Какую схему выбрать в закрытой системе отопления с принудительной циркуляцией?

В домах и дачах часто собирают систему водяного отопления с принудительной циркуляцией. Она может быть двух видов: открытая и закрытая. Последняя оборудуется расширительным баком. Для безопасности она снабжается дополнительными устройствами. Почему выбирают этот вид отопления, и другие вопросы, связанные с этой системой, рассматриваются в статье.

Для чего нужна принудительная система

Преимущества отопления с гравитационной циркуляцией:

• проста в монтаже;·
• не зависит от источника питания;·
• безопасная.

Без насоса просто не обойтись, если:

• протяжённость труб слишком большая;
• необходимо уменьшить диаметр труб;
• в систему включён «тёплый пол».

Уклон труб делать не нужно. Существуют и другие особенности. Чтобы лучше это увидеть, необходимо рассмотреть работу каждой системы в отдельности.

Как работает отопление без насоса

В любой отопительной системе присутствует три основных компонента:

• генератор тепла;
• система транспортировки теплоносителя;
• теплообменник.

Генератор может быть одинаковым для разных систем, это же относится и к теплообменникам, а вот транспортировка выполняется по-разному. При естественной циркуляции жидкость нагревается в котле, расширяется, благодаря этому становится легче и стремится подняться выше. К котлу приваривают вертикальную трубу на максимально допустимую высоту. Такое расположение даёт воде возможность без дополнительного сопротивления занять наивысшую точку системы при нагревании.

Первая порция нагретой воды будет быстро охлаждаться о стенки холодной трубы и при смешивании с холодной. Поэтому скорость передвижения теплоносителя будет низкой. При достижении из верхней точки уже немного остывшая вода будет понемногу опускаться по трубопроводу, который имеет небольшой наклон. Скорость движения зависит только от поступления новой порции горячего теплоносителя, так как вся система заполнена холодной тяжёлой жидкостью. Когда нагретая вода достигает первой батареи, процесс охлаждения резко возрастает, начинается круговорот.

По этой причине сначала прогревается первая батарея, а затем по очереди следующие радиаторы.

Это один из недостатков самотечной системы – неравномерный прогрев. Второй недостаток в большом сопротивлении, которое создаётся в вертикальной трубе. При слишком большой её высоте, например, в многоэтажном доме, температуру в котле нельзя резко повышать. Невыполнение такого условия может привести к закипанию воды. Подробно о естественной циркуляции, разоблачении мифов о такой системе говорится в этом видео:

Принудительная система

В принудительной системе применяются такие же самые элементы, за исключением насоса. Насос создаёт давление − вода приходит в движение. Конструкция запускает циркуляцию по всей системе, из-за чего тепло распространяется равномерно. Такая система работает при любой протяжённости трубопровода, поэтому применяется во всех домах. При схеме с принудительной циркуляцией может применяться один из двух типов бака:

• открытый;
• закрытый.

Из чего состоит отопительная система

Котёл − основной элемент. Он может быть электрическим, газовым или твердотопливным, или работать на отработке. Передает тепловую энергию топлива теплоносителю. Для этого варят металлический бак и вставляют в топку печи или устанавливают отдельный металлический котёл с топкой внутри.

От него отходят металлические трубы. Применяются и металлопластиковые, но они хуже отдают тепло и при высоких температурах могут размягчаться. Металлические трубы являются теплообменниками, что ускоряет время нагрева воздуха в помещении. Пластиковые лучше всего монтировать там, где нужно сократить тепловые потери, например, при прокладке под землёй.

Радиаторы являются основными теплообменниками и вторичным источником тепла. При сборке системы отопления частного дома с принудительной циркуляцией без насоса не обойтись. Производители выпускают такие приборы 2 видов:

• с регулируемой скоростью вращения;
• автоматизированные.

Последние способны контролировать нагрузку и регулировать скорость без участия человека. В некоторых насосах установлены заглушки, через которые можно выпускать воздух из насоса при заполнении системы. Под заглушкой находится шлиц, выполненный под отвёртку, с его помощью можно провернуть вал насоса при его окислении.

Однотрубная схема

При однотрубной системе водяного отопления с принудительной циркуляцией труба идёт от котла, проходит все помещения и подходит к котлу, создавая замкнутую цепь. Поэтому радиаторы присоединяются только к одной трубе, но их нельзя подключать в разрыв системы, т. к. не будет возможности регулировать циркуляцию в каждом радиаторе. А это необходимо делать для создания оптимальных условий обогрева.

Поскольку в системе используется только подача, то расход труб заметно сокращается, что позволяет сократить материальные и трудовые затраты. Основным недостатком при неправильном регулировании батарей является неравномерное нагревание радиаторов. Те, что ближе к котлу, нагреваются сильнее расположенные дальше всех. Такая разводка используется как для принудительной, так и гравитационной циркуляции. Любая система не может обойтись без расширительного бака.

Бак: требования и устройство

В открытой системе бачком может служить любая ёмкость подходящего размера. Конструкция позволяет при необходимости добавлять воду в систему. Недостатками являются:

• быстрое испарение жидкости;
• необходим контроль уровня;
• проникновение мусора в трубы;
• установка только выше системы, а это не совсем удобно.

Баки закрытого типа необходимы для отопления и водоснабжения.

Важно. Эти устройства не являются взаимозаменяемыми, потому что у них разное предназначение.

Расширители для отопления окрашивают в красный цвет. Они могут эксплуатироваться при температуре до +120 ⁰С и давлении 4 бар. Второй вид окрашивают в голубой цвет, они выдерживают давление до 10 бар, но вот максимальная рабочая температура составляет не выше +70 ⁰С.

В металлическом корпусе имеется две камеры: одна для жидкости, другая для газа. Их разделение бывает следующих видов:

• грушевидная мембрана;
• плоская мембрана;
• без разделения.

Грушевидная мембрана крепится к наружной стороне корпуса через муфту, в которую вварен штуцер. Через резьбовое соединение штуцер крепится к трубопроводу. При заполнении системы вода поступает в грушу и заполняет её. Другая часть корпуса заполнена воздухом, который находится под небольшим давлением. Заполнение водой происходит до тех пор, пока давление воздуха и воды не сравняется. Когда жидкость начинает нагреваться, она расширяется, давление увеличивается, и вода ещё больше входит в расширитель, сжимая воздух. При остывании теплоносителя происходит обратный процесс. Давление воздуха регулируется клапаном и ниппелем, вмонтированным в корпус.

Расширители с плоской мембраной не разбираются. Существуют расширители без мембраны. В них воздух и жидкость не имеют физического разделителя, поэтому газ смешивается с водой и постепенно уходит. Такие бачки время от времени подкачивают воздухом. Они более надёжны система, так как мембрана не рвётся и не требует замены.

Группа безопасности

Так называется комплект устройств, установленных на одной трубе и предназначенных для обеспечения безопасной работы всей системы. Сюда входят:

• манометр;
• аварийный клапан;
• перепускной вентиль.

Манометр помогает визуально определить давление и состояние системы. По нему устанавливается утечка воды из-за разгерметизации системы, определяется рабочее давление системы. Это устройство предупреждает и об опасном повышении давления, которое может возникнуть при закипании воды в котле.

Аварийный клапан необходим для предотвращения разрыва котла или трубопровода в результате чрезмерного давления. Рядом расположен кран, с его помощью можно быстро сбросить давление.

Внимание. Группа безопасности должна проходить проверку в сроки, указанные в паспорте. Нарушение этого правила приводит повреждению системы и угрозе жизни и здоровью людей.

Радиаторы

Радиаторы служат для передачи тепла от теплоносителя окружающему воздуху, бывают:

• алюминиевые;
• стальные;
• биметаллические;
• чугунные.

Чугунные – самые инерционные, из-за толстого металла они долго нагреваются и долго остывают. Остальные быстрее реагируют на изменение температуры. Чугунные радиаторы очень тяжёлые, поэтому их чаще устанавливают на полу, а не монтируют на на стены. Алюминиевые самые лёгкие, но не очень прочные. Стальные прочные, но быстро окисляются от кислорода, содержащегося в воде. Биметаллические лёгкие и прочные, но дороже стальных и алюминиевых.

Если сравнивать по теплоотдаче, то чугунные большую часть тепла отдают с помощью излучения. Остальные — 50% с помощью излучения и 50% через конвекцию – движение воздушного потока.

Интересно. Именно конвекция позволяет быстрее прогреть помещение.

Разводка

Разводка – соединение теплообменников и котла с помощью трубопровода. Она создает рабочие условия для отопительной системы. Существует три способа соединения:

• последовательное;
• параллельное;
• лучевое.

При последовательном соединении радиаторы подключаются друг за другом. Поломка одного из них влечет за собой остановку всей системы. Применяется только при однотрубной схеме. Недостаток заключается в том, что первая батарея будет нагреваться сильнее, а каждая последующая − хуже.

Параллельное – основной способ соединения, используется как при однотрубной, так и двухтрубной схеме. Каждый радиатор можно отрегулировать с помощью кранов, добившись равномерного распределения тепла по всему дому. Этого же результата можно добиться, уменьшая диаметр подающей и обратной трубы при каждом подсоединении батареи. Такой способ применяется при естественной циркуляции.

Лучевое соединение производится от общего коллектора, расположенного примерно на одинаковом расстоянии от батарей. Применяется только в двухтрубной схеме и там, где есть возможность использовать подпольное пространство.

Можно комбинировать разные способы обвязки:

• разделить систему на два рукава: один будет обогревать верхний этаж, другой − нижний;
• пустить подачу по одному кругу, а обратку по-другому (в этом случае сопротивление труб будет одинаковым для каждого радиатора).

Двухтрубная система

Двухтрубная отличается от однотрубной тем, что батарея одновременно подключается к подаче и обратке. При этой схеме расходуется больше труб, но иногда это вынужденная мера: в некоторых случаях только так можно обеспечить равномерное прогревание помещения.

Преимущества принудительной системы

С циркуляционным насосом обогрев будет происходить быстрее, потому что вся система нагревается равномерно и постепенно. Хорошо будут работать чугунные батареи: они нагреваются медленно.

В этой системе трубы используются меньшего диаметра, чем в системе с гравитационной циркуляцией. Только в циркуляционной системе предусмотрено использование автоматики.

Экономим на трубах

При циркуляции естественным образом движущая сила возникает при перемещении нагретой воды. Чем больше сечение, тем быстрее идёт перемещение. Поэтому стараются использовать трубы с большим диаметром. Если в схеме отопления одноэтажного или многоэтажного дома с принудительной циркуляцией правильно произвести расчёт диаметра трубы, то можно значительно сэкономить на материале и энергоносителе. Расчет диаметра трубы для отопления производится на основании мощности насоса и гидравлического сопротивления.

Отказ от громоздких радиаторов

Высокая скорость насоса и теплоотдачи современных радиаторов дают возможность использовать лёгкие и компактные радиаторы. Это улучшает и эстетику помещения.

Безопасность и удобство эксплуатации

В системах с насосом используется группа безопасности. Сами насосы имеют несколько скоростей вращения ротора для выбора оптимального режима работы. Это особенно удобно, когда нет возможности рассчитать скорость движения теплоносителя.

Простота монтажа

При монтаже системы отопления, в которой имеется насос, не нужно выдерживать угол наклона трубопровода, что значительно упрощает монтаж. Меньший диаметр труб также облегчает работу. Фурнитура имеет резьбовое соединение, что позволяет обходиться без сварки.

Недостатки

При всех достоинствах и этой системы есть один существенный недостаток – энергозависимость. Главный компонент системы – насос – получает питание от электросети. Чтобы он мог работать в экстренных случаях, когда отключается электричество, необходимо обеспечить резервное питание.

Как заполнить систему отопления

Во время монтажа трубопровода находят самую нижнюю точку и в неё вваривают сливную трубу с краном. Заполнение также происходит через неё. Для того чтобы воздух из системы выходил, в самой верхней точке трубопровода устанавливают такую же трубку с краном.

При всей кажущейся сложности системы её можно выполнить качественно, если прислушаться к рекомендациям. В заключение несколько советов по установке радиаторов: