Разновидности закрытой системы
Так как рассмотрение особенностей различных схем напрямую не относится к теме статьи, отметим лишь некоторые их основные отличия.
Однотрубная
Как видно из рисунка, все радиаторы включаются в схему последовательно (так называемая «ленинградка»). Недостаток в том, что последняя в цепочке батарея будет значительно холоднее первых. Поэтому такие контуры монтируются в сравнительно небольших постройках. Очевидный плюс – меньший расход материалов (в первую очередь, труб).
Двухтрубная
Такая схема позволяет производить более равномерный прогрев всех без исключения помещений. Но и затраты на ее монтаж несколько выше. Однако именно такое устройство отопительного контура считается наиболее приемлемым для частного дома, тем более, если в нем довольно много комнат и 2 – 3 этажа.
Есть и ряд других особенностей систем закрытого типа – по разводке труб (вертикальная, горизонтальная), установке мембранного бачка (читайте подробнее о гидроаккумуляторе) и так далее. Но это уже отдельные темы, и кого интересует конкретный вариант, сможет ознакомиться самостоятельно на нашем сайте. Мы же подведем некоторый итог всему сказанному.
Принцип работы циркуляционных насосов
Специализация у подобных насосов узкая — агрегаты используются в замкнутых отопительных системах с целью принудительной циркуляции теплоносителя. Состоят такие насосы из корпуса, в качестве материала для которого используются нержавеющие металлы или сплавы; керамического или стального ротора; роторного вала с лопастным колесом-крыльчаткой; электрического двигателя, последовательно вращающего ротор.
Дальше в этой статье будет идти речь о принципе работы этого сложного механизма. Засасывая теплоноситель с одной стороны, за счет возникающей в результате вращения крыльчатки центробежной силы, насос нагнетает ее в трубопровод с другой стороны. Если насос работает равномерно, то уровень воды в расширительном бачке не изменится — для поднятия давления в отопительной системе понадобится повысительный насос.
Задачей самого циркуляционного насоса является помощь теплоносителю в преодолении сопротивления, которое возникает на отдельных участках отопительных систем.
Многоквартирный дом, в каких случаях приемлема коллекторная система отопления
Стандартного решения при составлении схемы коллекторной системы нет, общепринятые стандарты планировки тоже отсутствуют. Подбором оборудования должны заниматься специалисты, учитывая конкретные задачи, которые требуется решать.
Не следует игнорировать мнение специалистов: такая система не может быть рекомендована для отопления в многоэтажных домах.
Варианты отопительной системы в многоэтажных домах
Проблема в том, что отопление в квартире обеспечивается подачей теплоносителя как минимум двумя стояками. Обязательное же условие рассматриваемой системы — подключение всех радиаторов к одному стояку.
Оставив один источник поступления тепла, потребуется перекрыть остальные, т.е. заварить их. Вся нагрузка сосредоточится на оставленном стояке, при этом в пределах конкретно взятой квартиры произойдет образование замкнутой гидравлической цепи.
Все находящиеся на верхних этажах радиаторы будут отрезаны от централизованной системы отопления и теплоноситель в них поступать не будет. Естественно, жильцы верхних этажей выразят недовольство и будут требовать в принудительном порядке восстановления прежних коммуникаций.
Единственным законным вариантом применения коллекторных схем в многоквартирном доме будет такой, когда в процессе строительства были установлены дополнительные вентили, позволяющие подключение контуров разных конфигураций.
Монтаж двухтрубной системы отопления
Вертикальная двухтрубная система. Нажмите на фото для увеличения.
Существует горизонтальная и вертикальная двухтрубная разводка. В вертикальной системе все отопительные приборы подсоединяются к вертикальному стояку. Ее монтаж более дорогостоящий, но при эксплуатации в системе не будет воздушных пробок. В двухэтажных домах двухтрубное отопление чаще всего делают по этой схеме.
Горизонтальную систему монтируют в одноэтажных домах, имеющих большую площадь и протяженность. Для двухэтажного дома такая разводка не рекомендуется, так как высокое здание может не полностью прогреться.
Отопительные контуры обоих типов имеют отличную тепловую и гидравлическую устойчивость. Только для систем первого типа нужна балансировка вертикальных стояков, а второго – балансировка горизонтальных петель.
Рассмотрим монтаж вертикальной двухтрубной отопительной системы двухэтажного дома.
- нагревательный котел;
- циркуляционный насос;
- автовоздушник;
- балансировочный клапан;
- предохранительный клапан;
- термостатический клапан;
- расширительный бак;
- термоманометр;
- вентили;
- коллекторы подачи и «обратки» (в системах коллекторного типа);
- подающая труба;
- обратная труба;
- радиаторы отопления.
Выбираем радиаторы отопления. Лучше приобрести батареи с большей теплоотдачей (алюминиевые). Устанавливаем котел. Циркуляция теплоносителя будет лучше, если его установить ниже уровня подводимых труб. По нормам пожарной безопасности котел должен быть расположен от ближайшей стены на расстоянии, превышающем полметра. Желательно установить его в подвале. В помещении стены пол и потолок выполняются из негорючих материалов. Котельная должна быть оборудована для воздухообмена специальным вентиляционным каналом либо окном с форточкой.
Переходим к разводке труб. Сначала монтируем обратный трубопровод от котла. «Обратку» обязательно расположить ниже подачи. Делам необходимые ответвления для нагревательных приборов. Если предусмотрен циркуляционный насос, монтируем байпас с насосом в обратный трубопровод и врезаем в этой зоне три крана.
Под окнами устанавливаем радиаторы, предварительно закрепив на стенах специальные металлические крепления. От батареи до основания пола расстояние должно быть 10 см и более, а от выступающих частей подоконника – 12 см. После этого подключаются трубы.
После окончания монтажа системы отопления необходимо ее промыть. Для этого нужно разъединить трубы подачи и обратки. В подающую трубу нужно пустить чистую воду и заполнить систему. Загрязненную воду сливаем в канализацию через шланг, который присоединяем к обратной трубе. Промывать систему отопления необходимо до появления на выходе системы чистой воды.
Перед отопительным сезоном необходимо проверить смонтированную систему отопления, заполнив ее горячей водой. Воду нужно нагреть до 95°С, заполнить систему и час выдерживать ее при такой температуре. При заполнении системы надо избавиться от воздушных пробок и в случае появления в местах соединения течи устранить ее.
В результате Вы получаете замкнутую отопительную систему, которая всегда поддерживает комфортную температуру и создает в Вашем двухэтажном доме уютную обстановку.
Типы принудительной циркуляции носителя тепла в обогреве
Применение схем отопления с принудительной циркуляцией в двухэтажных домах используется из-за протяжённости линий системы (более 30 м). Такой способ осуществляется при помощи циркуляционного насоса, перекачивающего жидкость контура. Он монтируется на входе в отопительный прибор, где температура теплоносителя является самой низкой.
При замкнутом контуре степень напора, которую развивает насос, не зависит от этажности и площади строения. Скорость водяного потока становится больше, поэтому при прохождении по трубопроводным линиям теплоноситель сильно не остывает. Это способствует более равномерному распределению тепла по всей системе и использованию теплогенератора в щадящем режиме.
Расширительный бак можно располагать не только в наивысшей точке системы, но и возле котла. Для совершенства схемы проектировщики ввели в неё разгонный коллектор. Теперь, если отключится электроэнергия с последующей остановкой насоса, система будет продолжать работу в режиме конвекции.
- с одной трубой;
- двумя;
- коллекторная.
Каждую можно смонтировать самим или пригласить специалистов.
Вариант схемы с одной трубой
На входе в батарею также монтируется запорная арматура, которая служит для регулировки температуры в комнате, а также необходимая при замене оборудования. Сверху радиатора устанавливают вентиль для спуска воздуха.
Вентиль на батареи
Чтобы повысить равномерность распределения тепла, радиаторы устанавливаются по линии байпасов. Если не использовать эту схему, то потребуется подбирать батареи разной мощности с учетом потери носителя тепла, то есть чем дальше от котла, тем больше секций.
Использование запорной арматуры необязательно, но без нее снижается маневренность всей системы отопления. При необходимости вы не сможете отключить от сети второй или первый этаж для экономии топлива.
Чтобы уйти от неравномерного распределения носителя тепла, используют схемы с двумя трубами.
- тупиковая;
- попутная;
- коллекторная.
Варианты тупиковой и попутной схем
Попутный вариант позволяет легко контролировать уровень тепла, но необходимо увеличивать длину трубопровода.
Наиболее эффективной признана коллекторная схема, которая позволяет подводить к каждому радиатору отдельную трубу. Тепло поступает равномерно. Есть один минус – высокая стоимость оборудования, так как увеличивается количество расходного материала.
Схема коллекторного горизонтального отопления
Существуют еще вертикальные варианты подачи носителя тепла, которые встречаются с нижней и верхней разводкой. В первом случае сток с подачей носителя тепла проходит сквозь этажи, во втором, стояк идет вверх от котла на чердак, где идет разводка труб на элементы обогрева.
Вертикальная схема
Двухэтажные дома могут иметь самую разную площадь, начиная от нескольких десятков и заканчивая сотнями квадратных метров. Также они отличаются расположением комнат, наличием пристроек и отапливаемых веранд, положением к сторонам света. Ориентируясь на эти и многие другие факторы, следует определиться с естественной или принудительной циркуляцией теплоносителя.
Простая схема циркуляции теплоносителя в частном доме с системой отопления с естественной циркуляцией.
Схемы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя отличаются своей простотой. Здесь теплоноситель движется по трубам самостоятельно, без помощи циркуляционного насоса – под действием тепла он поднимается вверх, попадает в трубы, распределяется по радиаторам, остывает и попадает в обратную трубу, чтобы вновь отправиться в котел. То есть, теплоноситель движется самотеком, подчиняясь законам физики.
Схема закрытой двухтрубной системы отопления двухэтажного дома с принудительной циркуляцией
- Более равномерный прогрев всего домовладения;
- Значительно большая длина горизонтальных участков (в зависимости от мощности используемого насоса, она может достигать нескольких сотен метров);
- Возможность более эффективного подключения радиаторов (например, по диагональной схеме);
- Возможность монтажа дополнительной фурнитуры и изгибов без риска снижения давления ниже минимального предела.
Таким образом, в современных двухэтажных домах лучше всего использовать отопительные системы с принудительной циркуляцией. Также возможен монтаж байпаса, который поможет выбирать между принудительной или естественной циркуляцией в целях выбора наиболее оптимального варианта. Мы делаем выбор в сторону принудительных систем, как более эффективных.
https://www.youtube.com/watch?v=olrD9qxCAhM
У принудительной циркуляции есть парочка недостатков – это необходимость в покупке циркуляционного насоса и повышенный уровень шума, связанный с его работой.
Общий принцип работы
Схема работы любой системы отопления заключается в преобразовании энергии сгоревшего газа, твёрдого (жидкого) топлива или электричества в тепловую. По трубам нагретая вода (антифриз) поступает в радиаторы, где отдаёт тепло в пространство.
Гравитационная система
Уклон труб при естественной циркуляции в отопительной системе
В основе функционирования лежат законы физики. Если контуры предусматривают естественное движение воды, то такая схема называется гравитационной.
Сделать контур тёплого пола в гравитационных системах без применения дополнительных насосов крайне трудно. Перепад труб в полу на несколько миллиметров приводит к завоздушиванию и прекращению движения теплоносителя.
Плотность нагретого теплоносителя ниже, чем холодного. За счёт разности плотности вода/антифриз из котла по подающему стояку (диаметр 60 – 80 мм) поднимается вверх. В верхней части всей системы устанавливают расширительный бачок открытого или закрытого типа.
По периметру помещений второго этажа прокладывают верхний контур разводки. Трубу диаметром 40-50 мм монтируют с уклоном 2 -3 см на метр длины. В местах установки радиаторов в разводку вваривают трубы диаметром 16 – 25 мм. По ним жидкость стекает в радиаторы. Затем теплоноситель поступает в батареи на первом этаже.
На уровне котла или немного ниже по периметру здания прокладывают нижний контур (обратку), в который собирается охлаждённая вода.
Схема находит применение в местах, где часто отключают электроэнергию, необходимую для работы насосов. Газовые котлы в этом случае оборудованы энергонезависимым приборами безопасности.
Эта же схема нужна для систем с котлами на твёрдом топливе. В случае отключения электричества циркуляция прекращается, а дрова/уголь продолжают нагревать воду. Остановить работу твердотопливного котла можно только быстро убрав горящее топливо, что крайне проблематично. Возникает повышенное давление, способное разрушить трубы и радиаторы.
Особенности монтажного процесса
Насос следует устанавливать на участке с самой низкой температурой, то есть на «обратке» поблизости от котла.
В случае установки на линии «подачи» полимерные детали нагнетателя быстро выйдут из строя из-за перегрева.
А в случае закипания теплоносителя циркуляция вообще остановится (что еще больше усугубит перегрев), так как насос неспособен перекачивать пар.
Перед насосом устанавливают фильтр грубой очистки (грязевик), а после него — манометр. Еще один манометр обычно устанавливается после котла в составе группы безопасности.
Поскольку расширительный бачок в системе с принудительной циркуляцией является закрытым, его не обязательно устанавливать в наивысшей точке контура. Обычно его тоже подключают к «обратке» где-нибудь возле котла.
На случай образования в контуре засора необходимо предусмотреть байпас с перепускным клапаном, по которому насос будет перекачивать теплоноситель «через себя», то есть по малому кругу, в обход контура. Если этого не сделать, перед засором образуется зона повышенного давления, что существенно ускорит износ насоса.
