Система отопления с принудительной циркуляцией

Для чего предназначена принудительная циркуляция?

Циркуляционный насос

Добиться естественной циркуляции в отопительной системе не так-то просто, так как теплоноситель будет перемещаться в трубах и радиаторах за счет нагрева и охлаждения. Чтобы система работала надежно, стараются, чтобы прямая и обратная трубы располагались под определенным углом. Такая система прекрасно подойдет для небольших строений, так как там с легкостью удастся выдержать требуемую величину угла и незначительный перепад высот.

Если у дома довольно большая площадь или же он имеет два и более этажей, то систему с естественной циркуляцией сделать не удастся, так как в ней регулярно будут образовываться воздушные пробки. Из-за этого постоянного перемещения добиться не удастся, к тому же в котле теплоноситель может серьезно перегреться, что, в свою очередь, грозит довольно серьезными последствиями, например, из строя может выйти как сам отопительный прибор, так и другие элементы, входящие в данную систему.

Как уже говорилось выше, принудительная циркуляция обеспечивается во многом за счет специального насоса. Его следует устанавливать на обратной трубе перед тем, как она будет входить в сам котел. Благодаря данному устройству в отопительной системе будет создаваться требуемое давление, вода также станет циркулировать с необходимой скоростью. Разогревшаяся вода будет своевременно подаваться в радиаторы и трубы, а остывшая приходить к котлу, чтобы достичь требуемой температуры.

Система отопления, оснащенная принудительной циркуляцией, обладает целым рядом положительных характеристик:

• Она способна надежно функционировать в зданиях с любой площадью и любым количеством этажей,
• Схемы отопления предусматривают применение труб меньшего диаметра по сравнению с циркуляцией естественного типа, соответственно, для монтажа такой системы придется затратить меньшее количество финансовых средств,
• При желании трубы можно погрузить в пол, скрыв их от взглядов. Кроме того, их устанавливают без уклона,
• Принудительная циркуляция предусматривает возможность оборудования теплых полов на водяной основе,
• Температурный режим у отопления с принудительной циркуляцией не предусматривает чрезмерно больших скачков температуры, за счет чего фитинги, радиаторы и трубы будут служить значительно дольше,
• Еще одним преимуществом подобной отопительной системы является возможность изменения степени прогрева каждого помещения в доме.

Стоит отметить и ряд отрицательных моментов. В частности, сам насос придется подключать к электрической сети, вследствие чего отопление дома становится полностью энергозависимым, к тому же при непосредственном использовании он издает определенный шум. Однако данные недостатки можно в случае необходимости свести к минимуму. Прежде всего, внимательно относятся к схемам отопления еще на этапах их разработки. Под котельную лучше всего отвести отдельное помещение, находящееся в глубине дома, непосредственно рядом с котлом и устанавливают циркуляционный насос. Поблизости от него можно разместить резервный источник электрического тока типа генератора или аккумуляторной батареи.

Варианты однотрубного отопления частного дома

Ниже показана простейшая схема с нижним подключением радиаторов.

Типовая однотрубная теплосистема частного дома.

Система относится к открытому типу – ее расширительный бачок 3 связан с атмосферой. Патрубок переливной 2 служит для выхода воздуха и слива воды при первичном заполнении схемы. Выше показана однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией, которую обеспечивает циркуляционный насос 4, установленный на «обратке» перед котлом. Это обусловлено тем, что температура жидкости в «обратке» ниже, чем в «подаче», а работа насоса при более низкой температуре перекачиваемого теплоносителя просто увеличивает его срок службы.

Предусмотрен подвод сетевой воды через фильтр 12 и вентиль подпитки 11 (через них производится и первичное заполнение системы). Сливают воду (для ремонта и по завершении отопительного сезона) через вентиль 5 и канализационный слив 10 при закрытом вентиле 11.

Применено нижнее подключение радиаторов 7, т.е. к трубам присоединены только их нижние коллекторы, а выходы верхних заглушены. В байпасы установлены устройства (обозначены на схеме литерой «а») для регулирования расхода (игольчатые вентили), но возможна и более простая схема без них. Она показана ниже и называется «ленинградской».

Схема «ленинградской» однотрубной системы отопления с принудительной циркуляцией.

В ней замыкающие участки 14 являются байпасами в чистом виде без запорной или регулировочной арматуры с диаметром меньше основного трубопроповода. При этом часть потока через батареи увеличивается, но и остывает он быстрее, поскольку в общий поток по ходу его течения подмешивается больше остывшей воды. В частных домах на это идут, чтобы снизить общий ее расход (и соответственно потребление электроэнергии насосом 4 на принудительную циркуляцию), а также поднять теплоотдачу батарей, хотя прогреваются они весьма неравномерно.

