Обвязка
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.
Разработка схемы-проекта индивидуального отопления
Схема системы отопления частного дома – это документ, в
котором содержится следующая информация:
место установки котла. Рекомендуется устанавливать котел в
подвале или в котельной. В любом случае, определяющее значение будет иметь
возможность подводки к котлу коммуникаций (электричества и холодного
водоснабжения).
место установки батарей. Радиаторы устанавливают под окнами;
детальный план прокладки труб по помещениям дома.
Обязательно указывается место установки кранов, фитингов и других расходных
материалов;
описание системы выведения продуктов сгорания (при
необходимости);
другие специфические особенности, характерные для выбранной
системы индивидуального отопления.
Проект необходимо согласовать в соответствующих органах.
Двухтрубная отопительная система с естественной циркуляцией теплоносителя
Более сложная гравитационная схема отопления, предусматривающая наличие сразу двух контуров отопительной системы. По одному происходит передвижение горячей воды, которая движется от котла к радиаторам. А второй контур предназначен для оттока остывшего теплоносителя от радиаторов к нагревательному котлу. Данная самотечная система отопления предусматривает более тщательное планирование и использования увеличенного количества материалов (труб).
Двухтрубная отопительная система с естественной циркуляцией теплоносителя
Принцип монтирования двухтрубной системы, предполагающей отопление самотеком, являет собой довольно трудоемкий процесс, который можно разделить на несколько этапов:
- монтаж основного стояка. Отопительная труба (по которой движется горячая вода) поднимается от котла к расширительному баку. Следует отметить, что наилучшее место присоединения стояка к баку – нижняя треть от общей его высоты.
- на уровне примерно трети высоты помещения (отмерять следует от уровня пола) отопительная труба соединяется с разводкой. Именно от нее и будут прокладываться трубы к приборам отопления – радиаторам.
- для своевременного удаления излишков жидкости в системе в бак должна быть врезана также труба перелива. Посредством ее использования лишняя жидкость будет направлена в канализацию.
- трубы для отведения уже отработанной (то есть – остывшей) воды следует врезать в нижнюю часть радиатора. По этим трубам вода возвращается к нагревательному котлу. Прокладываются они параллельно трубам подачи горячего теплоносителя.
Кроме того, обязательно следует утеплить помещение, в котором стоит расширительный бак. Чаще всего таким помещением является специальная комната на верхнем этаже или чердак. Если данная комната не будет утеплена, это может привести к тому, что часть теплоносителя попросту замерзнет – а это спровоцирует поломку системы.
План отопления
Еще одна важная особенность – при планировании системы, перед тем, как сделать отопление без насоса, необходимо тщательно просчитать уровень расположения котла, расширительного бака и радиаторов. При правильном планировании достигается необходимое давление, которое способствует более эффективной работе системы. Следует учитывать, что ниже всего должен располагаться нагревательный котел.
Для него лучше всего оборудовать отдельную комнату на цокольном этаже или в подвале. Если возможности оборудования отдельного помещения нет (или просто нет цоколя, подвала), котел следует располагать в углублении. При правильном расчете, подобной системы достаточно для обогрева строения состоящего из 4-5 комнат с прилегающими бытовыми помещениями.
Котельная частного дома
Принцип построения отопительной системы с естественной циркуляцией
Поскольку работа системы основана на естественном стремлении нагретой среды образовывать восходящий поток, радиаторы следует располагать выше котла.
Наилучшим местом для теплогенератора в этом случае будет подвал или хотя бы цокольный этаж.
За неимением таковых в полу можно сделать углубление для установки котла.
Так поступают не только в частных домах, но и в квартирах с автономным отоплением: срезают небольшой участок напольного покрытия вместе со стяжкой, так чтобы котел можно было установить прямо на плиту.
Наилучшим образом естественной циркуляции способствует так называемый разгонный коллектор – вертикальный участок трубопровода, поднимающийся сразу от котла до самого потолка. Далее труба прокладывается под потолком, а в соседнем помещении делается опуск к радиаторам.
Минимальная высота разгонного коллектора относительно верха котла составляет 1,5 м. При этом необходимо помнить, что между верхней точкой коллектора и потолком должно оставаться пространство для расширительного бачка, если в качестве последнего используется открытая емкость (этот элемент «обязан» располагаться в наивысшей точке контура).
