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

Закрытые системы отопления с принудительной циркуляцией

На сегодняшний день закрытая система отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя успешно применяется для обогрева подавляющего большинства загородных домов. Ее отличие от открытой схемы – в движении воды, находящейся под давлением, по замкнутой сети трубопроводов в полной изоляции от внешней среды. Если вы еще не решили, какой вид отопительной разводки выбрать для своего жилища, рекомендуем ознакомиться с данной статьей, где изложена вся необходимая информация о системах закрытого типа.

Состав и принцип работы

Независимо от выбранной схемы (их разновидности мы рассмотрим далее) в ее состав всегда входят следующие основные элементы:

• источник тепла – газовый, дизельный, электрический либо твердотопливный котел;
• потребители – радиаторная сеть и (или) водяные теплые полы;
• циркуляционный насос;
• герметичный расширительный бак мембранного типа;
• группа безопасности, включающая в себя устройство для сброса воздуха (воздухоотводчик), предохранительный клапан и манометр;
• сетчатый фильтр – грязевик;
• трубопроводная арматура для балансировки, опорожнения и регулировки;
• магистральные и подводящие трубы.

Примечание. Система отопления может дополняться другими элементами и оборудованием, предусмотренным в проекте, например, распределительным коллектором, буферной емкостью и различными средствами автоматизации. Типовая двухтрубная схема, наиболее распространенная в частных домах, показана выше на рисунке.

Принцип работы современной закрытой системы заключается в перемещении тепловой энергии от котла к радиаторам с помощью жидкости, находящейся под избыточным давлением (от 1 до 2 Бар). Расширение ее объема от нагрева компенсируется за счет растяжения резиновой мембраны внутри бачка, полностью изолированного от атмосферы.

Устройство герметичной расширительной емкости

Завоздушиванию отопительной сети препятствует автоматический воздухоотводчик, установленный в группе безопасности. Расположенный там же подрывной клапан срабатывает в случае критического повышения давления в трубопроводах, обычно он настроен на 3 Бар. Грязевик ставится на обратной магистрали перед входом в теплогенератор и собирает шлам, поступающий из отопительной сети.

Важный момент. Циркуляционный насос, принудительно перекачивающий теплоноситель, можно встраивать как в обратный, так и в подающий трубопровод рядом с котлом. Оба способа – правильные.

Позитивные стороны и недостатки

Закрытый вариант водяной системы обрел популярность благодаря многочисленным достоинствам:

• нет контакта с атмосферой – отсутствуют потери теплоносителя за счет испарения;
• для заполнения сети в периодически протапливаемом здании можно применять антифриз;
• здесь не нужны трубы больших диаметров, прокладываемые со значительным уклоном, как это делается при монтаже магистралей с естественной циркуляцией воды;
• отсутствуют потери тепла через герметичный расширительный бак, поэтому схема считается более экономичной;
• вода, находящаяся под давлением, прогревается значительно быстрее, а закипает при более высокой температуре, что снижает риск образования паровой пробки при аварийной ситуации;
• система закрытого типа хорошо поддается регулированию как на отдельных участках, так и в целом.

Примечание. Герметичность дает еще один немаловажный плюс – теплоноситель не насыщается атмосферным воздухом через открытый бачок. Воздушные пузырьки могут попасть в трубопроводы только через подпитку от водоснабжения либо сквозь трещины в мембране бака.

Прокладка трубопроводов в полу и внутри стен

Небольшие диаметры трубопроводов и принудительная циркуляция – важнейшие аргументы в пользу современных закрытых сетей отопления. Всю разводку можно упрятать в стены или полы, а трубы прокладывать с минимальным уклоном. Он служит только для слива воды при ремонте или промывке радиаторов и магистралей.

Теперь о ложке дегтя в бочке меда. Дело в том, что закрытая система отопления частного дома неспособна функционировать автономно, поскольку зависит от электричества, питающего насос. Поэтому при частых отключениях электроэнергии рекомендуется обзавестись блоком бесперебойного питания либо электрогенератором, дабы не остаться без тепла.

Справка. В интернете можно отыскать альтернативные варианты — закрытые системы, выполненные по образцу гравитационных (самотечных). То есть, большими трубами со значительными уклонами. Но тогда половина вышеперечисленных достоинств теряется, а стоимость монтажа возрастает.

Второй негативный момент – сложность удаления воздушных пробок в процессе заливки воды, опрессовки и запуска отопления. Но данный минус не станет проблемой, если удалять воздух согласно общепринятой технологии.

Схемы закрытых систем

Для обогрева загородных и дачных домов применяются следующие типы разводок:

1. Однотрубная. Все радиаторы присоединяются к единственной магистрали, проходящей по периметру помещения или здания. Поскольку горячий и охлажденный теплоноситель движутся по одной трубе, каждая последующая батарея получает меньше тепла, нежели предыдущая.
2. Двухтрубная. Здесь нагретая вода поступает в отопительные приборы по одной магистрали, а уходит по второй. Самый распространенный и надежный вариант для любых жилых зданий.
3. Попутная (петля Тихельмана). То же, что и двухтрубная, только охлажденная вода течет в одинаковом направлении с горячей, а не возвращается в противоположном (показано ниже на схеме).
4. Коллекторная или лучевая. Каждая батарея получает теплоноситель по отдельному трубопроводу, подключенному к общей гребенке.

Однотрубная горизонтальная разводка (ленинградка)

Справка. Однотрубные системы бывают горизонтальными (так называемая ленинградка) и вертикальными. Последние, где вода раздается приборам отопления от стояков, нередко используются в двухэтажных домах.

Однотрубная горизонтальная схема оправдывает себя в одноэтажных домиках небольшой площади (до 100 м²), где обогрев обеспечивают 4—5 радиаторов. Больше подключать к одной ветви не стоит, последние батареи будут слишком холодными. Вариант с вертикальными стояками годится для здания в 2—3 этажа, но в процессе реализации придется проходить перекрытия трубами чуть ли не каждой комнате.

Однотрубная схема с верхней разводкой и вертикальными стояками

Совет. Если ваш выбор пал на однотрубную закрытую схему, лучше доверить ее проектирование и наладку специалистам. Они должны сделать расчет и подобрать диаметр основной магистрали, чтобы тепла хватило всем потребителям. Узнать больше практической информации вам поможет видео от эксперта:

Двухтрубная схема с тупиковыми ветвями (показана в начале статьи) довольно проста, надежна и однозначно рекомендована к применению. Если вы владелец коттеджа площадью до 200 м² высотой 2 этажа, то разводку магистралей делайте трубами с проходным сечением DN 15 и 20 (внешний диаметр – 20 и 25 мм), а для подсоединения радиаторов возьмите DN 10 (снаружи – 16 мм).

Попутная схема движения воды (петля Тихельмана)

Петля Тихельмана наиболее уравновешена гидравлически, но сложнее в монтаже. Трубопроводы придется класть по периметру комнат либо всего дома и проходить под дверями. По факту «попутка» обойдется дороже двухтрубной, а результат выйдет примерно одинаковым.

Лучевая система тоже проста и надежна, вдобавок вся разводка успешно прячется в полу. Подсоединение ближних батарей к гребенке выполняется трубами 16 мм, отдаленных – 20 мм. Диаметр магистрали от котла – 25 мм (DN 20). Недостаток данного варианта – цена коллекторного узла и трудоемкость монтажа с прокладкой магистралей, когда напольное покрытие уже сделано.

Схема с индивидуальным подключением батарей к коллектору

Как подобрать оборудование

Один из важных моментов – подбор источника тепла по мощности и виду используемого энергоносителя:

• на природном либо сжиженном газе;
• на твердом топливе — дровах, угле, пеллетах;
• на электричестве;
• на жидком топливе – солярке, отработанном масле.

Справка. При необходимости можно подобрать комбинированную многотопливную установку, например, на древесине и электроэнергии либо газ + солярка.

Мощность котельной установки рассчитывается стандартным образом: отапливаемая площадь жилища умножается на 0,1 для перевода в киловатты и на коэффициент запаса 1,3. То есть, для дома 100 м² нужен источник тепла мощностью 100 х 0,1 х 1,3 = 13 кВт.

Для закрытой системы отопления не принципиально, какой теплогенератор вы купите, поэтому подробно рассматривать данный вопрос мы не будем. Но вы сильно облегчите себе задачу, если приобретете настенный газовый котел, оборудованный собственным циркуляционным насосом и расширительным баком, что показан на фото. Для небольшого дома останется лишь подобрать трубы и отопительные приборы, о чем и пойдет речь далее.

Разновидности труб

Отопительную сеть частного дома можно смонтировать из таких труб:

• ППР (полипропилен);
• сшитый полиэтилен – PEX, PE-RT;
• металлопластик;
• варианты из металла: медь, сталь и гофрированная нержавейка.

Под выполнение самостоятельного монтажа с невысокими финансовыми затратами лучше брать полимерные трубы. Для сборки обжимных соединений из металлопластика и полиэтилена не потребуется специальных инструментов, а полипропилен придется паять (сварочный аппарат берется в аренду). Конечно, по стоимости материалу ППР нет равных, но из соображений надежности и долговечности мы рекомендуем использовать трубопроводы PEX из сшитого полиэтилена.

Медь и гофрированную нержавейку можно тоже монтировать на обжимных фитингах, но первая отличается высокой ценой, а вторая – значительным гидравлическим сопротивлением. Что касается черного металла, то он неудобен во всех отношениях – монтаж на сварке и подверженность коррозии отодвигают его на последнее место. Подробнее о выборе труб рассказывается в очередном видеоматериале:

Какие радиаторы лучше

Сейчас в торговой сети предлагаются отопительные приборы таких видов:

• стальные панельные;
• сделанные из сплава алюминия с кремнием (силумина);
• то же, но с каркасом из стальных труб, название – биметаллические;
• чугунные батареи – аналоги советских «гармошек» МС 140 и модели в стиле ретро.

Примечание. Последние 3 разновидности радиаторов набираются из нужного количества секций по теплоотдаче.

Стальной панельный радиатор

С точки зрения экономии выгоднее покупать стальные батареи, отличающиеся демократичной ценой. Алюминиевые приборы дороже, но интенсивнее отдают тепло. Эти 2 разновидности наиболее востребованы для закрытых систем отопления частных домов.

Нагревательный прибор из алюминия

Биметаллические радиаторы предназначены для отопительных сетей с низкокачественным теплоносителем, поступающим с перепадами давления, что характерно для централизованного теплоснабжения многоквартирных домов. Покупать эти дорогостоящие изделия в загородный дом с автономным отоплением бессмысленно.

Чугунные «гармошки» сильно проигрывают другим батареям по внешнему виду и весу. Но благодаря низкой цене находят применение в промышленных зданиях и хозпостройках. В то же время винтажные радиаторы из чугуна отличаются безупречным дизайном, но слишком дороги по цене.

Чтобы подобрать отопительный прибор по мощности, сделайте простой расчет: указанную в паспорте теплоотдачу разделите на 1,5. Так вы узнаете реальную мощность радиатора, ведь в документации отражены характеристики для определенных условий эксплуатации, не совпадающих с действительностью.

Совет. Не забудьте приобрести радиаторную арматуру – шаровой кран для подачи и балансировочный вентиль на обратку. Если вы решили поставить на батареи энергосберегающие терморегуляторы с преднастройкой, то на выходе из прибора должен устанавливаться обычный отсекающий кран.

Насос и расширительный бак

В закрытых отопительных системах частных жилищ обычно применяется 3 типа бытовых циркуляционных насосов, развивающих напор 4, 6 и 8 м водяного столба (это давление 0,4, 0,6 и 0,8 Бар соответственно). Мы предлагаем не углубляться в сложные гидравлические расчеты, а подобрать насосный агрегат по следующим признакам:

1. Для одно — и двухэтажного здания площадью до 200 м² достаточно напора 4 м.
2. В коттедж площадью 200—300 м² понадобится насос давлением 0,6 Бар (6 м).
3. Циркуляцию в сети трехэтажного особняка на 400—500 м² обеспечит агрегат с напором 8 м водного столба.

Справка. О мощности насоса нужно судить по его маркировке. Например, изделие бренда Grundfos 25-40 имеет диаметр подключения 25 мм и развивает давление 0,4 Бар.

Чтобы подобрать размер расширительного бака, вам следует вычислить объем воды во всей закрытой системе отопления вместе с котловым баком. Учитывая тот факт, что при нагреве с 10 до 90 °С вода расширяется примерно на 5%, вместительность бачка должна составлять 1/10 часть от общего количества теплоносителя.

Как заполнить трубопроводы отопления

Мы решили осветить данный вопрос, поскольку заливка закрытой системы должна производиться по определенному алгоритму, чтобы не осталось воздушных пробок:

1. Вначале все отопительные приборы должны быть отсечены от магистралей с помощью кранов. Остальную арматуру полностью откройте и включите подпитку из водопровода. Наполняйте трубы медленно, чтобы воздух успевал уходить через клапан на группе безопасности.
2. Когда давление достигнет 1 Бар (следите за манометром), остановите наполнение и включите на несколько минут циркуляционный насос, дабы выдавить остатки воздуха.
3. Оставьте помощника поддерживать давление на уровне 1 Бар, а сами поочередно открывайте радиаторные вентили и спускайте воздух кранами Маевского.
4. По окончании запустите котел и насос, прогрейте теплоноситель и стравите воздух из батарей еще раз.

Убедившись, что все трубопроводы и отопительные приборы полностью прогрелись, поднимите давление в сети до 1,5—2 Бар при температуре на котле 80 °С.

Заключение

Невзирая на всю популярность водяных систем закрытого типа, они вовсе не являются панацеей. Во многих населенных пунктах с нестабильным электроснабжением монтировать такие схемы нет смысла, ведь придется нести затраты на покупку ИБП или генератора, а это нецелесообразно. При подобном раскладе нет альтернативы самотечным системам с естественной циркуляцией.