Система отопления дома с принудительной циркуляцией. Варианты. Схемы

При проектировании системы отопления перед ее будущим пользователем возникает немалое количество вопросов. На этом этапе предстоит принять решение о том, каким образом теплоноситель будет передвигаться в магистрали  – естественным путем или с принудительной циркуляцией. Про естественную циркуляцию у нас есть отдельный материал, а здесь сделаем упор на принудительную систему отопления.

Особенности функционирования принудительной системы обогрева

Отопительная схема, в которой топливо циркулирует естественным образом, максимально проста. В такой цепочке теплоноситель нагревается в котле и, в соответствии с законами термодинамики, устремляется вверх по стояку. Достигнув радиаторов, носитель отдает часть  тепловой энергии, температура его снижается. Под гнетом вновь пребывающих доз тепла, остывшее топливо опускается обратно в котел  для повторения цикла.

Такая элементарная схема имеет существенные недостатки, особенно в совокупности с однотрубным типом разводки:

• Тепло распределяется неравномерно: в помещениях, которые расположены рядом с источником теплоснабжения (котлом), температура выше, чем в тех, что находятся на большем от него расстоянии.
• Система с естественной циркуляцией потребляет значительное количество отопительного материала, что говорит не в пользу ее рациональности.
  Частично нейтрализовать эти проблемы позволяет обустройство двухтрубной разводки.

Эффективность отопительной схемы с принудительной циркуляцией обусловлена включением в нее насоса. Его функцией является придание движению топлива по тепломагистрали большей скорости. Величина этого показателя находится в прямой зависимости с температурой обогреваемых помещений.

Присутствие в системе отопления циркуляционного насоса наделяет ее неоспоримыми преимуществами:

• экономичность. Связана как с рациональным расходованием  теплоресурса, так и с разумными финансовыми затратами на приобретение труб небольшого диаметра;
• эргономичность. Негромоздкая конструкция позволяет спрятать ее элементы в стенах, под полом и т.п.;
• возможность функционирование в отопительных проектах любой сложности с различным сочетанием обогревательного оборудования. В отопительной схеме могут присутствовать и радиаторы, и тепловые завесы, и полы с подогревом.
  Основным поводом для беспокойства при проектировании системы отопления с принудительной циркуляцией является бесперебойная подача электроэнергии, поскольку приводить насос в действие призвано именно электричество. Неплохо поэтому позаботиться о резервном источнике электроснабжения.

Принудительные схемы

Условно все принудительные схемы можно разделить на однотрубные и двухтрубные. Наиболее популярны сегодня именно двухтрубные. Но давайте разберемся в отличиях

Однотрубная схема подключения

Предполагает эксплуатацию одной трубы для подачи теплоносителя из котла и для его обратного оттока. Этот вариант не требует большого метража труб, количества запорной арматуры, фитингов и прочих элементов, следовательно, монтажные работы сводятся к минимуму.
Минус: последовательный нагрев отопительных приборов постепенно уменьшает температуру подаваемого топлива в цепочке оборудования. Система отопления может функционировать естественным и принудительным способом.

Двухтрубная схема подключения

В этой модели отопления работают две трубы: первая подает топливо к обогревателю, вторая осуществляет отвод остывшего носителя к котлу.  В этом состоит главное отличие от первого варианта, вытекающие последствие: увеличение металлоемкости конструкции за счет большего трубометража, запорных и соединительных элементов в схеме. Монтаж более сложен. Положительный момент, как вознаграждение за понесенные финансовые и трудовые затраты: к каждому обогревателю в системе подается теплоноситель одинаковой температуры.

В зависимости от направления потоков горячего и охлажденного топлива различают:

• попутную схему подключения, где подача теплоносителя и его отвод двигаются в одном курсе, позволяя всем приборам в цепочке нагреваться с равной скоростью;
• тупиковую, которая предполагает более быстрый нагрев приборов, находящихся ближе к котлу.

