Закрытая система отопления: конструкционные особенности + подбор оборудования

Почему падает давление?

Причинами падения давления могут стать:

• сбои в работе теплогенератора (отопительного котла);
• утечки теплоносителя;
• лишний воздух;
• алюминиевые радиаторы.

Протечка может быть визуально незаметна. Чтобы ее обнаружить, используют специальные приспособления: тепловизоры или ультразвуковые приборы. Нужно внимательно проверить секционные соединения радиаторов, потому что их поверхность может быть покрыта коррозией. Ржавые подтёки свидетельствуют о повреждении батарей.

Для того чтобы обнаружить утечку нужно нажать на ниппель, который находится сверху расширительного бака. Если при нажатии выделяется вода и воздух, то можно смело делать вывод о наличии протечки.

Открытая система отопления.

Наиболее простой при монтаже и обладающий приемлемой эффективностью тип сети. К тому же отличается достаточно низкой ценой.

Во втором случае движение жидкости будет обусловлено рядом физических законов и углом наклона труб.

Работа открытой сети состоит из двух этапов, которые постоянно следуют друг за другом:

1. Подача горячего теплоносителя из котла во все приборы.
2. «Обратка». Весь переизбыток жидкости направляется в расширительный бак и охлаждаясь поступает обратно в котёл.

Схема открытой системы теплоснабжения

В открытой системе отопления можно применить как однотрубную так и двухтрубную схему отопления. В первом случае оба процесса происходят в одном трубопроводе, а во втором подача и обратка осуществляются в обособленных друг от друга трубах.

В состав простейшей однотрубной системы открытого типа входят следующие части:

• Котёл для нагревания теплоносителя.
• Приборы отопления (батареи)
• Расширительный резервуар открытого типа
• Трубопровод

В двухтрубной открытой сети увеличен метраж трубопровода, за счёт создания отдельных контуров подачи и обратки.

Так же стоит выбрать как будет происходить циркуляция во всей системе, либо это будет естественная циркуляция, либо принудительная схема с циркуляционным насосом.

Циркуляционный насос в системе отопления

Рассматривая гравитационную и принудительную схемы открытого теплоснабжения стоит отметить:

• При самотёчной схеме циркуляция теплоносителя происходит за счёт его расширения при нагревании. Помимо этого должен присутствовать такой элемент, как разгонный стояк (его высота должна быть более 3,5 м). Во втором типе для повышения эффективности системы устанавливается циркуляционный насос. Под его воздействием скорость жидкости возрастает на 0,4-0,6 м/с и происходит более равномерный нагрев отопительных приборов. Однако, стоит не забывать, что работа насоса обусловлена наличием электричества.
• Применение гравитационной системы должно использоваться в помещениях до 60 кв. м. Рекомендуемая длина трубопровода, не более 30 м. И обязательно наличие разгонного стояка. Условия работы принудительной схемы не так строги. Помимо этого можно создать комбинированную сеть, в которой при выключении насоса, будет происходить самотёчная циркуляция.

При обустройстве открытой системы отопления нужно учитывать следующее:

• Для хорошей циркуляции теплоносителя котёл должен быть установлен в самой низкой точке сети (обычно подвал), а расширительный резервуар как можно выше (обычно чердак). Однако стоит не забывать, что в холодное время чердак должен быть утеплён.
• Уровень жидкости в открытом расширительном резервуаре постоянно будет понижаться, в следствие его испарения в окружающую среду. В результате могут появиться воздушные пробки, понижающие работоспособность сети. Именно поэтому необходимо постоянно следить за его уровнем.
• Так как система открыта для испарения теплоносителя в окружающую среду, то для безопасности стоит использовать только воду (для примера: испарения антифриза токсичны).
• Укладку трубопровода стоит делать с небольшим количеством поворотов и с минимумом соединительных элементов.
• В зимнее время, при отключении системы, воду из неё стоит слить. Для предотвращения поломок.

Система с двумя трубами

Существует несколько ее видов. Принцип действия один и тот же и состоит в следующем. Горячая вода поднимается по стояку и из него поступает в радиаторы. А из них по магистралям и обратным подводкам поступает в трубопровод, далее в отопительное устройство. При этой системе радиатор обслуживается двумя трубами одновременно: обратной и подающей, поэтому она называется двухтрубной. Вода в эту систему подается прямо из водопровода. Ей нужен расширительный бачок, который бывает или простым, или же с циркуляцией воды.

