Отопительные системы закрытого типа

В наше время наиболее часто используются водяные отопительные системы закрытого типа. Применяются они как при централизованном теплоснабжении жилых домов, так и при автономном отоплении. Функцию теплоносителя может выполнять не только вода. Используются и другие жидкости или газы, если они обладают необходимыми физическими и техническими свойствами.

Наиболее часто монтаж трубопроводов отопления выполняется металлопластиковыми трубами из-за их практичности и приемлемой цены.

Однако традиционно в системах отопления закрытого и открытого типа используется вода, поэтому они и называются водяными.

Принцип работы системы водяного отопления

Жидкий теплоноситель такой системы, нагретый до заданной температуры, проходя по трубопроводам и радиаторам, передает тепло воздуху отапливаемого помещения. Теплоотдача, а как следствие, и комфорт в доме, напрямую зависит от объема и температуры теплоносителя. Также необходимо создать требуемое давление в системе отопления. Благодаря этому фактору обеспечивается циркуляция воды. Он наиболее важен для эффективной работы системы. Давление теплоносителя определяется сопротивлением, возникающим при трении.

Его сила напрямую зависит от длины и толщины труб, количества отводов, тройников и кранов.

Схема водяного отопления.

Давление в системе может быть создано посредством гравитационной силы. Она образуется при нагреве воды. Как следствие появляется разность плотности в подающей и подводящей трубе. Часть нагретого теплоносителя имеет меньшую плотность и вес. Поэтому он поднимается, вытесняемый охлажденной частью. Так работает отопительная система открытого типа. Существует и другой способ создания давления, и применяется он в закрытых системах с искусственной циркуляцией. Для этого в схеме предусматривается монтаж специального насоса. Данный агрегат создает давление и обеспечивает движение воды по замкнутому кругу. Подключается насос в обратную магистраль, так как в ней температура ниже и это позволяет продлить срок службы деталей насоса, соприкасающихся с теплоносителем. Система с искусственной циркуляцией обладает существенным недостатком. Она зависит от напряжения в сети. Однако имеет ряд достоинств:

Можно значительно увеличить длину труб. Это особенно актуально при необходимости отопления больших домов в несколько этажей.
Есть возможность применения новых схем и способов отопления.
Она имеет лучшую теплоотдачу в сравнении с системой открытого типа с естественной циркуляцией.
В процессе эксплуатации нет потерь теплоносителя в виде испарений.
Допускается установка труб малого диаметра. Это позволяет экономить средства при покупке материала и монтаже системы.
Нет необходимости создания большого перепада температур, что продлевает срок эксплуатации как котла, так и всей системы в целом.
Появляется возможность регулировки интенсивности теплоотдачи во время работы системы.

Оцениваем плюсы и минусы водяной системы отопления

Схема устройства водяного отопления.

Достоинства следующие:

Отличные качества теплоносителя по концентрации и передаче тепловой энергии.
Дешевизна материалов, используемых при монтаже системы, и их рачительный расход.
Возможность создания и непрерывного поддержания комфортных условий в отапливаемом помещении.

Недостатки, о которых надо помнить:

Системы закрытого типа трудоемки при монтаже.
Требуется постоянная работа теплового генератора.

В холодное время года, при длительном перерыве в эксплуатации, если функции теплоносителя выполняет вода, ее необходимо сливать, чтобы предотвратить размораживание системы.

Схемы монтажа систем отопления

Схема монтажа системы водяного отопления.

Конструкционные отличия состоят в следующем:

Различный способ монтажа магистрали подающего трубопровода. Это отопительные системы верхней и нижней разводки. В первом случае (рис. 1а) вода поступает сначала в чердачное помещение, а потом распределяется по стоякам в радиаторы. Во втором случае (рис. 1б) теплоноситель направляется из подвального помещения, где расположен котел, сразу в подающие стояки, а затем в батареи. Если система открытого типа, то место расширительного бачка всегда будет в верхней точке. В закрытой системе схема с верхней и нижней разводкой будет выглядеть так, как показано на рис. 1в и рис. 1г. В этом случае допускается расположение расширительного бачка в любом месте.
Схема монтажа может быть двухтрубной и однотрубной. Различаются они способом подключения радиаторов к подающей и отводящей магистралям. Если имеется отдельный стояк для отвода остывшего теплоносителя прямо в котел, то такая система будет именоваться двухтрубной. Смонтировать ее можно двумя способами:
«Звезда» — это такой вид разводки, когда подводящая и отводящие трубы разветвляются и подходят к каждому радиатору персонально (рис. 1д).
«Шлейф» — это разновидность устройства системы, при котором прямая и обратная магистрали обходят каждый отопительный прибор последовательно (рис. 1д).

