Однотрубные системы отопления с принудительной циркуляцией. Варианты однотрубного отопления частного дома. Нюансы расчета монтажа схемы системы отопления с принудительной циркуляцией

Устраивая свою жизнь человек издавна стремился создать уютную обстановку в своем жилище. Одним из критериев хорошего самочувствия считается комфортная температура в помещении. Для этих целей люди используют различные варианты обогрева. Водяное отопление по сей день является одним из наиболее востребованных систем. Ею давно и успешно пользуются во многих странах. Наиболее популярная из них – система отопления с принудительной циркуляцией позволяет создавать комфорт и уют в домах различной площади и этажности.

В отопительных системах с естественной циркуляцией нагретый теплоноситель поднимается вверх по трубопроводу. Проходит по отопительным элементам, остывая при этом, и возвращается в нагревательный элемент. Малоэффективность подобной системы заставляет использовать насос для улучшения движения жидкости. Именно поэтому подобный вид отопления называют системой с принудительной циркуляцией.

Насос, принимая теплоноситель с одной стороны, отправляет его к нагревательному элементу и далее по системе, не повышая при этом давления. Поэтому здесь не действует принцип естественного перемещения жидкости разных температур. При помощи насоса теплоноситель движется в нужном направлении без потери тепла. Регулируя скорость работы насоса можно контролировать количество производимого тепла.

Достоинства и недостатки такой системы

Благодаря использованию в работе насоса, система с принудительной циркуляцией имеет ряд преимуществ:

работа системы отопления с принудительной циркуляцией не зависит от диаметра используемых труб;
использование при монтаже системы недорогих труб меньшего диаметра позволяет сэкономить на материалах;
благодаря отсутствию перепада температур возрастает срок службы конструктивных элементов системы;
возможность независимого регулирования температуры в каждой комнате;

Такая система имеет свои недостатки:

насос во время работы производит небольшой шум;
из-за использования насоса, питающегося от электричества, работа системы зависит от энергоснабжения.

Схемы отопления с принудительной циркуляцией

В зависимости от количества труб и методе их монтажа схема отопления с принудительной циркуляцией бывает: однотрубной и двухтрубной, с верхней и нижней разводкой. Более подробно рассмотрим далее.

Однотрубные системы отопления

Горизонтальные . Однотрубные горизонтальные системы отопления в основном используют для домов небольшой длины или производственных зданий. Теплоноситель, попадая в главный стояк, распределяется между горизонтальными стояками и проходит последовательно по всем радиаторам. Охлаждается и возвращается по обратной магистрали.

На каждом радиаторе имеется кран для удаления воздуха. Температура нагревательных элементов регулируется запорной арматурой, которую ставят в начале системы на каждом этаже.

Вертикальные . В вертикальных однотрубных системах теплоноситель попадает сразу на верхний этаж. Далее по стоякам перетекает в радиаторы верхнего этажа. После чего жидкость по подающим стоякам поступает в нагревательные элементы нижерасположенного этажа. И так далее до самого низа. Недостатком такой схемы является неравномерное прогревание радиаторов на нижних и верхних этажах.

Однотрубная вертикальная система отопления: 1- проточная, 2- с замыкающими участками

Пример устройства однотрубной системы отопления в частном доме:

Двухтрубные системы отопления

Горизонтальные . Горизонтальные системы с принудительной циркуляцией используют в частных домостроениях. Они бывают:

тупиковые;
попутные;
коллекторные.

В первых каждый последующий отопительный элемент в направлении движения жидкости находится на более дальнем расстоянии от отопительного элемента. Это ведет к увеличению их циркуляционного контура и затрудняет контроль над работой системы. В попутных системах равенство циркуляционных контуров облегчает регулировку процесса, но увеличивает длину трубопровода. А это в свою очередь ведет к дополнительным растратам при монтаже оборудования.

Двухтрубная горизонтальная система: А — тупиковая,
В — попутная, С – коллекторная

Устройство коллекторных систем подразумевает индивидуальное подключение каждого отопительного элемента. Благодаря этому происходит равномерное нагревание радиаторов. Но такая система связана с большими растратами при монтаже, ввиду большого расхода на трубы.

Вертикальные, с нижней разводкой . В двухтрубных системах с принудительной циркуляцией жидкость при помощи насоса поступает в нагревательный элемент (котел). Затем теплоноситель попадает в подающий трубопровод и распределяется по системе, а далее в отопительные элементы. Отдав тепло, остывшая жидкость по обратному трубопроводу через расширительный бак и насос возвращается в котел.

Вертикальные, с верхней разводкой . Магистральные трубопроводы двухтрубных систем с верхней разводкой находятся выше отопительных элементов под потолком верхнего этажа или на чердаке. Вода циркулирует при помощи насоса из нагревательного котла вверх и через стояки поступает к отопительным элементам. Отдав тепло, жидкость попадает в обратную магистраль, находящуюся над полом нижнего этажа или в подвале.

Правила оборудования отопительной системы с принудительной циркуляцией

Чтобы система работала долго и бесперебойно необходимо правильно выполнить установку.

Из-за отсутствия испарения жидкости в системе, необходима установка расширительного бака . В нем происходит компенсация теплового расширения. Его подключают к обратной магистрали.
Циркуляционный насос также подсоединяют к обратному трубопроводу. Именно здесь происходит наименьшее нагревание жидкости. Поэтому горячая жидкость не контактирует с насосом, а это продлевает срок эксплуатации агрегата.
Использование в разводке труб меньшего диаметра сокращает объем циркулирующей жидкости. А это не только уменьшает расходы при монтаже, но и увеличивает экономичность и время службы расширительного бака.
Современные котлы с автоматическим регулированием температуры помогут экономнее использовать топливо и регулировать температуру в зависимости от времени суток.

Система отопления с принудительной циркуляцией намного эффективнее, чем система с естественной циркуляцией. Они дают возможность быстрее и с меньшими потерями нагревать помещения. Установленные системы с естественной циркуляцией вполне можно переделать, установив в обратную магистраль циркуляционный насос и расширительный бак. Это поможет сохранить комфортную температуру в помещении без потерь даже зимой.

Многие современные решения водяного обогрева домов требуют применения циркуляционного насоса. Проектирование и монтаж системы отопления с принудительной циркуляцией необходимо осуществлять с учетом технических моментов, возникающих по причине быстрого движения теплоносителя. Высокое давление в отопительном контуре позволяет реализовать множество схем разводки.

Принудительная схема отличается от естественной добавлением одного или нескольких циркуляционных насосов.

По причине увеличения давления и скорости движения теплоносителя, правила формирования узлов и расположения элементов контура меняются. Этот факт необходимо учитывать, чтобы обеспечить качественное отопление при принудительной циркуляции.

Общие требования к насосной группе

Циркуляционные насосы выбирают исходя из требований по объему перегоняемой воды (кубометр в час) и напору (метр). Расчет обоих параметров зависит от кубатуры отапливаемого жилья и способа отопления, а также длины водяного контура и диаметра его труб. Насос следует выбирать, чтобы его параметры не были «впритык» к требованиям системы. Это позволит добавить в случае необходимости элементы к контуру без замены насоса.

Выбор в пользу модели насоса применительно к конкретной системе отопления осуществляется с помощью определения рабочей точки и соответствия ее требуемым значениям расхода теплоносителя

В основном насосы рассчитаны на напряжение в 220 Вольт, но есть и с поддержкой 12 Вольт. При скачках напряжения необходимо поставить стабилизатор, для предотвращения выхода устройства из строя. В случае частых отключений электроэнергии нужно позаботиться о наличии источника бесперебойного питания. Нет необходимости брать мощный ИБП – для обогрева частных домов редко применяют устройства с потреблением более 150 Ватт в час.

Условно циркуляционные насосы можно разделить на два вида по положению двигателя. Устройства с сухим ротором имеют более высокий КПД, но обладают повышенным уровнем шума и пониженным ресурсом, чем с мокрым ротором.

Если разводка системы предоставляет возможность для естественного движения теплоносителя по контуру, то насос необходимо монтировать через «байпас». В этом случае, при его поломке или отключения электроэнергии возможно переключение отопления на режим гравитационной циркуляции. Через неработающий насос вода тоже может перемещаться, однако он создаст сильное сопротивление ее движению.

Смонтировав насос в контур через байпас можно добиться не только нормальных условий работы по принципу естественной циркуляции, но и возможности снятия насоса без слива воды

Особенно актуальна проблема остановки насоса при использовании печного или каминного отопления. В этом случае печь продолжит нагрев теплообменника и возможно закипание воды в нем и выхода надолго всей системы из строя.

Монтаж насоса лучше выполнять на обратной трубе, потому что более низкая температура воды позволит продлить срок его службы. Если же нет возможности установить насос в ином месте, кроме как на трубе, выходящей из котла, то следует использовать насос с керамическими уплотнителями. Хотя они выдерживают температуру до 110 градусов Цельсия, но при закипании системы и у них могут возникнуть проблемы с функционированием.

Тонкости выбора котлов и печей

Применение в качестве генератора тепла электрических и газовых котлов, печей длительного горения привлекательно с позиции простоты контроля поступления тепла через теплообменник. Применение твердотопливных печей, особенно самодельных конструкций, чревато недостаточным или излишним выделением тепла. Однако их использование часто обосновано с позиции дешевизны и доступности топлива.

Сейчас доступно множество моделей электрических и газовых котлов с интегрированным насосом. С одной стороны встроенная система циркуляции подобрана по мощности котла и позволяет не заниматься покупкой и установкой отдельного насоса. С другой стороны в случае поломки встроенного насоса, его не так просто будет починить или заменить, как отдельный.

Электрокотел с интегрированной помпой является готовым и компактным решением для включения его в схему с принудительной циркуляцией

Требования к котлу при использовании принудительной циркуляции такие же, как и при естественной:

Мощность котла должна удовлетворять потребностям отопления дома в самых жестких условиях для местности. Желательно иметь небольшой запас по мощности (10-20%) по причине возможных форс-мажорных обстоятельств, которые могут возникнуть в системе отопления.
Необходимо обеспечить пропуск теплоносителя без его закипания в теплообменнике. Это требование при использовании комбинации «печь – насос» выполнить легче, чем при гравитационной модели движения жидкости.

Для предотвращения закипания воды в теплообменнике котла достаточно установить регулировку мощности в зависимости от температуры выходящей жидкости. Этот способ действует при любом виде циркуляции.

Для печей при естественной циркуляции нет возможности предотвратить закипание теплоносителя в случае чрезмерного количества загруженного топлива. Единственным вариантом при наличии насоса остается увеличение объема прогоняемой жидкости через теплообменник. Причем такую противоаварийную систему можно сделать автоматической с использованием термостата и блока регулировки скорости насоса.