Чтобы не возиться с байпасом, можно установить насос с возможностью плавной регулировки скорости вращения двигателя и автоматическим регулятором.
5
Чем больше труб – тем лучше!
Описанные выше достоинства и недостатки систем подсказывают нам два вывода. Во-первых, если вам нужна оптимальная схема отопления трехэтажного дома с принудительной циркуляцией, то лучше, чем коллекторная разводка, вы ничего не найдете. Но в одноэтажных домах оптимальной схемой считается именно двухтрубный вариант. В этом случае можно минимизировать расход арматуры и остаться с чувствительной к управлению сетью подачи тепла. Однотрубная система обойдется дешевле, но она не позволит сэкономить на топливе, регулируя температуру в батареях. Поэтому, чем больше труб – тем лучше.
Закрытая двухтрубная система
Теперь относительно закрытого или открытого варианта сборки. В двухтрубном случае открытая система отопления с принудительной циркуляцией не дает шанса на серьезную экономию топлива. Открытый расширительный бак отдает тепло в атмосферу и не дает разогнать циркуляцию до приличных скоростей. Иное дело закрытая двухконтурная схема. Она требует немного больших усилий при монтаже, но возможность повысить давление и разогнать циркуляцию теплоносителя до приемлемого уровня предоставляет шанс для неплохой экономии на топливе. Ведь если теплоноситель идет по трубам под большим давлением, то он поступает в котел еще теплым.
Куда ставить
Устанавливать циркуляционный насос рекомендуют после котла, до первого ответвления, а вот на подающем или обратном трубопроводе — все равно. Современные агрегаты делают из материалов, которые нормально переносят температуры до 100-115°C. Мало найдется систем отопления, которые работают с более горячим теплоносителем, потому соображения более «комфортной» температуры несостоятельны, но если вам так спокойнее, ставьте в обратке.
Можно ставить в обратном или прямом трубопроводе после/перед котлом до первого ответвления
Нет разницы и по гидравлике — котлу, да и остальной системе, абсолютно все равно, в подающей или обратной ветке стоит насос. Что имеет значение — это правильность установки, в смысле обвязки, и правильная ориентация ротора в пространстве
Остальное неважно
По месту установки есть один важный момент. Если в системе отопления две отдельные ветки — на правое и левое крыло дома или на первый и второй этаж — имеет смысл на каждой поставить отдельный агрегат, а не один общий — непосредственно после котла. Причем на этих ветках сохраняется то же правило: сразу после котла, до первого разветвления в этом отопительном контуре. Это даст возможность задавать требуемый тепловой режим в каждой из частей дома независимо от другого а также в двухэтажных домах экономить на отоплении. Как? За счет того, что на втором этаже обычно значительно теплее, чем на первом и там требуется намного меньше тепла. При наличии двух насосов в ветке, которая идет наверх, скорость движения теплоносителя задается намного меньше, а это позволяет сжигать меньше топлива, причем без ущерба для комфортности проживания.
Есть два типа систем отопления — с принудительной и естественной циркуляцией. Системы с принудительной циркуляцией работать без насоса не могут, с естественной — работают, но в таком режиме имеют более низкую теплоотдачу. Тем не менее, меньшее количество тепла, это все-таки намного лучше, чем его полное отсутствие, потому в местностях, где электричество отключают часто, проектируют систему как гидравлическую (с естественной циркуляцией), а затем в нее врезают насос. Это дает высокую эффективность и надежность отопления. Понятное дело, что установка циркуляционного насоса в этих системах имеет отличия.
Все системы отопления с теплым полом принудительные — без насоса через такие большие контура теплоноситель не пройдет
Принудительная циркуляция
Так как система отопления с принудительной циркуляцией без насоса неработоспособна, его устанавливают прямо в разрыв подающей или обратной трубы (по вашему выбору).
Большинство проблем с циркуляционным насосом возникают из-за наличия в теплоносителе механических примесей (песка, других абразивных частиц). Они способны заклинить крыльчатку и остановить мотор. Потому перед агрегатом обязательно ставят сетчатый фильтр-грязевик.
Установка циркуляционного насоса в систему с принудительной циркуляцией
Также желательно с двух сторон установка шаровых кранов. Они дадут возможность заменить или отремонтировать устройство без слива теплоносителя из системы. Перекрываете краны, снимаете агрегат. Сливается только та часть воды, которая была непосредственно в этом куске системы.
