Система отопления закрытого типа в частном доме: виды и схемы

Закрытая система отопления: схемы и особенности монтажа системы закрытого типа

Основная особенность, по которой закрытая система отопления отличается от открытой, это ее изолированность от воздействия окружающей среды. В такую схему включают циркуляционный насос, стимулирующий движение теплоносителя. Схема лишена многих недостатков, присущих открытому контуру отопления.

Все о плюсах и минусах закрытых схем отопления вы узнаете, прочитав предложенную нами статью. В ней досконально разобраны варианты устройства, специфика сборки и работы систем закрытого типа. Для самостоятельных мастеров приведен пример гидравлического расчета.

Представленная к ознакомлению информация опирается на строительные нормативы. Для оптимизации восприятия непростой темы текст дополнен полезными схемами, подборками фото и видео-руководствами.

Принцип работы системы закрытого типа

Температурные расширения в закрытой системе компенсируются путем применение мембранного расширительного бака, наполняемого водой во время нагрева. При охлаждении, вода из бака снова уходит в систему, поддерживая тем самым постоянное давление в контуре.

Давление, создаваемое в закрытом отопительном контуре еще при монтаже, передается всей системе. Циркуляция теплоносителя осуществляется принудительно, поэтому эта система энергозависима. Без циркуляционного насоса не будет движения нагретой воды по трубам к приборам и обратно к генератору тепла.

Галерея изображений

Основным отличием системы отопления закрытого типа от открытого аналога является наличие мембранного расширительного бачка, исключающего прямой контакт теплоносителя с атмосферой

В отечественных традициях расширительный бак для отопительных контуров выпускают красного цвета. В продаже можно найти серые и белые импортные варианты

При использовании закрытого расширительного бачка, экспанзомата, предотвращается испарение циркулирующей по контуру воды, сокращается образование отложений на внутренних стенках труб и приборов

Как следствие отсутствия испарения и минимизации отложений на внутренних поверхностях приборов, труб, арматуры снижается нагрузка на котел и насос, что ощутимо продлевает сроки их эксплуатации

Закрытые варианты сооружения отопительных систем применяются со всеми видами котлов, работающих на доступных типах топлива

В закрытую систему в обязательном порядке включают группу безопасности, состоящую из предохранительного клапана давления, воздухоотводчика и манометра

Закрытый расширительный бачок подбирают так, чтобы его объем обеспечивал пространство для расширения нагретого теплоносителя

Экспанзоматы устанавливаются как во вновь сооружаемые системы отопления, так и в модернизированные варианты с насосной циркуляцией теплоносителя

Специфика закрытой схемы отопления
Расширительный бак для систем отопления
Преимущества закрытой системы
Щадящие условия для оборудования
Закрытая схема в тандеме с котлами
Группа безопасности в закрытой схеме
Правила подбора закрытого бачка
Подходящий тип систем для установки

Основные элементы закрытого контура:

• котел;
• клапан воздуховыпускной;
• клапан термостатический;
• радиаторы;
• трубы;
• расширительный бак, не контактирующий с атмосферой;
• клапан балансировочный;
• шаровой вентиль;
• насос, фильтр;
• предохранительный клапан;
• манометр;
• фитинги, крепеж.

Если электроснабжение дома осуществляется бесперебойно, то закрытая система работает эффективно. Часто конструкцию дополняют «теплые полы», повышающие ее экономичность и теплоотдачу.

Такое расположение позволяет не придерживаться определенного диаметра трубопровода, снизить затраты на приобретение материалов и не располагать трубопровод под уклоном, что упрощает монтаж. К насосу должна поступать жидкость с низкой температурой, иначе его эксплуатация невозможна.

Отопительный контур закрытого вида включает часть деталей, которые используют и в других типах систем

У этого варианта есть и один негативный нюанс — тогда как при постоянном уклоне отопление работает и при отсутствии электропитания, то при строго горизонтальном положении трубопровода закрытая система не работает. Компенсирует этот недостаток высокий КПД и ряд положительных моментов по сравнению с другими видами систем отопления.

Монтаж осуществляется относительно просто и возможен в помещении любой площади. Утеплять трубопровод не нужно, прогрев происходит очень быстро, если в контуре присутствует термостат, то температурный режим можно задавать. Если система устроена правильно, то потерь теплоносителя, следовательно и причин для его пополнения не бывает.

Несомненным плюсом системы отопления закрытого типа является то, что разность температур на подаче и обратке позволяет повысить эксплуатационный срок котла. Трубопровод в закрытом контуре менее подвержен коррозии. Есть возможность закачать в контур антифриз вместо воды, когда отопление приходится отключать зимой на длительное время.

Наиболее часто применяемые системы закрытого вида — водяные, хотя функцию теплоносителя могут выполнять и незамерзающие жидкости, пар, газы, обладающие необходимыми характеристиками

Защита системы от воздуха

Теоретически в закрытую систему отопления воздух не должен поступать, но по факту он там все-таки присутствует. Скопление его наблюдается в то время, когда трубы и батареи заполняют водой. Второй причиной может быть разгерметизация стыков.

В результате появления воздушных пробок, теплоотдача системы снижается. Для борьбы с этим явлением в систему включают специальные клапаны и краны для спуска воздуха.

Если в системе не накапливается воздух, поплавок воздухоотводчика блокирует выпускной клапан. Когда в поплавковой камере накапливается воздушная пробка, поплавок прекращает держать выпускной клапан, благодаря чему воздух выходит за пределы устройства

Чтобы вероятность появления воздушных пробок свести к минимуму, необходимо соблюдать определенные правила при заполнении закрытой системы:

1. Подавать воду с нижней точки в верхнюю. Для этого следует проложить трубы так, чтобы вода и выделяющийся воздух двигались в одном направлении.
2. Оставить в открытом положении краны для отвода воздуха и в закрытом краны для спуска воды . Таким образом, при постепенном подъеме теплоносителя, воздух будет уходить через незамкнутые воздухоотводчики.
3. Закрыть воздухоотводящий кран, как только через него начнет бежать вода. Процесс плавно продолжать до полного заполнения контура теплоносителем.
4. Запустить насос.