Блок управления режима работы твердотопливного котла включает функцию запуска насоса при достижении критических температур на выходе из теплообменника

Монтаж и проверка водяного контура

При схеме отопления с использованием принудительной циркуляции будут более высокие скорости движения воды, чем в гравитационной модели. Поэтому, можно использовать меньший диаметр труб при одинаковых параметрах обогрева здания. Это удешевляет стоимость водяного отопления в части затрат на трубы, фитинги и арматуру. Кроме того, меньшие по диаметру элементы контура легче спрятать в технологические ниши или вписать в интерьер помещений.

По сравнению с естественной циркуляцией к гидростатическому давлению столба жидкости добавится возросшее гидродинамическое давление потока. Поэтому во избежание образования протечек или, тем более, прорыва системы необходимо придерживаться некоторых правил.

В случае перехода от гравитационной циркуляции к принудительной нужно ликвидировать все, даже незначительные протечки в контуре. При увеличении давления скорость протекания возрастет, что кроме проблемы в помещении вызовет уменьшение количества теплоносителя и излишнюю его аэрацию (насыщение воздухом).

Перед наступлением отопительного периода необходимо провести гидравлические испытания прочности контура с максимально используемым или даже немного более высоким давлением. Это позволит выявить проблемы и ликвидировать их до наступления холодов, когда длительная остановка отопления для ремонта нежелательна.

Протекание радиаторов отопления может произойти в самых неожиданных местах и устранение проблемы займет много времени, поэтому лучше проверить целостность системы заранее

Так как скорость перемещения теплоносителя будет больше, чем 0,25 метра в секунду, то согласно СНиП 41-01-2003 нет необходимости выдерживать постоянный уклон труб для удаления воздуха из контура. Поэтому при принудительной циркуляции монтаж труб и радиаторов немного более простой, чем при гравитационной схеме.

Варианты отопления при принудительной циркуляции

Применение принудительной циркуляции позволяет отойти от принципа проектирования разводки с обязательным учетом перепада гидростатического давления, которое необходимо для функционирования при гравитационной схеме. Это добавляет вариативности при моделировании геометрии водяного контура и предоставляет возможность использования таких решений, как коллекторное отопление или теплый пол большой площади.

Применение верхней и нижней разводки

Любую схему отопления можно условно отнести к верхней или нижней разводке. При верхней разводке горячая вода поднимается выше приборов отопления, а затем, стекая вниз, обогревает радиаторы. При нижней – горячая вода подается снизу. У каждого варианта есть свои положительные стороны.

Верхнюю разводку также применяют при естественной циркуляции. Поэтому отопительные контуры такого типа позволяют использовать оба вида циркуляции. Это, во-первых, предоставляет возможность выбора, а во-вторых, повышает надежность системы. В случае отключении электричества или поломки насоса движение воды по контуру будет продолжено, пусть и с меньшей скоростью.

Хороший напор позволяет сделать выбор между верхней и нижней разводкой, принимая во внимание удобство проведения труб, подающих теплоноситель к радиаторам

При использовании нижней разводки общая протяженность труб меньше, что сокращает затраты на создание системы. Кроме того, нет необходимости прокладки стояков на верхнем этаже, что хорошо с позиций дизайна помещений. Нижнюю подающую горячую воду трубу прокладывают или в подвале, или на уровне пола первого этажа.

Разновидности однотрубных схем подключения

Однотрубная схема использует одну и ту же трубу для подачи горячей воды к радиаторам и отвода холодной к нагревательному котлу. При такой разводке почти вдвое сокращается длина используемых труб, уменьшается количество фитингов и запорной арматуры. Однако нагрев радиаторов происходит последовательно, поэтому рассчитывая количество секций необходимо учитывать постепенное уменьшение температуры подаваемого теплоносителя.

Последовательное подключение радиаторов с использованием одной трубы для подачи теплоносителя часто применяется в современных домах для минимизации затрат на материалы и упрощения монтажных работ

Однотрубные схемы могут быть реализованы в горизонтальном и вертикальном вариантах. При принудительной циркуляции, в случае использования вертикальных стояков можно осуществлять подвод горячей воды не только сверху, но и снизу. Целесообразность использования того или иного варианта зависит не только от удобства проведения труб, но и от максимально допустимого количества радиаторов на одном стояке однотрубного контура.

Подключать радиаторы отопления можно двумя способами:

Теплоноситель последовательно протекает через все радиаторы. В этом случае необходимо минимальное количество труб, однако в случае необходимости отключения одного из радиаторов, придется остановить всю ветку системы.
Теплоноситель может протекать в обход радиатора по установленному отводку – «байпасу». С помощью системы кранов можно перенаправить поток мимо радиатора, что позволит провести его ремонт или демонтаж без остановки отопления.

Однотрубную схему часто используют при отоплении, однако в случае наличия большого количества радиаторов, для их равномерного нагрева применяют другой вариант.

Однотрубные схемы имеют множество вариантов реализации при принудительной циркуляции, поэтому выбрать подходящее решение для конкретной геометрии помещений достаточно легко

Способы применения двухтрубного варианта

Схему контура отопления с использованием второй трубы для отвода остывшей воды к котлу называют двухтрубной. Метраж труб увеличивается, как и количество соединений и устройств. Однако основным плюсом системы является то, что к каждому радиатору подается теплоноситель одинаковой температуры. Это делает двухтрубный вариант очень привлекательным.

При водяном отоплении с принудительной циркуляцией используют и горизонтальную, и вертикальную разводку. Причем при вертикальном варианте возможно применение верхней и нижней подачи горячей воды.

Двухтрубная схема подачи и отвода воды в совокупности с диагональным подключением радиатора дает максимальную отдачу тепла в помещение

Так как температура подводимой воды ко всем радиаторам одинаковая, то геометрия контуров зависит только от следующих факторов:

минимизации метража труб и количества соединений;
легкостью проведения контура отопления через стены и перекрытия;
возможностью вписать отопительные элементы в интерьер помещений.

В зависимости от движения горячей и охлажденной воды двухтрубные схемы подразделяют на попутные и тупиковые. В попутной схеме движение в обеих трубах происходит в одном направлении. Цикл круговорота теплоносителя имеет одну и ту же длину для всех радиаторов в этой части системы, поэтому скорость их нагрева одинакова.

В тупиковой схеме радиаторы, расположенные ближе к котлу нагреваются быстрее. Однако для систем с принудительной циркуляцией это не сильно важно по причине значительной скорости воды в контуре. Поэтому при выборе между попутным и тупиковым вариантом руководствуются условием удобства проведения обратной трубы. В вертикальных схемах при нижней разводке получается тупиковая система, а при верхней – попутная.

Использование распределительного коллектора отопления

Еще одним популярным способом организации отопления сейчас является создание коллекторной или лучевой схемы. В какой-то мере эту схему можно назвать подвидом двухтрубной, хотя применяется она и в организации однотрубных отопительных контуров.

Только распределение горячего теплоносителя и сбор охлажденного происходит не с главного стояка, а со специальных распределительных узловых устройств – коллекторов. Такая система устойчиво работает только с применением принудительной циркуляции.

Лучевая разводка по сравнению с двухтрубной требует наличия коллектора, большей суммарной длины труб, количества фитингов и запорной арматуры

Распределительный узел для двухтрубной системы представляет собой сложную комбинацию подающего и возвратного коллекторов, с помощью которых осуществляется сбалансированная по температуре и давлению подача теплоносителя. Каждая ветка устройства питает один элемент отопления или их небольшую группу. Ветки, как правило, расположены под полом, каждый этаж многоэтажного здания обслуживает один установленный в центре коллектор.

Несмотря на очевидные плюсы такого варианта организации отопления, у коллекторной системы есть два значительных минуса:

наибольшая протяженность трубопроводов, поэтому этот вариант организации водяного контура требует немалых денежных вложений;
трубы при таком варианте расположены, обычно под полом или в стенах, поэтому в случае добавления отопительных приборов внести какие либо изменения будет очень трудно.

Все коллекторы монтируют, как правило, в специальный шкафчик, так как запорная арматура располагается там же и к ней необходим доступ. Размещение кранов в одном месте очень удобно. В случае потребности включения или отключения радиаторов или возникновения нештатной ситуации достаточно иметь доступ к шкафу и нет необходимости посещать все помещения.

Распределительные коллекторы могут иметь простую структуру, состоящую из двух гребенок и минимума запорной арматуры. Сложные узлы могут включать также автоматические термостаты, электронные клапаны, смесители, автоматические воздуховыпускные устройства, датчики и блоки контроля, клапан для слива воды, отдельный циркуляционный насос.

Распределительный коллектор может содержать множество приборов, с помощью которых на месте можно легко отрегулировать температуру в любой точке дома

Эти системы могут наиболее точно отрегулировать температуру в доме, но требуют хорошего понимания основ и нюансов работы водяного отопления.

Обогрев с помощью теплого пола

Одним из самых комфортных способов отопления считают организацию теплого пола. Необходимо отметить, что монтаж такого варианта обогрева жилых комнат, душевых, кухонь и других помещений достаточно сложен. Водяной теплый пол большой площади возможен только при организации принудительной циркуляции, так как необходимо создать давления в длинной системе узких трубок.

Давление необходимо для преодоления сопротивления узких труб с множеством изгибов. Кроме того, необходимо достичь напора, позволяющего удалять воздух из трубок теплого пола, которые расположены горизонтально.

Существует большое количество комбинаций укладки трубок. Для маленьких помещений применяют схемы с одним входом для горячей воды и выходом для охлажденной. Для больших помещений организуют более сложные системы теплого пола с использованием распределительного коллектора. Нередко для фрагментов контура с теплым полом устанавливают отдельные циркуляционные насосы.

Использование коллектора оправдано для больших площадей теплого пола, когда расчеты показывают, что одна труба может не справиться с обогревом

Видео-примеры систем с использованием насоса

Подробное изложение двухтрубной и достаточно сложной схемы отопления двухэтажного дома:

Система открытого типа на базе твердотопливного котла для дачи:

Система закрытого типа для трехэтажного дома на базе газового котла:

Использование насосов при водяном отоплении помещений значительно облегчает проектирование контура, делая возможными варианты, недоступные для гравитационной модели. Правильный подбор оборудования позволит решить вопрос обогрева жилья, сделав этот процесс удобным и простым.

В последние годы гравитационные системы уступают свое место более «продвинутым». Многие задают вопрос о том, может ли быть смонтирована система отопления с принудительной циркуляцией своими руками?