Возможен вариант диагонального подключения отопительных приборов, как показано на схеме ниже.

Однотрубная система с диагональным подключением радиаторов.

Здесь неравномерность прогрева батарей в цепочке сохраняется (и даже становится выше), но теплоотдача каждой из них повышается на несколько процентов за счет интенсивного обтекания их водой при одновременном наличии принудительной и естественной циркуляции. Ведь температура ее на входе в верхний коллектор на несколько градусов выше, чем на выходе из нижнего, за счет охлаждения в самом приборе. Поэтому возникают условия для естественной циркуляции воды через батареи (как в соответствующих системах без насосов). Замкнуться этому потоку не даст давление в байпасе 14, но подниматься вверх до вентилей 13 он будет довольно интенсивно.

Что входит в систему с насосной циркуляцией

Чтобы ваша автономная система работала эффективно и не доставляла проблем, необходимо правильно осуществить монтаж ее основных узлов.

Мембранный расширительный бак

1. Расширительный бак

Бак соединяется с обратным контуром. Это обязательный элемент насосной системы отопления, поскольку процессы парообразования происходят постоянно и систему необходимо регулярно пополнять водой.

Кроме того, при перегреве теплоноситель увеличивается в объеме, а расширительный бак препятствует его выбросу.

2. Циркуляционный насос

Из-за того, что в конструкции насоса имеются резиновые манжеты и уплотнители, которые под воздействием горячего теплоносителя изменяют свои свойства, он должен монтироваться исключительно в обратку.

Уже охлажденная рабочая жидкость на качество резиновых элементов никак не влияет.

Это обязательное условие, позволяющее продлить срок службы насоса.

3. Котел

Устанавливать рекомендуется только современную модель котла, которая позволяет регулировать и контролировать все происходящие процессы.

Какие параметры необходимо учесть при выборе газового котла для автономной системы отопления дома.

Благодаря наличию в котлах автоматики, можно рационально расходовать газ, регулировать температуру в доме и безопасно использовать устройство. За подробностями сюда.

4. Трубы

Можно использовать трубы небольшого диаметра. Это позволит сократить расходы на обустройство автономного отопления.

Варианты однотрубной разводки

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

Назначение и принцип действия гидравлической стрелки для отопления

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

Схемы с гравитационной и принудительной циркуляцией

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

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

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

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

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

Системы открытого и закрытого типа

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

Разница между баками открытого и закрытого типа:

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

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

Подбор циркуляционного насоса

Главный принцип бытовой системы отопления – экономичность во всем.Поэтому все элементы системы подбираются с учетом этого требования. Для циркуляции в бытовых помещения одного уровня применяют насосы мощностью до 100 Вт. Задача этих насосов — прокачка воды с заданной скоростью. От этого параметра зависит достаточный прогрев радиаторов в кратчайшее время, и их равномерный прогрев по всей площади. Небольшая мощность объясняется тем фактом, что циркуляционный насос не служит для создания напора, а всего лишь транспортирует воду по системе.

Важные параметры для насоса:

• минимальный шум
• создания необходимой скорости
• максимальная надежность электрического двигателя и самого насоса со всеми уплотнениями.

Скорость воды в системе напрямую связана с диаметром труб. Приблизительные расчеты, основанные на практике, где при скорости 1,5 м/сек диаметр трубы 10 мм.

Современные системы водяного отопления с принудительной циркуляцией имеют встроенный насос, который не требует проведения расчетов, а подбор котла производится по площади отапливаемого помещения и длине трубопровода.

Но для котлов других типов расчет производится из затрачиваемого напора на каждые 10 метров трубопровода.

Монтаж отопления без насоса

Теперь разберемся, как сделать циркуляцию воды без насоса. Поскольку давление в сети равно атмосферному, эффективность работы системы значительно снижается при неправильном расчете уклона трубопровода, большом количестве поворотов контура и нарушениях при монтаже.

Схема однотрубной отопительной системы для частного дома

Для устройства эффективной гравитационной сети придерживайтесь следующих правил:

минимальный уклон обратных труб в сторону отопительного котла должен быть равен 0,5 %/м.п.; разводку можно делать из труб с диаметром не менее 5 см (обращайте внимание на тип трубопровода); учитывайте особенности используемого теплоносителя и схему подачи. Проще всего сделать необходимый уклон обратки в сторону нагревательного агрегата, если установить его в подвальном или цокольном этаже

Но если таких помещений нет, то пол в котельной на 1-ом этаже делают чуть ниже уровня пола в доме

Проще всего сделать необходимый уклон обратки в сторону нагревательного агрегата, если установить его в подвальном или цокольном этаже. Но если таких помещений нет, то пол в котельной на 1-ом этаже делают чуть ниже уровня пола в доме.

Выбор уклона и диаметра труб

Для устройства сетей с гравитационным током подходят следующие трубопроводы:

1. Стальные трубы отличаются прочностью, приемлемой ценой и могут выдерживать значительное давление. Однако в сетях открытого типа, куда попадает воздух, они подвержены коррозии.
2. Трубопроводы из металлопластика мало весят, менее подвержены засорению из-за гладкой внутренней поверхности. Они устойчивы к коррозии, а их линейное расширение при нагреве незначительное.
3. Трубы из полипропилена ценятся за герметичность и прочность, долговечность, простоту монтажа и устойчивость к низким температурам. Для соединения отдельных участков трубопровода нужно купить или взять в аренду паяльное оборудование.
4. Медные элементы самые дорогие, поэтому используются не так часто. Они могут похвастаться высокой теплоотдачей, долговечностью и внешней привлекательностью.

Для правильного выбора диаметра труб нужно провести теплотехнические расчеты. Если сечение магистрали будет слишком большим, то расходы на обогрев дома существенно возрастут. При этом теплоотдача приборов уменьшится.

Выбор теплоносителя

В качестве теплоносителя в системах с гравитационным током можно использовать воду или антифриз. Обычно для этих целей применяют воду, потому что антифриз имеет более высокую плотность и меньшую теплоотдачу, что способствуют повышенному расходу времени и топлива на обогрев дома.

Если зимой дом длительное время будет не отапливаться, то лучше предпочесть антифриз. В этом случае на время отсутствия хозяев не нужно сливать воду из системы, чтобы она не замерзла. За счет лучшей текучести антифриз не замерзает при минусовых температурах.

Верхняя и нижняя разводка

Подача теплоносителя к батареям может быть верхней и нижней:

1. Верхняя подача идеально подходит для домов с гравитационным током теплоносителя. Трубы разводки прокладывают под потолочной поверхностью. За счет верхней подачи воды из отопительных приборов легко стравливать воздух посредством кранов Маевского. При верхнем наполнении целесообразно использовать однотрубную разводку, потому что она будет более эффективной.
2. Для устройства нижней подачи трубы нужно проложить около пола. Здесь они менее заметны, поэтому не портят интерьер комнаты. Но совмещать нижнюю подачу с однотрубной разводкой не рекомендуется ввиду ее невысокой эффективности. Нижнее наполнение лучше делать при повышенном давлении в контуре.

Если способ подачи выбрать неправильно, то эффективность обогрева дома уменьшится. Для решения проблемы придется установить насосное оборудование. Циркуляционный насос улучшит движение теплоносителя в сети.

Принцип работы и конструктивные особенности

В централизованном отоплении все устроено достаточно просто: источник производит теплоноситель необходимой температуры и по системе тепловых сетей подает его в центральный теплоприемный пункт, где происходит коррекция температуры воды. Из ЦТП теплоноситель поступает непосредственно к отапливаемым сооружениям, на входе которых установлены домовые задвижки и фильтрующие элементы.

После входа в общедомовую СО, теплоноситель попадает на элеватор, который приводит температуру теплоносителя к нормативным значениям, которые позволяют использовать его отопительными приборами. Сегодня, в рамках термомодернизации домов, элеваторные системы заменяют на автоматизированные узлы управления системой отопления.

За элеватором, обычно, устанавливается запорная арматура для контроля подачи теплоносителя на подъезды. По последним требованиям, на вводы отопления в подъезд монтируются теплосчетчики. Далее, по стоякам теплоноситель подается непосредственно потребителям.

Какую разводку отопительной сети выбрать?

В зависимости от расположения подающего трубопровода двухтрубное отопление классифицируется на две разновидности — с верхней и нижней разводкой.

Схема двухтрубной системы отопления с верхней разводкой предполагает монтаж расширительного бака и разводящей магистрали в наивысшей точке отопительного контура, над радиаторами. Такую укладку невозможно выполнить в одноэтажном здании с плоской крышей, поскольку для размещения коммуникаций потребуется утепленный чердак либо специально отведенная комнатка на втором этаже двухэтажного дома.

Система с нижней разводкой

Двухтрубная система отопления с нижней разводкой отличается от верхней тем, что разводящий трубопровод в ней расположен в подвальном помещении либо в подпольной нише, под радиаторами. Крайним контуром отопления является труба обратки, которая устанавливается на 20-30 см ниже, чем подающая линия.

Это более сложная конфигурация, требующая подключения верхней воздушной трубы, по которой будут выводится излишки воздуха из радиаторов. При отсутствии подвального помещения дополнительные проблемы могут возникнуть из-за необходимости установки котла ниже уровня радиаторов.

Система с верхней разводкой

Как нижняя, так и верхняя схема двухтрубной системы отопления могут выполняться в горизонтальной либо вертикальной конфигурации. Однако вертикальные сети, как правило, выполняются с нижней разводкой. При таком монтаже нет необходимости устанавливать мощный насос для принудительной циркуляции, поскольку из-за разницы между температурами в трубе обратки и подачи создается сильный перепад давления, увеличивающий скорость движения теплоносителя. Если же ввиду особенностей планировки здания такую укладку сделать невозможно, обустраивается магистраль с верхней разводкой.

Выбор диаметра труб и правила монтажа двухтрубной сети

Монтируя двухтрубное отопление крайне важно выбрать правильный диаметр труб, в противном случае вы можете получить неравномерный прогрев удаленных от котла радиаторов. У большей части котлов для бытовой эксплуатации диаметр подающего и обратного патрубка равен 25 либо 32 мм, что подходит для двухтрубной конфигурации

Если же вы имеете котел с патрубками 20 мм, лучше остановиться на однотрубной системе отопления.

Размерная сетка представленных на рынке полимерных труб состоит из диаметров 16, 20, 25 и 32 мм. Выполнять монтаж системы своими руками нужно с учетом ключевого правила: первая секция разводящей трубы должна соответствовать диаметру патрубков котла, а каждый последующий участок трубы после тройника ответвления на радиатор — на один типоразмер меньше.

Схема диаметров труб в двухконтурной системе

На практике это выглядит следующим образом — с котла выходит диаметр 32 мм, через тройник к нему трубой 16 мм подключен радиатор, далее после тройника диаметр подающей магистрали уменьшается до 25 мм, на следующем отводе к радиатору линии 16 мм после тройника диаметр уменьшается до 20 мм и так далее. Если же количество радиаторов больше, чем типоразмеров труб, необходимо разделять подающую магистраль на два плеча.

Выполняя монтаж системы своими руками придерживайтесь следующих рекомендаций:

• подающая и обратная магистраль должны располагаться параллельно друг другу;
• каждый отвод на радиатор необходимо оснастить запорным краном;
• распределительный бак, в случае его установки в чердачном помещении при монтаже сети с верхней разводкой, необходимо утеплять;
• крепление труб на стенах должно размещаться с шагом не более 60 см.

Обустраивая систему с принудительной циркуляцией важно правильно подобрать мощность циркуляционного насоса. Конкретный выбор делается исходя из размеров здания:

• для домов площадью до 250 м2 достаточно насоса мощностью 3.5 м3/час и напором в 0.4 МПа;
• 250-350 м2 — мощность от 4.5 м3/час, напор 0.6 МПа;
• свыше 350 м2 — мощность от 11 м3/час, напор от 0.8 МПа.

Несмотря на то, что двухтрубное отопление своими руками устанавливать сложнее, чем однотрубную сеть, такая система благодаря высокой надежности и КПД полностью оправдывает себя в процессе эксплуатации.

Как работает отопление без насоса?

Чтобы понять, как работает система с принудительной циркуляцией, стоит разобраться в том, как осуществляется отопление зданий при естественной циркуляции теплоносителя. В качестве последнего могут использоваться различные специальные составы и вода. Для одноэтажного дома чаще всего выбирается водяное отопление.

Движение воды по трубопроводам осуществляется по законам физики. Нагревшись в котле до заданной температуры, она начинает подниматься по стояку. За счет этого происходит постепенный прогрев всех труб и радиаторов системы. Вновь поступающая горячая вода постепенно вытесняет холодную вниз к котлу.

После того как остывший теплоноситель вновь нагреется в котле, он начнет подниматься по стояку, чтобы вытеснить остывший вниз. Такой цикл будет повторяться до тех пор, пока будет работать котел. Очевидно, что чем больше диаметр трубы, тем больше теплоносителя пройдет через ее поперечное сечение за единицу времени.

Именно поэтому при естественной циркуляции диаметр трубопровода и размеры монтируемых радиаторов имеют большое значение. При недостаточной площади последних сложно будет прогреть помещение до уровня комфортности.