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.
Какая информация нужна мастерам?
До того как начнутся монтажные работы, следует обговорить со специалистами все нюансы, показать свое видение отопительной системы.
Мастерам необходимо предоставить:
- полную информацию о материалах, из которых выполнена кровля здания, перекрытия стен, оконные конструкции;
- план одноэтажного дома;
- чертежи, где отмечены места сантехнических узлов.
На срок эксплуатации системы теплоснабжения влияет не только качество инженерного проектирования и умелый монтаж, но и выбранные материалы, установленное котельное оборудование, а также рациональное использование отопительных элементов.
Какой материал для труб лучше?
Способ установки контура, защита от коррозии и гидравлическое сопротивление, все эти показатели будут зависеть от материала, из которого изготовлен трубопровод. Для системы отопления можно использовать полипропиленовые, стальные, металлопластиковые и медные трубы.
- Полипропиленовый материал. Трубы из полипропилена хорошо переносят высокую температуру, имеют продолжительный срок эксплуатации (свыше 25 лет), гладкие внутри. Для установки требуются специальные инструменты, дорого стоят.
- Сталь. Несмотря на то что такие трубы довольно прочные и имеют доступную цену, они подвержены коррозии и зарастанию. К тому же для установки требуется сварка или множество фитингов.
- Металлопластик. Легкие трубы, имеют идеально гладкую внутреннюю поверхность. Благодаря этому на них отсутствует коррозия и отложения. Но после установки придется постоянно потягивать резьбовые соединительные детали, что является большим недостатком. Их срок службы составляет около 15 лет, а для труб это очень мало. Имеют высокую стоимость.
- Медные трубы. У медных труб красивый внешний вид и срок эксплуатации более 100 лет. Для установки используют пайку, очень дорогие по стоимости.
Чтобы определить какой диаметр труб подходит для прогрева вашего дома, нужно знать, что:
- Диаметр трубы выбирается, согласно материалу, из которого изготовлены трубы и из сделанных теплотехнических расчетов.
- Рассчитать количество тепла необходимого для помещения и к полученному результату прибавить 20%.
- Пользуясь значениями, указанными в таблицах СНиП, рассчитывается сечение трубопровода. Для расчета берут показания теплоемкости и размер трубы (внутреннее сечение).
Если после каждого разветвления установить подающую трубу на 1 размер меньше предыдущей, то циркуляция теплообменника станет в несколько раз интенсивнее. Обратную трубу монтируют с расширением. Так рассчитывается минимальный диаметр двух труб. Придерживаясь полученных значений, для каждого участка труб, устанавливается свой размер.
Классификация систем по типу теплоносителя
В качестве теплоносителя, доставляющего тепло от нагревательного котла к отопительным приборам, в системах отопления 1-этажного дома могут выступать вода, антифриз (вода с добавлением этиленгликоля) и воздух.
Система #1 — водяное отопление
В одноэтажных домах эффективнее использовать водяные системы отопления. теплоносителем в которых служит или вода, или антифриз. Незамерзающую жидкость заливают в систему в том случае, если здание эксплуатируется с перерывами. Это позволяет избавить систему от перемерзания. При круглогодичном проживании в доме в качестве теплоносителя используется обыкновенная вода, которая может быть нагрета газовым, жидкотопливным, твердотопливным или электрическим котлом. Теплоноситель в системе может циркулировать самостоятельно или принудительно с помощью специальных насосов, вмонтированных в систему.
Однотрубная система отопления одноэтажного частного дома с принудительной циркуляцией теплоносителя, обеспечивающейся с помощью циркуляционного насоса, врезанного на контуре обратного хода
Дешевле всего обходится монтаж однотрубной системы с естественной циркуляцией теплоносителя. Недостатком данной разводки является постепенное остывание теплоносителя по мере своего продвижения от одного радиатора к другому. Получается, что в одних комнатах жарко, а в других – холодно. Регулировать температуру в отдельных помещениях невозможно. Поэтому лучше использовать разводку чуть сложнее, называемую «ленинградкой». Там каждый радиатор можно отключать от системы с помощью кранов, а теплоноситель циркулирует по обводной (байпасной) трубе.
Модернизированная однотрубная система «Ленинградка» лишена минусов стандартной однотрубки, заключающихся в невозможности автономного отключения отдельных радиаторов отопления
При наличии достаточного бюджета используется коллекторная (лучевая) разводка труб. которая позволяет обеспечивать подачу теплоносителя к каждому отопительному прибору. Также данная схема применяется в случае укладки в санузлах дома водяных теплых полов.
Коллекторная или лучевая система отопления частного дома монтируется при наличии финансов, так как расход метража труб возрастает в разы по сравнению с другими видами трубной разводки
Наиболее популярна двухтрубная горизонтальная схема устройства, которая является неким средним вариантом между дешевым и дорогим способом устройства разводки трубопровода.
Два варианта монтажа в одноэтажном частном доме двухтрубной отопительной системы. На схеме слева котел — в центре дома, а справа — подающая магистраль спрятана под подоконниками
Система #2 — воздушное отопление
Можно обогревать дом и с помощью воздуха, который нагреваясь в теплообменнике, направляется по воздуховодам, проложенным на чердаке или под полом, или же спрятанным под фальш-потолком. Теплый воздух поступает в комнаты через отверстия в потолке, стенах или полу, закрытых декоративными решетками. Воздух, как и вода, может циркулировать в помещении самостоятельно по принципу естественной конвекции, а может нагнетаться принудительно с помощью электрических турбин, устанавливаемых на чердаке или в подвале одноэтажного дома. Работой турбин управляют термодатчики. Система воздушного отопления снабжается фильтрами, удерживающими частички пыли.
Воздушное отопление частного дома камином с каминным вкладышем. Такая организация обогрева дома называется системой распределения горячего воздуха (РГВ)
Систему воздушного отопления рекомендуется планировать заранее. Составляя проект отопления одноэтажного дома, инженеры должны предусмотреть наличие мест в помещениях дома для скрытого монтажа воздуховодов. Сечение этих конструкций достигает 100-160 мм, поэтому открытый монтаж негативно скажется на интерьере дома.
В каких домах выгоден однотрубный самотек
Только не в 3-х этажном доме. «Самотечный» теплоноситель движется «лениво». Имеющиеся 20 кг разницы в весе тонны нагретой и холодной воды не создадут достаточной разницы давлений между «подачей и «обраткой для интенсивного движения по трубам, батареям.
В двухэтажном доме «самотек» будет работать неплохо, но второй этаж должен быть полноценным, имеющим чердак, позволяющий установить расширительный бачок. От котла в подвале (приямке) до бачка идет главный вертикальный стояк подачи. От стояка отходит т.наз. «лежак», уклоняющийся вниз. От «лежака» опускаюся стояки к этажным радиаторам. Эта вертикальная система, показанная на рисунке ниже, напоминает устройство отопления многоэтажного дома.
Самотечная однотрубная вертикальная система 2-х этажного дома.
Мансардный второй этаж вашего дома, имеющий окна в крыше (невысоких стенах) затрудняет монтаж самотечной системы. Мансарда исключает установку открытого расширительного бачка, наполненного антифризом. Герметичный бачок с газоотводящей трубкой, выведенной наружу, спасет положение, увеличивая затраты.
Наклонные трубы-«лежаки» плохо вписываются в пространство мансарды, могут пересекать оконные проемы, портя интерьер помещения.
«Самотек» больше подходит одноэтажным домам в местностях, характеризуемых ненадежным электроснабжением.
Способы циркуляции воды в системах отопления
Движение жидкости по замкнутому контуру (контурам) может происходить в естественном или принудительном режиме. Вода, нагретая отопительным котлом, устремляется к батареям. Эту часть контура отопления называют прямым ходом (током). Попав в батареи, теплоноситель остывает, и направляется обратно в котел для нагрева. Этот промежуток замкнутого маршрута называют обратным ходом (током). Для ускорения циркуляции теплоносителя по контуру применяют специальные циркуляционные насосы, врезаемые в трубопровод на «обратке». Выпускаются модели отопительных котлов, в конструкции которых предусмотрено наличие подобного насоса.
Естественная циркуляция теплоносителя
При естественной циркуляции движение воды в системе идет «самотеком». Это возможно за счет физического эффекта, проявляющегося при изменении плотности воды. Горячая вода имеет меньший показатель плотности. Жидкость, идущая по обратному ходу, имеет большую плотность, а потому легко вытесняет уже нагревшуюся в котле воду. Горячий теплоноситель устремляется вверх по стояку, а далее распределяется по горизонтальным магистралям, проведенным под небольшим уклоном, составляющим не более 3-5 градусов. Наличие уклона и позволяет двигаться жидкости по трубам самотеком.
Схема отопления, основанная на естественной циркуляции теплоносителя, является самой простой, а потому ее легко реализовать на практике. К тому же в этом случае не требуется наличие других коммуникаций. Однако подходит этот вариант лишь для частных домов небольшой площади, так как длина контура ограничена 30 метрами. К недостаткам можно отнести и необходимость монтажа труб большего диаметра, а также низкое давление в системе.
Схема автономной системы отопления дома с естественной циркуляцией воды (теплоносителя). Трубопровод прокладывается под уклоном, составляющим не более 5 градусов
Принудительная циркуляция теплоносителя
В автономных отопительных системах с принудительной циркуляцией воды (теплоносителя) по замкнутому контуру присутствует в обязательном порядке циркуляционный насос, который обеспечивает ускоренный ток нагретой воды к батареям, а остывшей – к нагревательному прибору. Движение воды возможно из-за разности давлений, возникающей между прямым и обратным током теплоносителя.
При монтаже данной системы не требуется соблюдать уклон магистрали трубопровода. В этом заключается преимущество, а вот существенный недостаток кроется в энергозависимости такой отопительной системы. Поэтому на случай отключения электричества в частном доме должен быть генератор (мини-электростанция), который обеспечит функционирование системы отопления в экстремальной ситуации.
Схема организации системы отопления дома, в которой циркуляция теплоносителя обеспечивается циркуляционным насосом, врезаемым в трубопровод обратного тока
Схему с принудительной циркуляцией воды в качестве теплоносителя можно использовать при монтаже отопления в доме любой площади. При этом выбирается насос подходящей мощности и обеспечивается его бесперебойное электропитание.
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.
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.
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.
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.
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:
- Для одно — и двухэтажного здания площадью до 200 м² достаточно напора 4 м.
- В коттедж площадью 200—300 м² понадобится насос давлением 0,6 Бар (6 м).
- Циркуляцию в сети трехэтажного особняка на 400—500 м² обеспечит агрегат с напором 8 м водного столба.
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.
Монтаж системы отопления
Монтаж водяной схемы отопления дома один из самых простых. Начинается он с установки нагревательного котла и последующей прокладки труб, подключения их к приборам отопления (радиаторам, полотенцесушителям и другим). Обычно применяют металлические трубы, так как пластиковые могут способствовать перегреву всей системы и выходу ее из строя. Для одноэтажного дома рекомендуется применять такие трубы, как:
- Подающая магистраль – трубы с диаметров полтора-два дюйма (трубы типа ДУ 40-50);
- Для обратной магистрали – двухдюймовые трубы (реже на полтора дюйма).
Магистрали системы отопления монтируются с уклоном в один сантиметр на метр длины самой трубы. Отопительные приборы необходимо устанавливать по центру под окнами, с подключением при помощи труб на три четверти дюйма (ДУ 20).
При работе системы отопления первыми нагреваются приборы, которые находятся ближе всего к котлу. Именно поэтому устанавливают, так называемые, регулировочные краны, которые позволяют теплу распространяться по дому более равномерно. Желательно такие краны монтировать с двух сторон отопительного прибора. Это может позволить легко и быстро производить ремонтные работы, не отключая при этом всю систему.
Схема системы отопления двухэтажного дома
Отопительные радиаторы для такой системы можно устанавливать самые различные, за исключением панельных, которые в подобной системе очень быстро забиваются. Поэтому обязательно надо выполнять врезку для выпускного (сливного) крана для воды около котла (в нижней точке системы). Сливной кран позволит выйти грязной воде из системы при необходимости.
Для наполнения же прекрасно подойдет вентиль, который позволит равномерно заполнять отопительную систему с удалением воздуха из радиаторов без риска возникновения воздушных пробок.
При монтаже схемы отопления дома необходимо предусмотреть перелив на расширительном баке. Для этого применяют трубу ДУ 15-20 (половина – три четверти дюйма), которая выводится на улицу либо в раковину, расположенную рядом.
При такой схеме время нагревания составляет 30-40 минут. При этом недостатком выступает необходимость прокладки труб большого диаметра и эффективная работа системы только для одноэтажных домов либо домов с малой площадью. Максимальная длина для подающей магистрали составляет тридцать метров.
Обычно котел располагают по центру дома, чтобы можно было сделать разбивку отопительной системы на два крыла. Схема отопления одноэтажного дома в этом случае работает более эффективно, так как двухконтурная система на две половины позволяет обогреть большую площадь.
Подающие магистрали обычно проходят под подоконниками, откуда отходят отводы на отдельные радиаторы. В том случае, когда нет места, чтобы проложить такую систему применяют трубу ДУ 32 (в пять четвертых дюйма), которая непосредственно соединяет несколько радиаторов.
Главным достоинством установки подобных систем является то, что они могут функционировать без подачи электроэнергии. Теплоноситель функционирует в них независимо.
Преимущества и недостатки
Любая схема отопления дома имеет свои положительные и отрицательные черты.
Печная система отличается большим расходом твердого топлива, которое требует специального места для хранения. Кроме того, максимальное количество помещений, которое можно отопить при помощи печи либо камина, составляет всего два-три.
С другой стороны, многие печи, кроме функции отопления, могут служить для приготовления пищи. Они просты в монтаже и использовании, топливо их стоит относительно дешево. Такое отопление не зависит от подачи электроэнергии.
Электрическое отопление
Эта система самая эффективная, она не требует установки громоздкого оборудования, а сами отопительные приборы отличаются малым весом и размерами, их легко переносить на другое место. Однако существенными минусами являются зависимость от подачи электричества и его дороговизна.
Воздушная схема отопления собственного одноэтажного дома отличается такими достоинствами: не требует монтажа канализационной системы и специальных отопительных приборов. Однако по теплоемкости подобная система намного проигрывает в сравнении с водяной.
Водяная система также не идеальна, недостатками выступают: опасность замерзания имеющейся воды в трубах, большой расход металла и большой диаметр труб, небольшой радиус действия одной магистрали.
Однако эти системы не теряют популярности, так как они просты в установке, не зависят от подачи электричества, долговечны, не требуют работы шумного насоса, могут саморегулироваться.
Типы системыс принудительной циркуляцией
Система может быть любая: однотрубная или двухтрубная, с горизонтальной или вертикальной разводкой, верхней или нижней подачей. Особенность систем с принудительной циркуляцией — насос устанавливается на входе/выходе котла до первого разветвления. Раньше ставили его обязательно на обратке – там температура теплоносителя ниже. А так как уплотнители были резиовыми, то при щадящих температурах служили они дольше. Сегодня такой необходимости нет – материалы уплотнительных колец переносят без последствий температуры до 110 о С.
Двухтрубная горизонтальная система с принудительной циркуляцией
В принципе любую систему с естественной циркуляцией можно превратить в систему с принудительной: врезаете насос (соблюдая направление движения теплоносителя) и получаете работоспособное отопление.
Однотрубная система с принудительной циркуляцией
Чаще всего в системах с насосом используется нижняя разводка. Исключение – системы, спроектированные как самотечные на случай отсутствия электричества. В подавляющем большинстве они имеют верхнюю разводку, так как только при достаточном перепаде высот гравитационной циркуляции будет достаточно для отопления.
Однотрубная система с насосом. Верхняя подача