Если в отопительном контуре алюминиевые радиаторы, то на каждом воздухоотводчики нужны обязательно. Алюминий, контактируя с теплоносителем, провоцирует химическую реакцию, сопровождающуюся выделением кислорода. В частично биметаллических радиаторах проблема та же, но воздуха образуется значительно меньше.

Автоматический воздухоотводчик устанавливают в верхней точке. Объясняется это требование тем, что воздушные пузырьки в жидких веществах всегда устремляются по трубе вверх, где их и собирает устройство для отвода воздуха

В радиаторах на все 100% биметаллических теплоноситель с алюминием не контактируют, но профессионалы настаивают на присутствии воздухоотвода и в этом случае. Специфическую конструкцию панельных радиаторов из стали уже в процессе производства комплектуют клапанами для спуска воздуха.

На старых чугунных радиаторах воздух удаляют при помощи шарового крана, другие приспособления здесь малоэффективны.

Критическими точками в контуре отопления являются перегибы труб и верхние точки системы, поэтому приспособления для отхода воздуха монтируют в этих местах. В закрытом контуре применяют краны Маевского или автоматические поплавковые клапаны, позволяющие осуществлять воздухоотвод без участия человека.

В корпусе этого прибора имеется полипропиленовый поплавок, соединенный через коромысло с золотником. По мере заполнения поплавковой камеры воздухом, поплавок опускается, а достигнув нижнего положения открывает клапан, через который воздух уходит.

В освобожденный от газа объем, поступает вода, поплавок устремляется вверх и закрывает золотник. Чтобы внутрь последнего не попадал мусор, его накрывают защитным колпачком.

Корпус как ручного, так и автоматического воздухоотводчика изготовлен из качественного материала, не поддающегося коррозии. Чтобы удалить воздушную пробку конус поворачивают против часового хода, выпускают воздух до тех пор, пока не прекратится шипение

Есть модификации, где этот процесс проходит по-другому, но принцип тот же: поплавок в нижнем положении — происходит выпуск газа; поплавок поднят — клапан закрыт, воздух накапливается. Цикл повторяется автоматически и присутствия человека не требует.

Гидравлический расчет для закрытой системы

Чтобы не ошибиться с подбором труб по диаметру и мощности насоса, необходим гидравлический расчет системы.

Эффективная работа всей системы невозможна без учета основных 4 моментов:

1. Определения количества теплоносителя, которое необходимо подать на отопительные приборы, чтобы обеспечить заданный тепловой баланс в доме независимо от температуры снаружи.
2. Максимального снижение эксплуатационных затрат.
3. Снижения до минимума финансовых вложений, зависящих от выбранного диаметра трубопровода.
4. Стабильной и бесшумной работы системы.

Решить эти задачи поможет гидравлический расчет, позволяющий подобрать оптимальные диаметры труб с учетом экономически оправданных скоростей течения теплоносителя, определиться с гидравлическими потерями давления на отдельных участках, увязать и сбалансировать ветви системы. Это сложный и трудоемкий, но необходимый этап проектирования.

Правила вычисления расхода теплоносителя

Вычисления возможны при наличии теплотехнического расчета и после подбора радиаторов по мощности. Теплотехнический расчет должен содержать обоснованные данные об объемах тепловой энергии, нагрузках, теплопотерях. Если этих данных нет, то по площади комнаты принимают мощность радиатора, но результаты вычислений будут менее точными.

Трехмерная схема удобна в работе. Всем элементам на ней присваивают обозначения, в которые входит маркировка и номер по порядку

Начинают со схемы. Лучше выполнить ее в аксонометрической проекции и нанести все известные параметры. Расход теплоносителя определяют по формуле:

G =860q/∆t кг/ч,

где q — мощность радиатора кВт, ∆t — разность температур между обратной и подающей линией. Определив это значение, по таблицам Шевелевых определяют сечение труб.

Чтобы воспользоваться этими таблицами, результат вычислений нужно перевести в литры за секунду по формуле: GV = G /3600ρ. Здесь GV обозначает расход теплоносителя в л/сек, ρ — плотность воды равная 0.983 кг/л при температуре 60 градусов С. Из таблиц можно просто подобрать сечение трубы, не выполняя полного расчета.

Таблицы Шевелевых значительно упрощают расчет. Здесь приведены значения диаметров пластмассовых и стальных труб, которые можно определить, зная скорость движения теплоносителя и его расход

Последовательность расчета легче понять на примере простой схемы, включающей котел и 10 радиаторов. Схему нужно разбить на участки, где сечение труб и расход теплоносителя — величины постоянные.

Первый участок — это линия, идущая от котла до первого радиатора. Второй — отрезок между первым и вторым радиатором. Третий и последующие участки выделяют аналогично.

Температура от первого до последнего прибора постепенно снижается. Если на первом участке тепловая энергия равна 10 кВт, то при проходе первого радиатора теплоноситель отдает ему какое-то количество тепла и ушедшее тепло уменьшается на 1кВт и т.д.

Посчитать расход теплоносителя можно по формуле:

Q=(3.6хQуч)/(сх(tr-to))

Здесь Qуч — тепловая нагрузка участка, с — удельная теплоемкость воды, имеющая постоянное значение — 4,2 кДж/кг х с., tr — температура горячего теплоносителя на входе, to — температура охлажденного теплоносителя на выходе.

Оптимальная скорость движения горячего теплоносителя по трубопроводу — от 0,2 до 0,7 м/с. При меньшем значении в системе появятся воздушные пробки. На этот параметр влияет материал изделия, шероховатость внутри трубы.

Как в открытом, так и в закрытом контурах отопления используют трубы из стали черной и нержавеющей, меди, полипропилена, полиэтилена разных модификаций, полибутилена и др.

При скорости теплоносителя в рекомендуемых пределах, 0,2-0,7 м/с, в полимерном трубопроводе будут наблюдаться потери давления от 45 до 280 Па/м, а в стальных трубах — от 48 до 480 Па/м.

Внутренний диаметр труб на участке (dвн) определяют исходя из величины теплового потока и разности температур на входе и выходе (∆tco=20 градусов С для 2-трубной схемы отопления) или расхода теплоносителя. Для этого есть специальная таблица:

По этой таблице, зная разность температур между входом и выходом, а также скорость потока, легко определить внутренний диаметр трубы

Чтобы выбрать контур, следует рассмотреть одно- и 2-трубную схемы отдельно. В первом случае рассчитывают стояк с наибольшим количеством оборудования, а во втором — нагруженный контур. Длину участка берут из плана, выполненного в масштабе.

Выполнение точного гидравлического расчета под силу только специалисту соответствующего профиля. Существуют специальные программы, позволяющие выполнить все вычисления, касающиеся тепловых и гидравлических характеристик, которыми можно воспользоваться при проектировании отопительной системы для своего дома.

Подбор циркуляционного насоса

Целью расчета является получение значения давления, которое должен развить насос для прогонки воды по системе. Для этого используют формулу:

P = Rl + Z

• P — это потери давления в трубопроводе в Па;
• R — удельное сопротивление трению в Па/м;
• l — протяженность трубы на расчетном участке в м;
• Z — потери давления на «узких» участках в Па.

Упрощают эти расчеты те же таблицы Шевелевых, из которых можно найти значение сопротивления трению, только 1000i придется пересчитать по конкретной длине трубы. Так, если диаметр внутренний трубы равен 15 мм, длина участка 5 м, а 1000i = 28,8, то Rl = 28,8 х 5/1000 = 0,144 Бар. Найдя значения Rl для каждого участка, их суммируют.

Значение потери давления Z как для котла, так и для радиаторов есть в паспорте. На другие сопротивления специалисты советуют брать 20% от Rl с последующим суммированием результатов по отдельным участкам и умножением на коэффициент 1,3. В результате получится искомый напор насоса. Для одно- и 2-трубных систем расчет одинаков.

Насос устанавливают так, чтобы его вал занимал горизонтальную позицию, иначе не избежать образования воздушных пробок. Монтируют его на американках, чтобы, если будет необходимо, легко снять

В случае, когда насос подбирают по уже имеющемуся котлу, то применяют формулу: Q=N/(t2-t1), где N — мощность отопительного агрегата в Вт, t2 и t1 — температура теплоносителя при выходе из котла и на обратке соответственно.

Как рассчитать расширительный бак?

Расчет сводится к определению величины, на которую увеличится объем теплоносителя в процессе его нагрева от средней комнатной температуры + 20 градусов С до рабочей — от 50 до 80 градусов. Вычисления эти непростые, но существует другой путь решения задачи: профессионалы советуют выбирать бак объемом равным 1/10 от общего количества жидкости в системе.

Расширительный бак — очень важный элемент системы. Излишки теплоносителя, принимаемые им в момент расширения последнего, спасают магистраль и краны от разрывания

Узнать эти данные можно из паспортов оборудования, где указана вместимость водяной рубашки котла и 1 секции радиатора. Затем вычисляют площадь сечения труб разных диаметров и умножают на соответствующую длину.

Результаты суммируют, плюсуют к ним данные из паспортов и от итога берут 10%. Если вся система вмещает 200 л теплоносителя, то нужен расширительный бак объемом 20 л.

Галерея изображений

Если нет желания углубляться в сложные расчеты, расширительный бак для контуров отопления до 150 л подбирают так, чтобы его общая вместимость не превышала 10 % от общего объема теплоносителя

Расширительные бачки тарельчатого типа выпускают без мембраны. Объем устройств от 6 до 12 л, занимают минимум места в небольшой котельной

Вертикально ориентированные мембранные баки объемом от 6 до 35 л производят без опорных ножек. В устройствах до 18 л мембрана не подлежит замене

Расширительные баки объемом от 35 до 700 л устанавливаются на опорные ножки. По строению все мембранные разновидности ничем не отличаются

Система отопления закрытого типа в частном доме: виды и схемы

Опубликовал(а): Евгений Афанасьев
Обновлено: 31.12.2020

Если загородный дом рассчитан не только на периодический прие зд св оих хозяев в течение дачного сезона, а на длительное или даже постоянное проживание их в нем , то никак не обойтись без системы отопления. Этот вопрос всегда тщательно продумывается еще на стадии проектирования строительства или реконструкции, учитывается при покупке уже готового жилья.

Вопрос этот – чрезвычайно серьезный , требующий скрупулёзного учета всех имеющихся условий: периодов будущей эксплуатации здания, климатического пояса местности, наличие линий энергоснабжения, инженерных коммуникаций, особенностей конструкции здания, общей расчетной стоимости реализации того или иного проекта. И все же чаще всего хозяева жилья приходят к выводу, что оптимальным решение будет водяная система отопления закрытого типа в частном доме.

В данной публикации будут рассмотрены основные принципы закрытой системы, ее отличия от от крытой, существующие преимущества и имеющиеся недостатки. Будет обращено внимание на основные элементы такой системы с рекомендациями по их выбору, приведены типовые схемы разводки отопительной внутридомовой сети.