При низких потолках бачок приходится выносить на чердак (он должен быть утеплен, иначе вода замерзнет), либо система делается в закрытом исполнении – с мембранным расширительным баком, который можно устанавливать на любом уровне.
Следует отметить, что закрытая система, хоть и обходится несколько дороже, является более предпочтительной по следующим причинам:
- Значительно сокращаются теплопотери через расширительный бак.
- В отличие от открытой, закрытая система не требует регулярного развоздушивания.
- Уменьшается объем расширителя, а значит и тепловая инерция системы.
Очевидно, что наличие второго этажа позволяет сделать разгонный коллектор особенно эффективным, поэтому обеспечить естественную циркуляцию теплоносителя в двухэтажном доме гораздо проще, чем в одноэтажном.
При монтаже системы следует придерживаться некоторых правил:
- Горизонтальные участки труб в отопительном контуре обязательно должны иметь уклон по ходу теплоносителя от 1 см (на протяженных участках) до 5 см (на коротких) на 1 м длины
- При сооружении гравитационной системы отопления следует всеми силами стараться уменьшить гидравлическое сопротивление контура. С учетом этого требования следует выбирать и радиаторы. Наиболее подходящими являются чугунные приборы, имеющие наибольший просвет. Выбирая какой-либо другой тип, следует удостовериться, что диаметр внутреннего канала составляет хотя бы ¾».
- Наименьшим гидравлическим сопротивлением обладают полимерные трубы – они имеют гладкую стенку и не зарастают накипью. Но металлопластиковые лучше не применять, так как устанавливаемые на них фитинги существенно уменьшают проходное сечение. Наилучший вариант – полипропиленовые трубы (рабочая температура – 70 градусов) или из сшитого полиэтилена (могут эксплуатироваться при 95 градусах).
- Если в контуре имеются разветвления, то после каждого из них следует применять трубу на размер меньше. При схождении контуров в обратку диаметр, наоборот, постепенно увеличивают.
Поскольку основная идея данной системы состоит в энергонезависимости, котел также должен обходиться без подключения к электричеству. Такие модели имеются у многих производителей, например, Bertta, Stropuva, Buderus, а также российских «Энергия», «Огонек», «Конорд».
Пластик нельзя устанавливать только при наличии твердотопливного котла. В этом случае применяют стальные трубы, а шероховатость их внутренней поверхности компенсируют увеличением диаметра.
Типы компоновки
Двухтрубная отопительная система также различается типами компоновки.
Вертикальная
При такой схеме с нижней разводкой подающие и обратные стояки прокладываются к самому низу здания, а жидкость по ним двигается отдельно к радиаторам.
Плюсы:
- отличный контроль отопительной концепции;
- отключается каждый прибор отопления по отдельности.
Недостатки:
- протяженные трубы;
- не поставить квартирные счетчики.
Горизонтальная
К каждому прибору отопления по площади помещения в полу проложены линии труб от подающих стояков. Квартиры в этой системе отдельно вводятся в неё.
Радиаторы оснащены краниками для выпуска воздуха.
Именно такой тип системы популярен в современной многоэтажной застройке.
Плюсы:
- такие же, как и в вертикальном типе;
- подключаются счётчики.
Минусы:
- если здание высокое — потребуется использовать компенсаторы давления;
- в эксплуатации решение сложнее, чем вертикальный тип.
Схема верхней разводки
Производится монтаж подающего стояка по верхней области помещения. Основная отличительная черта: тяжёлое давление в магистральном трубопроводе, благодаря существенной разнице в уровнях труб (обратки и подающей соответственно). Из-за этого обстоятельства по ширине они могут быть одинаковыми, даже если речь идёт о схеме с естественным циркуляционным процессом.
Включение насоса достигает нормального давления, даже если применяются трубы с узким диаметром. Лучший эффект достигается в двухэтажных домах, т. к. естественная циркуляция улучшается за счёт разницы в том, как высоко смонтирован котёл, расположенный в подвальном помещении, и радиатор на 2 этаже.
Горячая жидкость будет направлена в расширительный бачок, расположенный на 2 этаже либо на чердаке. После чего уже по трубопроводу она пойдёт в радиаторы.