Естественная циркуляция
Обвязка циркуляционного насоса в гравитационных системах имеет одно существенное отличие — необходим байпас. Это перемычка, которая делает систему работоспособной при неработающем насосе. На байпасе ставят один шаровый отсечной кран, который закрыт, все время, пока работает перекачка. В таком режиме система работает как принудительная.
Схема установки циркуляционного насоса в системе с естественной циркуляцией
Когда пропадает электричество или агрегат выходит из строя, кран на перемычке открывают, кран, ведущий на насос, перекрывают, система работает как гравитационная.
Особенности монтажа
Есть один важный момент, без которого установка циркуляционного насоса будет требовать переделки: требуется разворачивать ротор так, чтобы он был направлен горизонтально. Второй момент — направление потока. На корпусе есть стрелка, указывающая в какую сторону должен течь теплоноситель. Вот так и разворачивайте агрегат, чтобы направление движения теплоносителя было «по стрелке».
Сам насос может быть установлен как горизонтально, так и вертикально, только при подборе модели смотрите, чтобы он мог работать в обоих положениях. И еще один момент: при вертикальном расположении мощность (создаваемый напор) падает примерно на 30%. Это надо учитывать при выборе модели.
Особенности принудительной циркуляции
Длина отопительного контура в двух- и трехэтажных домах часто слишком велика, чтобы выбор в пользу отопительной системы гравитационного типа был оправданным решением. Есть у нее и другие недостатки, сделавшие схемы с принудительной циркуляцией стандартом де-факто для жилья большой площади.
Теплоноситель в такой системе движется по трубопроводу не под влиянием сил гравитации, а благодаря работе электронасоса. Из-за замкнутости контура на производительность насоса влияет только внутреннее гидравлическое сопротивление теплосети. Этажность не имеет решающего значения.
Поскольку теплоноситель движется быстрее, чем в конфигурациях с естественной циркуляцией, он не успевает сильно остыть, пройдя полный круг. Это обеспечивает равномерность теплоотдачи и экономию газа. Система может работать в низкотемпературном режиме, т.е. топить можно и в межсезонье, когда еще не слишком холодно.
Есть у принудительной циркуляции и недостатки. Главный из них – зависимость от электроснабжения. Отключение электричества влечет за собой остановку насоса. Это приводит к прекращению подачи тепла и возникновению воздушных пробок.
Решается проблема путем установки разгонного коллектора. При отключении электричества такая система продолжит функционировать в режиме естественной циркуляции.
Горизонтальные системы
Это замкнутая двухтрубная система, в которой вместо вертикальных стояков проложены горизонтальные ветви, а к ним присоединяется определенное число отопительных приборов. Как и в предыдущем случае, ветви могут иметь верхнюю, нижнюю и комбинированную разводку, только теперь это происходит в пределах одного этажа, как показано на схемах:
Как видно на рисунке, система с верхней разводкой требует прокладки труб под потолком помещений либо на чердаке и в интерьер будет вписываться с трудом, не говоря уже о расходе материалов. По этим причинам схема применяется нечасто, например, для обогрева подвальных помещений либо в случае, когда котельная находится на кровле здания. Но если правильно подобран циркуляционный насос и произведена настройка системы, то и с крышной котельной трубы лучше пустить понизу, с этим согласится любой домовладелец.
Комбинированная разводка незаменима тогда, когда нужно смонтировать двухтрубную гравитационную систему, где теплоноситель движется естественным образом за счет конвекции. Подобные схемы до сих пор актуальны в районах с ненадежным электроснабжением и в домах малой площади и этажности. Ее недостатки в том, что через все комнаты проходит множество труб большого диаметра, спрятать их весьма затруднительно. Плюс высокая материалоемкость проекта.
Ну и наконец, горизонтальная система с нижней разводкой. Неслучайно она наиболее популярна, ведь схема сочетает в себе массу достоинств и почти не имеет недостатков. Подводки к радиаторам короткие, трубы всегда можно спрятать за декоративным экраном или замонолитить в стяжку пола. При этом расход материалов приемлем, а с точки зрения эффективности работы трудно подыскать вариант лучше. Особенно когда применяется более совершенная попутная система, продемонстрированная ниже на схеме:
Ее главное преимущество заключается в том, что вода в подающем и обратном трубопроводе проходит одинаковое расстояние и течет в одном направлении. Поэтому гидравлически это самая стабильная и надежная схема при условии, что все расчеты проведены правильно и учтены особенности монтажа. Кстати говоря, нюансы систем с попутным движением теплоносителя состоят в сложности устройства кольцевых контуров. Зачастую трубами надо пересекать дверные проемы и другие препятствия, из-за чего стоимость проекта может вырасти.