Система отопления закрытого типа в частном доме — основные особенности

Частный дом может отапливаться по-разному.

• С давних пор главным источником тепла являлись одна или несколько печей (каминов), каждая из которых отапливала тот или иной участок здания. Недостатки подобного подхода очевидны – неравномерность прогрева, необходимость проводить регулярные топки, следить за процессом горения и т.п .

В настоящее время этот вид отопления используется все реже, и как правило – при абсолютной невозможности или полной нецелесообразности применения другой, более эффективной системы.

• Система электрического отопления с применением конвекторов или масляных радиаторов – крайне дорогостоящая в эксплуатации из-за высокой цены электроэнергии и ее большого расхода.

Правда, появляются альтернативные способы , в виде плёночных инфракрасных элементов, но они еще не обрели широкой популярности.

• Большинство хозяев частных домо в в се же останавливаются на водяном отоплении. Это – проверенная эффективная система, которая, кстати, может работать практически ото всех источников энергии – природного газа, жидкого или твёрдого топлива, электричества, что обуславливает ее полную универсальность – разница только лишь в типе обогревательного котла. Грамотно просчитанная и правильно смонтированная система водяного отопления обеспечивает равномерное распределение тепла по всем помещениям, легко поддается регулировке.

Еще не столь давно основной схемой организации водяного отопления в частном доме была открытая с гравитационным принципом перемещения теплоносителя по трубам и радиаторам. Компенсация термического расширения воды происходила за счет наличия негерметичного расширительного бака, который устанавливался в самой высокой точке всего контура отопительной системы. Открытость бака, безусловно, обуславливает постоянно испарение воды, поэтому возникает потребность постоянного контроля за ее необходимым уровнем.

Перемещение теплоносителя по трубам обеспечивается в этом случае разницей плотности холодной и подогретой воды – более плотная холодная как бы продавливает вперед горячую . Для облегчения этого процесса создается искусственный уклон труб на всем их протяжении, иначе может возникнуть эффект гидростатического напора.

В открытую систему вполне можно врезать и циркуляционный насос – это резко поднимет ее эффективность. Предусматривают в этом случае систему вентилей, чтобы была возможность переключения с принудительной циркуляции на естественную и обратно в случае необходимости, например, при перебоях в подаче электроэнергии.

Система закрытого типа устроена несколько по-другому. Вместо расширительного бака на трубе установлен герметичный компенсационный бак мембранного или баллонного типа. Все термические колебания объема теплоносителя он воспринимает на себя, поддерживая в замкнутой системе один уровень давления.

В настоящее время эта система является наиболее популярной, так как имеет множество существенных преимуществ.

Достоинства и недостатки системы отопления закрытого типа

• Прежде всего, не происходит испарения теплоносителя. Это дает одно важное преимущество – можно использовать в этом качестве не только воду, но и антифриз. Стало быть, устраняется возможность промерзания системы при вынужденных перерывах в ее эксплуатации, например, при необходимости оставить дом на длительный срок в зимнее время.
• Компенсационный бак можно расположить практически в любой точке системы. Обычно для нег предусматривают место прямо в котельной, в непосредственной близости от нагревательного прибора. Эта обеспечивает компактность системы. Расширительный бачок открытого типа нередко располагают в самой высокой точке – на неотапливаемом чердаке, что потребует обязательной его термоизоляции. В системе закрытого типа подобной проблемы не существует.
• Принудительная циркуляция в системе закрытого типа гораздо быстрее обеспечивает прогрев помещений с момента запуска котла. Нет ненужных потерь тепловой энергии в районе расширительного бачка.
• Система отличается гибкостью – можно регулировать температуру нагрева в каждом конкретном помещении, выборочно отключать некоторые участки общего контура.
• Нет столь существенной разницы в температуре теплоносителя на входе и выходе – а это значительно повышает сроки безаварийной эксплуатации оборудования.
• Для разводки отопления можно применять трубы гораздо меньшего диаметра, нежели в открытой системе с естественной циркуляцией без какой бы то ни было потери эффективности обогрева. А это – и существенное облегчение монтажных работ, и значительная экономия материальных средств.
• Система герметична, и при правильном ее заполнении и нормальной работе клапанной системы в ней просто не должно быть воздуха. Это исключит появление воздушных пробок в трубопроводах и радиаторах. Кроме того, отсутствие доступа кислорода, содержащегося в воздухе, не дает активно развиваться коррозионным процессам.

• Система обладает высокой универсальностью: кроме обычных радиаторов отопления к ней можно подключать водяные « теплые полы» или же скрытые в поверхности пола конвекторы. К такой системе отопления легко подключается контур подогрева воды для бытовых нужд – через бойлер косвенного нагрева.

Недостатков у закрытой системы отопления немного:

• Расширительный компенсационный бак должен иметь объем больше, чем при открытой системе – это обусловлено особенностью его внутренней конструкции.
• Потребуется обязательная установка так называемой «группы безопасности» – системы предохранительных клапанов.
• Корректная работа закрытой системы отопления с принудительной циркуляцией зависит от непрерывности подачи электроэнергии. Можно, конечно, предусмотреть, как и при открытом типе, переключение на естественную циркуляцию, но это уже потребует совсем иного расположения труб, что может свести ряд основных преимуществ системы к нулю (например, полностью исключается использование « теплых полов»). Кроме того, резко снизится и эффективность обогрева. Поэтому естественная циркуляция если и может рассматриваться, то лишь как «аварийная», но чаще всего закрытую систему планируют и монтируют именно под использование циркуляционного насоса.