Именно такие сейчас устанавливают во всех без исключения новых зданиях и именно так выглядят отопительные системы внутри жилых домов.

В основе такой схемы лежит принудительная циркуляция за счет разницы давления, которое осуществляется насосом, последний в данном случае называется циркуляционным .

Преимущества

Помещения, которые необходимо отопить, нагреваются намного быстрее и, соответственно, необходимая температура воздуха в помещении достигается намного быстрее;
Отопительные приборы в сети нагреваются равномерно. При естественной циркуляции температура радиаторов отопления зависит от расстояния до котла;
Появляется возможность регулировать нагрев в сети по отдельным участкам, а также перекрывать часть цепи. Кроме этого можно изменять схему и монтаж компоновки всей отопительной системы здания;
Принудительное отопление препятствует завоздушенности в трубопроводах системы отопления;
Применение насоса дает возможность сделать всю систему закрытой, включив в цепь мембранный расширительный бачок. Следствием этого является уменьшение испарение воды в системе;

Монтаж всей системы упрощается. Отпадает необходимость тщательно высчитывать высоты, длины, диаметры и уклон труб для нормальной циркуляции;
Схема отопления с принудительной циркуляцией экономит тепло. Следовательно расход топлива уменьшается;
Использование трубопроводов меньшего диаметра дает экономию при монтаже. При одинаковой длине цена на трубы меньшего диаметра ниже, чем на трубы большего диаметра;
В закрытых системах разница температуры на входе и выходе из нагревательного котла значительно меньше. За счет этого срок эксплуатации котельного оборудования увеличивается.

Недостатки закрытых систем

Водяное отопление с принудительной циркуляцией имеет и недостатки:

Существенный недостаток такой конструкции – зависимость от электроснабжения. Решить эту проблему можно только обеспечив систему отопления независимым бесперебойным источником электричества;
Сам циркуляционный насос – оборудование хотя и не очень дорогое, но все-таки имеет определенную стоимость, что делает монтаж самой системы более дорогим. Дополнительно к насосу необходимо приобретать и арматуру для его отсечения в системе и нормальной работы;
Работа насоса требует постоянных затрат на электричество.

Выбор циркуляционного насоса

Перед выбором насоса необходимо принимать во внимание ряд факторов:

Вид теплоносителя (антифриз или вода);
Температура теплоносителя;
Характеристики трубопровода (материал, диаметр, длина и т.п.);
Приборы отопления (радиаторы и батареи отопления), а также их технические характеристики (площадь теплоотдачи, материал, конструкция);
Запорная арматура и регулирующие элементы;
Наличие и характер системы автоматического регулирования.

Важно!
Общий принцип, которым следует руководствоваться при выборе циркуляционного насоса следующий.
Его производительность должна обеспечивать трехкратный оборот теплоносителя в системе за час работы на полную мощность.
Только при выполнении этого условия будет хорошая циркуляция.

Монтаж циркуляционного насоса

Какие основные моменты необходимо принимать во внимание при включении циркуляционного насоса в цепь?

Они перечисляются ниже:

Насос монтируется на обратном магистральном трубопроводе. При такой схеме подключения срок службы всех приборов в системе продлевается;

При подключении насоса перед ним в цепь очень рекомендуется включить фильтр, который защитит крыльчатку от поломки из-за попадания посторонних предметов (накипи, окалины, твердых частиц, посторонних предметов и т.п.);

Во время подключения насос необходимо обезвоздушить. Для этого в конструкции насоса предусмотрен специальный винт;
Инструкция, которая прилагается к насосу имеет расчет потребляемой мощности в зависимости от производительности;

Обозначение насоса указывает на диаметр трубопровода, к которому его можно подключить (в миллиметрах) и давление, которое этим насосом создается (в дециметрах водного столба).
Например, маркировка GPD 25-100 означает, что этот насос подключается к трубе диаметров 25 мм и создает давление 10 м.

При выборе насоса обращайте внимание на энергопотребление;
Конструкция должна быть прочной;
Оборудование не должно быть требовательным к техобслуживанию длительное время;
Насос должен быть долговечным.

Пример приблизительного расчета мощности насоса

Для , который дает производительность 4 м3 в час и напором до 0,5 атмосфер;
Для дома общей площадью 500 м2 потребуется насос на 6 м3 в час и напором до 0,7 атмосфер;
Для дома площадью 700 м2 производительность насоса должна составлять 10 м3 в час, а напор – до 0,8 атмосфер.

Кроме этого выбирая циркуляционный насос необходимо учитывать его способность к самостоятельному регулированию частоты вращения двигателя. Если такая функция присутствует, это увеличивает срок службы оборудования и уменьшает энергопотребление.

Также стоит учитывать тот факт, что принудительная система отопления не работает при наличии воздуха в системе (см. ). По этой причине необходимо учесть включение в цепь автоматических воздушных спускников.

На видео показано, как можно своими руками осуществить монтаж насоса:

Выводы

В описанной выше схеме отопления, используются те же принципы монтажа и расчета, как и в гравитационной схеме. Из-за включения в цепь насоса пропадает необходимость соблюдения всех уклонов в замкнутой отопительной системе.

Включение насоса в обратную магистраль позволяет продлить работу всех частей отопления. Применение принудительной циркуляции дает возможность эксплуатировать отопительные системы на протяжении длительного времени.