Схема двухтрубной системы водяного отопления с естественной циркуляцией:
1 – нагреватель; 2 – основной стояк; 3 – расширительный бак; 4 – линия горячей воды; 5 – стояки горячей воды к радиаторам; 6 – радиаторы отопления; 7 – спускные трубы охлажденной воды; 8 – линия охлажденной воды (обратка); 9 – печь.

Как видно, двухтрубная схема отопления сложна в монтаже, требует дополнительных трубопроводов и визуально более громоздка. Поэтому, несмотря на наличие перечисленных ниже недостатков, наиболее популярна в применении однотрубная система отопления:

Охлажденная в радиаторе вода поступает обратно в подающий стояк и направляется в следующую батарею. Таким образом, в ней протекает уже смесь горячего и охлажденного теплоносителя, поэтому для создания комфортной температуры может потребоваться увеличение теплообменной поверхности радиатора.
Применяется только в домах, имеющих чердак.
Невозможен поэтапный запуск системы.

Схема однотрубной системы бывает проточного типа (рис. 2а). В ней теплоноситель поступает последовательно в каждый радиатор. Здесь нет возможности корректировки силы теплоотдачи каждого радиатора. А значит, и не получится регулировать температуру в отапливаемой комнате. Более практична в применении однотрубная система с замыкающими участками (рис. 2б). В ней перед входом в каждый радиатор установлен кран. С его помощью можно регулировать объем проходящей через батарею воды и тем самым задавать необходимую температуру в помещении.

Закрытые системы отопления подразделяются по способу монтажа подающих магистралей. Стояки бывают как с горизонтальным расположением, так и установленные вертикально. Если дом имеет несколько этажей, то наиболее эффективно радиаторы разных уровней подключить к одному стояку (рис. 2а и 2б). Это будет система с вертикальным расположением стояков. В одноэтажном доме нагревательные приборы монтируют на одном уровне и подключаются к подводящей тубе, проложенной горизонтально. Для этих целей используют металлополимерные трубопроводы, которые прокладывают внутри конструкции стен или полов. Это схема отопления с горизонтально расположенными стояками. При монтаже такой системы наиболее экономично расходуются материалы и другие средства, но при эксплуатации могут возникнуть трудности, в связи с риском образования воздушных пробок.
Системы отопления классифицируются по виду движения воды. Тупиковая схема предполагает несколько кругов отопления. Они будут различаться по количеству входящих в них радиаторов и длиной труб. Если круги совершенно идентичны и создаваемое в них сопротивление для движения теплоносителя одинаково, то это схема отопления с попутным движением воды.

Коллекторный вид системы

Схема водяного отопления с попутным движением воды: 1 – котел; 2 – главный стояк; 3 – расширительный бак; 4 – воздухосборник; 5 – подающие стояки; 6 – обратные стояки; 7 – обратная линия; 8 – расширительная труба; 9 – насос; 10 – направление уклона труб.

Этот способ разводки в последнее время получил большое распространение. Он используется и в загородных домах, и в городе. Может монтироваться как в сочетании с однотрубной или двухтрубной системами, так и в чистом виде. Одним из ее основных элементов является коллектор (рис. 4). Это устройство, позволяющее распределять нагретый теплоноситель от подающей трубы, а потом, наоборот, объединять охлажденные в радиаторах потоки в одну магистраль.

Монтируются они в нише стены или специально оборудованном шкафу. Обеспечивают параллельное подключение отопительных приборов и тем самым облегчают балансировку водяных потоков. Необходимо только выбрать такое место, чтобы от этого шкафа до всех обслуживаемых радиаторов на этаже было одинаковое расстояние. Коллекторы позволяют сделать систему компактной и подключать к ней вспомогательные приборы. Сейчас они поставляются совместно с регуляторами температуры и термометрами. Обеспечивают возможность монтирования отопительной системы прямо в пол. Однако для такого вида отопления необходимо подобрать соответствующий коллектор. Он должен снабжать теплоносителем все радиаторы и отопительные петли равномерно и иметь функцию регулировки и настройки водяных потоков.

Для монтажа системы коллекторного типа на каждом этаже производится установка подающего и обратного коллектора. Они соединяются с общими стояками. А уже от самих «гребенок» осуществляется разводка теплоносителя к каждому отопительному прибору. Для облегчения балансировки потоков необходимо, чтобы длины петель были одинаковы (рис. 5). Применяются трубы из металлопластика или армированного полипропилена. Наиболее предпочтительна нижняя разводка. В связи с этим на каждом радиаторе необходима установка кранов для отвода воздуха. Их можно заменить автоматическими воздухоотводчиками.

Наиболее рациональное место размещения расширительного бачка в домах, имеющих небольшую площадь, возле котла. Коллекторная система отопления требует для монтажа большое количество труб. Это ее недостаток, но есть и положительные стороны:

Ее можно спрятать из виду.
Каждое кольцо работает автономно и может быть отключено.
При грамотном расчете можно обойтись без применения радиаторов.
Монтируя такую систему, можно обойтись минимальным количеством соединений.
При необходимости на петле отопления может устанавливаться свой насос.