Плюсы:
- повышенная скорость движения носителя тепла;
- то, что в магистраль не проникает воздух.
Фото 3. Двухтрубная система отопления с вертикальной разводкой. Цифрами указаны части конструкции.
Минусы:
- не особо эстетичный внешний вид помещений;
- крупные расходы комплектующих;
- не обогреваются большие комнаты;
- приходится тратиться на дополнительный декор для маскировки труб.
Нижняя разводка
Горизонтальный тип разводки имеет две отличительные черты: расширенный трубопровод, а также его особое расположением под углом к плоскости. Возможна установка, в которой горизонтальный тип разводки и естественная либо принудительная циркуляция. Двухтрубная концепция предполагает, что подающий трубопровод устанавливается на том же самом уровне, где и радиаторы. При этом периодически могут образовываться воздушные пробки.
Плюсы:
- коэффициент полезного действия здесь выше;
- монтаж даже в незаконченных строениях;
- можно не отключать отопление на нижних этажах, если в то же время верхние этажи не используются;
- большинство управляющей аппаратуры устанавливается в одном-единственном помещении;
- автоматизация работы.
Фото 4. Схема двухтрубной отопительной системы с нижней разводкой. Красным цветом показан горячий теплоноситель, синим – холодный.
Минусы:
- трубопроводы и другие материалы быстро расходуются (в отличие от однотрубного типа потребуется много материала при монтаже);
- низкое давление жидкости-носителя тепла в подводящих стояках;
- из-за регулярного образования воздушных пробок приходится устанавливать краны Маевского и выпускать воздух.
Схема с естественной циркуляцией
Чтобы понять принцип действия гравитационной системы, изучите типовую схему, применяющуюся в двухэтажных частных домах. Здесь реализована комбинированная разводка: подача и возврат теплоносителя происходит по двум горизонтальным магистралям, объединенным однотрубными вертикальными стояками с радиаторами.
Как работает самотечное отопление двухэтажного дома:
- Удельный вес нагреваемой котлом воды становится меньше. Более холодный и тяжелый теплоноситель начинает вытеснять горячую воду вверх и занимать ее место в теплообменнике.
- Нагретый теплоноситель движется по вертикальному коллектору и распределяется по горизонтальным магистралям, проложенным с уклоном в сторону радиаторов. Скорость течения невелика – порядка 0.1—0.2 м/с.
- Расходясь по стоякам, вода попадает в батареи, где успешно отдает теплоту и охлаждается. Под воздействием гравитации она возвращается в котел по обратному коллектору, собирающему теплоноситель из остальных стояков.
- Прирост объема воды компенсируется расширительным баком, установленным в самой высокой точке. Обычно утепленная емкость располагается на чердаке здания.
Принципиальная схема самотечной разводки с циркуляционным насосом
В современном исполнении гравитационные системы оснащаются насосами, ускоряющими циркуляцию и прогрев помещений. Перекачивающий агрегат ставится на байпасе параллельно подающей магистрали и функционирует при наличии электроэнергии. Когда свет отключается, насос бездействует, а теплоноситель циркулирует за счет гравитации.
Сфера применения и недостатки самотека
Назначение гравитационной схемы – теплоснабжение жилищ без привязки к электричеству, что актуально в отдаленных регионах с частыми отключениями света. Сеть самотечных трубопроводов и батарей способна работать вместе с любым энергонезависимым котлом либо от печного (раньше говорили – парового) отопления.
Разберем отрицательные стороны использования самотека:
- из-за малой скорости протока нужно повышать расход теплоносителя за счет применения труб большого диаметра, иначе радиаторы не прогреются;
- чтобы «подстегнуть» естественную циркуляцию, горизонтальные участки прокладываются с уклоном 2—3 мм на 1 м магистрали;
- здоровые трубы, идущие под потолком второго этажа и над полом первого, портят внешний вид комнат, что заметно на фото;
- затруднено автоматическое регулирование температуры воздуха – на батареи нужно покупать только полнопроходные термостатические клапаны, не препятствующие конвективной циркуляции теплоносителя;
- схема неспособна работать с теплыми полами и в 3-этажном доме;
- увеличенный объем воды в отопительной сети подразумевает длительный прогрев и большие затраты топлива.