Среди многих схем отопления система с принудительной циркуляцией теплоносителя отличается своей универсальностью и широкими функциональными возможностями. Она может быть применена в теплоснабжении небольшого частного коттеджа или квартиры, а также в большом многоэтажном доме. Сложно ли сделать ее самостоятельно, без привлечения специалистов? Выясним, что же представляет отопление дома с принудительной циркуляцией своими руками, схемы и оптимальная комплектация конкретной системы.

Особенности отопления с принудительной циркуляцией

Современное водяное отопление с принудительной циркуляцией пришло на смену гравитационной схеме. У второй движение теплоносителя осуществляется за счет теплового расширения воды при ее нагреве. Такой принцип существенно снижал эффективность работы теплоснабжения.

Одним из определяющих факторов целесообразности установки системы водяного отопления с принудительной циркуляцией является относительно быстрое движение теплоносителя по магистрали. Благодаря этому происходит равномерное распределение тепла по всем радиаторам в схеме.

Кроме этого, нужно отметить такие особенности отопления насосными группами:

Возможность устанавливать трубы небольшого сечения : 20, 25 мм. Этим уменьшается общий объем теплой воды в системе, что сказывается на расходе энергоносителя;
Выбор из нескольких схем монтажа трубопроводо в. Принудительная система отопления частного дома может быть однотрубной, двухтрубной или коллекторной;
Регулировка температуры как для отдельных элементов, так и во всей системе в целом. Лучше всего с этой задачей справляется коллекторное отопление;
Увеличение комфорта эксплуатации .

Однако наряду с этим следует отметить и недостатки, которыми обладает двухтрубная или однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией. Прежде всего – это установка насосной группы для увеличения скорости потока теплоносителя. Это влечет за собой увеличение первичных расходов, а также делает работу всей системы зависимой от подачи электроэнергии. Но эти недостатки компенсируются вышеперечисленными преимуществами.

Можно модернизировать уже имеющееся . Для этого достаточно установить насос. Однако сначала нужно рассчитать параметры системы – не всегда трубы большого диаметра подходят для схем с принудительной циркуляцией.

Виды схем отопления с принудительной циркуляцией

Основной принцип работы системы отопления с принудительной циркуляцией заключается в установке насосов для увеличения скорости потока теплоносителя. Место их монтажа напрямую зависит от выбранной схемы разводки трубопроводов.

Помимо этого система отопления частного дома с принудительной циркуляцией должна включать в себя группы безопасности. Это необходимо для своевременной стабилизации давления в трубах из-за возможного перегрева теплоносителя. Каждый вид отопления с принудительной циркуляцией имеет ряд особенностей, которые напрямую влияют на выбор в конкретном случае. Но независимо от этого система отопления с принудительной циркуляцией своими руками помимо насоса должна включать в себя следующие компоненты:

Группа безопасности : воздухоотводчик и спускной клапан. Устанавливаются сразу после котла;
Расширительный бак . Лучше всего выбирать конструкцию мембранного типа с возможностью замены эластичного клапана;
В обвязке каждого радиатора должны быть балансировочный клапан , кран Маевского. Желательно установить термостат;
Запорная арматура . Необходима для частичного или полного перекрытия потока теплоносителя на конкретном участке системы.

Каждые из вышеперечисленных компонентов должны иметь эксплуатационные характеристики, отвечающие параметрам конкретной системы отопления. В противном случае они не будут выполнять возложенные на них функции.

Выбор определенных компонентов системы осуществляется по заранее сделанной схеме отопления дома с принудительной циркуляцией. Расчет должен быть максимально точным – с помощью специализированных программ или выполненный профессионалами.

Однотрубная система

Это устаревшая схема, которая практически не применяется для индивидуального теплоснабжения дома. В однотрубной системе отопления с принудительной циркуляцией есть только одна подводящая магистраль, в которой последовательно подключаются радиаторы и батареи.

Единственным преимуществом этой схемы является небольшой метраж трубопроводов. Однако помимо этого однотрубная система имеет несколько существенных недостатков:

Неравномерное распределение теплоносителя. Чем дальше расположен радиатор от котла, тем ниже степень нагрева горячей воды, поступающей в него;
Для проведения ремонтных работ необходимо остановить котел отопления и дождаться пока температура теплоносителя не опустится до нормального уровня.

Мощность насоса для однотрубного отопления с принудительной циркуляцией будет намного меньше, чем для двухтрубной. Это объясняется меньшим объемом теплоносителя в системе. Также для прокладки трубопроводов необходимо меньше места – они могут быть установлены под полом, плинтусами.

Для однотрубной системы отопления с принудительной циркуляцией обязательно нужно предусмотреть монтаж байпаса для каждого радиатора. Это даст возможность отключить прибор без полной остановки теплоснабжения дома.

Двухтрубная система

Схема двухтрубной системы отопления с принудительной циркуляцией отличается от однотрубной наличием еще одной магистрали для остывшего теплоносителя. Она проходит параллельно основной и в нее поступает охлажденная вода из радиаторов.

Во время проектирования системы необходимо правильно составить схему расположения трубопроводов. Прямая и обратная магистраль должны устанавливаться в непосредственной близости друг от друга, но не более чем на 15 см, кроме этого система может быть с одной направленностью движения теплоносителя, с разными векторами, а также тупиковой. Чаще всего выбирается схема с односторонней направленностью.