Основные элементы отопительной системы

Схема основных элементов отопительной системы.

Во время монтажа потребуется установка котла, насоса, обеспечивающего циркуляцию теплоносителя. Обязательно наличие расширительного бачка. Также понадобятся трубы, соединительная арматура, краны, радиаторы, терморегуляторы.

От того какой источник энергии вы выберете, будет зависеть выбор типа котла. Но можно обойтись и без него, если пожелаете обогревать свой дом с помощью геотермальной или солнечной энергии. Однако для отопления традиционно используют газ, уголь, электричество, древесину, керосин. Из всех видов самый распространенный, дешевый и удобный в эксплуатации — это газ.

Установка расширительного бачка необходима для предотвращения разрыва труб и обеспечения нормального функционирования всего оборудования. При выборе расширительного бачка для системы закрытого типа нужно обратить внимание, чтобы материал мембраны выдерживал высокую температуру, был долговечным и отвечал санитарно-гигиеническим нормам. Продлить срок службы расширительного бачка можно, следя за тем, чтобы не было резких скачков давления. Чаще они возникают в момент запуска системы.

Схема обвязки циркуляционного насоса в системе отопления.

Циркуляционный насос, оборудованный блоком электронной регулировки скорости вращения, позволяет снижать потребление электрической энергии до 40%. Он не создает шума в трубах и имеет больший срок службы. При выборе насоса прежде всего обратите внимание на количество потребляемой энергии, гарантийный срок службы и время работы без технического обслуживания. Мощность насоса определяется размерами водяной системы. Так, для того чтобы отопить дом площадью до 250 м², достаточно создать напор 0,4 атм. Максимальная производительность насоса должна быть 3,5м³/ч. Если жилое помещение имеет площадь от 250 м² до 350 м², рекомендуется установить циркуляционный прибор с производительностью 4,5 м³/ч. Он должен создавать напор 0,6 атм. При обогреве жилплощади свыше 350 м², но не более 800 м², потребуется насос, имеющий производительность 11 м³/ч. Величина напора должна быть не ниже 0,8 атм. Для более верного расчета требуемой мощности насоса необходимо учесть:

диаметр труб системы;
материал, из которого изготовлены магистрали;
общую длину трубопроводов;
наличие и вид автоматики управления работой отопительной системы;
тип котлов и их количество;
разновидность используемой арматуры.

Для создания систем отопления закрытого типа используются стальные, металлопластиковые, армированные полипропиленовые трубы. При выборе прежде всего нужно обратить внимание на температурные характеристики будущей отопительной системы. Наиболее прочны металлические трубы. Они выдерживают давление в 10 атм. Допускается подача теплоносителя выше 100°. Однако они подвержены коррозии. Полипропиленовые армированные трубы выдерживают температуру воды до 95°.

Для монтажа системы из таких труб потребуется специальный паяльник. Но его приобретение окупится дешевизной арматурных соединений. Металлопластиковые трубы допускают пропуск теплоносителя с температурой до 90°. Их применение в системах центрального отопления не допускается нормативными документами. Однако они просты в монтаже, не требуют применения сложных инструментов. Единственный серьезный недостаток — высокая стоимость фитинговых соединений.

При выборе этого элемента системы необходимо учесть, в каких условиях он будет эксплуатироваться. Например, в городской системе температура воды может достигать 120°. Давление при этом может быть 10 атм. Учтите, что чистота теплоносителя оставляет желать лучшего. Поэтому в городской квартире часто устанавливают чугунные батареи. Если вы оборудуете систему отопления в частном доме, где условия эксплуатации не такие жесткие, то можно монтировать радиаторы, которые обладают лучшим дизайном.

Важные моменты при устройстве и эксплуатации водяной системы

Не заполненная водой система быстрее подвергается коррозии.
Двухтрубная система наиболее стабильна в гидравлическом плане, поэтому она чаще всего используется в домах частного сектора.
Для одноэтажного дома с мансардой или отапливаемым чердаком лучше подойдет двухтрубная система с вертикальным расположением стояков и естественной циркуляцией воды.
В одноэтажном доме с плоской крышей хорошо будет смонтировать горизонтальную двухтрубную систему.
Если дом состоит из нескольких этажей и подвала, то монтируйте двухтрубную систему с вертикальными стояками.

http://youtu.be/7tOnKzLcV-U

Таким образом, водяная система отопления наиболее эффективная и удобная в эксплуатации. Поэтому она наиболее популярна при планировке и строительстве современных жилых объектов.Применение новых технологий, современных приборов и материалов позволяет воплощать в жизнь многие необычные идеи.