененного полиэтилена с включением слоя алюминиевой фольги, которые и рекомендуются как обеспечивающие наиболее надежные стыки.

Подключаем теплый пол

Теплый пол, сделанный на основе массивной нагреваемой стяжки, является главным отопительным прибором для создания комфортной обстановки. Лучшее распределение температуры по высоте и лучшая экономия. Но остается не забыть, что также необходима и радиаторная сеть, для оперативного изменения температуры в доме и его отопления во время больших холодов. Структурная схема подключения теплого пола к закрытой системе отопления – схема прямого включения смесительного узла на основе трехходового клапана в радиаторную закрытую сеть отопления.

При создании водяного обогреваемого пола

• Создать достаточную теплоизоляцию под стяжкой теплого пола (обычно от 15 см экстрдуированного пенополистирола), в противном случае будут слишком большие теплопотери.
• Обеспечить толщину стяжки не менее 8 см, чем достигается прочность при тепловых расширениях и теплораспределение от трубопровода.
• Создать армировку железобетонной стяжки с помощью металлической сетки, а также пластикфикацию и миркоармировку бетона (фиброволокно) по требованиям нормативов.
• Спланировать отопительные контура примерно одинаковой длины, разделить стяжку на фрагменты под каждый контур, обеспечить требуемую плотность и рисунок укладки трубопровода, согласно правил теплого пола.
• Не допускать наличие в стяжке соединений трубопровода, прокладывать трубы только рекомендуемые (металлопластик).

Подключаем бойлер нагрева воды

Комфортное проживание в доме невозможно без наличия большого количества горячей воды на бытовые нужды. Рациональнее ее получить от дешевой энергии системы отопления. Для этого используется косвенный бойлер и система рециркуляции в подаче воды. Но управлять этим бойлером умеют лишь автоматизированные котлы. Тогда его подключения довольно простое, в соответствии с инструкцией к котлу. С твердотопливным котлом включить бойлер в закрытую систему отопления можно с применением трехходового клапана по следующие структурной схеме, которая является лишь примером реализации идеи…

Распределение теплоносителя в закрытой системе

К обогревательным приборам теплоноситель подается по определенной схеме трубопровода. Сейчас уже наработаны определенные выводы в этом вопросе, и рекомендуются двухтрубные закрытые системы отопления, которые называются тупиковая, попутная, коллекторная. Соответствующие этим названиям схемы приведены на рисунках. На основе этих схем и строится вся разветвленная сеть отопительного трубопровода в доме.

Замкнутая система отопления — схема на примерах

Отопительная система – это целый комплекс устройств, которые объединены в единый контур при помощи трубопровода. Работа отопления в таком случае заключается в постоянном движении теплоносителя (как правило, жидкости). Нагреваясь, теплоноситель расширяется, и в закрытой отопительной системе для нейтрализации этого явления используется расширительный бак. Эти устройства делятся на два типа, и именно от них зависит, будет система закрытой или открытой. Замкнутая система отопления подразумевает наличие бака, который не контактирует с окружающей средой, а в открытой отопительной системе бак взаимодействует с воздухом.

Для циркуляции теплоносителя в закрытых отопительных системах используются насосы, которые обеспечивают постоянное движение жидкости на достаточном уровне. Использование насосов позволяет закрытой системе работать гораздо эффективнее, варьируя скорость движения теплоносителя (прочитайте: «Закрытая и открытая система отопления на примерах схем»).

Принудительная циркуляция хороша еще и тем, что в такую систему можно подключать дополнительные контуры с подключенными отопительными приборами. Конечно, такие системы становятся энергозависимыми, поскольку для функционирования насосов требуется электричество, но этот недостаток компенсируется высоким КПД всей конструкции.

Насосы в замкнутой отопительной системе монтируется на трубе обратки непосредственно перед котлом. В этом же месте можно разместить и расширительный бачок. Закрытая система отопления имеет ряд плюсов, которые становятся очевидными при сравнении с другими типами отопительных систем: установка системы осуществляется без особых затруднений, поскольку не нужно соблюдать постоянный уклон. Трубопроводу не потребуется утепление, да и сам трубопровод можно сделать потоньше, что скажется не только на его эстетических качествах, но и на стоимости конструкции.

В закрытой отопительной системе теплоноситель не может испаряться, поэтому следить за его уровнем придется гораздо реже. Кроме того, использование циркуляционных насосов обеспечивает ускоренный прогрев помещений, а если установить в контуре термостаты, то появляется возможность тонкой настройки температурного режима во всем доме.

Элементы системы отопления замкнутого типа

Схема замкнутой системы отопления содержит большое количество элементов:

• отопительный котел;
• мембранный расширительный бачок;
• циркуляционный насос;
• отопительные приборы;
• трубы для прокладки контура, установки стояков и подводок;
• фитинги;
• краны;
• фильтры;
• крепежные элементы.

