Эффективные схемы теплоснабжения дома: двухконтурные системы

Опубликовано 24 февраля 2015 в 14:46

Одной из важных задач при проектировании домов является создание эффективной схемы теплоснабжения, которая бы позволила не только обогревать помещения, но и обеспечивать возможность использования горячей воды для бытовых и хозяйственных нужд. Наиболее подходящей для этих целей и к тому же популярной среди владельцев частной недвижимости является двухконтурная система отопления.

Особенности и существующие варианты двухконтурного отопления

Отличительной особенностью такой схемы отопления является создание отдельных контуров для отопления и горячего водоснабжения, подключаемых к одному источнику тепла. Для этих целей могут применяться двух- или одноконтурные котлы.

При использовании одноконтурных котлов при организации двухконтурных систем для обеспечения горячей водой необходимо дополнительное подключение водонагревателя (бойлера). Многие производители предлагают готовые комплекты такого оборудования.

Рисунок 1 – Упрощенная схема двухконтурного отопления с применением одно- и двухконтурного котла

Основным фактором, определяющим возможность применения того или иного типа котла, является планируемый объем потребления горячей воды. Если этот показатель достаточно высокий, использование двухконтурных моделей не рекомендуется. Это объясняется особенностями функционирования таких агрегатов, о которых будет сказано ниже.

Двухконтурное отопление, как и многие схемы теплоснабжения, может проектироваться по следующим вариантам:

• одно-, двухтрубное, коллекторное;
• с горизонтальными, вертикальными стояками или их комбинацией;
• с нижней и верхней разводкой;
• с естественной и принудительной циркуляцией воды;
• с магистральным (попутным) и тупиковым (встречным) движением теплоносителя.

Рисунок 2 – Схема двухконтурного отопления со встречным и попутным движением теплоносителя

Типы и принцип работы двухконтурных котлов

Существующие на сегодняшний день типы двухконтурных котлов можно разделить по нескольким классификационным признакам.

По конструктивному исполнению:

По виду и количеству теплообменников:

• котлы с битермическим теплообменником – последний конструктивно выполняется по принципу «труба в трубе», в котором по наружному контуру движется теплоноситель для отопления, по внутреннему – для ГВС;

Рисунок 3 – Битермический теплообменник

• котлы с двумя отдельными теплообменниками – первичный, нагревающий теплоноситель для отопления, изготавливается, как правило, из медных труб и тонких пластин; вторичный (пластинчатый) предназначен для нагрева воды для ГВС за счет энергии теплоносителя отопительного контура.

Рисунок 4 – Первичные теплообменники для двухконтурных котлов

Рисунок 5 – Схема устройства вторичного (пластинчатого) теплообменника

По типу используемой энергии:

В свою очередь существует несколько модификаций газовых моделей.

По виду камеры сгорания топлива:

• с открытой камерой – для функционирования таких моделей забор воздуха осуществляется из того помещения, где они установлены, а отвод дымовых газов – через вертикальный дымоход; такие котлы имеют невысокую стоимость, но для обеспечения безопасности их желательно размещать в отдельном хорошо проветриваемом помещении;
• с закрытой камерой – подача воздуха в котел осуществляется через воздухозаборник, отвод продуктов сгорания производится принудительно (электровентилятором) по коаксиальному дымоходу (как правило, эта конструкция выполняется по принципу «труба в трубе», где подсос воздуха происходит по внешнему контуру, а вывод продуктов сгорания – по внутренней трубе); такие модели можно размещать в любом месте; они имеют более высокий КПД; дымоход можно располагать любым способом. Однако такие котлы более дорогие, а для их надежной работы требуется подключение к электрической сети.

По способу отвода продуктов сгорания:

• конвекционные – в них образующийся при сгорании топлива водяной пар выводится наружу вместе с дымовыми газами; такие котлы имеют невысокую стоимость, а отвод продуктов сгорания может осуществляться благодаря естественной тяге;

Рисунок 6 – Схема конвекционного котла

• конденсационные – отводимые газы, содержащие водяной пар, предварительно проходят через теплообменник, где происходит конденсация пара и выделение теплоты; такие модели имеют более высокий КПД, однако для возможности использования скрытой теплоты водяного пара температура теплообменника, а, следовательно, поступающего в него отработанного теплоносителя, должна быть невысокой (это может быть обеспечено применением более габаритных и дорогих отопительных приборов или однотрубной схемы).

Рисунок 7 – Схема двухконтурного конденсационного газового котла

Принцип работы двухконтурного котла с двумя теплообменниками

Как было сказано выше, конструкция такого котла имеет два отдельных контура: для отопления и горячего водоснабжения. Если оборудование работает на отопление, тепло, образующееся при сгорании топлива, передается первичному теплообменнику. При этом подача нагретого теплоносителя во вторичный теплообменник не осуществляется, для чего используется трехходовой клапан.

Нагретый теплоноситель движется по замкнутому контуру AD (с помощью насоса), проходя через все установленные радиаторы, и возвращается обратно в котел для подогрева.

Рисунок 8 – Схема работы двухконтурного котла в режиме «отопление» Обозначения: 1 –горелка газовая; 2 – насос; 3 – клапан; 4 – вторичный теплообменник; 5 – первичный теплообменник

При открытии любого крана в системе горячего водоснабжения клапан перекрывает подачу теплоносителя в отопительный контур, в результате чего происходит нагрев воды во вторичном теплообменнике. Соответственно, при закрытии крана происходит обратное подключение.

Рисунок 9 – Схема работы двухконтурного котла в режиме «ГВС»

Характеристики контуров

Отопительный контур

Отопительный контур выполняется замкнутым, и в нем постоянно движется определенный объем теплоносителя. Как известно, в воде содержится некоторое количество солей кальция и магния, которые при нагревании постепенно выпадают в осадок, образуя на стенках котла, трубопроводов и радиаторов отложения. Но т.к. в этом контуре не осуществляется регулярная подпитка, вода имеет постоянный химический состав, что благоприятно сказывается на работе и долговечности всех элементов отопительной системы.

Контур ГВС

В отличие от контура отопления система ГВС постоянно подпитывается водой по мере ее потребления. В результате этого, вторичный теплообменник быстрее исчерпывает свой ресурс и требует ремонта или замены.

Для продления срока службы оборудования в системе горячего водоснабжения рекомендуется установка очистительных фильтров (один из них обязательно монтируется на подаче холодной воды в котел).

Для обеспечения независимой работы схем в двухконтурное отопление устанавливают бойлер, вода в котором нагревается за счет тепловой энергии котла. В этом случае при открывании крана отопительный контур не перекрывается, т.к. горячая вода будет расходоваться из бойлера. И только в случае нехватки, ее подогрев будет осуществляться по стандартной схеме, описанной выше.

Обязательные меры при проектировании и создании двухконтурного отопления

Для обеспечения надежной работы оборудования особое внимание следует уделить выбору и монтажу системы безопасности, включающей контрольно-измерительное и запорно-регулирующее оборудование и, возможно, независимый источник бесперебойного питания.

В процессе эксплуатации любой системы отопления возможны следующие ситуации:

• отключение воды или снижение ее напора – это событие не будет оказывать влияние на работу котла и отопительного контура. Но для использования ГВС объема воды будет не хватать, в результате чего возможен перегрев или даже выход из строя оборудования. Для предотвращения этого в системе должны быть установлены регуляторы, уменьшающие или останавливающие подачу топлива;
• отсутствие электричества – при недоступности или неработоспособности источника бесперебойного питания прекращается работа циркуляционного насоса, в результате чего происходит перегрев воды и нагревательных элементов. Чтобы исключить поломку оборудования или более опасных ситуаций, необходимо предусмотреть возможность автоматического отключения подачи воды и топлива.

В ряде случаев в качестве временных мер двухконтурное отопление предусматривает наличие отдельного гравитационного контура, который начинает функционировать после отключения насосов. Подобным образом обеспечивается бесперебойная работа системы.

Система двухконтурного отопления частного дома

Наиболее популярным способом поддержания тепла в комнатах частного дома является отопление, связанное с перемещениями воды по трубам. Существует много видов конструкций, позволяющих провести и установить отопление в доме. Практичные владельцы выбирают двухконтурную систему отопления частного дома. Оно полностью окупает затраченные на него финансы и эффективно обогревает помещения.

В нашей статье мы подробно разберём, что такое двухтрубное отопление, почему люди устанавливают себе эту систему, какие схемы установки отопления существуют. Так же затронем тему установления двухконтурного котла, работающего на газе.

Что такое двухконтурное отопление?

Двухконтурное отопление (двухтрубное) – наиболее популярная разводка труб для обогрева дома. Двухконтурная система обогрева лучше, чем одноконтурная по причине рационального и эффективного распределения теплоносителя.

Две трубы, подсоединённые к радиатору, выполняют разные функции. По одной трубе течёт разогретая котлом до нужной температуры вода. По другой выводится остывший теплоноситель. Далее он попадает обратно в котёл для дальнейшего подогрева, но не перетекает в следующий радиатор. Вода в обеих трубах зачастую движется в одном направлении, хотя при определённой схеме установки она может двигаться во встречных направлениях.

Для двухконтурной системы отопления затрачивается большее количество труб, чем в одноконтурной, но она эффективней и гораздо практичней.

Благодаря двухтрубной системе можно поддерживать комфортную температуру в конкретной комнате, а не сразу во всём доме. Она и экономнее. Двухконтурную систему можно автоматизировать так, что она способна нагреть помещение до определённой температуры, самостоятельно отключиться, а потом, когда градус упадёт до определённой отметки, снова включиться. Это не единственные плюсы такого отопления.

Почему люди выбирают двухконтурную систему?

У подобной разводки есть плюсы, о которых необходимо упомянуть, чтобы понять, почему владельцы домов останавливают свой выбор именно на ней. В их число входит:

1. Параллельное подсоединение радиаторов. Это позволяет в отдельно взятой комнате поддерживать разные температуры. Это позволяет использовать систему в многоэтажных домах. Плюс ко всему при поломке одного или нескольких радиаторов, система продолжит функционировать. При одноконтурной системе такое невозможно.
2. Возможность подключения большого количества радиаторов. Температура воды, поступающий в каждый радиатор, будет одинаковой, вне зависимости, насколько далеко он расположен от котла.
3. Возможность установления терморегулятора. Система отслеживает температуру сама и автоматически включается, когда это необходимо. Владельцу необходимо только установить диапазон температур.
4. Малые теплопотери. Практически всё вырабатываемое тепло не теряется, а уходит на обогрев помещения. В одноконтурных системах оно расходуется понапрасну.

Из минусов: многие отмечают большую протяжённость труб и дороговизну установки двухконтурного отопления в частном доме. На самом деле двухконтурная система не дороже своего однотрубного аналога из-за небольшого диаметра самих труб. А пользы от неё намного больше.

Схемы двухконтурного отопления

Пример схемы двухтрубного отопления дома

Двухконтурную систему отопления можно проложить разными способами. Выбор полностью зависит от решения владельца дома. Чтобы не прогадать и понять, какая из них необходима в данной ситуации остановимся на них подробнее. Самыми распространёнными из них будут:

1. Открытая разводка.
2. Закрытая разводка.
3. Верхняя разводка.
4. Нижняя разводка
5. Тупиковая.

Итак, начнём по порядку.

Открытая разводка

Подразумевает под собой наличие расширительного бака, который негерметичен. Он имеет крышку, но она закрывает бачок неплотно, что позволяет находящейся в нём жидкости сообщаться с атмосферой.

Устанавливают его в самой высокой точке системы. Его располагают на чердаках или прямо под потолком здания. В первом случае необходимо поддерживать тепло на чердаке, иначе теплоноситель может замёрзнуть, а во втором – такая конструкция смотрится неопрятно. Установка в этой точке дома необходимо для того, чтобы вода не выливалась из него.

Бачок можно наполнять только водой. Другие жидкие теплоносители не подойдут. Система сообщается с атмосферой и часть воды регулярно испаряется. Владельцы таких систем отопления должны следить за уровнем воды в открытой разводке. При недостаточном количестве теплоносителя вся система отопления выйдет из строя.

Система наиболее проста в установке, не представляет особых угроз человеку и не требует дополнительных узлов.

Закрытая разводка

В основе системы лежит расширительный бак. Внутри разделён поперёк на две части упругой перегородкой, которую называют мембраной. В верхней части поддерживается необходимое давление, а в нижней – объём воды. Нижняя часть посредством патрубка соединяется с отопительной системой.

Для наполнения закрытой двухконтурной системы подойдет вода и любая жидкость на основе этиленгликоля. Плюс последней в том, что она не замерзает даже при достаточно низких температурах. Минус – неэгологична, требует утилизации. А с этим в странах СНГ обстоят проблемы.

Расширительный бак с мембраной можно установить в любом месте вашего дома, необязательно в самой высокой точке.

Герметичный бак опаснее негерметичного. Давление может сильно вырастать, а газы, не имея выхода, накапливаться. Поэтому закрытую систему необходимо тщательно отслеживать и устанавливать воздухоотводчики.

Верхняя разводка

Трубы, подающие теплоноситель, устанавливают вверху помещения. Чаще ближе к потолку, выше окон. Это способствует появлению в них высокого давления. Трубы, подающие теплоноситель обратно в котёл, проходят по низу помещения, максимально близко к полу.

Двухтрубная система отопления частного дома с верхней разводкой требует наличия расширительного бачка. Герметичного или нет – это на выбор владельца.

Минусом верхней разводки является то, что часть тепла уходит вверх. Она не предназначена для обогрева помещений с большой площадью. Зато теплоноситель переносится с высокой скоростью.

Нижняя разводка

Тут проводящую теплоноситель трубу устанавливают прямо под подоконником, а обратную – около пола.

Давления в трубах не очень высокое, поэтому приходится использовать насосы. Не исключено завоздушивание. Чтобы избежать этого недостатка, следует установить краны Маевского на этаже. Если дом многоэтажный, то этот кран должен находиться на каждом из этажей.

Разводку можно прокладывать только до дверного проёма или установить две независимые друг от друга системы отопления в обе стороны от двери.

Расширительный бачок легко установить в любом месте. Если он закрытый, то его можно расположить в комнатах, а не на чердаке, что является удобным. Нижняя разводка не бросается в глаза. Это важно, если вы заботитесь о том, чтобы разводка приемлемо вписывалась в декор вашей комнате.

Тупиковая разводка

Состоит из двух труб. По одной из них в радиаторы поступает горячая вода, по другой – выводится и возвращается в котёл уже в другом направлении. Недостатком системы является то, что по всей протяжённости трубопровода вода добирается за разные промежутки времени. Чем дальше радиатор находится от котла, тем дольше до него добирается вода.

Итог

Как видим, многие способы установления двухконтурных систем отопления бросаются в глаза и могут не вписываться в интерьеры частного дома. Однако, есть и те варианты, когда можно осуществлять скрытый монтаж труб. В любом случае данный вид разводки считается весьма эффективным.

Отопление дома двухконтурным газовым котлом

Если вы ищете универсальный способ обеспечивать своё жильё теплом, то стоит задуматься о приобретении двухконтурного газового котла. Он может не только обогреть комнату, но и подогреть воду для бытовых нужд.

Стоит иметь в виду, что котлы не совсем подходят для больших домов. Производительность нагрева горячей воды в двухконтурных котлах позволяет обслуживать только одну точку. Если у вас планируется несколько санузлов, то мощности не хватит. В таких случаях следует прибегать к бойлерам косвенного нагрева или же к обычным тэновым бакам.

Двухконтурное отопление в купе с теплым полом

Закрытые варианты двухконтурного отопления частного дома без труда можно комбинировать с системой водяного теплого пола. Важно учитывать, что теплый пол – это низкотемпературная система, а радиаторы – высокотемпературная. Поэтому необходимо обеспечить подмес теплого пола, чтобы температура с 60-80 градусов опустилась до более комфортной 45-50.

Если вы хотите обогреть все одну комнату водяным полом, то вам будет полезен вот такой модуль:

В модуле есть термоголовка, которая в зависимости от температуры открывает или закрывает подачу теплоносителя в систему. Модуль подключают к обратке двухконтурной системы.

Если же хотите реализовать решение один этаж полы, другой радиаторы, тогда уже стоит делать распределение теплоносителя в котельной.

Двухконтурное отопление конвекторами

Помимо привычных радиаторов отопления, существуют водяные конвекторы. Бывают двух видов: стальные и медно-алюминиевые. Отличаются по степени конвекции.

Для них действуют те же правила, что и для обычных радиаторов. Поэтому вы можете применять рекомендации, описанные выше.