Основные элементы системы отопления закрытого типа

Итак, в состав общей системы отопления закрытого типа для частного дома входят:

— отопительный прибор – котел ;

— система разводки труб для передачи теплоносителя;

— расширительный компенсационный бак герметичного типа;

— радиаторы отопления, установленные в помещениях дома , либо другие устройства теплопередачи (« теплые полы» или конвекторы);

— группа безопасности – система клапанов и воздухоотводчиков ;

— необходимая запорная арматура;

— в некоторых случаях – дополнительные устройства автоматического контроля и управления, оптимизирующие работу системы.

Отопительный котел

• Самыми распространенными являются газовые котлы. Если к дому проведена газовая магистраль или есть реальная возможность ее проложить, то большинство хозяев безальтернативно отдают предпочтение именно такому способу нагрева теплоносителя.

Газовые котлы отличает высокий КПД , простота эксплуатации, надежность и экономичность в плане оплаты энергоносителя. Недостатком их является необходимость согласования проекта установки с соответствующими организациями, так как к такой системе отопления предъявляются совершенно особые требования обеспечения безопасности.

Разнообразие газовых котлов очень велико – можно подобрать напольную или настенную модель, с одним или двумя контурами, простую в устройстве или же насыщенную электроникой, требующую подключения к стационарному дымоходу или снабженную коаксиальной системой отвода продуктов сгорания.

• Электрические котлы. Их обычно устанавливают в тех условиях , когда газоснабжение дома по каким-либо причинам невозможно. Согласования подобная установка не потребует — главное, чтобы были соблюдены требования электробезопасности и соответствия мощности котла возможностям электрической сети. Подобные отопительные приборы отличает компактность, простота и удобство регулировок.

За системами отопления с электрическими котлами твёрдо установилась репутация «неэкономичных» из-за достаточного высокой стоимости электроэнергии. Это справедливо лишь отчасти – современные электрические отопительные приборы, благодаря новым технологиям нагрева воды, имеют очень высокий КПД , и при надежном утеплении дома не должны слишком обременять бюджет.

Кроме знакомых всем котлов с ТЭНами ( которые и правда не слишком экономичны ) , активно применяются современные разработки.

Например, широкое распространение получают электродные котлы, в которых нагрев осуществляется за счет протекания переменного тока непосредственно через теплоноситель (правда, здесь потребуется специально подобранный химический состав воды в системе). Сами по себе такие котлы недороги, но есть определённые проблемы с регулировкой.

Другой вариант – котлы индукционного типа действия, в которых нагревательными элементами выступают все металлические поверхности конструкции, на которые наводятся индукционные токи Фуко. КПД таких установок стремится к 100%, а блоки автоматики позволяют легко настроить систему в нужный режим работы, обеспечивающий максимальную экономичность. Так что современный электрический тип отопительной закрытой системы – достойная альтернатива газовой, причем по многим параметрам – даже имеющая преимущества.

• Котлы на твёрдом топливе тоже нельзя сбрасывать со счетов. В некоторых регионах это даже будет оптимальным вариантом организации системы отопления – например, при отсутствии газового снабжения и нестабильности электропитания.

Эти отопительные приборы – вовсе не те старые «буржуйки», а современные установки, устройство которых позволяет минимизировать вмешательство человека в их работу. Так, многие котлы длительного горения с пиролизным дожигом способны на одной закладке дров обеспечивать работу отопительной системы в течение 10 – 15 часов, а у некоторых моделей этот показатель доходит даже до суток. Многие котлы снабжены системой электронного контроля и управления режимами работы.

Так что, если в местности проживания нет никаких проблем с заготовкой необходимых запасов дров или другого твёрдого топлива, то это может стать оптимальным решением.

• Рачительный хозяин в определенных обстоятельствах может продумать вопрос установки и комбинированного котла, например, «дрова – газ», «дрова – электричество», «электричество – газ», обеспечивая тем самым универсальность своей системы отопления.

Какой бы котел ни выбирался, необходимо правильно просчитать его мощность. По большому счету , это должен проводить специалист, с учетом характеристик конкретного дома, его теплопотерь, зависящих от количества и площади окон и дверей, материала и толщины стен здания, климатических условий местности и других факторов. Далеко не всегда, правда, хозяева прибегают к помощи профессионалов, ориентируясь на упрощенные схемы расчета .

С некоторым допущением, для условий средней полосы России, при условии качественной термоизоляции строения, можно приять величину 1 кВт на 10 м² отапливаемой площади, если высота потолков в пределах 2,5 ÷ 3 м . Так, для дома общей площадью 150 м² потребуется котел мощностью не менее 15 кВт.

Видео: советы по выбору отопительного котла

Цены на отопительные котлы для частного дома

Отопительные котлы

Циркуляционный насос

Главная задача этого прибора – обеспечить устойчивую циркуляцию теплоносителя по всему контуру отопления, включая проложенные участки труб и радиаторы. Значит, неизбежно встает проблема правильности подбора необходимого насоса, чтобы он в полной мере справился со своей функцией. Это определяется вовсе не диаметром трубы, под которую он рассчитан, а показателями производительности и создаваемого водяного напора.

1. Первый параметр – производительность. Насос должен быть способен перекачивать определенное количество жидкости в единицу времени, а стало быть – перенести необходимое количество тепла вместе с теплоносителем по по мещениям дома. Как рассчитать требуемую величину.

Упрощенно формула выглядит так:

Q = P / (Δᵗ × 1, 16 )

• Q – требуемая производительность насоса ;
• P – общая мощность отопительной системы, упрощённый расчёт которой упомянут выше, в разделе о котлах ;
• Δᵗ — разница температур теплоносителя на входе и выходе их системы. Для систем закрытого типа обычно принимается 20 градусов, в случае использование радиаторов. Для теплого пола эта величина составляет 5 градусов, а для скрытых конвекторов – 10 .
• 1,16 – показатель теплоемкости воды. Если применяется другая жидкость, то ее теплоемкость несложно найти в справочниках.

