Комбинированное отопление: классификация
Суть явления заключается в возможности использовать не один способ обогрева, а несколько, для того чтобы, с одной стороны, снизить расходы, применяя более экономичное топливо, а с другой, предотвратить ситуацию, в которой частный дом внезапно лишается источника тепла. Следует отметить, что рассматриваемые варианты более актуальны именно для загородных домов и дач, так как городские квартиры, как правило, не предусматривают возможности столь масштабной перестройки.
Системы отопления при комбинированном обогреве сочетаются различным образом.
- Сезонное использование – наиболее правомочно по отношению к обогреву, где применяются солнечные батареи и коллекторы, так как их эффективность сильно зависит от продолжительности солнечного времени суток и интенсивности облучения. Летом коллекторы применяются для нагрева воды, а зимой – как вспомогательное средство для отопительного котла.
- Использование по виду топлива – в зависимости от доступности и стоимости топлива устанавливается ни один определенный аппарат, а несколько для разных видов, или комбинированный, способный работать с разным топливом.
- Постоянное – в этом случае обогрев помещения предполагает постоянную параллельную работу всех систем отопления. Наиболее распространенный, судя по отзывам, вариант для частного дома – это комбинация «теплого пола» и радиаторного отопления. На фото представлен рабочий момент монтажа.
Схемы разводки отопительной системы открытого типа
Схема открытой системы отопления с принудительной или естественной циркуляцией может быть однотрубной, двухтрубной и коллекторной:
Проще всего самостоятельно монтировать однотрубную разводку, которая идеально подходит для открытого отопления. Расход материала минимальный. Недостаток разводки в том, что дом прогревается неравномерно из-за последовательного подключения отопительных приборов. Однотрубную схему применяют в небольших одноэтажных домах. Двухтрубная разводка более сложная, нуждается в предварительном расчете. Для устройства контура понадобится много материалов. Поскольку приборы подключаются параллельно, даже большой дом прогревается равномерно. При желании можно отключать отдельные контуры от общей сети
Важно только правильно выбрать диаметр трубопроводов. Самая удобная и сложная – коллекторная разводка
В этом случае к каждому отопительному прибору идет отдельная труба подачи от общего коллектора
Однако расход материалов при устройстве контура значительный, поэтому в сетях открытого типа их практически не используют.
Куда ставить
Устанавливать циркуляционный насос рекомендуют после котла, до первого ответвления, а вот на подающем или обратном трубопроводе — все равно. Современные агрегаты делают из материалов, которые нормально переносят температуры до 100-115°C. Мало найдется систем отопления, которые работают с более горячим теплоносителем, потому соображения более «комфортной» температуры несостоятельны, но если вам так спокойнее, ставьте в обратке.
Можно ставить в обратном или прямом трубопроводе после/перед котлом до первого ответвления
Нет разницы и по гидравлике — котлу, да и остальной системе, абсолютно все равно, в подающей или обратной ветке стоит насос. Что имеет значение — это правильность установки, в смысле обвязки, и правильная ориентация ротора в пространстве
Остальное неважно
По месту установки есть один важный момент. Если в системе отопления две отдельные ветки — на правое и левое крыло дома или на первый и второй этаж — имеет смысл на каждой поставить отдельный агрегат, а не один общий — непосредственно после котла. Причем на этих ветках сохраняется то же правило: сразу после котла, до первого разветвления в этом отопительном контуре. Это даст возможность задавать требуемый тепловой режим в каждой из частей дома независимо от другого а также в двухэтажных домах экономить на отоплении. Как? За счет того, что на втором этаже обычно значительно теплее, чем на первом и там требуется намного меньше тепла. При наличии двух насосов в ветке, которая идет наверх, скорость движения теплоносителя задается намного меньше, а это позволяет сжигать меньше топлива, причем без ущерба для комфортности проживания.
Есть два типа систем отопления — с принудительной и естественной циркуляцией. Системы с принудительной циркуляцией работать без насоса не могут, с естественной — работают, но в таком режиме имеют более низкую теплоотдачу. Тем не менее, меньшее количество тепла, это все-таки намного лучше, чем его полное отсутствие, потому в местностях, где электричество отключают часто, проектируют систему как гидравлическую (с естественной циркуляцией), а затем в нее врезают насос. Это дает высокую эффективность и надежность отопления. Понятное дело, что установка циркуляционного насоса в этих системах имеет отличия.
Все системы отопления с теплым полом принудительные — без насоса через такие большие контура теплоноситель не пройдет
Принудительная циркуляция
Так как система отопления с принудительной циркуляцией без насоса неработоспособна, его устанавливают прямо в разрыв подающей или обратной трубы (по вашему выбору).
Большинство проблем с циркуляционным насосом возникают из-за наличия в теплоносителе механических примесей (песка, других абразивных частиц). Они способны заклинить крыльчатку и остановить мотор. Потому перед агрегатом обязательно ставят сетчатый фильтр-грязевик.
Установка циркуляционного насоса в систему с принудительной циркуляцией
Также желательно с двух сторон установка шаровых кранов. Они дадут возможность заменить или отремонтировать устройство без слива теплоносителя из системы. Перекрываете краны, снимаете агрегат. Сливается только та часть воды, которая была непосредственно в этом куске системы.
Естественная циркуляция
Обвязка циркуляционного насоса в гравитационных системах имеет одно существенное отличие — необходим байпас. Это перемычка, которая делает систему работоспособной при неработающем насосе. На байпасе ставят один шаровый отсечной кран, который закрыт, все время, пока работает перекачка. В таком режиме система работает как принудительная.
Схема установки циркуляционного насоса в системе с естественной циркуляцией
Когда пропадает электричество или агрегат выходит из строя, кран на перемычке открывают, кран, ведущий на насос, перекрывают, система работает как гравитационная.
Особенности монтажа
Есть один важный момент, без которого установка циркуляционного насоса будет требовать переделки: требуется разворачивать ротор так, чтобы он был направлен горизонтально. Второй момент — направление потока. На корпусе есть стрелка, указывающая в какую сторону должен течь теплоноситель. Вот так и разворачивайте агрегат, чтобы направление движения теплоносителя было «по стрелке».
Сам насос может быть установлен как горизонтально, так и вертикально, только при подборе модели смотрите, чтобы он мог работать в обоих положениях. И еще один момент: при вертикальном расположении мощность (создаваемый напор) падает примерно на 30%. Это надо учитывать при выборе модели.
Принцип работы однотрубной системы отопления
Схема работает так – к источнику тепла закольцована магистральная труба, дополненная радиаторами. Теплоноситель (вода) нагревается в котле, транспортируется по трубопроводу с наполнением радиаторов, затем поступает обратно. Циркуляция теплоносителя непрерывная, подключение радиаторов последовательное, а повышение объема жидкости при нагревании компенсирует расширительный бак.
Непрерывность цикла объясняет длительное поддержание комфортной температуры в помещениях, поэтому однотрубное отопление считается лучшим для схем с применением баков разного типа.
Отличие однотрубной системы от двухтрубной
Основные различия касаются техники присоединения батарей к тепловой магистрали. Одноконтурная система отопления представляет собой замкнутую кольцевую конструкцию, в которой трубопровод протягивается от источника тепла. Если подача теплоносителя осуществляется по одной трубе, а обратка (остывшая вода) подается по другой трубе – это 2-х трубная система. В этом случае все радиаторы подключаются параллельно, теплоноситель поступает в каждую батарею самостоятельно, в сильно нагретом состоянии, что гарантирует высокую интенсивность обогрева и объясняет высокую теплоэффективность системы.
Однотрубные контуры подходят для отопления небольших помещений (до 150 м2), а вот 2-х трубные справляются со значительными площадями. Однако при обустройстве парного контура необходимо вдвое увеличить объем закупаемого материала, оборудования.
Преимущества и недостатки однотрубной системы
Выделяются следующие достоинства конструкции:
- Небольшие затраты на покупку материалов. В этом случае экономия составляет до 40%, что объясняет незначительный объем монтажных работ.
- Простота схемы. Соорудить систему сможет домашний мастер без большого опыта.
- Надежность. Если контур подключен и соединен правильно, ломаться тут нечему, а значит, прослужит такая конструкция достаточно долго.
- Универсальность. Одноконтурная теплоподача монтируется в любом доме, где есть возможность подключения к источнику нагрева, в качестве которого может выступать электро-, газовый котел или печка с котлом нагревания.
Выкладка трубопровода чаще всего организуется по полу, поэтому не возникает проблем с декорированием элементов системы.
Но есть и недостатки:
- неравенство температур при наличии большого количества радиаторов – вода остывает, поэтому крайняя батарея может быть холоднее;
- при обустройстве самотечной системы возникают сложности с выбором уклона трубы, поэтому следует тщательно рассчитывать все параметры.
Первый минус устраняется дополнительными секциями в крайнем радиаторе, второй – установкой насоса. Затраты повышаются незначительно, а вот эффективность системы возрастает.
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.
У принудительной циркуляции есть парочка недостатков – это необходимость в покупке циркуляционного насоса и повышенный уровень шума, связанный с его работой.
Монтаж отопления с принудительной циркуляцией в одноэтажном доме
Отопление одноэтажного дома своими руками обустраивается по технологии, включающей в себя следующие операции:
- В первую очередь устанавливается отопительный котел;
- К котлу подключается дымоход, выведенный за пределы здания;
- При использовании газового котла необходимо подключиться к магистрали (данную операцию должны выполнять специалисты из газовой службы);
- Вдоль стен на заранее выбранных местах устанавливаются отопительные батареи;
- Все элементы конструкции соединяются трубопроводами;
- В обратную трубу врезается циркуляционный насос и расширительный бачок;
- Трубопроводы подводятся к соответствующим патрубкам котла;
- Собранную систему необходимо обязательно запустить в тестовом режиме, после чего ее можно сдавать в эксплуатацию.
Данная технология является общей для всех видов систем отопления – незначительные отличия имеются только в прокладке труб и монтаже радиаторов.
Чем отличаются открытые системы от закрытых?
Любую гидравлическую систему отопления можно представить в виде комплекса отопительного оборудования и нагревательных приборов, объединенных в определенном порядке в одно целое с помощью труб.
В системах отопления устанавливают расширительный бак, так как нагревающийся теплоноситель увеличивается в объеме. Если бак сообщается с наружным атмосферным воздухом, то систему отопления называют открытой. Изолируя расширительный бак от взаимодействия с атмосферным воздухом, получают отопительную систему закрытого типа. В открытых системах происходит испарение теплоносителя, поэтому приходится следить за уровнем воды в баке и доливать при возникновении такой необходимости. В закрытых системах. оснащенных расширительными баками мембранного типа, такой проблемы не возникает.
Монтаж отопительной системы, включающей котел, открытый расширительный бак, радиаторы, запорную арматуру, воздухоотводчики, циркуляционный насос, обеспечивающий принудительную циркуляцию теплоносителя
Для одноэтажного дома
Наиболее простая схема однотрубного отопления, которая уже более полувека применяется застройщиками – это «Ленинградка».
На рисунке представлен эскиз модернизированного варианта «Ленинградки», с диагональным подключением радиаторов. На рисунке обозначены следующие элементы (слева направо):
- Отопительная установка. Для реализации данной СО подходят котлы, работающие на твердом топливе, газе (природном или сжиженном) и электричестве. Теоретически, подходят и жидкотопливные котлы, но возникает проблема хранения топлива в частном доме.
- Группа безопасности, которая состоит из подрывного клапана, настроенного на определенное давление в системе, автоматического воздухоотводчика и манометра.
- Радиаторы, подключенные к системе через запорные шаровые краны. В перемычке между входом и выходом каждого радиатора установлены игольчатые балансировочные вентили.
- На обратной ветке трубопровода установлен мембранный расширительный бак, для компенсации теплового расширения теплоносителя.
- Циркуляционный насос, который создает принудительное движение теплоносителя по СО.
Теперь о том, что еще не указано на данном эскизе, но является обязательным элементом для надежной работы данной схемы. Выше был упомянут только насос, но не указана его обвязка, которая включает в себя три шаровых запорных крана, между которыми установлены фильтр грубой очистки и насос. Достаточно часто насосная группа с обвязкой включается в СО через перемычку, тем самым образуя байпас.
Часто, застройщики спрашивают, нужен ли байпас в однотрубной системе отопления? Все дело в том, что данная схема СО – самодостаточна и работоспособна. Но в случае отключения электроэнергии, произойдет остановка циркуляционного насоса и прекратиться движение теплоносителя. Байпас необязателен, но лучше его соорудить для переключения с принудительной на естественную циркуляцию теплоносителя в случае аварийной ситуации.
Что касается трубопровода: так как температура на выходе из котла может достигать 80°С, то рекомендуется для контура «Ленинградки» использовать армированные полипропиленовые трубы необходимого диаметра. Почему армированные? Все дело в том, что полимерные трубы достаточно дешевы и практичны, их легко монтировать и они имеют небольшую массу. Но, полимерные трубы при нагреве изменяют свою длину. Армированный полимер такой «болезнью» не страдает.
Совет: несмотря на то что в данном варианте СО предусмотрен автоматический воздухоотводчик, случаи завоздушивания контура имеют место. Для решения данной проблемы рекомендуется использовать на радиаторах краны Маевского.
Выбор расширительного бака для закрытого отопления
Теплоносителем в отопительных системах частных домов обычно является обычная вода. При нагреве вода имеет свойство расширяться, тем самым увеличивая давление в системе. Если давление в герметичной системе превысит критическую точку, то может произойти прорыв трубопровода. Как сделать закрытую систему отопления, которая не будет повреждать трубы?
Для решения этой проблемы были созданы расширительные бачки, которые позволяют устранить излишки жидкости, тем самым предотвращая повышение давления.
Расширительный бак состоит из двух частей: металлического корпуса и эластичной диафрагмы, которая находится внутри и разделяет корпус на две половинки. «Задняя» часть бака заполняется воздухом или газом, а в нижнюю часть попадает расширившаяся жидкость. Когда температура повышается, вода продолжает увеличиваться в объеме, воздействуя на мембрану, которая начинает сжиматься.
Мембраны в баках могут быть двух типов:
- Фиксированная. Такая мембрана закрепляется по периметру расширителя и обеспечивает стабильную работу, но в случае ее повреждения необходимо будет менять весь бак.
- Сменная. Мембраны данного типа обычно производятся в виде объемных резиновых изделий, которые заполняются водой. Сменные мембраны устанавливаются на фланце бака, а в случае их разрыва замену можно произвести самостоятельно.
Заключение
Система отопления является важным элементом дома, и ее расчет необходимо выполнять в соответствии со всеми правилами. Вопрос, что лучше: закрытая система отопления своими руками или же построенная профессионалами – остается открытым, но он не является самым важным.
Очень важно выбрать правильные элементы системы, которые обеспечат максимальную эффективность и экономичность, будут надежными и качественными. Закрытая система отопления, схема которой изображена на фото, может стать отличным выбором, обеспечивающим выполнение всех требований. Если все было выполнено верно, то закрытая отопительная система будет обогревать здание на протяжении многих лет, создавая уютную и комфортную обстановку
Если все было выполнено верно, то закрытая отопительная система будет обогревать здание на протяжении многих лет, создавая уютную и комфортную обстановку.
Как выбрать насос для отопления
Лучше всего подходят для установки специальные малошумные циркуляционные насосы центробежного типа с прямыми лопастями. Они не создают избыточно большого давления, а проталкивают теплоноситель, ускоряя его движение (рабочее давление индивидуальной системы отопления с принудительной циркуляцией 1-1,5атм, максимальное – 2атм). Некоторые модели насосов имеют встроенный электропривод. Такие устройства можно устанавливать прямо в трубу, их называют еще «мокрыми», а есть устройства «сухого» типа. Отличаются они только правилами монтажа.
При установке любого типа циркуляционного насоса желательна установка с байпасом и двумя шаровыми кранами, которые позволяют снять насос для ремонта/замены без останова системы.
Подключать насос лучше с байпасом — для возможности его ремонта/замены без разрушения системы
Установка циркуляционного насоса позволяет регулировать скорость продвижения теплоносителя по трубам. Чем активнее движется теплоноситель, тем больше тепла он разносит, а значит, помещение нагревается быстрее. После того, как заданная температура достигнута (отслеживается или степень нагрева теплоносителя или воздуха в помещении в зависимости от возможностей котла и/или настроек), задача меняется – требуется поддерживать заданную температуру и скорость потока уменьшается.
Для системы отопления с принудительной циркуляцией недостаточно определиться с типом насоса
Важно рассчитать его производительность. Для этого, прежде всего, нужно знать теплопотери помещений/зданий, которые будут отапливаться. Они определяются исходя из потерь в самую холодную неделю
В России они нормированы и установлены коммунальными службами. Они рекомендуют использовать следующие величины:
Они определяются исходя из потерь в самую холодную неделю. В России они нормированы и установлены коммунальными службами. Они рекомендуют использовать следующие величины:
- для одно- и двухэтажных домов потери при самой низкой сезонной температуре -25 о С составляют 173Вт/м 2. при -30 о С потери 177 Вт/м 2 ;
- многоэтажные дома теряют от 97Вт/м 2 до 101Вт/м 2 .
Исходя из определенных теплопотерь (обозначаются Q) можно найти мощность насоса по формуле:
c – удельная теплоемкость теплоносителя (1,16 для воды или другое значение из сопроводительных документов к антифризу);
Dt – разница температур между подачей и обраткой. Этот параметр зависит от типа системы и составляет: 20 о С для обычных систем, 10 о С для низкотемпературных и 5 о С для систем теплого пола.
Полученную величину нужно перевести в производительность, для чего нужно разделить на плотность теплоносителя при рабочей температуре.
В принципе, можно при выборе мощности насоса для принудительной циркуляции отопления руководствоваться усредненными нормами:
- с системах, обогревающих площадь до 250м 2. используют агрегаты производительностью 3,5м 3 /ч и создаваемым напором 0,4атм;
- на площадь от 250м 2 до 350м 2 требуется мощность 4-4,5м 3 /ч и давлением 0,6атм;
- в системы обогрева площади от 350м2 до 800м2 устанавливают насосы производительностью 11м 3 /ч и давлением в 0,8атм.
Но учесть нужно, что чем хуже утеплен дом, тем большие мощности оборудования (котла и насоса) могут потребоваться и наоборот – в хорошо утепленном доме могут потребоваться половинные от указанных величины. Эти данные – средние. То же самое можно сказать относительно создаваемого насосом давления: чем уже трубы и более шероховатая их внутренняя поверхность (выше гидравлическое сопротивление системы), тем выше должно быть давление. Полный расчет – сложный и муторный процесс, в котором учитывается множество параметров:
Мощность котла зависит от площади отапливаемого помещения и потерь тепла
- сопротивление труб и фитингов (о том, как выбрать диаметр труб отопления читайте тут );
- длина трубопровода и плотность теплоносителя;
- количество, площадь и вид окон и дверей;
- материал, из которого сделаны стены, их утепление;
- толщина стен и утепления;
- наличие/отсутствие подвала, цоколя, чердака а также степень их утепления;
- тип кровли, состав кровельного пирога и т.д.
Вообще, теплотехнический расчет – один из самых сложных в области. Так что если хотите знать точно, какой мощности вам нужен насос в системе, закажите расчет у специалиста. Если нет – подбирайте основываясь на усредненных данных, корректируя их в ту или другую сторону в зависимости от вашей ситуации. Только нужно учесть, что при недостаточно высокой скорости движения теплоносителя система сильно шумит. Потому в данном случае лучше взять более мощное устройство — расход электроэнергии небольшой, да и система будет более эффективной.
Преимущества и недостатки
Разводка стояков снизу означает, что трубы, по которым циркулирует жидкость через приборы отопления, располагаются на самой нижней точке помещения: на уровне пола, под полом, в подвалах и цоколях.
Схема обогрева с нижней разводкой имеет несколько минусов. Во-первых, замкнутость тока воды не дает отключить один радиатор или отдельно отрегулировать его работу — это возможно лишь через отключение всех приборов и целой магистрали.
Этим же объясняются сложности при устранении течи или ремонте радиатора — приходится сливать весь теплоноситель. Все эти проблемы решаются при помощи байпасов или байпасных запасных линий.