Лучевая разводка

Очень схожая модификация с двухтрубной схемой отопления принудительной циркуляции. Различие — пункт распределения горячего топлива и сбор остывшего, которым  является не главный стояк, а распределительные коллекторы. К каждому обогревательному прибору проводится отдельная линия подачи теплоносителя и его оттока. Разумеется, такая схема предполагает сбалансированное по температуре и давлению распределение тепла.

Накладность такой организации отопления очевидна: существенные затраты на материалы, большая стоимость и трудоемкость  монтажных работ. Кроме этого, весьма затруднительно вносить коррективы в схему с распределительными узлами (к примеру, добавлять обогревательное оборудование).

Обустройство теплого пола

По-настоящему сложная схема с принудительной циркуляцией отопления, вдобавок дорогостоящая, но и наиболее комфортная. В маленьких помещениях применяют простые комбинации укладки труб с одним входом для нагретого теплоносителя и выходом для остывшего. Большие площади потребуют более сложных конструкций с использованием распределительных узловых соединений. Зачастую обустройство теплого пола предполагает установку отдельного циркуляционного насоса на участки системы.

Открытая и закрытая схема обогрева с применением насоса

Носитель тепла, двигающийся в трубах, набирает объемы в процессе нагревания. Образующееся чрезмерное его количество стекает в специально оборудованную емкость. Отопительной системой открытого характера предусматривается установление  в токе наибольшей высоты расширительного бака, в котором напрямую сообщаются атмосферная среда и теплоноситель.

Концептуальная схема действия схемы: увеличение температуры провоцирует возрастание теплоносителя в объеме и, как следствие, его уровень в расширительном сборнике. Некоторое количество воздуха из бака выводится через патрубок. При понижении температуры уменьшается уровень топлива в резервуаре, и его место занимает внешний воздух, поступающий из патрубка.

В закрытой системе отопления с принудительной циркуляцией задействуется расширительный резервуар, находящийся под давлением. Он представлен в виде металлической емкости высокой прочности, состоящей из пары завальцованных частей. В баке размещена резиновая жаропрочная мембрана и содержится небольшое количество газа (азот, закаченный производителем или накопленный в системе воздух). Мембрана делит резервуар на две половины: в одну поступают избытки теплоносителя, появляющиеся при нагревании, другая предназначена для воздуха или азота, не взаимодействующих с топливом. Действие системы следующее: теплоноситель подается в расширительный бак при нагревании, и попадает в мембрану. В процессе остывания газ по другую сторону мембраны выталкивает теплоноситель назад в систему.

Выбор циркуляционного насоса

Качественный насос для системы отопления с принудительной циркуляцией должен соответствовать критериям:

• энергосбережения;
• простоты и надежности в эксплуатации.

Мощностные характеристики определяются габаритами жилого помещения, которое необходимо обогреть.  Например, для отопления площади 250 кв.м необходим циркуляционный насос  с мощностью 3,5 куб.м/ч и напором 0,4атм.

Кроме этого, на  выбор оборудования влияют расчеты из проекта системы отопления. К ним относятся:

• материал труб, предназначенных для монтажа и их диаметр;
• общий метраж схемы;
• количество обогревательных приборов;
• вид теплоносителя.

Самостоятельный подбор насоса может вызывать ряд трудностей, поэтому лучше всего получить консультацию у грамотного специалиста по данному вопросу.

Необходимость соблюдения уклона труб

При монтаже отопительной системы с принудительной циркуляцией теплоносителя соблюдение требований к уклону труб необязательно. Тепломагистрали устанавливаются прямолинейно или с малозначительным скатом по отношению к сливу. Это облегчит слив теплоносителя перед проведением ремонтных работ или при возникновении ситуации, когда системе предстоит длительный простой.

Диаметр труб в принудительной системе

Отопительная система, в которую включен циркуляционный насос, не предъявляет особенных требований к трубопроводу. Для такой схемы не имеет значения, какого размера и состава трубы будут переносить тепло. Таким образом, можно использовать недорогие модели небольшого диаметра. Это позволит сэкономить приличную сумму при организации отопления. Не следует забывать, что параметры труб берутся во внимание при приобретении циркуляционного насоса.

Важно понимать, с меньшими диаметрами трубопровода в системе с принудительной циркуляцией растет и сопротивление.

Главный минус принудительного отопления

Так как отопление дома с принудительной циркуляцией работает только с циркуляционным насосом. Следовательно, такой насос нуждается в стабильной и качественной подаче электричества.

Это является единственным и самым большим минусом отопления дома с принудительной циркуляцией. Например, у вас отключили электричество. Отопления нет. Авария в электрических сетях —  отопления нет. Упало напряжение в сети — насос не выдает номинальной мощности – опять отопления нет.

Как улучшить систему с принудительной циркуляцией?

Желательно конечно хорошо утеплить трубы систем отопления, чтобы минимизировать потери драгоценного тепла. Тогда будет экономично. Главное при выборе в свой дом системы с принудительной циркуляцией не ошибиться при ее расчете.

Необходимо обратить пристальное внимание на количество тепловых приборов, количество контуров отопления, подбор оптимального диаметра труб и мощность насоса.

Именно с нарушением этих законов возникает больше всего проблем. То неправильно рассчитали количество приборов, то заузили трубопроводы и тепла радиаторам не хватает, то поставили слабый насос, который работает на износ и так далее.

Система отопления с принудительной циркуляцией

Циркуляционный насос Elite Type: TRS25/4. 230-50Hz, 2 uF. IP54, max: 10 bar.

Система отопления с принудительной циркуляцией – отопительная система, в которой циркуляция теплоносителя осуществляется при помощи циркуляционного насоса.

Система отопления с принудительной циркуляцией пришла на смену системе с естественной циркуляцией, которая имеет ряд недостатков, таких как:

1. Необходимость использования труб большого диаметра на подаче и обратке, что приводит к увеличению общего объема теплоносителя, который требуется нагреть. Это в свою очередь, приводит к более высокому расходу топлива;
2. Сложность ее использования в больших частных домах (более 150 м²). Если система будет слишком протяженная, теплоноситель просто не сможет попасть в отдаленные радиаторы;
3. Подающий трубопровод, как правило, размещается под потолком, что явно не придает помещению эстетичности;
4. Сложность монтажа всей системы. Подающий и обратный трубопровод должны быть установлены под небольшим углом (около 10 мм на 1 м трубопровода), чтобы теплоноситель, под действием гравитационных сил, самостоятельно стекал по трубам. При этом подача и обратка должны быть состыкованы с приборами отопления и котлом с сохранением всех необходимых уклонов. Все это делает монтажные работы весьма сложным и трудоемким процессом, перед выполнением которого требуется провести тщательные расчеты и замеры.

Примечание! Основным различием между естественной и принудительной системами отопления заключается в способе движения теплоносителя по отопительному контуру, т.е. в присутствии или отсутствии циркуляционного насоса.

Система отопления с принудительной циркуляцией лишена всех вышеперечисленных недостатков и применяется как в однотрубных, так и в двухтрубных схемах.

Схема системы отопления с принудительной циркуляцией.

Преимущества принудительной циркуляции

• Экономичность. Используются трубы меньшего диаметра, как правило, 25 или 32 мм. Их применение снижает стоимость всей системы. Помимо этого, для заполнения системы с такими трубами требуется меньшее количество теплоносителя, для нагрева которого необходимо затратить меньше топлива. Все это снижает расходы на отопление в отопительный сезон;
• Комфорт. Система позволяет оборудовать радиаторы терморегулирующей арматурой, которая способна с низкой погрешностью поддерживать заданную температуру в каждом отдельном помещении. Помимо увеличения комфорта, терморегулирующая арматура позволяет экономить до 20% тепловой энергии, т.к. помещение не перегревается;
• Простота монтажа. Нет надобности в сохранении уклонов на подающей и обратной магистрали.

Благодаря своим очевидным преимуществам в настоящий момент в частных домах наиболее распространена именно система отопления с принудительной циркуляцией.

Популярным вариантом для небольших частных домов площадью до 150 м², где в качестве источника тепла выступает твердотопливный дровяной котел, является объединение двух систем (принудительной и естественной) в одной. Такая «объединенная» система отопления полностью энергонезависима и даже при выключении циркуляционного насоса, движение теплоносителя продолжится естественным/гравитационным путем, который будет обеспечиваться разной плотностью нагретого и охлажденного теплоносителя, необходимыми уклонами и увеличенным диаметром (DN 40 и более) подающего и обратного трубопровода.

Циркуляционный насос в котельной частного дома.

Энергонезависимость

Основным недостатком систем отопления с принудительной циркуляцией является зависимость циркуляционного насоса от электроэнергии. Для решения этой проблемы часто применяются источники бесперебойного питания, которые в случае отключения центрального электроснабжения, могут в течении определенного количества времени (зависит от количества установленных аккумуляторов) поддерживать работу отопительной системы.

К тому же, для обеспечения автономности отопительной системы распространенным вариантом являются бензиновые и дизель генераторы. По сравнению с ИБП (стоимость которых, без аккумуляторов, начинается от 10-15 тыс/руб), генераторы это относительно недорогое решение.

Видео

 

Система отопления дома с принудительной циркуляцией теплоносителя

Водяное отопление подключить к котлу можно по целому ряду схем. Как правило, в индивидуальном строительстве применяют замкнутый контур на основе однотрубной технологии. В систему вносится так называемый циркуляционный насос, обеспечивающий принудительную циркуляцию. Устройство весьма простое, но надежное, к тому же эту конструкцию собрать легко даже самостоятельно, использовать ее полностью безопасно.

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.

Из каких элементов состоит отопление дома с принудительной циркуляцией?

Кран Маевского на радиаторе

Отопление дома с принудительной циркуляцией подразумевает установку не только самого насоса, но и целого ряда дополнительных приборов, которые позволят обеспечить надежность и стабильность работы всей системы:

• Расширительный бачок, который будет компенсировать объем воды или антифриза, залитого в систему, при нагревании либо во время остывания;
• Манометр, термометр и предохранительный клапан, а также ряд других устройств, направленных на обеспечение безопасности пользователей;
• Биметаллические или алюминиевые радиаторы, которые будут встроены в систему отопления;
• Краны Маевского – их количество напрямую зависит от того, сколько радиаторов было установлено в системе;
• Обратный клапан;
• Два крана: один предназначен для заполнения системы теплоносителем, а второй рассчитан на спуск теплоносителя;
• Два фильтра – грубой и тонкой очистки.

В случае, если в качестве отопительного прибора используется котел, функционирующий на твердом топливе, у которого не предусмотрена система автоматической загрузки горючего материала, то не повредит включить в систему тепловой аккумулятор или накопительный бак. За счет этого температура теплоносителя будет примерно одинаковой во всей системе.

Схемы систем отопления с принудительной циркуляцией

Однотрубная система отопления

В частных домах зачастую производят однотрубную систему, где отсутствует разделение на прямую и обратную трубу. Все радиаторы подключаются последовательно, теплоноситель при прохождении по ним, будет понемногу остывать и возвращаться обратно в котел.

Во многом за счет этого система получается довольно простой и экономичной, однако определенные усилия придется приложить для того, чтобы правильно рассчитать температурный режим и разместить требуемое количество радиаторов.

Однотрубная схема может использоваться только в случае, если дом не слишком большой и имеет всего лишь один этаж. Труба должны идти по всем радиаторам напрямую, регулирующие вентили здесь не устанавливаются, так они будут затруднять проход теплоносителя к радиаторам, установленным далее в системе, и в дальнейшем к котлу.

Если принимать внимание положительные стороны подобной системы, то здесь имеется только один такой момент – это небольшая протяженность трубопровода, на покупке которого можно хорошо сэкономить. Недостатков значительно больше:

• Теплоноситель распределяется по всей системе неравномерно. В частности, если радиатор от котла располагается довольно-таки далеко, то прогреваться он будет очень медленно;
• Чтобы провести ремонтные работы, связанные с отопительной системой в доме, придется выключать котел и ждать, пока теплоноситель полностью остынет.

Циркуляционный насос, рассчитанный на однотрубную систему отопления, не должен обладать чрезмерной мощностью, так как теплоносителя не слишком  много.

В двухтрубной схеме расход материалов, в частности, труб будет значительно больше – примерно вдвое. Однако эффективность работы двухтрубной схемы систем отопления значительно выше, потому что здесь предусмотрена еще одна магистраль, по которой остывший теплоноситель будет возвращаться обратно к отопительному котлу.

Обеспечить правильную принудительную циркуляцию здесь немного сложнее, но при правильном подходе к данному вопросу отопление будет работать значительно эффективнее, к тому же придется меньше средств отдавать за горючее для котла.

На первом этапе составляют соответствующий проект, которого и нужно будет придерживаться при монтаже. Прямую и обратную магистраль располагают в непосредственной близости друг к другу таким образом, чтобы между ними было не более 15 см. Отличительных особенностей подобной системы существует достаточно много:

• Диаметр прокладываемых труб обычно находится в пределах от 15 до 24 мм. Даже таких небольших показателей будет вполне достаточно для того, чтобы создать необходимую величину давления;
• Трубы можно разводить как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости;
• Чем больше будет поворотов в системе, тем хуже будут гидродинамические показатели отопительной системы. В связи с этим, желательно продумать, чтобы их было значительно меньше;
• Если трубы будут скрыты, то обязательно придется устанавливать так называемые ревизионные или слуховые окна.

При установке циркуляционного насоса следует разместить обходной канал, который позволит теплоносителю перемещаться по системе даже в случае, если будет отключено электричество.

Мощность насоса подбирают в зависимости от того, какую площадь планируется отапливать. Желательно знать максимальные и рабочие показатели устройства, его производительность и целый ряд других факторов.

Что такое коллекторная система?

Коллекторный шкаф

Эта система предназначена для домов, площадь которых превышает 150 квадратных метров, или же для конструкций, обладающих минимум двумя этажами. В принципе, про коллекторную схему можно сказать, что она представляет собой разновидность двухтрубной системы отопления, однако эффективность ее работы значительно выше.

В качестве ключевого элемента в данном случае будет выступать так называемый распределитель. По сути, это труба, имеющая круглое или прямоугольное сечение. Из нее должно выходить несколько разного рода патрубков. Именно через него теплоноситель будет разноситься по разным контурам. Все магистрали являются полностью автономными, поэтому уровень отдачи тепла можно хорошо регулировать. Особенностей коллекторной конструкции несколько:

• Придется устанавливать достаточно большое количество труб и прокладывать соответствующую арматуру, которая будет подключаться к самому коллектору;
• Чтобы изменять температуру в каждом из коллекторов, следует устанавливать терморегуляторы или же специальные датчики, которые будут выставлять показатели на запрограммированный уровень;
• Для самого эффективного функционирования системы размещают узел смешивания. В нем осуществляется перемешивание остывшей и разогревшейся воды, чтобы теплоноситель приобрел оптимальную температуру.

Узлов распределения может быть несколько – это напрямую зависит от планировки строения, степени его утепленности и иных факторов. Если расчеты произведены правильно, то система будет еще более эффективной даже по сравнению с двухтрубной конструкцией. При желании трубы можно проложить по поверхности пола, что обеспечивает их скрытность при проведении дальнейших ремонтных работ. Скрытые трубы позволяют сэкономить значительное количество свободного пространства, что бывает весьма актуальным для помещений с небольшой площадью.

В коллекторных системах зачастую нет необходимости устанавливать расширительные баки, так как сами коллекторы будут выполнять их функции.