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.

Что такое закрытая система отопления

Обеспечить тепло в доме, не подключенном к центральной теплосети, поможет обустройство автономной системы с теплогенератором, работающим на любом виде топлива. Сегодня популярностью пользуется закрытая система отопления, оснащенная циркуляционным насосом для принудительного движения теплоносителя.

Закрытая система отопления в частном доме

Особенности и преимущества

Отопительные системы различаются по конфигурации расширительного бака — специальное емкости, компенсирующей тепловое расширение теплоносителя. Открытый бак устанавливается в гравитационной системе — жидкость по трубам движется без установки циркуляционного насоса на отопление. Перемещение теплоносителя происходит за счет естественной циркуляции среды, меняющей плотность при нагреве и под воздействием силы тяжести.

Особенность закрытой системы — использование расширительного бака закрытого типа, который представляет собой герметичную емкость, оснащенную эластичной мембраной внутри. За счет этого обеспечивается эффективная работа под давлением и исключается контакт жидкости с воздухом.

Внутреннее устройство расширительных баков закрытого типа

С принудительной циркуляцией

Система отопления закрытого типа в частном доме может иметь в составе циркуляционный насос, заставляющий теплоноситель активно перемещаться, максимально прогревая все приборы отопления или контур теплого пола.

Закрытая система отопления с принудительной циркуляцией имеет ряд преимуществ:

• нагрев жидкости, находящейся под давлением, происходит быстрее;
• снижается риск завоздушивания трубопровода и радиаторов;
• предотвращается испарение теплоносителя (что особенно важно при использовании антифриза), проникновения в жидкость кислорода, провоцирующего коррозию металлических элементов системы;
• за счет монтажа мембранного бака внизу рядом с котлом, а не в верхней точке контура, как в открытых системах, упрощается монтаж и обслуживание;
• движение жидкости под небольшим давлением упрощает расчет и монтаж трубопровода — в отличие от гравитационной системы, в данном варианте нет жестких требований к углу наклона труб и можно использовать трубы меньшего диаметра;
• отсутствует необходимость использовать трубы большого диаметра и монтировать их открытым способом, чтобы иметь доступ к любому участку системы для ликвидации воздушных пробок.

Пример с индукционным котлом

Система отопления частного дома с циркуляционным насосом и мембранным расширительным баком обеспечивает более качественный обогрев помещений по сравнению с гравитационной. Но при этом имеет один существенный недостаток — энергозависимость. Работа насоса требует электричества, поэтому данный вариант не подходит для построек в удаленной местности с недостаточно качественным электроснабжением или полным его отсутствием.

С естественной циркуляцией

Гравитационная система отопления энергонезависима, и в этом ее преимущество. Обычно это система отопления с твердотопливным котлом или печью, реже используются жидкотопливные агрегаты.

Отопление без насоса подходит для жилища относительно небольшой площади, при этом важно правильно рассчитать диаметр труб для каждой части системы и спроектировать схему их монтажа, соблюдая оптимальный угол наклона звеньев трубопровода. Необходимо снизить риск завоздушивания и обеспечить эффективное продвижение теплоносителя.

В закрытую систему отопления с естественной циркуляцией можно в любой момент добавить циркуляционный насос, повысив ее эффективность. Это оптимальный вариант для местности, где есть проблемы с электроснабжением. В этом случае при временном отсутствии электричества дом не останется без тепла — система закрытого типа в частном доме будет работать как гравитационная.

Естественная циркуляция

Обратите внимание! Использование мембранного бака в самотечной системе негативно сказывается на ее функционировании, поскольку жидкости в замкнутой системе отопления требуется преодолевать сопротивление мембраны в герметичной емкости. Для гравитационных систем предпочтителен открытый бак, а в контур с мембранным расширительным баком обычно добавляют циркуляционный насос.

Схема

Схема закрытой системы отопления бывает однотрубной и двухтрубной. Выбор зависит от условий использования и требований к эффективности.

Однотрубная схема замкнутой отопительной системы подходит для построек небольших размеров. Допускается ее монтаж в двухэтажном доме, причем на каждый этаж должно приходиться не более 5 радиаторов. Однотрубная схема (ленинградка) имеет существенный недостаток — радиаторы подключены последовательно, и чем дальше от котла расположен прибор отопления, тем ниже температура теплоносителя, который проходит через него. Замыкающими цепочку радиаторами должны служить приборы отопления с увеличенной площадью теплоотдачи по сравнению с первыми.

Схема двухтрубной системы обогрева

Двухтрубная схема закрытой системы отопления более эффективна, поскольку позволяет доставлять во все радиаторы теплоноситель одной температуры. Данный вариант подходит для домов большой площади, в том числе в несколько этажей.

Особенности монтажа

Твердотопливные агрегаты, двухконтурные и одноконтурные, склонны к образованию конденсата в топочной камере, что вызывает коррозию и повреждает металл. С целью избежать этого эффекта в схему обвязки добавляется смесительный узел, в состав которого входит трехходовой клапан и байпас. Благодаря клапану теплоноситель циркулирует по малому контуру, пока не нагреется до требуемой температуры, после чего открывается доступ в котел для теплоносителя из отопительного контура. Твердотопливные котлы с обвязкой данного типа безопасны в эксплуатации и служат максимально длительный срок.

Обвязка трубами отопительного агрегата

Система отопления закрытого типа рассчитана на работу в автономном режиме и использование температурных датчиков для поддержания комфортного микроклимата. Это учитывается при выборе разновидности котла — рекомендуется использовать автоматизированный агрегат. Газовые и электрические котлы снабжены автоматикой, если в систему отопления подключается твердотопливный котел, лучше выбрать агрегат длительного горения, пиролизный или пеллетный.

Группа безопасности

Подающий теплоноситель трубопровод на выходе из котла оснащается группой безопасности, которая отвечает за контроль работы теплогенератора. В ее состав входит манометр (измеряет давление), автоматический воздухоотводчик (для стравливания газов), предохранительный клапан (сбрасывает излишки теплоносителя при повышенном давлении). Группу безопасности (ГБ) можно приобрести в готовом виде либо установить на коллектор соответствующие устройства, купленные по отдельности.

Внимание! Между группой безопасности и патрубком котла запрещается монтировать отсечную арматуру.

Расширительный бак

Отопление закрытого типа предусматривает установку устройства для компенсации увеличения объема нагревающегося теплоносителя. Мембранный расширительный бак — это герметичная емкость с эластичной внутренней перегородкой грушевидной или тарельчатой формы. Нагретый теплоноситель, увеличившись в объеме, растягивает мембрану и заполняет часть резервуара. По мере остывания объем жидкости уменьшается, и мембрана стремится принять прежнюю форму, вытесняя теплоноситель из емкости. За счет этого в системе поддерживается определенный уровень давления.

Принцип работы мембранного расширительного бачка

Объем мембранного бака рассчитывается конкретно для каждой системы. Он должен составлять не менее 10% от общего объема теплоносителя в контуре (емкость котла, всех приборов отопления и труб), если речь идет о воде, либо от 15%, если в качестве теплоносителя выбран антифриз.

Циркуляционный насос

Циркуляция воды обеспечивается специальным насосом, при выборе которого учитывается тепловая мощность, отапливаемая площадь, протяженность трубопровода, схема автономной системы, диаметр труб и ряд других факторов.

Рекомендуется выбрать циркуляционный насос мокрого типа, где теплоноситель проходит через ротор — с таким устройством отопительная система значительно меньше шумит во время работы. Монтаж системы предусматривает установку насоса на обратном трубопроводе.

Правильно смонтированный циркуляционный насос

Если система рассчитана на эксплуатацию с естественной и принудительной циркуляцией в зависимости от наличия электроснабжения, требуется предусмотреть байпас, по которому теплоноситель будет проходить в обход насоса.

Заливка системы

Домашним мастерам, обустраивающим автономное отопление своими руками, важно заранее разобраться, как правильно заполнить систему отопления в частном доме, чтобы не допустить образования воздушных пробок.

Для первого запуска отопления в частном доме желательно пригласить специалиста, который проверит правильность схемы и качество монтажа элементов, проконтролирует работу котла. Но в дальнейшем, после профилактических работ, вновь потребуется заполнение системы отопления теплоносителем, поэтому необходимо знать, как это сделать без ошибок.

Насос для заполнения системы отопления

Обратите внимание! Заполнение системы отопления закрытого типа рекомендуется выполнять с помощником. Один человек будет заполнять водой или антифризом контур, а второй — отслеживать спуск воздуха из труб.

Заполнение водой

В верхней точке правильно смонтированной отопительной системы располагается автоматический воздухоотводчик. Перед тем, как заполнить водой контур, клапан требуется полностью открыть, чтобы через него выходил вытесняемый воздух.

Обратный трубопровод монтируется под уклоном и в нижней точке устанавливается сливной кран, который позволяет удалять теплоноситель из системы. Рядом, чуть ниже котельного агрегата, должен иметься патрубок с обратным клапаном, который служит для заполнения системы отопления.

К патрубку может быть подключена труба водопровода, в этом случае, чтобы заполнить систему отопления водой, достаточно повернуть вентиль. При отсутствии стационарной трубы патрубок соединяют с водопроводом при помощи гибкого шланга. Заполнение водой закрытой системы отопления требует, чтобы вода подавалась под давлением, немного превышающим расчетное рабочее давление.

Проверка батареи после заполнения водой

Подача воды в систему завершается, когда все приборы отопления и трубы заполнились — из верхнего воздушного клапана начинает стекать теплоноситель. На завершающем этапе заливки закрывают верхний воздушный клапан и открывают краны Маевского на всех батареях поочередно, чтобы ликвидировать воздушные пузыри. Закачка воды прекращается, когда устранен весь воздух из системы и манометр на группе безопасности показывает расчетное давление (1,5 атм или более, в зависимости от характеристик котла).

Если в закрытой системе отопления используется двухконтурный котел с модулем подпитки водой, порядок действий предусматривает подключение заливочного шланга к специальному крану для закачки теплоносителя, который входит в состав модуля.

Если речь идет о системе с газовым котлом и водяным контуром, важно знать, как запустить агрегат. С котла снимается лицевая крышка, чтобы обеспечить доступ к циркуляционному насосу подкачки. После заполнения системы своими руками и ее проверки на герметичность включают агрегат, установив рабочий режим. С циркуляционного насоса подкачки, который начнет булькать, отверткой слегка отвинчивают крышку, чтобы вышел воздух и начала капать вода. Затем крышка завинчивается обратно и через 3-4 минуты операция повторяется два-три раза с небольшими интервалами. Агрегат станет работать тише и включится розжиг горелки. Проверьте показания манометра и ненадолго откройте подпитывающий кран, чтобы создать давление, соответствующее расчетному.

Заполнение антифризом

Применение незамерзающей жидкости в качестве теплоносителя имеет свои особенности. Разберемся, как заполнить систему отопления закрытого типа антифризом, учитывая, что его нельзя залить через расширительный бак или подать из водопровода.

Заполнение антифризом

Система заполняется следующим образом:

• Вариант 1. Незамерзающая жидкость закачивается ручным опрессовочным насосом, который позволит обеспечить необходимое давление.
• Вариант 2. Используется электрический насос, способный перекачивать жидкости с различной плотностью.
• Вариант 3. Заливка выполняется через шланг, нижний конец которого подсоединен к патрубку обратного клапана, а верхний поднят выше верхней точки системы (на чердак, крышу, второй этаж). По завершении работ остатки теплоносителя из шланга сливают в подставленную емкость.

Давление в системе и подпитка

Стабильное рабочее давление — залог эффективной работы отопительной системы. Разберемся, почему падает давление в системе отопления. Это происходит из-за уменьшения объема теплоносителя, причиной которому служат неизбежные утечки в узлах и местах соединения, выброс жидкости из воздухоотводчиков в процессе ручного развоздушивания радиаторов и т.д.

От падения давления ниже требуемых значений убережет автоматический клапан подпитки, соединенный с водопроводом. В небольших системах монтируют механический клапан, но в этом случае потребителю требуется регулярно проверять показания манометра и добавлять необходимый объем теплоносителя вручную.

Заключение . Умение правильно выполнять заливку отопительной системы закрытого типа позволит правильно готовить ее к отопительному сезону и выполнять запуск после проведения ремонтных или профилактических работ.