У водяного отопления с принудительной циркуляцией есть несколько важных особенностей:

Небольшой диаметр труб – от 15 до 24 мм. Этого будет достаточно для создания требуемых показателей давления;
Возможность установки как горизонтальной, так и вертикальной разводки трубопроводов;
Большое количество поворотных элементов скажется на гидродинамических показателях системы в худшую сторону. Поэтому их нужно делать как можно меньше;
При выборе скрытого монтажа в местах соединения труб устанавливают ревизионные люки.

В каждой принудительной системе отопления частного дома необходимо предусмотреть обходной канал в узле циркуляционного насоса. Он предназначен для гравитационного движения теплоносителя в случае отключения электричества.

Работа насосного оборудования должна обеспечить нормальную циркуляцию в системе. Для этого следует правильно рассчитать его мощность и производительность.

Если система водяного отопления с принудительной циркуляцией комплектуется полимерными трубопроводами – они должны быть с армированным слоем из алюминиевой фольги или полиэстера.

Коллекторная система

Если площадь дома превышает 150 м² или он имеет 2 и более этажей – рекомендуется делать коллекторную систему отопления с принудительной циркуляцией своими руками. Она является одной из модификаций двухтрубной схемы и предназначена для повышения эффективности работы теплоснабжения.

Основным элементом коллекторной схемы отопления является распределитель. Он представляет собой трубу с круглым или прямоугольным сечением, на которую установлены несколько патрубков. Они необходимы для распределения теплоносителя по отдельным контурам теплоснабжения дома.

Отличительным принципом работы системы отопления с принудительной циркуляцией коллекторного типа является обустройство независимых друг от друга магистралей трубопровода. Это дает возможность регулировать теплоотдачу каждой из них, а также стабилизирует давление в системе.

На каждый патрубок коллектора устанавливается циркуляционный насос для обеспечения должной скорости движения теплоносителя. Такая система отопления частного дома с принудительной циркуляцией имеет ряд важных особенностей:

Увеличение числа труб и арматуры. Каждый контур представляет собой отдельную систему отопления, соединенную с помощью коллектора в единую сеть;
Для регулировки объема теплоносителя необходимы специальные элементы – терморегуляторы и сервоприводы с датчиками температуры;
Для наиболее эффективной работы системы рекомендуется установка узла смешивания. Он соединяет прямую и обратную трубу и выполняется смешивание потоков воды для достижения оптимальной температуры теплоносителя.

Коллекторная схема отопления дома с принудительной циркуляцией может состоять из нескольких узлов распределения. Все зависит от общей площади дома, а также расположения в нем помещений.

Сумма диаметров патрубков на коллекторе не должна превышать его сечение. В противном случае возникнет дестабилизация давления в системе.

Проектирование отопления с принудительной циркуляцией

Первоочередной задачей при самостоятельном монтаже водяного отопления с циркуляционным насосом является составление корректной схемы. Для этого необходим план дома, на котором наносится расположение труб, радиаторов, запорной арматуры и групп безопасности.

Расчет системы

На этапе составления схем необходимо правильно рассчитать параметры насоса для принудительной отопительной системы частного дома. Для этого можно воспользоваться специальными программами или сделать вычисления самостоятельно. Существует ряд простых формул, которые помогут сделать расчет:

Pн=(p*Q*H)/367*КПД

Где Рн – номинальная мощность насоса, кВт, р – плотность теплоносителя, для воды этот показатель равен 0,998 г/см³, Q – уровень расхода теплоносителя, л, Н – требуемый напор, м.

Для вычисления показателя напора в принудительной системе отопления дома необходимо знать общее сопротивление трубопровода и теплоснабжения в целом. Увы, но сделать это самостоятельно практически невозможно. Для этого следует воспользоваться специальными программными комплексами.

Вычислив сопротивление трубопровода в системе водяного отопления с циркуляцией, можно рассчитать требуемый показатель напора по следующей формуле:

Н=R*L*ZF/10000

Где Н – вычисляемый напор, м, R – сопротивление трубопровода, L – протяженность наибольшего прямого участка магистрали, м, ZF – коэффициент, который обычно равен 2,2.

По полученным результатам подбирается оптимальная модель циркуляционного насоса.

Если расчетные показатели мощности насоса у системы отопления с принудительной циркуляцией, устанавливаемой самостоятельно, велики, – рекомендуется приобрести спаренные модели.

Монтаж отопления с циркуляцией

Пример скрытого монтажа коллекторного отопления

Сегодня наблюдается возврат интереса инженерного сообщества к такому инструменту теплоснабжения как однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией в многоэтажном и индивидуальном строительстве. В начале 90-х годов она была отвергнута отечественными инженерами-теплотехниками после трех десятков лет безальтернативного и повсеместного преобладания в зданиях любой этажности и назначения. Традиционное, принципиально неуправляемое однотрубное отопление не вписывалось в концепцию энергоэффективного жилья, и в последние два десятилетия повсеместно вытеснялось двухтрубным. Но современные однотрубные конструкции соединяют свои традиционные достоинства (гидравлическую устойчивость, экономичность) с возможностью регулирования отопительных приборов, как в двухтрубных аналогах.

Традиционная «обвязка» радиатора при однотрубном отоплении

Если вы проживаете в многоквартирном доме постройки советского периода, то взгляните на подключение батареи. Из потолка выходит вертикальная труба, отгибаемая в горизонтальное направление и заходящая в верхний коллектор отопительного прибора. Из нижнего коллектора выходит вторая горизонтальная труба, отгибаемая вертикально вниз и проходящая сквозь пол на нижний этаж. Между горизонтальными трубами приварен вертикальный замыкающий участок – байпас. Это и есть вертикальная однотрубная система с боковым подключением батарей.