Чтобы выполнить требование №1 (смотри первый раздел) в условиях ненадежного электроснабжения, хозяину двухэтажного частного дома придется нести расходы на материалы – трубы повышенного диаметра и облицовку для изготовления декоративных коробов. Остальные минусы некритичны – медленный прогрев устраняется путем установки циркуляционного насоса, недостаток экономичности – монтажом специальных термоголовок на радиаторы и изоляцией труб.
Watch this video on YouTube
Советы по проектированию
Если разработку самотечной схемы отопления вы взяли в свои руки, обязательно учтите следующие рекомендации:
- Минимальный диаметр вертикального участка, идущего от котла, — 50 мм (имеется в виду внутренний размер условного прохода трубы).
- Горизонтальный раздающий и собирающий коллектор допускается уменьшить до 40 мм, перед последними батареями – до 32 мм.
- Уклон 2—3 мм на 1 м. п. трубопровода делается в сторону радиаторов на подаче и котла – на обратке.
- Входной патрубок теплогенератора должен располагаться ниже батарей первого этажа с учетом уклона обратной магистрали. Возможно, в котельной придется сделать небольшой приямок под установку источника тепла.
- На подводках к отопительным приборам второго этажа лучше поставить прямой байпас малого диаметра (15 мм).
- Верхний раздающий коллектор постарайтесь уложить на чердаке, чтобы не вести под потолками комнат.
- Используйте расширительный бак открытого типа с патрубком перелива, выведенным на улицу, а не в канализацию. Так удобнее следить за переполнением емкости. С мембранным бачком система работать не будет.
Расчет и проектирование самотечного отопления в коттедже сложной планировки стоит доверить специалистам. И последнее: магистрали Ø50 мм и более придется исполнять стальными трубами, медью либо сшитым полиэтиленом. Максимальный размер металлопластика составляет 40 мм, а диаметр полипропилена выйдет просто угрожающим из-за толщины стенок.
Особенности эксплуатации традиционного однотрубного отопления
Типовые схемы вертикальных однотрубных стояков показаны ниже
Вертикальные однотрубные стояки.
На «обвязке» батарей в советское время устройства регулирования не устанавливались. Первые по ходу течения воды приборы нагреты сильнее последних. Температурный перепад в батареях расчитывается по формуле ∆T_р=∆T⁄N, где N – число этажей. По однотрубным стоякам принудительно циркулирует в N и 2N раз больше жидкости, чем по двухтрубным, причем 80 % ее объема протекает по байпасам.
Такая нерациональная (с точки зрения затрат электроэнергии на перекачку жидкости) конструкция применялась из-за ее предельной простоты и экономичности. Низкая цена электроэнергии, удерживаемая по политическим соображениям, не стимулировала ее экономию при принудительной циркуляции избыточного объема теплоносителя.
Однотрубные теплосистемы гидравлически весьма устойчивы и малочувствительны к несанкционированным заменам радиаторов или наращиванию числа их секций. Отключение отдельных батарей почти не изменяет теплоотдачу остальных приборов. Ведь вода в основном проходит по байпасам. А вот двухтрубные теплосистемы при этом обязательно разбалансируются.
Расчет системы отопления
Как и все тепловые расчеты, этот при доскональном исполнении довольно сложен. Но мы приведем очень простую методику, позволяющую определить необходимые параметры с достаточно высокой точностью.
Исходными данными для расчета являются следующие параметры:
- Площадь отапливаемых помещений. Следует использовать только данные по комнатам, в которых устанавливается отопление, то есть одной или двумя стенами дома контактирующими с улицей.
- Климатическая мощность. Этот параметр учитывает место расположения частного дома. Так, для южных районов он составляет 0,8-0,95, для центральных регионов – 1,3-1,6, а для северных – 1,6-2,2.
Расчет для помещения площадью 130 метров в квадрате выглядит следующим образом:
N = 130 x 1,2 / 10 = 15,6 (кВт)
Расчет в обязательном порядке включает в себя вычисление количества секций радиаторов. Для этого используются следующие данные:
- Площадь – учитываются только комнаты, в которых устанавливаются батареи.
- Число 100 определяется из требования СНиП к мощности одной секции на квадратный метр площади.
- Площадь составляет 30 метров квадратных.