Схема двухтрубной системы отопления с насосом для циркуляции.

В состав простого входит емкость с 2 трубами. Одна представляет из себя стояк подачи воды, а вторая применяется для слива излишней жидкости.

Более сложная конструкция имеет 4 трубы. 2 трубы обеспечивают циркуляцию, а 2 другие нужны для контроля и перелива, еще они следят за уровнем воды в бачке.

Двухтрубные системы могут работать с применением насоса для циркуляции. В зависимости от способа циркуляции, она может быть с попутным потоком или тупиковой. Во второй движение теплой воды полностью противоположно направлению уже остывшей. Такая схема характеризуется длиной циркуляционных колец, которая зависит от расстояния нагревательного прибора до котла. Циркуляционные кольца обладают равной протяженностью в системах с односторонним движением воды, все приборы и стояки работают в равных условиях.

Двухтрубная система отопления имеет большой набор достоинств по сравнению с однотрубной:

• возможность распределения подачи тепла в различных помещениях;
• можно использовать на одном этаже;
• запорные системы обратного и подающего стояков находятся в подвале — это существенно экономит площадь жилых помещений;
• сведение теплопотери к минимуму.

Единственным недостатком является немалый расход материалов: труб нужно в 2 раза больше, нежели для однотрубной подводки. Также недостатком является низкое давление воды в подводящей магистрали: будут нужны краны для стравливания воздуха.

Горизонтальная закрытая двухтрубная схема бывает с нижней и верхней разводкой. Преимущество нижней разводки: участки системы можно вводить в строй постепенно, по мере строительства этажей. Вертикальная двухтрубная схема может применяться в домах с переменной этажностью. Любая из разновидностей двухтрубных схем дороже, нежели однотрубная горизонтальная разводка, ради комфорта и дизайна стоит отдать предпочтение двухтрубной схеме.

Что выбрать для частного дома

Выбор системы — однотрубная или двухтрубная – осуществляется на стадии проектирования отопления дома. Если решено, что обогревать дом будут настенные радиаторы, то рисуют схему их расположения на стенах, расположение труб и выбирают оптимальную схему подключения. По каким критериям выбирают тот или иной тип разводки для вашего дома?

• Экономичность или стоимость монтажа и материалов.
• Эффективность обогрева комнат — она зависит от многих факторов — количества комнат и их размеров, расположения больших и маленьких помещений, от их функциональности — спальная, кухня или кладовка.
• Автономность работы отопления — можно ли использовать насос или необходима полная независимость от электропитания.

Выбор схемы разводки батарей в системе отопления индивидуален для каждого дома.

Как подключить радиаторы?

Подключить приборы можно различными способами: сбоку, снизу, по диагонали.

Нижнее подключение

При этом способе трубы чаще всего прокладываются по низу стены либо под полом. Скрытая проводка скорее в дизайнерских целях, чтобы не портить внешний вид помещения.

Фото 1. Схема, показывающая движение теплоносителя через радиатор при нижнем способе подключения к однотрубной системе.

Используется метод для принудительного типа циркуляции воды. В системе нагнетается перепад высот, тепло поднимается вверх, затем опускается, и на уровне окон расходится по нагревательным элементам.

Плюсы:

• возможность скрытого монтажа;
• лёгкость установки;
• имеется встроенный терморегулятор.

Минусы:

• значительные теплопотери;
• необходимость установки воздухоотводчика на каждый радиатор;
• низкая эффективность.

Сначала к стенам крепят сами батареи, потом к ним подводят и трубы. Внизу находятся два патрубка: для входа и выхода. Пройдя по нагревательному элементу, вода возвращается обратно, в котёл.

Существуют универсальные батареи, с четырьмя отверстиями, их возможно подключить любым способом.

Боковое подключение

Боковое подсоединение называют иначе односторонним, так как оба патрубка подходят с одной стороны нагревателя. Такое обычно бывает в городских квартирах. Метод эффективен для небольших секций.

Плюсы:

• довольно эффективное прогревание;
• несложный монтаж.

Минусы:

• снижение производительности для больших радиаторов;
• быстрое засорение дальних секций.

Подключение сбоку может быть двух вариантов:

• прямое; в этом случае трубы подводятся снизу;
• угловое; трубы выходят из стены.