Особенности эксплуатации традиционного однотрубного отопления

Типовые схемы вертикальных однотрубных стояков показаны ниже

На «обвязке» батарей в советское время устройства регулирования не устанавливались. Первые по ходу течения воды приборы нагреты сильнее последних. Температурный перепад в батареях расчитывается по формуле ∆T_р=∆T⁄N, где N – число этажей. По однотрубным стоякам принудительно циркулирует в N и 2N раз больше жидкости, чем по двухтрубным, причем 80 % ее объема протекает по байпасам.

Такая нерациональная (с точки зрения затрат электроэнергии на перекачку жидкости) конструкция применялась из-за ее предельной простоты и экономичности. Низкая цена электроэнергии, удерживаемая по политическим соображениям, не стимулировала ее экономию при принудительной циркуляции избыточного объема теплоносителя.

Однотрубные теплосистемы гидравлически весьма устойчивы и малочувствительны к несанкционированным заменам радиаторов или наращиванию числа их секций. Отключение отдельных батарей почти не изменяет теплоотдачу остальных приборов. Ведь вода в основном проходит по байпасам. А вот двухтрубные теплосистемы при этом обязательно разбалансируются.

Новые однотрубные теплосистемы многоквартирных домов

Российские новостройки оборудуются однотрубными радиаторными узлами с термостатическими клапанами (термостатами). Выглядят они как показано на фото ниже.

Такие теплосистемы на 30–40 % дешевле своих двухтрубных аналогов, обладают высокой гидравлической устойчивостью. Но обеспечивают ли они уровень комфортности эксплуатации двухтрубных схем, определяемый следующими составляющими:

автоматическим режимом стабилизации заданной температуры в каждой комнате;
общей экономией энергии в теплосистеме;
возможностью скрытой прокладки труб;
поквартирным учетом тепла.

Оценим однотрубный вариант отопления по этим критериям.

Местная автоматическая стабилизация температуры

Регулируемый радиаторный узел вертикального однотрубного отопления может быть выполнен с проходным (рис.а) или трехходовым (рис.б) термостатическим клапаном (термостатом). Узел обвязки разветвляет теплоноситель на два потока: через прибор и через байпас. Диаметры плунжера клапана термостата и отверстия для прохода жидкости выполняются максимальными. Термостат не засоряется при загрязненном теплоносителе и обеспечивает его свободный проток (при полном открытии). Несанкционированная замена радиатора, сопровождающаяся удалением термостата, не ведет к разбалансировке всей теплосистемы, как в двухтрубном варианте.

Если температура комнатного воздуха превысит заданную, то клапан закроется (перейдет в режим минимум), направляя жидкость по байпасу мимо радиатора. Закрытие (минимальное открытие) клапанов всех термостатов данного стояка увеличивает долю теплоносителя, проходящего по байпасам, с 80 % до 90 %, одновременно уменьшая проток через радиаторы, т.е. без изменения общего расхода.

Экономит ли однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией энергию?

В двухтрубном варианте отопления теплоэнергия напрямую экономится. При перегреве помещений термостаты уменьшают расход теплоносителя через отопительные приборы, одновременно уменьшается его проток по стоякам, т.е лишний его объем по трубам не циркулирует.

В однотрубной теплосистеме с термостатами при перегреве помещений (когда закрываются их клапаны) общая принудительная циркуляция жидкости не снижается – она просто не попадает в батареи, и, соответственно, не остывает в них. Теплоэнергия здесь не экономится, но и не расходуется понапрасну, оставаясь в стабильном объеме нагретого теплоносителя. Но его температура в «обратке» повышается, что ведет к росту потерь в трубопроводах. Впрочем, в теплопунктах многоквартирных домов от «обратки» запитан теплообменник ГВС (при его наличии), в котором вода остывает перед возвращением в котельную.

Скрытая прокладка труб при однотрубном отоплении

При скрытии труб в стенах используется теплоизоляция для труб отопления повышающая эффективность такой прокладки. Ниже показан общий вид прокладки скрытых однотрубных стояков и горизонтальных подводок от них к радиаторам в нишах.

Для устройства квартирного учета тепла при наличии в доме двухтрубных вертикальных стояков можно использовать горизонтальную однотрубную разводку квартирного отопления со скрытой прокладкой труб под полом или за декоративным плинтусом.

Комбинация двухтрубного и однотрубного вариантов

В частных двухэтажных (или большей этажности) домах могут применяться как двухтрубные, так и однотрубные вертикальные стояки, вместе с горизонтальной однотрубной разводкой по комнатам при множестве способов подключения отопительных приборов.

Температурный перепад в комнатных радиаторах в этом случае расчитывается по формуле ∆T_р=∆T⁄P, где P – число отопительных приборов, соединенных последовательно (в данном случае P=3). По горизонтальной однотрубной магистрали должно протекать жидкости в P раз больше, чем по горизонтальным трубам при двухтрубной разводке. Это потребует увеличения мощности насоса для ее принудительной циркуляции и больших затрат электроэнергии, но гидроустойчивость схемы будет высокой.

Варианты однотрубного отопления частного дома

Ниже показана простейшая схема с нижним подключением радиаторов.

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».

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.

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.