Принцип работы замкнутой отопительной системы

В котле происходит нагрев теплоносителя, после чего он разносится по отопительным приборам через трубопровод. Когда теплоноситель заполняет все пространство контура, к работе присоединяется расширительный бак, вмещая в себя излишки жидкости. Мембранный расширительный бачок состоит из двух полостей: в одну из них поступает лишний теплоноситель, а вторая часть заполнена газом или воздухом. Читайте также: «Плинтусная система отопления — оригинально и практично».

При монтаже в закрытой отопительной системе создается давление, которое в дальнейшем задает давление всему контуру. Нагрев теплоносителя провоцирует увеличение давления в системе, и его излишки вместе с возникшим давлением поступают в бак, прогибая расположенную в нем мембрану. Дальнейший путь теплоносителя пролегает через циркуляционный насос, и работа системы продолжается в штатном режиме.

Особенности схемы замкнутой системы отопления

В закрытой отопительной системе с принудительной циркуляцией есть несколько особенностей:

1. Возможность установки расширительного бачка и циркуляционного насоса рядом с отопительным котлом, что позволяет снизить затраты на трубы и упрощает монтаж всей системы.
2. Полная герметичность бака приводит к тому, что теплоноситель не может испаряться из системы, а сам трубопровод надежно защищен от попадания воздуха.
3. Устанавливать расширительный бачок и насос нужно на трубе обратки. Эксплуатация насоса возможна лишь в том случае, когда через него проходит жидкость, имеющая низкую температуру.
4. По сравнению с открытой отопительной системой, замкнутая может располагаться в помещениях любой площади.

Плюсы и минусы замкнутой отопительной системы

Схема замкнутой системы отопления, в которой движение теплоносителя осуществляется принудительно, имеет свои преимущества и недостатки. Отрицательных моментов меньше, но они в некоторых случаях являются решающими. Бывает зависимая и независимая система отопления, выбирать из которых нужно систему, которая оптимально подойдет именно в вашем случае.

Достоинства замкнутой системы отопления:

• высокий КПД;
• невозможность испарения жидкости;
• использование труб уменьшенного диаметра;
• повышение срока службы котла за счет разности температур на подающем и обратном контурах;
• снижение коррозийного влияния на трубопровод;
• возможность применения антифриза.

Недостатки замкнутой системы отопления:

• зависимость от электричества, особенно в регионах, где перебои с электроэнергией – не редкость;
• необходимость установки более сложного, вместительного и дорогого расширительного бачка.

Переоборудование открытой системы в закрытую

Замкнутая система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя используется довольно редко, но исключительно из-за своих особенностей. О каких особенностях идет речь, и как осуществляется переход от одного типа системы к другой? При монтаже открытой отопительной системы мысль о переходе на замкнутую систему приходит нечасто, но сделать это довольно просто – достаточно установить мембранный расширительный бак, и конструкция сразу же станет закрытой.

Конечно, всегда есть возможность спроектировать подобную схему, но она будет обладать некоторыми минусами двух типов систем. Для обеспечения естественного движения теплоносителя трубопровод необходимо укладывать с соблюдением постоянного уклона, что нередко приводит к появлению воздушных пробок и существенно усложняет монтаж.

Установка системы отопления

Перед монтажом отопительной системы составляется проект, согласно которому и будут устанавливаться все элементы. Чтобы выбранная схема оправдывала себя, необходимо грамотно подобрать устройства, которые будут работать в контуре, и начать стоит с выбора отопительного котла. Выбирая котел, нужно отталкиваться от типа котла, зависящего от используемого топлива, и его мощности.

В последние годы получают распространение твердотопливные котлы, которые практически не требуют эксплуатационных затрат, но можно выбрать и другой вариант из числа представленных на рынке.

Как рассчитывается мощность системы? При проведении усредненных расчетов обычно берется соотношение 1 кВт мощности на 10 квадратных метров помещения. Выбрав подходящий котел, можно начинать расчет отопительных приборов. Лучшим вариантом являются радиаторы, характеристики которых индивидуальны, но отличий в них обычно немного, поэтому выбирать подходящие устройства можно, исходя из личных предпочтений. Кроме котла и отопительных приборов, потребуются и остальные элементы, да и установку системы тоже нужно включать в расчеты.

Приблизительная стоимость конструкции может колебаться в пределах от 4000 до 4500 тысяч долларов, но при желании можно найти варианты дешевле или дороже. Важно помнить, что слишком дешевая конструкция может не обеспечить дом необходимым количеством тепла, а чересчур дорогие варианты часто не оправдывают возложенных надежд.

Какие выводы можно сделать из всего вышесказанного? Замкнутая система отопления с принудительной циркуляцией достаточно надежна и долговечна, и такая конструкция прослужит дому на протяжении многих лет. При необходимости можно использовать в закрытой схеме и естественную циркуляцию, но этот вариант создаст некоторые неудобства, без которых вполне можно было бы обойтись.