Особенности циркуляции теплоносителя
В частных малоэтажных домах эффективно устанавливать системы отопления с жидким теплоносителем. Для этого трубы заполняются антифризом, антифризом или водой.
Движение рабочего тела по отопительному контуру может осуществляться в естественном или принудительном режиме. Вода, нагретая теплогенератором, поступает в распределительную трубу, а затем в радиаторы. Эта часть контура называется прямой.
Попав в батареи, теплоноситель остывает и быстро отправляется в котел на нагрев. Это пространство называется обратным путешествием. Для ускорения транспортировки теплоносителя внутри системы установлен циркуляционный насос.
Естественное движение жидкости
В отопительном контуре горизонтальные трубопроводы наклонены, тем самым создавая условия для движения рабочей жидкости под действием силы тяжести.
А еще устанавливают открытый расширительный бак – специальный резервуар для приема лишней воды, чтобы обеспечить правильную и безопасную работу всех узлов инженерной сети.
Водные системы полностью работают с жидким топливом, твердым топливом, газовыми и электрическими котлами
Системы отопления с функцией естественной циркуляции за счет разной плотности горячего и холодного теплоносителя. По законам физики горячая вода течет вверх.
В замкнутом контуре холодные потоки неизбежно вытесняют нагретые, заставляя их двигаться в направлении, противоположном источнику тепла. Движущаяся жидкость с потенциалом кинетической энергии проходит через все батареи, выделяя тепло. После возврата к котельному оборудованию цикл повторяется.
Сегодня большой популярностью у потребителей пользуется однотрубная система отопления с водяными радиаторами. Теплоноситель – вода, но также допустимо использование рабочей жидкости антифриза, что предотвратит разрушение труб в зимнее время года
Чтобы гравитационная конструкция работала полноценно, котел устанавливается под центральной осью главного контура. Обычно теплогенератор монтируется в нише в полу, но иногда и в подвалах, за исключением газовых агрегатов.
Подводящий трубопровод от котла поднимают вертикально до максимально возможной точки. Это создает дополнительное пространство в замкнутом контуре для ускорения рабочего тела.
Количество запорных клапанов, необходимых в самотечных системах отопления, сведено к минимуму. К диаметру устанавливаемых труб предъявляются жесткие требования – он должен быть не менее 32 мм. Поскольку скорость движения воды в контуре незначительна, для повышения эффективности отопления монтируются только трубы большого диаметра.
Расширительный бак устанавливается в верхней части открытых систем теплоснабжения. В закрытых, как правило, устанавливается автоматический воздухоотводчик
Автономная система отопления, принцип которой основан на естественном способе циркуляции теплоносителя, является наиболее простым. Такой проект отопления дома несложно реализовать на практике. Однако такой вариант подходит только для небольших частных построек, поскольку длина отопительного контура ограничена 30 метрами.
Главное преимущество гравитационных систем – полная независимость от электричества. Подробнее о системах отопления с естественной циркуляцией теплоносителя читайте ниже.
Принудительная циркуляция в системе
Для частных домов общей площадью более 60 кв.м проектируется отопление с принудительной транспортировкой рабочей жидкости. Циркуляционный насос установлен в замкнутом контуре для обеспечения ускоренного движения горячего теплоносителя к радиаторам и охлажденной жидкости к теплогенератору.
Монтаж труб в системе можно проводить без уклона в горизонтальной плоскости. Вода движется за счет разницы показателей давления, возникающей на участке магистрали между прямым и обратным потоком жидкости.
Наличие насосного устройства значительно увеличивает КПД системы отопления и сводит к минимуму расход топлива, необходимый для поддержания комфортной температуры в помещении в частном доме
Существенный недостаток принудительной системы – непостоянство. Для постоянной циркуляции воды в контуре требуется непрерывная работа насоса, а его производительность напрямую зависит от источника питания.
В случае внезапного отключения электроэнергии оборудование просто не сможет перекачивать жидкость. Поэтому специалисты рекомендуют также установить резервные генераторы, способные обеспечить стабильное и бесперебойное теплоснабжение даже в непредвиденных ситуациях.
Такие схемы можно использовать при установке отопления в зданиях любой площади. Необходимо только подобрать циркуляционный насос с подходящими показателями мощности и мощности питания.
Типы принудительной циркуляции носителя тепла в обогреве
Применение схем отопления с принудительной циркуляцией в двухэтажных домах используется из-за протяжённости линий системы (более 30 м). Такой способ осуществляется при помощи циркуляционного насоса, перекачивающего жидкость контура. Он монтируется на входе в отопительный прибор, где температура теплоносителя является самой низкой.
При замкнутом контуре степень напора, которую развивает насос, не зависит от этажности и площади строения. Скорость водяного потока становится больше, поэтому при прохождении по трубопроводным линиям теплоноситель сильно не остывает. Это способствует более равномерному распределению тепла по всей системе и использованию теплогенератора в щадящем режиме.
Расширительный бак можно располагать не только в наивысшей точке системы, но и возле котла. Для совершенства схемы проектировщики ввели в неё разгонный коллектор. Теперь, если отключится электроэнергия с последующей остановкой насоса, система будет продолжать работу в режиме конвекции.
- с одной трубой;
- двумя;
- коллекторная.
Каждую можно смонтировать самим или пригласить специалистов.
Вариант схемы с одной трубой
На входе в батарею также монтируется запорная арматура, которая служит для регулировки температуры в комнате, а также необходимая при замене оборудования. Сверху радиатора устанавливают вентиль для спуска воздуха.
Вентиль на батареи
Чтобы повысить равномерность распределения тепла, радиаторы устанавливаются по линии байпасов. Если не использовать эту схему, то потребуется подбирать батареи разной мощности с учетом потери носителя тепла, то есть чем дальше от котла, тем больше секций.
Использование запорной арматуры необязательно, но без нее снижается маневренность всей системы отопления. При необходимости вы не сможете отключить от сети второй или первый этаж для экономии топлива.
Чтобы уйти от неравномерного распределения носителя тепла, используют схемы с двумя трубами.
- тупиковая;
- попутная;
- коллекторная.
Варианты тупиковой и попутной схем
Попутный вариант позволяет легко контролировать уровень тепла, но необходимо увеличивать длину трубопровода.
Наиболее эффективной признана коллекторная схема, которая позволяет подводить к каждому радиатору отдельную трубу. Тепло поступает равномерно. Есть один минус – высокая стоимость оборудования, так как увеличивается количество расходного материала.
Схема коллекторного горизонтального отопления
Существуют еще вертикальные варианты подачи носителя тепла, которые встречаются с нижней и верхней разводкой. В первом случае сток с подачей носителя тепла проходит сквозь этажи, во втором, стояк идет вверх от котла на чердак, где идет разводка труб на элементы обогрева.
Вертикальная схема
Двухэтажные дома могут иметь самую разную площадь, начиная от нескольких десятков и заканчивая сотнями квадратных метров. Также они отличаются расположением комнат, наличием пристроек и отапливаемых веранд, положением к сторонам света. Ориентируясь на эти и многие другие факторы, следует определиться с естественной или принудительной циркуляцией теплоносителя.
Простая схема циркуляции теплоносителя в частном доме с системой отопления с естественной циркуляцией.
Схемы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя отличаются своей простотой. Здесь теплоноситель движется по трубам самостоятельно, без помощи циркуляционного насоса – под действием тепла он поднимается вверх, попадает в трубы, распределяется по радиаторам, остывает и попадает в обратную трубу, чтобы вновь отправиться в котел. То есть, теплоноситель движется самотеком, подчиняясь законам физики.
Схема закрытой двухтрубной системы отопления двухэтажного дома с принудительной циркуляцией
- Более равномерный прогрев всего домовладения;
- Значительно большая длина горизонтальных участков (в зависимости от мощности используемого насоса, она может достигать нескольких сотен метров);
- Возможность более эффективного подключения радиаторов (например, по диагональной схеме);
- Возможность монтажа дополнительной фурнитуры и изгибов без риска снижения давления ниже минимального предела.
Таким образом, в современных двухэтажных домах лучше всего использовать отопительные системы с принудительной циркуляцией. Также возможен монтаж байпаса, который поможет выбирать между принудительной или естественной циркуляцией в целях выбора наиболее оптимального варианта. Мы делаем выбор в сторону принудительных систем, как более эффективных.
https://www.youtube.com/watch?v=olrD9qxCAhM
У принудительной циркуляции есть парочка недостатков – это необходимость в покупке циркуляционного насоса и повышенный уровень шума, связанный с его работой.
Однотрубная система обогрева
В доме устанавливается только одна линия магистрали под полом или над ним с последовательным подключением батарей. В таком отопительном контуре нет распределения на подающую трубу и обратную.
По периметру одноэтажного здания монтируется всего одна труба круглого сечения диаметром не меньше 32 мм, которую условно делят пополам. Отходящую от теплогенератора половину называют подачей, а вторую часть магистрали — обраткой. С помощью сварной или бесшовной трубы малого диаметра в закольцовку монтируют радиаторы/конвекторы.
Организация отопительной системы с естественной циркуляцией подразумевает установку подающего трубопровода с уклоном 4-5 мм через каждые 2 м
Однотрубная схема включает следующие функциональные элементы:
- источник теплоснабжения (котёл);
- радиаторы отопления;
- расширительный резервуар;
- элементы разводки труб.
Нагретая жидкость поступает поочередно в радиаторы отопления, каждый раз отдавая часть своего тепла. После этого уже охлажденной возвращается в котел для следующего цикла подогрева. В каждой батареи теряется тепло и последний элемент в цепочке остается самым холодным в сравнении с другими.
Есть несколько способов, которые позволяют оптимизировать работу однотрубной системы. Можно дополнительно установить специальные термостатические клапаны для теплообменников, балансировочные вентили с регулируемым гидравлическим сопротивлением или компактные шаровые краны. Подобное оборудование помогает нормализовать подачу тепла к батареям.
Установленные вентили дают возможность регулировать количество поступающего тепла в каждый отдельный радиатор
Другой способ — увеличить количество секций каждого следующего радиатора в отопительном контуре. А также можно установить циркуляционную помпу. Насосное устройство подключают в конце обратки — месте, где рабочая жидкость имеет самые низкие показатели температуры.
Однотрубный вариант отопления отличается простой установкой и введением в эксплуатацию. Теплопотери сводятся к минимуму, поскольку абсолютно все коммуникации расположены внутри жилых комнат частного дома.
Такую схему можно организовать в виде системы с горизонтальной разводкой и принудительным движением теплоносителя или вертикальной сети обогрева с естественным, принудительным или комбинированным перемещением рабочей жидкости.
Также рекомендуем прочесть другой наш материал, где мы подробно рассмотрели однотрубную систему отопления для частного дома.
Горизонтальный способ разводки
Монтаж подающей трубы в горизонтальной плоскости выполняют с нужным уклоном по направлению движения нагретой воды. При этом все батареи по периметру дома должны быть установлены на одном уровне. Для выпуска воздуха из радиаторов используют краны Маевского или автоматические воздухоотводные устройства.
Кран Маевского представляет собой специальное устройство для удаления накопившегося воздуха из батарей. Запорный клапан поворачивают, пока не станет чётко слышно шипение. Когда смесь газов удалится, из крана потечёт вода
Горизонтальная магистраль может быть установлена в самой конструкции пола или смонтирована над ним. Чтобы избежать теплопотерь, во первом случае обязательно нужно утеплить трубы.
Вертикальный вариант разводки
В такой системе транспортировку жидкого теплоносителя обеспечивает естественный режим циркуляции, а потому устанавливать дополнительно насос нет необходимости. Энергонезависимость — главный плюс однотрубной вертикальной системы обогрева дома.
При таком способе разводки рабочая жидкость, нагретая до заданной температуры, перемещается вверх по стояку, после чего по распределительным трубам поступает в батареи. Эффективность функционирования вертикально расположенной однотрубной системы достигается установкой магистрали под уклоном, а также монтажом труб большого диаметра.
Конечно же, массивный трубопровод не украсит интерьер жилых комнат. Но этого очевидного недостатка можно избежать, если установить в системе циркуляционное оборудование.
Типы двухтрубной системы горизонтальной компоновки
Самый распространенный вариант обогрева жилого одноэтажного дома — двухтрубная система теплоснабжения с горизонтальной разводкой. Для организации такого отопительного контура используются следующие схемы:
- тройниковая или по другому периметральная;
- коллекторная, иначе лучевая.
Согласно тройниковой схеме трубы соединяются тройниками, трубопроводы прокладываются по периметру помещения, последовательно подключаются к приборам. Теплоноситель в периметральной системе перетекает от одной батареи в другую, несколько остывая по пути.
По движению нагретого и остывшего теплоносителя тройниковые варианты подразделяются на попутные и встречные. В тупиковой схеме горячая и охлажденная вода перемещается в разных направлениях. В попутной нагретый и отработанный теплоноситель течет в одну сторону.
В коллекторной схеме от центрального органа системы, коллектора, трубы проводятся к каждому из радиаторов, за счет чего теплоноситель поступает во все приборы одновременно. Принцип устройства напоминает солнечные лучи, исходящие от расположенного обычно в центре распределителя теплового потока. В лучевых разновидностях разводки теплоноситель движется только в разные стороны.
Трубы
Чаще всего для обустройства отопительных трубопроводов используются металлопластиковые трубы. Они имеют массу достоинств, среди которых – отличная способность выдерживать свойственные отоплению температуры, высокая механическая прочность и длительный срок службы. Более традиционным материалом являются трубы из стали, отличающиеся сравнительно небольшой стоимостью, но у них есть серьезный недостаток – подверженность коррозии, из-за которой магистраль довольно быстро придет в неисправное состояние.
Расчет диаметра отопительных труб для систем с принудительной циркуляцией осуществляется при помощи специальных таблиц, которые учитывают массу параметров, в том числе скорость перемещения жидкости. Как правило, для рассматриваемого типа отопительных систем используются достаточно узкие трубы, поскольку необходимости обеспечивать самостоятельное движение теплоносителя нет.
Варианты отопительных разводок
1. Лучевая система
Это трубопровод с вмонтированными коллекторами и дроссельными заслонками возле каждого отвода. К каждой батарее идёт пара трубок, идущих от каждого отвода. Тепло регулируется довольно-таки легко, но при инсталляции возникают осложнения: необходимо прятать в бетонной стяжке пола или под фальшстенами десяток труб.
Коллекторная (лучевая) схема отопления одноэтажного дома:
Монтаж такой системы выльется в круглую сумму. Зато она самая эффективная в плане экономии тепла.
2. Двухтрубная схема отопления
Во всём доме, по периметру или под полом, тянутся два трубопровода – подачи и обратки. Батареи, фанкойлы, конвекторы, — всё это играет роль перемычек и создаёт подобие короткого замыкания. Вода циркулирует от ближней батареи к дальней. Поэтому дроссельные заслонки будут ограничивать проходящую через батареи горячую воду. Для равномерного тепла в каждой комнате необходимо тонко балансировать систему.
Двухтрубная схема отопления одноэтажного дома:
- большой расход трубы и материалов;
- без балансировки происходит замерзание труб и батарей.
3. Однотрубная схема отопления дома
Считается самой простой. Иногда её называют, по старинке, «ленинградкой». При монтаже такой системы по периметру всего дома и во всех жилых помещениях укладывают трубу на 25-32-40 мм. Почему обязательно в жилых комнатах? Всё просто: паразитное тепло, которое выделяется трубой, тоже будет обогревать всю комнату.
Однотрубная схема отопления одноэтажного дома:
Или вот схема отопления одноэтажного частного дома в одноконтурном варианте:
Радиаторы и конвекторы врезаются для закольцовки, но с использованием трубы двадцатки. На всех подводах устанавливаются дроссельные заслонки и краны. Первые уравнивают температуру, а другие — выпускают воздух. Если бы не было вентилей (кранов), то вода вытеснила бы воздух в верхнюю часть отопительного элемента. А это, в свою очередь, делает меньше количество отдаваемого тепла.
- тепло практически не теряется;
- простота и быстрота монтажных работ;
- экономное использование;
- при отсутствии электричества, отключающее циркуляционный насос, движение воды не остановится;
- экономия материалов.
Так какую же систему отопления выбрать в одноэтажном доме? Можно отметить лишь один, но существенный факт, который повлияет на ваш выбор – возможность устанавливать любую из перечисленных схем в одноэтажных домах и коттеджах: лучевая, однотрубная, двухтрубная, электрическая, воздушная и даже систему «водяного пола».
О последних трёх мы не упоминали, но они также популярны последнюю систему («тёплый пол») пару лет назад использовали только в саунах, но сегодня её относят к полноценному виду отопительных систем, которые полноценно обеспечивает теплом весь дом.
К причинам, повлёкшим выбор той или иной системы, можно отнести и площадь дома, и срок проживания (постоянный или временный), и из чего построен дом (кирпич, блок или деревянный брус).
(Пока оценок нет)
Классификация систем теплоснабжения
В одноэтажных зданиях, коттеджах, домах монтируют автономные системы обогрева или зависимые от внешних источников питания. Первые функционируют на сжиженном газе, дизельном, а также твёрдом топливе. Вторые – нуждаются в подключении к электросети или магистральному газопроводу.
Ещё одно различие между вариантами теплоснабжения заключается в необходимости участия человека в работе оборудования.
Системы с автоматизированным управлением не требуют круглосуточного мониторинга или ручной настройки. Поддержание комфортной температуры внутри здания обеспечивают термостаты и термодатчики.
Эти приборы регулярно контролируют изменение температурных показателей, что позволяет системе отопления учитывать все факторы, которые оказывают непосредственное влияние на температуру в помещении: солнечное тепло, излучение бытовых электроприборов, нагрев от ламп для освещения и т. д.
Систему теплоснабжения нередко монтируют вместе с котельной автоматикой. Её главная задача – достичь максимально возможной экономичности, но не выходить при этом за рамки допустимых параметров
Автоматика даёт возможность изменять температурный режим в доме в разное время суток.
При классификации отопительных систем принимают во внимание такие признаки, как:
- тип носителя тепла — воздушные, водяные или паровые, комбинированные;
- вид используемого топлива — газовые, электрические, торфяные, дровяные, пеллетные, угольные;
- способ транспортировки рабочей жидкости — с естественной и принудительной циркуляцией;
- ход передвижения теплоносителя — попутные и тупиковые;
- способ подсоединения котельного оборудования — однотрубная и двухтрубная компоновка;
- схема разводки — с вертикальным или горизонтальным расположением разводящей линии, верхним или нижним, комбинированным.
В многоквартирных зданиях доминирует вертикальная схема разводки, а в одноэтажных встречается горизонтальная. Комбинированные методы подачи тепла преобладают в высотных новостройках.
Как подобрать оборудование
Один из важных моментов – подбор источника тепла по мощности и виду используемого энергоносителя:
- на природном либо сжиженном газе;
- на твердом топливе — дровах, угле, пеллетах;
- на электричестве;
- на жидком топливе – солярке, отработанном масле.
Мощность котельной установки рассчитывается стандартным образом: отапливаемая площадь жилища умножается на 0,1 для перевода в киловатты и на коэффициент запаса 1,3. То есть, для дома 100 м² нужен источник тепла мощностью 100 х 0,1 х 1,3 = 13 кВт.
Для закрытой системы отопления не принципиально, какой теплогенератор вы купите, поэтому подробно рассматривать данный вопрос мы не будем. Но вы сильно облегчите себе задачу, если приобретете настенный газовый котел, оборудованный собственным циркуляционным насосом и расширительным баком, что показан на фото. Для небольшого дома останется лишь подобрать трубы и отопительные приборы, о чем и пойдет речь далее.
Разновидности труб
Отопительную сеть частного дома можно смонтировать из таких труб:
- ППР (полипропилен);
- сшитый полиэтилен – PEX, PE-RT;
- металлопластик;
- варианты из металла: медь, сталь и гофрированная нержавейка.
Под выполнение самостоятельного монтажа с невысокими финансовыми затратами лучше брать полимерные трубы. Для сборки обжимных соединений из металлопластика и полиэтилена не потребуется специальных инструментов, а полипропилен придется паять (сварочный аппарат берется в аренду). Конечно, по стоимости материалу ППР нет равных, но из соображений надежности и долговечности мы рекомендуем использовать трубопроводы PEX из сшитого полиэтилена.
Медь и гофрированную нержавейку можно тоже монтировать на обжимных фитингах, но первая отличается высокой ценой, а вторая – значительным гидравлическим сопротивлением. Что касается черного металла, то он неудобен во всех отношениях – монтаж на сварке и подверженность коррозии отодвигают его на последнее место. Подробнее о выборе труб рассказывается в очередном видеоматериале:
Какие радиаторы лучше
Сейчас в торговой сети предлагаются отопительные приборы таких видов:
- стальные панельные;
- сделанные из сплава алюминия с кремнием (силумина);
- то же, но с каркасом из стальных труб, название – биметаллические;
- чугунные батареи – аналоги советских «гармошек» МС 140 и модели в стиле ретро.
Стальной панельный радиатор
С точки зрения экономии выгоднее покупать стальные батареи, отличающиеся демократичной ценой. Алюминиевые приборы дороже, но интенсивнее отдают тепло. Эти 2 разновидности наиболее востребованы для закрытых систем отопления частных домов.
Нагревательный прибор из алюминия
Биметаллические радиаторы предназначены для отопительных сетей с низкокачественным теплоносителем, поступающим с перепадами давления, что характерно для централизованного теплоснабжения многоквартирных домов. Покупать эти дорогостоящие изделия в загородный дом с автономным отоплением бессмысленно.
Чтобы подобрать отопительный прибор по мощности, сделайте простой расчет: указанную в паспорте теплоотдачу разделите на 1,5. Так вы узнаете реальную мощность радиатора, ведь в документации отражены характеристики для определенных условий эксплуатации, не совпадающих с действительностью.
Насос и расширительный бак
В закрытых отопительных системах частных жилищ обычно применяется 3 типа бытовых циркуляционных насосов, развивающих напор 4, 6 и 8 м водяного столба (это давление 0,4, 0,6 и 0,8 Бар соответственно). Мы предлагаем не углубляться в сложные гидравлические расчеты, а подобрать насосный агрегат по следующим признакам:
- Для одно — и двухэтажного здания площадью до 200 м² достаточно напора 4 м.
- В коттедж площадью 200—300 м² понадобится насос давлением 0,6 Бар (6 м).
- Циркуляцию в сети трехэтажного особняка на 400—500 м² обеспечит агрегат с напором 8 м водного столба.
Чтобы подобрать размер расширительного бака, вам следует вычислить объем воды во всей закрытой системе отопления вместе с котловым баком. Учитывая тот факт, что при нагреве с 10 до 90 °С вода расширяется примерно на 5%, вместительность бачка должна составлять 1/10 часть от общего количества теплоносителя.
Отопление теплыми полами
Главная «фишка» теплого пола — установка одного крупного, но маломощного «радиатора» в подпольное пространство, вместо использования системы стандартных навесных радиаторов. Это обеспечивает более равномерное распределение тепла, повышает комфорт в помещении и, при грамотной реализации системы, снижает энергозатраты. Однако и теплый пол не лишен своих недостатков. К ним можно отнести:
- длительное время прогрева полностью остывшего помещения;
- возможность возникновения конденсата ввиду почти полной изолированности от внешних факторов;
- сложности расчета и монтажа системы.
Сегодня довольно часто теплый пол применяют в отоплениидвухэтажного дома
Система может выступать в качестве основной, но для этого важно сделать все теплотехнические расчеты
Установка и замена насосов
Одним из основных направлений деятельности нашей компании является замена и установка водяных насосов всех типов: поверхностные, погружные и полупогружные. Специалисты компании с большим стажем работы в кратчайшие сроки произведут монтаж, демонтаж и установку следующего насосного оборудования:
- скважинные насосы;
- колодезные насосы;
- водопроводные насосы;
- циркуляционные насосы;
- повысительные насосы;
- насосы для полива.
Помимо установки и замены насосов, мы также выполняем работы на сложных насосных станциях, проводя комплексные операции по монтажу, демонтажу и установке оборудования.
Источники
- https://sdelat-dom.ru/remont/otoplenie/otoplenie-chastnogo-doma/
- https://cotlix.com/otoplenie-v-chastnom-dome-svoimi-rukami-podrobnoe-rukovodstvo
- https://sovet-ingenera.com/otoplenie/razvodka-o/razvodka-otopleniya-v-chastnom-dome.html
- https://master-houses.ru/shemy-otopleniya-dlya-chastnogo-doma-kakie-luchshe/
- https://oboiman.ru/teplo/sistemy-otoplenia-castnogo-doma-svoimi-rukami-shemy-razvodki.html
- https://otivent.com/kak-sdelat-otoplenie-chastnogo-doma-ili-kvartiry
- https://www.tproekt.com/razvodka-otoplenia-v-castnom-dome-svoimi-rukami/