Возьмем тот же пример, с домом площадью 150 м² и котлом 15 кВт, в отопительной системе которого используются радиаторы.

G = 150000 / ( 20 × 1,16 ) 646 кг/ час

Плотность воды при температуре в районе 80º С – 972 кг/м³. Итак, потребуется производительность:

646 / 972 ≈ 0,66 м³/ час

Стало быть, приобретаемый насос должен иметь производительность не ниже расчетной .

Калькулятор для расчета производительности циркуляционного насоса

2. Вторая важная величина – создаваемый насосом напор воды. Он должен обеспечивать нормальный ток жидкости на любом участке системы.

Рассчитать требуемый напор, с некоторым упрощением, можно по следующей формуле:

H = R × L × Zf

• H – требуемый для системы создаваемый насосом напор воды.
• R – сопротивление прямого участка трубы (Па/м). Для обычного одноэтажного дома можно принять равным 100 ÷ 150 Па/м.
• L – общая длина трубопровода, с учетом , в том числе, и труб « обратки ».
• Zf – поправочный коэффициент на повышение сопротивления в фитингах, кранах и т.п . При использовании шаровых кранов и стандартных фитингов можно принять за 1,3. Если в схеме используются термостатические регуляторы, то коэффициент возрастает до 1,7.

Проводим расчет для системы отопления с обычными шаровыми кранами и общей длиной труб 80 м :

H = 150 × 80 × 1,3 = 15600 Па

Так как обычно эта величина в паспортах изделий указывается в метрах водяного столба, переводим из расчета 1 м ≈ 10000 Па. В итоге получаем, что минимальный необходимый напор насоса должен быть 1,56 метра водяного столба.

Калькулятор для расчета требуемого напора

Практика показывает, что все потери давления учесть достаточно сложно, поэтому рекомендуется при при обретении насоса выбирать модель с резервом в пределах 10 ÷ 15 % .

Расширительный бак

Главная особенность системы отопления закрытого типа – наличие специального герметичного расширительного бака. Смысл его работы прост – нагрев воды сопровождается ее расширением. Так как жидкость является несжимаемой субстанцией, ей необходим дополнительный объем для компенсации расширения.

Бак состоит из двух камер – водяной и воздушной, которые разделяет непроницаемая эластичная мембрана. Давление в воздушной камере изначально выставляется таким образом, чтобы при заполненной системе создавался определенный резер в в оды и достигалось гидростатическое равновесие. При повышении температуры теплоносителя и его расширении, излишки жидкости начинают продавливать мембрану, уменьшая объем воздушной камеры и, стало быть, повышая в ней давление. При снижении температуры происходит обратный процесс – давление газа вытесняет жидкость обратно в трубы. Таким образом, при правильно настроенном баке в любой моме нт вр емени соблюдается равновесие всей системы.

Расширительные баки выпускаются различного объема . Какой требуется для конкретной системы – это зависит нескольких параметров. Методика расчета , которой пользуются специалисты, достаточно сложна, но она обычно применяется только лишь в случаях очень сложной системы отопления с несколькими контурами и разветвлениями. В условиях среднестатистического дома с не слишком сложной разводкой можно принять усредненные значения:

• Объёмное расширение воды при ее нагреве от 20 до 80 º составит порядка 4 – 5% ;
• Необходимый резерв теплоносителя можно создать примерно в тех же объемах ;
• Итого, получаем 10% от общего объема заполнения всей системы.

Имея примерный проект с указанным объемом котла, количеством и типом радиаторов, протяженностью всех трубопроводов, несложно найти общий объем теплоносителя, и и з него вывести и требуемый размер расширительного бачка . Например, для отопительной системы объемом 200 л потребуется 20-литровый бачок .

Можно подойти к делу и более ответственно, проведя расчет с использованием формул.

Vб = Vс × k / D

Vб –рабочий объем расширительного бачка;

Vс – общий объем теплоносителя в системе отопления;

k – коэффициент объемного расширения теплоносителя при нагреве (см. таблицу)

Зависимость коэффициента термического расширения теплоносителя от температуры и концентрации антифризных присадок:

Температура нагрева теплоносителя, °С	Содержание гликоля, % от общего объема
0	10	20	30	40	50	70	90
0	0.00013	0.0032	0.0064	0.0096	0.0128	0.016	0.0224	0.0288
10	0.00027	0.0034	0.0066	0.0098	0.013	0.0162	0.0226	0.029
20	0.00177	0.0048	0.008	0.0112	0.0144	0.0176	0.024	0.0304
30	0.00435	0.0074	0.0106	0.0138	0.017	0.0202	0.0266	0.033
40	0.0078	0.0109	0.0141	0.0173	0.0205	0.0237	0.0301	0.0365
50	0.0121	0.0151	0.0183	0.0215	0.0247	0.0279	0.0343	0.0407
60	0.0171	0.0201	0.0232	0.0263	0.0294	0.0325	0.0387	0.0449
70	0.0227	0.0258	0.0288	0.0318	0.0348	0.0378	0.0438	0.0498
80	0.029	0.032	0.0349	0.0378	0.0407	0.0436	0.0494	0.0552
90	0.0359	0.0389	0.0417	0.0445	0.0473	0.0501	0.0557	0.0613
100	0.0434	0.0465	0.0491	0.0517	0.0543	0.0569	0.0621	0.0729

D – коэффициент эффективности расширительного бака.

Общий объем системы (Vс) можно в данном случае без большой погрешности взять, как 15 литров на киловатт мощности:

Значение D (показателя эффективности расширительного бачка) рассчитывается по отдельной формуле:

D = (Qm – Qб) / (Qm + 1)

Qm — максимально допустимое давление в системе отопления. На него рассчитано срабатывание клапана группы безопасности

Qб — давление предварительной накачки воздушной камеры расширительного бака – заводские установки либо при самостоятельной закачке (обычно советуют 1,0 – 1,5 атмосферы).

Калькулятор расчета требуемого объема герметичного расширительного бака

Чтобы не считать самостоятельно – воспользуйтесь возможностями встроенного калькулятора:

Видео: устройство и принцип действия расширительного бачка системы отопления

Цены на популярные расширительные баки

Расширительные баки

Радиаторы отопления

Эффективность работы всей системы отопления зависит и от правильности выбора и установки радиаторов – именно эти приборы осуществляют непосредственную передачу тепловой энергии от циркулирующего теплоносителя в помещения дома.

Существует несколько видов радиаторов, каждый из которых обладает своим набором достоинств и недостатков:

• Чугунные батареи отопления несмотря на свой солидный «возраст» остаются весьма востребованы и в наши дни. Они подходят для любых систем отопления, обладают хорошей теплоотдачей, однако чрезмерно массивны и не всегда хорошо вписываются в интерьер помещения. Существуют и определенные сложности с точной регулировкой системы из-за высокой тепловой инертности чугунных радиаторов.
• Стальные радиаторы отличает невысокая цена и разнообразие внешнего оформления – они бывают панельными или трубчатыми. Главные недостатки – подверженность коррозии и малая теплоемкость из-за тонких стенок. Батареи очень быстро остывают, и автономная система отопления с ними не будет отличаться экономичностью.
• Алюминиевые радиаторы в настоящее время становятся лидерами по по пулярности. У них очень хорошая теплоотдача, что повышает экономичность системы в целом . Вместе с тем , они легкие , имеют привлекательный внешний вид. Единственный недостаток – коррозионная неустойчивость алюминия и, в связи с этим , повышенная требовательность к чистоте теплоносителя.
• Биметаллические радиаторы сочетают в себе качества стальных и алюминиевых. У них хорошая теплоотдача, сравнительно небольшой вес, они легко регулируются, привлекательны внешне, устойчивы к коррозии. Однако рассчитаны они, скорее, на высокие показатели давления центрального отопления, и в автономных системах их использование не вполне целесообразно.

Какой бы тип радиаторов ни был избран, требуется правильно рассчитать необходимое их количество для каждой комнаты.

Размещать радиаторы можно, в принципе, в любом месте комнаты, но традиционным считается участки под окнами – создается своеобразная тепловая завеса и не допускается образования конденсата на границе холода и тепла.

Однако, размеры оконных проемов вовсе не являются определяющим критерием при подборе количества секций или линейных размеров радиаторов. Каждый из них имеет собственный показатель удельной мощности теплопередачи при средней температуре теплоносителя 70º С (например, привычные всем чугунные секции обладают мощностью 150 Вт каждая). Эта величина обязательно указывается в техническом паспорте каждого изделия.

В расчетах можно исходить от объема помещения – считается достаточной нормой 41 Вт на м³. вычисли в объем комнаты (длина × ширина × высота) и умножив его на 41, получаем необходимое количество тепловой энергии для ее обогрева. Останется лишь разделить полученное значение на удельную мощность секции – это будет их потребное количество. Оно округляется в большую сторону.

Однако, этот расчёт применим для комнаты с одной внешней стенкой и одним окном. На практике же следует внести некоторые коррективы в расчёты , исходя из особенностей помещения и размещения в нем радиаторов:

• Угловая комната, с двумя внешними стенами, потребует 20% увеличения мощности обогрева. Если же в такой комнате два окна, то поправка возрастает до 30%.
• Для помещений с окнами на север или северо-восток следует прибывать еще 10%.
• Если радиаторы будут прятаться в ниши под под оконниками, то следует предусмотреть 5% на возмещение потери их теплоотдачи.
• Нередко радиаторы закрывают декоративными решетками или экранами. Это, безусловно, снижает эффективность теплообмена, и чтобы компенсировать потери придется прибавить к общей требуемой мощности еще 15%.

В случае, когда сообщающиеся комнаты не разделены дверью, расчёт проводится для их суммарной площади с пропорциональным размещением батарей.

Для равномерности прогрева рекомендуют не ограничиваться размещением радиаторов только под окнами, а равномерно распределить их на несколько точек по периметру помещения.

В последнее время большой популярностью стали пользоваться скрытые внутрипольные конвекторы отопления. Они создают мощные потоки подогретого воздуха, служат эффективной тепловой завесой от источников холода – окон и дверей. Некоторые модели оснащаются вентиляторами для точной регулировки создаваемого воздушного потока.

И, наконец, основным или дополнительным источником обогрева помещений могут выступать водяные « теплые полы», скрытые стяжкой пола. Здесь – совсем иные методики расчета , поэтому эта тема будет рассматриваться в отдельной публикации.

Цены на популярные модели радиаторов отопления

Радиаторы отопления

Трубы для системы отопления дома и схемы их разводки

Для переноса теплоносителя от котла к точкам теплообмена – радиаторам или конвекторам, служит система трубопроводов. Какие трубы предпочтительней?

• Стальные трубы – обычные, оцинкованные или нержавеющие в настоящее время используются нечасто. Они тяжелы, достаточно сложны в монтаже — потребуются сварочные работы или нарезка резьбовых соединений. Без помощи квалифицированного специалиста здесь не обойтись.

• Медные трубы – это отличный вариант, и по долговечности использования, и по стойкости к коррозии. Однако очень высокая цена материала и сложности с его качественным монтажом сразу же выделяют подобную систему в разряд эксклюзивных, доступных лишь немногим.

• Металлопластиковые трубы трудно отнести к оптимальному выбору. Да, их монтаж несложен и доступен практически каждому. Но обилие металлических соединений, требующих регулярной ревизии и профилактической подтяжки, не позволяет убрать такую разводку в стены или пол. Кроме того, не исключается вероятность разрыва тела трубы при частых термических перепадах и повышении давления.

• Полипропиленовые трубы – наверно, лучшее решение с точки зрения функциональности и экономичности. Главное – правильно подобрать нужный материал именно для системы отопления. В этих целях использую т т рубы с дополнительным внутренним армированием (алюминиевым или стекловолоконным), что повышает их прочность и снижает коэффициент линейного расширения при нагреве.

Осилить монтаж таких труб по силам любому домовладельцу, оборудования для их сварки недорого или же доступно для взятия в краткосрочную аренду. Сварные соединения отличаются монолитностью и высокой прочностью, что позволяет прятать разводку в толщу стен или пола. Впрочем, аккуратный их внешний вид не нарушит интерьера помещения и при открытом размещении.

Необходимое количество труб напрямую зависит от выбранной схемы разводки. Существует три основных типа с различными вариантами в каждом:

• Однотрубная система отопления выигрывает в простоте устройства и минимальном количестве используемого материала. Все приборы отопления последовательно установлены на одном кольце, которое начинается и заканчивается в котле.

Главный недостаток такой системы – выраженная неравномерность прогрева помещений – чем дальше от котла, тем тем пература теплоносителя ниже. Для контура небольшого домика это, возможно, не будет иметь большого значения, но при более крупной постройке подобный «минус» будет весьма существенным.

• Двухтрубная разводка в плане равномерности прогрева значительно лучше. По трубе подачи подогретый теплоноситель доставляется ко всем точкам теплообмена. После прохождения через радиаторы он собирается в трубу – обратку , по которой транспортируется к котлу.

Этим обеспечивается практически одинаковая температура прогрева радиаторов во всех помещениях. Правда, труб уже понадобится в два раза больше.

• Коллекторная схема подразумевает подводку к каждому отопительному устройству или группе устройств в одном помещении собственного контура из трубы подачи и обратки , подключенных соответствующим коллекторам.

С точки зрения расхода труб, сложности проектирования и монтажа подобная схема станет самой затратной. Однако, она может быть просто незаменима в разветвленной системе отопления крупного частного дома, особенно если применяется «теплые полы ». У каждого контура есть свои возможности регулировок, так что можно создать наиболее комфортные условия в любом помещении.

Видео: схемы разводки системы отопления частного дома

Группа безопасности закрытой системы отопления и дополнительное оснащение

Необходимым элементом системы отопления закрытого типа является так называемая группа безопасности – совокупность предохранительных клапанных устройств и приборов визуального контроля. В ее состав обязательно входят:

• Предохранительный клапан, срабатывающий при превышении давления в системе выше допустимой величины (например, при выходе из строя автоматики котла или мембранного механизма расширительного бака). В этом случае клапан автоматически сбросит избыток жидкости для нормализации равновесия в системе. Обычно такой клапан соединяют патрубком с канализационным стояком.
• Воздушный сепаратор с клапаном — воздухоотводчиком . Воздух в систему может попасть при ее заполнении, а образовавшаяся пробка способна нарушить общую работу отопления. Кроме того, может выделяться и растворенный в воде воздух, особенно на первых порах работы системы. Установленный в высшей точке воздухоотводчик обеспечит автоматический сбро с с копившихся газов .
• Приборы визуального контроля – манометр и термометр, позволяют легко отслеживать корректность работы системы в целом. Нередко можно встретить совмещение этих приборов в одном корпусе .

Вся группа безопасности часто исполняется в едином латунном корпусе. Однако, варианты здесь могут быть разными – неизменным остается лишь ее компонентный состав. Важное условие при ее установке – на участке трубопровода между группой безопасности и котлом запрещено устанавливать какую бы то ни было запорную арматуру.

• К дополнительному оснащению системы отопления можно отнести терморегуляторы, установленные на точках теплообмена – радиаторах или конвекторах. Они позволяют точно устанавливать уровень нагрева в каждом помещении, что в итоге может дать значительную экономию на энергоносителях. Конструкция термостатов бывает разной, они бывают механическими или электронными, и часто являются конструктивным элементом самих радиаторов.

• При планировании разводки следует предусмотреть систему кранов, которая позволит перекрыть поступление теплоносителя на определенные участки или контура. Это дает возможность проводить ремонтные или профилактические работы без общего отключения всего отопления или без слива всего объема жидкости, циркулирующей в системе.
• Если в населенном пункте весьма часты перебои с электроснабжением, важным дополнением к системе отопления станет источник бесперебойного питания. Даже небольшой по мощности, порядка 600 – 700 Вт, ИБ П п озволит циркуляционному насосу работать бесперебойно в течение нескольких часов.

Итак, система отопления закрытого типа в частном доме – это весьма сложный «организм», и к ее проектированию и монтажу следует подходить с максимальной ответственностью. Легкомысленного подхода она не потерпит – ни с точки зрения своей эффективности, ни в вопросах безопасности эксплуатации.

Понравилась статья?
Сохраните, чтобы не потерять!

Источник https://sovet-ingenera.com/otoplenie/razvodka-o/zakrytaya-sistema-otopleniya.html

Источник https://stroyday.ru/stroitelstvo-doma/pechi-i-sistemy-otopleniya/sistema-otopleniya-zakrytogo-tipa-v-chastnom-dome.html