Схема закрытой системы отопления с принудительной циркуляцией

Хозяевам индивидуальных жилых домов при обустройстве автономного отопления приходится решать ряд важных задач по выбору нагревательного оборудования, системы для организации циркуляции теплоносителя, типа теплообменников, трубной разводки. Вариант, которому отдают предпочтение подавляющее большинство пользователей — закрытая система отопления с принудительной циркуляцией, схема которой позволяет реализовать разнообразные методы обогрева помещений.

Собственникам перед устройством отопительной системы полезно знать принципы ее функционирования, организации, изучить используемые трубы, котлы и технические приборы. Как для простых, так и для более сложных систем обязательно составляется схема отопления, по которой специалисты проводят монтаж оборудования, арматуры и трубопроводов.

Рис. 1 Закрытая система отопления с принудительной циркуляцией схема — схема для индивидуального дома

Принцип функционирования закрытой системы

Чтобы не совершить критических ошибок при организации автономного отопления, в первую очередь учитывают эксплуатационные и расходы на топливо в долгосрочной перспективе со средним сроком примерно в 20 лет. И в этом отношении водяное отопление и установка газового котла даже при начальных сверхвысоких затратах оказываются экономичнее при длительной эксплуатации.

Нагретая в котлах вода не может циркулировать по трубам, если для этого не соблюдены определенные условия. Поэтому отопительный контур дополняют верхним расширительным баком или делают закрытым, а воду по нему проталкивают электронасосом.

Для сбора избытка теплоносящей жидкости, которая в нагретом состоянии расширяется, в закрытом контуре применяют накопительный бак. Излишки воздуха выпускают через воздухоотводчики, для защиты оборудования и приборов в случае превышения отопительной жидкостью предельных температур используют аварийные спускные клапаны.

Рис. 2 Схема открытой системы отопления индивидуального дома

Система отопления двухэтажного частного дома – варианты, схемы, монтаж. В отдельной статье подробно рассказывается про возможные варианты организации автономной системы отопления частного дома, схемы, оборудование, монтаж.

Сравнение закрытой и гравитационной систем

Помимо закрытой, в индивидуальных домах применяется система отопления без насоса, получившая название самотечной или гравитационной.

При ее организации нагретую котлом отопительную жидкость направляют по вертикальной трубе в расширительный бак, которой располагают в самой верхней точке дома (на чердаке). Вода поступает в бак самотеком за счет меньшей плотности горячих водных масс, выталкиваемых холодными.

От бака прокладывают с небольшим уклоном горизонтальную трубу с боковыми отводами к каждому радиатору, по которой нагретая вода затекает в теплообменные приборы. Снизу от каждой батареи отходит отвод, который подключают к общему трубопроводу обратки, проложенному с некоторым уклоном и подсоединенному к котлу.

Таким образом, система отопления с естественной циркуляцией не нуждается для обеспечения тока жидкости в каких-либо дополнительных приборах. Основные отличия самотечной и закрытой принудительной систем заключаются в следующем:

• Среднее давление в отопительном контуре индивидуальных систем составляет 1 — 1,5 бара. Чтобы достичь нижнего порога в одну единицу, расширительный бак придется поднимать на высоту 10 м от котла. Это не всегда удается достичь в домах с двумя этажами и совершенно невозможно получить такое расстояние в одноэтажных зданиях.
• В системах без циркуляционного насоса из-за низкого давления нельзя использовать контуры теплых полов. Впрочем, и в контурах с принудительной циркуляцией нередко в коллекторный узел разводки отопительного трубопровода устанавливают дополнительный циркуляционник.

Рис. 3 Материалы труб для отопления: нержавейка, медь, полипропилен, сшитый полиэтилен

• Теоретически самотечная система отопления в частном доме может функционировать без электроэнергии, хотя в реальности многие автоматизированные газовые котлы также не работают без электричества. Однако бензиновый генератор поможет справиться с проблемами отсутствия электроэнергии в любых системах, обеспечивая напряжением питания циркуляционные электронасосы и автоматику котлов.
• Если скорость перемещения тока воды в самотечных системах можно повысить, подключив в линию обратки через байпас циркуляционный электронасос, то проблемы с эстетичностью внешнего вида практически неразрешимы. Даже если спрятать горизонтальную трубу от расширительного бака под потолком, то подходящие к каждому радиатору по стенам вертикальные участки труб не только испортят внешний вид комнат, но и принесут массу неудобств при расстановке мебели, навешивании карнизов.
• В принудительных системах трубопровод можно полностью скрыть под полом, что многие и делают.
• Для предохранения воды от замерзания в нее добавляют антифризы, основные из которых — дешевой ядовитый этиленгликоль и абсолютно безвредный пропиленгликоль. Если в закрытый контур можно залить ядовитую жидкость, и она не будет иметь выхода наружу, то в открытом контуре придется применять только дорогостоящую незамерзайку.

Рис. 4 Условные обозначения на схемах элементов отопительных систем по ГОСТ 21.205-93

Закрытая система отопления с принудительной циркуляцией схема

Если рассматривать отопительную систему закрытого типа с насосом, то имеется ряд элементов, без которых ее функционирование невозможно. Замкнутая система отопления индивидуального дома помимо трубопровода обязательно включает в себя электронасос, расширительный бак, запорно-регулирующую арматуру, воздухоотводчики.

ГОСТ 21.205-93 регламентированы условные обозначения практически всех основных элементов, которые включает в себя любая схема закрытой системы отопления. При составлении плана специалистами инженерно-проектных организаций данные символы проставляют в чертежах, знание которых иногда может быть полезно собственникам при их изучении.

Основные узлы системы отопления закрытого типа

Обычно при монтаже закрытой системы обустраивают котельную, которая может находиться в доме или отдельно стоящей постройке.

В ней устанавливают котел и рядом с ним размещают все основное оборудование, от которых прокладывают трубопровод к теплообменникам в доме.

Рис. 5 Закрытая отопительная система и ее составляющие

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.