Подводящая и отводящая трубы подходят к батарее с одной стороны. В местах соединения желательно установить шаровые краны, которые, при необходимости, отключают радиатор.

По диагонали

Эффективная схема, которая действует при естественной циркуляции воды, но не используется в многоэтажных домах, потому что там присутствует принудительная система подачи воды. При диагональном подключении радиатор прогревается равномерно и постепенно сверху донизу. Название происходит от расположения патрубков напротив друг друга, с угла на угол.

Плюсы:

• равномерное распределение тепла;
• максимальная теплоотдача;
• возможность прогрева больших радиаторов.

Минусы:

• Трубы подходят с разных сторон, скрыть их сложно.
• Нужна ровная установка батареи. Трубы подводятся с двух разных сторон: подача воды — сверху, отвод — внизу. Желательна установка вентилей на патрубки, чтобы при необходимости можно было отсоединить батарею.

Варианты однотрубной разводки

При однотрубной схеме может использоваться верхняя и нижняя разводка отопления. При нижнем подключении к радиаторам трубы не портят интерьер помещения и могут быть скрыты за отделкой. Этот вариант чаще используется в контурах с принудительной циркуляцией.

Верхняя разводка системы отопления прокладывается под потолком. Этот вариант удобен тем, что при движении теплоносителя сверху вниз с приборов удобно спускать воздух посредством кранов Маевского. Верхняя разводка больше подходит системам с естественным током теплоносителя.

Схемы с гравитационной и принудительной циркуляцией

Схема однотрубного отопления частного дома с газовым котлом или другим нагревательным оборудованием бывает с гравитационным и принудительным током теплового носителя. Особенность систем с естественным движением теплоносителя заключается в том, что в них не используется насосное оборудование. Жидкость движется по трубам за счет разницы объема и плотности нагретой и охлажденной воды (антифриза).

В самотечных сетях обязательно устанавливается расширительный бак. Его монтируют в верхней точке системы – на чердаке или высоко под потолком. Нагревательное оборудование устанавливается в низшей точке сети, чтобы вода могла сама стекать по трубопроводу в котел. Именно поэтому котельное оборудование монтируют в подвале или цокольном этаже. Если это сделать невозможно, то пол в котельной специально понижают.

Контуры с принудительной циркуляцией обязательно укомплектовываются насосным оборудованием, которое отвечает за транспортировку теплоносителя. Насос устанавливают на обратном трубопроводе перед насосом

В этом месте жидкость в трубах имеет наименьшую температуру, что важно для насосного оборудования, чувствительного к горячей среде. При этом не нужно делать уклон обратки в сторону котла

Контуры с гравитационным током применяют в небольших одноэтажных домах. Сети с принудительной циркуляцией можно использовать для обогрева большого по площади дома или многоэтажной постройки. Главное условие – наибольшее удаление радиатора от насоса не должно превышать 30 м, потому что прибор не сможет подавать воду на большее расстояние.

Системы открытого и закрытого типа

Разница между системами открытого и закрытого типа заключается в конструкции расширительного бака. Эта емкость нужна для компенсации расширения нагретого теплоносителя. Без бака это бы приводило к критическому повышению давления в сети. При расширении теплоносителя излишек жидкости поступает в бак. При его охлаждении вода снова возвращается в трубопроводы.

Разница между баками открытого и закрытого типа:

1. Расширительная емкость открытого типа может быть самостоятельно изготовлена из подручных материалов. Это обычный бак с крышкой или без нее. Главный минус сетей открытого типа в том, что через открытую емкость в контур попадает кислород, который становится виновником коррозии радиаторов и трубопроводов. Также это приводит к завоздушиванию системы, поэтому на все радиаторы обязательно устанавливают краны Маевского.
2. Баки закрытого типа состоят из двух камер – воздушной и водяной. Эти две камеры разделены эластичной мембраной. В газовой камере обязательно создается необходимое давление. При поступлении избытка расширившейся жидкости в камеру, мембрана продавливается в газовый отсек, из-за чего там повышается давление. После охлаждения теплоносителя давление в газовой камере выдавливает жидкость обратно в трубопроводы.

Минусы открытых емкостей в том, что вода из бака постоянно испаряется, поэтом ее приходится доливать. В открытых контурах нельзя использовать антифриз. Системы закрытого типа надежно защищены от коррозии и завоздушивания. В них можно применять антифриз.

Двухтрубная система отопления

 В этой системе теплоноситель проходит цикл нагревателя к радиаторам и обратно.

В такой системе два трубопровода: по первому передается и распределяется горячий теплоноситель, а по второму – в котел возвращается  охлажденная жидкость.

Двухтрубная система так делится на вертикальную и горизонтальную.

Плюсы вертикальной системы— при использовании не возникают воздушные пробки, что, правда, делают такое подключение более дорогим. С помощью этой системы можно присоединить каждый этаж к отдельной магистрали.

Для больших частных домов чаще всего используется горизонтальная отопительная система. Здесь батареи подключаются к горизонтальному трубопроводу.

Воздушные пробки выходят с помощью кранов Маевского. Такая система отопления так же делится на системы с нижней и верхней разводкой.

В горизонтальной системе с нижней разводкой нагретый трубопровод расположен в подвале, а обратный стояк расположен еще ниже.

Чтобы улучшить циркуляцию котел устанавливают ниже уровня радиаторов, а еще ниже котла расположен обратный стояк. Чтобы вывести воздух из сети, в контур включают верхнюю воздушную линию.

В системе отопления с верхней разводкой верхний трубопровод проходит на чердаке, если у здания покатая крыша.

Преимущество двухтрубной системы отопления – это установка автотерморегуляторов отопления, что дает полную возможность регулировки температуры в отдельных комнатах.

Сюда же отнесем независимость работы устройств цепи, которую  обеспечивает особая коллекторная система.

Отличие двухтрубной от однотрубной системы в том, что в первую можно подключать дополнительные батареи уже после подключения основных, а также возможность продлевания в вертикальных и горизонтальных направлениях.

В отличие от однотрубной, здесь так же можно легко исправить допустимые ошибки.

Недостатки этой системы минимальны, если Вы обладаете достаточным количеством материальных средств и имеете возможность вызвать мастера.

Монтаж системы отопления с нижней горизонтальной разводкой трубопровода

Эта система позволяет располагать бак открытого типа в удобном теплом месте. Также, есть возможность совмещать расширительный и расходный баки позволяют Вам пользоваться горячей водой непосредственно из самой системы отопления.

В системах с принудительной циркуляцией для уменьшения расхода труб, отводящий и подающий стояки расположены на уровне первого.

1. Угловые фитинги в направлении вниз монтируются на патрубках котла.
2. На полу, вдоль стен монтируются две ветки труб. Одна ветка присоединена к подающему выходу котла, а другая на принимающий выход.
3. Под каждыми отопительными устройствами ставятся тройники, соединяющие их с трубами.
4. Экстенсивный бак устанавливается в верхней части подающей трубы.
5. Ко входу нагревательного бака подключается насос, а к насосу подключается свободный конец отводящей трубы.

Монтаж системы отопления с верхней горизонтальной разводкой

 Недостатки такой системы состоят в том, что экстенсивный бак устанавливается вне теплого помещения на потолочном перекрытии.

1. К выходящему из котла патрубку присоединяют угловой фитинг, чтобы развернуть трубу вверх.
2. С помощью тройников и уголков монтируют верхнюю ветку, а тройники прикрепляют над отопительными устройствами.
3. Тройники спаивают с верхним патрубком, а в точке пересечения ставят перекрывающий вентиль.
4. После чего, на цокольном этаже, соединяют нижнюю ветку отводящей трубы, которая собирает в себя все, идущие из нижних батарей, трубы.
5. В циркулярный насос устанавливают свободный конец отводящей трубы, который монтируют в принимающий патрубок.

Подбор труб по диаметру

Выбор сечения труб нужно производить исходя из объема теплоносителя, который должен проходить за единицу времени. Он, в свою очередь, зависит от тепловой мощности, которая требуется для обогрева помещения.

В наших расчетах мы будем исходить из того, что размер тепловых потерь известен и имеется числовое значение теплоты, необходимой для обогрева.

Начинают расчеты с конечного, то есть самого дальнего радиатора системы. Чтобы вычислить расход теплоносителя для комнаты, понадобится формула:

G=3600×Q/(c×Δt), где:

• G − расход воды на обогрев помещения (кг/ч);
• Q − тепловая мощность, необходимая для обогрева (кВт);
• c − теплоемкость воды (4,187 кДж/кг×°C);
• Δt − разность температур между горячим и охлажденным теплоносителем, принимается равной 20 °C.

Например, известно, что тепловая мощность для обогрева помещения равняется 3 кВт. Тогда расход воды составит:
3600×3/(4,187×20)=129 кг/ч, то есть около 0,127 куб. м воды в час.

Чтобы водяное отопление было сбалансировано как можно точнее, необходимо определить сечение труб. Для этого используем формулу:

S=GV/(3600×v), где:

• S − площадь поперечного сечения трубы (м2);
• GV − объемный расход воды (м3/ч);
• v − скорость движения воды, находится в диапазоне 0,3−0,7 м/с.

Если в системе используется естественная циркуляция, то скорость движения будет минимальной − 0,3 м/с. Но в рассматриваемом примере возьмем среднее значение — 0,5 м/с. По указанной формуле рассчитаем площадь сечения, а исходя из нее − внутренний диаметр трубы. Он составит 0,1 м. Подбираем полипропиленовую трубу ближайшего большего диаметра. Это изделие с внутренним диаметром 15 мм.

Затем переходим к следующему помещению, рассчитываем расход теплоносителя для него, суммируем с расходом для рассчитанного помещения и определяем диаметр трубы. И так до самого котла.

Виды отопительной системы Ленинградка по типу циркуляции

Прежде чем приступить к разбору схем, надо остановиться на циркуляции. Как и у большинства других видов отопления, для Ленинградки приемлемо самотечное и принудительное движение теплоносителя. Во втором варианте схема усложняется установкой насоса.

Отопление Ленинградка с принудительной циркуляцией

При вертикальном способе разводки в многоэтажном здании отопление оснащают циркуляционным насосом. Необходимость узла возникает и в горизонтальной разводке, если длина контура больше 30 м. Благодаря работе насоса, теплоноситель лучше проходит через все батареи.

Система открытого типа с принудительной циркуляцией предусматривает установку расширительного бака

Важно знать, что схема отопления Ленинградка с насосом бывает открытого и закрытого типа. В первом случае от самотечной системы она отличается только наличием циркуляционного узла

В верхней точке аналогично устанавливают расширительный бак. Однако если самотечная система способна работать только с соблюдением уклона труб, то для отопления открытого типа с принудительной циркуляцией это требование необязательное. Теплоноситель будет двигаться по контуру за счет работы насоса.

Схема закрытого типа с принудительной циркуляцией требует установки гидроаккумулятора

Отличием закрытой системы является наличие гидроаккумулятора. Узел устанавливают в нижней точке для компенсации давления. В верхней точке вместо расширительного бака располагают воздухоотводчики. Отопление с принудительной транспортировкой теплоносителя работает под давлением, обычно 1,5 атмосфер.

Отопление Ленинградка с естественной циркуляцией

Самотечная система считается самой простой и приемлемой для частного дома. Теплоноситель циркулирует за счет выдержанного уклона труб. Выход трубопровода от котла идет на подъем, а обратка от последнего на кольце отопительного прибора опускается.

Для самотечной системы важно соблюдать уклон трубопровода

Отопление с естественным движением теплоносителя бывает только открытого типа. Ленинградку в верхней точке оснащают расширительным баком. Узел компенсирует количество теплоносителя в контуре, стравливает воздух.

Чтобы добиться естественной циркуляции, котел ставят ниже уровня отопительных приборов. Для этого в частном доме организовывают приямок или подвальное помещение. Контур собирают из трубы большего диаметра, чем этого требует отопление с насосным оборудованием. Если заузить сечение трубопровода, теплоноситель медленнее будет проходить. Снизится эффективность отопления.

Для двухэтажного здания самотечный вариант плохо подходит. Батареи хорошо прогреются только на втором этаже, а на первом они будут холоднее. Проблему решают установкой байпасов и балансировочной арматуры, но эффект несущественный. Лучший результат показывает монтаж на первом этаже длинных радиаторов с увеличенным количеством секций.

Важно! Ленинградку с естественной циркуляцией не устанавливают в доме с мансардной крышей. Во-первых, невозможно правильно расположить трубу

Во-вторых, из-за отсутствия чердака негде располагать расширительный бак.