- Мощность одной секции батареи составляет 180 Вт.
N = 30 x 100 / 180 = 16,7 = 17 (шт)
Расчет системы отопления по указанной методике вполне достоверен и годится для практического применения.
Отопление с водой в качестве теплоносителя
Функциональные особенности водяных отопительных систем с естественным типом циркуляции теплоносителя определяются рядом характеристик.
Исходя из того, какой расширительный бак используется для обустройства системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя, различают:
- Системы открытого типа. В данном случае расширительный бак устанавливают как можно выше, чтобы создать избыточное давление в расширительном бачке. Кроме того, благодаря этому можно избавиться от воздушных пробок в отопительном контуре. Время от времени через открытый расширительный бак в трубы доливают воду, частично испарившуюся в процессе эксплуатации отопления.
- Системы закрытого типа. В таком отоплении с естественной циркуляцией расширительный бак заменен специальным мембранным гидроаккумулирующим баллоном. Он обеспечивает дополнительное давление в контуре в пределах 1,5 атмосфер. В целях безопасности системы такой конструкции обычно оборудуют блоком с манометром, задача которого состоит в корректировке давления внутри трубопровода.
Еще один принципиальный момент, который отличает конструкции отопительных систем с естественным типом циркуляции воды, состоит в схеме подключения нагревательных элементов.
По способу подключения отопительных приборов к газовому котлу без насоса можно выделить такие варианты:
- Однотрубная разводка отопления. При таком типе отопления выполняется последовательное подключение всех радиаторов к одной и той же трубе. То есть, вода проходит сквозь каждый последующий отопительный прибор и только после этого движется дальше. Среди достоинств оборудования однотрубной разводки можно назвать простоту ее монтажа, а также низкую материалоемкость.
- Двухтрубная разводка в системе отопления с естественным типом циркуляции. В данном случае все радиаторы, которые входят в состав системы отопления, подключаются к трубопроводу параллельно. При этом температура теплоносителя, который попадает в каждый радиатор, одинаковая. После того, как вода пройдет через весь радиатор и остынет, по обратной трубе она возвращается в теплообменник котла.
Считается, что двухтрубная схема разводки является наиболее целесообразной с точки зрения эффективности обогрева жилья. Правда, чтобы оборудовать такую систему, потребуется достаточно много труб и доборных элементов для монтажа отопительного контура.
Особенности ленинградской отопительной системы
Все отопительные системы за исключением ленинградской имеют по две трубы – подающей в батарею горячий теплоноситель и обратки. Схема Ленинградки предполагает наличие одной трубы. В результате значительно снижаются затраты на приобретение материалов для устройства отопления и снижаются расходы на проведение монтажных работ.
Радиаторы отопления в ленинградской однотрубной схеме подсоединяют последовательно (подробнее: «Однотрубная система отопления ленинградка: особенности»). При отсутствии циркуляционного насоса данная отопительная конструкция способна обогреть только одноэтажный дом небольшой площади. После установки насоса ленинградская система способна снабдить теплом большое многоэтажное здание.
Выбирать вариант разводки труб следует на этапе проектирования строительства жилого дома, поскольку в процессе эксплуатации здания производить замену элементов отопительной конструкции неудобно. Владельцу недвижимости следует учитывать, что возможные недостатки и недочеты схемы разводки систем отопления проявятся в период функционирования отопления. Если обустраивается ленинградская система отопления – схема должна предусматривать, что последний отопительный прибор будет иметь большее количество секций или увеличенную площадь теплоотдачи, чем в других радиаторах. Дело в том, что при прохождении теплоносителя по всем батареям, он постепенно охлаждается. Если радиаторы чугунные, добавляют секции, а, когда они панельные – увеличивают их поверхность.
- в схеме отопления Ленинградка проблематично регулировать температурный режим для каждого отопительного прибора;
- эффективное функционирование обогрева невозможно без наличия мощного циркуляционного насоса, способного обеспечить в трубопроводе нужное давление.
Среди основных достоинств отопления Ленинградки следует обратить внимание потребителей на ее экономичность. Для обустройства системы требуется покупка меньшего количества труб
Кроме этого простота монтажа позволяет реализовать ленинградскую схему самостоятельно.Как выбрать схему системы отопления, детальное видео:
